1、1第二节 原子与原子核(建议用时：40 分钟)一、单项选择题1(2017高考上海卷)在同位素氢、氘、氚的核内具有相同的( )A核子数 B电子数C中子数 D质子数解析：选 D.同位素是指在原子核中的质子数相同而中子数不同的元素，故氢、氘、氚的核内具有相同的质子数，D 项正确 2如图，放射性元素镭衰变过程中释放出 、 三种射线，分别进入匀强电场和匀强磁场中，下列说法正确的是 ( )A表示 射线，表示 射线B表示 射线，表示 射线C表示 射线，表示 射线D表示 射线，表示 射线解析：选 C. 射线为电磁波，在电场、磁场中均不偏转，故和表示 射线，A、B、D 项错误； 射线中的 粒子为氦的原子核，带正
2、电，在匀强电场中，沿电场方向偏转，故表示 射线，由左手定则可知在匀强磁场中 射线向左偏，故表示 射线，C 项正确3. (2018高考天津卷)国家大科学工程中国散裂中子源(CSNS)于 2017 年 8 月 28日首次打靶成功，获得中子束流，可以为诸多领域的研究和工业应用提供先进的研究平台下列核反应中放出的粒子为中子的是( )A. 7N 俘获一个 粒子，产生 8O 并放出一个粒子14 17B. Al 俘获一个 粒子，产生 P 并放出一个粒子2713 30152C. 5B 俘获一个质子，产生 Be 并放出一个粒子11 84D. Li 俘获一个质子，产生 He 并放出一个粒子63 32解析：选 B.
3、根据核反应过程中质量数守恒及电荷数守恒可知，7N He 8O H，A 项错误； Al He P n，B 项正确；14 42 17 1 2713 42 3015 105B H Be He，C 项错误； Li H He He，D 项错误11 1 84 42 63 1 32 424(2019上海理工大附中期中)如图所示为卢瑟福 粒子散射实验装置的示意图，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( )A在图中的 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
4、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 粒子撞击到金原子后产生的反弹解析：选 C.放在 A 位置时，相同时间内观察到屏上的闪光次数应最多，说明大多数射线基本不偏折，可知金箔原子内部很空旷，故 A 错误；放在 B 位置时，相同时间内观察到屏上的闪光次数较少，说明较少射线发生偏折，可知原子内部带正电的体积小，故 B 错误；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，故 C 正确； 粒子发生散射的主要原因是 粒子受到金原子库仑力作用，且金原子质量较大，从而出现的反弹，故 D 错误5(2018高考北京卷)在核反应方程 He 7N 8OX
5、中，X 表示的是( )42 14 17A质子 B中子C电子 D 粒子解析：选 A.由核反应方程中，电荷数守恒和质量数守恒可知，X 为 H，选项 A 正确16(2016高考上海卷)研究放射性元素射线性质的实验装置如图所示两块平行放置的金属板 A、 B 分别与电源的两极 a、 b 连接，放射源发出的射线从其上方小孔向外射出则( )3A a 为电源正极，到达 A 板的为 射线B a 为电源正极，到达 A 板的为 射线C a 为电源负极，到达 A 板的为 射线D a 为电源负极，到达 A 板的为 射线解析：选 B.从题图可以看出，到达两极板的粒子做类平抛运动，到达 A 极板的粒子在初速度方向的位移小于
6、到达 B 板的粒子在初速度方向的位移，粒子在初速度方向做匀速直线运动，则根据公式 x v0t v0 ，两个粒子初速度 v0相差不大，两极板间电压 U 相同，md2qU放射源与两极板的距离 也相同，而电子的 小得多，所以电子在初速度方向的位移小，故d2 mq达到 A 极板的是 射线， A 极板带正电， a 为电源的正极，故选项 B 正确7质子、中子和氘核的质量分别为 m1、 m2和 m3.当一个质子和一个中子结合成氘核时，释放的能量是( c 表示真空中的光速)( )A( m1 m2 m3)c B( m1 m2 m3)cC( m1 m2 m3)c2 D( m1 m2 m3)c2解析：选 C.由质能
7、方程 E mc2，其中 m m1 m2 m3，可得 E( m1 m2 m3)c2，选项 C 正确，A、B、D 错误8(2019江苏清江中学高三模拟)如图所示为氢原子的能级图，当氢原子从 n4 能级跃迁到 n2 能级时，辐射出光子 a；当氢原子从 n3 能级跃迁到 n1 能级时，辐射出光子 b，则下列说法中正确的是( )A光子 a 的能量大于光子 b 的能量B光子 a 的波长小于光子 b 的波长C b 光比 a 光更容易发生衍射现象4D在同种介质中， a 光子的传播速度大于 b 光子的传播速度解析：选 D.氢原子从 n4 的能级跃迁到 n2 的能级的能级差小于从 n3 的能级跃迁到 n1 的能级
8、时的能级差，根据 Em En h ，知光子 a 的能量小于光子 b 的能量，故A 错误；光子 a 的频率小于光子 b 的频率，所以 b 的频率大，波长小，所以 a 光更容易发生衍射，故 B、C 错误；光子 a 的频率小，则折射率小，根据 v 知，光子 a 在介质中的cn传播速度大于光子 b 在介质中的传播速度，故 D 正确二、多项选择题9科学家使用核反应获取氚，再利用氘和氚的核反应获得能量，核反应方程分别为：XY He H4.9 MeV 和 H H HeX17.6 MeV，下列表述正确的有( )42 31 21 31 42AX 是中子BY 的质子数是 3，中子数是 6C两个核反应都没有质量亏损
9、D氘和氚的核反应是核聚变反应解析：选 AD.核反应方程遵守核电荷数守恒和质量数守恒，则由H H HeX17.6 MeV 知 X 为 n，由 XY He H4.9 MeV 知 Y 为 Li，其中 Y21 31 42 10 42 31 63的质子数是 3，中子数也是 3，选项 A 正确，选项 B 错误；两个核反应都释放出核能，故都有质量亏损，选项 C 错误；XY He H4.9 MeV 是原子核的人工转变，42 31H H He n17.6 MeV 为轻核聚变，选项 D 正确21 31 42 1010能源是社会发展的基础，发展核能是解决能源问题的途径之一下列释放核能的反应方程，表述正确的有( )A
10、. H H He n 是核聚变反应31 21 42 10B. H H He n 是 衰变31 21 42 10C. U n Ba Kr3 n 是核裂变反应23592 10 14456 8936 10D. U n Xe Sr2 n 是 衰变23592 10 1405 9438 10解析：选 AC. 衰变时释放出电子( e)， 衰变时释放出氦原子核( He)，可知选0 1 42项 B、D 错误；选项 A 中一个氚核和一个氘核结合成一个氦核并释放出一个中子是典型的核聚变反应；选项 C 中一个 U235 原子核吸收一个中子，生成一个 Ba 原子核和一个 Kr 原子核并释放出三个中子是典型的核裂变反应，
11、故选项 A、C 正确11(2016高考全国卷改编)一静止的铝原子核 Al 俘获一速度为 1.0107 m/s27135的质子 p 后，变为处于激发态的硅原子核 Si，下列说法正确的是( )2814A核反应方程为 p Al Si2713 2814B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解析：选 AB.核反应方程满足质量数守恒和电荷数守恒，A 项正确；微观粒子相互作用过程中，满足动量守恒定律，B 项正确；题述核反应过程属于“二合一”形式的完全非弹性碰撞，机械能有损失，但对于封闭的系统，能量仍然守恒，C 项错误；核反应过程中的
12、机械能有损失，故存在质量亏损现象，D 项错误12. (2019东北三校联考)如图所示，氢原子可在下列各能级间发生跃迁，设从 n4到 n1 能级辐射的电磁波的波长为 1，从 n4 到 n2 能级辐射的电磁波的波长为 2，从 n2 到 n1 能级辐射的电磁波的波长为 3，则下列关系式中正确的是( )A 1 2 D. 1 3 1 1 1 2解析：选 AB.已知从 n4 到 n1 能级辐射的电磁波的波长为 1，从 n4 到 n2 能级辐射的电磁波的波长为 2，从 n2 到 n1 能级辐射的电磁波的波长为 3，则 1、 2、 3的关系为 h h h ，即 ， 1 ， 3 2，又 hc 1 c 3 c 2
13、 1 1 1 3 1 3 1 2 h h ，即 ，则 ，即正确选项为 A、B.c 1 c 3 c 2 1 1 1 3 1 2 1 3 1 1 1 213如图为氢原子的能级示意图，则下列对氢原子跃迁的理解正确的是( )A由高能级向低能级跃迁时辐射出来的光子一定不能使逸出功为 3.34 eV 的金属发生光电效应6B大量处于 n4 能级的氢原子向 n1 能级跃迁时，向外辐射 6 种不同频率的光子C大量处于 n3 能级的氢原子向 n1 能级跃迁时，用发出的光照射逸出功为 3.34 eV 的金属，从金属表面逸出的光电子的最大初动能为 8.75 eVD如果用光子能量为 10.3 eV 的光照射处于 n1
14、能级的氢原子，则该能级的氢原子能够跃迁到较高能级解析：选 BC.氢原子从高能级向低能级跃迁时放出的光子的能量等于前后两个能级之差，当氢原子从高能级跃迁到基态时放出的光子的能量最小值为3.4 eV(13.6 eV)10.2 eV，大于 3.34 eV，所以一定能使逸出功为 3.34 eV 的金属发生光电效应，A 错误；大量处于 n4 能级的氢原子向基态跃迁时，辐射光子的种类为 C 6，B 正确；24432大量处于 n3 能级的氢原子向 n1 能级跃迁时，辐射出的光子能量最大为1.51 eV(13.6 eV)12.09 eV，用此光子照射逸出功为 3.34 eV 的金属，由爱因斯坦光电效应方程可得
15、该金属的最大初动能为 12.09 eV3.34 eV8.75 eV，C 正确；当氢原子由低能级向高能级跃迁时，氢原子吸收的光子能量一定等于两能级之间的能量差，而由氢原子的能级图可知任何两能级间的能量差都不等于 10.3 eV，因此不能使 n1 能级的氢原子跃迁到较高的能级，D 错误三、非选择题14按照玻尔原子理论，氢原子中的电子离原子核越远，氢原子的能量_(选填“越大”或“越小”)已知氢原子的基态能量为 E1(E10)，电子质量为 m，基态氢原子中的电子吸收一频率为 的光子被电离后，电子速度大小为_(普朗克常量为 h)解析：电子离原子核越远电势能越大，原子能量也就越大；根据动能定理有，h E1
16、 mv2，所以电离后电子速度为 .12 2（ h E1）m答案：越大 2（ h E1）m15小明用金属铷为阴极的光电管，观测光电效应现象，实验装置示意图如图甲所示已知普朗克常量 h6.6310 34 Js.7(1)图甲中电极 A 为光电管的_(选填“阴极”或“阳极”)；(2)实验中测得铷的遏止电压 Uc与入射光频率 之间的关系如图乙所示，则铷的截止频率 c_Hz，逸出功 W0_J；(3)如果实验中入射光的频率 7.0010 14Hz，则产生的光电子的最大初动能Ek_J.解析：(1)在光电效应中，电子向 A 极运动，故电极 A 为光电管的阳极(2)由题图可知，铷的截止频率 c为 5.151014 Hz，逸出功W0 h c6.6310 34 5.151014 J3.4110 19 J.(3)当入射光的频率为 7.0010 14Hz 时，由 Ek h h c得，光电子的最大初动能为Ek6.6310 34 (7.005.15)10 14 J1.2310 19 J.答案：(1)阳极(2)5.151014(5.125.18)10 14均视为正确 3.4110 19 (3.393.43)10 19均视为正确(3)1.231019 (1.211.25)10 19 均视为正确8
