2020高考物理一輪總復習 課時沖關四十二 原子結構和原子核（含解析）新人教版

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1、第2講　原子結構和原子核 [A級－基礎練] 1．(多選)如圖所示為盧瑟福和他的同事們做α粒子散射實驗裝置的示意圖，熒光屏和顯微鏡一起分別放在圖中的A、B、C、D四個位置時觀察到的現象，下列說法中正確的是(　　 ) A．放在A位置時，相同時間內觀察到屏上的閃光次數最多 B．放在B位置時，相同時間內觀察到屏上的閃光次數只比A位置時稍少些 C．放在C、D位置時，屏上觀察不到閃光 D．放在D位置時，屏上仍能觀察到一些閃光，但次數極少 解析：ABD　[根據α粒子散射現象，絕大多數α粒子沿原方向前進，少數α粒子發(fā)生較大偏轉，A、B、D正確．] 2．(2017·天津卷)如圖所示，我國自

2、主研發(fā)制造的國際熱核聚變核心部件在國際上率先通過權威機構認證，這是我國對國際熱核聚變項目的重大貢獻．下列核反應方程中屬于聚變反應的是(　　) A.H＋H→He＋n B.N＋He→O＋H C.He＋Al→P＋n D.U＋n→Ba＋Kr＋3n 解析：A　[H＋H→He＋n是一個氘核與一個氚核結合成一個氦核，同時放出一個中子，屬于聚變反應，故A正確；N＋He→O＋H是盧瑟福發(fā)現質子的核反應，他用α粒子轟擊氮原子核，產生氧的同位素——氧17和一個質子，是人類第一次實現原子核的人工轉變，屬于人工核反應，故B錯誤；He＋Al→P＋n是居里夫婦用α粒子轟擊鋁片時發(fā)現了放射性磷(磷30)，屬于

3、人工核反應，故C錯誤；U＋n→Ba＋Kr＋3n是一種典型的鈾核裂變，屬于裂變反應，故D錯誤．] 3．貝克勒爾在120年前首先發(fā)現了天然放射現象，如今原子核的放射性在眾多領域中有著廣泛應用．下列屬于放射性衰變的是(　　 ) A.C→N＋e B.U＋n→I＋Y＋2n C.H＋H→He＋n D.He＋Al→P＋n 解析：A　[A屬于β衰變，B屬于裂變，C是聚變，D是原子核的人工轉變，故選項A正確．] 4．氫原子的能級圖如圖所示，欲使一處于基態(tài)的氫原子釋放出一個電子而變成氫離子，氫原子需要吸收的能量至少是(　　 ) A．13.60 eV　　　　　 B．10.20 eV C．0.5

4、4 eV D．27.20 eV 解析：A　[要使氫原子變成氫離子，使氫原子由基態(tài)向高能級躍遷，需要吸收的能量大于等于ΔE＝En－E1＝0－(－13.6 eV)＝13.6 eV.] 5．(2018·全國卷Ⅲ)1934年，約里奧·居里夫婦用α粒子轟擊鋁核Al，產生了第一個人工放射性核素X：α＋Al→n＋X.X的原子序數和質量數分別為(　　) A．15和28 B．15和30 C．16和30 D．17和31 解析：B　[α粒子轟擊鋁核的核反應方程為He＋Al―→n＋X，所以X的原子序數為15，質量數為30，故B對，A、C、D錯誤．] 6．[2016·全國卷Ⅲ35(1)改編](多選)一

5、靜止的鋁原子核Al俘獲一速度為1.0×107 m/s的質子p后，變?yōu)樘幱诩ぐl(fā)態(tài)的硅原子核Si*.下列說法正確的是(　　 ) A．核反應方程為p＋Al→Si* B．核反應過程中系統(tǒng)動量守恒 C．核反應過程中系統(tǒng)能量不守恒 D．核反應前后核子數相等，所以生成物的質量等于反應物的質量之和 解析：AB　[根據質量數和電荷數守恒可得，核反應方程為p＋Al→Si*，A正確；核反應過程中釋放的核力遠遠大于外力，故系統(tǒng)動量守恒，B正確；核反應過程中系統(tǒng)能量守恒，C錯誤；由于反應過程中，要釋放大量的能量，伴隨著質量虧損，所以生成物的質量小于反應物的質量之和，D錯誤．] 7．(2019·河北省兩校模擬

6、)下列說法正確的是(　　 ) A．用能量等于氘核結合能的光子照射靜止的氘核，可使氘核分解為一個質子和一個中子 B．質子和中子結合成原子核時不一定有質量虧損，但一定釋放出能量 C．原子核的結合能越大，原子核越穩(wěn)定 D．重核裂變前后質量數守恒，但質量一定減小 解析：D　[質子和中子結合成氘核前，需要有很大的動能，才能使它們的距離達到能夠結合的程度，所以要使靜止的氘核分解為質子和中子，除了要給它補充由于質量虧損釋放的能量外，還需要給它們分離時所需的動能，選項A錯誤；質子和中子結合成原子核時一定有質量虧損，根據愛因斯坦質能方程知，有能量放出，選項B錯誤；原子核的比結合能越大，原子核越穩(wěn)定，選

7、項C錯誤；重核裂變過程遵循質量數和電荷數守恒，但裂變過程會釋放出巨大的能量，由愛因斯坦質能方程可知，一定有質量虧損，選項D正確．] [B級－能力練] 8．(2019·貴州貴陽模擬)如圖所示為氫原子的能級圖，現讓一束單色光照射到一群處于基態(tài)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，則照射氫原子的單色光的光子能量為(　　 ) A．13.6 eV B．3.4 eV C．12.75 eV D．14.45 eV 解析：C　[由題意有6＝，得n＝4，即能發(fā)出6種頻率的光的氫原子一定是從基態(tài)躍遷到n＝4能級的激發(fā)態(tài)，則照射氫原子的單色光的光子能量為E＝－0.85 eV－(－13

8、.6 eV)＝12.75 eV，故選項C正確．] 9．在勻強磁場中，有一個原來靜止的C原子核，它放出的粒子與反沖核的徑跡是兩個相內切的圓，圓的直徑之比為7∶1，那么碳14的衰變方程為(　　 ) A.C→e＋B B.C→He＋Be C.C→H＋B D.C→e＋N 解析：D　[由動量守恒定律可知，放出的粒子與反沖核動量大小相等、方向相反，由在磁場中兩圓徑跡內切可知，反沖核帶正電，放出的粒子帶負電，由兩圓直徑之比為7∶1和R＝可知，反沖核的電荷量是粒子的7倍，故只有選項D正確．] 10．(2019·江蘇南京模擬)Th釷具有放射性，它能放出一個新的粒子而變?yōu)镻a鏷，同時伴隨有γ射線產生，

9、其方程為Th→Pa＋x，釷的半衰期為24天．則下列說法正確的是(　　 ) A．x為質子 B．x是釷核中的一個中子轉化成一個質子時產生的 C.Th的比結合能比Pa的比結合能大 D．1 g釷Th經過120天后還剩0.2 gTh 解析：B　[根據電荷數和質量數守恒知釷核衰變過程中放出了一個電子，即x為電子，故選項A錯誤；β衰變的實質是β衰變時釋放的電子是由核內一個中子轉化成一個質子時產生的，故選項B正確；釷的比結合能比鏷的比結合能小，故選項C錯誤；釷的半衰期為24天，1 gTh 經過120天后，發(fā)生5次衰變，最后還剩0.031 25 g Th，故選項D錯誤．] 11．(多選)太陽的能量來

10、源是氫核的聚變，太陽中存在的主要元素是氫，核聚變反應可以看做是4個氫核(H)結合成1個氦核同時放出2個正電子．下表中列出了部分粒子的質量(取1 u＝×10－26 kg) 粒子名稱 質子(p) α粒子 正電子(e) 中子(n) 質量/u 1.007 3 4.001 5 0.000 55 1.008 7 以下說法正確的是(　　 ) A．核反應方程為4H→He＋2e B．4個氫核結合成1個氦核時的質量虧損約為0.026 6 kg C．4個氫核結合成1個氦核時的質量虧損約為4.43×10－29 kg D．聚變反應過程中釋放的能量約為4.0×10－12 J 解析：ACD　

11、[由核反應的質量數守恒及電荷數守恒得4H→He＋2e，故選項A正確；反應中的質量虧損為Δm＝4mp－mα－2me＝(4×1.007 3－4.001 5－2×0.000 55) u＝0.026 6 u＝4.43×10－29 kg，故選項C正確，B錯誤；由質能方程得ΔE＝Δmc2＝4.43×10－29×(3×108)2 J≈4×10－12 J，故選項D正確．] 12．如圖所示為氫原子的能級圖，當一群氫原子從n＝3能級向低能級躍遷時，共輻射出三種不同頻率的光子，光子的頻率分別為ν1、ν2、ν3，且ν1>ν2>ν3，則下列說法正確的是(　　 ) A.＋＝ B．ν1＝ν2＋ν3 C．從n＝3

12、能級躍遷到n＝2能級，輻射出的光子頻率為ν1 D．輻射出頻率為ν1的光子后的氫原子的電勢能比輻射出頻率為ν2的光子后的氫原子的電勢能大 解析：B　[由題意及玻爾理論可知，E3－E1＝hν1，E2－E1＝hν2，E3－E2＝hν3，因此有hν1＝hν2＋hν3，即ν1＝ν2＋ν3，選項A錯誤，B正確；從n＝3能級躍遷到n＝2能級，輻射出的光子頻率為ν3，選項C錯誤；輻射出的頻率為ν1的光子后的氫原子處于基態(tài)，輻射出頻率為ν2的光子后氫原子也處于基態(tài)，因此氫原子的電勢能相同，選項D錯誤．] 13．(多選)美國科研人員正在研制一種新型鎳銅長效電池，它是采用半衰期長達100年的放射性同位素鎳63

13、(Ni)和銅兩種金屬作為長效電池的材料，利用鎳63發(fā)生β衰變時釋放電子給銅片，把鎳63和銅片做電池兩極外接負載，為負載提供電能．下面有關該電池的說法正確的是(　　 ) A．β衰變所釋放的電子是原子核內的中子轉化成質子和電子所產生的 B．鎳63的衰變方程是Ni→e＋Cu C．提高溫度，增大壓強可以改變鎳63的半衰期 D．該電池內部電流方向是從鎳63到銅片 解析：AB　[β衰變所釋放的電子是原子核內的中子轉化成質子同時釋放電子所產生的，A正確；根據電荷數守恒、質量數守恒知鎳63的衰變方程是Ni→e＋Cu，B正確；半衰期由原子核本身決定，與外界因素無關，故C錯誤；銅片得到電子帶負電，鎳63

14、帶正電，和外接負載時鎳63的電勢比銅片的高，該電池內部電流方向是從銅片到鎳63，故D錯誤．] 14．(2019·南昌十所省重點中學模擬)根據玻爾理論，氫原子的能級公式為En＝(n為能級，A為基態(tài)能量)，一個氫原子中的電子從n＝4的能級直接躍遷到基態(tài)，在此過程中(　　 ) A．氫原子輻射一個能量為的光子 B．氫原子輻射一個能量為－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 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－ 解析：B　[根據玻爾理論，一個氫原子中的電子從n＝4的能級直接躍遷到基態(tài)，輻射一個光子的能量為ΔE＝E4－E1＝－＝－，選項B正確，A、C、D錯誤．] 7