高考物理复习 课时过关题38 原子结构和原子核（含答案解析）

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2020(人教版)高考物理复习 课时过关题38 原子结构和原子核1.如图所示，图甲为氢原子的能级图，图乙为氢原子的光谱，已知谱线a是氢原子从n=4能级跃迁到n=2能级时的辐射光，谱线b是氢原子在下列哪种情形下跃迁时的辐射光(　　)A．从n=3能级跃迁到n=2能级B．从n=5能级跃迁到n=2能级C．从n=4能级跃迁到n=3能级D．从n=5能级跃迁到n=3能级  2.关于原子的特征谱线，下列说法不正确的是(　　)A．不同原子的发光频率是不一样的，每种原子都有自己的特征谱线B．原子的特征谱线可能是原子从高能态向低能态跃迁时放出光子而形成的C．可以用原子的特征谱线进行光谱分析来鉴别物质和确定物质的组成成分D．原子的特征谱线是原子具有核式结构的有力证据  3.某科学家提出年轻热星体中核聚变的一种理论，其中的两个核反应方程为H＋C→N＋Q1，H＋N→C＋X＋Q2，方程中Q1、Q2表示释放的能量，相关的原子核质量见下表，下列判断正确的是(　　)A.X是He，Q2>Q1B．X是He，Q2>Q1C．X是He，Q2<Q1 D．X是He，Q2<Q1        4.氢原子的能级图如图所示，欲使一处于基态的氢原子释放出一个电子而变成氢离子，氢原子需要吸收的能量至少是(　　 )A．13.60 eV         B．10.20 eV         C．0.54 eV         D．27.20 eV  5.Th钍具有放射性，它能放出一个新的粒子而变为Pa镤，同时伴随有γ射线产生，其方程为Th→Pa＋x，钍的半衰期为24天．则下列说法正确的是(　　 )A．x为质子B．x是钍核中的一个中子转化成一个质子时产生的C.Th的比结合能比Pa的比结合能大D．1 g钍Th经过120天后还剩0.2 gTh  6.图甲所示为氢原子的能级图，图乙为氢原子的光谱。已知谱线b是氢原子从n=5的能级跃迁到n=2的能级时的辐射光，则谱线a可能是氢原子(　　)     A．从n=2的能级跃迁到n=1的能级时的辐射光B．从n=3的能级跃迁到n=1的能级时的辐射光C．从n=4的能级跃迁到n=1的能级时的辐射光D．从n=4的能级跃迁到n=2的能级时的辐射光  7.图中曲线a、b、c、d为气泡室中某放射物质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 8.贝克勒尔在120年前首先发现了天然放射现象，如今原子核的放射性在众多领域中有着广泛应用．下列属于放射性衰变的是(　　 )A.C→N＋eB.U＋n→I＋Y＋2nC.H＋H→He＋nD.He＋Al→P＋n  9.如图所示为氢原子的能级图，则下列说法正确的是(　　)A．若已知可见光的光子能量范围为1.62 eV～3.11 eV，则处于第4能级状态的氢原子，辐射光的谱线在可见光范围内的有2条B．当氢原子的电子由外层轨道跃迁到内层轨道时，氢原子的电势能增加，电子的动能增加C．处于第3能级状态的氢原子，辐射出三种波长分别为λ1、λ2、λ3(λ1>λ2>λ3)的三条谱线，则λ1=λ2＋λ3D．若处于第2能级状态的氢原子向基态跃迁时辐射出的光能使某金属板发生光电效应，则从第5能级跃迁到第2能级时辐射出的光也一定能使此金属板发生光电效应  10.在α粒子散射实验中，α粒子以速度v0与静止的金原子核发生弹性正碰，碰后α粒子以速度v1被反向弹回，若金原子核的质量是α粒子质量的k倍，则v0与v1的大小的比值为(　　)A．k          B．k＋1          C.           D. 11. (多选)一种典型的铀核裂变时生成钡和氪，同时放出3个中子，核反应方程是U＋X→Ba＋Kr＋3n，已知部分原子核的比结合能与质量数的关系如图所示，下列说法正确的是(　　)A．核反应方程中，X粒子是中子B．核反应方程中，X粒子是质子C.U、Ba、Kr相比，Ba的比结合能最大，它最稳定D.U、Ba、Kr相比，U的核子数最多，它的结合能最大       12. (多选)人们发现，不同的原子核，其核子的平均质量(原子核的质量除以核子数)与原子序数有如图所示的关系．下列关于原子结构和核反应的说法正确的是(　　)A．由图可知，原子核D和E聚变成原子核F时会有质量亏损，要吸收能量B．由图可知，原子核A裂变成原子核B和C时会有质量亏损，要放出核能C．在核反应堆的铀棒之间插入镉棒是为了控制核反应速度D．在核反应堆的外面修建很厚的水泥层能防止射线和射性物质的泄漏 13. (多选)质子数与中子数互换的核互为“镜像核”,例如He是H的“镜像核”,同样H也是He的“镜像核”,则下列说法正确的是(　　)A.N和O互为“镜像核”BN和C互为“镜像核”C.β衰变的本质是一个中子转变为一个质子,同时放出一个电子D.核反应Hen的生成物中有α粒子,该反应是α衰变 14. (多选)玻尔在他提出的原子模型中所做的假设有(　　)A．原子处于称为定态的能量状态时，虽然电子做加速运动，但并不向外辐射能量B．原子的不同能量状态与电子沿不同的圆轨道绕核运动相对应，而电子的可能轨道的分布是不连续的C．电子从一个轨道跃迁到另一轨道时，辐射(或吸收)一定频率的光子D．电子跃迁时辐射的光子的频率等于电子绕核做圆周运动的频率 15. (多选)关于光谱，下列说法正确的是(　　)A．各种原子的发射光谱都是线状谱B．由于原子都是由原子核和电子组成的，所以各种原子的原子光谱是相同的C．由于各种原子的原子结构不同，所以各种原子的原子光谱也不相同D．根据各种原子发光的特征谱线进行光谱分析，可以鉴别物质和确定物质的组成成分  16. (多选)科学家利用核反应获取氚，再利用氘和氚的核反应获得能量，核反应方程分别为：X＋Y→He＋H＋4.9 MeV和H＋H→He＋X＋17.6 MeV.下列表述正确的有(　　)A．X是中子B．Y的质子数是3，中子数是6C．两个核反应都没有出现质量亏损D．氘和氚的核反应是核聚变反应  
答案解析1.答案为：B；解析：谱线a是氢原子从n=4能级跃迁到n=2能级时的辐射光，谱线b比a的波长略短，则b光的频率比a光的频率略高，其光子的能量比a光光子的能量略大，所以谱线b是氢原子从n=5能级跃迁到n=2能级时的辐射光，B正确．  2.答案为：D；解析：每种原子都有自己的特征谱线，故可以根据原子光谱来鉴别物质，所以A正确；原子的特征谱线可能是原子从高能级向低能级跃迁时放出光子而形成的，B正确；利用光谱分析可以鉴别物质和确定物质的组成成分，不可以深入了解原子的内部结构，所以C正确，D错误．  3.答案为：B；解析：在核反应过程中，据反应前后电荷数和质量数守恒有：X的质量数为4，电荷数为2，则X一定是氦原子核；又据释放的能量为：ΔE=Δm·c2，前一个反应的质量亏损为Δm1=1.007 8 u＋12.000 0 u－13.005 7 u=0.002 1 u，后一个反应的质量亏损为：Δm2=1.007 8 u＋15.000 1 u－12.000 0 u－4.002 6 u=0.005 3 u，所以后一个反应释放能量较大，即Q1<Q2，B正确，A、C、D错误．  4.答案为：A；解析：[要使氢原子变成氢离子，使氢原子由基态向高能级跃迁，需要吸收的能量大于等于ΔE=En－E1=0－(－13.6 eV)=13.6 eV.]  5.答案为：B；解析：[根据电荷数和质量数守恒知钍核衰变过程中放出了一个电子，即x为电子，故选项A错误；β衰变的实质是β衰变时释放的电子是由核内一个中子转化成一个质子时产生的，故选项B正确；钍的比结合能比镤的比结合能小，故选项C错误；钍的半衰期为24天，1 gTh 经过120天后，发生5次衰变，最后还剩0.031 25 g Th，故选项D错误．]  6.答案为：D；解析：谱线a波长大于谱线b波长，所以a光的光子频率小于b光的光子频率，所以a光的光子能量小于n=5和n=2间的能级差，辐射光的能量小于此能级差的只有n=4和n=2间的能级差，故D正确，A、B、C错误。  7.答案为：D；解析：γ射线是不带电的光子流，在磁场中不偏转，故选项B错误；α粒子为氦核带正电，由左手定则知受到向上的洛伦兹力向上偏转，故选项A、C错误；β粒子是带负电的电流，应向下偏转，选项D正确．   8.答案为：A；解析：[A属于β衰变，B属于裂变，C是聚变，D是原子核的人工转变，故选项A正确．]  9.答案为：A；解析：若已知可见光的光子能量范围为1.62 eV～3.11 eV，则处于第4能级状态的氢原子，辐射光的谱线，对应的能量分别为ΔE1=－0.85 eV－(－1.51 eV)=0.66 eV，ΔE2=－0.85 eV－(－3.4 eV)=2.55 eV，ΔE3=－0.85 eV－(－13.6 eV)=12.75 eV，ΔE4=－1.51 eV－(－3.4 eV)=1.89 eV，ΔE5=－1.51 eV－(－13.6 eV)=12.09 eV，ΔE6=－3.4 eV－(－13.6 eV)=10.2 eV，在可见光范围内的有2条，故A正确；当氢原子的电子由外层轨道跃迁到内层轨道时，运动半径减小，则氢原子的电势能减小，而根据k=m可知，电子的动能增加，故B错误；处于第3能级状态的氢原子，辐射出三种波长分别为λ1、λ2、λ3(λ1>λ2>λ3)的三条谱线，则有hν3=hν2＋hν1，且λ=，因此h=h＋h，即=＋，故C错误；若处于第2能级状态的氢原子跃迁后辐射出的光能使某金属板发生光电效应，由于从第5能级跃迁到第2能级时辐射出的光的能量小于第2能级状态的氢原子向基态跃迁辐射出的光的能量，不一定能使此金属板发生光电效应．故D错误．  10.答案为：C；解析：α粒子与静止的金原子核发生的是弹性正碰，以α粒子与金原子核组成的系统为研究对象，设α粒子的质量为m，则金原子核的质量为km，据题意，系统动量守恒，故有mv0=mv1＋kmv2，由于是弹性碰撞，所以碰撞前后系统的总动能相等，故有mv=mv＋×kmv，联立以上两式可得v1=－，选项C正确． 11.答案为：AD；解析：根据质量数和电荷数守恒可得X为n，为中子，A正确，B错误；从题图中可知Kr的比结合能最大，C错误；原子核的结合能等于使其完全分解成自由核子所需的最小能量，则原子核的核子越多，它的结合能越高，D正确．  12.答案为：BCD；解析：由题图图象可知，D和E核子的平均质量大于F核子的平均质量，原子核D和E聚变成原子核F时，核子总质量减小，有质量亏损，要释放出核能，A错误；由题图图象可知，A核子的平均质量大于B与C核子的平均质量，原子核A裂变成原子核B和C时会有质量亏损，要放出核能，B正确；在核反应堆的铀棒之间插入镉棒是为了控制核反应速度，C正确；在核反应堆的外面修建很厚的水泥层能防止射线和放射性物质的泄漏，D正确．  13.答案为：BC；解析：根据“镜像核”的定义N和C互为“镜像核”,选项A错误,B正确;β衰变的本质是一个中子转变为一个质子,同时放出一个电子,选项C正确;核反应Hen的生成物中虽有α粒子,但该反应是聚变反应,选项D错误。  14.答案为：ABC；解析：原子处于称为定态的能量状态时，虽然电子做加速运动，但并不向外辐射能量，A正确；原子的不同能量状态与电子沿不同的圆轨道绕核运动相对应，而电子的可能轨道的分布是不连续的，B正确；电子从一个轨道跃迁到另一轨道时，辐射(或吸收)一定频率的光子，C正确；电子跃迁时辐射的光子的频率与能级差值有关，与电子绕核做圆周运动的频率无关，D错误．  15.答案为：ACD；解析：各种原子的发射光谱都是线状谱，都有一定的特征，也称特征谱线，是因原子结构不同，导致原子光谱也不相同，因而可以通过原子发光的特征谱线来确定和鉴别物质，称为光谱分析．故A、C、D正确，B错误．  16.答案为：AD；解析：根据核反应方程：H＋H→He＋X，X的质量数：m1=2＋3－4=1，核电荷数：z1=1＋1－2=0，所以X是中子，故A正确；根据核反应方程：X＋Y→He＋H，X是中子，所以Y的质量数：m2=4＋3－1=6，核电荷数：z2=2＋1－0=3，所以Y的质子数是3，中子数是3，故B错误；根据两个核反应方程可知，都有大量的能量释放出来，所以一定都有质量亏损，故C错误；氘和氚的核反应过程中是质量比较小的核生成质量比较大的新核，所以是核聚变反应，故D正确．