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1、第二节第二节 原子与原子核原子与原子核(建议用时：40 分钟)一、单项选择题1(2017高考上海卷)在同位素氢、氘、氚的核内具有相同的()A核子数B电子数C中子数D质子数解析：选 D.同位素是指在原子核中的质子数相同而中子数不同的元素，故氢、氘、氚的核内具有相同的质子数，D 项正确2如图，放射性元素镭衰变过程中释放出、三种射线，分别进入匀强电场和匀强磁场中，下列说法正确的是()A表示射线，表示射线B表示射线，表示射线C表示射线，表示射线D表示射线，表示射线解析：选 C.射线为电磁波，在电场、磁场中均不偏转，故和表示射线，A、B、D 项错误；射线中的粒子为氦的原子核，带正电，在匀强电场中，沿电场
2、方向偏转，故表示射线，由左手定则可知在匀强磁场中射线向左偏，故表示射线，C 项正确3.(2018高考天津卷)国家大科学工程中国散裂中子源(CSNS)于 2017 年 8 月 28日首次打靶成功，获得中子束流，可以为诸多领域的研究和工业应用提供先进的研究平台 下列核反应中放出的粒子为中子的是()A.147N 俘获一个粒子，产生178O 并放出一个粒子B.2713Al 俘获一个粒子，产生3015P 并放出一个粒子C.115B 俘获一个质子，产生84Be 并放出一个粒子D.63Li 俘获一个质子，产生32He 并放出一个粒子解析：选 B.根据核反应过程中质量数守恒及电荷数守恒可知，147N42He1
3、78O11H，A项错误；2713Al42He3015P10n，B 项正确；115B11H84Be42He，C 项错误；63Li11H32He42He，D项错误4(2019上海理工大附中期中)如图所示为卢瑟福粒子散射实验装置的示意图，图中的显微镜可在圆周轨道上转动，通过显微镜前相连的荧光屏可观察粒子在各个角度的散射情况下列说法正确的是()A在图中的A、B两位置分别进行观察，相同时间内观察到屏上的闪光次数一样多B在图中的B位置进行观察，屏上观察不到任何闪光C卢瑟福选用不同金属箔片作为粒子散射的靶，观察到的实验结果基本相似D粒子发生散射的主要原因是粒子撞击到金原子后产生的反弹解析：选 C.放在A位置
4、时，相同时间内观察到屏上的闪光次数应最多，说明大多数射线基本不偏折，可知金箔原子内部很空旷，故 A 错误；放在B位置时，相同时间内观察到屏上的闪光次数较少，说明较少射线发生偏折，可知原子内部带正电的体积小，故 B 错误；选用不同金属箔片作为粒子散射的靶，观察到的实验结果基本相似，故 C 正确；粒子发生散射的主要原因是粒子受到金原子库仑力作用，且金原子质量较大，从而出现的反弹，故D 错误5(2018高考北京卷)在核反应方程42He147N178OX 中，X 表示的是()A质子B中子C电子D粒子解析：选 A.由核反应方程中，电荷数守恒和质量数守恒可知，X 为11H，选项 A 正确6(2016高考上
5、海卷)研究放射性元素射线性质的实验装置如图所示两块平行放置的金属板A、B分别与电源的两极a、b连接，放射源发出的射线从其上方小孔向外射出则()Aa为电源正极，到达A板的为射线Ba为电源正极，到达A板的为射线Ca为电源负极，到达A板的为射线Da为电源负极，到达A板的为射线解析：选 B.从题图可以看出，到达两极板的粒子做类平抛运动，到达A极板的粒子在初速度方向的位移小于到达B板的粒子在初速度方向的位移，粒子在初速度方向做匀速直线运动，则根据公式xv0tv0md2qU，两个粒子初速度v0相差不大，两极板间电压U相同，放射源与两极板的距离d2也相同，而电子的mq小得多，所以电子在初速度方向的位移小，故
6、达到A极板的是射线，A极板带正电，a为电源的正极，故选项 B 正确7质子、中子和氘核的质量分别为m1、m2和m3.当一个质子和一个中子结合成氘核时，释放的能量是(c表示真空中的光速)()A(m1m2m3)cB(m1m2m3)cC(m1m2m3)c2D(m1m2m3)c2解析：选 C.由质能方程Emc2，其中mm1m2m3，可得E(m1m2m3)c2，选项 C 正确，A、B、D 错误8(2019江苏清江中学高三模拟)如图所示为氢原子的能级图，当氢原子从n4 能级跃迁到n2 能级时，辐射出光子a；当氢原子从n3 能级跃迁到n1 能级时，辐射出光子b，则下列说法中正确的是()A光子a的能量大于光子b
7、的能量B光子a的波长小于光子b的波长Cb光比a光更容易发生衍射现象D在同种介质中，a光子的传播速度大于b光子的传播速度解析：选 D.氢原子从n4 的能级跃迁到n2 的能级的能级差小于从n3 的能级跃迁到n1 的能级时的能级差，根据EmEnh，知光子a的能量小于光子b的能量，故 A 错误；光子a的频率小于光子b的频率，所以b的频率大，波长小，所以a光更容易发生衍射，故 B、C 错误；光子a的频率小，则折射率小，根据vcn知，光子a在介质中的传播速度大于光子b在介质中的传播速度，故 D 正确二、多项选择题9科学家使用核反应获取氚，再利用氘和氚的核反应获得能量，核反应方程分别为：XY42He31H4
8、.9 MeV 和21H31H42HeX17.6 MeV，下列表述正确的有()AX 是中子BY 的质子数是 3，中子数是 6C两个核反应都没有质量亏损D氘和氚的核反应是核聚变反应解析：选 AD.核反应方程遵守核电荷数守恒和质量数守恒，则由21H31H42HeX17.6MeV 知 X 为10n，由 XY42He31H4.9 MeV 知 Y 为63Li，其中 Y 的质子数是 3，中子数也是 3，选项 A 正确，选项 B 错误；两个核反应都释放出核能，故都有质量亏损，选项 C 错误；XY42He31H4.9 MeV 是原子核的人工转变，21H31H42He10n17.6 MeV 为轻核聚变，选项 D正
9、确10能源是社会发展的基础，发展核能是解决能源问题的途径之一下列释放核能的反应方程，表述正确的有()A.31H21H42He10n 是核聚变反应B.31H21H42He10n 是衰变C.23592U10n14456Ba8936Kr310n 是核裂变反应D.23592U10n14054Xe9438Sr210n 是衰变解析：选 AC.衰变时释放出电子(01e)，衰变时释放出氦原子核(42He)，可知选项 B、D 错误；选项 A 中一个氚核和一个氘核结合成一个氦核并释放出一个中子是典型的核聚变反应；选项 C 中一个 U235 原子核吸收一个中子，生成一个 Ba 原子核和一个 Kr 原子核并释放出三个
10、中子是典型的核裂变反应，故选项 A、C 正确11(2016高考全国卷改编)一静止的铝原子核2713Al 俘获一速度为 1.0107m/s 的质子 p 后，变为处于激发态的硅原子核2814Si，下列说法正确的是()A核反应方程为 p2713Al2814SiB核反应过程中系统动量守恒C核反应过程中系统能量不守恒D核反应前后核子数相等，所以生成物的质量等于反应物的质量之和解析：选 AB.核反应方程满足质量数守恒和电荷数守恒，A 项正确；微观粒子相互作用过程中，满足动量守恒定律，B 项正确；题述核反应过程属于“二合一”形式的完全非弹性碰撞，机械能有损失，但对于封闭的系统，能量仍然守恒，C 项错误；核反
11、应过程中的机械能有损失，故存在质量亏损现象，D 项错误12.(2019东北三校联考)如图所示，氢原子可在下列各能级间发生跃迁，设从n4到n1 能级辐射的电磁波的波长为1，从n4 到n2 能级辐射的电磁波的波长为2，从n2 到n1 能级辐射的电磁波的波长为3，则下列关系式中正确的是()A13B32D.131112解析：选 AB.已知从n4 到n1 能级辐射的电磁波的波长为1，从n4 到n2 能级辐射的电磁波的波长为2，从n2 到n1 能级辐射的电磁波的波长为3，则1、2、3的关系为hc1hc3hc2，即1113，112，32，又hc1hc3hc2，即111312，则131112，即正确选项为 A
12、、B.13如图为氢原子的能级示意图，则下列对氢原子跃迁的理解正确的是()A由高能级向低能级跃迁时辐射出来的光子一定不能使逸出功为 3.34 eV 的金属发生光电效应B大量处于n4 能级的氢原子向n1 能级跃迁时，向外辐射 6 种不同频率的光子C 大量处于n3 能级的氢原子向n1 能级跃迁时，用发出的光照射逸出功为 3.34 eV的金属，从金属表面逸出的光电子的最大初动能为 8.75 eVD如果用光子能量为 10.3 eV 的光照射处于n1 能级的氢原子，则该能级的氢原子能够跃迁到较高能级解析：选 BC.氢原子从高能级向低能级跃迁时放出的光子的能量等于前后两个能级之差，当氢原子从高能级跃迁到基态
13、时放出的光子的能量最小值为3.4 eV(13.6 eV)10.2 eV，大于 3.34 eV，所以一定能使逸出功为 3.34 eV 的金属发生光电效应，A 错误；大量处于n4 能级的氢原子向基态跃迁时，辐射光子的种类为 C244326，B 正确；大量处于n3能级的氢原子向n1能级跃迁时，辐射出的光子能量最大为1.51 eV(13.6 eV)12.09 eV，用此光子照射逸出功为 3.34 eV 的金属，由爱因斯坦光电效应方程可得该金属的最大初动能为 12.09 eV3.34 eV8.75 eV，C 正确；当氢原子由低能级向高能级跃迁时，氢原子吸收的光子能量一定等于两能级之间的能量差，而由氢原子
14、的能级图可知任何两能级间的能量差都不等于 10.3 eV，因此不能使n1 能级的氢原子跃迁到较高的能级，D 错误三、非选择题14按照玻尔原子理论，氢原子中的电子离原子核越远，氢原子的能量_(选填“越大”或“越小”)已知氢原子的基态能量为E1(E10)，电子质量为m，基态氢原子中的电子吸收一频率为的光子被电离后，电子速度大小为_(普朗克常量为h)解析：电子离原子核越远电势能越大，原子能量也就越大；根据动能定理有，hE112mv2，所以电离后电子速度为2（hE1）m.答案：越大2（hE1）m15 小明用金属铷为阴极的光电管，观测光电效应现象，实验装置示意图如图甲所示 已知普朗克常量h6.63103
15、4Js.(1)图甲中电极 A 为光电管的_(选填“阴极”或“阳极”)；(2)实验中测得铷的遏止电压Uc与入射光频率之间的关系如图乙所示，则铷的截止频率c_Hz，逸出功W0_J；(3)如果实验中入射光的频率7.001014Hz，则产生的光电子的最大初动能Ek_J.解析：(1)在光电效应中，电子向 A 极运动，故电极 A 为光电管的阳极(2)由题图可知，铷的截止频率c为 5.151014Hz，逸出功W0hc6.6310345.151014J3.411019J.(3)当入射光的频率为7.001014Hz 时，由Ekhhc得，光电子的最大初动能为Ek6.631034(7.005.15)1014J1.231019J.答案：(1)阳极(2)5.151014(5.125.18)1014均视为正确3.411019(3.393.43)1019均视为正确(3)1.231019(1.211.25)1019均视为正确