2025版高考物理一輪復(fù)習(xí)第十二章近代物理第2課時(shí)課時(shí)作業(yè)含解析選修3-5

PAGEPAGE5課時(shí)作業(yè)【基礎(chǔ)練習(xí)】學(xué)問點(diǎn)一原子的核式結(jié)構(gòu)玻爾理論1．(2024·南昌十所省重點(diǎn)中學(xué)模擬)依據(jù)玻爾理論，氫原子的能級(jí)公式為En＝eq\f(A,n2)(n為能級(jí)，A為基態(tài)能量)，一個(gè)氫原子中的電子從n＝4的能級(jí)干脆躍遷到基態(tài)，在此過程中()A．氫原子輻射一個(gè)能量為eq\f(15A,16)的光子B．氫原子輻射一個(gè)能量為－eq\f(15A,16)的光子C．氫原子輻射一系列頻率的光子，其中頻率最大的光子能量為eq\f(15A,16)D．氫原子輻射一系列頻率的光子，其中頻率最大的光子能量為－eq\f(15A,16)B解析：依據(jù)玻爾理論，一個(gè)氫原子中的電子從n＝4的能級(jí)干脆躍遷到基態(tài)，輻射一個(gè)光子的能量為ΔE＝E4－E1＝eq\f(A,42)－eq\f(A,12)＝－eq\f(15A,16)，選項(xiàng)B正確，A、C、D錯(cuò)誤．2．(2024·山東泰安質(zhì)量檢測(cè))依據(jù)氫原子的能級(jí)圖，現(xiàn)讓一束單色光照耀到大量處于基態(tài)(量子數(shù)n＝1)的氫原子上，受激的氫原子能自發(fā)地發(fā)出6種不同頻率的光，則照耀氫原子的單色光的光子能量為()A．12.75eV B．13.06eVC．13.6eV D．0.85eVA解析：受激的氫原子能自發(fā)地發(fā)出6種不同頻率的光，知躍遷到第4能級(jí)，則汲取的光子能量為ΔE＝－0.85eV＋13.6eV＝12.75eV，A正確，B、C、D錯(cuò)誤．3．(2024·四川遂寧一診)不同色光的光子能量如下表所示.色光紅橙黃綠藍(lán)—靛紫光子能量范圍(eV)1.61～2．002.00～2．072.07～2．142.14～2．532.53～2．762.76～3．10氫原子部分能級(jí)的示意圖如圖所示．大量處于n＝4能級(jí)的氫原子，放射出的光的譜線在可見光范圍內(nèi)，其顏色分別為()A．紅、藍(lán)—靛B．紅、紫C．橙、綠D．藍(lán)—靛、紫A解析：計(jì)算出各種光子能量，然后和表格中數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比，便可解決本題．氫原子處于第四能級(jí)，能夠發(fā)出12.75eV、12.09eV、10.2eV、2.55eV、1.89eV、0.66eV的六種光子，1.89eV和2.55eV屬于可見光，1.89eV的光子為紅光，2.55eV的光子為藍(lán)—靛．學(xué)問點(diǎn)二原子核的衰變、半衰期4．(2024·山西晉城一模)下列對(duì)原子核及其性質(zhì)的描述正確的是()A．若使放射性物體的溫度上升，其半衰期將減小B．原子核發(fā)生一次β衰變，該原子核外層就失去一個(gè)電子C．比結(jié)合能越大，原子核越穩(wěn)定D．α粒子散射試驗(yàn)說(shuō)明原子核具有困難結(jié)構(gòu)C解析：半衰期與外界環(huán)境無(wú)關(guān)，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；原子核發(fā)生一次β衰變，生成的新核內(nèi)增加一個(gè)質(zhì)子，削減一個(gè)中子，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；比結(jié)合能越大，原子核越穩(wěn)定，選項(xiàng)C正確；放射性現(xiàn)象的發(fā)覺說(shuō)明原子核具有困難結(jié)構(gòu)，選項(xiàng)D錯(cuò)誤．5．(2024·日照模擬)下列說(shuō)法正確的是()A．氡的半衰期是3.8天，所以10個(gè)氡原子核經(jīng)過3.8天肯定還剩5個(gè)B．太陽(yáng)輻射的能量主要來(lái)自太陽(yáng)內(nèi)部的核裂變反應(yīng)C．核子憑借核力結(jié)合在一起構(gòu)成原子核D．溫度越高，放射性元素衰變?cè)娇霤解析：半衰期對(duì)大量的原子核適用，對(duì)少量的原子核不適用，故A錯(cuò)誤；太陽(yáng)輻射的能量主要來(lái)自太陽(yáng)內(nèi)部的核聚變反應(yīng)，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；核子憑借核力結(jié)合在一起構(gòu)成原子核，選項(xiàng)C正確；半衰期與外界條件無(wú)關(guān)，選項(xiàng)D錯(cuò)誤．6．一個(gè)eq\o\al(14,6)C核經(jīng)一次β衰變后，生成新原子核的質(zhì)子數(shù)和中子數(shù)分別是()A．6和8 B．5和9C．8和6 D．7和7D解析：一個(gè)eq\o\al(14,)6C核經(jīng)一次β衰變后，生成新原子核，質(zhì)量數(shù)不變，電荷數(shù)增加1，故質(zhì)量數(shù)為14，電荷數(shù)為7，即新核的質(zhì)子數(shù)為7，中子數(shù)也為7，故選D.學(xué)問點(diǎn)三核反應(yīng)方程與核能的計(jì)算7．(2024·四川涼山診斷)關(guān)于原子核反應(yīng)，下列描述正確的是()A．溫度上升，放射性元素衰變的半衰期減小B．放射性物質(zhì)eq\o\al(38,92)U發(fā)生β衰變所釋放的電子來(lái)源于核外電子C.eq\o\al(232,)90Th經(jīng)過6次α衰變、4次β衰變后變成eq\o\al(208,)82PbD．用中子轟擊鈾核，產(chǎn)生幾個(gè)中等質(zhì)量原子核的現(xiàn)象屬于核聚變C解析：放射性元素的半衰期不隨溫度及化學(xué)狀態(tài)變更而變更，是由原子核內(nèi)部本身確定的，A錯(cuò)誤；β衰變所釋放的電子是原子核內(nèi)的中子轉(zhuǎn)化成質(zhì)子和電子所產(chǎn)生的，B錯(cuò)誤；發(fā)生α衰變是放出eq\o\al(4,2)He，發(fā)生β衰變是放出電子eq\o\al(0,－1)e，設(shè)發(fā)生了x次α衰變和y次β衰變，則依據(jù)質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)守恒有：2x－y＋82＝90，4x＋208＝232，解得x＝6，y＝4，故衰變過程中共有6次α衰變和4次β衰變，C正確；用中子轟擊鈾核，產(chǎn)生幾個(gè)中等質(zhì)量原子核的現(xiàn)象屬于核裂變，D錯(cuò)誤．8．(2024·唐山調(diào)研)在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，有一個(gè)原來(lái)靜止的eq\o\al(14,)6C原子核，它放出的粒子與反沖核的徑跡是兩個(gè)相內(nèi)切的圓，圓的直徑之比為7∶1，那么碳14的衰變方程應(yīng)為()A．1eq\o\al(4,6)C→eq\o\al(0,－1)e＋1eq\o\al(4,5)BB．1eq\o\al(4,6)C→eq\o\al(4,2)He＋1eq\o\al(0,4)BeC．1eq\o\al(4,6)C→eq\o\al(2,1)H＋1eq\o\al(2,5)BD．1eq\o\al(4,6)C→eq\o\al(0,－1)e＋1eq\o\al(4,7)ND解析：靜止的放射性原子核發(fā)生了衰變放出粒子后，新核的速度與粒子速度方向相反，放出的粒子與新核所受的洛倫茲力方向相同，依據(jù)左手定則推斷出粒子與新核的電性相反，依據(jù)r＝eq\f(mv,Bq)，因粒子和新核的動(dòng)量大小相等，可由半徑之比7∶1確定電荷量之比為1∶7，即可依據(jù)電荷數(shù)守恒及質(zhì)量數(shù)守恒得出核反應(yīng)方程式為D.【素能提升】9．(多選)(2024·大連模擬)在足夠大的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，靜止的鈉的同位素eq\o\al(24,11)Na發(fā)生衰變，沿與磁場(chǎng)垂直的方向釋放出一個(gè)粒子后，變?yōu)橐粋€(gè)新核，新核與放出粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的軌跡均為圓，如圖所示，下列說(shuō)法正確的是()A．新核為eq\o\al(24,12)MgB．軌跡2是新核的徑跡C.eq\o\al(24,11)Na發(fā)生的是α衰變D．新核沿順時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)AB解析：依據(jù)動(dòng)量守恒得知，放出的粒子與新核的速度方向相反，由左手定則推斷得知，放出的粒子應(yīng)帶負(fù)電，是β粒子，所以發(fā)生的是β衰變，依據(jù)電荷數(shù)守恒、質(zhì)量數(shù)守恒知，衰變方程為eq\o\al(24,11)Na→eq\o\al(24,12)Mg＋eq\o\al(0,1)e，可知新核為eq\o\al(24,12)Mg，故A正確，C錯(cuò)誤．由題意，靜止的鈉核eq\o\al(24,11)Na發(fā)生衰變時(shí)動(dòng)量守恒，釋放出的粒子與新核的動(dòng)量大小相等，兩個(gè)粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中都做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，因?yàn)樾潞说碾姾闪看笥谒尫懦龅牧Ｗ与姾闪?，由半徑公式r＝eq\f(mv,qB)得知，新核的半徑小于粒子的半徑，所以軌跡2是新核的軌跡，故B正確．依據(jù)洛倫茲力供應(yīng)向心力，由左手定則推斷得知，新核要沿逆時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)，故D錯(cuò)誤．10．(2024·銀川模擬)盧瑟福用α粒子轟擊氮核時(shí)發(fā)覺質(zhì)子．發(fā)覺質(zhì)子的核反應(yīng)方程為：eq\o\al(14,)7N＋eq\o\al(4,2)He→eq\o\al(17,)8O＋eq\o\al(1,1)H.已知氮核質(zhì)量為mN＝14.00753u，氧核質(zhì)量為mO＝17.00454u，氦核質(zhì)量為mHe＝4.00387u，質(zhì)子(氫核)質(zhì)量為mp＝1.00815u．(已知：1uc2＝931MeV，結(jié)果保留2位有效數(shù)字)求：(1)這一核反應(yīng)是汲取能量還是放出能量的反應(yīng)？相應(yīng)的能量變更為多少？(2)若入射氦核以v0＝3×107m/s的速度沿兩核中心連線方向轟擊靜止氮核．反應(yīng)生成的氧核和質(zhì)子同方向運(yùn)動(dòng)，且速度大小之比為1∶50.求氧核的速度大?。馕觯?1)由Δm＝mN＋mHe－mO－mp得：Δm＝－0.00129u.所以這一核反應(yīng)是汲取能量的反應(yīng)，汲取能量ΔE＝|Δm|c2＝0.00129×931MeV≈1.2MeV.(2)由動(dòng)量守恒定律可得：mHev0＝mOv氧＋mpvp又v氧∶vp＝1∶50，可解得：v氧≈1.8×106m/s.答案：(1)汲取能量1.2MeV(2)1.8×106m/s11．(2024·高考北京卷)在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，一個(gè)靜止的放射性原子核發(fā)生了一次α衰變．放射出的α粒子(eq\o\al(4,2)He)在與磁場(chǎng)垂直的平面內(nèi)做圓周運(yùn)動(dòng)，其軌道半徑為R.以m、q分別表示α粒子的質(zhì)量和電荷量．(1)放射性原子核用eq\o\al(A,Z)X表示，新核的元素符號(hào)用Y表示，寫出該α衰變的核反應(yīng)方程．(2)α粒子的圓周運(yùn)動(dòng)可以等效成一個(gè)環(huán)形電流，求圓周運(yùn)動(dòng)的周期和環(huán)形電流大?。?3)設(shè)該衰變過程釋放的核能都轉(zhuǎn)為α粒子和新核的動(dòng)能，新核的質(zhì)量為M，求衰變過程的質(zhì)量虧損Δm.解析：(1)依據(jù)核反應(yīng)中質(zhì)量數(shù)與電荷數(shù)守恒可知，該α衰變的核反應(yīng)方程為eq\o\al(A,Z)X→eq\o\al(A－4,Z－2)Y＋eq\o\al(4,2)He(2)設(shè)α粒子在磁場(chǎng)中做圓周運(yùn)動(dòng)的速度大小為v，由洛倫茲力供應(yīng)向心力有qvB＝meq\f(v2,R)依據(jù)圓周運(yùn)動(dòng)的參量關(guān)系有T＝eq\f(2πR,v)得α粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的周期T＝eq\f(2πm,qB)依據(jù)電流強(qiáng)度定義式，可得環(huán)形電流大小為I＝eq\f(q,T)＝eq\f(q2B,2πm)(3)由qvB＝meq\f(v2,R)，得v＝eq\f(qBR,m)設(shè)衰變后新核Y的速度大小為v′，核反應(yīng)前后系統(tǒng)動(dòng)量守恒，有Mv′－mv＝0可得v′＝eq\f(mv,M)＝eq\f(qBR,M)依據(jù)愛因斯