2020高考物理一輪總復(fù)習(xí) 課時(shí)沖關(guān)四十二 原子結(jié)構(gòu)和原子核（含解析）新人教版

第2講原子結(jié)構(gòu)和原子核 A級(jí)基礎(chǔ)練1(多選)如圖所示為盧瑟福和他的同事們做粒子散射實(shí)驗(yàn)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(gè)位置時(shí)觀察到的現(xiàn)象，下列說法中正確的是( )A放在A位置時(shí)，相同時(shí)間內(nèi)觀察到屏上的閃光次數(shù)最多B放在B位置時(shí)，相同時(shí)間內(nèi)觀察到屏上的閃光次數(shù)只比A位置時(shí)稍少些C放在C、D位置時(shí)，屏上觀察不到閃光D放在D位置時(shí)，屏上仍能觀察到一些閃光，但次數(shù)極少解析：ABD根據(jù)粒子散射現(xiàn)象，絕大多數(shù)粒子沿原方向前進(jìn)，少數(shù)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(guó)自主研發(fā)制造的國(guó)際熱核聚變核心部件在國(guó)際上率先通過權(quán)威機(jī)構(gòu)認(rèn)證，這是我國(guó)對(duì)國(guó)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.HHHenB.NHeOH C.HeAlPnD.UnBaKr3n解析：AHHHen是一個(gè)氘核與一個(gè)氚核結(jié)合成一個(gè)氦核，同時(shí)放出一個(gè)中子，屬于聚變反應(yīng)，故A正確；NHeOH是盧瑟福發(fā)現(xiàn)質(zhì)子的核反應(yīng)，他用粒子轟擊氮原子核，產(chǎn)生氧的同位素氧17和一個(gè)質(zhì)子，是人類第一次實(shí)現(xiàn)原子核的人工轉(zhuǎn)變，屬于人工核反應(yīng)，故B錯(cuò)誤；HeAlPn是居里夫婦用粒子轟擊鋁片時(shí)發(fā)現(xiàn)了放射性磷(磷30)，屬于人工核反應(yīng)，故C錯(cuò)誤；UnBaKr3n是一種典型的鈾核裂變，屬于裂變反應(yīng)，故D錯(cuò)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(lǐng)域中有著廣泛應(yīng)用下列屬于放射性衰變的是( )A.CNeB.UnIY2nC.HHHenD.HeAlPn解析：AA屬于衰變，B屬于裂變，C是聚變，D是原子核的人工轉(zhuǎn)變，故選項(xiàng)A正確4氫原子的能級(jí)圖如圖所示，欲使一處于基態(tài)的氫原子釋放出一個(gè)電子而變成氫離子，氫原子需要吸收的能量至少是( )A13.60 eVB10.20 eVC0.54 eV D27.20 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(jí)躍遷，需要吸收的能量大于等于EEnE10(13.6 eV)13.6 eV.5(2018·全國(guó)卷)1934年，約里奧·居里夫婦用粒子轟擊鋁核Al，產(chǎn)生了第一個(gè)人工放射性核素X：AlnX.X的原子序數(shù)和質(zhì)量數(shù)分別為()A15和28 B15和30C16和30 D17和31解析：B粒子轟擊鋁核的核反應(yīng)方程為HeAlnX，所以X的原子序數(shù)為15，質(zhì)量數(shù)為30，故B對(duì)，A、C、D錯(cuò)誤62016·全國(guó)卷35(1)改編(多選)一靜止的鋁原子核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(yīng)方程為pAlSi*B核反應(yīng)過程中系統(tǒng)動(dòng)量守恒C核反應(yīng)過程中系統(tǒng)能量不守恒D核反應(yīng)前后核子數(shù)相等，所以生成物的質(zhì)量等于反應(yīng)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(yīng)方程為pAlSi*，A正確；核反應(yīng)過程中釋放的核力遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于外力，故系統(tǒng)動(dòng)量守恒，B正確；核反應(yīng)過程中系統(tǒng)能量守恒，C錯(cuò)誤；由于反應(yīng)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(yīng)物的質(zhì)量之和，D錯(cuò)誤7(2019·河北省兩校模擬)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(gè)質(zhì)子和一個(gè)中子B質(zhì)子和中子結(jié)合成原子核時(shí)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(dòng)能，才能使它們的距離達(dá)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(bǔ)充由于質(zhì)量虧損釋放的能量外，還需要給它們分離時(shí)所需的動(dòng)能，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；質(zhì)子和中子結(jié)合成原子核時(shí)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(xiàng)B錯(cuò)誤；原子核的比結(jié)合能越大，原子核越穩(wěn)定，選項(xiàng)C錯(cuò)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(huì)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(xiàng)D正確B級(jí)能力練8(2019·貴州貴陽模擬)如圖所示為氫原子的能級(jí)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( )A13.6 eV B3.4 eVC12.75 eV D14.45 eV解析：C由題意有6，得n4，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n4能級(jí)的激發(fā)態(tài)，則照射氫原子的單色光的光子能量為E0.85 eV(13.6 eV)12.75 eV，故選項(xiàng)C正確9在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，有一個(gè)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(gè)相內(nèi)切的圓，圓的直徑之比為71，那么碳14的衰變方程為( )A.CeBB.CHeBeC.CHBD.CeN解析：D由動(dòng)量守恒定律可知，放出的粒子與反沖核動(dòng)量大小相等、方向相反，由在磁場(chǎng)中兩圓徑跡內(nèi)切可知，反沖核帶正電，放出的粒子帶負(fù)電，由兩圓直徑之比為71和R可知，反沖核的電荷量是粒子的7倍，故只有選項(xiàng)D正確10(2019·江蘇南京模擬)Th釷具有放射性，它能放出一個(gè)新的粒子而變?yōu)镻a鏷，同時(shí)伴隨有射線產(chǎn)生，其方程為ThPax，釷的半衰期為24天則下列說法正確的是( )Ax為質(zhì)子Bx是釷核中的一個(gè)中子轉(zhuǎn)化成一個(gè)質(zhì)子時(shí)產(chǎn)生的C.Th的比結(jié)合能比Pa的比結(jié)合能大D1 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(gè)電子，即x為電子，故選項(xiàng)A錯(cuò)誤；衰變的實(shí)質(zhì)是衰變時(shí)釋放的電子是由核內(nèi)一個(gè)中子轉(zhuǎn)化成一個(gè)質(zhì)子時(shí)產(chǎn)生的，故選項(xiàng)B正確；釷的比結(jié)合能比鏷的比結(jié)合能小，故選項(xiàng)C錯(cuò)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(xiàng)D錯(cuò)誤11(多選)太陽的能量來源是氫核的聚變，太陽中存在的主要元素是氫，核聚變反應(yīng)可以看做是4個(gè)氫核(H)結(jié)合成1個(gè)氦核同時(shí)放出2個(gè)正電子下表中列出了部分粒子的質(zhì)量(取1 u×1026 kg)粒子名稱質(zhì)子(p)粒子正電子(e)中子(n)質(zhì)量/u1.007 34.001 50.000 551.008 7以下說法正確的是( )A核反應(yīng)方程為4HHe2eB4個(gè)氫核結(jié)合成1個(gè)氦核時(shí)的質(zhì)量虧損約為0.026 6 kgC4個(gè)氫核結(jié)合成1個(gè)氦核時(shí)的質(zhì)量虧損約為4.43×1029 kgD聚變反應(yīng)過程中釋放的能量約為4.0×1012 J解析：ACD由核反應(yīng)的質(zhì)量數(shù)守恒及電荷數(shù)守恒得4HHe2e，故選項(xiàng)A正確；反應(yīng)中的質(zhì)量虧損為m4mpm2me(4×1.007 34.001 52×0.000 55) u0.026 6 u4.43×1029 kg，故選項(xiàng)C正確，B錯(cuò)誤；由質(zhì)能方程得Emc24.43×1029×(3×108)2 J4×1012 J，故選項(xiàng)D正確12如圖所示為氫原子的能級(jí)圖，當(dāng)一群氫原子從n3能級(jí)向低能級(jí)躍遷時(shí)，共輻射出三種不同頻率的光子，光子的頻率分別為1、2、3，且1>2>3，則下列說法正確的是( )A.B123C從n3能級(jí)躍遷到n2能級(jí)，輻射出的光子頻率為1D輻射出頻率為1的光子后的氫原子的電勢(shì)能比輻射出頻率為2的光子后的氫原子的電勢(shì)能大解析：B由題意及玻爾理論可知，E3E1h1，E2E1h2，E3E2h3，因此有h1h2h3，即123，選項(xiàng)A錯(cuò)誤，B正確；從n3能級(jí)躍遷到n2能級(jí)，輻射出的光子頻率為3，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；輻射出的頻率為1的光子后的氫原子處于基態(tài)，輻射出頻率為2的光子后氫原子也處于基態(tài)，因此氫原子的電勢(shì)能相同，選項(xiàng)D錯(cuò)誤13(多選)美國(guó)科研人員正在研制一種新型鎳銅長(zhǎng)效電池，它是采用半衰期長(zhǎng)達(dá)100年的放射性同位素鎳63(Ni)和銅兩種金屬作為長(zhǎng)效電池的材料，利用鎳63發(fā)生衰變時(shí)釋放電子給銅片，把鎳63和銅片做電池兩極外接負(fù)載，為負(fù)載提供電能下面有關(guān)該電池的說法正確的是( )A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NieCuC提高溫度，增大壓強(qiáng)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(shí)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NieCu，B正確；半衰期由原子核本身決定，與外界因素?zé)o關(guān)，故C錯(cuò)誤；銅片得到電子帶負(fù)電，鎳63帶正電，和外接負(fù)載時(shí)鎳63的電勢(shì)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(cuò)誤14(2019·南昌十所省重點(diǎn)中學(xué)模擬)根據(jù)玻爾理論，氫原子的能級(jí)公式為En(n為能級(jí)，A為基態(tài)能量)，一個(gè)氫原子中的電子從n4的能級(jí)直接躍遷到基態(tài)，在此過程中( )A氫原子輻射一個(gè)能量為的光子B氫原子輻射一個(gè)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(gè)氫原子中的電子從n4的能級(jí)直接躍遷到基態(tài)，輻射一個(gè)光子的能量為EE4E1，選項(xiàng)B正確，A、C、D錯(cuò)誤7