《2020高中物理 第十九章 原子核單元測驗 新人教版選修3-5（通用）》由會員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《2020高中物理 第十九章 原子核單元測驗 新人教版選修3-5（通用）（13頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。

1、第十九章 原子核 一選擇題（共15題） 1．關(guān)于天然放射現(xiàn)象，下列敘述正確的是字 （ ） A．若使放射性物質(zhì)的溫度升高，其半衰期將減少 B．β衰變所釋放的電子是原子核外的電子電離形成的 C．在α，β，γ，這三種射線中，γ射線的穿透能力最強，α射線的電離能力最強 D．鈾核（U）衰變?yōu)殂U核（U）的過程中，要經(jīng)過8次α衰變和10次β衰變 2．放射性元素每秒有一個原子核發(fā)生衰變時，其放射性活度即為貝可勒爾。是核電站中核反應的副產(chǎn)物，它可以衰變成，半衰期為天。福島核電站泄漏出的放射性物質(zhì)中就含有，當?shù)卣谀炒螜z測中發(fā)現(xiàn)空氣樣品的放射性活度為本國安全標準值的倍。 下列說法

2、正確的是（ ） A．一個核中有個核子 B．衰變成時放出的粒子為粒子 C．將該空氣樣品進行加熱可以加快的衰變速度 D．至少經(jīng)過16天，該空氣樣品中的放射性活度才會達到本國安全標準值 3．科學家發(fā)現(xiàn)在月球上含有豐富的He(氦3)．它是一種高效、清潔、安全的核聚變?nèi)剂?，其參與的一種核聚變反應的方程式為He＋He―→2H＋He.關(guān)于He聚變下列表述正確的是（ ） A．聚變反應不會釋放能量 B．聚變反應產(chǎn)生了新的原子核 C．聚變反應沒有質(zhì)量虧損 D．目前核電站都采用He聚變反應發(fā)電 4.仔細觀察氫原子的光譜,發(fā)現(xiàn)它只有幾條分離的不連續(xù)的亮線,其原因是( ) A.氫

3、原子只有幾個能級 B.氫原子只能發(fā)出平行光 C.氫原子有時發(fā)光,有時不發(fā)光 D.氫原子輻射的光子的能量是不連續(xù)的,所以對應的光的頻率也是不連續(xù)的 5．氫原子的部分能級如圖所示，大量處于激發(fā)態(tài)的氫原子從一束單一頻率的光中吸收了能量后，躍遷到某較高激發(fā)態(tài)，再向低能級躍遷時，可以發(fā)出種不同頻率的光子，其中能量最小的光子是氫原子 A．從躍遷到產(chǎn)生的 B．從躍遷到產(chǎn)生的 C．從躍遷到產(chǎn)生的 D．從躍遷到產(chǎn)生的 6.盧瑟福和他的助手做α粒子轟擊金箔實驗,獲得了重要發(fā)現(xiàn):關(guān)于α粒子散射實驗的結(jié)果,下列說法正確的是( ) A.證明了質(zhì)子的存在 B.證明了原子核是由質(zhì)子和中子組成的

4、 C.證明了原子的全部正電荷和幾乎全部質(zhì)量都集中在一個很小的核里 D.說明了原子中的電子只能在某些軌道上運動 7.下列關(guān)于放射性現(xiàn)象的說法中,正確的是( ) A.原子核發(fā)生α衰變時,生成核與原來的原子核相比,中子數(shù)減少了4 B.原子核發(fā)生α衰變時,生成核與α粒子的總質(zhì)量等于原來的原子核的質(zhì)量 C.原子核發(fā)生β衰變時,生成核的質(zhì)量數(shù)比原來的原子核的質(zhì)量數(shù)多1 D.單質(zhì)的鈾238與化合物中的鈾238的半衰期是相同的 8．(2020·河北石家莊三月)正電子發(fā)射型計算機斷層顯像(PET)的基本原理是：將放射性同位素O注入人體，O在人體內(nèi)衰變放出的正電子與人體內(nèi)的負電子相遇湮滅轉(zhuǎn)化為一

5、對γ光子，被探測器采集后，經(jīng)計算機處理生成清晰圖像．則根據(jù)PET原理判斷下列表述正確的是 ) A.O在人體內(nèi)衰變方程是O→N＋e B．正、負電子湮滅方程是e＋e→2γ C．在PET中，O主要用途是作為示蹤原子 D．在PET中，O主要用途是參與人體的新陳代謝 8．光電效應的實驗結(jié)論是：對于某種金屬 ( ) A．無論光強多強，只要光的頻率小于極限頻率就不能產(chǎn)生光電效應 B．無論光的頻率多低，只要光照時間足夠長就能產(chǎn)生光電效應 C．超過極限頻率的入射光強度越弱，所產(chǎn)生的光電子的最大初動能就越小 D．超過極限頻率的入射光頻率越高，所產(chǎn)生的光電子的最大初動能就越大

6、10．裂變反應是目前核能利用中常見的反應．以原子核為燃料的反應堆中，當俘獲一個慢中子后發(fā)生的裂變反應可以有多種方式，其中一種可表示為： U ＋ n → Xe ＋ Sr＋3X 235．0432 1.0087 138.9178 93.9154 反應方程下方的數(shù)字是中子及有關(guān)原子核的靜止質(zhì)量(以原子質(zhì)量單位 u 為單位，取1 u 的質(zhì)量對應的能量為9.3×102 MeV，此裂變反應中 ( ) A．釋放出的能量是30×102 MeV，X是中子 B．釋放出的能量是30 MeV，X是質(zhì)子 C．釋放出的能量是1.8×102 MeV，X是中子 D．釋放出的能量是1.8×102 MeV，X是質(zhì)

7、子 11.氫原子的核外電子由離原子核較遠的軌道躍遷到離核較近的軌道上時,下列說法中正確的是( ) 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 12．（2020·北京·15）太陽因核聚變釋放出巨大的能量，同時其質(zhì)量不斷減少。太陽每秒鐘輻射出的能量約為4×1026 J，根據(jù)愛因斯坦質(zhì)能方程，太陽每秒鐘減少的質(zhì)量最接近 A.1036 kg B.1018 kg C.1013 kg D.109 kg 13. （2020·全國卷Ⅱ·14）原子核與氘核反應生成一個α粒子和一個質(zhì)子。由此

8、可知（ ） A．A=2，Z=1 B. A=2，Z=2 C. A=3，Z=3 D. A=3，Z=2 14．（2020·全國卷）原子核經(jīng)放射性衰變①變?yōu)樵雍?，繼而經(jīng)放射性衰變②變?yōu)樵雍?，再?jīng)放射性衰變③變?yōu)樵雍恕７派湫运プ?①、②和③依次為（ ） A．α衰變、β衰變和β衰變 B．β衰變、β衰變和α衰變 C．β衰變、α衰變和β衰變 D．α衰變、β衰變和α衰變 15．（2020·重慶·1９）氫原子分能級示意圖如題19所示，不同色光的光子能量如下表所示。 色光 赤 橙 黃 綠 藍—靛 紫 光子能量范圍（eV） 1.61

9、~2.00 2.00~2.07 2.07~2.14 2.14~2.53 2.53~2.76 2.76~3.10 處于某激發(fā)態(tài)的氫原子，發(fā)射的光的譜線在可見光范圍內(nèi)僅有2條，其顏色分別為 1. 紅、藍靛 2. 黃、綠 3. 紅、紫 4. 藍靛、紫 二選擇題（共7題） 16．⑴氫原子第n能級的能量為，其中E1是基態(tài)能量。而n＝1，2，…。若一氫原子發(fā)射能量為的光子后處于比基態(tài)能量高出的激發(fā)態(tài)，則氫原子發(fā)射光子前后分別處于第幾能級？ ⑵一速度為v的高速α粒子（）與同方向運動的氖核（）發(fā)生彈性正碰，碰后α粒子恰好靜止。求碰撞前后氖核的速度（不計相對論修正）

10、17．人類認識原子結(jié)構(gòu)和開發(fā)利用原子能經(jīng)歷了十分曲折的過程。請按要求回答下列問題。 ⑴盧瑟福、玻爾、查德威克等科學家在原子結(jié)構(gòu)或原子核的研究方面做出了卓越的貢獻。 請選擇其中的兩位，指出他們的主要成績。 ①__________________________________________________________ ②__________________________________________________________ 在貝克勒爾發(fā)現(xiàn)天然放射現(xiàn)象后，人們對放射線的 性質(zhì)進行了深入研究，下圖為三種射線在同一磁場中 的運動軌跡，請從三種射線中

11、任選一種，寫出它的 名稱和一種用途。 ________________________________________。 ⑵在可控核反應堆中需要給快中子減速，輕水、重水 和石墨等常用作減速劑。中子在重水中可與核碰撞減 速，在石墨中與核碰撞減速。上述碰撞可簡化為彈性碰撞模型。某反應堆中快中子與靜止的靶核發(fā)生對心正碰，通過計算說明，僅從一次碰撞考慮，用重水和石墨作減速劑，哪種減速效果更好？ 18.一個靜止的氮核俘獲一個速度為2.3×107 m/s的中子生成一個復核A,A又衰變成B?C兩個新核.設(shè)B?C的速度方向與中子速度方向相同,B的質(zhì)量是中子的11倍,速度是106 m/

12、s,B?C在同一勻強磁場中做圓周運動的半徑比為RBRC=1130.求: (1)C核的速度大小; (2)根據(jù)計算判斷C核是什么核; (3)寫出核反應方程. 19．原子可以從原子間的碰撞中獲得能量，從而發(fā)生能級躍遷(在碰撞中，動能損失最大的是完全非彈性碰撞)．一個具有13.6 eV動能、處于基態(tài)的氫原子與另一個靜止的、也處于基態(tài)的氫原子發(fā)生對心正碰． (1)是否可以使基態(tài)氫原子發(fā)生能級躍遷(氫原子能級如圖11所示)? (2)若上述碰撞中可以使基態(tài)氫原子發(fā)生電離，則氫原子的初動能至少為多少？ 20．(2020年濟寧模擬)根據(jù)巴耳末公式，指出氫原子光譜在可見光范圍

13、內(nèi)波長最長的兩條譜線所對應的n，它們的波長各是多少？氫原子光譜有什么特點？ 21. （海南省?？谑?020屆高三調(diào)研測試）（1）已知能使某金屬產(chǎn)生光電效應的極限頻率為υ0 ，當用頻率為2υ0的單色光照射該金屬時，所產(chǎn)生的光電子的最大初動能為 。當照射光的頻率繼續(xù)增大時，則逸出功 （填“增大”“減小”或“不變”） （2）如圖所示，一個有界的勻強磁場，磁感應強度B=0.50T，磁場方向垂直于紙面向里，MN是磁場的左邊界。在距磁場左邊界MN的1.0m處有一個放射源A，內(nèi)裝放射物質(zhì)（鐳）,發(fā)生α衰變生成新核Rn（氡）。放在MN左側(cè)的粒子接收器接收到垂直于邊

14、界MN方向射出的α粒子，此時接收器位置距直線OA的距離為1.0m。 ① 試寫出Ra的衰變方程； ② 求衰變后Rn（氡）的速率.（質(zhì)子、中子的質(zhì)量為1.6×10-27kg，電子電量e=1.6×10-19C） 22．氫原子處于基態(tài)時，原子能量E1=－13.6eV，已知電子電量e =1.6×10—19C，電子質(zhì)量m=0.91×10—30kg，氫的核外電子的第一條可能軌道的半徑為r1=0.53×10-10m. （1）氫原子核外電子的繞核運動可等效為一環(huán)形電流，則氫原子處于n=2的定態(tài)時，核外電子運動的等效電流多大？ （用K，e，r1，m表示，不要求代入數(shù)據(jù)） （2）若要使處于

15、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？ （3）若已知鈉的極限頻率為6.00×1014Hz，今用一群處于n=4的激發(fā)態(tài)的氫原子發(fā)射的光譜照射鈉，試通過計算說明有幾條譜線可使鈉發(fā)生光電效應？ 答案： 1．答案：C 2．答案：AD 3．【答案】B 【詳解】輕核聚變而生成質(zhì)量較大(中等)的新核．故B正確． 4．【答案】選D. 【詳解】光譜中的亮線對應不同頻率的光,“分離的不連續(xù)的亮線”對應著不同頻率的光,B、C錯.氫原子在不同的能級之間躍遷時,輻射不同能量的光子,并且滿足E=hν.能量不同,相應光子頻率不同,體現(xiàn)在光譜上是一些不連續(xù)的亮線,A錯

16、誤D正確. 5答案：B 6．【答案】選C. 【詳解】α粒子散射實驗發(fā)現(xiàn)了原子內(nèi)存在一個集中了全部正電荷和幾乎全部質(zhì)量的核.數(shù)年后盧瑟福發(fā)現(xiàn)核內(nèi)有質(zhì)子并預測核內(nèi)存在中子,所以C對,A、B錯.玻爾發(fā)現(xiàn)了電子軌道量子化,D錯. 7．【答案】選D. 【詳解】原子核發(fā)生α衰變時,生成核與原來的原子核相比,中子數(shù)減少了2,A錯誤;生成核與α粒子的總質(zhì)量小于原來的原子核的質(zhì)量,B錯誤;原子核發(fā)生β衰變時,生成核的質(zhì)量數(shù)與原來的原子核的質(zhì)量數(shù)相同,C錯誤;放射性元素的半衰期由原子核的內(nèi)部因素決定,跟元素的化學狀態(tài)無關(guān),所以單質(zhì)的鈾238與化合物中的鈾238的半衰期是相同的,D正確. 8．【答案】A

17、BC 【詳解】由題意知A、B正確，顯像的原理是采集γ光子，即注入人體內(nèi)的O衰變放出正電子和人體內(nèi)的負電子湮滅轉(zhuǎn)化為γ光子，因此O主要用途是作為示蹤原子，故C對，D錯． 9．【答案】AD 【詳解】根據(jù)光電效應規(guī)律可知A正確，B、C錯誤．根據(jù)光電效應方程mv＝hν－W，頻率ν越高，初動能就越大，D正確． 10．【答案】C 【結(jié)束】據(jù)核反應過程中質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)守恒可判斷X是中子．Δm＝(235.0432＋1.0087－138.9178－93.9154－3×1.0087) u＝0.1926 u，可見該反應釋放能量，釋放的能量ΔE＝0.1926×9.3×102 MeV＝1.8×102 MeV.

18、故C正確． 11．【答案】B、D 【詳解】(1)選B、D.氫原子的核外電子離原子核越遠,氫原子的能量(包括動能和勢能)越大.當氫原子的核外電子由離原子核較遠的軌道躍遷到離核較近的軌道上時,原子的能量減少,氫原子要放出一定頻率的光子.顯然,選項B、D正確. 12．【答案】 D 【解析】根據(jù)愛因斯坦的質(zhì)能方程，kg，D正確 13．【答案】D 【解析】，應用質(zhì)量數(shù)與電荷數(shù)的守恒，解得，答案D。 14．【答案】A 【解析】,質(zhì)量數(shù)少4,電荷數(shù)少2,說明①為α衰變. ,質(zhì)子數(shù)加1,說明②為β衰變,中子轉(zhuǎn)化成質(zhì)子. ,質(zhì)子數(shù)加1,說明③為β衰變,中子轉(zhuǎn)化成質(zhì)子. 15．【答案】A 【解

19、析】如果激發(fā)態(tài)的氫原子處于第二能級，能夠發(fā)出10.2 eV的光子，不屬于可見光；如果激發(fā)態(tài)的氫原子處于第三能級，能夠發(fā)出12.09 eV、10.2 eV、1.89 eV的三種光子，只有1.89 eV屬于可見光；如果激發(fā)態(tài)的氫原子處于第四能級，能夠發(fā)出12.75 eV、12.09 eV、10.2 eV、2.55 eV、1.89 eV、0.66 eV的六種光子，1.89 eV和2.55 eV屬于可見光，1.89 eV的光子為紅光，2.55 eV的光子為藍—靛，A正確。 16解析：⑴設(shè)氫原子發(fā)射光子前后分別位于第l與第m能級，依題意有： 解得：m＝2 l＝4 ⑵設(shè)碰撞前后氖核速度分別

20、為v0、vNe，由動量守恒與機械能守恒定律得： 且： 解得： 17解析：解：⑴盧瑟福提出了原子的核式結(jié)構(gòu)模型（或其他成就） 玻爾把量子理論引入原子模型，并成功解釋了氫光譜（或其他成就） 查德威克發(fā)現(xiàn)了中子（或其他成就）。 ⑵設(shè)中子質(zhì)量為Mn，靶核質(zhì)量為M 由動量守恒定律： Mnv0＝Mnv1+Mv2 由能量守恒定律： 解得： 在重水中靶核質(zhì)量：MH＝2Mn 在石墨中靶核質(zhì)量：Mc＝12Mn 與重水靶核碰后中子速度較小，故重水減速效果更好。 18．解析:(1)設(shè)中子的質(zhì)量為m,則氮核的質(zhì)量為14m,B核的質(zhì)量為11m,C核的質(zhì)量為4m,根據(jù)

21、動量守恒可得:mv0=11mvB+4mvC,代入數(shù)值解得vC=3×106 m/s. (2)根據(jù)帶電粒子在磁場中做勻速圓周運動的軌道半徑公式:R=可得:所以;又qC+qB=7e 解得:qC=2e,qB=5e,所以C核為^4_2He. (3)核反應方程147 N+10n→115B+42He. 答案:(1)3×106 m/s (2)^4_2He (3)147 N+10n→115B+42He[BW(S(S0,,)G29mm] 19.【答案】(1)不能 (2)27.2 eV 【詳解】(1)設(shè)運動氫原子的速度為v0，完全非彈性碰撞后兩者的速度為v，損失的動能ΔE被基態(tài)氫原子吸收．若ΔE

22、＝10.2 eV，則基態(tài)氫原子可由n＝1躍遷到n＝2.由動量守恒和能量守恒有： mv0＝2mv① mv＝mv2＋mv2＋ΔE② mv＝Ek③ Ek＝13.6 eV④ 解①②③④得，ΔE＝·mv＝6.8 eV 因為ΔE＝6.8 eV<10.2 eV. 所以不能使基態(tài)氫原子發(fā)生躍遷． (2)若使基態(tài)氫原子電離，則ΔE＝13.6 eV，代入①②③得Ek＝27.2 eV. 20．【答案】6.5×10－7 m 4.8×10－7 m 不連續(xù)的線狀譜 【詳解】根據(jù)巴耳末公式＝R(－)，得 當n＝3,4時氫原子發(fā)光所對應的波長最長 當n＝3時有＝1.10×107×(－) 解得λ1＝6

23、.5×10－7m 當n＝4時有＝1.10×107×(－) 解得λ2＝4.8×10－7 m. 除巴耳末系外，在紅外和紫外光區(qū)的其他譜線也都是滿足與巴耳末公式類似的關(guān)系式，即＝R(－)．其中a分別為1,3,4，…對應不同的線系，由此可知氫原子光譜是由一系列線系組成的不連續(xù)的線狀譜 21答案：（1）hv0 不變 （2）① ②對α粒子 動量守恒得 22．解：（1）氫原子核外電子繞核做勻速圓周運動，庫倫力作向心力，有 ① 其中 根據(jù)電流強度的定義 ②由①②得 ③ （2）要使處于n=2的氫原子電離，照射光光子的能量應能使電子從第2能級躍遷到無限遠處，最小頻率的電磁波的光子能量應為： 得 Hz， （3）由于鈉的極限頻率為6.00×1014Hz，則使鈉發(fā)生光電效應的光子的能量至少為 eV=2.486 eV 一群處于n=4的激發(fā)態(tài)的氫原子發(fā)射的光子，要使鈉發(fā)生光電效應，應使躍遷時兩能級的差，所以在六條光譜線中有、、、四條譜線可使鈉發(fā)生光電效應。