第2講原子結構原子核

基礎對點練題組一原子結構和氫原子光譜1.(2022湖南卷)關于原子結構和微觀粒子波粒二象性,下列說法正確的是()A.盧瑟福的核式結構模型解釋了原子光譜的分立特征B.玻爾的原子理論完全揭示了微觀粒子運動的規(guī)律C.光電效應揭示了光的粒子性D.電子束穿過鋁箔后的衍射圖樣揭示了電子的粒子性2.α粒子散射實驗的示意圖如圖所示,放射源發(fā)出α射線打到金箔上,帶有熒光屏的放大鏡轉到不同位置進行觀察,圖中1、2、3為其中的三個位置。下列對實驗結果的敘述或依據(jù)實驗結果做出的推理正確的是()A.在位置2接收到的α粒子最多B.在位置1接收到α粒子說明正電荷不可能均勻分布在原子內(nèi)C.位置2接收到的α粒子一定比位置1接收到的α粒子所受金原子核斥力的沖量更大D.若正電荷均勻分布在原子內(nèi),則1、2、3三個位置接收到α粒子的比例應相差不多題組二玻爾理論能級躍遷3.(2023山西卷)銫原子基態(tài)的兩個超精細能級之間躍遷發(fā)射的光子具有穩(wěn)定的頻率,銫原子鐘利用的兩能級的能量差量級為10-5eV,躍遷發(fā)射的光子的頻率量級為(普朗克常量h=6.63×10-34J·s,元電荷e=1.60×10-19C)()A.103Hz B.106HzC.109Hz D.1012Hz4.(2024廣東深圳一模)有些金屬原子受激后,從某激發(fā)態(tài)躍遷回基態(tài)時,會發(fā)出特定顏色的光。鈉原子和鋰原子分別從激發(fā)態(tài)躍遷回基態(tài)的能級差值如圖甲所示,鈉原子發(fā)出頻率為5.09×1014Hz的黃光,可見光譜如圖乙所示。鋰原子從激發(fā)態(tài)躍遷回基態(tài)發(fā)光顏色為()A.紅色 B.橙色C.綠色 D.青色題組三原子核的衰變及半衰期5.(2023廣東卷)理論認為,大質(zhì)量恒星塌縮成黑洞的過程,受核反應

612C+YO的影響。下列說法正確的是(A.Y是β粒子,β射線穿透能力比γ射線強B.Y是β粒子,β射線電離能力比γ射線強C.Y是α粒子,α射線穿透能力比γ射線強D.Y是α粒子,α射線電離能力比γ射線強6.(2023全國乙卷)2022年10月,全球眾多天文設施觀測到迄今最亮伽馬射線暴,其中我國的“慧眼”衛(wèi)星、“極目”空間望遠鏡等裝置在該事件觀測中作出重要貢獻。由觀測結果推斷,該伽馬射線暴在1分鐘內(nèi)釋放的能量量級為1048J。假設釋放的能量來自物質(zhì)質(zhì)量的減少,則每秒鐘平均減少的質(zhì)量量級為(光速為3×108m/s)()A.1019kg B.1024kgC.1029kg D.1034kg7.(2023湖南卷)2023年4月13日,中國“人造太陽”反應堆中科院環(huán)流器裝置(EAST)創(chuàng)下新紀錄,實現(xiàn)403秒穩(wěn)態(tài)長脈沖高約束模等離子體運行,為可控核聚變的最終實現(xiàn)又向前邁出了重要的一步,下列關于核反應的說法正確的是()A.相同質(zhì)量的核燃料,輕核聚變比重核裂變釋放的核能更多B.氘氚核聚變的核反應方程為

12H+1C.核聚變的核反應燃料主要是鈾235D.核聚變反應過程中沒有質(zhì)量虧損綜合提升練8.(2023浙江卷)“玉兔二號”裝有核電池,不懼漫長寒冷的月夜。核電池將

94238Pu衰變釋放的核能一部分轉化成電能。

94238Pu的衰變方程為

94238PuU+A.衰變方程中的X等于233B.24He的穿透能力比C.94238Pu比

D.月夜的寒冷導致

942389.(2023遼寧卷)原子處于磁場中,某些能級會發(fā)生劈裂。某種原子能級劈裂前后的部分能級圖如圖所示,相應能級躍遷放出的光子分別設為①②③④。若用①照射某金屬表面時能發(fā)生光電效應,且逸出光電子的最大初動能為Ek,則()A.①和③的能量相等B.②的頻率大于④的頻率C.用②照射該金屬一定能發(fā)生光電效應D.用④照射該金屬逸出光電子的最大初動能小于Ek10.氫原子的能級圖如圖甲所示,一群處于n=4能級的氫原子,用其向低能級躍遷過程中發(fā)出的光照射圖乙電路中的陰極K,其中只有a、b兩種頻率的光能使之發(fā)生光電效應。分別用這兩種頻率的光照射陰極K,測得圖乙中電流表示數(shù)隨電壓表示數(shù)變化的圖像如圖丙所示。下列說法正確的是()A.題中的氫原子躍遷共能發(fā)出3種不同頻率的光B.a光是從n=4能級向n=1能級躍遷產(chǎn)生的C.a光的波長大于b光的波長D.b光照射陰極K時逸出的光電子的最大初動能比a光照射時的小11.(多選)(2024廣東模擬)如圖所示,人工元素原子核

113286Nh開始靜止在勻強磁場B1、B2的邊界MN上,某時刻發(fā)生衰變生成一個氦原子核

24He和一個Rg原子核,兩原子核的質(zhì)量之比幾乎等于質(zhì)量數(shù)之比,衰變后的微粒速度方向均垂直B1、B2的邊界MN。氦原子核通過B1區(qū)域第一次經(jīng)過MN邊界時,距出發(fā)點的距離為l,Rg原子核第一次經(jīng)過MN邊界距出發(fā)點的距離也為lA.該衰變方程可表示為

113286Nh→2B.兩磁場的磁感應強度之比為B1∶B2=111∶2C.衰變后瞬間氦原子核和Rg原子核的速度大小之比為111∶2D.氦原子核和Rg原子核各自旋轉第一個半圓的時間之比為2∶14112.在磁感應強度為B的勻強磁場中,一個靜止的放射性原子核發(fā)生了一次α衰變,放射出的α粒子(24He)在與磁場垂直的平面內(nèi)做圓周運動,其軌跡半徑為R。以m、q分別表示(1)放射性原子核用

ZAX表示,新核的元素符號用Y表示,寫出該α(2)α粒子的圓周運動可以等效成一個環(huán)形電流,求圓周運動的周期和環(huán)形電流大小;(3)設該衰變過程釋放的核能都轉化為α粒子和新核的動能,新核的質(zhì)量為m',求衰變過程的質(zhì)量虧損Δm(光速為c)。參考答案第2講原子結構原子核1.C解析盧瑟福的核式結構模型解釋了α粒子散射實驗,故A錯誤;玻爾的原子理論解釋了氫原子光譜,故B錯誤;光電效應揭示了光的粒子性,故C正確;電子的衍射揭示了電子的波動性,故D錯誤。2.B解析由于原子中大部分是空的,故大部分α粒子會沿直線通過,所以在位置3接收到的α粒子最多,故A錯誤;在位置1接收到α粒子,說明α粒子發(fā)生了大角度偏折,可以推出正電荷不可能均勻分布在原子內(nèi),故B正確;由圖看出,位置2接收到的α粒子偏折程度沒有位置1的大,所以位置1接收到的α粒子比位置2接收到的α粒子所受金原子核斥力的沖量大,故C錯誤;若正電荷均勻分布在原子內(nèi),則1、2位置幾乎接收不到α粒子,3位置接收得最多,故D錯誤。3.C解析銫原子鐘利用的兩能級的能量差量級對應的能量為ε=10-5eV=10-5×1.6×10-19J=1.6×10-24J,由光子能量的表達式ε=hν可得,躍遷發(fā)射的光子的頻率量級為ν=εh=1.6×10-246.4.A解析由玻爾理論結合普朗克的量子假說,即E=hν,根據(jù)圖甲可得ENa=hνNa,ELi=hνLi,代入數(shù)據(jù)可得νLi≈4.48×1014Hz,對照圖乙可知,鋰原子從激發(fā)態(tài)躍遷回基態(tài)發(fā)光顏色為紅色。故選A。5.D解析根據(jù)質(zhì)量數(shù)守恒、電荷數(shù)守恒可判斷Y粒子質(zhì)量數(shù)為4,電荷數(shù)為2,故為α粒子。三種射線中,α射線電離能力最強、穿透能力最弱。故D正確。6.C解析由愛因斯坦質(zhì)能方程E=mc2可得ΔmΔt=ΔE7.A解析核聚變是輕核的聚變,相同質(zhì)量的核燃料,輕核聚變比重核裂變釋放的核能更多,A正確,C錯誤;氘氚核聚變反應遵守電荷數(shù)守恒和質(zhì)量數(shù)守恒,B錯誤;核聚變反應有質(zhì)量虧損,D錯誤。8.C解析根據(jù)質(zhì)量數(shù)守恒,得238=X+4,解得X=234,選項A錯誤;24He為α射線,α射線比γ射線的穿透能力弱,選項B錯誤;該核反應為放能反應,94238Pu比

92XU的比結合能小,選項C正確9.A解析①和③光子躍遷能級差相等,故①和③的能量相等,選項A正確;②光子躍遷能級差小于④光子躍遷能級差,根據(jù)E=hν,可得②的頻率小于④的頻率,選項B錯誤;同理②光子的頻率小于①光子的頻率,用②照射該金屬不一定能發(fā)生光電效應,選項C錯誤;④光子的頻率大于①光子的頻率,用④照射該金屬逸出光電子的最大初動能大于Ek,選項D錯誤。10.C解析一群處于n=4能級的氫原子向低能級躍遷過程中,共能發(fā)出C42=6種不同頻率的光,故A錯誤;依題意,6種不同頻率的光中只有2種能夠使陰極K發(fā)生光電效應,可知這兩種光的光子能量是較大的,那么這兩種光是n=3能級向n=1能級躍遷和n=4能級向n=1能級躍遷產(chǎn)生的。圖丙中的圖線a所對應的遏止電壓較小,則光電子的最大初動能較小,根據(jù)Ekm=hν-W0,可知對應的光子能量較小,原子躍遷對應的能級差較小,即a光是氫原子從n=3能級向n=1能級躍遷產(chǎn)生的,故B錯誤;根據(jù)上述分析,a光的光子能量小于b光的光子能量,根據(jù)E=hν=hcλ,可知a光的波長大于b光的波長,故C正確;根據(jù)Ekm=hν-W0,由于b光的光子能量大于a光的光子能量,則b光照射陰極K時逸出的光電子的最大初動能比a光照射時的大,11.ABD解析根據(jù)質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)守恒,該衰變的核反應方程為

113286Nh→24He+111282Rg,A正確;由題意知帶電粒子在勻強磁場中做勻速圓周運動,偏轉半徑為r=mvqB,由題意可知二者偏轉半徑相等,由于氦核與Rg原子核動量大小相等,即m1v1=m2v2,可得B1∶B2=q2∶q1=111∶20,v1∶v2=m2∶m1=141∶2,B正確,C錯誤;由于T=2πmqB,由前面可知q1B1=q2B2,所以T1T2=m1m2,粒子在第一次經(jīng)過MN邊界時,運動了半個圓周,12.答案