第三講 原子結構與原子核課前自測診斷卷考點一原子結構與原子光譜1.考查粒子散射實驗裝置及結論如圖是盧瑟福的粒子散射實驗裝置，在一個小鉛盒里放有少量的放射性元素釙，它發出的粒子從鉛盒的小孔射出，形成很細的一束射線，射到金箔上，最后打在熒光屏上產生閃爍的光點。下列說法正確的是()A該實驗是盧瑟福建立原子核式結構模型的重要依據B該實驗證實了湯姆孫原子模型的正確性C粒子與原子中的電子碰撞會發生大角度偏轉D絕大多數的粒子發生大角度偏轉解析：選A盧瑟福根據粒子散射實驗，提出了原子核式結構模型，選項A正確，B錯誤；電子質量太小，對粒子的影響不大，選項C錯誤；絕大多數粒子穿過金箔后，基本上仍沿原方向前進，D錯誤。2考查對玻爾理論及氫原子能級的理解下列關于玻爾原子理論及氫原子能級的說法，正確的是()A原子中的電子在某一定態時，電子做加速運動，向外輻射能量B原子中的電子運行軌道分布是連續的C由氫原子能級示意圖知，處于基態的氫原子至少要吸收13.6 eV的能量才能發生電離D氫原子的核外電子由一個能級躍遷到另一個能級時，氫原子的能量一定增大解析：選C原子處于稱為定態的能量狀態時，雖然電子做加速運動，但并不向外輻射能量，故A錯誤。原子的不同能量狀態與電子沿不同的圓軌道繞核運動相對應，而電子的可能軌道的分布是不連續的，故B錯誤。由氫原子能級示意圖知，處于基態的氫原子至少要吸收13.6 eV的能量才能發生電離，故C正確。氫原子的核外電子由高能級向低能級躍遷時釋放能量，能量減少；若從低能級向高能級躍遷，則要吸收能量，能量增大，故D 錯誤。3考查氫原子能級分布圖及其應用多選如圖所示是氫原子的能級圖，大量處于n5激發態的氫原子向低能級躍遷時，一共可以輻射出10種不同頻率的光子。其中萊曼系是指氫原子由高能級向n1能級躍遷時釋放的光子，則()A10種光子中波長最短的是從n5激發態躍遷到基態時產生的B10種光子中有4種屬于萊曼系C使n5能級的氫原子電離至少要0.85 eV的能量D從n2能級躍遷到基態釋放光子的能量等于從n3能級躍遷到n2能級釋放光子的能量解析：選ABn5激發態躍遷到基態時產生的光子的能量最大，頻率最大，所以波長最短，故A正確；由題意知，從n5、4、3、2激發態躍遷到n1時發出的4種光子屬于萊曼系，故B正確；由題圖知，n5能級的電離能為0.54 eV，所以C錯誤；從n2能級躍遷到基態釋放光子的能量大于從n3能級躍遷到n2能級釋放光子的能量，所以D錯誤。4考查氫原子能級躍遷理論多選圖示為氫原子的能級圖，現有一群處于n3激發態的氫原子，則這些原子躍遷時()A能發出3種不同頻率的光子B發出的光子最小能量是0.66 eVC發出的光子最大能量是12.75 eVD由n3能級躍遷到n1能級時發出的光子頻率最高解析：選AD一群處于n3激發態的氫原子，可能發出C3種不同頻率的光子，故A正確；由n3能級向n2能級躍遷時發出的光子能量最小，則光子頻率也最小，最小能量為(1.51 eV)(3.4 eV)1.89 eV，故B錯誤；由n3能級向n1能級躍遷時發出的光子能量最大，則光子頻率也最大，波長最小。最大能量為(1.51 eV)(13.6 eV)12.09 eV，故C錯誤，D正確。5考查氫原子躍遷和電離氫原子處于基態時，原子的能量為E113.6 eV，當處于激發態時，能量為En(普朗克常量h6.631034 Js，真空中光速c3.0108 m/s)。(1)若有大量的氫原子處于n4的激發態，則在躍遷過程中可能釋放出幾種頻率的光子？(2)當氫原子從n3的激發態躍遷到n1的基態時，向外輻射光子的波長是多少？(結果保留3位有效數字)(3)若要使處于基態的氫原子電離，至少要用多大頻率的電磁波照射原子？(結果保留3位有效數字)解析：(1)有大量的氫原子處于n4的激發態，則在躍遷過程中可能釋放出C426種頻率的光子。(2)由躍遷方程得hE3E1又有c，E3，聯立解得向外輻射光子的波長是1.03107 m。(3)要使處于基態的氫原子電離，入射光子必須滿足h0E1代入數據解得 Hz3.281015 Hz。答案：(1)6種(2)1.03107 m(3)3.281015 Hz考點二原子核的衰變半衰期6.考查物理學史在人類對微觀世界進行探索的過程中，科學實驗起到了非常重要的作用。下列說法不符合歷史事實的是()A密立根通過油滴實驗測出了基本電荷的數值B貝可勒爾通過對天然放射現象的研究，發現了原子中存在原子核C居里夫婦從瀝青鈾礦中分離出了釙(Po)和鐳(Ra)兩種新元素D湯姆孫通過陰極射線在電場和磁場中偏轉的實驗，發現了陰極射線是由帶負電的粒子組成的，并測出了該粒子的比荷解析：選B密立根通過油滴實驗測得了基本電荷的數值，故A正確；貝可勒爾通過對天然放射性現象的研究，證明原子核有復雜結構，粒子散射實驗說明原子中存在原子核，故B錯誤；居里夫婦從瀝青鈾礦中分離出了釙(Po)和鐳(Ra)兩種新元素，故C正確；湯姆孫通過陰極射線在電場和磁場中偏轉的實驗，發現了陰極射線是由帶負電的粒子組成的，并測出了該粒子的比荷，故D正確。7考查三種射線的特點如圖是盧瑟福設計的一個實驗：他在鉛塊上鉆了一個小孔，孔內放入一點鐳，使射線只能從這個小孔里發出，隨后他將射線引入磁場中，發現射線立即分成三束，他把三束射線分別命名為 射線、射線、 射線。基于對這三種射線的深入分析，盧瑟福獲得了1907年的諾貝爾獎。以下對這三束射線描述準確的是()A射線的穿透能力最弱，容易被物體吸收B射線在真空中的運動速度是光速C射線本質上是波長極短的電磁波，電離能力極強D射線帶負電，是來自鐳原子的核外電子解析：選A穿透能力最弱是射線，電離作用強，容易被物體吸收，故A正確；射線的速度約是光速的十分之九，故B錯誤；射線是一種波長很短的電磁波，電離能力極弱，故C錯誤；射線(高速電子流)帶負電，是由一個中子轉化成一個質子后轉化而來的，故D錯誤。8考查、衰變次數的計算在一個U原子核衰變為一個Pb原子核的過程中，發生衰變的次數為()A6次B10次C22次 D32次解析：選A一個U原子核衰變為一個Pb原子核的過程中，發生衰變的次數為(238206)48次，發生衰變的次數為28(9282)6次，選項A正確。9考查對半衰期概念的理解多選地球年齡有多大？一直是科學研究的問題，其中一種方法是利用天然放射性元素的衰變規律探測。通過對古老巖石中鈾和鉛的含量的測定，設鈾核衰變后全部變成鉛核，通過計算推出該巖石中含有的鈾是巖石形成初期的一半，鈾238的相對含量隨時間變化關系如圖，由此可判斷()A鈾238的半衰期為90億年B地球年齡大約45億年C被測定的巖石在90億年后鈾、鉛粒子比例約為14D被測定的巖石在90億年后鈾、鉛粒子比例約為13解析：選BD由于測定出該巖石中含有的鈾是巖石形成初期時的一半，由圖像可知對應的時間是45億年，即地球年齡大約為45億年，半衰期為45億年，故A錯誤，B正確；設被測定的巖石在90億年后鈾原子的數目為N，鉛原子的數目為N1，則，可得：，即鈾、鉛粒子數之比為13，故C錯誤，D正確。考點三核反應方程與核能計算10.考查核反應的分類對下列各原子核變化的方程，表述正確的是()A.HHHen是核聚變反應B.HHHen是衰變C.SeKr2e是核裂變反應D.UnXeSr2n是衰變解析：選AHHHen，屬于核聚變反應，A正確，B錯誤；SeKr2e是衰變，C錯誤；UnXeSr2n是核裂變反應，D錯誤。11考查核反應方程(2019江蘇高考)100年前，盧瑟福用粒子轟擊氮核打出了質子。后來，人們用粒子轟擊Ni核也打出了質子：HeNiCuHX，該反應中的X是_(選填“電子”“正電子”或“中子”)。此后，對原子核反應的持續研究為核能利用提供了可能。目前人類獲得核能的主要方式是_(選填“核衰變”“核裂變”或“核聚變”)。解析：設X的質量數為A，質子數為Z，即X，由質量數守恒得A4606211，由電荷數守恒得Z2282910，則知X是中子；目前人類獲得核能的主要方式是重核的裂變。答案：中子核裂變12考查裂變與質能方程多選核電站中采用反應堆使重核裂變，將釋放出的巨大能量轉換成電能。反應堆中一種可能的核反應方程式是UnNdZrxy，設U核質量為m1，中子質量為m2，Nd核質量為m3，Zr核質量為m4，x質量為m5，y質量為m6，那么，在所給的核反應中()Ax可能是3H，y可能是11eBx可能是3n，y可能是8eC釋放的核能為(m1m2m3m4m5m6)c2D釋放的核能為(m3m4m5m6m1m2)c2解析：選BC根據質量數和電荷數守恒，若x是3H，y是11e，則質量數不守恒，若x是3n，y是8e，則都滿足，故A錯誤B正確；根據質能方程可知釋放的核能為(m1m2m3m4m5m6)c2，故C正確D錯誤。13考查輕核聚變與質能方程多選太陽能量的來源是輕核的聚變，太陽中存在的主要元素是氫，核聚變反應可以看作是4個氫核(H)結合成1個氦核同時放出2個正電子。下表中列出了部分粒子的質量粒子名稱質子(p)粒子正電子(e)中子(n)質量/u1.007 34.001 5 0.000 551.008 7以下說法中正確的是()A核反應方程為4HHe2eB4個氫核結合成1個氦核時的質量虧損約為0.026 6 kgC4個氫核結合成1個氦核時的質量虧損約為4.431029 kgD聚變反應過程中釋放的能量約為4.01012 J解析：選ACD由核反應的質量數守恒及電荷數守恒得4HHe2e，故A正確。反應中的質量虧損為m4mpm2me(41.007 34.001 520.000 55)u0.026 6 u4.431029 kg，故C正確，B錯誤。由質能方程得Emc24.431029(3 108)2 J4.01012 J，故D正確。14考查比結合能曲線多選(2017江蘇高考)原子核的比結合能曲線如圖所示。根據該曲線，下列判斷正確的有()A.He核的結