A．盧瑟福α粒子散射實驗說明原子核內(nèi)部具有復(fù)雜的結(jié)構(gòu)
B．輕核聚變反應(yīng)方程有：eq \\al(2,1)H＋eq \\al(3,1)H→eq \\al(4,2)He＋eq \\al(1,0)n
C．天然放射現(xiàn)象表明原子核內(nèi)部有電子
D．氫原子從n＝3能級躍遷到n＝1能級和從n＝2能級躍遷到n＝1能級，前者躍遷輻射出的光子波長比后者的長
2．(2023·湖北武漢市四月調(diào)研)1932年考克饒夫特()和瓦耳頓()發(fā)明了世界上第一臺粒子加速器——高壓倍壓器，他們將質(zhì)子(eq \\al(1,1)H)加速到0.5MeV的能量去撞擊靜止的原子核X，得到兩個動能均為8.9MeV的氦核(eq \\al(4,2)He)，這是歷史上第一次用人工加速粒子實現(xiàn)的核反應(yīng)．下列說法正確的是( )
A．X是eq \\al(6,3)Li
B．X由eq \\al(4,2)He組成
C．上述核反應(yīng)中出現(xiàn)了質(zhì)量虧損
D．上述核反應(yīng)的類型是裂變
3．(2023·山東臨沂市質(zhì)檢)氫原子的能級圖如圖1所示，不同色光的光子能量如下表所示．
圖1
一群處于某激發(fā)態(tài)的氫原子，發(fā)射的光的譜線在可見光范圍內(nèi)只有1條，其顏色為( )
A．紅色
B．黃色
C．綠色
D．藍－靛
4．(2023·安徽黃山市一質(zhì)檢)關(guān)于圖2中四幅圖的說法正確的是( )
圖2
A．甲圖中A處能觀察到大量的閃光點，B處能看到較多的閃光點，C處觀察不到閃光點
B．乙圖中1為α射線，它的電離作用很強，可消除靜電
C．丙圖中處于基態(tài)的氫原子能吸收能量為10.4eV的光子而發(fā)生躍遷
D．丁圖中用弧光燈照射原來就帶電的鋅板時，發(fā)現(xiàn)驗電器的張角變大，說明鋅板原來帶負電
5．(2023·湖北穩(wěn)派教育上學(xué)期第二次聯(lián)考)如圖3所示為氫原子的能級圖，用某種頻率的光照射大量處于基態(tài)的氫原子，結(jié)果受到激發(fā)后的氫原子能輻射出三種不同頻率的光子，讓輻射出的光子照射某種金屬，結(jié)果有兩種頻率的光子能使該金屬發(fā)生光電效應(yīng)，其中一種光子恰好能使該金屬發(fā)生光電效應(yīng)，則打出的光電子的最大初動能為( )
圖3
A．12.09eVB．10.2eV
C．1.89eVD．0
6．(2023·廣西桂林市、賀州市、崇左市3月聯(lián)合調(diào)研)氫原子能級圖如圖4所示，大量處于
n＝3激發(fā)態(tài)的氫原子向低能級狀態(tài)躍遷輻射出的光子中，發(fā)現(xiàn)有兩種頻率的光子能使金屬A產(chǎn)生光電效應(yīng)，則下列說法正確的是( )
圖4
A．大量處于n＝3激發(fā)態(tài)的氫原子向低能級狀態(tài)躍遷時，只輻射兩種頻率的光子
B．從n＝3激發(fā)態(tài)直接躍遷到基態(tài)時放出的光子一定能使金屬A發(fā)生光電效應(yīng)
C．一個氫原子從n＝3激發(fā)態(tài)躍到基態(tài)時，該氫原子能量增大
D．一個氫原子從n＝3激發(fā)態(tài)躍到基態(tài)時該氫原子核外電子動能減小
7．(2023·陜西榆林市第三次測試)目前，在居家裝修中，經(jīng)常用到花崗巖、大理石等裝修材料，這些巖石都不同程度地含有放射性元素，比如有些含有鈾釷的花崗巖等巖石都會釋放出放射性惰性氣體氡，而氡會發(fā)生放射性衰變，放出α、β、γ射線，這些射線會導(dǎo)致細胞發(fā)生癌變及呼吸道方面的疾病，根據(jù)有關(guān)放射性知識可知，下列說法正確的是( )
A．β衰變所釋放的電子是原子核內(nèi)的中子轉(zhuǎn)化成質(zhì)子時產(chǎn)生并發(fā)射出來的
B．釷的半衰期為24天，1g釷經(jīng)過120天后還剩0.2g未發(fā)生衰變
C．已知氡的半衰期為3.8天，若取1g氡放在天平左盤上，砝碼放于右盤，左右兩邊恰好平衡，則3.8天后，需取走0.5g砝碼天平才能再次平衡
D．發(fā)生α衰變時，生成核與原來的原子核相比，中子數(shù)減少了4
8．(2023·廣東揭陽市模擬)如圖5所示，x為未知的放射源，L為薄鋁片，若在放射源和計數(shù)器之間加上L后，計數(shù)器的計數(shù)率大幅度減小，在L和計數(shù)器之間再加豎直向下的勻強磁場，計數(shù)器的計數(shù)率不變，則x可能是( )
圖5
A．α射線和β射線的混合放射源
B．純α射線放射源
C．純γ射線放射源
D．α射線和γ射線的混合放射源
9．(2023·福建莆田市5月第二次質(zhì)檢)K－介子的衰變方程為：K－→π－＋π0，其中K－介子和π－介子帶負電，π0介子不帶電．如下圖，勻強磁場的方向垂直紙面向外，一個K－介子沿垂直于磁場的方向射入，其軌跡為圖中的虛線圓弧，若K－介子在磁場中發(fā)生衰變，則衰變產(chǎn)生的π－介子和π0介子的運動軌跡可能是( )
圖6
10．(多選)(2023·廣東汕頭市第二次模擬)如圖6，靜止的eq \\al(238, 92)U核發(fā)生α衰變后生成反沖Th核，兩個產(chǎn)物都在垂直于它們速度方向的勻強磁場中做勻速圓周運動，下列說法正確的是( )
A．衰變方程可表示為eq \\al(238, 92)U→eq \\al(234, 90)Th＋eq \\al(4,2)He
B．Th核和α粒子的圓周軌道半徑之比為1∶45
C．Th核和α粒子的動能之比為1∶45
D．Th核和α粒子在勻強磁場中旋轉(zhuǎn)的方向相反
11．(2023·四川雅安市第三次診斷)鈾原子核既可發(fā)生衰變，也可發(fā)生裂變．其衰變方程為
eq \\al(238, 92)U→eq \\al(234, 90)Th＋X，裂變方程為eq \\al(235, 92)U＋eq \\al(1,0)n→Y＋eq \\al(89,36)Kr＋3eq \\al(1,0)n，其中eq \\al(235, 92)U、eq \\al(1,0)n、Y、eq \\al(89,36)Kr的質(zhì)量分別為m1、m2、m3、m4，光在真空中的傳播速度為c.下列敘述正確的是( )
A.eq \\al(238, 92)U發(fā)生的是β衰變
B．Y原子核中含有56個中子
C．若提高溫度，eq \\al(238, 92)U的半衰期將會變小
D.eq \\al(235, 92)U裂變時釋放的能量為(m1－2m2－m3－m4)c2
12．(2023·福建廈門市質(zhì)檢)鈷－60(eq \\al(60,27)C)放射性的應(yīng)用非常廣泛，幾乎遍及各行各業(yè)．在農(nóng)業(yè)上，常用于輻射育種、刺激增產(chǎn)、輻射防治蟲害和食品輻照保藏與保鮮等；在醫(yī)學(xué)上，常用于癌和腫瘤的放射治療．一個鈷－60原子核(eq \\al(60,27)C)放出一個β粒子(eq \\al( 0,－1)e)后衰變成一個鎳
核(eq \\al(60,28)Ni)，并伴隨產(chǎn)生了γ射線．已知鈷－60(eq \\al(60,27)C)的半衰期為5.27年，該反應(yīng)中鈷核eq \\al(60,27)C、β粒子(eq \\al( 0,－1)e)、鎳核(eq \\al(60,28)Ni)的質(zhì)量分別為m1、m2、m3.下列說法正確的是( )
A．核反應(yīng)中釋放的能量為(m2＋m3－m1)c2
B．核反應(yīng)中釋放出的γ射線的穿透本領(lǐng)比β粒子強
C．若有16個鈷－60原子核，經(jīng)過5.27年后只剩下8個鈷－60原子核
D．β粒子是鈷原子核外的電子電離形成的
13．(多選)(2023·湖北武漢市二月調(diào)研)據(jù)悉我國第四代反應(yīng)堆—釷基熔鹽堆能源系統(tǒng)(TMSR)研究已獲重要突破．該反應(yīng)堆以釷為核燃料，釷俘獲一個中子后經(jīng)過若干次β衰變轉(zhuǎn)化成鈾；鈾的一種典型裂變產(chǎn)物是鋇和氪，同時釋放巨大能量．下列說法正確的是( )
A．釷核eq \\al(232,90)Th有90個中子，142個質(zhì)子
B．鈾核裂變的核反應(yīng)方程為eq \\al(233, 92)U＋eq \\al(1,0)n→eq \\al(142, 56)Ba＋eq \\al(89,36)Kr＋3eq \\al(1,0)n
C．放射性元素衰變的快慢與核內(nèi)部自身因素?zé)o關(guān)，由原子所處的化學(xué)狀態(tài)和外部條件決定
D．重核分裂成中等大小的核，核子的比結(jié)合能增加
14．(2023·江西南昌市模擬)在α粒子散射實驗中，α粒子的偏轉(zhuǎn)是由于受到原子內(nèi)正電荷的庫侖力作用而發(fā)生的，其中有極少數(shù)α粒子發(fā)生了大角度偏轉(zhuǎn)，甚至被反向彈回．假定一個速度為v的高速α粒子(eq \\al(4,2)He)與金原子核(eq \\al(197, 79)Au)發(fā)生彈性正碰(碰撞前金原子核可認為是靜止的)，則( )
A．α粒子在靠近金原子核的過程中電勢能逐漸減小
B．α粒子散射實驗說明原子核是由質(zhì)子和中子組成的
C．α粒子散射實驗說明帶正電的物質(zhì)均勻分布在原子內(nèi)部
D．當(dāng)它們的距離最小時，α粒子與金原子核的動量大小之比為4∶197
答案精析
1．B [盧瑟福由α粒子散射實驗提出原子核式結(jié)構(gòu)，天然放射現(xiàn)象說明原子核內(nèi)部具有復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，故A錯誤；輕核聚變反應(yīng)是較小的核反應(yīng)生成較大的核的過程，再由質(zhì)量數(shù)與電荷數(shù)守恒可知，故B正確；天然放射現(xiàn)象中放出的β粒子是原子核中的一個中子轉(zhuǎn)變成一個質(zhì)子和一個電子而來的，故C錯誤；躍遷時輻射的能量等于兩能級差，氫原子從n＝3能級躍遷到n＝1能級和從n＝2能級躍遷到n＝1能級，前者躍遷輻射光子的能量大，頻率大，則波長比后者的短，故D錯誤．]
2．C [根據(jù)質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)守恒可知，X是eq \\al(7,3)Li，選項A、B錯誤；由題意可知，反應(yīng)中釋放了核能，則反應(yīng)中出現(xiàn)了質(zhì)量虧損，選項C正確；上述核反應(yīng)的類型是原子核的人工轉(zhuǎn)變方程，選項D錯誤．]
3．A [如果激發(fā)態(tài)的氫原子處于第二能級，能夠發(fā)出10.2 eV的光子，不屬于可見光；如果激發(fā)態(tài)的氫原子處于第三能級，能夠發(fā)出12.09 eV、10.2 eV、1.89 eV的三種光子，只有
1.89 eV屬于紅色可見光；如果激發(fā)態(tài)的氫原子處于第四能級，能夠發(fā)出12.75 eV、12.09 eV、10.2 eV、2.55 eV、1.89 eV、0.66 eV的六種光子，1.89 eV和2.55 eV屬于可見光，1.89 eV的光子為紅光，2.55 eV的光子為藍－靛．則由題意可知，由于一群處于某激發(fā)態(tài)的氫原子，發(fā)射的光的譜線在可見光范圍內(nèi)只有1條，則一定對應(yīng)著從第三能級到第二能級的躍遷，其可見光的顏色為紅光，故選A.]
4．B [題圖甲中A處能觀察到大量的閃光點，B處能看到較多的閃光點，在C處也可以觀察到很少的閃光點，A錯誤；根據(jù)左手定則可知，1帶正電，為α射線，α射線的電離作用很強，可消除靜電，B正確；氫原子吸收光子能量發(fā)生躍遷，吸收的光子能量需等于兩能級間的能級差，從基態(tài)氫原子發(fā)生躍遷到n＝2能級，需要吸收的能量最小，吸收的能量為
－3.4 eV－(－13.6 eV)＝10.2 eV，即用10.2 eV的光子照射，可以使基態(tài)氫原子發(fā)生躍遷到n＝2能級，10.4 eV的光子不能被氫原子吸收，不能發(fā)生躍遷，C錯誤；題圖丁用弧光燈照射鋅板，鋅板上的電子逸出，鋅板帶上正電，發(fā)現(xiàn)驗電器的張角變大，說明驗電器原來就帶正電，D錯誤．]
5．C [因大量處于基態(tài)的氫原子受到激發(fā)后能輻射出三種不同頻率的光子，故氫原子是從n＝3的能級向低能級躍遷，即可釋放三種不同頻率的光子；只有兩種頻率的光子能使金屬發(fā)生光電效應(yīng)，而其中一種光子恰好能使該金屬發(fā)生光電效應(yīng)，則說明該入射光的能量與金屬的逸出功相等，由此分析可知這種光子是從n＝2躍遷到n＝1輻射的光子，則金屬的逸出功為W0＝－3.4 eV－(－13.6) eV＝10.2 eV，而另一頻率的光子是從n＝3躍遷到n＝1輻射的光子，此時輻射的能量為ΔE＝－1.51 eV－(－13.6) eV＝12.09 eV；故用此種光子照射該金屬，則打出的光電子的最大初動能為Ekm＝12.09 eV－10.2 eV＝1.89 eV，故選C.]
6．B [大量處于n＝3激發(fā)態(tài)的氫原子向低能級狀態(tài)躍遷時，有3→1、3→2，和2→1，三種情況，所以躍遷過程中將釋放出三種頻率的光子，故選項A錯誤；由題意可知：有兩種頻率的光子能使金屬A產(chǎn)生光電效應(yīng)，大量處于n＝3激發(fā)態(tài)的氫原子向低能級狀態(tài)躍遷過程所放出的光子中，從n＝3躍遷到n＝1輻射的光子頻率最大，則一定能使金屬A發(fā)生光電效應(yīng)，故選項B正確；根據(jù)玻爾理論，氫原子從激發(fā)態(tài)躍到基態(tài)時，放出能量，電子的動能增大，電勢能減小，導(dǎo)致原子總能量減小，故選項C、D錯誤．]
7．A [β衰變所釋放的電子是原子核內(nèi)的中子轉(zhuǎn)化成質(zhì)子時產(chǎn)生并發(fā)射出來的，故A正確；釷的半衰期為24天，1 g釷經(jīng)過120天即經(jīng)過5個半衰期，還剩m＝m0(eq \f(1,2))eq \f(t,T)＝m0×(eq \f(1,2))eq \f(120,24)＝1×eq \f(1,32) g＝eq \f(1,32) g釷未衰變，故B錯誤；氡的半衰期為3.8天，經(jīng)3.8天后，有0.5克衰變成新核，新的原子核仍然留在天平左盤中，故取走的砝碼應(yīng)小于0.5 g，天平才能再次平衡，故C錯誤；發(fā)生α衰變時，電荷數(shù)少2(即質(zhì)子數(shù)減少2)，質(zhì)量數(shù)少4，故中子數(shù)減少2，故D錯誤．]
8．D [在放射源和計數(shù)器之間加薄鋁片L后，發(fā)現(xiàn)計數(shù)器的計數(shù)率大幅度減小，說明射線中含有穿透能力弱的粒子，在L和計數(shù)器之間再加豎直向下的勻強磁場B，計數(shù)器的計數(shù)率不變，說明剩下的粒子不帶電，即為γ射線，因此放射源x可能是α射線和γ射線的混合放射源，故A、B、C錯誤，D正確．]
9．C [π－介子與K－介子均帶負電，若三者運動方向相同，可知受洛倫茲力的方向相同，圓弧的彎曲方向相同，由動量守恒定律可知，π－介子速度小于K－介子的速度，由r＝eq \f(mv,qB)可知，π－介子半徑較?。沪?介子不帶電，則沿直線運動，選項C正確，D錯誤；若π0介子反向運動，由動量守恒定律可知，π－介子速度大于K－介子的速度，由r＝eq \f(mv,qB)可知，π－介子半徑較大；由于π－介子與K－介子均帶負電，受洛倫茲力的方向相同，圓弧的彎曲方向相同，選項A、B錯誤．]
10．AB [已知α粒子為eq \\al(4,2)He，則由電荷數(shù)守恒及質(zhì)量數(shù)守恒可知，衰變方程為：eq \\al(238, 92)U→eq \\al(234, 90)Th＋eq \\al(4,2)He，故A正確；Th核和α粒子都帶正電荷，則在題圖勻強磁場中都是逆時針旋轉(zhuǎn)，故D錯誤；由動量守恒可得衰變后eq \f(vTh,vα)＝eq \f(mα,mTh)＝eq \f(4,234)，則Th核和α粒子的動能之比eq \f(\f(1,2)mThvTh2,\f(1,2)mαvα2)＝eq \f(234,4)×eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(4,234)))2＝eq \f(4,234)＝eq \f(2,117)，故C錯誤；粒子在勻強磁場中運動，洛倫茲力提供向心力，有Bvq＝eq \f(mv2,R)，則R＝eq \f(mv,Bq)，所以Th核和α粒子的圓周軌道半徑之比eq \f(RTh,Rα)＝eq \f(mThvTh,BqTh)∶eq \f(mαvα,Bqα)＝eq \f(234,4)×eq \f(4,234)×eq \f(2,90)＝eq \f(1,45)，故B正確．]
11．D [根據(jù)核反應(yīng)過程中質(zhì)量數(shù)守恒、電荷數(shù)守恒，知X為氦原子核，eq \\al(238, 92)U發(fā)生的是α衰變，故A錯誤；Y的質(zhì)量數(shù)：A＝235＋1－89－3＝144，電荷數(shù)：Z＝92－36＝56，由原子核的組成特點可知，Y原子核中含有56個質(zhì)子，中子數(shù)為：144－56＝88個，故B錯誤；半衰期與溫度、壓強等外界因素?zé)o關(guān)，故C錯誤；由于核裂變的過程中釋放能量，根據(jù)愛因斯坦質(zhì)能方程得：ΔE＝Δmc2＝(m1－2m2－m3－m4)c2，故D正確．]
12．B [該反應(yīng)的質(zhì)量虧損為(m1－m2－m3)，則根據(jù)質(zhì)能方程可知，反應(yīng)中釋放的能量為(m1－m2－m3)c2，選項A錯誤；核反應(yīng)中釋放出的γ射線的穿透本領(lǐng)比β粒子強，選項B正確；半衰期是大量原子核衰變的統(tǒng)計規(guī)律，對少數(shù)原子核不適應(yīng)，選項C錯誤；β粒子是鈷原子核內(nèi)的中子轉(zhuǎn)變?yōu)橘|(zhì)子時放出的負電子，選項D錯誤．]
13．BD [釷核eq \\al(232, 90)Th有90個質(zhì)子，142個中子，故A錯誤；根據(jù)反應(yīng)前后質(zhì)量數(shù)守恒、電荷數(shù)守恒可知，故B正確；根據(jù)半衰期的特點可知，放射性元素衰變的快慢是由核內(nèi)部自身的因素決定的，跟原子所處的化學(xué)狀態(tài)和外部條件沒有關(guān)系，故C錯誤；較重的核分裂成中等質(zhì)量大小的核或較輕的核合并成中等質(zhì)量大小的核的過程中會釋放一定的能量，所以核子的比結(jié)合能增加，故D正確．]
14．D
色光
紅
橙
黃
綠
藍－靛
紫
光子能量
范圍(eV)
1.61～2.00
2.00～2.07
2.07～2.14
2.14～2.53
2.53～2.76
2.76～3.10

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