搜索
原子结构原子核1．(2011年高考天津理综)下列能揭示原子具有核式结构的实验是()A．光电效应实验B．伦琴射线的发现C．α粒子散射实验D．氢原子光谱的发现解析：光电效应实验说明了光的粒子性，A错；伦琴射线的发现说明了原子内部有能级结构，B错；α粒子散射实验揭示了原子的核式结构，C对；氢原子光谱的发现说明原子内轨道量子化，D错．答案：C2．(2013年温州测试)已知金属钾的逸出功为2.22eV，氢原子的能级示意图如图所示，一群处在n＝3能级的氢原子向低能级跃迁时，能够从金属钾的表面打出光电子的光波共有()A．一种B．两种C．三种D．四种解析：要从金属钾的表面打出光电子，入射光的能量应大于钾的逸出功，一群处在n＝3能级的氢原子向低能级跃迁时，只有3能级向1能级、2能级向1能级跃迁时发出的光子能量大于钾的逸出功，因此选B.答案：B3．(2012年高考重庆卷)以下是物理学史上3个著名的核反应方程()x＋73Li→2yy＋147N→x＋178Oy＋x＋94Be→z＋126Cx、y和z是3种不同的粒子，其中z是()A．α粒子B．质子C．中子D．电子解析：由11H＋73Li→242He，42He＋147N→11H＋178O，42He＋94Be→10n＋126C，可知z为10n，故C正确，A、B、D错误．答案：C4．(2012年高考上海单科)6027Co发生一次β衰变后变为Ni，其衰变方程为________．在该衰变过程中还发出频率为ν1、ν2的两个光子，其总能量为________．解析：由衰变过程中质量数守恒和电荷数守恒可得衰变方程为：6027Co→6028Ni＋0－1e，由光子的能量公式得总能量为：E＝hν1＋hν2＝h(ν1＋ν2)答案：6027Co→6028Ni＋0－1eh(ν1＋ν2)(时间：45分钟，满分：100分)[命题报告·教师用书独具]知识点题号对天然放射现象、半衰期的理解1、2原子的能级和跃迁3半衰期的有关计算4射线的性质5、10核反应方程6同位素7核能的计算8氢原子的能级图9核反应方程、核能的综合问题11、12一、选择题(本题共10小题，每小题7分，共70分，每小题至少有一个选项正确，把正确选项前的字母填在题后的括号内)1．关于天然放射现象，下列说法正确的是()A．α射线由氦原子核衰变产生B．β射线由原子核外电子电离产生C．γ射线由原子核外的内层电子跃迁产生D．通过化学反应不能改变物质的放射性解析：α射线是α衰变时射出的由氦原子核组成的高速粒子流，故选项A错误；β射线是发生β衰变时从原子核内部射出的高速电子流，故选项B错误；γ射线是原子核受到激发后产生的，故选项C错误；物质的放射性由原子核的内部结构决定，与物质是以单质形式还是以化合物形式存在无关，也不受温度、压强等外界因素的影响，故选项D正确．答案：D2．(2012年高考天津卷)下列说法正确的是()A．采用物理或化学方法可以有效地改变放射性元素的半衰期B．由玻尔理论知道氢原子从激发态跃迁到基态时会放出光子C．从高空对地面进行遥感摄影是利用紫外线良好的穿透能力D．原子核所含核子单独存在时的总质量小于该原子核的质量解析：放射性元素的半衰期由元素的原子核来决定，与元素以单质或化合物的形式存在无关，与压强、温度无关，即与化学、物理状态无关，故A项错误；由玻尔理论可知，氢原子从激发态跃迁到基态的过程放出光子，B项正确；从高空对地面进行遥感摄影是利用红外线良好的穿透能力，C项错误；核子结合成原子核放出核能，因此核子单独存在时的总质量大于结合成原子核时核的质量，D项错误．答案：B3．许多物质在紫外线照射下能发出荧光，紫外线照射时，这些物质的原子先后发生两次跃迁，其能量变化分别为ΔE1和ΔE2，则下列说法正确的是()A．两次跃迁均向高能级跃迁，且ΔE1ΔE2B．两次跃迁均向低能级跃迁，且ΔE1ΔE2C．先向高能级跃迁，再向低能级跃迁，且ΔE1ΔE2D．先向低能级跃迁，再向高能级跃迁，且ΔE1ΔE2解析：第一次跃迁是吸收紫外线光子，第二次跃迁是放出可见光光子．由于hν1hν2，故ΔE1ΔE2，C项正确．答案：C4．一块含铀的矿石质量为M，其中铀元素的质量为m，铀发生一系列衰变，最终生成物为铅．已知铀的半衰期为T，那么下列说法中正确的是()A．经过2个半衰期后，这块矿石中基本不再含有铀B．经过2个半衰期后，原来所含的铀元素的原子核有m4发生了衰变C．经过3个半衰期后，其中铀元素的质量还剩m8D．经过1个半衰期后该矿石的质量剩下M2解析：经过2个半衰期后矿石中剩余的铀应该有m4，经过3个半衰期后矿石中剩余的铀还有m8.因为衰变产物大部分仍然留在该矿石中，所以矿石质量没有太大的改变．答案：C5．(2012年高考上海卷)在轧制钢板时需要动态地监测钢板厚度，其检测装置由放射源、探测器等构成，如图所示．该装置中探测器接收到的是()A．X射线B．α射线C．β射线D．γ射线解析：放射源发出的只有α、β、γ三种射线，故选项A错误．在α、β、γ三种射线中，只有γ射线能穿透钢板，故选项B、C错误，D正确．答案：D6.(2012年高考广东卷)能源是社会发展的基础，发展核能是解决能源问题的途径之一．下列释放核能的反应方程，表述正确的有()A.31H＋21H→42He＋10n是核聚变反应B.31H＋21H→42He＋10n是β衰变C.23592U＋10n→14456Ba＋8936Kr＋310n是核裂变反应D.23592U＋10n→14054Xe＋9438Sr＋210n是α衰变解析：因A项为两个轻核结合成质量较大的核，所以反应为核聚变，A正确；B项是核聚变，而不是β衰变，B错误；在C项中铀核在被中子轰击后分裂成两个较轻原子核，所以反应为核裂变，C正确；α衰变本质为核内2个质子和2个中子结合成42He，所以D错误．答案：AC7．(2012年高考上海单科)某种元素具有多种同位素，反映这些同位素的质量数A与中子数N关系的是图()解析：元素的质量数A与中子数N、质子数Z的关系为：A＝Z＋N，又因为同位素的质子数相同，即Z为常数，故A是N的一次函数，且A随N的增大而增大，选项B正确，A、C、D错误．答案：B8．雷蒙德·戴维斯因研究来自太阳的中微子(νe)而获得了2002年度诺贝尔物理学奖．他探测中微子所用的探测器的主体是一个贮满615吨四氯乙烯(C2Cl4)溶液的巨桶．中微子可以将一个氯核转变为一个氩核，其核反应方程为νe＋3717Cl→3718Ar＋0－1e，已知3717Cl核的质量为36.95658u，3718Ar核的质量为36.95691u，0－1e的质量为0.00055u,1u质量对应的能量为931.5MeV.根据以上信息，可以判断()A．中微子不带电B．中微子就是中子C.3717Cl和3718Ar是同位素D．参与上述反应的中微子的最小能量约为0.82MeV解析：在核反应中，电荷数守恒，质量数守恒，可以判断中微子所带电荷数是零，质量数是零，故A项正确；中子的质量数是1，故B项错误；同位素是电荷数相等，质量数不等的同种元素，而3717Cl和3718Ar是两种不同的元素，故C项错误；由爱因斯坦质能方程得中微子的质量m＝(0.00055＋36.95691－36.95658)u＝0.00088u，而1u质量对应的能量为931.5MeV，所以中微子的最小能量是E＝931.5×0.00088MeV≈0.82MeV，故D项正确．答案：AD9．如图所示为氢原子能级图，可见光的能量范围为1.62eV～3.11eV，用可见光照射大量处于n＝2能级的氢原子，可观察到多条谱线，若是用能量为E的实物粒子轰击大量处于n＝2能级的氢原子，至少可观察到两条具有显著热效应的红外线，则实物粒子的能量E()A．一定有4.73eVE1.62eVB．E的值可能使处于基态的氢原子电离C．E一定大于2.86eVD．E的值可能使基态氢原子产生可见光解析：红外线光子的能量小于可见光光子的能量，由实物粒子轰击大量处于第2能级的氢原子，至少可观察到两种红外线光子，则说明处于第2能级的氢原子受激发后至少跃迁到第5能级．所以实物粒子的最小能量为E＝E5－E2＝－0.54eV－(－3.4eV)＝2.86eV，A、C错误；因为E可以取大于或等于2.86eV的任意值，则B、D正确．答案：BD10．如图(a)所示，国际原子能机构公布核辐射警示新标志，新标志为黑框红底三角，内有一个辐射波标记、一个骷髅头标记和一个逃跑的人形．核辐射会向外释放三种射线：α射线带正电，β射线带负电，γ射线不带电．现有甲、乙两个原子核原来都静止在同一匀强磁场中，其中一个核放出一个α粒子，另一个核放出一个β粒子，得出图(b)所示的四条径迹，则()A．磁场的方向一定垂直于纸面向里B．甲核放出的是α粒子，乙核放出的是β粒子C．a为α粒子的径迹，d为β粒子的径迹D．b为α粒子的径迹，c为β粒子的径迹解析：粒子与新核动量大小相等、方向相反，若轨迹为外切圆，则为α衰变；若轨迹为内切圆，则为β衰变，与磁场方向无关，又由R＝mvqB知半径与q成反比，故B、D正确．答案：BD二、非选择题(本题共2小题，共30分，解答时应写出必要的文字说明、方程式和演算步骤，有数值计算的要注明单位)11．(15分)静止的氮核147N俘获一个速度为2.3×107m/s的中子，发生核反应后若只产生了两个新粒子，其中一个粒子为氦核(42He)，它的速度大小是8.0×106m/s，方向与反应前的中子速度方向相同．(1)写出此核反应的方程式，求反应后产生的另一个粒子的速度大小及方向；(2)此反应过程中是否发生了质量亏损，说明依据．解析：(1)147N＋10n→115B＋42He用m1、m2、和m3分别表示中子(10n)、氦核(42He)和新核的质量，由动量守恒定律得m1v1＝m2v2＋m3v3代入数值，得v3＝－8.2×105m/s即反应后生成的新核的速度大小为8.2×105m/s方向与反应前中子的速度方向相反(2)反应前的总动能E1＝12m1v21反应后的总动能E2＝12m2v22＋12m3v23经计算知E1＞E2，故可知反应中发生了质量盈余，没有亏损．答案：(1)147N＋10n→115B＋42He8．2×105m/s与反应前中子的速度方向相反(2)见解析12．(15分)(2012年高考海南单科)一静止的23892U核经α衰变成为23490Th核，释放出的总动能为4.27MeV.问此衰变后23490Th核的动能为多少MeV(保留1位有效数字)解析：据题意知，此α衰变的衰变方程为23892U→23490Th＋42He根据动量守恒定律得mαvα＝mThvTh①式中，mα和mTh分别为α粒子和Th核的质量，vα和vTh分别为α粒子和Th核的速度的大小，由题设条件知12mαv2α＋12mThv2Th＝Ek②mαmTh＝4234③由①②③式得12mThv2Th＝mαmα＋mThEk④代入数据得，衰变后23490Th核的动能12mThv2Th≈0.07MeV答案：0.07MeV1．质量数守恒和电荷数守恒的应用[例1]本题中用大写字母代表原子核，E经α衰变成为F，再经β衰变成为G，再经α衰变成为H.上述系列衰变可记为下式：已知P和F是同位素，则()A．Q和G是同位素，R和H是同位素B．R和E是同位素，S和F是同位素C．R和G是同位素，S和H是同位素D．Q和E是同位素，R和F是同位素[解析]由于P和F是同位素，设它们的质子数为n，则其他各原子核的质子数可分别表示如下：由此可以看出R和E是同位素，S和F是同位素，Q和G是同位素，故只有B正确．[答案]B2．动量守恒的应用动量守恒定律是自然界普遍适用的基本规律之一．大到天体，小到微观粒子，无论相互作用的是什么性质的力，动量守恒定律都是适用的．因此动量守恒定律也适用于原子或原子核之间的相互作用．[例2]用速度为v0、质量为m1的42He核轰击质量为m2的静止的147N核，发生核反应，最终产生两种新粒子A和B.其中A为178O核，质量为m3，速度为v3；B的质量为m4.(1)计算粒子B的速度