2022高考物理(山东专用)一轮课时作业：43-原子和原子核.doc

课时作业(四十三)　原子和原子核
[双基巩固练]
1．(2019·江西七校联考)(多选)卢瑟福通过对α粒子散射实验结果的分析，提出了原子的核式结构，所依据的实验事实是(　　)
A．α射线速度很大，约为光速的十分之一
B．α射线有很强的电离能力
C．绝大多数α粒子几乎不偏转
D．极少数α粒子发生了超90°大角度偏转
CD　[卢瑟福根据α粒子散射实验现象提出了原子具有核式结构．此实验中，由于绝大多数α粒子几乎不偏转，极少数α粒子发生了大角度偏转，说明原子的全部正电荷和几乎所有质量集中在原子中央很小的体积内，即原子核，这是原子的核结构模型的内容，故A、B错误，C、D正确．]
2．(2019·广西桂林、贺州联考)下列关于核反应的说法正确的是(　　)
A．U→Th＋He是铀核的裂变反应
B．H＋H→He＋n是核聚变反应
C．核反应Al＋He→P＋X中的X是质子
D．卢瑟福发现中子的核反应方程是He＋N→O＋n
B　[U→Th＋He是α衰变，选项A错误；H＋H→He＋n是核聚变反应，选项B正确；核反应Al＋He→P＋X中的X质量数为1，电荷数为零，则X是中子，选项C错误；卢瑟福发现质子的核反应方程是→O＋H，选项D错误．]
3．(2019·天津滨海新区联考)(多选)下列说法正确的是(　　)
A．N＋H→C＋He是α衰变方程
B．H＋H→He是核聚变反应方程
C．U→Th＋He是核裂变反应方程
D．He＋Al→P＋n是原子核的人工转变方程
BD　[A项是原子核的人工转变方程，故A项错误．核聚变指的是两个轻核结合成质量数较大的核，故B项正确．C项是α衰变反应方程，故C项错误．D项是人工转变方程，故D项正确．]
4．如图所示为氢原子的能级图．能量为12.75 eV的光子照射一群处于基态的氢原子，氢原子发射出不同频率的光波，其中最多包含不同频率的光波数量为(　　)

A．3种　　　 B．4种　　　
C．5种　　　 D．6种
D　[能量为12.75 eV的光子照射一群处于基态的氢原子，－13.6 eV＋12.75 eV＝－0.85 eV，即氢原子跃迁到n＝4的能级，向下跃迁能辐射出N＝C＝＝6种不同频率的光波，故D正确．]
5．(2018·天津和平区期末)天然放射现象的发现，证明了原子核具有复杂的结构．关于原子核，下列说法正确的是(　　)
A．β射线是原子的核外电子电离后形成的电子流
B．某原子核经过一次α衰变后，核内质子数减少4个
C．增大压强不能改变原子核衰变的半衰期
D．α射线的贯穿作用很强，可用来进行金属探伤
C　[β射线是原子核内的中子转化为质子时产生的电子形成的电子流，故A错误；某原子核经过一次α衰变核内质子数减少2个，故B错误；原子核的半衰期与所处的外界环境无关，改变压强不能改变半衰期，故C正确；γ射线的贯穿作用很强，可用来进行金属探伤，故D错误．]
6．(多选)对于核力，以下哪些说法是正确的(　　)
A．核力是弱相互作用，作用力很小
B．核力是强相互作用，是强力
C．核子之间的距离小于0.8×10－15 m时，核力表现为斥力，因此核子不会融合在一起
D．人们对核力的了解很清楚，特别是在小于0.8×10－15 m时，核力的变化规律更清楚
BC　[核力是强相互作用的一种表现，它的作用范围在1.5×10－15 m之内，核力比库仑力大得多．因此，选项B正确，A错误．核力在大于0.8×10－15 m时，表现为吸引力，且随距离增大而减小，在距离小于0.8×10－15 m时，核力表现为斥力，因此核子不会融合在一起，所以选项C正确．人们对核力的了解还不是很清楚，这是科学家们奋力攻克的堡垒，故D不正确．]
7．(2019·安徽滁州模拟)2017年，量子通信卫星“墨子号”首席科学家潘建伟获得“物质科学奖”．对于有关粒子的研究，下列说法正确的是(　　)
A．在铀核的裂变中，当铀块的体积小于“临界体积”时，不能发生链式反应
B．当温度发生变化时，铀元素的半衰期也发生变化
C．轻核聚变的过程质量增大，重核裂变的过程有质量亏损
D．比结合能小的原子核结合成(或分裂成)比结合能大的原子核时一定吸收能量
A　[在铀核的裂变中，当铀块的体积小于“临界体积”时，不能发生链式反应，故A正确；半衰期由原子核内部因素决定，与温度等环境因素无关，故B错误；裂变和聚变都有质量亏损，故C错误；比结合能小的原子核结合成(或分裂成)比结合能大的原子核时有质量亏损，释放能量，故D错误．]
8．(多选)下列说法正确的是(　　)
A．氡的半衰期为3.8天，若取8个氡原子核，经7.6天后就一定剩下2个原子核了
B．重核裂变释放核能产生新核的过程中，新核的比结合能比该重核的比结合能大
C．光子的能量由光的频率决定
D．U衰变为Rn，要经过4次α衰变及6次β衰变
BC　[半衰期是一个统计概念，对个别或少数原子核不适用，A错误；比结合能小的原子核变成比结合能大的原子核的过程中释放能量，所以重核裂变释放核能产生新核的过程中，新核的比结合能比该重核的比结合能大，B正确；光子的能量ε＝hν由光的频率决定，C正确；U衰变为Rn，质量数减少16个，发生了4次α衰变，电荷数应减少8，而Rn的电荷数比U少6个，说明还发生了2次β衰变，D错误．]
9．如图所示，图甲为氢原子的能级图，图乙为氢原子的光谱，已知谱线a是氢原子从n＝4能级跃迁到n＝2能级时的辐射光，谱线b是氢原子在下列哪种情形下跃迁时的辐射光(　　)

A．从n＝3能级跃迁到n＝2能级 B．从n＝5能级跃迁到n＝2能级
C．从n＝4能级跃迁到n＝3能级 D．从n＝5能级跃迁到n＝3能级
B　[谱线a是氢原子从n＝4能级跃迁到n＝2能级时的辐射光，谱线b比a的波长略短，则b的频率比a光的频率略高，其光子的能量比a光光子的能量略大，所以谱线b是氢原子从n＝5能级跃迁到n＝2能级时的辐射光，B正确．]
10．(多选)一个氘核(H)与氚核(H)反应生成一个新核同时放出一个中子，并释放能量．下列说法正确的是(　　)
A．该核反应为裂变反应
B．该新核的中子数为2
C．氘核(H)与氚核(H)是两种不同元素的原子核
D．若该核反应释放的核能为ΔE，真空中光速为c，则反应过程中的质量亏损为
BD　[一个氘核和一个氚核经过核反应后生成一个氦核和一个中子，属于轻核聚变，故A错误；当一个氘核和一个氚核经过核反应后生成一个氦核和一个中子时，核反应方程为H＋H→He＋n，新核的中子数为2，故B正确；氘核(H)与氚核(H)是同种元素，不同中子数的原子核，是同位素，故C错误；根据爱因斯坦质能方程ΔE＝Δmc2，可知核反应过程中的质量亏损Δm＝，故D正确．]
[能力提升练]
11．(多选)图示为氢原子能级图以及从n＝3、4、5、6能级跃迁到n＝2能级时辐射的四条光谱线，已知从n＝3跃迁到n＝2的能级时辐射光的波长为656 nm，下列叙述正确的有(　　)

A．四条谱线中频率最大的是Hδ
B．用633 nm的光照射能使氢原子从n＝2跃迁到n＝3的能级
C．一群处于n＝3能级上的氢原子向低能级跃迁时，最多产生3种谱线
D．如果Hδ可以使某种金属发生光电效应，只要照射时间足够长，光的强度足够大，Hβ也可以使该金属发生光电效应
AC　[频率最大的光子对应的能量最大，即跃迁时能量差最大，故从n＝6跃迁到n＝2的频率最大，选项A正确；原子跃迁过程中，吸收光子的能量应刚好等于两能级的能量差，选项B错误；从n＝3向低能级跃迁时，可以是从3→2、2→1或者是3→1，即有三种频率不同的光子，选项C正确；光电效应与光照的时间无关，Hδ光子的能量最大，故其他光子不一定可以使该金属产生光电效应，选项D错误．]
12．(2019·福建福州质检)(多选)氢原子能级如图所示，已知可见光光子的能量在1.61～3.10 eV范围内，则下列说法正确的是(　　)

A．氢原子能量状态由n＝2能级跃迁到n＝1能级，放出的光子为可见光
B．大量氢原子处于n＝4能级时，向低能级跃迁能发出6种不同频率的光子
C．处于基态的氢原子电离需要释放13.6 eV的能量
D．氢原子处于n＝2能级时，可吸收2.86 eV能量的光子跃迁到高能级
BD　[由n＝2能级跃迁到n＝1能级产生的光子能量为E＝－3.4 eV－(－13.6) eV＝10.2 eV，不在可见光的能量范围内，故放出的光子不是可见光，故A错误；大量处于n＝4能级的激发态氢原子向低能级跃迁时，能产生C
＝6种不同频率的光子，故B正确；处于基态的氢原子电离需要吸收13.6 eV的能量，故C错误；氢原子处于n＝2能级吸收能量为2.86 eV的光子，能量变为－0.54 eV，即将跃迁到n＝5能级，故D正确．]
13．氡222经过α衰变变成钋218，t＝0时氡的质量为m0，任意时刻氡的质量为m，下列四幅图中正确的是(　　)

B　[每经过一个半衰期有一半质量发生衰变，则剩余质量m＝m0n＝m0，解得＝，T为半衰期，可知与t成指数函数关系，故B项正确，A、C、D项错误．]
14．钚的放射性同位素Pu静止时衰变为铀核U和α粒子，并放出能量为0.097 MeV的γ光子．已知Pu、U、α粒子的质量分别为mPu＝239.052 1 u、mU＝235.043 9 u、mα＝4.002 6 u,1 u相当于931.5 MeV.
(1)写出衰变方程；
(2)若衰变放出光子的动量可忽略，求α粒子的动能．
解析　(1)根据电荷数守恒、质量数守恒得，衰变方程为Pu→U＋He＋γ
(2)设衰变放出的能量为ΔE，这些能量是铀核的动能EU，α粒子的动能Eα和γ光子的能量Eγ之和，即为：
ΔE＝EU＋Eα＋Eγ
即：EU＋Eα＝(mPu－mU－mα)c2－Eγ
设衰变后的铀核和α粒子的速度分别为vU和vα，则由动量守恒有：mUvU＝mαvα
又由动能的定义知：EU＝mUv，Eα＝mαv
解得：＝，
联立解得：Eα＝[(mPu＋mU＋mα)c2－Eγ]
代入数据解得：Eα＝5.02 MeV.
答案　(1)Pu→U＋He＋γ　(2)5.02 MeV