（通用版）2021版高考物理大一輪復(fù)習(xí) 課后限時(shí)集訓(xùn)35 原子結(jié)構(gòu)和原子核

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1、課后限時(shí)集訓(xùn)35 原子結(jié)構(gòu)和原子核 建議用時(shí)：45分鐘 (對(duì)應(yīng)學(xué)生用書第1頁) 1．(2018·北京高考)在核反應(yīng)方程He＋N→O＋X中，X表示的是(　　) A．質(zhì)子 B．中子 C．電子 D．α粒子 A　[核反應(yīng)方程中，電荷數(shù)守恒和質(zhì)量數(shù)守恒，X為H。] 2．一個(gè)C核經(jīng)一次β衰變后，生成新原子核的質(zhì)子數(shù)和中子數(shù)分別是(　　) A．6和8 B．5和9 C．8和6 D．7和7 D　[一個(gè)C核經(jīng)一次β衰變后，生成新原子核，質(zhì)量數(shù)不變，電荷數(shù)增加1，質(zhì)量數(shù)為14，電荷數(shù)為7，即新核的質(zhì)子數(shù)為7，中子數(shù)也為7，故選D。] 3.某一放射性物質(zhì)發(fā)生衰變時(shí)放出α、β、γ三種

2、射線，讓這三種射線進(jìn)入磁場(chǎng)，運(yùn)動(dòng)情況如圖所示。下列說法正確的是(　　) A．該放射性物質(zhì)的半衰期隨溫度的升高會(huì)增大 B．C粒子是原子核的重要組成部分 C．A粒子一定帶正電 D．B粒子的穿透性最弱 C　[半衰期由原子核本身決定，與外界因素?zé)o關(guān)，故A錯(cuò)誤；由題圖可知C粒子為電子，而原子核帶正電，故B錯(cuò)誤；由左手定則可知，A粒子一定帶正電，故C正確；B粒子為γ射線，穿透性最強(qiáng)，故D錯(cuò)誤。] 4．(2019·貴州凱里一中模擬)居里夫婦和貝克勒爾由于對(duì)放射性的研究而一起獲得1903年的諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)，下列關(guān)于放射性的敘述，正確的是(　　) A．自然界中只有原子序數(shù)大于83的元素才具有放

3、射性 B．三種天然放射線中，電離能力和穿透能力最強(qiáng)的是α射線 C．α衰變U→X＋He的產(chǎn)物X由90個(gè)質(zhì)子和144個(gè)中子組成 D．放射性元素的半衰期與原子所處的化學(xué)狀態(tài)和外部條件有關(guān) C　[原子序數(shù)大于83的元素都具有放射性，小于83的個(gè)別元素也具有放射性，故A錯(cuò)誤；α射線的穿透能力最弱，電離能力最強(qiáng)，γ射線的穿透能力最強(qiáng)，電離能力最弱，故B錯(cuò)誤；根據(jù)電荷數(shù)和質(zhì)量數(shù)守恒得，產(chǎn)物X為X，則質(zhì)子為90個(gè)，中子數(shù)為234－90＝144個(gè)，故C正確；放射性元素的半衰期與原子所處的化學(xué)狀態(tài)和外部條件無關(guān)，故D錯(cuò)誤。] 5．(2019·重慶市上學(xué)期期末抽測(cè))關(guān)于近代物理發(fā)展的成果，下列說法正確的是

4、(　　) A．只要增加入射光的強(qiáng)度，光電效應(yīng)就可以發(fā)生 B．氫原子從激發(fā)態(tài)向基態(tài)躍遷時(shí)會(huì)輻射特定頻率的光子 C．環(huán)境溫度越高，原子核衰變的速度越快 D．任何核反應(yīng)都遵從質(zhì)量守恒定律 B　[發(fā)生光電效應(yīng)和入射光的強(qiáng)度沒有關(guān)系，只要大于等于金屬極限頻率就可以發(fā)生光電效應(yīng)，故A錯(cuò)誤；根據(jù)玻爾氫原子模型的相關(guān)理論，電子軌道和能量都是量子化的，而在“躍遷”過程中要遵循h(huán)ν＝Em－En，故只能輻射特定頻率的光子，故B正確；衰變和元素本身有關(guān)，和溫度無關(guān)，故C錯(cuò)誤；愛因斯坦的質(zhì)能方程表明核反應(yīng)中存在質(zhì)量虧損，故D錯(cuò)誤。] 6.根據(jù)氫原子的能級(jí)圖，現(xiàn)讓一束單色光照射到大量處于基態(tài)(量子數(shù)n＝1)的

5、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．12.75 eV 　　 B．13.06 eV C．13.6 eV 　　 D．0.85 eV A　[受激的氫原子能自發(fā)地發(fā)出6種不同頻率的光，知躍遷到第4能級(jí)，則吸收的光子能量為ΔE＝－0.85 eV－(－13.6 eV)＝12.75 eV，A正確，B、C、D錯(cuò)誤。] 7.自然界存在的放射性元素的原子核并非只發(fā)生一次衰變就達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)，而是要發(fā)生一系列連續(xù)的衰變，最終達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)。某些原子核的衰變情況如圖所示(N表示中子數(shù)，Z表示質(zhì)子數(shù))，則下列說法正確的是(　　) A．由Ra

6、到Ac的衰變是α衰變 B．已知Ra的半衰期是T，則8個(gè)Ra原子核經(jīng)過2T時(shí)間后還剩2個(gè) C．從Th到Pb共發(fā)生5次α衰變和2次β衰變 D．圖中原子核發(fā)生的α衰變和β衰變分別只能產(chǎn)生α射線和β射線 C　[Ra衰變?yōu)锳c的過程中，放出負(fù)電子，則該衰變是β衰變，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；半衰期是大量原子核衰變的統(tǒng)計(jì)規(guī)律，對(duì)少數(shù)原子核的衰變不適用，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；Th衰變?yōu)镻b的過程中，質(zhì)量數(shù)減少20，由原子核衰變時(shí)質(zhì)量數(shù)守恒可知，該過程中共發(fā)生了5次α衰變，又由原子核衰變時(shí)電荷數(shù)守恒有5×2－x＝8，和x＝2，則該過程中共發(fā)生了2次β衰變，選項(xiàng)C正確；發(fā)生α衰變和β衰變時(shí)，往往伴隨γ射線產(chǎn)生，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。]

7、 8.(2017·天津高考)我國自主研究制造的國際熱核聚變核心部件在國際上率先通過權(quán)威機(jī)構(gòu)認(rèn)證，這是我國對(duì)國際熱核聚變項(xiàng)目的重大貢獻(xiàn)。下列核反應(yīng)方程中屬于聚變反應(yīng)的是(　　) A.H＋H→He＋n B.7N＋He→8O＋H C.He＋Al→P＋n D.92U＋n→56Ba＋Kr＋3n A　[A對(duì)：兩個(gè)輕核結(jié)合成質(zhì)量較大的原子核。 B錯(cuò)：原子核的人工轉(zhuǎn)變。 C錯(cuò)：原子核的人工轉(zhuǎn)變。 D錯(cuò)：重核裂變。] 9．(2019·山西省長治、運(yùn)城、大同、朔州、陽泉五地市聯(lián)考)氘核和氚核可發(fā)生熱核聚變而釋放巨大的能量，該反應(yīng)方程為：H＋H→He＋X，式中X是某種粒子。已知：H、H、He和

8、粒子X的質(zhì)量分別為2.014 1 u、3.016 1 u、4.002 6 u和1.008 7 u；1 u＝931.5 MeV/c2，c是真空中的光速。由上述反應(yīng)方程和數(shù)據(jù)可知(　　) A．粒子X是H B．該反應(yīng)中的質(zhì)量虧損為0.028 9 u C．該反應(yīng)釋放出的能量約為17.6 MeV D．該反應(yīng)中釋放的全部能量轉(zhuǎn)化為粒子X的動(dòng)能 C　[根據(jù)核反應(yīng)前、后質(zhì)量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒，可判斷X為中子，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；該反應(yīng)中的質(zhì)量虧損為Δm＝2.014 1 u＋3.016 1 u－4.002 6 u－1.008 7 u＝0.018 9 u，故B錯(cuò)誤；由愛因斯坦質(zhì)能方程可知釋放出的能量為ΔE＝0.

9、018 9×931.5 MeV≈17.6 MeV，選項(xiàng)C正確；該反應(yīng)中釋放的能量一部分轉(zhuǎn)化為粒子X的動(dòng)能，一部分轉(zhuǎn)化為He的動(dòng)能，故D錯(cuò)誤。] 10．全國政協(xié)委員、中國航天科技集團(tuán)十一院研究員周偉江在2018年3月10日透露，中國已經(jīng)完成火星探測(cè)器的氣動(dòng)設(shè)計(jì)工作，目前正在試驗(yàn)驗(yàn)證，計(jì)劃于2020年發(fā)射火星探測(cè)器。因?yàn)榛鹦谴蟛糠值貐^(qū)表面溫度的晝夜差超過100 ℃，一般化學(xué)電池?zé)o法工作，因此探測(cè)器的工作電源是放射性同位素電池，即核電池。核電池將同位素在衰變過程中不斷放出的核能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?，核電池已成功用作航天器的電源。?jù)此猜測(cè)航天器的核電池有可能采用的核反應(yīng)方程是(　　) A．H＋H→He＋

10、n B．U＋n→Ba＋Kr＋3n C．Pu→U＋He D．Al＋He→P＋n C　[H＋H→He＋n為核聚變，U＋n→Ba＋Kr＋3n為核裂變；Pu→U＋He為α衰變；Al＋He→P＋n為原子核的人工轉(zhuǎn)變。故應(yīng)選C。] 11．已知一核反應(yīng)方程為N＋H→C＋X＋ΔE，N的質(zhì)量為m1，H的質(zhì)量為m2，C的質(zhì)量為m3，X的質(zhì)量為m4，光在真空中的速度為c。則下列判斷正確的是(　　) A．X是He，ΔE＝(m1＋m2－m3－m4)c2 B．X是He，ΔE＝(m1＋m2－m3－m4)c2 C．X是He，ΔE＝(m3＋m4－m1－m2)c2 D．X是He，ΔE＝(m3＋m4－m1－m2)

11、c2 B　[根據(jù)核反應(yīng)方程中質(zhì)量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒可知，X的質(zhì)量數(shù)A＝15＋1－12＝4，核電荷數(shù)Z＝7－1－6＝2，所以X為氦核(He)，該核反應(yīng)過程中質(zhì)量虧損為Δm＝m1＋m2－m3－m4，所以釋放的核能為ΔE＝(m1＋m2－m3－m4)c2，B正確。] 12.(多選)(2017·江蘇高考)原子核的比結(jié)合能曲線如圖所示。根據(jù)該曲線，下列判斷正確的有(　　) A．He核的結(jié)合能約為14 MeV B．He核比Li核更穩(wěn)定 C．兩個(gè)H核結(jié)合成He核時(shí)釋放能量 D．U核中核子的平均結(jié)合能比Kr核中的大 BC　[A錯(cuò)：He核有4個(gè)核子，由比結(jié)合能圖線可知，He核的結(jié)合能約為28 M

12、eV。 B對(duì)：比結(jié)合能越大，原子核越穩(wěn)定。 C對(duì)：兩個(gè)H核結(jié)合成He核時(shí)，核子的比結(jié)合能變大，結(jié)合時(shí)要放出能量。 D錯(cuò)：由比結(jié)合能圖線知，U核中核子平均結(jié)合能比Kr核中的小。] 13．(2017·全國卷Ⅰ)大科學(xué)工程“人造太陽”主要是將氘核聚變反應(yīng)釋放的能量用來發(fā)電。氘核聚變反應(yīng)方程是：H＋H→He＋n。已知H的質(zhì)量為2.013 6 u，He的質(zhì)量為3.015 0 u，n的質(zhì)量為1.008 7 u,1 u＝931 MeV/c2。氘核聚變反應(yīng)中釋放的核能約為(　　) A．3.7 MeV B．3.3 MeV C．2.7 MeV D．0.93 MeV B　[在核反應(yīng)方程H＋H→

13、He＋n中， 反應(yīng)前物質(zhì)的質(zhì)量m1＝2×2.013 6 u＝4.027 2 u， 反應(yīng)后物質(zhì)的質(zhì)量m2＝3.015 0 u＋1.008 7 u＝4.023 7 u，質(zhì)量虧損Δm＝m1－m2＝0.003 5 u。則氘核聚變釋放的核能為E＝931×0.003 5 MeV≈3.3 MeV，選項(xiàng)B正確。] 14．(2017·全國卷Ⅱ)一靜止的鈾核放出一個(gè)α粒子衰變成釷核，衰變方程為U→Th＋He。下列說法正確的是(　　) A．衰變后釷核的動(dòng)能等于α粒子的動(dòng)能 B．衰變后釷核的動(dòng)量大小等于α粒子的動(dòng)量大小 C．鈾核的半衰期等于其放出一個(gè)α粒子所經(jīng)歷的時(shí)間 D．衰變后α粒子與釷核的質(zhì)量之和等

14、于衰變前鈾核的質(zhì)量 B　[衰變過程遵守動(dòng)量守恒定律，故選項(xiàng)A錯(cuò)，選項(xiàng)B對(duì)。根據(jù)半衰期的定義，可知選項(xiàng)C錯(cuò)。α衰變釋放核能，有質(zhì)量虧損，故選項(xiàng)D錯(cuò)。] 15.(2019·沈陽檢測(cè))靜止在勻強(qiáng)電場(chǎng)中的碳14原子核，某時(shí)刻放射的某種粒子與反沖核的初速度方向均與電場(chǎng)方向垂直，且經(jīng)過相等的時(shí)間后形成的軌跡如圖所示(a、b表示長度)。那么碳14的核反應(yīng)方程可能是(　　) A.C→He＋Be B.C→e＋B C.C→e＋N D.C→H＋B A　[設(shè)時(shí)間為t，則＝2?、?，＝4?、?，而加速度a＝，則得∶＝1∶2，又因?yàn)閯?dòng)量守恒m1v1＝m2v2，故q1∶q2＝1∶2，故只有A正確。] 6