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

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1、第2講　原子結(jié)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(xiàn)象，下列說法中正確的是(　　 ) A．放在A位置時，相同時間內(nèi)觀察到屏上的閃光次數(shù)最多 B．放在B位置時，相同時間內(nèi)觀察到屏上的閃光次數(shù)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(shù)極少 解析：ABD　[根據(jù)α粒子散射現(xiàn)象，絕大多數(shù)α粒子沿原方向前進，少數(shù)α粒子發(fā)生較大偏轉(zhuǎn)，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(jié)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(xiàn)質(zhì)子的核反應，他用α粒子轟擊氮原子核，產(chǎn)生氧的同位素——氧17和一個質(zhì)子，是人類第一次實現(xiàn)原子核的人工轉(zhuǎn)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(xiàn)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(xiàn)了天然放射現(xiàn)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(zhuǎn)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(chǎn)生了第一個人工放射性核素X：α＋Al→n＋X.X的原子序數(shù)和質(zhì)量數(shù)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(shù)為15，質(zhì)量數(shù)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(zhì)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(shù)相等，所以生成物的質(zhì)量等于反應物的質(zhì)量之和 解析：AB　[根據(jù)質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)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(zhì)量虧損，所以生成物的質(zhì)量小于反應物的質(zhì)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(jié)合能的光子照射靜止的氘核，可使氘核分解為一個質(zhì)子和一個中子 B．質(zhì)子和中子結(jié)合成原子核時不一定有質(zhì)量虧損，但一定釋放出能量 C．原子核的結(jié)合能越大，原子核越穩(wěn)定 D．重核裂變前后質(zhì)量數(shù)守恒，但質(zhì)量一定減小 解析：D　[質(zhì)子和中子結(jié)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(jié)合的程度，所以要使靜止的氘核分解為質(zhì)子和中子，除了要給它補充由于質(zhì)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(zhì)子和中子結(jié)合成原子核時一定有質(zhì)量虧損，根據(jù)愛因斯坦質(zhì)能方程知，有能量放出，選項B錯誤；原子核的比結(jié)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(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)守恒，但裂變過程會釋放出巨大的能量，由愛因斯坦質(zhì)能方程可知，一定有質(zhì)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(xiàn)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(nèi)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(nèi)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(chǎn)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(zhì)子 B．x是釷核中的一個中子轉(zhuǎn)化成一個質(zhì)子時產(chǎn)生的 C.Th的比結(jié)合能比Pa的比結(jié)合能大 D．1 g釷Th經(jīng)過120天后還剩0.2 gTh 解析：B　[根據(jù)電荷數(shù)和質(zhì)量數(shù)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(zhì)是β衰變時釋放的電子是由核內(nèi)一個中子轉(zhuǎn)化成一個質(zhì)子時產(chǎn)生的，故選項B正確；釷的比結(jié)合能比鏷的比結(jié)合能小，故選項C錯誤；釷的半衰期為24天，1 gTh 經(jīng)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(jié)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(zhì)量(取1 u＝×10－26 kg) 粒子名稱 質(zhì)子(p) α粒子 正電子(e) 中子(n) 質(zhì)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(jié)合成1個氦核時的質(zhì)量虧損約為0.026 6 kg C．4個氫核結(jié)合成1個氦核時的質(zhì)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(zhì)量數(shù)守恒及電荷數(shù)守恒得4H→He＋2e，故選項A正確；反應中的質(zhì)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(zhì)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(nèi)的中子轉(zhuǎn)化成質(zhì)子和電子所產(chǎn)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(nèi)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(nèi)的中子轉(zhuǎn)化成質(zhì)子同時釋放電子所產(chǎn)生的，A正確；根據(jù)電荷數(shù)守恒、質(zhì)量數(shù)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(nèi)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(jù)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(jù)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