1、 第五章原子与原子核(时间：75分钟分值：100分)一、单项选择题(本大题共7小题，每小题4分，共28分)1下列选项中，不能由粒子散射实验得出的结论是()A原子中绝大部分是空的B原子中全部正电荷集中在原子核上C原子内有中子D原子的质量几乎全部集中在原子核上解析：卢瑟福由粒子散射实验得到结论有：在原子中心有一个很小的核叫原子核，原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在原子核内，带负电的电子在核外的空间运动答案：C2粒子散射实验首次表明了()A粒子带正电B电子是原子的组成部分C原子是一个正、负电荷均匀分布的球D原子中带正电的部分体积很小解析：卢瑟福根据该实验现象提出了原子的核式结构模型：原子中心有一
2、很小的核，集中着全部正电荷及几乎全部质量，电子绕核旋转，故D正确答案：D3人们在研究原子结构时提出过许多模型，其中比较有名的是枣糕模型和核式结构模型，它们的模型示意图如图所示下列说法中正确的是()A粒子散射实验与枣糕模型和核式结构模型的建立无关B科学家通过粒子散射实验否定了枣糕模型，建立了核式结构模型C科学家通过粒子散射实验否定了核式结构模型，建立了枣糕模型D科学家通过粒子散射实验否定了枣糕模型和核式结构模型，建立了玻尔的原子模型解析：粒子散射实验与核式结构模型的建立有关，通过该实验，否定了枣糕模型，建立了核式结构模型，故B正确答案：B41934年，约里奥居里夫妇用粒子轰击铝核Al，产生了第一
3、个人工放射性核素X：AlnX.X的原子序数和质量数分别为()A15和28B15和30C16和30 D17和31解析：将核反应方程式改写成HeAlnX，由电荷数和质量数守恒知，X应为X.答案：B5太阳内部核反应的主要模式之一是质子质子循环，循环的结果可表示为4HHe2e2，已知H和He的质量分别为mp1.007 8 u和m4.002 6 u，1 u，c为光速在4个H转变成1个He的过程中，释放的能量约为()A8 MeV B16 MeVC26 MeV D52 MeV解析：因电子的质量远小于质子的质量，计算中可忽略不计质量亏损m4mpm，由质能方程得Emc2(41.007 84.002 6)931
4、MeV26.6 MeV.答案：C6我国自主研发制造的国际热核聚变核心部件在国际上率先通过权威机构认证，这是我国对国际热核聚变项目的重大贡献下列核反应方程中属于聚变反应的是()A.HHHenB.NHeOHC.HeAlPnD.UnBaKe3n解析：HHHen是一个氘核与一个氚核结合成一个氦核，同时放出一个中子，属于聚变反应，故A正确；NHeOH是卢瑟福发现质子的核反应，他用粒子轰击氮原子核，产生氧的同位素氧17和一个质子，是人类第一次实现的原子核的人工转变，属于人工核反应，故B错误；HeAlPn是小居里夫妇用粒子轰击铝片时发现了放射性磷(磷30)，属于人工核反应，故C错误；UnBaKr3n是一种典
5、型的铀核裂变，属于裂变反应，故D错误答案：A7.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分别于电源的两极a、b连接，放射源发出的射线从其上方小孔向外射出则()Aa为电源正极，到达A板的为射线Ba为电源正极，到达A板的为射线Ca为电源负极，到达A板的为射线Da为电源负极，到达A板的为射线解析：射线为高速电子流，质量约为质子质量的，速度接近光速；射线为氦核流，速度约为光速的.在同一电场中，射线偏转的轨迹曲率半径小于射线的曲率半径，由题图知，向左偏的为射线，向右偏的为射线，即到达A板的为射线；因粒子带正电，向右偏转，说明电场方向水平向右，那么a为电源正极，故B正确，A、C、
6、D错误答案：B二、多项选择题(本大题共3小题，每小题6分，共18分，每小题有多个选项是正确的，全选对得6分，少选得3分，选错、多选或不选不得分)8按照玻尔理论，下列关于氢原子的论述正确的是()A第m个定态和第n个定态的轨道半径rm和rn之比为：rmrnm2n2B第m个定态和第n个定态的能量Em和En之比为：EmEnn2m2C电子沿某一轨道绕核运动，若其圆周运动的频率是，则其发光频率也是D若氢原子处于能量为E的定态，则其发光频率为解析：由氢原子核外电子轨道半径公式：rnn2r1，轨道半径与量子数的平方成正比，所以rmrnm2n2，选项A正确氢原子的能量公式：EnE1，可见氢原子的能量与量子数的平
7、方成反比，所以EmEnn2m2，选项B正确根据玻尔的原子理论，只有核外电子发生能级跃迁时，才能发射某一频率的光，所以选项C、D错误答案：AB9以下关于玻尔原子理论的说法正确的是()A电子绕原子核做圆周运动的轨道半径不是任意的B电子在绕原子核做圆周运动时，稳定地产生电磁辐射C电子从量子数为2的能级跃迁到量子数为3的能级时要辐射光子D不同频率的光照射处于基态的氢原子时，只有某些频率的光可以被氢原子吸收解析：根据玻尔理论知，电子绕核做圆周运动的半径是一些分立值，故A正确；电子绕核做圆周运动时，不发生电磁辐射，故B错误；从低能级向高能级跃迁时，需吸收光子，故C错误；当吸收的光子能量等于两能级间的能级差
8、，才能被氢原子吸收，所以不同频率的光照射处于基态的氢原子时，只有某些频率的光可以被氢原子吸收，故D正确答案：AD10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()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7N获得反冲核8O，发现了中子C贝可勒尔发现天然放射性现象，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正确卢瑟福用粒子轰击氮原子核，从氮原子核中打出了质子，选项B错误贝可勒尔从铀盐开始研究发现了天然放射现
9、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错误答案：AC三、非选择题(本大题共5小题，共54分)11(8分)完成下列核反应方程，并指出核反应的类型(1)He_HeH，是_变(2)NaMg_，是_变(3)Na_NaH，是_变(4)UnBaKr3_，是_变解析：根据质量数守恒和电荷数守恒可判断粒子种类答案：(1)H聚(2)e衰(3)H人工转(4)n裂12(8分)(1)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108 K时，可以发生“氦燃烧”完成“氦燃烧”的核反应方程为：He_Be.(2)Be是一种不稳定的粒子，其半衰期为2
10、.61016 s一定质量的Be，经7.81016 s后所剩Be占开始时的_(3)一个中子与某原子核发生核反应，生成一个氘核，其核反应方程式为_该反应放出的能量为Q，则氘核的平均结合能为_(4)太阳内部不停地进行着热核反应(氢聚变为氦)，同时释放出巨大的能量太阳能的特点之一是不_环境，太阳能电池是根据在半导体中发生的_效应制成的解析：(1)根据电荷数、质量数守恒，未知粒子的质量数为4，电荷数为2，为He.(2)半衰期为2.61016 s，经7.81016 s，即3个半衰期，根据知，剩余Be占开始时的12.5%.(3)由质量数与核电荷数守恒可知，核反应方程式为：nHH；氘核的平均结合能为.(4)太
11、阳内部不停地进行着热核反应(氢聚变为氦)，同时释放出巨大的能量太阳能的特点之一是不污染环境，太阳能电池是根据在半导体中发生的光电效应制成的答案：(1)He(2)12.5%(3)nHH(4)污染光电13(10分)假设某航空母舰的动力来自核反应堆，其中主要的核反应方程式是UnBaKr()n.(1)在括号内填写n前的系数；(2)用m1、m2、m3分别表示U、Ba、Kr核的质量，m表示中子的质量，则上述反应过程中一个铀235核发生裂变产生的核能E是多少？(3)假设核反应堆的功率P6.0105 kW，若一个铀235核裂变产生的能量为2.81011 J，则该航空母舰在海上航行一个月需要消耗多少kg铀235
12、？(铀235的摩尔质量M0.235 kg/mol，一个月约为t2.6106 s，阿伏伽德罗常数NA6.01023 mol1，计算结果保留两位有效数字)解析：(1)由电荷数守恒和质量数守恒可知n前的系数为3.(2)Emc2(m1m2m32m)c2.(3)一个月内核反应产生的总能量为EPt，同时ENAE，解得m22 kg.答案：(1)3(2)(m1m2m32m)c2(3)22 kg14(13分)一个小瓶含有某种放射性同位素的溶液，它每分钟衰变6 000次将它注射到一个患者的血液中，经过15小时，从患者身上取出10 cm2的血样，测得每分钟衰变2次已知这种同位素的半衰期是5小时，试根据上述数据，计算
13、人体血液的总体积解析：根据题意，可求得一开始小瓶中的放射性同位素的总原子核数N06 0006052个3 600 000个15小时以后，剩余的放射性同位素原子核数N1N03 600 000个450 000个刚抽出血样时10 cm3血液中的放射性同位素总原子核数n26052个1 200个人体内所有血液的总量为1010 cm33 750 cm3.答案：3 750 cm315(15分)氦原子被电离一个核外电子，形成类氢结构的氦离子已知基态的氦离子能量为E154.4 eV，氦离子能级的示意图如图所示，用一群处于第4能级的氦离子发出的光照射处于基态的氢原子(1)氦离子发出的光子中，有几种能使氢原子发生光电
14、效应？(2)发生光电效应时，光电子的最大初动能是多少？解析：(1)一群处于n4能级的氦离子跃迁时，一共发出N6种光子由频率条件hEmEn知6种光子的能量分别是由n4到n3，h1E4E32.6 eV，由n4到n2，h2E4E210.2 eV，由n4到n1，h3E4E151.0 eV，由n3到n2，h4E3E27.6 eV，由n3到n1，h5E3E148.4 eV，由n2到n1，h6E2E140.8 eV，由发生光电效应的条件知，h3、h5、h63种光子可使处于基态的氢原子发生光电效应(2)由光电效应方程EkhW0知，能量为51.0 eV的光子使氢原子逸出的光电子最大初动能最大，将W013.6 eV代入EkhW0，得Ek37.4 eV.答案：(1)3种(2)37.4 eV
