課時(shí)作業(yè)40　原子結(jié)構(gòu)　原子核時(shí)間：45分鐘1．如圖是盧瑟福的α粒子散射實(shí)驗(yàn)裝置，在一個(gè)小鉛盒里放有少量的放射性元素釙，它發(fā)出的α粒子從鉛盒的小孔射出，形成很細(xì)的一束射線，射到金箔上，最后打在熒光屏上產(chǎn)生閃爍的光點(diǎn)．下列說(shuō)法正確的是(　A　)A．該實(shí)驗(yàn)是盧瑟福建立原子核式結(jié)構(gòu)模型的重要依據(jù)B．該實(shí)驗(yàn)證實(shí)了湯姆孫原子模型的正確性C．α粒子與原子中的電子碰撞會(huì)發(fā)生大角度偏轉(zhuǎn)D．絕大多數(shù)的α粒子發(fā)生大角度偏轉(zhuǎn)解析：盧瑟福根據(jù)α粒子散射實(shí)驗(yàn)，提出了原子核式結(jié)構(gòu)模型，A項(xiàng)正確，B項(xiàng)錯(cuò)誤；電子質(zhì)量太小，對(duì)α粒子的影響不大，C項(xiàng)錯(cuò)誤；絕大多數(shù)α粒子穿過(guò)金箔后，基本上仍沿原方向前進(jìn)，D項(xiàng)錯(cuò)誤．2．氡222經(jīng)過(guò)α衰變變成釙218，t＝0時(shí)氡的質(zhì)量為m0，任意時(shí)刻氡的質(zhì)量為m，下列四幅圖中正確的是(　B　)解析：每經(jīng)過(guò)一個(gè)半衰期有一半質(zhì)量發(fā)生衰變，則剩余質(zhì)量m＝m0n＝m0，解得＝，T為半衰期，可知與t成指數(shù)函數(shù)關(guān)系，故B項(xiàng)正確，A、C、D項(xiàng)錯(cuò)誤．3．如圖為氫原子能級(jí)示意圖，則氫原子(　A　)A．從n＝4能級(jí)躍遷到n＝3能級(jí)比從n＝3能級(jí)躍遷到n＝2能級(jí)輻射出電磁波的波長(zhǎng)長(zhǎng)B．從n＝5能級(jí)躍遷到n＝1能級(jí)比從n＝5能級(jí)躍遷到n＝4能級(jí)輻射出電磁波的速度大C．處于不同能級(jí)時(shí)，核外電子在各處出現(xiàn)的概率是一樣的D．從高能級(jí)向低能級(jí)躍遷時(shí)，氫原子核一定向外放出能量解析：光子能量E＝hν＝，而E4－3<E3－2，故λ4－3>λ3－2，A項(xiàng)正確．不同頻率的電磁波在真空中傳播時(shí)速度均相等，故B錯(cuò)誤．電子在核外不同能級(jí)出現(xiàn)的概率是不同的，故C錯(cuò)誤．能級(jí)躍遷是核外電子在不同軌道間的躍遷，與原子核是否放出能量無(wú)關(guān)，故D錯(cuò)誤．4．如圖所示為氫原子的能級(jí)圖，當(dāng)一群氫原子從n＝3能級(jí)向低能級(jí)躍遷時(shí)，共輻射出三種不同頻率的光子，光子的頻率分別為ν1、ν2、ν3，且ν1>ν2>ν3，則下列說(shuō)法正確的是(　B　)A.＋＝B．ν1＝ν2＋ν3C．從n＝3能級(jí)躍遷到n＝2能級(jí)，輻射出的光子頻率為ν1D．輻射出頻率為ν1的光子后的氫原子的電勢(shì)能比輻射出頻率為ν2的光子后的氫原子的電勢(shì)能大解析：由題意及玻爾理論可知，E3－E1＝hν1，E2－E1＝hν2，E3－E2＝hν3，因此有hν1＝hν2＋hν3，即ν1＝ν2＋ν3，選項(xiàng)A錯(cuò)誤，B正確；從n＝3能級(jí)躍遷到n＝2能級(jí)，輻射出的光子頻率為ν3，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；輻射出的頻率為ν1的光子后的氫原子處于基態(tài)，輻射出頻率為ν2的光子后氫原子也處于基態(tài)，因此氫原子的電勢(shì)能相同，選項(xiàng)D錯(cuò)誤．5．下列關(guān)于核反應(yīng)方程及描述正確的是(　C　)A.H＋H→He＋n是α衰變方程B.U＋n→Xe＋Sr＋2n是核聚變方程C.He＋Al→P＋n是居里夫婦發(fā)現(xiàn)人工放射性同位素的核反應(yīng)方程D.N＋He→O＋H是α衰變方程解析：A項(xiàng)是輕核聚變反應(yīng)，故A錯(cuò)誤；B項(xiàng)是核裂變方程，故B錯(cuò)誤；D項(xiàng)是盧瑟福發(fā)現(xiàn)質(zhì)子的核反應(yīng)方程，故D錯(cuò)誤；故本題選C.6．一靜止的鈾核放出一個(gè)α粒子衰變成釷核，衰變方程為U→Th＋He.下列說(shuō)法正確的是(　B　)A．衰變后釷核的動(dòng)能等于α粒子的動(dòng)能B．衰變后釷核的動(dòng)量大小等于α粒子的動(dòng)量大小C．鈾核的半衰期等于其放出一個(gè)α粒子所經(jīng)歷的時(shí)間D．衰變后α粒子與釷核的質(zhì)量之和等于衰變前鈾核的質(zhì)量解析：衰變過(guò)程滿(mǎn)足動(dòng)量守恒定律，所以衰變后釷核的動(dòng)量與α粒子的動(dòng)量等大反向，B正確；由動(dòng)能和動(dòng)量的關(guān)系式可知Ek＝mv2＝，由于釷核的質(zhì)量大于α粒子的質(zhì)量，所以釷核的動(dòng)能小于α粒子的動(dòng)能，A錯(cuò)誤；半衰期的定義是大量放射性元素的原子核有半數(shù)發(fā)生衰變所需的時(shí)間，并不是其放出一個(gè)α粒子所經(jīng)歷的時(shí)間，C錯(cuò)誤；由于該反應(yīng)放出能量，所以一定會(huì)發(fā)生質(zhì)量虧損，衰變后α粒子與釷核的質(zhì)量之和小于衰變前鈾核的質(zhì)量，D錯(cuò)誤．7．在某些恒星內(nèi)部，3個(gè)α粒子可以結(jié)合成一個(gè)C核，已知C核的質(zhì)量為m1＝1.993 02×10－26 kg，α粒子的質(zhì)量為m2＝6.646 72×10－27 kg，真空中光速c＝3×108 m/s，求：(1)寫(xiě)出這個(gè)核反應(yīng)方程．(2)這個(gè)核反應(yīng)中釋放的核能(保留一位有效數(shù)字)．試比較α粒子的比結(jié)合能與C的比結(jié)合能哪個(gè)大？解析：(1)3個(gè)α粒子可以結(jié)合成一個(gè)C核，這個(gè)核反應(yīng)方程是3He→C.(2)由愛(ài)因斯坦質(zhì)能方程ΔE＝Δmc2，有：ΔE＝Δmc2＝(3×6.646 72×10－27－1.993 02×10－26)×(3×108)2 J＝9×10－13 J結(jié)合能與核子數(shù)的比值即為比結(jié)合能，因此可知，α粒子的比結(jié)合能小于C的比結(jié)合能．答案：(1)3He→C　(2)9×10－13 J　C的比結(jié)合能大8．(2019·福建福州質(zhì)檢)(多選)氫原子能級(jí)如圖所示，已知可見(jiàn)光光子的能量在1.61～3.10 eV范圍內(nèi)，則下列說(shuō)法正確的是(　BD　)A．氫原子能量狀態(tài)由n＝2能級(jí)躍遷到n＝1能級(jí)，放出的光子為可見(jiàn)光B．大量氫原子處于n＝4能級(jí)時(shí)，向低能級(jí)躍遷能發(fā)出6種不同頻率的光子C．處于基態(tài)的氫原子電離需要釋放13.6 eV的能量D．氫原子處于n＝2能級(jí)時(shí)，可吸收2.86 eV能量的光子躍遷到高能級(jí)解析：由n＝2能級(jí)躍遷到n＝1能級(jí)產(chǎn)生的光子能量為E＝－3.4 eV－(－13.6) eV＝10.2 eV，不在可見(jiàn)光的能量范圍內(nèi)，故放出的光子不是可見(jiàn)光，故A錯(cuò)誤；大量處于n＝4能級(jí)的激發(fā)態(tài)氫原子向低能級(jí)躍遷時(shí)，能產(chǎn)生C＝6種不同頻率的光子，故B正確；處于基態(tài)的氫原子電離需要吸收13.6 eV的能量，故C錯(cuò)誤；氫原子處于n＝2能級(jí)吸收能量為2.86 eV的光子，能量變?yōu)椋?/span>0.54 eV，即將躍遷到n＝5能級(jí)，故D正確．9．(2019·安徽六校二聯(lián))近幾年中國(guó)等許多國(guó)家積極發(fā)展“月球探測(cè)計(jì)劃”，該計(jì)劃中的科研任務(wù)之一是探測(cè)月球上氦3的含量．氦3是一種清潔、安全和高效的核發(fā)電燃料，可以采用在高溫高壓下用氘和氦3進(jìn)行核聚變反應(yīng)發(fā)電．若已知氘核的質(zhì)量為2.013 6 u，氦3的質(zhì)量為3.015 0 u，氦核的質(zhì)量為4.001 51 u，質(zhì)子質(zhì)量為1.007 83 u，中子質(zhì)量為1.008 665 u,1 u相當(dāng)于931.5 MeV.則下列說(shuō)法正確的是(　A　)A．一個(gè)氘和一個(gè)氦3的核聚變反應(yīng)釋放的核能約為17.9 MeVB．氘和氦3的核聚變反應(yīng)方程式：H＋He→He＋X，其中X是中子C．因?yàn)榫圩儠r(shí)釋放能量，出現(xiàn)質(zhì)量虧損，所以生成物的總質(zhì)量數(shù)減少D．目前我國(guó)的泰山、大亞灣等核電站廣泛使用氦3進(jìn)行核聚變反應(yīng)發(fā)電解析：氘和氦3的核聚變反應(yīng)方程式：H＋He→He＋H，可知X為質(zhì)子，B項(xiàng)錯(cuò)誤．釋放的核能ΔE＝Δmc2＝(2.013 6＋3.015 0－4.001 51－1.007 83)×931.5 MeV≈17.9 MeV，所以A項(xiàng)正確．因?yàn)榫圩儠r(shí)釋放能量，出現(xiàn)質(zhì)量虧損，則反應(yīng)后的總質(zhì)量小于反應(yīng)前的總質(zhì)量，但是在核反應(yīng)中質(zhì)量數(shù)守恒，故C項(xiàng)錯(cuò)誤．現(xiàn)在的核電站均使用核裂變反應(yīng)發(fā)電，故D項(xiàng)錯(cuò)誤．10．(2019·山東菏澤一模)如圖所示為氫原子的能級(jí)圖，一群氫原子處于n＝4的激發(fā)態(tài)，在向低能級(jí)躍遷的過(guò)程中向外發(fā)出光子，用這些光子照射逸出功為1.90 eV的金屬銫，下列說(shuō)法正確的是(　D　)A．這群氫原子能發(fā)出6種頻率不同的光，其中從n＝4能級(jí)躍遷到n＝3能級(jí)所發(fā)出的光波長(zhǎng)最短B．這群氫原子能發(fā)出3種頻率不同的光，其中從n＝4能級(jí)躍遷到n＝1能級(jí)所發(fā)出的光頻率最高C．金屬銫表面所逸出的光電子的初動(dòng)能最大值為12.75 eVD．金屬銫表面所逸出的光電子的初動(dòng)能最大值為10.85 eV解析：這群氫原子能發(fā)出C＝6種頻率的光子，從n＝4能級(jí)躍遷到n＝3能級(jí)所發(fā)出的光的頻率最小，波長(zhǎng)最長(zhǎng)，從n＝4能級(jí)躍遷到n＝1能級(jí)所發(fā)出的光的頻率最高，波長(zhǎng)最短，選項(xiàng)A、B錯(cuò)誤；光電子的初動(dòng)能最大值對(duì)應(yīng)入射光子的頻率最高，ΔE＝E4－E1＝－0.85 eV－(－13.6 eV)＝12.75 eV，由光電效應(yīng)方程知Ek＝ΔE－W0＝10.85 eV，選項(xiàng)C錯(cuò)誤，D正確．11．(2019·安徽滁州模擬)2017年，量子通信衛(wèi)星“墨子號(hào)”首席科學(xué)家潘建偉獲得“物質(zhì)科學(xué)獎(jiǎng)”．對(duì)于有關(guān)粒子的研究，下列說(shuō)法正確的是(　A　)A．在鈾核的裂變中，當(dāng)鈾塊的體積小于“臨界體積”時(shí)，不能發(fā)生鏈?zhǔn)椒磻?yīng)B．當(dāng)溫度發(fā)生變化時(shí)，鈾元素的半衰期也發(fā)生變化C．輕核聚變的過(guò)程質(zhì)量增大，重核裂變的過(guò)程有質(zhì)量虧損D．比結(jié)合能小的原子核結(jié)合成(或分裂成)比結(jié)合能大的原子核時(shí)一定吸收能量解析：在鈾核的裂變中，當(dāng)鈾塊的體積小于“臨界體積”時(shí)，不能發(fā)生鏈?zhǔn)椒磻?yīng)，故A正確；半衰期由原子核內(nèi)部因素決定，與溫度等環(huán)境因素?zé)o關(guān)，故B錯(cuò)誤；裂變和聚變都有質(zhì)量虧損，故C錯(cuò)誤；比結(jié)合能小的原子核結(jié)合成(或分裂成)比結(jié)合能大的原子核時(shí)有質(zhì)量虧損，釋放能量，故D錯(cuò)誤．12．在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，一個(gè)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(He)在與磁場(chǎng)垂直的平面內(nèi)做圓周運(yùn)動(dòng)，其軌道半徑為R.以m、q分別表示α粒子的質(zhì)量和電荷量．(1)放射性原子核用X表示，新核的元素符號(hào)用Y表示，寫(xiě)出該α衰變的核反應(yīng)方程；(2)α粒子的圓周運(yùn)動(dòng)可以等效成一個(gè)環(huán)形電流，求圓周運(yùn)動(dòng)的周期和環(huán)形電流的大小；(3)設(shè)該衰變過(guò)程釋放的核能都轉(zhuǎn)化為α粒子和新核的動(dòng)能，新核的質(zhì)量為M，求衰變過(guò)程的質(zhì)量虧損Δm.解析：(1)X→Y＋He(2)洛倫茲力提供向心力，有qvB＝m所以v＝，T＝＝等效電流I＝＝.(3)衰變過(guò)程動(dòng)量守恒，有0＝pY＋pα所以pY＝－pα，“－”表示方向相反．因?yàn)?/span>p＝mv，Ek＝mv2　所以Ek＝即EkYEkα＝mM由能量守恒Δmc2＝EkY＋EkαΔm＝，其中Ekα＝mv2＝，所以Δm＝.答案：(1)X→Y＋He　(2)　(3)

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