2019屆高考物理一輪復(fù)習(xí) 第十一章 近代物理初步 課時(shí)作業(yè)35 原子結(jié)構(gòu)與原子核.doc
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課時(shí)作業(yè)(三十五)原子結(jié)構(gòu)與原子核 [基礎(chǔ)小題練] 1.(2018四川五校高三上學(xué)期聯(lián)考)下列敘述中符合史實(shí)的是( ) A.玻爾理論很好地解釋了氫原子的光譜 B.湯姆孫發(fā)現(xiàn)了電子,提出了原子具有核式結(jié)構(gòu) C.盧瑟福根據(jù)α粒子散射實(shí)驗(yàn)的現(xiàn)象,提出了原子的能級(jí)假設(shè) D.貝可勒爾發(fā)現(xiàn)了天然放射現(xiàn)象,并提出了原子的核式結(jié)構(gòu)模型 【解析】 玻爾理論很好地解釋了氫原子的光譜,選項(xiàng)A正確;湯姆孫發(fā)現(xiàn)了電子,提出了原子具有“西瓜模型”結(jié)構(gòu),選項(xiàng)B錯(cuò)誤;盧瑟福根據(jù)α粒子散射實(shí)驗(yàn)的現(xiàn)象,提出了原子核式結(jié)構(gòu)模型,選項(xiàng)C錯(cuò)誤;貝可勒爾發(fā)現(xiàn)了天然放射現(xiàn)象,盧瑟福提出了原子的核式結(jié)構(gòu)模型,選項(xiàng)D錯(cuò)誤. 【答案】 A 2.(2018長郡中學(xué)高三實(shí)驗(yàn)班選撥考試)根據(jù)所給圖片結(jié)合課本相關(guān)知識(shí),下列說法正確的是( ) A.圖甲是電子束穿過鋁箔后的衍射圖樣,證明電子具有粒子性 B.圖乙是利用不同氣體制成的五顏六色的霓虹燈,原因是各種氣體原子的能級(jí)不同,躍遷時(shí)發(fā)射光子的能量不同,光子的頻率不同 C.圖丙是工業(yè)上使用的用射線檢測(cè)金屬板厚度的裝置,在α、β、γ三種射線中,最有可能使用的射線是β射線 D.圖丁是原子核的比結(jié)合能與質(zhì)量數(shù)A的關(guān)系圖象,由圖可知中等大小的核的比結(jié)合能最大,即(核反應(yīng)中)平均每個(gè)核子的質(zhì)量虧損最小 【解析】 題圖甲是電子束穿過鋁箔后的衍射圖樣,證明電子具有波動(dòng)性,選項(xiàng)A錯(cuò)誤;題圖乙是利用不同氣體制成的五顏六色的霓虹燈,原因是各種氣體原子的能級(jí)不同,躍遷時(shí)發(fā)射光子的能量不同,光子的頻率不同,選項(xiàng)B正確;題圖丙是工業(yè)上使用的用射線檢測(cè)金屬板厚度的裝置,在α、β、γ三種射線中,由于γ射線穿透能力最強(qiáng),最有可能使用的射線是γ射線,選項(xiàng)C錯(cuò)誤;題圖丁是原子核的比結(jié)合能與質(zhì)量數(shù)A的關(guān)系圖象,可知中等大小的核的比結(jié)合能最大,即在核子結(jié)合成原子核時(shí)平均每個(gè)核子釋放的能量最大,平均每個(gè)核子的質(zhì)量虧損最大,選項(xiàng)D錯(cuò)誤. 【答案】 B 3.碘131的半衰期約為8天,若某藥物含有質(zhì)量為m的碘131,經(jīng)過32天后,該藥物中碘131的含量大約還有( ) A. B. C. D. 【解析】 由半衰期公式m′=m()可知,m′=m()=m,故選項(xiàng)C正確. 【答案】 C 4.下列核反應(yīng)方程中,屬于α衰變的是( ) A.N+He→O+H B.U→Th+He C.H+H→He+n D.Th→Pa+e 【解析】 α衰變是重核自發(fā)的發(fā)出α粒子的天然放射現(xiàn)象,其中α粒子是He,所以B正確;A為人工轉(zhuǎn)變,C為輕核的聚變,D是β衰變,故A、C、D皆錯(cuò)誤. 【答案】 B 5.質(zhì)子、中子和氘核的質(zhì)量分別為m1、m2和m3.當(dāng)一個(gè)質(zhì)子和一個(gè)中子結(jié)合成氘核時(shí),釋放的能量是(c表示真空中的光速)( ) A.(m1+m2-m3)c B.(m1-m2-m3)c C.(m1+m2-m3)c2 D.(m1-m2-m3)c2 【解析】 由質(zhì)能方程ΔE=Δmc2,其中Δm=m1+m2-m3可得ΔE=(m1+m2-m3)c2,選項(xiàng)C正確. 【答案】 C 6.μ子(電荷量為-e)與氫原子核(質(zhì)子)構(gòu)成的原子稱為μ氫原子,它在原子核物理理的研究中有重要作用.如圖所示為μ氫原子的能級(jí)示意圖.假定光子能量為E的一束光照射容器中大量處于n=2能級(jí)的μ氫原子,μ氫原子吸收光子后,發(fā)出頻率為ν1、ν2、ν3、ν4、ν5和ν6的光,且頻率依次增大,則E等于( ) A.h(ν3-ν1) B.h(ν5+ν6) C.hν3 D.hν4 【解析】 μ氫原子吸收能量后從n=2能級(jí)躍遷到較高能級(jí),然后向較低能級(jí)躍遷,發(fā)出C==6種不同光子,解得n=4,即μ氫原子吸收能量后先從n=2能級(jí)躍遷到n=4能級(jí),然后從n=4能級(jí)向低能級(jí)躍遷.輻射光子的頻率按從小到大的順序排列為4→3、3→2、4→2、2→1、3→1、4→1,所以能量E與hν3相等,C正確. 【答案】 C [創(chuàng)新導(dǎo)向練] 7.科學(xué)探究——利用光譜分析反氫原子的組成 1995年科學(xué)家“制成”了反氫原子,它是由一個(gè)反質(zhì)子和一個(gè)圍繞它運(yùn)動(dòng)的正電子組成;反質(zhì)子和質(zhì)子有相同的質(zhì)量,帶有等量異種電荷;反氫原子和氫原子有相同的能級(jí)分布,氫原子能級(jí)如圖所示.下列說法中正確的是( ) A.反氫原子光譜與氫原子光譜不相同 B.基態(tài)反氫原子的電離能是13.6 eV C.基態(tài)反氫原子能吸收11 eV的光子發(fā)生躍遷 D.在反氫原子譜線中,從n=2能級(jí)躍遷到基態(tài)輻射光子的波長最長 【解析】 反氫原子和氫原子有相同的能級(jí)分布,所以反氫原子光譜與氫原子光譜相同,故A錯(cuò)誤;處于基態(tài)的反氫原子的電離能是13.6 eV,具有大于等于13.6 eV能量的光子可以使反氫原子電離,故B正確;基態(tài)的反氫原子吸收11 eV光子,能量為-13.6 eV+11 eV=-2.6 eV,不能發(fā)生躍遷,所以該光子不能被吸收,故C錯(cuò)誤;在反氫原子譜線中,從n=2能級(jí)躍遷到基態(tài)輻射光子能量較大,頻率較大,波長較小,故D錯(cuò)誤. 【答案】 B 8.科學(xué)探索——盧瑟福對(duì)α粒子散射現(xiàn)象的研究 如圖是盧瑟福的α粒子散射實(shí)驗(yàn)裝置,在一個(gè)小鉛盒里放有少量的放射性元素釙,它發(fā)出的α粒子從鉛盒的小孔射出,形成很細(xì)的一束射線,射到金箔上,最后打在熒光屏上產(chǎn)生閃爍的光點(diǎn).下列說法正確的是( ) A.該實(shí)驗(yàn)是盧瑟福建立原子核式結(jié)構(gòu)模型的重要依據(jù) B.該實(shí)驗(yàn)證實(shí)了湯姆孫原子模型的正確性 C.α粒子與原子中的電子碰撞會(huì)發(fā)生大角度偏轉(zhuǎn) D.絕大多數(shù)的α粒子發(fā)生大角度偏轉(zhuǎn) 【解析】 盧瑟福根據(jù)α粒子散射實(shí)驗(yàn),提出了原子核式結(jié)構(gòu)模型,選項(xiàng)A正確;盧瑟福提出了原子核式結(jié)構(gòu)模型的假設(shè),從而否定了湯姆孫原子模型的正確性,選項(xiàng)B錯(cuò)誤;電子質(zhì)量太小,對(duì)α粒子的影響不大,選項(xiàng)C錯(cuò)誤;絕大多數(shù)α粒子穿過金箔后,幾乎仍沿原方向前進(jìn),選項(xiàng)D錯(cuò)誤. 【答案】 A 9.動(dòng)量守恒定律與核反應(yīng)方程的完美結(jié)合 在勻強(qiáng)電場(chǎng)中有一個(gè)原來速度幾乎為零的放射性碳14原子核,某時(shí)刻它發(fā)生衰變放射出一個(gè)粒子,其所放射的粒子與反沖核的初速度方向均與電場(chǎng)方向垂直,且經(jīng)過相等的時(shí)間后形成的軌跡如圖所示(a、b均表示長度).那么碳14的衰變方程可能是( ) A.C→He+Be B.C→e+B C.C→e+N D.C→H+B 【解析】 設(shè)放射粒子反沖核的電荷數(shù)與質(zhì)量數(shù)分別為q1、m1;q2,m2. 則由動(dòng)量守恒有:m1v1=m2v2① 對(duì)放射粒子有:2a=t2② a=t③ 對(duì)反沖核有:4b=t2④ b=t⑤ 由①②③④⑤解得=,對(duì)照選項(xiàng)的四個(gè)核反應(yīng)方程可知,只有A對(duì). 【答案】 A 10.動(dòng)量守恒定律在衰變中的應(yīng)用 如圖甲所示,國際原子能機(jī)構(gòu)2007年2月15日公布了核輻射警示新標(biāo)志,新標(biāo)志為黑框紅底三角,內(nèi)有一個(gè)輻射波標(biāo)記:一個(gè)骷髏頭標(biāo)記和一個(gè)逃跑的人形.核輻射會(huì)向外釋放3種射線:α射線帶正電,β射線帶負(fù)電,γ射線不帶電.現(xiàn)有甲、乙兩個(gè)原子核,原來都靜止在同一勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,其中一個(gè)核放出一個(gè)α粒子,另一個(gè)核放出一個(gè)β粒子,得出圖乙所示的4條徑跡,則( ) A.磁場(chǎng)的方向一定垂直于紙面向里 B.甲核放出的是α粒子,乙核放出的是β粒子 C.a(chǎn)為α粒子的徑跡,d為β粒子的徑跡 D.b為α粒子的徑跡,c為β粒子的徑跡 【解析】 衰變過程中滿足動(dòng)量守恒,粒子與新核的動(dòng)量大小相等,方向相反.據(jù)帶電粒子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)不難分析:若軌跡為外切圓,則為α衰變;若軌跡為內(nèi)切圓,則為β衰變.又由R=知半徑與電量成反比,B、D正確. 【答案】 BD [綜合提升練] 11.在一次研究原核內(nèi)部結(jié)構(gòu)的實(shí)驗(yàn)中,讓一個(gè)速度為v0=7.7104 m/s的中子沿著與磁場(chǎng)垂直的方向射入勻強(qiáng)磁場(chǎng),擊中一個(gè)原來靜止的鋰核(Li)后產(chǎn)生1個(gè)氦核和另一個(gè)新核.測(cè)得氦核的速度是v1=2.0104 m/s,方向與反應(yīng)前中子的運(yùn)動(dòng)方向相同,設(shè)中子質(zhì)量與質(zhì)子質(zhì)量相等. (1)寫出核反應(yīng)方程; (2)求出氦核和新核的軌道半徑的比值; (3)當(dāng)氦核轉(zhuǎn)6圈時(shí),新核轉(zhuǎn)了幾圈? 【解析】 (1)核反應(yīng)方程:n+Li→He+H. (2)設(shè)中子質(zhì)量為m,則氦核質(zhì)量為4m,產(chǎn)生的新核質(zhì)量為3m 設(shè)新核速度為v2,由動(dòng)量守恒定律得mv0=4mv1+3mv2 解得v2=-1103 m/s,負(fù)號(hào)表示新核的速度方向與反應(yīng)前中子的速度方向相反 由于氦核和新核在磁場(chǎng)中受到洛倫茲力作用做勻速圓周運(yùn)動(dòng),qvB=m 解得r= 氦核電荷量q=2e,則氦核運(yùn)動(dòng)的軌道半徑r1= 新核電荷量q=e,則新核運(yùn)動(dòng)的軌道半徑r2= 氦核和新核的軌道半徑的比值為=||=. (3)帶電粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的周期T== 氦核運(yùn)動(dòng)的周期T1=,新核運(yùn)動(dòng)的周期T2=,二者周期的比值為= 設(shè)氦核轉(zhuǎn)6圈時(shí),新核轉(zhuǎn)了n圈,則有6T1=nT2,解得:n=4. 【答案】 (1)見解析 (2) (3)4 12.氫原子基態(tài)能量E1=-13.6 eV,電子繞核做圓周運(yùn)動(dòng)的半徑r1=0.5310-10m.求氫原子處于n=4激發(fā)態(tài)時(shí): (1)原子系統(tǒng)具有的能量; (2)電子在n=4軌道上運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能;(已知能量關(guān)系Ee=E1,半徑關(guān)系rn=n2r1,k=9.0109 Nm2/C2,e=1.610-19C) (3)若要使處于n=2的氫原子電離,至少要用頻率多大的電磁波照射氫原子?(普朗克常量h=6.6310-34Js) 【解析】 (1)由En=E1,得E4==-0.85 eV. (2)因?yàn)閞n=n2r1,所以r4=42r1 由圓周運(yùn)動(dòng)的知識(shí)得k=m 所以Ek4=mv2=≈0.85 eV. (3)要使處于n=2的氫原子電離,照射光的光子能量應(yīng)能使電子從第2能級(jí)躍遷到無限遠(yuǎn)處,最小頻率的電磁波的光子能量為hν=0- 得ν≈8.211014 Hz. 【答案】 (1)-0.85 eV (2)0.85 eV (3)8.211014 Hz- 1.請(qǐng)仔細(xì)閱讀文檔,確保文檔完整性,對(duì)于不預(yù)覽、不比對(duì)內(nèi)容而直接下載帶來的問題本站不予受理。
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