课时强化作业五十二 波粒二象性、原子结构、原子核一、选择题1．如图所示为卢瑟福和他的同事们做α粒子散射实验的装置示意图，荧光屏和显微镜一起分布放在图中的A、B、C、D四个位置时，观察到的现象描述正确的是( )A．在A位置时，相同时间内观察到的屏上的闪光次数最多B．在B位置时，相同时间内观察到屏上的闪光次数只比在A位置时稍少一些C．在C、D位置时，屏上观察不到闪光D．在D位置时，屏上仍能观察到一些闪光，但次数极少解析：原子核相对原子来说极小，所以绝大多数α粒子不会和原子核发生碰撞，直接沿原路前进，故在A处会看到大量闪光，A项对；有少部分α粒子会和原子核作用而使轨道偏转，所以在B处会看到少量闪光，B、C两项错；只有当α粒子与原子核距离非常近时才会使α粒子发生较大方向的偏转，而这种几率极低，所以D项对．答案：AD2．(2013年福建卷)在卢瑟福α粒子散射实验中，金箔中的原子核可以看作静止不动，下列各图画出的是其中两个α粒子经历金箔散射过程的径迹，其中正确的是( )解析：由于原子核和α粒子均带正电，两电荷间的作用力为斥力，选项A中表现的为引力，故选项A错误；同理可知选项D错误；根据牛顿运动定律和对称性，由于α粒子带正电，α粒子与原子核之间为库仑斥力，选项B中远离原子核的α粒子的偏转方向错误．故选项B错误，选项C正确．答案：C3．爱因斯坦因提出了光量子概念并成功地解释光电效应的规律而获得1921年诺贝尔物理学奖．某种金属逸出光电子的最大初动能Ekm与入射光频率ν的关系如图所示，其中ν0为极限频率．从图中可以确定的是( )A．逸出功与ν有关B．Ekm与入射光强度成正比C．当ν<ν0时，会逸出光电子D．图中直线的斜率与普朗克常量有关解析：金属的逸出功由金属本身决定，与入射光的频率无关，A错；由Ekm＝hν－hν0可知，Ekm6\n与入射光的频率有关，与入射光的强度无关，B错；当入射光的频率小于极限频率时不会发生光电效应，不会逸出光电子，C错；由Ekm＝hν－hν0可知图线的斜率与普朗克常量有关，D对．答案：D4．如图所示是某原子的能级图，a、b、c为原子跃迁所发出的三种波长的光．在下列该原子光谱的各选项中，谱线从左向右的波长依次增大，则正确的是( )解析：根据玻尔的原子跃迁公式h＝Em－En可知，两个能级间的能量差值越大，辐射光的波长越短，从图中可看出，能量差值最大的是E3－E1，辐射光的波长a最短，能量差值最小的是E3－E2，辐射光的波长b最长，所以谱线从左向右的波长依次增大的是a、c、b，C项正确．答案：C5．(2013年新课标全国Ⅱ卷)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α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E．自由核子组成原子核时，其质量亏损所对应的能量大于该原子核的结合能解析：结合能是指核子结合成原子核时放出的能量或原子核分解成核子时吸收的能量，选项A正确；由于重原子核变成α粒子和另一个新核的过程释放能量，而总能量守恒，因此，衰变产物的结合能之和一定大于原来重核的结合能，选项B正确；原子核的核子数越多，结合能越大，选项C正确；比结合能越大，原子核越稳定，选项D错误；自由核子结合成原子核时释放能量．因此，质量亏损对应的能量小于原子核的结合能，选项E错误．答案：ABC6．若干Bi放在天平左盘上，右盘放420g砝码，天平平衡．当Bi发生α6\n衰变经过一个半衰期，欲使天平平衡，应从右盘中取出砝码的质量为( )A．210gB．105gC．4gD．2g解析：原有的2molBi经过一个半衰期后，有1mol铋发生衰变生成1mol新的原子核Tl，这种新元素的摩尔质量为206g．此时左盘中还有210g未发生衰变的Bi，所以左盘中的总质量为416g，应从右盘取走砝码4g.答案：C7．(2014年全国卷Ⅰ)关于天然放射性，下列说法正确的是( )A．所有元素都可能发生衰变B．放射性元素的半衰期与外界的温度无关C．放射性元素与别的元素形成化合物时仍具有放射性D．α、β和γ三种射线中，γ射线的穿透能力最强E．一个原子核在一次衰变中可同时放出α、β和γ三种射线解析：并不是所有元素都可以发生衰变，原子序数越大，越容易发生衰变，选项A错误；放射性元素的半衰期与元素本身内部结构有关，与外界的温度无关，选项B正确；放射性元素无论是单质还是化合物都具有放射性，选项C正确；在α、β、γ射线中，γ射线的穿透能力最强，选项D正确；一个原子核在一次衰变过程中可以是α衰变或β衰变，同时伴随γ射线放出，选项E错误．答案：BCD8．(2014年全国卷Ⅱ)在人类对微观世界进行探索的过程中，科学实验起到了非常重要的作用．下列说法符合历史事实的是( )A．密立根通过油滴实验测出了基本电荷的数值B．贝克勒尔通过对天然放射现象的研究，发现了原子中存在原子核C．居里夫妇从沥青铀矿中分离出了钋(Po)和镭(Ra)两种新元素D．卢瑟福通过α粒子散射实验证实了在原子核内部存在质子E．汤姆孙通过阴极射线在电场和磁场中偏转的实验，发现了阴极射线是由带负电的粒子组成的，并测出了该粒子的比荷解析：密立根通过油滴实验测出了元电荷即基本电荷的数值，选项A正确；贝克勒尔发现了天然放射现象，说明原子核具有复杂结构，卢瑟福通过α粒子散射实验确定了原子的核式结构模型，选项B错误；居里夫妇从沥青铀矿石中分离出了钋(Po)和镭(Ra)两种新元素，选项C正确；卢瑟福用镭放射出的α粒子轰击氮原子核，从中找出了新的粒子，通过测定其质量和电荷确定了该粒子为氢的原子核，证明了原子核内部存在质子，选项D错误；汤姆孙根据阴极射线在电场和磁场中的偏转情况确定了阴极射线的本质是带电粒子流，并测出了这种粒子的比荷，选项E正确．答案：ACE6\n9．(2014年山东卷)氢原子能级如图，当氢原子从n＝3跃迁到n＝2的能级时，辐射光的波长为656nm.以下判断正确的是( )A．氢原子从n＝2跃迁到n＝1的能级时，辐射光的波长大于656nmB．用波长为325nm的光照射，可使氢原子从n＝1跃迁到n＝2的能级C．一群处于n＝3能级上的氢原子向低能级跃迁时最多产生3种谱线D．用波长为633nm的光照射，不能使氢原子从n＝2跃迁到n＝3的能级解析：根据氢原子的能级图和能级跃迁规律，当氢原子从n＝2能级跃迁到n＝1能级时，辐射光子能量一定大于氢原子从n＝3跃迁到n＝2能级放出光子的能量，根据E＝h可知，由n＝2跃迁到n＝1辐射光子的波长一定小于656nm，选项A错误；在发生跃迁时只能吸收和辐射一定频率的光子，故选项B错误，选项D正确；一群处于n＝3能级上的氢原子向低能级跃迁时可以产生3种频率的光子，选项C正确．答案：CD10．在匀强磁场中有一个静止的氡原子核(Rn)，由于衰变它放出一个粒子，此粒子的径迹与反冲核的径迹是两个相外切的圆，大圆与小圆的直径之比为42∶1，如图所示．那么氡核的衰变方程应是下列方程的哪一个( )A.Rn→Fr＋0－1eB.Rn→Po＋HeC.Rn→At＋eD.Rn→At＋H解析：由于得到的是两个相外切的圆，故放的是正电荷，衰变过程动量守恒，由r＝可知，新核的电荷数应为放出粒子电荷数的42倍，因此B正确．答案：B二、非选择题11．如图所示，一光电管的阴极用极限波长λ0＝5×10－7m的钠制成．用波长λ＝3×10－7m的紫外线照射阴极K，光电管阳极A和阴极K之间的电势差U＝2.1V时光电流达到饱和，饱和值为I＝0.56mA.则每秒内由K极发射的电子数为______．电子到达阳极A时的最大动能为______J(结果均保留两位有效数字)．如果电势差U不变，而照射光的强度增到原值的三倍，此时电子到达阳极A时的最大动能________(填“变大”“不变”或“变小”)，已知普朗克常量h＝6.63×1034J·s，光速c＝3.0×108m/s，电子电荷量e＝1.6×10－19C.6\n解析：根据I＝，得q＝I·t＝0.56×10－3C.则每秒由K极发射的电子数n＝＝＝3.5×1015个，由光电效应方程Ekm＝hν－W0，则最大初动能Ekm＝h－h＝2.65×10－19J.由动能定理得qU＝Ek－Ekm，得Ek＝qU＋Ekm＝6.0×10－19J.光电子的最大初动能与光强无关，所以光电子到达阳极A时的动能不变．答案：3.5×1015 6.0×10－19 不变12．(2013年江苏卷)根据玻尔原子结构理论，氦离子(He＋)的能级图如图所示．电子处在n＝3轨道上比处在n＝5轨道上离氦核的距离________(填“近”或“远”)．当大量He＋处在n＝4的激发态时，由于跃迁所发射的谱线有________条．解析：由玻尔理论知，能级越低，电子轨道半径越小，电子离原子核越近；当大量的氦离子处于n＝4的激发态时，由于跃迁所发射的谱线条数为C＝6.答案：近 613．(2013年山东卷)恒星向外辐射的能量来自于其内部发生的各种热核反应，当温度达到108K时，可以发生“氦燃烧”．(1)完成“氦燃烧”的核反应方程：He＋________→Be＋γ.(2)Be是一种不稳定的粒子，其半衰期为2.6×10－16s．一定质量的Be，经7.8×10－16s后所剩Be占开始时的________．解析：(1)根据质量数守恒和电荷数守恒，可知参与反应的原子核质量数为4，电荷数为2，因此是He.(2)原子核经过3个半衰期所剩原子核的质量是原来的.答案：(1)He或α (2)或12.5%14．(2015届洛阳市高三月考)已知两个中子和两个质子结合成一个α粒子时，可放出28.30MeV的能量，三个α粒子结合成一个碳核时，可放出7.26MeV的能量，则6个中子和6个质子结合成一个碳核时，可释放的能量为多少？解析：先写出相应的核反应方程：2n＋2H→He＋28.30MeV①3He→C＋7.26MeV②6n＋6H→C＋E③将①核反应方程改写为：6n＋6H→3He＋3×28.30MeV将②核反应方程改写为：6n＋6H→C＋7.26MeV＋3×28.30MeV6\n所以E＝7.26MeV＋3×28.30MeV＝92.16MeV答案：92.16MeV6
