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1、课后限时作业 46 原子结构 原子核课后限时作业 46 原子结构 原子核 时间：45 分钟 1(多选)物理学家通过对实验的深入观察和研究，获得正确的科学认知，推动物理学的 发展下列说法符合事实的是( AC ) A赫兹通过一系列实验，证实了麦克斯韦关于光的电磁理论 B查德威克用粒子轰击N 获得反冲核O，发现了中子 14 717 8 C贝克勒尔发现的天然放射性现象，说明原子核有复杂结构 D卢瑟福通过对阴极射线的研究，提出了原子核式结构模型 解析：麦克斯韦曾提出光是电磁波，赫兹通过实验证实了麦克斯韦关于光的电磁理论， 选项 A 正确查德威克用粒子轰击 Be，获得反冲核C，发现了中子，选项 B 错误贝
2、克 9 412 6 勒尔发现了天然放射现象，说明原子核有复杂的结构，选项 C 正确卢瑟福通过对粒子散 射实验的研究，提出了原子核式结构模型，选项 D 错误 2.Th 经过一系列 衰变和 衰变后变成Pb，则Pb 比Th 少( A ) 23290208822088223290 A16 个中子，8 个质子 B8 个中子，16 个质子 C24 个中子，8 个质子 D8 个中子，24 个质子 解析：Pb 比Th 质子数少(9082)8 个，核子数少(232208)24 个，所以中子 2088223290 数少(248)16 个，故 A 正确，B、C、D 错误 3铀核可以发生衰变和裂变，铀核的( C )
3、A衰变和裂变都能自发发生 B衰变和裂变都不能自发发生 C衰变能自发发生而裂变不能自发发生 D衰变不能自发发生而裂变能自发发生 解析 ： 铀是天然放射性元素， 所以铀核的衰变是能自发发生， 而铀核的裂变是人工实现的， 是用中子轰击铀核实现的，所以铀核的裂变不能自发发生，故 A、B、D 错误，C 正确 4下列说法正确的是( A ) A光子像其他粒子一样，不但具有能量，也具有动量 B比结合能越大，原子核越不稳定 C将由放射性元素组成的化合物进行高温分解，会改变放射性元素的半衰期 D原子核的质量大于组成它的核子的质量之和，这个现象叫做质量亏损 解析：光子像其他粒子一样，不但具有粒子性，而且也有波动性，
4、则不但具有能量，也 具有动量，故 A 正确；比结合能越大的原子核越稳定，B 错误；放射性元素的半衰期与外界 因素没有任何关系， 只和本身性质有关， C 错误 ； 原子核的质量小于组成它的核子的质量之和， 这个现象叫做质量亏损，故 D 错误 5下列核反应方程中，属于衰变的是( B ) A. N He O H B.UTh He 14 74 217 81 123892234904 2 C. H H He n D.ThPae 2 13 14 21 0234902349101 解析：衰变是放射性元素的原子核放出粒子( He)的核反应，选项 B 正确 4 2 6根据氢原子的能级图，现让一束单色光照射到大量
5、处于基态(量子数n1)的氢原子 上，受激的氢原子能自发地发出 6 种不同频率的光，则照射氢原子的单色光的光子能量为( A ) A12.75 eV B13.06 eV C13.6 eV D0.85 eV 解析：受激的氢原子能自发地发出 6 种不同频率的光，知跃迁到第 4 能级，则吸收的光 子能量为 E0.85 eV13.6 eV12.75 eV，故 A 正确 7 贝可勒尔在 120 年前首先发现了天然放射现象， 如今原子核的放射性在众多领域中有 着广泛应用下列属于放射性衰变的是( A ) A. C Ne 14 614 701 B.U nI Y2 n 235921 01395395391 0 C.
6、 H H He n 2 13 14 21 0 D. He Al P n 4 2271330151 0 解析：放射性元素自发地放出射线的现象叫天然放射现象A 选项为 衰变方程，B 选 项为重核裂变方程，C 选项为轻核聚变方程，D 选项为原子核的人工转变方程，故 A 正确 8 (多选)14C 发生放射性衰变为 14N， 半衰期约为 5 700 年 已知植物存活期间， 其体内14C 与 12C 的比例不变 ； 生命活动结束后，14C 的比例持续减少 现通过测量得知， 某古木样品中14C 的比例正好是现代植物所制样品的二分之一下列说法正确的是( AC ) A该古木的年代距今约为 5 700 年 B12
7、C、13C、14C 具有相同的中子数 C14C 衰变为 14N 的过程中放出射线 D增加样品测量环境的压强将加速 14C 的衰变 解析：因古木样品中 14C 的比例正好是现代植物所制样品的二分之一，则可知经过的时 间为一个半衰期，即该古木的年代距今约为 5 700 年，选项 A 正确 ； 12C、13C、14C 具有相同的 质子数，由于质量数不同，故中子数不同，选项 B 错误 ； 根据核反应方程可知，14C 衰变为 14N 的过程中放出电子，即发出 射线，选项 C 正确 ； 外界环境不影响放射性元素的半衰期，选 项 D 错误 9 (多选)科学家使用核反应获取氚， 再利用氘和氚核反应获得能量，
8、核反应方程分别为 ： X Y He H4.9 MeV 和 H H HeX17.6 MeV，下列表述正确的有( AD ) 4 23 12 13 14 2 AX 是中子 BY 的质子数是 3，中子数是 6 C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 ： 由 H H HeX17.6 MeV，根据反应前后质量数、电荷数守恒可知，X 的质量 2 13 14 2 数为 1，电荷数为 0，因此 X 是中子，故选项 A 正确 ； 再由 XY He H4.9 MeV，根据反 4 23 1 应前后质量数、电荷数守恒可知，Y 的质量数为 6，电荷数为 3，即其质子数为 3，中子数也 为 3，故选
9、项 B 错误；由于两个反应中都释放了能量，因此根据爱因斯坦质能方程可知，两 个反应中都存在质量亏损，故选项 C 错误；根据核聚变反应的定义可知，氘和氚反应是核聚 变反应，故选项 D 正确 10不同色光的光子能量如下表所示： 色光红橙黄绿蓝靛紫 光子能量 范围(eV) 1.61 200 2.00 207 2.07 214 2.14 253 2.53 276 2.76 310 氢原子部分能级的示意图如图所示 大量处于n4 能级的氢原子， 发射出的光的谱线在 可见光范围内，其颜色分别为( A ) A红、蓝靛 B红、紫 C橙、绿 D蓝靛、紫 解析：计算出各种光子能量然后和表格中数据进行对比，便可解决本
10、题氢原子处于第 四能级， 能够发出 12.75 eV、 12.09 eV、 10.2 eV、 2.55 eV、 1.89 eV、 0.66 eV 的六种光子， 1.89 eV 和 2.55 eV 属于可见光，1.89 eV 的光子为红光，2.55 eV 的光子为蓝靛光 11根据玻尔理论，氢原子的能级公式为En(n为能级，A为基态能量)，一个氢原子 A n2 中的电子从n4 的能级直接跃迁到基态，在此过程中( B ) A氢原子辐射一个能量为的光子 15A 16 B氢原子辐射一个能量为的光子 15A 16 C氢原子辐射一系列频率的光子，其中频率最大的光子能量为15A 16 D氢原子辐射一系列频率的
11、光子，其中频率最大的光子能量为15A 16 解析 ： 根据玻尔理论，一个氢原子中的电子从n4 的能级直接跃迁到基态，辐射一个光 子的能量为 EE4E1，选项 B 正确，A、C、D 错误 A 42 A 12 15A 16 12 静止在匀强电场中的碳 14 原子核， 某时刻放射的某种粒子与反冲核的初速度方向均 与电场方向垂直，且经过相等的时间后形成的轨迹如图所示(a、b表示长度)那么碳 14 的 核反应方程可能是( A ) A. C He Be B. C e B 14 64 210 414 60 114 5 C. Ce N D. C H B 14 60114 714 62 112 5 解析：由轨迹
12、弯曲方向可以看出，反冲核与放出的射线的方向均与电场强度方向相同， 均带正电，所以放出的粒子为 粒子，即发生 衰变，则核反应方程为C He Be， 14 64 210 4 故 A 正确 13在下列描述核过程的方程中，属于 衰变的是 C，属于 衰变的是 AB，属于裂变 的是 E，属于聚变的是 F.(填正确答案标号) A. C Ne 14 614 701 B. P Se 3215321601 C.UTh He 23892234904 2 D. N He O H 14 74 217 81 1 E.U nXe Sr2 n 235921 01405494381 0 F. H H He n 3 12 14
13、21 0 解析： 衰变是一种元素衰变成另一种元素过程中释放出 粒子的现象，选项 C 为 衰变； 衰变为衰变过程中释放出 粒子的现象，选项 A、B 均为 衰变；重核裂变是质 量较大的核变成质量较小的核的过程，选项 E 是常见的一种裂变；聚变是两个较轻的核聚合 成质量较大的核的过程，选项 F 是典型的核聚变过程 14 (多选)一静止的铝原子核Al 俘获一速度为 1.0107 m/s 的质子 p 后， 变为处于激 2713 发态的硅原子核Si*.下列说法正确的是( ABE ) 2814 A核反应方程为 p Al Si* 27132814 B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
14、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 E硅原子核速度的数量级为 105 m/s，方向与质子初速度的方向一致 解析：核反应过程中遵循质量数守恒和电荷数守恒，核反应方程为 p Al Si*，A 正 27132814 确核反应过程中遵从动量守恒和能量守恒，B 正确，C 错误核反应中发生质量亏损，生成 物的质量小于反应物的质量之和，D 错误根据动量守恒定律有mpvpmSivSi，碰撞后硅原子 核速度的数量级为 105 m/s，方向与质子初速度方向一致，E 正确 15在磁感应强度为B的匀强磁场中，一个静止的放射性原子核发生了一次 衰变放 射出的 粒子( He)在与磁场垂直的平面内做圆
15、周运动， 其轨道半径为R.以m、q分别表示 4 2 粒子的质量和电荷量 (1)放射性原子核用 X 表示，新核的元素符号用 Y 表示，写出该 衰变的核反应方程 A Z (2) 粒子的圆周运动可以等效成一个环形电流，求圆周运动的周期和环形电流大小 (3)设该衰变过程释放的核能都转化为 粒子和新核的动能，新核的质量为M，求衰变 过程的质量亏损 m. 解析：(1) XY He. A ZA4Z24 2 (2)设粒子的速度大小为v， 由qvBm，T，得 v2 R 2R v 粒子在磁场中运动周期T2m qB 环形电流大小I . q T q2B 2m (3)由qvBm，得v v2 R qBR m 设衰变后新核 Y 的速度大小为v，系统动量守恒 Mvmv0 v mv M qBR M 由 mc2Mv2mv2 1 2 1 2 得 mMmqBR 2 2mMc2 说明：若利用Mm解答，亦可 A4 4 答案：(1) XY He (2) A ZA4Z24 2 2m qB q2B 2m (3)MmqBR 2 2mMc2