上海市海滨高中2019-2020学年物理沪科版选修3-5：4.1原子核结构探秘 课时练（含解析）

4.1原子核结构探秘
1．关于原子结构，下列说法错误的是(???)
A．各种原子的发射光谱都是连续谱
B．汤姆孙根据气体放电管实验断定阴极射线是带负电的粒子流，并求出了这种粒子的比荷
C．卢瑟福α粒子散射实验表明:原子中带正电部分的体积很小，但几乎占有全部质量，电子在正电体的外面运动
D．玻尔在原子核式结构模型的基础上，结合普朗克的量子概念，提出了玻尔的原子模型
2．典型的铀核裂变是生成钡和氪，同时放出x个中子： U＋n→Ba＋Kr＋xn，铀235质量为m1，中子质量为m2，钡144质量为m3，氪89的质量为m4，下列说法正确(　　)
A．该核反应类型属于人工转变
B．该反应放出能量(m1－2m2－m3－m4)c2
C．x的值是2
D．该核反应比聚变反应对环境的污染少
3．“两弹一星”可以说长了中国人的志气，助了中国人的威风。下列核反应方程中属研究两弹的基本核反应方程式的是（ ）
A．N+He→O B．U+n→Sr+Xe+10n
C．U→Th+He D．H+H→He
4．下列说法中正确的是
A．为了解释光电效应规律，爱因斯坦提出了光子说
B．在完成α粒子散射实验后，卢瑟福提出了原子的能级结构
C．玛丽·居里首先发现了放射现象
D．在原子核人工转变的实验中，查德威克发现了质子
5．某科学家提出年轻热星体中核聚变的一种理论，其中的两个核反应方程为,;方程中Q1、Q2表示释放的能量，相关的原子核质量见下表,下列判断正确的是
A．X是,Q2>Q1 B．X是, Q2>Q1 C．X是, Q26．下列关于原子和原子核的说法正确的
A．β衰变现象说明电子是原子核的组成部分
B．玻尔理论的假设之一是原子能量的量子化
C．放射性元素的半衰期随温度的升高而变短
D．比结合能越小表示原子核中的核子结合得越牢固
7．下列说法正确的是(　　)
A．天然放射性现象说明原子核内部具有复杂的结构
B．α粒子散射实验说明原子核内部具有复杂的结构
C．原子核发生α衰变生成的新核原子序数增加
D．氢原子从能级3跃迁到能级2辐射出的光子的波长小于从能级2跃迁到能级1辐射出的光子的波长
8．下面叙述中正确的是
A．根据玻尔理论，氢原子的核外电子不能吸收23eV光子
B．质子的发现核反应方程为： N+He →O+?H
C．Bi的半衰期是5天，1000个Bi经过10天后一定衰变了750个
D．结合能大的原子核，其比结合能也大，原子核相对不稳定
9．三个原子核X、Y、Z，X核放出一个正电子后变为Y核，Y核与质子发生核反应后生成Z核并放出一个氦（He），则下面说法正确的是
A．X核比Z核多一个质子
B．X核比Z核少一个中子
C．X核的质量数比Z核质量数大3
D．核与Z核的总电荷是Y核电荷的3倍
10．下列核反应方程中，表示核聚变过程的是（ ）
A． B．
C． D．
11．研究发现，在核辐射形成的污染中影响最大的是铯137（），可广泛散布到几百公里之外，且半衰期大约是30年左右．请写出铯137发生β衰变的核反应方程（新核可用X表示）：_______．如果在该反应过程中释放的核能为E，光速为c，则其质量亏损为_______．
12．若用x代表一个中性原子中核外的电子数，y代表此原子的原子核内的质子数，z代表原子的原子核内的中子数，则对 的原子来说x=________、y=________、z=________．
13．约里奥·居里夫妇因发现人工放射性而获得了1935年的诺贝尔化学奖，他们发现的放射性元素衰变成的同时放出另一种粒子，这种粒子是____________。是的同位素，被广泛应用于生物示踪技术。1mg随时间衰变的关系如图所示，请估算4mg的经多少天的衰变后还剩0.5mg？____________。
14．已知镭的原子序数是88，原子核质量数是226．试问：
（1）镭核中有几个质子？几个中子？
（2）镭核所带的电荷量是多少？
（3）呈中性的镭原子，核外有几个电子？
15．静止的锂核Li俘获一个速度为8×106 m/s的中子，发生核反应后产生了两个新粒子，其中一个粒子为氦核He，它的速度大小是3.5×106 m/s，方向与反应前的中子速度方向相同，试写出核反应方程，并求反应后产生的另一个粒子的速度大小．
参考答案
1．A
【解析】各种原子的发射光谱都是明线光谱，选项A错误； 汤姆孙根据气体放电管实验断定阴极射线是带负电的粒子流，并求出了这种粒子的比荷，选项B正确； 卢瑟福α粒子散射实验表明:原子中带正电部分的体积很小，但几乎占有全部质量，电子在正电体的外面运动，选项C正确；玻尔在原子核式结构模型的基础上，结合普朗克的量子概念，提出了玻尔的原子模型，选项D正确；此题错误的选项，故选A.
2．B
【解析】试题分析：根据电荷数守恒和质量数守恒求解x，根据爱因斯坦质能方程求解该反应放出的能量，放射性元素对环境的污染较大．
该核反应是核裂变，可以自发进行，不是人工控制的，故A错误；根据质量数守恒，有：235+1=144+89+x，解得x=3，根据爱因斯坦质能方程，该反应放出能量为，B正确C错误；该核反应生成两种放射性元素，核污染较大，D错误．
3．B
【解析】原子弹是铀的裂变反应，氢弹是铀的裂变反应提供高温，之后利用氢的同位素聚变反应，故AC错误；根据质量数和电荷数守恒可知D选项质量数不守恒，故B正确D错误．
4．A
【解析】
【分析】
【详解】
为了解释光电效应规律，爱因斯坦提出了光子说，选项A 正确；在完成a粒子散射实验后，卢瑟福提出了原子的核式结构理论，选项B错误；首先发现了放射现象的是贝克勒尔，选项C 错误；在原子核人工转变的实验中，查德威克发现了中子，选项D 错误．
5．B
【解析】
试题分析：根据核反应方程的质量数和电荷数守恒可判断出X是那种原子核，根据爱因斯坦质能方程可知质量亏损大的释放能量大．中质量亏损为：△m1=1．0078+12．0000﹣13．0057=0．0021（u），
根据根据电荷数守恒和质量数守恒可知：中X的电荷数为2、质量数为4，故X为α粒子即，质量亏损为：△m2=1．0078+15．0001﹣12．0000﹣4．0026=0．0053（u）．根据爱因斯坦的质能方程可知：Q1=△m1c2，Q2=△m2c2，则Q1＜Q2，故B正确，ACD错误；故选B．
考点：核反应方程；核能
6．B
【解析】
试题分析：β衰变现象中放出的电子是核内中子转变为质子时放出的，不能说明电子是原子核的组成部分，选项A错误；玻尔理论的假设之一是原子能量的量子化，即原子处在一系列不连续的能量状态中，选项B正确；放射性元素的半衰期与外界因素无关，温度升高半衰期不变，选项C错误；比结合能越大表示原子核中的核子结合得越牢固，选项D错误；故选B.
考点：β衰变；玻尔理论；半衰期；比结合能.
【名师点睛】此题考查了原子物理知识的几个知识点；要知道β衰变中放出的电子是核内中子转变为质子时放出的；原子总是处在一系列不连续的能量状态中，即能量量子化；放射性元素的半衰期与外界因素以及所处的化合状态无关；理解比结合能的概念.
7．A
【解析】A、天然放射现象的射线来自原子核，可知原子核内部有复杂结构，故A正确。
B、α粒子散射实验得出了原子的核式结构模型，故B错误；
C、原子核发生α衰变生成的新核，电荷数少2，质量数少4，原子序数减小，故C错误；
D、n=3和n=2间的能级差小于n=2和n=1间的能级差，则氢原子从能级3跃迁到能级2辐射出的光子频率小于从能级2跃迁到能级1辐射出的光子频率，则氢原子从能级3跃迁到能级2辐射出的光子的波长大于从能级2跃迁到能级1辐射出的光子的波长，故D错误。
故选：A。
【名师点睛】
天然放射现象说明了原子核内部有复杂结构，α粒子散射实验得出了原子的核式结构模型；根据电荷数的变化判断原子序数增加还是减小；根据能级差得出辐射光子频率的大小，从而得出辐射光子波长的大小。
8．B
【解析】A、根据玻尔理论，氢原子发生能级跃迁时，只能吸收或辐射一定频率的光子，管子的能量等于量能级间的能量差，氢原子的最小能量为-13.6eV,若吸收的光子能量大于13.6eV，则将发生电离，A错误；
B、发现质子的核反应方程为： ，B正确；
C、半衰期是对大量的放射性元素的原子衰变的统计结果，哪个衰变，哪个不衰变是随机的，所以1000个经过10天后不一定衰变了750个，C错误；
D、结合能大的原子核，其比结合能不一定大，还与核子个数有关，比结合能越大，原子核相对越稳定，D错误；
故选B。
9．C
【解析】设原子核X的质量数为x，电荷数为y，根据质量数守恒和电荷数守恒，可得原子核Y的质量数为x，电荷数为y-1，原子核Z的质量数为x-3，电荷数为y-2．由此可得X核的质子（y）比Z核的质子（y-2）多2个，A错误；由A可得X核的中子（x-y）比Z核的中子（x-y-1）多1个，B错误；X核的质量数（x）比Z核的质量数（x-3）多3个，C正确；X核与Z核的总电荷（2y-2）是Y核电荷（y-1）的2倍，D错误．
10．B
【解析】轻核聚变是指把轻核结合成质量较大的核，并释放出核能的反应，所以由此可知A是衰变，B是氢核聚变，C是衰变，D是重核裂变，B正确．
11．
【解析】
根据质量数和电荷数守恒可得核反应方程为，根据质能方程可得质量亏损为
12．90 90 144
【解析】
左上角的数为原子的质量数，即234，左下角数值为质子数，即y=90，所以电子数也是x=90，中子数：z=m-y=234-90=144
点睛：本题考查原子的组成知识，注意核素的组成意义，以及质量数、质子数、中子数之间的关系：中性原子的质子数=核外电子数，质量数=质子数+中子数．
13． 正电子 42天
【解析】由核反应过程中电荷数和质量数守恒可写出核反应方程：，可知这种粒子是正电子．由图象可知的半衰期为14天，4mg的衰变后还剩0.5mg，则，解得经历了3个半衰期，所以为42天．
【点睛】根据质量数和电荷数守恒书写核反应方程，在半衰期计算这一块，剩余质量计算公式为．
14．（1）质子数88，中子数138（2）1.41×10﹣17C（3）88
【解析】
【分析】
【详解】
（1）镭核中的质子数等于其原子序数，故质子数为88，中子数N等于原子核的质量数A与质数Z之差，即N=A-Z=226-88=138.
（2）镭核所带电荷量：Q=Ze=88×1.6×10-19C=1.41×10-17C.
（3）核外电子数等于核电荷数，故核外电子数为88.
15．；2×106m/s
【解析】
【详解】
核反应方程为：
根据动量守恒定律得：mnv1=mHev2+mHv3
得：，方向与原来中子的方向相反．