《原子與原子核》綜合檢測

（時間:90分鐘滿分:100分）

【測控導航】

考點題號

1.黑體輻射、三種射線8

2.a粒子散射實驗、鏈式反應1,2

3.核反應方程、半衰期3,10,11

4.光電效應4,12

5.質能方程的應用5

6.氫原子躍遷、原子光譜、玻爾理論6,7,9,17

7.動量守恒定律、質能方程16,18,19

8.實驗:概率波14

9.實驗:裂變、核反應方程13

10.實驗:光電效應15

一、選擇題（本題共12小題,每小題4分，共48分.在每小題給出的四個選項中,第1?7題只

有一個選項正確,第8?12題有多項正確,全部選對得4分,選對但不全得2分,有選錯或不選

的得0分）

1.（2016?天津模擬）下列四幅圖涉及不同的物理知識，其中說法正確的是（C）

n

?

5

4

3

2

A.圖（甲），盧瑟福通過分析a粒子散射實驗結果,發現了質子和中子

B.圖（乙），用中子轟擊鈾核使其發生聚變,鏈式反應會釋放出巨大的核能

C.圖（丙），玻爾理論指出氫原子能級是分立的，所以原子發射光子的頻率也是不連續的

D.圖（丁），湯姆孫通過電子的發現揭示了原子核內還有復雜結構

解析：圖（甲）盧瑟福通過分析a粒子散射實驗結果,得出了原子的核式結構模型,選項A錯誤;

圖（乙）用中子轟擊鈾核使其發生裂變,鏈式反應會釋放出巨大的核能,選項B錯誤；圖（丙）玻

爾理論指出氫原子能級是分立的,所以原子發射光子的頻率也是不連續的,選項C正確；圖

（丁）湯姆孫通過電子的發現揭示了原子有復雜結構,選項D錯誤.

2.在盧瑟福的a粒子散射實驗中,某一a粒子經過某一原子核附近時的軌跡如圖所示.圖中

P,Q為軌跡上的點,虛線是經過P,Q兩點并與軌跡相切的直線,兩虛線和軌跡將平面分為四個

區域.不考慮其他原子核對a粒子的作用，則關于該原子核的位置,正確的是（A）

A.一定在①區域B.一定在②區域

C.可能在③區域D.一定在④區域

解析:盧瑟福通過a粒子散射并由此提出了原子的核式結構模型,正電荷全部集中在原子核

內，a粒子帶正電，同種電荷相互排斥,若在③④區域粒子軌跡將向上偏轉，根據軌跡的彎曲

方向知道排斥力向下,所以原子核一定在①區域,故選A.

3.（2016?陜西實驗中學模擬）下列關于核反應及衰變的表述正確的有（B）

,141713

A.X7『801H中,X表示2H

2.34.1

B-lH1H2He+On是輕核聚變

C.半衰期與原子所處的化學狀態有關

D.B衰變中產生的B射線實際上是原子的核外電子掙脫原子核的束縛而形成的

4

解析:A項中X應為2He,A錯誤;半衰期與原子所處的化學狀態無關,C錯誤；B衰變中產生的

B射線實際上是原子核內的中子轉化成了一

個質子和一個電子,這個電子發射到核外,就是B粒子,D錯誤;所以

選B.

4.（2016?天津一中月考）已知某單色光的波長為X,在真空中的光速為c,普朗克常量為h,

則該單色光的能量子為（A）

hehA.h

A.入B.cC.入D.heX

he

解析:單色光的能量子為E=hv=人.

5.太陽因核聚變釋放出巨大的能量，同時其質量不斷減少.太陽每秒鐘輻射出的能量約為

4X1026J,根據愛因斯坦質能方程,太陽每秒鐘減少的質量最接近（D）

A.1036kgB.1018kg

C.1013kgD.109kg

解析:根據質能方程/有，

△E4x10264x1026

Am=c2=0x108）2kg=9x1016kg=4,4X109kg,故D正確.

6.（2016?北京模擬）按照氫原子的玻爾模型，氫原子的核外電子繞原子核做勻速圓周運動，

Ei

2

2

軌道半徑和對應的能量r?=nrbE?=n,電子從半徑較大的軌道n=2的激發態向半徑較小的軌

道基態躍遷時,放出光子，（n=0.053nm,E,=-13.6eV）.則產生的光子頻率（結果保留兩位有效

數字）（C）

A.v=l.5X10'5HzB,v=2.0X1015Hz

C.v=2.5X10‘sHzD.v=4.5X10'5HZ

解析：電子從半徑較大的軌道n=2的激發態向半徑較小的軌道基態躍遷時,r2=4r?E2=-3.4eV,

6

故E2-Ei=hv,解得v=2.5XIO'Hz.

7.（2016?江西南昌十所重點中學二模）下列說法中正確的是（D）

A.氫原子吸收一個光子躍遷到激發態后,在向低能級躍遷時放出光子的頻率一定等于入射光

子的頻率

234234

B』Th（牡）核衰變為91Pa（鎂）核時，衰變前Th核質量等于衰變后Pa核與P粒子的總質量

C.a粒子散射實驗的結果證明原子核是由質子和中子組成的

D.分別用X射線和綠光照射同一金屬表面都能發生光電效應,則用X射線照射時光電子的最

大初動能較大

解析:氫原子吸收一個光子躍遷到激發態后，向較低能級躍遷時,有幾種可能就會放出多少種

光子,因此放出光子的頻率可能等于入射光的頻率,也可能小于入射光的頻率,A錯誤;根據

愛因斯坦的質能方程,會出現質量虧損,虧損的質量以能量的形式放出，B錯誤；a粒子散射

實驗的結果證明了原子的核式結構模型,C錯誤;根據光電效應方程,X射線的能量大于綠光

的能量,因此用X射線照射時光電子的最大初動能較大,D正確.

8.（2016?貴州遵義模擬）下列說法正確的是（AC）

A.黑體輻射電磁波的強度按波長的分布只與黑體的溫度有關

B.6射線與y射線一樣都是電磁波，但B射線的穿透本領遠比Y射

線弱

C.玻爾將量子觀念引入原子領域,其理論能夠解釋氫原子光譜的特征

D.在原子核中，比結合能越小表示原子核中的核子結合得越牢固

解析:黑體輻射電磁波的強度按波長的分布只與黑體的溫度有關,故選項A正確；只有.丫射線

是電磁波，B射線不是電磁波，B射線的穿透本領遠比Y射線弱，選項B錯誤;玻爾將量子觀

念引入原子領域,其理論能夠解釋氫原子光譜的特征,選項C正確;在原子核中，比結合能越

大表示原子核中的核子結合得越牢固,選項D錯誤.

9.氫原子在某三個相鄰能級之間躍遷時,可發出三種不同波長的輻射光.已知其中的兩個波

長分別為3，儲，且3>3,則另一個波長可能是（CD）

A.入1+入2B.入1一人2

入1入2入也

C.11+入2D.%-%

解析:氫原子在能級間躍遷時,發出的光子的能量與能級差相等,如果這三個相鄰能級分別為

1,2,3,且能級差滿足E3-E,>E2-E,>E3-E2,根據hMa-E低可得,可以產生的光子波長由小到大

hehehe111111

分別為E3-El,E2'El,E3-E2,這三種波長滿足兩種關系%=1+%和%=%-%,變形可知C,D

是正確的.

234234

10.（2016?山東煙臺模擬）牡90Th具有放射性，它能放出一個新的粒子而變為鍥91Pa,同時

234234

伴隨有Y射線產生，其方程為90Th-9iPa+X,牡的半衰期為24天.則下列說法正確的是

（BC）

A.X為質子

B.X是牡核中的一個中子轉化成一個質子時產生的

C.Y射線是鍥核從高能級向低能級躍遷時輻射出來的

234

D.1g牡90Th經過120天后還剩0.2g牡

解析:根據電荷數和質量數守恒知鈕核衰變過程中放出了一個電子,即X為電子，故A錯誤；

B衰變的實質：B衰變時釋放的電子是由核內一個中子轉化成一個質子同時產生的,故B正

確;原子核衰變產生的Y射線是反應生成的鍥核從高能級向低能級躍遷時輻射出來的,故C

234

正確;杜的半衰期為24天,1g牡90Th經過120天后,發生5個半衰期，1g社經過120天后

還剩0.03125g,故D錯誤.

11.下列說法中正確的是（BCD）

A.氨的半衰期為3.8天，若取4個氯原子核,經7.6天后就一定剩下1個氯原子核了

235114192

-

B.核反應及U+m>56Ba+36Kr+mX是若干核裂變反應中的一種,X是中子,m=3

C.光是一種概率波

D.光電效應和康普頓效應說明光具有粒子性

解析:半衰期是大量原子衰變的統計規律,對少數原子無意義,故選項A錯誤；由電荷數守恒

及質量數守恒可知,X的電荷數為0,質量數為1,其中m=3,選項B正確;根據光的波粒二象性

可知,光是一種概率波,選項C正確;光電效應和康普頓效應說明光具有粒子性,選項D正確.

12.（2016?天津一中月考）如圖所示是用光照射某種金屬時逸出的光電子的最大初動能隨入

射光頻率的變化圖線,普朗克常量h=6.63X

由圖可知（AD）

A.該金屬的截止頻率為4.27X10"Hz

B.該金屬的截止頻率為5.5X10"Hz

C.該金屬的逸出功為0.5eV

I）.該圖線的斜率表示普朗克常量

解析:根據愛因斯坦光電效應方程Ek=hv-W。,氏v圖像的橫軸的截距大小等于截止頻率，由圖

14

知該金屬的截止頻率為4.27X10Hz,故A正確,B錯誤；當Ek=hv-W（,=0吐逸出功為W0=hv

34

c=6.63X10J?sX

4.27X10"Hz=2.83X1019J^l.77eV,故C錯誤；由Ek=hv-%,得該圖線的斜率表示普朗克

常量h,故D正確.

二、非選擇題（共52分）

13.（6分）（2016?江蘇南通調研）核電站所需的能量是由鈾核裂變提供的,裂變過程中利用—

（選填“石墨”或“鎘棒”）吸收一定數量的中子,控制反應堆的反應速度.核反應堆產物發生

B衰變產生反電子中微子（符號V。，又觀察到反電子中微子（不帶電,質量數為零）誘發的反

應:Ve+p-/X,其中X代表（選填“電子”或“正電子”）.

解析:核電站所需的能量是由鈾核裂變提供的,裂變過程中利用鎘棒吸收一定數量的中子，控

制反應堆的反應速度.核反應堆產物發生B衰變產生反電子中微子（符號丫6,又觀察到反電

子中微子（不帶電,質量數為零）誘發的反應:Ve+p-n+X,其中X代表正電子.

答案:鎘棒正電子

評分標準:每空3分.

14.（6分）用極微弱的紅光做雙縫干涉實驗,隨著曝光時間的延長,可以先后得到如圖

（a）,（b）,（c）所示的圖樣，這里的圖樣（填“是”或“不是"）光子之間相互作用引起

的，實驗表明光波是一種

（填“概率波”或“物質波”）.

(b)(c)

解析:用極微弱的紅光做雙縫干涉實驗,隨著曝光時間的延長,能出現圖示現象,說明不是光

子之間的相互作用引起的，該實驗現象說明光波是一種概率波.

答案:不是概率波

評分標準:每空3分.

15.（6分）如圖所示是使用光電管的原理圖，當頻率為v的可見光照射到陰極K上時，電流表

中有電流通過.

（1）當電流表電流剛減小到零時，電壓表的讀數為U,則光電子的最大初動能為（己

知電子電荷量為e）.

（2）如果不改變入射光的頻率而增加入射光的強度，則光電子的最大初動能將（填

“增加”“減小”或“不變”）.

解析：（D因為反向電壓為U時，電流表讀數為零，則光電子的最大初動能Ek=eU.（2）根據光電

效應方程Ek=hv可知光電子的最大初動能和入射光的頻率有關,與光照強度無關,故如果

不改變入射光的頻率而增加入射光的強度，則光電子的最大初動能不變.

答案：（l）eU

（2）不變

評分標準:每空3分.

16.（8分）（2016?江蘇南通調研）一靜止的杯核發生衰變后放出一個a粒子變成鈾核.已知

杯核質量為m?a粒子質量為nt,鈾核質量為ms,光在真空中的傳播速度為c.

（1）如果放出的粒子的速度大小為V,求鈾核的速度大小v,.

（2）求此衰變過程中釋放的總能量.

解析：（1）根據動量守恒定律O=m2v-m3v'（2分）

m2

解得v，=m3V.（i分）

（2）質量虧損Am=mi-m2-m3（2分）

釋放的總能量AE二Amc2（l分）

解得△E=（mi-m2~m3）c2.（2分）

m2

答案：（l）m3v

⑵（mi-mz-nb）c

17.（8分）（2016?廣東湛江模擬）如圖所示,原子從n>2的某一能級躍遷到n=2的能級,輻射

出能量為2.55eV的光子.問至少要給基態的氫原子提供多少電子伏的能量,才能使它輻射上

述能量的光子?請在圖中畫出獲得該能量后的氫原子可能的躍遷圖.

nE/eV

1%.54

4---------------------------------0.85

3----------------------------------1.51

23.4

1---------------------------------13.6

解析：（1）氫原子從n>2的某一能級躍遷到n=2的能級,滿足hv=E「Ez=2.55eV（2分）

E0=hv+E2=-0.85eV,所以n=4（2分）

基態氫原子要躍遷到n=4的能級,應提供的能量為

AE=E,-E,=12.75eV（2分）

躍遷圖如圖

￡/eV

（2分）

答案：12.75eV圖見解析

232

18.（8分）一個靜止的鈾核92U（原子質量為232.0372U）放出一個。粒子（原子質量為4.002

228

6u）后衰變成灶核端Th（原子質量為228.0287u）.（已知原子質量單位lu=l.67X10"

kg,1u相當于

931.5MeV）

（1）寫出衰變方程；

（2）算出該衰變反應中釋放出的核能；

（3）假設反應中釋放出的核能全部轉化為牡核和a粒子的動能,則社核獲得的動能有多大？

232228,4

解析：（1）衰變方程為921190Th+2He.（2分）

（2）AE=A015=（232.0372-228.0287-4.0026）X931.5Me%

5.50MeV;（2分）

（3）根據動量守恒定律m社v^=maVa,

12

尸牡v處

Z2

Ek針1一；m/m針v針）叫41

則Eka=2=m,￡maVa）8針=228=57（2分）

AE5.50MeV

故反包=58=58弋0.09MeV.（2分）

、232228,4

答案：（l）92ljT90Th2He

（2）5.50MeV

（3）0.09MeV

19.（14分）（2016?云南玉溪一中月考）太陽中含有大量的笊核,笊核不斷發生核反應釋放大

量的核能，以光和熱的形式向外輻射.已知笊核質量為2.0136u,氫核質量為3.0150u,中

子質量為1.0087u,

1u相當于931.5MeV的能量，則：

221

⑴完成核反應方程:疝+in-+On.

（2）求核反應中釋放的核能.

(3)在兩笈核以相等的動能0.35MeV進行對心碰撞,并且核能全部轉化為機械能的情況下,

求反應中產生的中子和氫核的動能.

2231

解析：⑴核反應方程為1H+4「2曲+on(2分)

(2)AE=(2X2.0136-3.0150-1.0087)X931.5MeV=3.26MeV.

(2分)

(3)兩核發生碰撞時0二Mv「mv2(2分)

11

-2-2

由能量守恒可得AE+2Ek=2MVi+2^2(2分)

由以上兩式解得

1

-2

2v

EHe=Mi=0.99MeV(l分)

1

-2

E4>=2m2=2.97MeV.(1分)

答案：(P%e(2)3.26MeV(3)2.97MeV0.99MeV

【備用題組】

1.(2016?海南文昌中學期末)下面是原子物理領域著名科學家及

他們的主要貢獻,在貢獻后面的橫線上填入對應科學家前面的字母

代號.

A.愛因斯坦B.盧瑟福

C.玻爾D.普朗克

E.查德威克

(1)通過a粒子散射實驗建立了原子核式結構模型的科學家是一

(2)第一次將量子觀念引入原子領域,提出了定態和躍遷的概念,成功地解釋了氫原子光譜的

實驗規律的科學家是;

9.412.1

(3)通過核反應方程4Be+2［卜-6c+cn發現了中子的科學家是;

(4)首先提出“能量子”的概念，他被稱為“量子之父”的科學家是.

解析：(1)通過a粒子散射實驗建立了原子核式結構模型的科學家是盧瑟福；

(2)第一次將量子觀念引入原子領域，提出了定態和躍遷的概念，成功地解釋了氫原子光譜的

實驗規律的科學家是玻爾；

94121

(3)通過核反應方程4Be+2［匕-6C+cn發現了中子的科學家是查德

威克；

(4)首先提出“能量子”的概念，他被稱為“量子之父”的科學家是普朗克.

答案：⑴B(2)C(3)E(4)D

2.(2016?江蘇清江中學模擬)太陽能量來源于太陽內部氫核的聚變,設每次聚變反應可以看

做是4個氫核(；H)結合成1個氮核&He),同時釋放出正電子(：e).已知氫核的質量為嗎，氮核

的質量為m.,正電子的質量為真空中光速為c.計算每次核反應中的質量虧損及氮核的比

結合能.

解析：由題意可知，質量虧損為Am=4mP-ma-2me；

由E=Ame?可知氨核的比結合能為

2

(4mp-ma-2me)c

Eo=4.

2

(4mp-ma-2me)c

答案2nle4

3.已知某金屬表面接收波長為人和2