2023年高考化学第十五章量子论初步原子核A卷练习.docx

第十五 章量子论初步原子核〔A卷〕 一、此题共12小题，每题4分，共48分，在每题给出的四个选项中，有的小题只有一个选项正确，有的小题有多个选项正确，全部选对得4分，选不全的得2分，有选错或不答的得0分. 1.以下说法中正确的选项是() A.氢原子从较高的激发态跃迁到较低的激发态时，电子的动能增加，电势能增加，原子的总能量增加 B.α射线是原子核发出的一种粒子流，它的电离能力在α、β、γ三种射线中是最弱的 D.将放射性元素掺杂到其他稳定元素中并大幅度降低其温度，它的半衰期不发生改变 解析：氢原子从较高的激发态跃迁到较低的激发态时，电子的动能增加，电势能减小，原子总能量减小,选项A错；α射线是原子核发出的一种粒子流，它的电离能力在α、β、γ三种射线中是最强的，选项B错；原子核反响过程中质量亏损现象不违背能量守恒定律，选项C错；半衰期是反映原子核自发衰变的物理量，半衰期不随物质所处的物理化学状态而改变，选项D正确. 答案：D ① ② ③ ④ a、b、c、d四种粒子依次是〔〕 A. B. C. D. 解析：核反响方程遵守质量数、电荷数守恒. 答案：B 总共大约有100万吨，这是由于太阳风带动大量质子打入月球外表的X粒子中，形成.月球外表的稀薄气体内，每立方厘米中有数个分子，收集这些，可以在月球上建立发电站.其中X粒子应该为() A. D. 解析：由核反响方程的质量数和电荷数守恒可知，X粒子为,故ABC错误，选项D正确.此题考查核反响方程的知识，提取有用的物理信息，写出核反响方程，由质量数和电荷数守恒求解. 答案：D 吸收一个中子后，生成一个新核和α粒子，新核具有放射性，它经过β衰变后变为镁24，由此可以判断() A.A=27，Z=15B.A=27，Z=13 C.A=28,Z=12D.A=27,Z=14 解析：设新核为，根据题意有.那么Z′=12+(-1)=11,A′=24+0=24,即新核为钠24()，于是，可写出核反响方程.那么Z=11+2-0=13，A=24+4-1=27，应选项B正确. 答案：B 发生α衰变成钋核时，α粒子的动能是E0，原子核因反冲而运动，它的动能是〔〕 A. B. E0 C. D. 解析：因为 由动量守恒定律4m0v0-218m0v=0 反冲核的动能为E=〔218m0〕·〔v0〕2=m0 而E0=·〔4m0〕v20=2m0 ，∴E=E0. 答案：A 6.A、B两种放射性元素，原来都静止在同一匀强磁场中，磁场方向如以下图，其中一个放出α粒子，另一个放出β粒子，α与β粒子的运动方向跟磁场方向垂直，图中a、b、c、d分别表示α粒子，β粒子以及两个剩余核的运动轨迹〔〕 α粒子轨迹，c为β粒子轨迹 α粒子轨迹，d为β粒子轨迹 α粒子轨迹，c为β粒子轨迹 α粒子轨迹，d为β粒子轨迹 解析：因为α衰变过程中，放出的α粒子和反冲核有大小相等方向相反的动量，故其轨道一定外切，又由R=可知，轨道半径大的为α粒子，故b为α粒子，同理可分析c为β粒子，故正确选项为C. 答案：C 7.原子核的裂变和聚变都是人类利用原子核能的途径，我国目前已建成了秦山和大亚湾两座核电站.下面关于这两座核电站的说法中正确的〔〕 C.它们一座是利用核裂变释放的原子能，另一座是利用核聚变释放的原子能 解析：核聚变需要几百万度的高温条件，目前核电站都是应用重核裂变释放原子能. 答案：A 8.据新华社报道，由我国自行设计、研制的世界第一套全超导核聚变实验装置〔又称“人造太阳〞“人造太阳〞的说法中正确的选项是() A.“人造太阳〞的核反响方程是 B.“人造太阳〞的核反响方程是 ΔE=Δmc2可知，核燃料的质量相同时，聚变反响释放的能量比裂变反响大得多 D.根据公式E=mc2可知，核燃料的质量相同时，聚变反响释放的能量与裂变反响释放的能量相同 解析：“人造太阳〞是核聚变装置，故A正确，B错误.由于聚变的燃料是轻核，裂变燃料是重核，根据原子量知同等质量的聚变燃料比裂变燃料包含的原子核数目多，故能产生更多能量，C正确，选AC. 答案：AC 9.如图是氢原子的能级图.假设一群处于n=3激发态的氢原子跃迁到n=2激发态时发射出的是红光，那么这群处于n=3激发态的氢原子发生跃迁还可能发射出〔〕 C.β射线 D.γ射线 解析：从n=3激发态的氢原子跃迁到n=1激发态和n=2激发态的氢原子跃迁到n=1基态时，产生光子的能量都比红光的大，所以选B,γ射线是原子核受到激发后产生的，β射线是电子流，故CD错. 答案：B ν，动量的大小为，如果一个静止的放射性元素的原子核在发生γ衰变时只发出一个γ光子，那么衰变后的原子核〔〕 D.可能向任何方向运动 解析：原子核原来静止，动量为零，衰变后光子有动量，所以衰变后的原子核必有反向动量，否那么动量不守恒，应选项A、B、D错误，选项C正确. 答案：C 11.如以下图，R是一种放射性物质，虚线框内的匀强磁场B，LL′是一厚纸板，MM′是荧光屏，实验时，发现在荧光屏O、P两处有亮斑，那么此时磁场方向、到达O点的射线、到达P点的射线与实验相符的有〔〕 磁场方向 到达Ｏ点射线 到达Ｐ点射线 Ａ 竖直向上 β射线 α射线 Ｂ 竖直向下 α射线 β射线 Ｃ 垂直纸面向内 γ射线 β射线 Ｄ 垂直纸面向外 γ射线 γ射线 解析：此题考查α、β、γ射线的带电情况及贯穿本领，α粒子能被厚纸板挡住，γ射线不带电，所以到达O点的为γ射线，到达P点为β射线；又因为β射线向下偏，由左手定那么，B垂直纸面向里，所以C选项正确. 答案：C 12.以下说法正确的选项是〔〕 ①衰变为要经过1次α衰变和1次β衰变 ②衰变为要经过1次α衰变和1次β衰变 ③衰变为要经过6次α衰变和4次β衰变 ④衰变为要经过4次α衰变和4次β衰变 A.①② B.②③ C.③④ D.①④ 解析：根据α、β衰变的规律知，说法②和说法③正确，即B选项正确. 答案：B 二、此题共5题，共72分，解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤，只写出最后答案的不能得分，有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位. 变的原子核数目成正比.利用计数器探测某放射源的半衰期，如果最初每分钟平均计数100次，15d后，每分钟平均计数为12.5次，那么，该放射源的半衰期是多少？ 解析：15d后剩下未衰变的原子核数目是衰变前原子核数目的，∴15d=3τ，∴τ=5d. 答案：5d 14.某一年，7颗人造卫星同时接收到来自远方的中子星发射的γ光子，经分析确认，1个负电子和1个正电子湮灭时放出2个频率相同的γ×10-31 kg，又静止质量为m0的粒子，其能量E和湮灭前的动量p满足关系E2=c2p2+c4. 式中c为光速，假设负电子、正电子的动量为零，求： 〔1〕写出湮灭的核反响方程式. 〔2〕用动量的有关知识说明上述核反响不可能只放出一个光子. 〔3〕计算出γ光子的频率. 解析：〔1〕核反响方程式为→2γ. 〔2〕假设只放出一个光子，说明反响后总动量不为零，而反响前总动量为零，违反动量守恒定律，所以只放出一个光子是不可能的. 〔3〕正、负电子湮灭前的动量为零，即c2p+项为零，可知其对应的能量为E=m0c2，光子的能量满足E=hν，由能量守恒有：m0c2+m0c2=2hν，即得频率为ν=×1020 Hz. 答案：〔1〕〔2〕见解析×1020 Hz 15.氢原子处于基态时，原子的能量为E1=-13.6eV，求： 〔1〕假设用一群动能为12.8 eV的电子去轰击处于基态的一群氢原子，受激发的氢原子向低能级跃迁时，可能辐射的谱线条数是多少？ 〔2〕当氢原子处于n=2的能量状态时，核外电子具有的动能是多少？它的运转所形成的等效电流是多少？ 解析：〔1〕设电子动能为Ek，要使基态氢原子被激发，即Ek≥E1〔-1〕=E1〔〕 整理，得n2〔Ek+E1〕≥E1 即n2〔12.8-13.6〕≥ 解之，得n≤ 所以，处于基态的氢原子至多跃到n=4的能级上，辐射谱线条数=6条. 〔2〕电子绕核运动所需向心力由库仑力提供，那么 所以Ek= m = =3.396 2 eV 又因为① i=② 由①②知i=≈×10-4 A 答案：〔1〕6条〔2〕Ek×10-4 A. 16.用中子轰击锂核〔〕发生核反响，生成氚核和α粒子，并放出4.8 MeV的能量. 〔1〕写出核反响方程. 〔2〕求出质量亏损. 〔3〕假设中子与锂核是以等值反向的动量相碰，那么氚核和α粒子的动能之比是多少？ 〔4〕α粒子的动能是多少？ 解析：〔1〕核反响方程为 〔2〕根据质能方程ΔE=Δmc2有 Δm= 〔3〕当中子与锂核以等值反向的动量相碰时，由动量守恒定律得 mαvα+mHvH=0 那么Eα:EH==mH:mα=3:4 〔4〕α粒子的动能为 Eα=〔Eα+EH〕=×4.8MeV=2.06 MeV 答案：〔1〕 〔2〕Δm=0.0052u〔3〕3:4〔4〕2.06 MeV 17.太阳光垂直射到地面上时，地面上1 m2接受的太阳光的功率为1.4 kW,其中可见光局部约占45%. (1)假设认为可见光的波长约为0.55 μ×1011量h=6.6×10-34J·s,估算太阳每秒辐射出的可见光光子数为多少？ ×106 m，估算地球接受的太阳光的总功率. 解析:〔1〕设地面上垂直阳光的1 m2×45%=n·h 解得n= ×1021个 N=n·4πR2×1021×4×××1011)2 ×1044个 〔2〕地球背着阳光的半个球面没有接收太阳光，地球向阳的半个球面面积也不都与太阳光垂直.接收太阳光辐射且与阳光垂直的有效面积是以地球半径为半径的圆平面的面积.那么地球接收阳光的总功率. P地=P·πr2×××106)2×1014 kW 答案×1044×1044 kW