新高考浙江版2025届高考物理一轮总复习训练第14单元36原子结构原子核(人教版)

这是一份新高考浙江版2025届高考物理一轮总复习训练第14单元36原子结构原子核(人教版)，共6页。试卷主要包含了4 ml的Sr原子核经过57等内容，欢迎下载使用。
微练一 原子的核式结构
1.(多选)关于卢瑟福的原子核式结构,下列叙述正确的是( )
A.原子是一个质量分布均匀的球体
B.原子的质量几乎全部集中在原子核内
C.原子的正电荷和负电荷全部集中在一个很小的核内
D.原子直径的数量级大约是10-10 m,原子核直径的数量级是10-15 m
2.物理学家卢瑟福和他的学生用α粒子轰击金箔,研究α粒子被散射的情况,其实验装置如图所示。关于α粒子散射实验,下列说法正确的是( )
α粒子散射的实验装置(俯视)
A.该实验是卢瑟福建立原子“枣糕”模型的重要依据
B.α粒子大角度散射是由于它跟电子发生了碰撞
C.实验结果说明原子中有一个带正电且占有原子几乎全部质量的核
D.通过α粒子散射实验还可以估算出原子半径的数量级是10-15 m
微练二 玻尔理论与能级跃迁
3.氢原子能级图如图所示,用某单色光照射大量处于基态的氢原子后,氢原子辐射的光对应谱线只有两根谱线属于巴耳末系,则该单色光的光子能量为( )
eV eV
eV eV
4.(2023浙江嘉兴一模)目前科学家已经能够制备出能量量子数n较大的氢原子,已知氢原子第n能级的能量为En=- eV,金属钨的逸出功为4.54 eV,如图是按能量排列的电磁波谱,则( )
A.紫外线波段的光子均不能使基态氢原子电离
B.氢原子跃迁时可能会辐射X射线波段的光子
C.足够长时间的红外线照射能使金属钨发生光电效应
D.可见光能使n=20的氢原子失去一个电子变成氢离子
微练三 原子核的衰变及射线
5.磷32是磷的一种放射性同位素,在农业研究中常用作示踪原子。将含磷31的材料置于反应堆中辐射,反应产生的磷32会混于稳定的磷31中。如果将该材料取出,研究发现磷31和磷32的含量相等,28天后磷32的含量占磷元素总量的20%,则磷32的半衰期为( )
A.28天B.14天
C.7天D.3.5天
6.(2023浙江杭州二模)在医学上,放射性同位素锶90Sr)制成的表面敷贴器,可贴于体表治疗神经性皮炎等疾病。锶90Sr)会发生β衰变,其衰变产物中有钇(Y)的同位素,半衰期为28.8年。下列说法正确的是( )
A.Y原子核的中子数为52
B.0.4 ml的Sr原子核经过57.6年后还剩余0.3 ml
C.β射线是电子流,速度可接近光速
D.将锶90制成的敷贴器贴在患者体表,若患者发高烧会导致锶90衰变速度加快
微练四 核反应类型及核能计算
7.现存绝大部分热核电站利用铀核裂变释放能量,其主要核反应方程为nBaKr+n,原子核的比结合能与质量数之间的关系图线如图所示,下列说法正确的是( )
A.为了调节中子数目以控制反应速度,核反应堆中需要在铀棒之间插进一些石墨
B.通常把核裂变物质能够发生链式反应的最大体积叫作它的临界体积
C.两个中子和两个质子结合成He核时释放能量约为28 MeV
DHe核的平均核子质量大于Li核的平均核子质量
8.(2023浙江北斗星盟模拟)硼中子俘获治疗技术是近年来国际肿瘤治疗领域新兴快速发展的精准诊疗技术,其原理是进入癌细胞内的硼原子核B吸收慢中子,转变为锂原子核Li和α粒子,并释放出γ光子。已知硼原子核的比结合能为E1,锂原子核的比结合能为E2,γ光子的能量为E3,这个核反应过程中质量亏损为Δm,普朗克常量为h,真空中的光速为c。则下面说法正确的是( )
A.该核反应方程为HLiHe+γ
B.γ光子的波长为λ=h
C.α粒子的结合能为Δmc2+E3+10E1-7E2
D.α粒子的比结合能为
B组 综合提升
9.用实物粒子撞击氢原子时,由于撞击前瞬间不同氢原子的核外电子所处状态不同,所以氢原子可能部分也可能全部吸收入射粒子的动能,当氢原子吸收的能量恰好为当前能级与上方某能级之差时,可实现能级跃迁。氢原子能级示意图如图所示,下列说法正确的是( )
A.用动能为13.00 eV的大量电子射向处于基态的一群氢原子,则能使一些氢原子跃迁到n=4能级
B.一个处于n=4能级的氢原子向基态跃迁过程中,最多可辐射出6种频率的光子
C.已知可见光的光子能量范围为1.62~3.11 eV,若处于n=3能级的氢原子向基态跃迁,放出的光为可见光
D.基态氢原子可以吸收一个能量为12.10 eV的光子,从而跃迁到n=3能级
10.考古学家利用放射性元素C的半衰期来确定文物的年代,已知C能自发释放β射线,其半衰期约为5 730年。下列说法正确的是( )
A.C的衰变方程为CNe
B.β衰变的本质是核内一个中子转化成一个质子和一个电子
CC的比结合能比N的大
D.随着全球变暖C的半衰期减小
11.(多选)(2023浙江绍兴诊断性考试)质子与中子都是由三个夸克组成的,其中质子由两个上夸克和一个下夸克组成,中子由两个下夸克和一个上夸克组成,形成过程均可类比核聚变。β衰变时,核内的一个中子转化为一个质子和一个电子,质子质量约为1.672 6×10-27 kg,中子质量约为1.674 9×10-27 kg,电子质量约为9.109 6×10-31 kg,真空中光速c=3×108 m/s。下列说法正确的有( )
A.中子转化的核反应方程为nHe
B.弱相互作用是引起衰变的原因
C.上夸克和下夸克的质量差为2.3×10-30 kg
D.一次β衰变释放出的能量为1.3×10-14 J
12.(多选)(2023浙江北斗星盟模拟)图甲是用光照射某种金属时逸出的光电子的最大初动能随入射光频率的变化图像(直线与横轴交点的横坐标为4.29,与纵轴交点的纵坐标为0.5),图乙是氢原子的能级图,已知e=1.6×10-19 C,可见光的频率范围为4.2×1014~7.8×1014 Hz,以下说法正确的是( )
甲
乙
A.根据图甲图像能求出普朗克常量h=6.6×10-34 J·s
B.氢原子可能向外辐射出能量为12 eV的光子
C.大量处在n=3能级的氢原子向低能级跃迁可发出1种可见光
D.用n=4能级的氢原子跃迁到n=3能级时辐射的光照射该金属能使该金属发生光电效应
参考答案
作业36 原子结构 原子核
1.BD 解析 原子的质量几乎全部集中在原子核内,A错误,B正确;原子中,原子核带正电,核外电子带负电,C错误;原子直径的数量级是10-10m,原子核直径的数量级是10-15m,D正确。
2.C 解析 卢瑟福建立的是原子核式结构模型,不是枣糕模型,选项A错误;造成α粒子大角度散射的原因是它受到的原子核的斥力比较大,选项B错误;从绝大多数α粒子几乎不发生偏转,可以推测使粒子受到斥力的核体积极小,实验表明原子中心的核带有原子的全部正电和几乎全部质量,选项C正确;α粒子散射实验可以估算出原子核半径的数量级是10-15m,选项D错误。
3.B 解析 巴耳末系是高能级氢原子跃迁到第2能级的谱线,根据题意可知氢原子辐射的光对应谱线只有两根谱线属于巴耳末系,则氢原子是从第4能级跃迁到第2能级,单色光的光子能量为E=-0.85eV-(-13.6eV)=12.75eV,故选B。
4.D 解析 基态氢原子具有的能量为E1=-13.6eV,若基态氢原子电离,则需要吸收的光子能量E≥13.6eV,由题图可知紫外线波段中存在光子能量E≥13.6eV的光子,这些光子可以使基态氢原子电离,A错误;氢原子跃迁时辐射的光子能量不超过13.6eV,由题图可知,X射线的光子能量均大于13.6eV,故氢原子跃迁时不会辐射X射线波段的光子,B错误;金属钨的逸出功为4.54eV,由题图可知,红外线的光子能量小于4.54eV,故不能使金属钨发生光电效应,C错误;n=20的氢原子能量为E20=-eV=-0.034eV,由题图可知,可见光的光子能量大于0.034eV,故可见光可以使n=20的氢原子失去一个电子变成氢离子,D正确。
5.B 解析 根据题意,设开始时磷31和磷32的质量均为m,衰变后磷32的质量为m',则有=20%,解得m'=m,所以磷32经过了2个半衰期,则磷32的半衰期为14天,故选B。
6.C 解析 锶90Sr)发生β衰变,根据质量数守恒与电荷数守恒可知,Y的质量数为90,电荷数为38-(-1)=39,则Y原子核的中子数为90-39=51,故A错误;锶90Sr)的半衰期为28.8年,则0.4ml的Sr原子核经过57.6年后还剩余0.1ml,故B错误;β射线是电子流,速度可接近光速,故C正确;半衰期与原子所处的温度、压强等物理状态以及化学状态无关,故D错误。
7.C 解析 为了调节中子数目以控制反应速度,核反应堆中需要在铀棒之间插进一些镉棒,当反应过于剧烈时,将镉棒插入深一些,让它多吸收一些中子,链式反应的速度就会慢一些,故A错误;通常把核裂变物质能够发生链式反应的最小体积叫作它的临界体积,故B错误;根据图像可知He的比结合能约为7MeV,所以两个中子和两个质子结合成He核时释放能量约为E=4×7MeV=28MeV,故C正确He核的比结合能大于Li核的比结合能,所以He核的平均核子质量小于Li核的平均核子质量,故D错误。
8.B 解析 根据核反应中质量数守恒和电荷数守恒可知,核反应方程为nLiHe+γ,A错误;根据E3=h,可求得γ光子的波长λ=h,B正确;由质能方程可知,核反应中放出的能量E=Δmc2,由能量关系可得E=7E2+4Eα-10E1,则α粒子的结合能为4Eα=Δmc2+10E1-7E2,解得α粒子的比结合能为Eα=,C、D错误。
9.A 解析 动能为13.00eV的电子射向基态氢原子,基态氢原子将可能吸收12.75eV的能量,从而跃迁到n=4能级,故A正确;一个处于n=4能级的氢原子向基态跃迁过程中,最多可辐射出3种频率的光子,故B错误;处于n=3能级的氢原子向基态跃迁,放出的光子能量为12.09eV,不属于可见光,故C错误;基态氢原子向高能级跃迁,吸收光子的能量要刚好等于两能级之间的能量差,12.10eV不等于n=3能级与基态间的能量差,故D错误。
10.B 解析 衰变过程应满足质量数守恒和电荷数守恒,则C的衰变方程为CNe,A错误;β衰变的本质是核内一个中子转化成一个质子和一个电子,B正确;β衰变过程中释放能量,所以生成物的比结合能较大,即C的比结合能比N的小,C错误;原子核的半衰期只由原子核内部决定,与外界环境温度无关,可知随着全球变暖C的半衰期不变,D错误。
11.AB 解析 β衰变时,核内的一个中子转化为一个质子和一个电子,根据质量数守恒和电荷数守恒,中子转化的核反应方程为He,故A正确;弱相互作用是引起原子核β衰变的原因,即引起中子—质子转变的原因,故B正确;由“形成过程均可类比核聚变”可知,夸克形成质子、中子过程质量有亏损,故1.6726×10-27kg≠2m上+m下,1.6749×10-27kg≠m上+2m下,无法计算上夸克和下夸克的质量差,故C错误;一次β衰变中的质量亏损Δm=1.6749×10-27kg-1.6726×10-27kg-9.1096×10-31kg=1.39×10-30kg,释放出的能量为ΔE=Δmc2=1.39×10-30×9×1016J=1.25×10-13J,故D错误。
12.AC 解析 由爱因斯坦光电效应方程可得Ek=hν-W0,结合图像可得h=k=J·s=6.6×10-34J·s,故A正确;当氢原子从某一能量为-1.6eV的能级跃迁至n=1能级时即可向外辐射出能量为12eV的光子,由能级图可知无该能级,故B错误;大量处在n=3能级的氢原子向低能级跃迁可发出光子的能量为1.89eV、12.09eV、10.2eV,由ε=hν可得对应的光频率分别为4.58×1014Hz、2.93×1015Hz、2.47×1015Hz,可知只有一种为可见光,故C正确;由图甲可知该金属的截止频率为4.29×1014Hz,n=4能级的氢原子跃迁到n=3能级时辐射的光的能量为0.66eV,可得该光的频率为ν=Hz=1.6×1014Hz