届人教版 原子结构 原子核 单元测试.docx

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届人教版原子结构原子核单元测试

34　原子结构　原子核

时间：

45分钟

一、单项选择题

1．每种原子都有自己的特征谱线，所以运用光谱分析可以鉴别物质和进行深入研究．氢原子光谱中巴耳末系的谱线波长公式为：

＝

（n＝3,4,5，…），E1为氢原子基态能量，h为普朗克常量，c为光在真空中的传播速度．锂离子Li＋的光谱中某个线系的波长可归纳成一个公式：

＝

（m＝9,12,15，…），E′1为锂离子Li＋基态能量，经研究发现这个线系光谱与氢原子巴耳末系光谱完全相同．由此可以推算出锂离子Li＋基态能量与氢原子基态能量的比值为（　　）

A．3B．6

C．9D．12

解析：

因为锂离子线系光谱与氢原子巴耳末系光谱完全相同，则可知对应的各个波长都是相同的，由数学知识可知

＝

，可得E′1＝9E1，故选C.

答案：

C

2．目前，在居室装修中经常用到花岗岩、大理石等装饰材料，这些岩石都不同程度地含有放射性元素．比如，有些含有铀、钍的花岗岩等岩石会释放出放射性惰性气体氡，而氡会发生放射性衰变，放射出α、β、γ射线，这些射线会导致细胞发生癌变及呼吸道等方面的疾病．根据有关放射性知识可知，下列说法正确的是（　　）

A．氡的半衰期为3.8天，若取4个氡原子核，经7.6天后就剩下一个原子核了

B．β衰变所释放的电子是原子核内的中子转化成质子和电子所产生的

C．γ射线一般伴随着α或β射线产生，在这三种射线中，α射线的穿透能力最强，电离能力最弱

D．发生α衰变时，生成核与原来的原子核相比，中子数减少了4

解析：

半衰期遵循统计规律，对单个或少数原子核是没有意义的，A错误．根据3种射线的特性及衰变实质可知B正确，C、D错误．

答案：

B

3．将能够释放出α、β、γ射线的放射性物质放在铅盒底部，放射线穿过窄孔O射到荧光屏上，屏上出现一个亮点P，如图所示．如果在放射源和荧光屏之间加电场或磁场，并在孔O附近放一张薄纸，则图中四个示意图正确的是（　　）

解析：

α、β、γ射线穿过窄孔沿直线前进射到荧光屏上，打出一个亮点P.在小孔附近加一张薄纸能将α射线挡住，这是因为α射线的穿透能力很弱．γ射线是能量很大穿透能力很强的电磁波，在电场和磁场中不会偏转，仍沿原方向前进，打在荧光屏上的P点．而β射线是带负电的电子流，穿透能力也较强，能够通过薄纸，并在电场或磁场中发生偏转，根据它的受力情况可知D图正确．

答案：

D

4．已知氦原子的质量为MHeu，电子的质量为meu，质子的质量为mpu，中子的质量为mnu，u为原子质量单位，且由爱因斯坦质能方程E＝mc2可知：

1u对应于931.5MeV的能量，若取光速c＝3×108m/s，则两个质子和两个中子聚变成一个氦核，释放的能量为（　　）

A．[2×（mp＋mn）－MHe]×931.5MeV

B．[2×（mp＋mn＋me）－MHe]×931.5MeV

C．[2×（mp＋mn＋me）－MHe]×c2J

D．[2×（mp＋mn）－MHe]×c2J

解析：

核反应方程为2

H＋2

n→

He，质量亏损Δm＝2×（mp＋mn）－（MHe－2me）＝2×（mp＋mn＋me）－MHe，所以释放的能量为ΔE＝Δm×931.5MeV＝[2×（mp＋mn＋me）－MHe]×931.5MeV，选项B正确．

答案：

B

5．如图所示，x为未知的放射源，L为薄铝片，若在放射源和计数器之间加上L后，计数器的计数率大幅度减小，在L和计数器之间再加竖直向下的匀强磁场，计数器的计数率不变，则x可能是（　　）

A．α射线和β射线的混合放射源

B．纯α射线放射源

C．α射线和γ射线的混合放射源

D．纯γ射线放射源

解析：

在放射源和计数器之间加上铝片后，计算器的计数率大幅度减小，说明射线中有穿透力很弱的射线，即α射线，在铝片和计数器之间再加竖直向下的匀强磁场，计数器的计数率不变，说明穿过铝片的粒子中无带电粒子，故只有γ射线，因此放射源可能是α射线和γ射线的混合放射源．

答案：

C

二、多项选择题

6．如图所示为卢瑟福和他的同事们做α粒子散射实验装置的示意图，荧光屏和显微镜一起分别放在图中的A、B、C、D四个位置时观察到的现象，下述说法中正确的是（　　）

A．放在A位置时，相同时间内观察到屏上的闪光次数最多

B．放在B位置时，相同时间内观察到屏上的闪光次数只比A位置时稍少些

C．放在C、D位置时，屏上观察不到闪光

D．放在D位置时，屏上仍能观察到一些闪光，但次数极少

解析：

根据α粒子散射现象，绝大多数α粒子沿原方向前进，少数α粒子发生较大偏转，A、B、D正确．

答案：

ABD

7．（2018·兰州模拟）对于核能发电，下列说法正确的是（　　）

A．核能发电不像化石燃料发电那样排放巨量污染物到大气中，所以不会造成空气污染

B．目前世界上所有的核电站采用的都是原子核裂变反应释放能量

C．不同国家技发展存在差异，所以核电站有些采用原子核裂变反应，有些采用聚变反应

D．核电站产生的核废料仍具有放射性，但只要经过恰当处理，过几年就安全了

解析：

核能发电只有核废料，不会对空气造成污染，故A正确；目前核电站都采用铀核的裂变反应释放能量，故B正确，C错误；核电站产生的核废料仍具有放射性，即使经过恰当处理，仍不安全，故D错误．

答案：

AB

8．如图所示为氢原子的能级示意图，假设氢原子从n能级向较低的各能级跃迁的概率均为

.则对300个处于n＝4能级的氢原子，下列说法正确的是（　　）

A．向低能级跃迁时，向外辐射的光子的能量可以是任意值

B．向低能级跃迁时，向外辐射的光子能量的最大值为12.75eV

C．辐射的光子的总数为550个

D．吸收大于1eV的光子时不能电离

E．吸收大于1eV的光子时能电离

解析：

向低能级跃迁时，向外辐射的光子的能量一定等于两能级的能量差，A错误；当氢原子由第4能级跃迁到第1能级时，向外辐射的光子能量最大，其值为12.75eV，B正确；这300个氢原子向低能级跃迁时，分别向第3、2、1能级跃迁100个，第3能级的100个氢原子分别向第2、1能级跃迁50个，第2能级的150个氢原子直接跃迁到第1能级，因此总共向外辐射550个光子，C正确；只要吸收的光子具有的能量大于等于0.85eV就能使氢原子电离，D错误，E正确．

答案：

BCE

三、非选择题

9．（2018·湖北襄阳模拟）氢原子的能级如图所示．有一群处于n＝4能级的氢原子，若原子从n＝4向n＝2跃迁时所发出的光正好使某种金属产生光电效应，则：

（1）这群氢原子发出的光中共有种频率的光能使该金属产生光电效应；

（2）从n＝4向n＝1跃迁时发出的光照射该金属，所产生的光电子的最大初动能为eV.

解析：

n＝4向n＝2跃迁时所发出的光正好使某种金属产生光电效应，E4－E2＝2.55eV，所以该金属逸出功W0＝2.55eV.氢原子跃迁时，共发出6种频率的光，光子能量分别为E2－E1＝10.2eV，E3－E1＝12.09eV，E4－E1＝12.75eV，E4－E3＝0.66eV，E4－E2＝2.55eV，E3－E2＝1.89eV，其中大于或等于2.55eV的有4种．n＝4向n＝1跃迁时发出的光子能量为12.75eV，根据光电效应方程hν＝Ek＋W0，可得Ek＝10.2eV.

答案：

（1）4　

（2）10.2

10．已知氘核（

H）质量为2.0136u，中子（

n）质量为1.0087u，氦核（

He）质量为3.0150u,1u相当于931.5MeV.

（1）写出两个氘核聚变成

He的核反应方程；

（2）计算上述核反应中释放的核能（保留三位有效数字）；

（3）若两个氘核以相同的动能0.35MeV做对心碰撞即可发生上述反应，且释放的核能全部转化为机械能，则反应后生成的氦核（

H）和中子（

n）的速度大小之比是多少？

解析：

（1）根据题中条件，可知核反应方程为

H＋

H→

He＋

n.

（2）质量亏损Δm＝2mH－（mHe＋mn）

＝2.0136u×2－（3.0150u＋1.0087u）＝0.0035u.

由于1u的质量与931.5MeV的能量相对应，所以核反应中释放的核能为

ΔE＝0.0035×931.5MeV＝3.26MeV.

（3）由动量守恒定律有0＝mHevHe－mnvn，

得vHevn＝13.

答案：

（1）

H＋

H→

He＋

n　

（2）3.26MeV　（3）13

11．假设高速运动的α粒子与一个静止于磁感应强度为B的匀强磁场中某点的氮核（

N）发生正碰．碰后产生两个新核，在磁场中形成如图所示的两条半径分别为R和r（R>r）的圆形径迹，其中R是质量较小的核的径迹，r是质量较大的核的径迹．

（1）请写出该核反应方程；

（2）求碰撞前α粒子的速度大小（质子质量为m，电荷量为e）．

解析：

（1）根据质量数守恒和电荷数守恒可得核反应方程为

N＋

He―→

O＋

H

（2）带电粒子在磁场中做匀速圆周运动，洛伦兹力提供向心力，则有qvB＝m

可得

O核的动量为pO＝mOvO＝8eBr

H核的动量为pH＝mHvH＝eBR

由动量守恒定律得pHe＝pO＋pH

所以pHe＝eB（8r＋R）

故vHe＝

＝

.

答案：

（1）

N＋

He―→

O＋

H　

（2）