2021年高考物理一轮复习考点40原子结构原子核课件

原子结构原子核考点40第1步狂刷小题·夯基础题组一基础小题1．如图是卢瑟福的α粒子散射实验装置，在一个小铅盒里放有少量的放射性元素钋，它发出的α粒子从铅盒的小孔射出，形成很细的一束射线，射到金箔上，最后打在荧光屏上产生闪烁的光点。下列说法正确的是()A．该实验是卢瑟福建立原子核式结构模型的重要依据B．该实验证实了汤姆孙原子模型的正确性C．α粒子与原子中的电子碰撞会发生大角度偏转D．绝大多数的α粒子发生大角度偏转解析卢瑟福根据α粒子散射实验，提出了原子核式结构模型，A正确，B错误；电子质量太小，对α粒子的影响不大，C错误；绝大多数α粒子穿过金箔后，基本上仍沿原方向前进，D错误。答案解析2．(多选)下列说法中正确的是()A．一群氢原子处于n＝3的激发态向较低能级跃迁，最多可放出两种频率的光子B．一个氢原子由n＝3的激发态向低能级跃迁，最多可放出两种频率的光子C．实际上，原子中的电子没有确定的轨道，所以玻尔的氢原子模型是没有实际意义的D．α粒子散射实验揭示了原子具有核式结构答案解析一群氢原子处于n＝3的激发态向较低能级跃迁，最多可放出C23＝3种不同频率的光子，A错误；一个氢原子由n＝3的激发态向低能级跃迁，最多可放出两种频率的光子，分别为n＝3到n＝2，n＝2到n＝1，B正确；原子中的电子没有确定的轨道，在空间各处出现的概率是不一样的，而玻尔的氢原子模型作出的定态与跃迁的假设，成功解释了氢原子光谱的实验规律，C错误；α粒子散射实验揭示了原子具有核式结构，D正确。解析3．如图所示是某原子的能级图，a、b、c为原子跃迁所发出的3种波长的光。在下列该原子光谱的各选项中，谱线从左向右的波长依次增大，则正确的是()答案解析从能级图可知，E3－E1E2－E1E3－E2，根据Em－En＝hcλ知，λaλcλb，C正确。解析4．如图是氢原子四个能级的示意图。当氢原子从n＝4能级跃迁到n＝3能级时，辐射出a光。当氢原子从n＝3能级跃迁到n＝2能级时，辐射出b光。则以下判断正确的是()A．a光光子的能量大于b光光子的能量B．a光的波长大于b光的波长C．a光的频率大于b光的频率D．在真空中a光的传播速度大于b光的传播速度答案解析氢原子从n＝4能级跃迁到n＝3能级的能级差小于从n＝3能级跃迁到n＝2能级时的能级差，根据hν＝Em－En知，光子a的能量小于光子b的能量，所以a光的频率小于b光的频率，故A、C错误；光子a的频率小于光子b的频率，则a光的波长大于b光的波长，故B正确；在真空中a光的传播速度等于b光的传播速度，故D错误。解析5．如图为氢原子的能级图，下列说法中正确的是()A．氢原子从较高的能级跃迁到较低的能级时，释放一定频率的光子，核外电子的动能增加，电势能减小B．氢原子从n＝3能级跃迁到n＝4能级时，需要吸收的光子能量必须大于0.66eVC．氢原子处于不同能级时，核外电子在某处出现的概率相同D．一个处于n＝4能级的氢原子向低能级跃迁时，最多可以释放6种频率的光子答案解析氢原子从较高的能级跃迁到较低的能级时，释放一定频率的光子，核外电子的动能增加，电势能减小，故A正确；氢原子从n＝3能级跃迁到n＝4能级时，需要吸收的光子能量必须等于0.66eV，故B错误；氢原子处于不同能级时，核外电子在某处出现的概率不同，故C错误；一个处于n＝4能级的氢原子向低能级跃迁，最多可以释放3种频率的光子，故D错误。解析6．根据氢原子的能级图，现让一束单色光照射到大量处于基态(量子数n＝1)的氢原子上，受激的氢原子能自发地发出6种不同频率的光，则照射氢原子的单色光的光子能量为()A．12.75eVB．13.06eVC．13.6eVD．0.85eV答案解析受激的氢原子能自发地发出6种不同频率的光，可知其在该单色光照射下跃迁到n＝4的能级，则吸收的光子能量为ΔE＝－0.85eV＋13.6eV＝12.75eV，A正确，B、C、D错误。解析7．下列对原子核及其性质的描述正确的是()A．若使放射性物体的温度升高，其半衰期将减小B．原子核发生一次β衰变，该原子核外层就失去一个电子C．比结合能越大，原子核越稳定D．α粒子散射实验说明原子核具有复杂结构答案解析半衰期与外界因素无关，A错误；原子核发生一次β衰变，生成的新核内增加一个质子，减少一个中子，B错误；比结合能越大，原子核越稳定，C正确；天然放射现象说明原子核具有复杂结构，D错误。解析8．某一放射性物质发生衰变时放出α、β、γ三种射线，让这三种射线进入磁场，运动情况如图所示，下列说法中正确的是()A．该放射性物质的半衰期随温度的升高会增大B．C粒子是原子核的重要组成部分C．A粒子一定带正电D．B粒子的穿透性最弱答案解析半衰期由原子核本身决定，与外界因素无关，故A错误；由左手定则可知C粒子为电子，不是原子核的组成部分，故B错误；由左手定则可知A粒子一定带正电，故C正确；B为γ射线，穿透性最强，故D错误。解析9．如图所示为研究某未知元素放射性的实验装置，实验开始时在薄铝片和荧光屏之间有图示方向的匀强电场E，通过显微镜可以观察到，在荧光屏的某一位置上每分钟闪烁的亮点数。若撤去电场后继续观察，发现每分钟闪烁的亮点数没有变化；如果再将薄铝片移开，观察到每分钟闪烁的亮点数大大增加，由此可以判断，放射源发出的射线可能为()A．β射线和γ射线B．α射线和β射线C．β射线和X射线D．α射线和γ射线答案解析撤去电场后亮点数无变化，说明射线中无β射线，再撤去薄铝片，亮点数增多，说明射线中有α射线，电场和薄铝片对γ射线无影响，故还可能有γ射线，D正确。解析10．图中曲线a、b、c、d为气泡室中某放射物发生衰变放出的部分粒子的径迹，气泡室中磁感应强度方向垂直于纸面向里。以下判断可能正确的是()A．a、b为β粒子的径迹B．a、b为γ粒子的径迹C．c、d为α粒子的径迹D．c、d为β粒子的径迹答案解析γ粒子不带电，在磁场中不会发生偏转，故B错误；由左手定则可判定，a、b粒子带正电，c、d粒子带负电，又知α粒子带正电，β粒子带负电，故A、C均错误，D正确。解析11．下列说法中正确的是()A．β射线和γ射线一样是电磁波，但穿透本领远比γ射线弱B．氡的半衰期为3.8天，4个氡原子核经过7.6天后就一定只剩下1个氡原子核C．已知质子、中子、α粒子的质量分别为m1、m2、m3，那么质子和中子结合成一个α粒子，释放的能量是(2m1＋2m2－m3)c2D．放射性元素发生β衰变时所释放的电子是核外的电子发生电离产生的答案解析β射线是电子流，不是电磁波，穿透本领比γ射线弱，故A错误；半衰期具有统计意义，对大量的原子核才适用，对少量的原子核不适用，故B错误；质子和中子结合成α粒子的核反应方程为211H＋210n→42He，根据爱因斯坦质能方程可得该反应释放的能量是ΔE＝(2m1＋2m2－m3)c2，故C正确；β衰变是原子核的衰变，与核外电子无关，β衰变时释放的电子是由核内一个中子转化成一个质子的同时释放出来的，故D错误。解析12．(多选)钚的一种同位素23994Pu衰变时能释放巨大能量，其衰变方程为23994Pu→23592U＋42He＋γ，则()A．核燃料总是利用比结合能小的核B．核反应中γ光子的能量就是结合能C.23592U核比23994Pu核更稳定，说明23592U的结合能大D．由于衰变时释放巨大能量，所以23994Pu比23592U的比结合能小答案解析核燃料在反应过程中要释放巨大能量，所以总是要利用比结合能小的核，才能更容易实现，A、D正确；衰变中因质量亏损释放的核能，表现为新核的动能和γ光子的能量，而结合能等于把原子核拆分为核子需要的能量，两者是不同的，核反应中γ光子的能量是结合能中的一小部分，B错误；原子核的比结合能越大越稳定，故23592U的比结合能大，C错误。解析13．下列说法中正确的是()A．α粒子散射实验证明原子内部的正电荷是均匀分布的B．氢原子的发射光谱是连续谱C．轻核的聚变和重核的裂变都可以放出核能D．镉棒在裂变反应堆中使快中子变为慢中子答案解析卢瑟福的α粒子散射实验可以证明原子内是十分“空旷”的，正电荷集中在原子的中心位置，A错误；由实验观测知氢原子只能发射特定频率的光子，所以氢原子的发射光谱是线状谱，B错误；轻核的聚变和重核的裂变都存在质量亏损，都可以放出核能，C正确；镉棒的作用是吸收中子，而不是将快中子转变为慢中子，D错误。解析14．一个质子和一个中子聚变结合成一个氘核，同时辐射一个γ光子。已知质子、中子、氘核的质量分别为m1、m2、m3，普朗克常量为h，真空中的光速为c。假设γ光子携带该聚变释放的所有能量。下列说法正确的是()A．核反应方程是11H＋10n→31H＋γB．聚变反应中的质量亏损Δm＝m1＋m2－m3C．辐射出的γ光子的能量E＝(m3－m1－m2)cD．γ光子的波长λ＝hm1＋m2－m3c2答案解析根据核反应过程质量数守恒和核电荷数守恒可知，得到的氘核为21H，故A错误；聚变反应过程中辐射一个γ光子，质量减少Δm＝m1＋m2－m3，故B正确；由质能方程知，辐射出的γ光子的能量为ΔE＝Δmc2＝(m1＋m2－m3)·c2，故C错误；由c＝λν及E＝hν得λ＝hm1＋m2－m3c，故D错误。解析15．我国对中微子的研究处于世界领先地位，大亚湾反应堆中微子实验工程获国家自然科学奖一等奖。太阳发生核反应时会放出大量中微子及能量。假设太阳释放的能量是由“燃烧氢”的核反应411H→42He＋201e＋2ν提供，式中ν为中微子，这一核反应平均每放出2个中微子相应释放28MeV的能量。已知太阳每秒约辐射2.8×1039MeV的能量，地球与太阳间的距离约为1.5×1011m，则地球表面与太阳光垂直的每平方米面积上每秒接收到中微子数目的数量级为()A．1011B．1014C．1017D．1020答案解析由题中条件可算得太阳每秒放出2×2.8×103928＝2×1038个中微子，中微子向四面八方辐射，成球面形状分布，地表上每平方米每秒可接收到的中微子数目为2×10384πr2日地≈7×1014，故B正确。解析题组二高考小题16．(2019·全国卷Ⅰ)氢原子能级示意图如图所示。光子能量在1.63eV～3.10eV的光为可见光。要使处于基态(n＝1)的氢原子被激发后可辐射出可见光光子，最少应给氢原子提供的能量为()A．12.09eVB．10.20eVC．1.89eVD．1.51eV答案解析可见光光子的能量范围为1.63eV～3.10eV，则氢原子能级差应该在此范围内，可简单推算如下：2、1能级差为10.20eV，此值大于可见光光子的能量；3、2能级差为1.89eV，此值属于可见光光子的能量，符合题意。氢原子处于基态，要使氢原子达到第3能级，需提供的能量为－1.51eV－(－13.60eV)＝12.09eV，此值也是提供给氢原子的最少能量，A正确。解析17．(2019·全国卷Ⅱ)太阳内部核反应的主要模式之一是质子—质子循环，循环的结果可表示为411H→42He＋201e＋2ν已知11H和42He的质量分别为mp＝1.0078u和mα＝4.0026u,1u＝931MeV/c2，c为光速。在4个11H转变成1个42He的过程中，释放的能量约为()A．8MeVB．16MeVC．26MeVD．52MeV答案解析因电子的质量远小于质子的质量，计算中可忽略不计。质量亏损Δm＝4mp－mα，由质能方程得ΔE＝Δmc2＝(4×1.0078－4.0026)×931MeV≈26.6MeV，C正确。解析18．(2019·天津高考)(多选)我国核聚变反应研究大科学装置“人造太阳”2018年获得重大突破，等离子体中心电子温度首次达到1亿摄氏度，为人类开发利用核聚变能源奠定了重要的技术基础。下列关于聚变的说法正确的是()A．核聚变比核裂变更为安全、清洁B．任何两个原子核都可以发生聚变C．两个轻核结合成质量较大的核，总质量较聚变前增加D．两个轻核结合成质量较大的核，核子的比结合能增加答案解析核聚变没有放射性污染，比核裂变更为安全、清洁，A正确；只有原子序数较小的