练案84 第十六章 第84讲 原子结构与原子核-【衡中学案】2026年高考物理一轮总复习练案

练案[84] 第84讲 原子结构与原子核 态，已知普朗克常量h=6.6×10-34J·s,1eV=1.6× 基础巩固练 109J,某锑铯化合物的逸出功为2.0eV,则() 题组一卢瑟福核式结构模型、能级跃迁 E/eV 1.根据粒子散射实验，卢瑟福提出了原子的核式结构 模型。如图所示是某同学画出的α粒子散射实验的 -3.4 图景，图中实线表示粒子的运动轨迹，下列说法正 确的是 ( -13.6 A.这些氢原子跃迁过程中最多可发出3种频率的光 2☒ B.这些氢原子跃迁过程中产生光子的最小频率为1.6 3 ⑧ ×104Hz ⊕ C.这些氢原子跃迁过程中有4种频率的光照射该锑 铯化合物可使其电子逸出 D.一个动能为12.5eV的电子碰撞一个基态氢原子 A.轨迹3是正确的 不能使其跃迁到激发态 B.轨迹2是正确的 题组二原子核的衰变半衰期 C.少部分的α粒子穿过金箔后仍沿原方向前进 5.(多选)科学家利用天然放射性元素的衰变规律，通过 D.α粒子在轨迹3的电势能先减小后增大 对目前发现的古老岩石中铀含量来推算地球的年龄， 2.（2024·江西卷)近年来，江西省科学 E 铀238的相对含量随时间的变化规律如图所示，下列 家发明硅衬底氨化镓基系列发光二极 2.20eV 说法正确的是 () 管(LED),开创了国际上第三条LED E 轴238的相对含量NW 技术路线。某氮化镓基LED材料的 1.00 简化能级如图所示，若能级差为2.20eV(约3.52× 0.78 0.50 109J),普朗克常量h=6.63×10-34J·s,则发光频 0.25 率约为 ( 0 4590125亿年 A.6.38×1014Hz B.5.67×104z A.铀238发生a衰变的方程为U→2Th+He C.5.31×104Hz D.4.67×104Hz 3.(2023·河北卷)2022年8月30日，国家航天局正式 B.测得某岩石中现含有的铀是岩石形成初期时的一 半，可推算出地球的年龄约为45亿年 发布了“羲和号”太阳探测卫星国际上首次在轨获取 C.2000个铀核经过90亿年，一定还有500个铀核未 的太阳H。谱线精细结构。H。是氢原子巴耳末系中 发生衰变 波长最长的谱线，其对应的能级跃迁过程为() D.铀238(U)最终衰变形成铅206(2P),需经8次 n 巴耳末系E/eV 衰变，6次B衰变 -0.54 6.（2023·浙江卷)“玉兔二号”装有核电池，不惧漫长寒 -0.85 冷的月夜。核电池将Pu衰变释放的核能一部分转 -1.51 换成电能。28Pu的衰变方程为8P→2U+He,则 () -3.40 A.衰变方程中的X等于233 A.从0跃迁到n=2 B.He的穿透能力比y射线强 B.从n=5跃迁到n=2 C.Pu比，U的比结合能小 C.从n=4跃迁到n=2 D.月夜的寒冷导致8Pu的半衰期变大 D.从n=3跃迁到n=2 4.（多选)(2025·八省联考山西陕西卷)氢原子能级图 题组三裂变和聚变核反应核能的计算 如图所示，若大量氢原子处于n=1,2,3,4的能级状 7.(2024·甘肃卷)2024年2月，我国科学家在兰州重离 子加速器国家大科学装置上成功合成了新核素。0s, —489 核反应方程如下： 11.(2023·河北省模拟)为了解释氢 IeCd+8Ni→80s+4X 原子的发光现象，玻尔于1913年 该方程中X是 提出了原子假说。如图所示，一电 A.质子 B.中子 子绕氢原子核做匀速圆周运动，基 C.电子 D.a粒子 态的轨道半径为，电子在该轨道 8.(2025·河南项城五校联考)随着中国玉兔月球探测 上运动的动能为E1,基态原子的能量为E,某激发 器成功着陆月球背面，世界上掀起了新一轮的月球探 态的轨道半径为2，电子在该轨道上运动的动能为 测热潮。月球表面蕴含丰富而地球却十分匮乏的氦 E2,该激发态原子的能量为E2。普朗克常量为h,下 3,氦3是一种非常理想的核聚变材料，月球氦3的开 列说法中正确的是 () 发对解决能源危机有着积极的意义。氦3与氘核的核 A.E1o >E 反应方程为He+H→He+X+△E,其中△E为释放 B.电子可以在1和2之间的任意轨道上稳定运动 C.处于该激发态的原子向基态跃迁时释放的光子频 的核能。且知氘核的比结合能为E,氨核的比结合能 为E2,则下列说法中正确的是 ) 率为8 A.X为中子 D.氢原子的上述能级跃迁释放能量的方式和氢弹释 B.氨3的比结合能比氦核的比结合能大 放能量的方式相同 C氨3的比结合能为46，-2E,-4E 12.(多选)(2023·浙江卷)氢原子从高能级向低能级跃 3 迁时，会产生四种频率的可见光，其光谱如图1所示。 D.氨3的比结合能为46，-2E,+4E 氢原子从能级6跃迁到能级2产生可见光I,从能级 3 3跃迁到能级2产生可见光Ⅱ。用同一双缝干涉装 9.(多选)(2020·浙江卷)太阳辐射的总功率约为4× 置研究两种光的干涉现象，得到如图2和图3所示的 1026W,其辐射的能量来自聚变反应，在聚变反应中， 干涉条纹。用两种光分别照射如图4所示的实验装 一个质量为1876.1MeV/c2(c为真空中的光速)的氘 置，都能产生光电效应。下列说法正确的是() 核(2H)和一个质量为2809.5MeV/c2的氚核(H)结 合为一个质量为3728.4MeV/c2的氦核(He),并放 出一个X粒子，同时释放大约17.6MeV的能量。下列 图1 说法正确的是 A.X粒子是质子 IIIIIIIIIIIM a P 图2 B.X粒子的质量为939.6MeV/c C.太阳每秒因为辐射损失的质量约为4.4×10°kg 图3 图4 D.太阳每秒因为辐射损失的质量约为17.6MeV/c2 A.图1中的H.对应的是I 能力提升练 B.图2中的干涉条纹对应的是Ⅱ C.I的光子动量大于Ⅱ的光子动量 10.（多选)(2025·宁德模拟)静止在0点的C原子核 D.P向a移动，电流表示数为零时I对应的电压表 发生衰变的同时，空间中加入如图所示的匀强电场 示数比Ⅱ的大 之后衰变产物A、B两粒子的运动轨迹OA、OB如图 13.现有钚的同位素原子核P静止在匀强磁场中，该 中虚线所示，不计重力和两粒子间的相互作用，下列 离子沿与磁场垂直的方向放出α粒子以后，变成铀 说法正确的是 的一个同位素原子核，同时放出一个能量为￡=0.09 MeV的光子，已知钚核质量m1=238.99965u,铀核 质量m2=234.993470u,c粒子的质量为m3= 4.001509u,1u=931.5MeV/c2,下列说法正确的是 () A.该核反应属于裂变反应 B.此过程的核反应方程为9Pu一→2U+He A.A、B两粒子均带正电 C.若不计光子的动量，则α粒子与铀核在该磁场中 B.C原子核发生的是a衰变 的回转半径之比R。:Ru=1:46 C.A粒子为9Be D.若不计光子的动量，铀核的动能约为0.071MeV D.衰变后瞬间A、B粒子速度比为5：2 490:9.BC由质量数和电荷数守恒可知，X的质量数为1，电荷数为 练案[84] 0,则X为中子，A项错误；根据能量关系可知m,c2=(1876.1+ 1.A在Q粒子散射实验结果中，绝大多数α粒子穿过金箔后仍 2809.5-3728.4-17.6)MeV,解得m,=939.6MeV/c,B项正 沿原来方向前进，极少数发生超过90°的大角度偏转，越靠近原 确：太阳每秒放出的能量E=Pt=4×10J,损失的质量△m= 子核，轨迹偏转越大，而题图中轨迹2的偏转程度超过轨迹3， E4×102 kg≈4.4×10kg,C项正确；因为E=4×106J= 故轨迹2错误，轨迹3正确；在轨迹3，原子核对粒子先做负 c29×10 功再做正功，所以α粒子电势能先增大后减小，故A正确，B、C 1.6x10-西cV=2.5×105eV=2.5×10”MeV,则太阳每秒因 4×1026 D错误。 2.C E 为辐射损失的质量为△m=专=25×10”MeV/c,D项错误。 10.ABC根据A、B两粒子的运动轨迹，可知其所受电场力均与电 2.20eV=3.52×10J 场方向相同，A、B两粒子均带正电，4C原子核发生的是α衰 E 8-hv 变，故A、B正确；根据A、B两粒子的运动轨迹，该核反应方程 3.52×10J 为C→9Be+He,衰变过程动量守恒有mA-mgg=0,可知 == 531×10Hz,C正确。 6.63×104J·s 质量越大，速度越小，Be的初速度小于He的初速度，粒子在 3.DH,是氢原子巴耳未系中波长最长的谱线，根据=无，可知 电场中做类平抛运动，则有x=,号治解得y= 2nm,可 H。是氢原子巴耳末系中频率最小的谱线，根据氢原子的能级 知当两粒子竖直方向的位移相等时，B粒子的水平位移较 图，利用玻尔理论中的频率条件w=E,-E,,可见能级差越小， 小，A粒子为B,故C正确。衰变过程动量守恒有mA 频率越低，波长越长。故H,对应的能级跃迁过程为从=3跃 mgg=0,可得衰变后瞬间A、B粒子速度比为4：g=2:5, 迁到n=2。故选D。 故D错误。 4.BC这些氢原子跃迁过程中最多可发出C6种频率的光，故11.C电子绕原子核做圆周运动，由库仑力提供向心力得6二： A错误；氢原子从n=4能级跃迁到n=3能级发出的光子的能 量最小为E=E4-E3=0.66eV,这些氢原子跃迁过程中产生光 m号，可得电子的动能为么-宁2一答x,由于<n, 子的最小频率为”= E_0.66×1.6×10-19 Hz=1.6×104Hz, 6.6×10-34 则有E>E2,故A错误；根据玻尔的电子轨道量子化假设，可 故B正确；某锑铯化合物的逸出功为2.0eV,则这些氢原子跃 知电子不可以在1和2之间的任意轨道上稳定运动，故B错 迁过程中有4种频率的光照射该锑铯化合物可使其电子逸出， 误；处于该激发态的原子向基态跃迁时释放的光子能量为w 分别是从n=4能级跃迁到n=1能级发出的光子，从n=3能级 =B,-E1,可得释放的光子频率为v=B-上 ，故C正确；氢原 h 跃迁到n=1能级发出的光子，从n=2能级跃迁到n=1能级发 子的上述能级跃迁释放能量的方式和氢弹释放能量的方式不 出的光子，从n=4能级跃迁到n=2能级发出的光子，故C正 确；一个基态氢原子跃迁到激发态所需的最小能量为E=E, 相同，氢弹是通过轻核聚变释放能量，故D错误。 -E,=10.2eV,一个动能为12.5eV的电子（大于10.2eV)碰 12.CD根据题意可知。氢原子发生能级跃迁时，由公式可得E 撞一个基态氢原子能使其跃迁到激发态，故D错误。故选BC。 -E。=hm=c,可知，可见光I的频率大，波长小，可见光Ⅱ的 5.BD轴238发生a衰变的方程为U→Th+He,选项A错 频率小，波长大。可知，图1中的H对应的是可见光Ⅱ，故A 误：测得某岩石中现含有的铀是岩石形成初期时的一半，即经 过了一个半衰期，可推算出地球的年龄约为45亿年，选项B正 错误；由公式有，干涉条纹间距为4x=入，由图可知，图2中 确；半衰期是大量原子核衰变的统计规律，对少数的原子核衰 间距较小，则波长较小，对应的是可见光I,故B错误：根据题 变不适用，选项C错误；铀238(U)最终衰变形成铅 206(0Pb),a衰变的次数238-206=8次，B衰变的次数82+2 意，由公式可得，光子动量为p=加=久，可知，I的光子动量 4 大于Ⅱ的光子动量，故C正确；根据光电效应方程及动能定理 ×8-92=6次，选项D正确。 可得eU。=hw-W。,可知，频率越大，遏止电压越大，则P向a 6.C根据质量数和电荷数守恒可知，衰变方程为Pu一→U 移动，电流表示数为零时I对应的电压表示数比Ⅱ的大，故D +2He,即衰变方程中的X=234,故A错误；2He是a粒子，穿透 正确。故选CD。 能力比y射线弱，故B错误；比结合能越大越稳定，由于Pu衰13.D该核反应属于α衰变，故A错误；根据质量数守恒和电荷 变成为了U,故U比Pu稳定，即Pu比U的比结合能 数守恒，知该过程核反应方程为9Pu→5U+He,故B错误： 小，故C正确：半衰期由原子核本身决定，与温度等外部因素无 设9Pu衰变后，铀核速度为2，心粒子的速度为3，根据动量 关，故D错误。故选C。 7.B根据反应前后质量数守恒和电荷数守恒，可得X是中子 守恒有m5与=0，由9B=m元可得光-· Ru m2vz 93 (0n),B正确。 的放C错误；由能量守恒定律知，铺核与a粒子的总动能 8.C根据质量数和电荷数守恒可得核反应方程为2H+H→ He+H+△E,可知X为质子，故A错误：核反应放出能量，生 E&=Ew+Ea=931.5×(m1-m2-m3)MeV-E≈4.261 成的氦核比氦3更稳定，可知氦3的比结合能比氦核的比结合 MeV,结合m22=m33,p2=2mE,有m2Eu=m3Ea,解得Eu 能小，故B错误：根据3E+2E,+△E=4E,,可得氦3的比结合 ≈0.071MeV,故D正确。 能为B-46,-4E-26,枚C正确，D错误。 3 666