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2019年高考物理總復(fù)習(xí) 第十三章 第3講 原子結(jié)構(gòu) 原子核 新人教版選修3-5 1．一個(gè)氫原子從n＝3能級(jí)躍遷到n＝2能級(jí)，該氫原子 (　　)． A．放出光子，能量增加 B．放出光子，能量減少 C．吸收光子，能量增加 D．吸收光子，能量減少 解析　氫原子從高能級(jí)向低能級(jí)躍遷時(shí)，放出光子，能量減少，故選項(xiàng)B正確，選項(xiàng)A、C、D錯(cuò)誤． 答案　B 2．在軋制鋼板時(shí)需要?jiǎng)討B(tài)地監(jiān)測(cè)鋼板厚度，其檢測(cè)裝置由放射源、探測(cè)器等構(gòu)成，如圖1所示．該裝置中探測(cè)器接收到的是(　　)． 圖1 A．X射線 B．α射線 C．β射線 D．γ射線 解析　放射源發(fā)出的只有α、β、γ三種射線，故選項(xiàng)A錯(cuò)誤．在α、β、γ三種射線中，只有γ射線能穿透鋼板，故選項(xiàng)B、C錯(cuò)誤，D正確． 答案　D 3．居室裝修中經(jīng)常用到的花崗巖都不同程度地含有放射性元素(含鈾、釷等)，會(huì)釋放出α、β、γ射線，這些射線會(huì)導(dǎo)致細(xì)胞發(fā)生癌變及呼吸道疾病．根據(jù)有關(guān)放射性知識(shí)判斷下列說(shuō)法中正確的是(　　)． A．α射線是發(fā)生α衰變時(shí)產(chǎn)生的，生成核與原來(lái)的原子核相比，中子數(shù)減少了4個(gè) B．β射線是發(fā)生β衰變時(shí)產(chǎn)生的，生成核與原來(lái)的原子核相比，質(zhì)量數(shù)減少了1個(gè) C．γ射線是發(fā)生γ衰變時(shí)產(chǎn)生的，生成核與原來(lái)的原子核相比，中子數(shù)減少了1個(gè) D．在α、β、γ三種射線中，γ射線的穿透能力最強(qiáng)、電離能力最弱 解析　α射線是發(fā)生α衰變時(shí)產(chǎn)生的，生成核與原來(lái)的原子核相比，中子數(shù)減少了2個(gè)，A錯(cuò)；β射線是發(fā)生β衰變時(shí)產(chǎn)生的，生成核與原來(lái)的原子核相比，質(zhì)量數(shù)不變，中子數(shù)減少了1個(gè)，B錯(cuò)；γ射線是伴隨著α、β衰變產(chǎn)生的，穿透能力最強(qiáng)，電離能力最弱，C錯(cuò)，D正確． 答案　D 4．氫原子的核外電子由離原子核較遠(yuǎn)的軌道躍遷到離核較近的軌道上時(shí)，下列說(shuō)法中正確的是(　　) A．氫原子的能量增加 B．氫原子的能量減少 C．氫原子要吸收一定頻率的光子 D．氫原子要放出一定頻率的光子 解析 氫原子的核外電子離原子核越遠(yuǎn)，氫原子的能量(包括動(dòng)能和勢(shì)能)越大．當(dāng)氫原子的核外電子由離原子核較遠(yuǎn)的軌道躍遷到離核較近的軌道上時(shí)，原子的能量減少，氫原子要放出一定頻率的光子．顯然，選項(xiàng)B、D正確． 答案 BD 5．氘核、氚核、中子、氦核的質(zhì)量分別是m1、m2、m3和m4，如果氘核和氚核結(jié)合生成氦核，則下列說(shuō)法中正確的是(　　)． A．核反應(yīng)方程式為H＋H→He＋n B．這是一個(gè)裂變反應(yīng) C．核反應(yīng)過(guò)程中的質(zhì)量虧損Δm＝m1＋m2－m3 D．核反應(yīng)過(guò)程中釋放的核能ΔE＝(m1＋m2－m3－m4)c2 解析　由氘核和氚核的結(jié)合以及電荷數(shù)、質(zhì)量數(shù)守恒可知選項(xiàng)A正確；該核反應(yīng)為聚變反應(yīng)，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；核反應(yīng)過(guò)程中的質(zhì)量虧損為Δm＝m1＋m2－m3－m4，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；由愛(ài)因斯坦質(zhì)能方程可知核反應(yīng)過(guò)程中釋放的核能ΔE＝Δmc2，可知選項(xiàng)D正確． 答案　AD 6．在花崗巖、大理石等裝飾材料中，都不同程度地含有放射性元素，下列有關(guān)放射性元素的說(shuō)法中正確的是(　　)． A．β射線與γ射線一樣都是電磁波，但穿透本領(lǐng)遠(yuǎn)比γ射線弱 B．氡的半衰期為3.8天，4個(gè)氡原子核經(jīng)過(guò)7.6天后就一定只剩下1個(gè)氡原子核 C.U衰變成Pb要經(jīng)過(guò)6次β衰變和8次α衰變 D．放射性元素發(fā)生β衰變時(shí)所釋放的電子是原子核內(nèi)的中子轉(zhuǎn)化為質(zhì)子時(shí)產(chǎn)生的 解析　β射線是電子流，γ射線才是電磁波，選項(xiàng)A錯(cuò)；半衰期的意義只有對(duì)大量原子核才成立，選項(xiàng)B錯(cuò)；U衰變成Pb，質(zhì)量數(shù)減少了32，因此發(fā)生了＝8次α衰變，α衰變8次則核電荷數(shù)要減少16，實(shí)際核電荷數(shù)減少10，因此發(fā)生了16－10＝6次β衰變，C正確；β 衰變時(shí)所釋放的電子是原子核內(nèi)的中子轉(zhuǎn)化為質(zhì)子時(shí)產(chǎn)生的，D正確． 答案　CD 7．氦3與氘的核聚變發(fā)電不產(chǎn)生溫室氣體，不產(chǎn)生放射性物質(zhì)，是一種十分清潔、安全和環(huán)保的能源，開(kāi)發(fā)月壤中蘊(yùn)藏豐富的氦3資源，對(duì)人類社會(huì)今后的可持續(xù)發(fā)展具有深遠(yuǎn)意義．該核反應(yīng)可表示為He＋H→Li＋X(X表示某種粒子)，若He、H和Li的質(zhì)量分別為m1、m2、m3，則下列選項(xiàng)正確的是 (　　)． A．X為中子 B．這種核反應(yīng)在月球上可自發(fā)進(jìn)行 C．高速的X粒子可以用來(lái)工業(yè)探傷 D．該反應(yīng)釋放的核能ΔE<(m1＋m2－m3)c2 解析　由電荷數(shù)守恒和質(zhì)量數(shù)守恒可得X為n，A正確；輕核聚變又稱熱核反應(yīng)，必須在高溫下進(jìn)行，不能在月球上自發(fā)進(jìn)行，B錯(cuò)誤；能夠用來(lái)工業(yè)探傷的是γ射線，并非高速中子流，C錯(cuò)誤；由質(zhì)能方程可知，該反應(yīng)釋放的核能ΔE＝(m1＋m2－m3－mn)c2<(m1＋m2－m3)c2，D正確． 答案　AD 8．如圖2所示，在氫原子能級(jí)圖中，氫原子從各個(gè)較高能級(jí)躍遷至同一較低能級(jí)時(shí)，會(huì)發(fā)出一系列光譜線，形成譜線系，分別稱為賴曼線系，巴耳末線系，帕邢線系等．在同一譜線系中，下列說(shuō)法正確的是(　　)． 圖2 A．每一躍遷都會(huì)釋放出一個(gè)電子，使原子變?yōu)榱Ｗ? B．各種躍遷都會(huì)釋放出不同能量的光子 C．各條譜線具有相同的頻率 D．躍遷后原子的能級(jí)是相同的 解析　由hν＝Em－En可得，各種不同能級(jí)的氫原子從高能級(jí)躍遷至低能級(jí)，會(huì)釋放不同能量(不同頻率)的光子，A、C錯(cuò)誤，B正確；躍遷后原子的能級(jí)相同，D正確． 答案　BD 9．以下是有關(guān)近代物理內(nèi)容的若干敘述，其中正確的是(　　)． A．原子核發(fā)生一次β衰變，該原子外層就失去一個(gè)電子 B．一束光照射到某種金屬上不能發(fā)生光電效應(yīng)，可能是因?yàn)檫@束光的光強(qiáng)太小 C．按照玻爾理論，氫原子核外電子從半徑較小的軌道躍遷到半徑較大的軌道時(shí)，電子的動(dòng)能減少，原子的能量也減少 D．天然放射現(xiàn)象中發(fā)出的三種射線是從原子核內(nèi)放出的看不見(jiàn)的射線 解析　原子核發(fā)生一次β衰變，該原子核內(nèi)質(zhì)子數(shù)增加1，原子外層電子數(shù)不變，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；一束光照射到某種金屬上不能發(fā)生光電效應(yīng)，是因?yàn)檫@束光的頻率太低，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；按照玻爾理論，氫原子核外電子從半徑較小的軌道躍遷到半徑較大的軌道，電子的動(dòng)能減少，但原子的能量增加，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；天然放射現(xiàn)象中發(fā)出的三種射線是從原子核內(nèi)放出的看不見(jiàn)的射線，選項(xiàng)D正確． 答案　D 9．如圖3為氫原子能級(jí)的示意圖，現(xiàn)有大量的氫原子處于n＝4的激發(fā)態(tài)，當(dāng)向低能級(jí)躍遷時(shí)輻射出若干不同頻率的光．關(guān)于這些光，下列說(shuō)法正確的是(　　) 圖3 A．最容易表現(xiàn)出衍射現(xiàn)象的光是由n＝4能級(jí)躍遷到n＝1能級(jí)產(chǎn)生的 B．頻率最小的光是由n＝2能級(jí)躍遷到n＝1能級(jí)產(chǎn)生的 C．這些氫原子總共可輻射出3種不同頻率的光 D．用n＝2能級(jí)躍遷到n＝1能級(jí)輻射出的光照射逸出功為6.34 eV的金屬鉑能發(fā)生光電效應(yīng) 解析 最容易發(fā)生衍射的應(yīng)是波長(zhǎng)最長(zhǎng)而頻率最小、能量最低的光波，hν＝h＝En－Em，對(duì)應(yīng)躍遷中能級(jí)差最小的應(yīng)為n＝4能級(jí)到n＝3能級(jí)，故A、B錯(cuò)誤．由C可知n＝4能級(jí)上的氫原子共可輻射出C＝6種不同頻率的光，故C錯(cuò)誤．根據(jù)hν＝E2－E1及發(fā)生光電效應(yīng)的條件hν≥W0可知D正確． 答案 D 11．(1)下列描繪兩種溫度下黑體輻射強(qiáng)度與波長(zhǎng)關(guān)系的圖中，符合黑體輻射實(shí)驗(yàn)規(guī)律的是(　　)． (2)按照玻爾原子理論，氫原子中的電子離原子核越遠(yuǎn)，氫原子的能量________(選填“越大”或“越小”)．已知?dú)湓拥幕鶓B(tài)能量為E1(E1<0)，電子質(zhì)量為m，基態(tài)氫原子中的電子吸收一頻率為ν的光子被電離后，電子速度大小為_(kāi)_______(普朗克常量為h)． (3)有些核反應(yīng)過(guò)程是吸收能量的．例如，在X＋14 7N―→17 8 O＋11H中，核反應(yīng)吸收的能量Q＝[(mO＋mH)－(mx＋mN)]c2.在該核反應(yīng)方程中，X表示什么粒子？X粒子以動(dòng)能Ek轟擊靜止的14 7N核，若Ek＝Q，則該核反應(yīng)能否發(fā)生？請(qǐng)簡(jiǎn)要說(shuō)明理由． 解析　(1)根據(jù)黑體輻射的實(shí)驗(yàn)規(guī)律：隨著溫度的升高，各波長(zhǎng)的輻射強(qiáng)度都增加，輻射強(qiáng)度的極大值向波長(zhǎng)較短的方向移動(dòng)，可知正確答案為A. (2)根據(jù)玻爾理論可知，氫原子中的電子離核越遠(yuǎn)，氫原子的能量越大，由mv2＝hν＋E1可得v＝ . (3)根據(jù)核反應(yīng)中的質(zhì)量數(shù)守恒及電荷數(shù)守恒可知X粒子為He(α粒子)．不能發(fā)生，因?yàn)椴荒芡瑫r(shí)滿足能量守恒和動(dòng)量守恒的要求． 答案　(1)A　(2)越大　　(3)He　不能發(fā)生　因?yàn)椴荒芡瑫r(shí)滿足能量守恒和動(dòng)量守恒的要求． 12．(1)產(chǎn)生光電效應(yīng)時(shí)，關(guān)于逸出光電子的最大初動(dòng)能Ek，下列說(shuō)法正確的是________． A．對(duì)于同種金屬，Ek與照射光的強(qiáng)度無(wú)關(guān) B．對(duì)于同種金屬，Ek與照射光的波長(zhǎng)成反比 C．對(duì)于同種金屬，Ek與光照射的時(shí)間成正比 D．對(duì)于同種金屬，Ek與照射光的頻率成線性關(guān)系 E．對(duì)于不同種金屬，若照射光頻率不變，Ek與金屬的逸出功成線性關(guān)系 (2)一靜止的U核經(jīng)α衰變成為T(mén)h核，釋放出的總動(dòng)能為4.27 MeV.問(wèn)此衰變后Th核的動(dòng)能為多少M(fèi)eV(保留一位有效數(shù)字)? 解析　(1)由Ek＝hν－W0知Ek與照射光的強(qiáng)度及照射時(shí)間無(wú)關(guān)，與ν成線性關(guān)系，故選項(xiàng)A、D正確，C錯(cuò)誤．由Ek＝－W0可知Ek與λ不成反比，故選項(xiàng)B錯(cuò)誤．在hν不變的情況下，Ek與W0成線性關(guān)系，故選項(xiàng)E正確． (2)據(jù)題意知：此α衰變的衰變方程為： U→Th＋He， 根據(jù)動(dòng)量守恒定律得： mαvα＝mThvTh， ① 式中，mα和mTh分別為α粒子和Th核的質(zhì)量，vα和vTh分別為α粒子和Th核的速度的大小，由題設(shè)條件知： mαv＋mThv＝Ek， ② ＝， ③ 式中Ek＝4.27 MeV是α粒子與Th核的總動(dòng)能． 由①②③式得： mThv＝Ek， ④ 代入數(shù)據(jù)得，衰變后Th核的動(dòng)能： mThv＝0.07 MeV.⑤ 答案　(1)ADE　(2)0.07 MeV