2019版高考物理大一轮复习《第33讲：原子结构与原子核》课时达标（含答案解析）

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1、课时达标 第 33 讲解密考纲综合考查氢原子能级的跃迁、放射性元素的衰变、半衰期、核反应，以及质能方程、核反应方程的有关计算1在 粒子散射实验中，电子对 粒子运动的影响可以忽略这是因为与 粒子相比，电子的( D )A电量太小 B速度太小C体积太小 D质量太小解析 粒子是氦核，是电子电量的 2 倍，质量是电子的 7 600 倍，当 粒子碰到电子时，就像子弹碰到尘埃一样，故电子对 粒子运动的影响可以忽略是因为电子的质量相比 粒子太小，选项 D 项正确2氢原子能级示意图如图所示，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)1.612002.002072.07214

2、2.142532.532762.76310处于某激发态的氢原子，发射的光的谱线在可见光范围内仅有 2 条，其颜色分别为( A )A红、蓝靛 B黄、绿C红、紫 D蓝靛、紫解析 如果激发态的氢原子处于第 2 能级，能够发出 10.2 eV 的光子，不属于可见光；如果激发态的氢原子处于第 3 能级，能够发出 12.09 eV、 10.2 eV、1.89 eV 的三种光子，只有 1.89 eV 属于可见光；如果激发态的氢原子处于第 4 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 6 种光子， 1.89 eV 和 2.55 eV

3、 属于可见光，1.89 eV 的光子为红光，2.55 eV 的光子为蓝靛，故选项 A 正确3(多选) 14C 发生放射性衰变成为 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 5 700 年B 12C、 13C、 14C 具有相同的中子数C 14C 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 由古木中的 14C 是现代植物中的二分之一知， 14

4、C 经过了一个半衰期，距今 5 700 年，选项 A 正确；C 的同位素质子数相同，中子数不同，选项 B 错误； 14C 衰变成 14N是 衰变，选项 C 正确；改变环境的压强不会改变 14C 的半衰期，选项 D 错误4(多选) 铀核裂变是核电站核能的重要来源，其一种裂变反应式是U n Ba Kr3 n.下列说法正确的有( AC )23592 10 14456 8936 10A上述裂变反应中伴随着中子放出B铀块体积对链式反应的发生无影响C铀核的链式反应可人工控制D铀核的半衰期会受到环境温度的影响解析 根据裂变反应的规律和影响半衰期的因素解决问题裂变反应式中的 n 为中子，10铀块体积大于临界体

5、积，才能产生链式反应，且铀核的链式反应是可控的，选项 A、C 正确，选项 B 错误；放射性元素的半衰期不受外界压强、温度的影响，选项 D 错误5某科学家提出年轻热星体中核聚变的一种理论，其中的两个核反应方程为H C NQ 1、 H N CXQ 2，Q 1、Q 2 表示释放的能量，相关的原子核质1 126 137 1 157 126量见下表：原子核 H1 He32 He42 C126 N137 N157质量 /u 1.007 8 3.016 0 4.002 6 12.000 0 13.005 7 15.000 1以下推断正确的是( B )AX 是 He，Q 2Q 1 BX 是 He， Q2Q 1

6、32 42CX 是 He， Q2Q 1 DX 是 He，Q 2Q 132 42解析 由核反应中质量数、电荷数守恒可确定 X 是 粒子两个核反应中的质量亏损分别为 m1(1.007 812.000 013.005 7) u0.002 1 u， m2(1.007 815.000 112.000 04.002 6) u0.005 3 u，结合爱因斯坦质能方程 Qmc 2知 Q1Q 2，故选项 B 正确6放射性元素氡( Rn)经 衰变成为钋( Po)，半衰期约为 3.8 天；但勘测表明，22286 21884经过漫长的地质年代后，目前地壳中仍存在天然的含有放射性元素 Rn 的矿石，其原因22286是(

7、 A )A目前地壳中的 Rn 主要来自于其他放射性元素的衰变22286B在地球形成的初期，地壳中元素 Rn 的含量足够高22286C当衰变产物 Po 积累到一定量以后， Po 的增加会减慢 Rn 的衰变进程21884 21884 22286D Rn 主要存在于地球深处的矿石中，温度和压力改变了它的半衰期22286解析 放射性元素 Rn 可以衰变成 Po，有的元素也可以衰变成 Rn，所以尽22286 21884 22286管 Rn 的半衰期很短，自然界中仍然存在 Rn，选项 A 正确；半衰期的大小与外界环22286 22286境无关，选项 C、D 错；如果没有其他元素衰变成 Rn，地球形成初期

8、Rn 的含量无22286 22286论多么高，现在 Rn 也几乎不存在了，选项 B 错误222867(多选) U 放射性衰变有多种可能途径，其中一种途径是先变成 Bi，而 Bi23892 21083 21083可以经一次衰变变成 X(X 代表某种元素)，也可以经一次衰210a变变成 Ti， X 和 Ti 最后都变成 Pb，衰变路径如图所b81 210a b81 20682示可知图中( BCE )Aa82，b206Ba84，b206C是 衰变，放出电子，电子是由中子转变成质子和电子而生成的D是 衰变，放出的是正电子，正电子是由质子转变成中子和一个正电子而生成的E. U 经过 8 次 衰变和 6

9、次 衰变后可生成新核 Pb23892 20682解析 衰变的方程式为： 83Bi 84X e，为 衰变，放出电子，选项 C210 210 0 1正确；衰变的方程式为： 83Bi 81Ti He，为 衰变，选项 A、D 错误，B 正确；210 206 42238 92U 需经过 8 次 衰变和 6 次 衰变后可生成新核 82Pb，选项 E 正确2068(2017珠海一模)典型的铀核裂变是生成钡和氪，同时放出 x 个中子： U n23592 10Ba Kr x n，铀 235 质量为 m1，中子质量为 m2，钡 144 质量为 m3，氪 89 的质量为14456 8936 10m4.下列说法正确的

10、是( C )A该核反应类型属于人工转变B该反应放出能量(m 1xm 2m 3m 4)c2Cx 的值是 3D该核反应比聚变反应对环境的污染较少解析 该核反应是核裂变，可以自发进行，不是人工控制的，选项 A 错误；核反应方程 92U n Ba Krx n 中根据质量数守恒，有 235114489x 解得235 10 14456 8936 10x3，选项 C 正确；根据爱因斯坦质能方程，该反应放出能量为Emc 2( m1m 2m 3 m43m 2)c2(m 1m 3m 4 2m2)c2，选项 B 错误；该核反应生成两种放射性元素，核污染较大，故选项 D 错误9如图所示为卢瑟福 粒子散射实验装置的示意

11、图，图中的显微镜可在圆周轨道上转动，通过显微镜前相连的荧光屏可观察 粒子在各个角度的散射情况下列说法正确的是( C )A在图中 A、B 两位置分别进行观察，相同时间内观察到屏上的闪光次数一样多B在图中的 B 位置进行观察，屏上观察不到任何闪光C卢瑟福选用不同金属箔片作为 粒子散射的靶，观察到的实验结果基本相似D 粒子发生散射的主要原因是 粒子撞击到金箔原子后产生的反弹解析 粒子散射实验现象：绝大多数 粒子沿原方向前进，少数 粒子有大角度散射所以 A 处观察到的粒子多， B 处观察到的粒子少，所以选项 A、B 错误； 粒子发生散射的主要原因是受到原子核库仑斥力的作用，所以选项 D 错误、C 正确

12、10关于巴耳末公式 R 的理解，下列说法正确的是( C )1 (122 1n2)A所有氢原子光谱的波长都可由巴耳末公式求出B公式中 n 可取任意值，故氢原子光谱是连续谱C公式中 n 只能取不小于 3 的整数值，故氢原子光谱是线状谱D公式不但适用于氢原子光谱的分析，也适用于其他原子光谱的分析解析 巴耳末公式是经验公式，只适用于氢原子光谱，公式中 n 只能取 n3 的整数，故选项 C 正确11太阳的光谱中有许多暗线，它们对应着某些元素的特征谱线，产生这些暗线是由于( C )A太阳表面大气层中缺少相应的元素B太阳内部缺少相应的元素C太阳表面大气层中存在着相应的元素D太阳内部存在着相应的元素解析 吸收

13、光谱的暗线是连续光谱中某些波长的光被物质吸收后产生的，太阳光的吸收光谱是太阳内部发出的强光经较低温度的太阳大气层时，某些波长的光被太阳大气层中的元素吸收而产生的故选项 C 正确12一个原子核 X 进行一次 衰变后成为原子核 Y，然后又进行一次 衰变，成为ab cd原子核 Z： X Y Z，它们的质量数 a、c、f 及电荷数 b、d、g 之间应有的关系中不fg ab cd fg正确的是( C )Aaf4 Bc fCdg1 Dbg1解析 根据 衰变(反应方程 X Y He)和 衰变(反应方程 X Y e)的AZ A 4Z 2 42 AZ AZ 1 0 1规律，推出 ac 4，c f，db2，代入

14、gd1 得到 gb21b1，所以bg1.故选项 C 错误13(2017上海奉贤一模)2011 年某国核电站发生核泄漏事故，其中铯 137( Cs)对核13755辐射的影响最大，其半衰期约为 30 年(1)请写出铯 137( Cs)发生 衰变的核反应方程_ Cs Ba e_已知 53 号13755 13755 13756 0 1元素是碘(I)，56 号元素是钡 (Ba)(2)若在该反应过程中释放的核能为 E，则该反应过程中质量亏损为 _ _(真空中的光Ec2速为 c)(3)泄漏出的铯 137 约要到公元_2101_年才会有 87.5%的原子核发生衰变解析 (1)发生 衰变的核反应方程Cs Ba

15、e，13755 13756 0 1(2)根据爱因斯坦质能方程知 m ；Ec2(3)由半衰期公式 N 余 N 0 知，经历了 3 个半衰期，即 90 年，剩余 的原子核没衰(12)t 18变，所以要到公元 2101 年才会有 87.5%的原子核发生衰变14用人工方法得到放射性同位素，这是一个很重要的发现天然放射性同位素只不过 40 几种，而今天人工制造的放射性同位素已达 1 000 多种，每种元素都有放射性同位素放射性同位素在农业、医疗卫生和科学研究的许多方面得到了广泛的应用(1)带电的验电器在放射线照射下电荷会很快消失其原因是( B )A射线的贯穿作用 B射线的电离作用C射线的物理、化学作用

16、D以上三个选项都不是(2)如图是工厂利用放射线自动控制铝板厚度的装置示意图如工厂生产的厚度为 1 mm 的铝板，在 、 三种射线中，你认为对铝板的厚度起主要作用的是 _射线(3)在我国首先用人工方法合成牛胰岛素时，需要证明人工合成的牛胰岛素结晶跟天然牛胰岛素的结晶是同一种物质，为此曾采用放射性同位素 14C 作_示踪原子_解析 (1)因放射线的电离作用，空气中与验电器所带电荷电性相反的离子与之中和，从而使验电器所带电荷消失，选项 B 正确(2) 射线穿透物质的本领弱，不能穿透厚度为 1 mm 的铝板，因而探测器不能探测，射线穿透物质的本领极强，穿透 1 mm 厚的铝板和几毫米厚的铝板后打在探测

17、器上很难分辨， 射线也能够穿透 1 mm 甚至几毫米厚的铝板，但厚度不同，穿透后 射线的强度明显不同，探测器容易分辨(3)放射性同位素的原子掺到其他物质中去，让它们一起运动、迁移，再用放射性探测仪器进行追踪，就可以知道放射性原子通过什么路径，运动到哪里，是怎样分布的，从而可以了解某些不容易察明的情况或规律，人们把作这种用途的放射性同位素叫做示踪原子15一静止原子核发生 衰变，生成一 粒子及一新核 粒子垂直进入磁感应强度大小为 B 的匀强磁场，其运动轨迹是半径为 R 的圆已知 粒子的质量为 m，电荷量为q，新核的质量为 M，光在真空中的速度大小为 c.求衰变前原子核的质量解析 设衰变产生的 粒子的速度大小为 v.由洛伦兹力公式和牛顿第二定律得qvBm ， v2R设衰变后新核的速度大小为 v，衰变前后动量守恒，有 0Mvm v 设衰变前原子核质量为 M0衰变前后能量守恒，有M0c2Mc 2 Mv 2mc 2 mv2， 12 12联立式得 M0(M m) 1 qBR22Mmc2答案 (M m) 1 qBR22Mmc2