高三物理二轮复习课前诊断原子结构与原子核

课前诊断——原子结构与原子核1.[考查α如图是卢瑟福的α粒子散射实验装置，在一个小铅盒里放有少量的放射性元素钋，它发出的α粒子从铅盒的小孔射出，形成很细的一束射线，射到金箔上，最后打在荧光屏上产生闪烁的光点。

下列说法正确的是( )A．该实验是卢瑟福建立原子核式结构模型的重要依据B．该实验证实了汤姆孙原子模型的正确性C．α粒子与原子中的电子碰撞会发生大角度偏转D．绝大多数的α粒子发生大角度偏转解析：选A 卢瑟福根据α粒子散射实验，提出了原子核式结构模型，选项A正确，B 错误；电子质量太小，对α粒子的影响不大，选项C错误；绝大多数α粒子穿过金箔后，基本上仍沿原方向前进，D错误。

2．[考查α粒子散射实验轨迹分析](2016·北京市通州模拟)关于α粒子散射实验，α粒子的运动轨迹如图所示，在其中一条α粒子的运动轨迹上标出a、b、c三点。

原子核对α粒子的作用力在哪个点最大( )A．a点B．b点C．c点D．三个点一样大解析：选B α粒子与金原子核间存在静电斥力，即库仑力，根据库仑定律，该力与距离的二次方成反比，故在b点位置作用力最大，B正确。

3．[考查对玻尔氢原子模型的理解](2016·北京市丰台区二模)关于玻尔建立的氢原子模型，下列说法正确的是( ) A．氢原子处于基态时，电子的轨道半径最大B．氢原子在不同能量态之间跃迁时可以吸收任意频率的光子C．氢原子从基态向较高能量态跃迁时，电子的动能减小D．氢原子从基态向较高能量态跃迁时，系统的电势能减小解析：选C 氢原子处于基态时，电子的轨道半径最小，故A错误；由hν＝E m－E n知氢原子在不同能量态之间跃迁时只可以吸收特定频率的光子，故B 错误；氢原子从基态向较高能量态跃迁，电子距离氢原子核的距离增大，匀速圆周运动的半径增大，线速度减小，动能减小，C 正确；氢原子从基态向较高能量态跃迁时，电子距离氢原子核的距离增大，电场力做负功，电势能增大，D 错误。

4．[考查氢原子能级分布图](2016·龙岩模拟)1995年科学家“制成”了反氢原子，它是由一个反质子和一个围绕它运动的正电子组成。

反质子和质子有相同的质量，带有等量异种电荷。

反氢原子和氢原子有相同的能级分布，氢原子能级如图所示。

下列说法中正确的是( )A ．反氢原子光谱与氢原子光谱不相同B ．基态反氢原子的电离能是13.6 eVC ．基态反氢原子能吸收11 eV 的光子发生跃迁D ．在反氢原子谱线中，从n ＝2能级跃迁到基态辐射光子的波长最长解析：选B 反氢原子和氢原子有相同的能级分布，所以反氢原子光谱与氢原子光谱相同，故A 错误；处于基态的氢原子的电离能是13.6 eV ，具有大于等于13.6 eV 能量的光子可以使氢原子电离，故B 正确；基态的反氢原子吸收11 eV 光子，能量为－13.6 eV ＋11 eV ＝－2.6 eV ，不能发生跃迁，所以该光子不能被吸收，故C 错误；在反氢原子谱线中，从n ＝2能级跃迁到基态辐射光子能量很大，频率很大，波长很小，故D 错误。

5．[考查玻尔氢原子模型的应用]许多情况下光是由原子内部电子的运动产生的，因此光谱研究是探索原子结构的一条重要途径。

利用氢气放电管可以获得氢原子光谱，根据玻尔理论可以很好地解释氢原子光谱的产生机理。

已知氢原子的基态能量为E 1，激发态能量为E n ＝E 1n 2，其中n ＝2,3,4，…。

1885年，巴尔末对当时已知的在可见光区的四条谱线做了分析，发现这些谱线的波长能够用一个公式表示，这个公式写作1λ＝R ⎝ ⎛⎭⎪⎫122－1n 2，n ＝3,4,5，…。

式中R 叫做里德伯常量，这个公式称为巴尔末公式。

用h 表示普朗克常量，c 表示真空中的光速，则里德伯常量R 可以表示为( )A ．－E 12hcB.E 12hc C ．－E 1hc D.E 1hc解析：选C 氢原子若从n ＞2的能级跃迁到n ＝2的能级，由玻尔理论可得：E 1n 2－E 122＝h ν＝hc λ，按照巴尔末公式，原子由n ＞2的能级跃到n ＝2的能级，放出的谱线的波长满足：1λ＝R ⎝ ⎛⎭⎪⎫122－1n 2，以上两式相比较可得：－E 1＝hcR ，故里德伯常量R 可表示为R ＝－E 1hc ，C 选项正确。

6.[如图所示，一天然放射性物质发出三种射线，经过一个匀强电场和匀强磁场共存的区域(方向如图所示)。

调整电场强度E 和磁感应强度B 的大小，使得在MN 上只有两个点受到射线的照射，则下面判断正确的是( )A ．射到b 点的一定是α射线B ．射到b 点的一定是β射线C ．射到b 点的一定是α射线或β射线D ．射到b 点的一定是γ射线解析：选C γ射线不带电，在电场和磁场中它都不受力的作用，只能射到a 点，选项D 错误；调整E 和B 的大小，既可以使带正电的α射线沿直线前进，也可以使带负电的β射线沿直线前进，沿直线前进的条件是电场力与洛伦兹力平衡，即qE ＝qBv 。

已知α粒子的速度比β粒子的速度小得多，当α粒子沿直线前进时，速度较大的β粒子向右偏转；当β粒子沿直线前进时，速度较小的α粒子也向右偏转，故选项C 正确，A 、B 错误。

7．[考查α、β衰变次数的计算](2013·上海高考)在一个238 92U 原子核衰变为一个206 82Pb 原子核的过程中，发生β衰变的次数为( )A ．6次B ．10次C ．22次D ．32次 解析：选A 一个238 92U 原子核衰变为一个206 82Pb 原子核的过程中，发生α衰变的次数为(238－206)÷4＝8次，发生β衰变的次数为2×8－(92－82)＝6次，选项A 正确。

8．[考查对半衰期概念的理解]将半衰期为5天、质量为64 g 的铋分成四份分别投入：(1)开口容器中；(2)100 atm 的密封容器中；(3)100 ℃的沸水中；(4)与别的元素形成化合物。

经10天后，四种情况下剩下的铋的质量分别为m 1、m 2、m 3、m 4，则( )A ．m 1＝m 2＝m 3＝m 4＝4 gB ．m 1＝m 2＝m 3＝4 g ，m 4<4 gC ．m 1>m 2>m 3>m 4，m 1＝4 gD ．m 1＝4 g ，其余无法知道解析：选A 放射性元素的半衰期是一定的，与放射性元素所处的物理环境和化学环境无关，故四种情况下铋剩余的质量相等，剩余的铋的质量为m 余＝16×⎝ ⎛⎭⎪⎫12105g ＝4 g ，所以A 正确。

9．[考查半衰期公式的应用]14C 是碳的一种半衰期为5 730年的放射性同位素，2010年2月科学家发现了曹操墓，若考古工作者探测到其棺木中14C 的含量约为原来的45，则该古木死亡的时间距今大约为⎣⎢⎡⎦⎥⎤⎝ ⎛⎭⎪⎫1213≈0.8( ) A ．22 900年B ．11 400年C ．5 700年D ．1 900年 解析：选D 假设古木死亡时14C 的质量为m 0，现在的质量为m ，从古木死亡到现在所含14C 经过了n 个半衰期，由题意可知：m m 0＝(12)n ＝45，所以n ≈13，即古木死亡的时间距今约为5 730×13年＝1 910年，D 正确。

10.[对下列各原子核变化的方程，表述正确的是( )A.31H ＋21H→42He ＋10n 是核聚变反应B.31H ＋21H→42He ＋10n 是α衰变C.8234Se→8236Kr ＋2 0－1e 是核裂变反应D.235 92U ＋10n→140 54Xe ＋9438Sr ＋210n 是β衰变解析：选A 31H ＋21H →42He ＋10n ，属于核聚变反应，A 正确，B 错误；8234Se →8236Kr ＋2 0－1e 是β衰变，C 错误；235 92U ＋10n→140 54Xe ＋9438Sr ＋210n 是核裂变反应，D 错误。

11．[考查核反应方程遵守的规律及核能的理解](多选)(2015·广东高考)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：X ＋Y→42He ＋31H ＋4.9 MeV 和21H ＋31H→42He ＋X ＋17.6 MeV ，下列表述正确的有( )A ．X 是中子B ．Y 的质子数是3，中子数是6C．两个核反应都没有质量亏损D．氘和氚的核反应是核聚变反应解析：选AD 核反应方程遵守电荷数守恒和质量数守恒，则由21H＋31H→42He＋X＋17.6 MeV 知X为10n，由X＋Y→42He＋31H＋4.9 MeV知Y为63Li，其中Y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；X＋Y→42 He＋31H＋4.9 MeV是原子核的人工转变，21H＋31H→42He＋10n＋17.6 MeV为轻核聚变，选项D正确。

12．[考查核反应方程的书写和质能方程的应用](2016·黄冈高三期末)某些建筑材料可产生放射性气体——氡，氡可以发生α或β衰变，如果人长期生活在氡浓度过高的环境中，那么，氡经过人的呼吸道沉积在肺部，并放出大量的射线，从而危害人体健康。

原来静止的氡核()22286Rn发生一次α衰变生成新核钋(Po)，并放出一个能量为E0＝0.09 MeV的光子。

已知放出的α粒子动能为Eα＝5.55 MeV；忽略放出光子的动量，但考虑其能量；1 u＝931.5 MeV/c2。

(1)写出衰变的核反应方程；(2)衰变过程中总的质量亏损为多少？(保留三位有效数字)解析：(1)衰变方程为：22286Rn→21884Po＋42He＋γ；(2)忽略放出光子的动量，根据动量守恒定律，0＝pα＋p Po即新核钋(Po)的动量与α粒子的动量大小相等，又E k＝p22m ，可求出新核钋(Po)的动能为E Po＝4218Eα，由题意，质量亏损对应的能量以光子的能量和新核、α粒子动能形式出现，衰变时释放出的总能量为ΔE＝Eα＋E Po＋E0＝Δmc2故衰变过程中总的质量亏损是Δm≈0.006 16 u。

答案：(1)22286Rn→21884Po＋42He＋γ(2)0.006 16 u13．[考查核能的计算]设氢弹内装的是氘和氚，试求在氢弹中当合成1 kg的氦时所释放出的能量。

(氘核21H 的质量为2.013 6 u，氚核31H的质量为3.016 6 u，氦核42He的质量为4.002 6 u，中子的质量为1.008 7 u)。

解析：氢弹内装的氘和氚在高温下聚变生成氦，核聚变方程为21H＋31H―→42He＋10n。

当一个氘核21H与一个氚核31H发生反应时放出的能量为ΔE＝Δmc2＝(2.013 6＋3.016 6－4.002 6－1.008 7)×931.5 MeV≈17.6 MeV。