（浙江專版）2022屆高考物理一輪復習 第13章 動量守恒定律近代物理 5 第四節(jié) 原子與原子核課后達標能力提升 新人教版一、選擇題1物理學重視邏輯，崇尚理性，其理論總是建立在對事實觀察的基礎(chǔ)上下列說法正確的是()A天然放射現(xiàn)象說明原子核內(nèi)部是有結(jié)構(gòu)的B電子的發(fā)現(xiàn)使人們認識到原子具有核式結(jié)構(gòu)C粒子散射實驗的重要發(fā)現(xiàn)是電荷是量子化的D密立根油滴實驗表明核外電子的軌道是不連續(xù)的解析：選A天然放射現(xiàn)象說明原子核內(nèi)部是有結(jié)構(gòu)的，人們認識原子核的復雜結(jié)構(gòu)是從天然放射現(xiàn)象開始的，選項A正確電子的發(fā)現(xiàn)說明了原子是可以分割的，是由更小的微粒組成的，選項B錯誤由粒子散射實驗建立了原子的核式結(jié)構(gòu)模型，選項C錯誤密立根油滴實驗說明物質(zhì)所帶電荷量是量子化的，選項D錯誤2在盧瑟福粒子散射實驗中，金箔中的原子核可以看做靜止不動，下列各圖畫出的是其中兩個粒子經(jīng)歷金箔散射過程的徑跡，其中正確的是()解析：選C粒子與原子核相互排斥，A、D錯；運動軌跡與原子核越近，力越大，運動方向變化越明顯，B錯，C對3如圖，放射性元素鐳衰變過程中釋放出、三種射線，分別進入勻強電場和勻強磁場中，下列說法正確的是()A表示射線，表示射線B表示射線，表示射線C表示射線，表示射線D表示射線，表示射線解析：選C射線為電磁波，在電場、磁場中均不偏轉(zhuǎn)，故和表示射線，A、B、D項錯；射線中的粒子為氦的原子核，帶正電，在勻強電場中，沿電場方向偏轉(zhuǎn)，故表示射線，由左手定則可知在勻強磁場中射線向左偏，故表示射線，C項對4在勻強磁場中，有一個原來靜止的6C原子核，它放出的粒子與反沖核的徑跡是兩個相內(nèi)切的圓，圓的直徑之比為71，那么碳14的衰變方程應(yīng)為()ACeBBCHeBeCCHB DCeN解析：選D由動量守恒定律可知：放出的粒子與反沖核動量大小相等、方向相反，由在磁場中兩圓徑跡內(nèi)切可知，反沖核帶正電，放出的粒子帶負電，由兩圓直徑之比為71和R可知，反沖核的電量是粒子的7倍，故只有D正確5按照玻爾理論，一個氫原子中的電子從一半徑為ra的圓軌道自發(fā)地直接躍遷到一半徑為rb的圓軌道上，已知ra>rb，則在此過程中()A原子要發(fā)出某一頻率的光子，電子的動能增大，原子的電勢能減小，原子的能量也減小B原子要吸收某一頻率的光子，電子的動能減小，原子的電勢能減小，原子的能量也減小C原子要發(fā)出一系列頻率的光子，電子的動能減小，原子的電勢能減小，原子的能量也減小D原子要吸收一系列頻率的光子，電子的動能增大，原子的電勢能增大，原子的能量也增大解析：選A由玻爾氫原子理論知，電子軌道半徑越大，原子能量越大，當電子從ra躍遷到rb時，原子能量減小，放出光子；在電子躍遷過程中，庫侖力做正功，原子的電勢能減小；由庫侖力提供電子做圓周運動的向心力，即，r減小，電子速度增大，動能增大，綜上所述可知A正確6質(zhì)子、中子和氘核的質(zhì)量分別為m1、m2和m3當一個質(zhì)子和一個中子結(jié)合成氘核時，釋放的能量是(c表示真空中的光速)() A(m1m2m3)c B(m1m2m3)cC(m1m2m3)c2 D(m1m2m3)c2解析：選C由質(zhì)能方程Emc2，其中mm1m2m3，可得E(m1m2m3)c2，選項C正確，A、B、D錯誤7現(xiàn)有兩動能均為E0035 MeV的H在一條直線上相向運動，兩個H發(fā)生對撞后能發(fā)生核反應(yīng)，得到He和新粒子，且在核反應(yīng)過程中釋放的能量完全轉(zhuǎn)化為He和新粒子的動能已知H的質(zhì)量為2014 1 u，He的質(zhì)量為 3016 0 u，新粒子的質(zhì)量為1008 7 u，核反應(yīng)時質(zhì)量虧損1 u釋放的核能約為931 MeV(如果涉及計算，結(jié)果保留整數(shù))則下列說法正確的是()A核反應(yīng)方程為HHHeHB核反應(yīng)前后不滿足能量守恒定律C新粒子的動能約為3 MeVDHe的動能約為4 MeV解析：選C由核反應(yīng)過程中的質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)守恒可知HHHen，則新粒子為中子n，所以A錯誤；核反應(yīng)過程中質(zhì)量虧損，釋放能量，虧損的質(zhì)量轉(zhuǎn)變?yōu)槟芰?，仍然滿足能量守恒定律，B錯誤；由題意可知E(2014 1 u×23016 0 u1008 7 u)×931 MeV/u33 MeV，根據(jù)核反應(yīng)中系統(tǒng)的能量守恒有EkHeEkn2E0E，根據(jù)核反應(yīng)中系統(tǒng)的動量守恒有pHepn0，由Ek，可知，解得EkHe·(2E0E)1 MeV，Ekn·(2E0E)3 MeV，所以C正確、D錯誤8科學家使用核反應(yīng)獲取氚，再利用氘和氚的核反應(yīng)獲得能量，核反應(yīng)方程分別為：XYHeH49 MeV和HHHeX176 MeV，下列表述正確的有()AX是中子BY的質(zhì)子數(shù)是3，中子數(shù)是6C兩個核反應(yīng)都沒有質(zhì)量虧損D氘和氚的核反應(yīng)是核聚變反應(yīng)解析：選AD核反應(yīng)方程遵守核電荷數(shù)守恒和質(zhì)量數(shù)守恒，則由HHHeX176 MeV知X為n，由XYHeH49 MeV知Y為Li，其中Y的質(zhì)子數(shù)是3，中子數(shù)也是3，選項A正確，選項B錯誤兩個核反應(yīng)都釋放出核能，故都有質(zhì)量虧損，選項C錯誤XYHeH49 MeV是原子核的人工轉(zhuǎn)變，HHHen176 MeV為輕核聚變，選項D正確9氫原子的能級如圖所示，已知可見光的光子能量范圍約為162 eV311 eV下列說法正確的是()A處于n3能級的氫原子可以吸收任意頻率的紫外線，并發(fā)生電離B大量氫原子從高能級向n3能級躍遷時，發(fā)出的光具有顯著的熱效應(yīng)C大量處于n4能級的氫原子向低能級躍遷時，可能發(fā)出6種不同頻率的光D大量處于n4能級的氫原子向低能級躍遷時，可能發(fā)出3種不同頻率的光解析：選ABC大量處于n4能級的氫原子向低能級躍遷時，由NC可知，共可發(fā)出6種頻率的光，故D錯誤，C正確n3能級的能量為151 eV，因紫外線能量大于151 eV，故紫外線可使處于n3能級的氫原子電離，故A正確；從高能級躍遷到n3能級釋放能量最多為151 eV162 eV，此光為紅外線具有顯著熱效應(yīng)，故B正確二、非選擇題10(2018·江蘇六市高三調(diào)研)一群氫原子處于量子數(shù)n4能級狀態(tài)，氫原子的能級圖如圖甲所示，氫原子可能發(fā)射_種頻率的光子；氫原子由量子數(shù)n4的能級躍遷到n2的能級時輻射光子照射圖乙表中幾種金屬，能發(fā)生光電效應(yīng)的有_種金屬幾種金屬的逸出功金屬鎢鈣鈉鉀銣逸出功W0/eV454320229225213乙解析：一群氫原子處于量子數(shù)n4能級狀態(tài)，氫原子可能發(fā)射3216種頻率的光子；氫原子由量子數(shù)n4的能級躍遷到n2的能級時輻射光子能量為255 eV，照射圖乙表中幾種金屬，能發(fā)生光電效應(yīng)的有鈉、鉀、銣三種金屬答案：見解析11海水中含有豐富的氘，完全可充當未來的主要能源兩個氘核的核反應(yīng)產(chǎn)生一個He核和一個粒子，其中氘核的質(zhì)量為 2013 0 u，氦核的質(zhì)量為3015 0 u，中子的質(zhì)量為 1008 7 u(1 u9315 MeV)，求：(1)核反應(yīng)中釋放的核能；(2)在兩個氘核以相等的動能035 MeV進行對心碰撞，并且核能全部轉(zhuǎn)化為機械能的情況下，求反應(yīng)中產(chǎn)生的粒子和氦核的動能解析：(1)核反應(yīng)方程為：HHHen核反應(yīng)中的質(zhì)量虧損為m2mHmHemn，由Emc2可知釋放的核能：E(2mHmHemn)c2214 MeV(2)把兩個氘核作為一個系統(tǒng)，碰撞過程系統(tǒng)的動量守恒，由于碰撞前兩氘核的動能相等，其動量等大反向，因此反應(yīng)前后系統(tǒng)的總動量為零，即mHevHemnvn0；反應(yīng)前后系統(tǒng)的總能量守恒，即mHevmnvE2EkH，又因為mHemn31，所以vHevn13，由以上各式代入已知數(shù)據(jù)得：EkHe071 MeV，Ekn213 MeV答案：(1)214 MeV(2)213 MeV071 MeV12(2018·蘇錫常鎮(zhèn)四市調(diào)研)(1)如圖所示是研究光電效應(yīng)的實驗裝置用一定頻率的光照射陰極K，當滑片P處于圖示位置時，電流表的示數(shù)不為零為使電流表示數(shù)減小，下列辦法可行的是_A將滑片P向右移動B減小入射光的強度C換用電動勢更大的電源 D將電源的正、負極對調(diào)(2)由玻爾原子理論，氦離子He能級圖如圖所示電子在n3軌道上比在n4軌道上離氦核的距離_(填“大”或“小”)當大量處在n3的激發(fā)態(tài)的He發(fā)生躍遷時，所發(fā)射的譜線有_條(3)以一定速度運動的原子核X放出粒子后變成靜止的原子核Y若X、Y和粒子的靜質(zhì)量分別是M、m1和m2，真空中光速為c，不考慮相對論效應(yīng)求反應(yīng)過程中釋放的能量以及粒子的動能解析：(1)滑片P向右移動，所加電壓增大，光電流增大，故A錯誤；減小入射光的強度，光電流減小，故B正確；換用電動勢更大的電源，所加電壓增大，光電流增大，故C錯誤；將電源正、負極對調(diào)，光電子做減速運動，光電流減小，故D正確(2)因離核越近能量越低，所以n3軌道離核近；n3的激發(fā)態(tài)向低能級躍遷共有C3條譜線，分別是n3躍遷到n2，n3躍遷到n1，n2躍遷到n1(3)由Emc2得E(Mm1m2)c2由動量守恒定律得MvXm2v由能量守恒得MvEEk解得Ek(Mm1m2)c2答案：(1)BD(2)小3(3)見解析