专题12.3 原子结构与原子核精品测试卷（解析版）.doc

单元测试【满分：100分 时间：90分钟】一、选择题(本大题共16小题，每小题4分，共64分)1(广东东莞一中2019届质检)物理学是一门以实验为基础的科学，以下说法正确的是()A光电效应实验表明光具有波动性 B电子的发现说明电子是构成物质的最小微粒C居里夫人首先发现了天然放射现象 D粒子散射实验是原子核式结构理论的实验基础【答案】D【解析】光电效应实验表明光具有粒子性，故A错误电子的发现说明原子内部有着复杂的结构，原子是可以再分的，不能说明电子是构成物质的最小微粒，故B错误贝可勒尔首先发现了天然放射现象，故C错误粒子散射实验是原子核式结构理论的实验基础，故D正确2（湖北省襄樊一中2019届模拟）下列核反应方程中，属于衰变的是()ANHeOH BUThHeCHHHen DThPae【答案】B【解析】A项属于原子核的人工转变，B项属于衰变，C项属于聚变反应，D项属于衰变3（浙江省台州一中2019届模拟）下列说法正确的是()A重核裂变和轻核聚变过程质量守恒B比结合能大的原子核分解成比结合能小的原子核时吸收能量C氡的半衰期为3.8天，若有4个氡原子核，则经过3.8天后就一定只剩下2个氡原子核D衰变中产生的射线实际上是原子的核外电子挣脱原子核的束缚而形成的【答案】B【解析】重核裂变和轻核聚变过程都有质量亏损，都向外界放出核能，故A错误；比结合能大的原子核分解成比结合能小的原子核时，核子的总结合能减小，一定要吸收能量才能完成，故B正确；半衰期是大量放射性元素原子核衰变的统计规律，对少数原子核没有意义，故C错误；衰变中产生的射线实际上是原子核中的一个中子转变成一个质子时形成的，故D错误4(江西鹰潭一中2019届联考)一群处于量子数为n3的激发态的氢原子跃迁到量子数n2的激发态时，向外辐射频率为0的光子，该光子恰好能使某种金属发生光电效应下列说法正确的是()A这群氢原子可以向外辐射2种不同频率的光子B当照射光的频率大于0时，若增大，则此金属的逸出功增大C当照射光的频率大于0时，若光强增大一倍，则光电子的最大初动能也增大一倍D当用频率为20的单色光照射该金属时，所产生的光电子的最大初动能为h0【答案】D【解析】一群处于量子数为n3的激发态的氢原子向外辐射的光子频率种数为C3，故A错误；金属外层电子克服原子核的束缚，从材料表面逸出所需的最小能量，称为金属的逸出功由金属本身决定，与入射光的频率无关，故B错误；光电子的最大初动能EkmhW，与光强无关，故C错误；频率为0的光子，恰好能使某种金属发生光电效应，则h0W，用频率为20的单色光照射该金属，所产生的光电子的最大初动能Ekm2h0Wh0，故D正确5(广东佛山一中2019届二模)下列四幅图的有关说法中正确的是()A图甲中的粒子散射实验说明了原子核是由质子与中子组成B图乙中若改用绿光照射，验电器金属箔一定不会张开C图丙一群氢原子处于n4的激发态，最多能辐射6种不同频率的光子D图丁原子核C、B结合成A时会有质量亏损，要释放能量【答案】C【解析】粒子散射实验说明了原子具有核式结构，故A项错误紫外线照射金属板时能产生光电效应，换用绿光照射金属板可能会产生光电效应，验电器金属箔可能会张开，故B项错误一群氢原子处于n4的激发态，最多能辐射不同频率的光子种数为C6，故C项正确原子核C、B结合成A时，核子平均质量增大，质量增大，要吸收能量，故D项错误6(河北衡水二中2019届模拟)一个质子和一个中子聚变结合成一个氘核，同时辐射一个光子已知质子、中子、氘核的质量分别为m1、m2、m3，普朗克常量为h，真空中的光速为c.下列说法正确的是()A核反应方程是HnH B聚变反应中的质量亏损mm3m2m1C辐射出的光子的能量E(m3m1m2)c D光子的波长【答案】D【解析】根据电荷数守恒、质量数守恒知，该核反应方程为：HnH，故A项错误；聚变反应中的质量亏损mm1m2m3，根据爱因斯坦质能方程知，辐射的光子能量Emc2(m1m2m3)c2，故B、C项错误；根据Eh得，波长，故D项正确7（黑龙江省绥化一中2019届模拟）在匀强磁场里有一个原来静止的放射性碳14，它所放射的粒子与反冲核的轨迹是两个相切的圆，圆的半径之比为51，如图所示那么碳的衰变方程是()ACHeBeBCeB CCeNDCHB【答案】D【解析】由于两个轨迹为外切圆，放出的粒子和反冲核的速度方向相反，由左手定则可知，它们必均为正电荷；而衰变过程中两者动量大小相等，方向相反，由于qBv，则R，因半径之比为51，所以它们的电荷量之比为15，由此可知选项D正确8(山东青岛二中2019届模拟)用如图甲所示的装置研究光电效应现象闭合开关S，用频率为的光照射光电管时发生了光电效应图乙是该光电管发生光电效应时光电子的最大初动能Ek与入射光频率的关系图象，图线与横轴的交点坐标为(a,0)，与纵轴的交点坐标为(0，b)，下列说法中正确的是()A普朗克常量为hB断开开关S后，电流表的示数不为零C仅增加照射光的强度，光电子的最大初动能将增大D保持照射光强度不变，仅提高照射光频率，电流表的示数保持不变【答案】B【解析】根据EkmhW0得，纵轴截距的绝对值等于金属的逸出功，等于b，当最大初动能为零时，入射光的频率等于截止频率，所以金属的截止频率为0a，普朗克常量为h，故A错误开关S断开后，因光电子有初动能，因此电流表G的示数不为零，故B正确根据光电效应方程可知，最大初动能与入射光频率有关，与光的强度无关，故C错误若保持照射光强度不变，仅提高照射光频率，则光子数目减少，电流表的示数减小，故D错误9（黑龙江省牡丹江一中2019届模拟）如图所示为氢原子的能级图，已知某金属的逸出功为6.44eV，则下列说法正确的是()A处于基态的氢原子可以吸收能量为12.1eV的光子而被激发B用能量为12.5eV的电子轰击处于基态的氢原子，一定不能使氢原子发生能级跃迁C用n4能级跃迁到n1能级辐射的光子照射金属，从金属表面逸出的光电子最大初动能为6.31eVD一群处于n4能级上的氢原子向低能级跃迁时最多产生4种谱线【答案】C【解析】(13.6eV)(12.1eV)1.50eV不等于任何能级差，则处于基态的氢原子吸收能量为12.1eV的光子不能被激发，选项A错误；12.5eV大于1、2和1、3之间的能级差，则用能量为12.5eV的电子轰击处于基态的氢原子，能使氢原子发生能级跃迁，选项B错误；从n4能级跃迁到n1能级辐射的光子能量为(0.85eV)(13.6eV)12.75eV，则用它照射金属，从金属表面逸出的光电子最大初动能为12.75eV6.44eV6.31eV，选项C正确；一群处于n4能级上的氢原子向低能级跃迁时最多产生C6种谱线，选项D错误10（江苏省盐城一中2019届模拟）关于原子核的结合能，下列说法正确的是()A原子核的结合能等于使其完全分解成自由核子所需的最小能量B一重原子核衰变成粒子和另一原子核，衰变产物的结合能之和一定大于原来重核的结合能C铯原子核(Cs)的结合能小于铅原子核(Pb)的结合能D比结合能越大，原子核越不稳定【答案】ABC【解析】根据结合能的定义，A正确；由比结合能曲线可知，轻原子核和重原子核的比结合能较小，中等质量的原子核比结合能较大，故B、C正确；比结合能越大原子核越稳定，D错误11（河南省濮阳一中2019届模拟）下列说法正确的是()A、三种射线中，射线的穿透能力最强B放射性元素与别的元素形成化合物时仍具有放射性C卢瑟福通过实验发现质子的核反应方程为HeNOHD质子、中子、粒子的质量分别为m1、m2、m3，那么质子和中子结合成一个粒子，所释放的核能为E(m1m2m3)c2【答案】BC【解析】、和三种射线中，射线的穿透能力最强，电离能力最弱，故A错误放射性元素的放射性与核外电子无关，故放射性元素与别的元素形成化合物时仍具有放射性，故B正确卢瑟福通过实验发现质子的核反应方程为HeNOH，故C正确两个质子和两个中子结合成一个粒子，质量亏损m2m12m2m3，由质能方程可知，释放的能量Emc2(2m12m2m3)c2，故D错误12(湖北七市2019届联考)如图所示是氢原子的能级图，大量处于n5激发态的氢原子向低能级跃迁时，一共可以辐射出10种不同频率的光子其中莱曼系是指氢原子由高能级向n1能级跃迁时释放的光子，则()A10种光子中波长最短的是从n5能级跃迁到n1能级时产生的B10种光子中有4种属于莱曼系C使n5能级的氢原子电离至少要0.85 eV的能量D从n2能级跃迁到基态释放光子的能量等于从n3能级跃迁到n2能级释放光子的能量【答案】AB【解析】10种光子中波长最短的就是频率(能量)最大的，是从n5能级跃迁到n1能级辐射出的光子，A正确；10种光子中，从激发态跃迁到n1能级辐射出的光子有四种，分别为从n5、4、3、2能级跃迁到n1能级辐射出的光子，它们都属于莱曼系，B正确；使n5能级的氢原子电离至少要0.54 eV的能量，C错误；从n2能级跃迁到基态释放光子的能量为10.20 eV，而从n3能级跃迁到n2能级释放光子的能量为1.89 eV，D错误13(湖北八校2019届联考)如图甲所示，在光电效应实验中，某同学用相同频率的单色光，分别照射阴极材料为锌和铜的两个不同的光电管，结果都能发生光电效应图乙为其中一个光电管的遏止电压Uc随入射光频率变化的函数关系图象对于这两个光电管，下列判断正确的是()A因为材料不同逸出功不同，所以遏止电压Uc不同B光电子的最大初动能不同C因为光强不确定，所以单位时间逸出的光电子数可能相同，饱和光电流也可能相同D两个光电管的Uc图象的斜率可能不同【答案】ABC【解析】根据光电效应方程EkhW0和UceEk得，频率相同，逸出功不同，则遏止电压也不同，A正确；根据光电效应方程EkhW0得，频率相同，逸出功不同，则光电子的最大初动能也不同，B正确；虽然光的频率相同，但光的强度不确定所以单位时间内逸出的光电子数可能相同，饱和光电流也可能相同，C正确；由Uc知图线的斜率为，即只与h和e有关，斜率为常数，一定相同，D错误14(湖北黄冈中学2019届模拟)下列说法中正确的是()A卢瑟福的粒子散射实验揭示了原子核有复杂的结构B.Th衰变成Pb要经过6次衰变和4次衰变C衰变中产生的射线实际上是原子的核外电子挣脱原子核的束缚而形成的D升高放射性物质的温度，不可缩短其半衰期【答案】BD【解析】卢瑟福的粒子散射实验揭示了原子具有核式结构，但并不能说明原子核有复杂的结构，A错误；据衰变、衰变的实质可知ThPbnHeme，得n6，m4，故B正确；衰变中射线是由原子核中的中子转变形成的，C错误；放射性物质的半衰期只由其本身决定，与外界环境无关，D正确15（福建省莆田一中2019届模拟）核反应堆是利用中子轰击重核发生裂变反应，释放出大量核能.UnBaKraX是反应堆中发生的许多核反应中的一种，X是某种粒子，a是X粒子的个数，用mU、mBa、mKr分别表示92U、Ba、Kr核的质量，mX表示X粒子的质量，c为真空中的光速，以下说法正确的是()AX为中子，a2BX为中子，a3C上述核反应中放出的核能E(mUmBamKr2mX)c2D上述核反应中放出的核能E(mUmBamKr3mX)c2【答案】BC【解析】核反应中，质量数守恒，电荷数守恒，则知UnBaKraX中X为n，a3，则A错误，B正确；由Emc2可得：E(mUmXmBamKr3mX)c2(mUmBamKr2mX)c2，则C正确，D错误16（浙江省丽水一中2019届模拟）人们发现，不同的原子核，其核子的平均质量(原子核的质量除以核子数)与原子序数有如图所示的关系下列关于原子结构和核反应的说法正确的是()A由图可知，原子核D和E聚变成原子核F时会有质量亏损，要吸收能量B由图可知，原子核A裂变成原子核B和C时会有质量亏损，要放出核能C已知原子核A裂变成原子核B和C时放出的射线能使某金属板逸出光电子，若增加射线强度，则逸出光电子的最大初动能增大D在核反应堆的铀棒之间插入镉棒是为了控制核反应速度【答案】BD【解析】原子核D、E聚变成原子核F，放出能量，A错误；A裂变成B、C，放出能量，B正确；增加入射光强度，光电子的最大初动能不变，C错误；镉棒能吸收中子，可控制核反应速度，D正确二、非选择题(本大题共3小题，共36分)17(12分) （福建双十中学2019届模拟）如图所示是研究光电管产生的电流的电路图，A、K是光电管的两个电极，已知该光电管阴极的极限频率为0.现将频率为(大于0)的光照射在阴极上，则：(1)_是阴极，阴极材料的逸出功等于_(2)加在A、K间的正向电压为U时，到达阴极的光电子的最大动能为_，将A、K间的正向电压从零开始逐渐增加，电流表的示数的变化情况是_(3)为了阻止光电子到达阳极，在A、K间应加 U反_的反向电压(4)下列方法一定能够增加饱和光电流的是_A照射光频率不变，增加光强 B照射光强度不变，增加光的频率C增加A、K电极间的电压 D减小A、K电极间的电压【答案】(1)Kh0(2)hh0eU逐渐增大，直至保持不变(3)(4)A【解析】(1)被光照射的金属将有光电子逸出，故K是阴极，逸出功与极限频率的关系为W0h0.(2)根据光电效应方程可知，逸出的光电子的最大初动能为hh0，经过电场加速获得的能量为eU，所以到达阳极的光电子的最大动能为hh0eU，随着电压增加，单位时间内到达阳极的光电子数量将逐渐增多，但当从阴极逸出的所有光电子都到达阳极时，再增大电压，也不可能使单位时间内到达阳极的光电子数量增多所以，电流表的示数先是逐渐增大，直到保持不变(3)从阴极逸出的光电子在到达阳极的过程中将被减速，被电场消耗的动能为eU反，如果hh0eU反，就将没有光电子能够到达阳极，所以U反.(4)要增加单位时间内从阴极逸出的光电子的数量，就需要增加照射光单位时间内入射光子的个数，所以只有A正确18(12分) （山东师大附中2019届模拟）为确定爱因斯坦的质能方程Emc2的正确性，设计了如下实验：用动能为E10.60 MeV的质子轰击静止的锂核Li，生成两个粒子，测得两个粒子的动能之和为E219.9 MeV，已知质子、粒子、锂粒子的质量分别取mp1.007 3 u、m4.001 5 u、mLi7.016 0 u，求：(1)写出核反应方程(2)通过计算说明Emc2正确(1 u相当于931.5 MeV)【答案】(1)LiH2He(2)见解析【解析】(1)核反应方程为：LiH2He.(2)核反应的质量亏损：mmLimp2m7.016 0 u1.007 3 u2×4.001 5 u0.020 3 u，由质能方程可得与质量亏损相当的能量：Emc20.020 3×931.5 MeV18.9 MeV，而系统增加的能量：EE2E119.3 MeV，这些能量来自核反应中，在误差允许的范围内可认为相等，所以Emc2正确19（12分）（广东中山纪念中学2019届模拟）一个静止的氮核(N)俘获了一个速度为2.3×107 m/s的中子生成一个复核A，A又衰变成B、C两个新核，设B、C的速度方向与中子方向相同，B的质量是中子的11倍，速度是106 m/s，B、C在同一磁场中做圆周运动的半径之比RBRC1130.求：(1)C核的速度大小；(2)根据计算判断C核是什么？(3)写出核反应方程【答案】(1)3×106 m/s(2)氦原子核 (3)NnBHe【解析】氮核吸收了一个中子变成复核不稳定，发生衰变，整个过程中，中子、氮核以及两个新核组成一个系统过程前后都不受外界的干扰，所以整个系统在俘获与衰变过程中动量均守恒，利用这一点，可求出C核的速度，然后根据粒子在磁场中的运动情况就可以判断出新核的种类，写出核反应方程氮核俘获中子到衰变成B、C两个新核的过程中动量守恒mnvnmBvBmCvC根据衰变规律，可知C核的质量数为141114解得vC3×106 m/s再由带电粒子在洛伦兹力的作用下做圆周运动的知识R可得qBqC7e将式联立，qC2e，而C核的质量数为4，则C核是氦原子核，核反应方程式是NnBHe.