2024高考物理一輪復(fù)習(xí)規(guī)范演練60原子和原子核含解析新人教版

PAGE6-規(guī)范演練60原子和原子核[抓基礎(chǔ)]1.以下是有關(guān)近代物理內(nèi)容的若干敘述，其中正確的是（）A.α粒子散射試驗(yàn)揭示了原子核內(nèi)部的困難性B.光電效應(yīng)現(xiàn)象揭示了光具有粒子性C.紫外線照耀到金屬鋅板表面時(shí)能產(chǎn)生光電效應(yīng)，當(dāng)增大紫外線的照耀強(qiáng)度時(shí)，從鋅板表面逸出的光電子的最大初動(dòng)能也隨之增大D.處于基態(tài)的氫原子最不穩(wěn)定解析：α粒子散射試驗(yàn)表明，原子絕大多數(shù)的質(zhì)量集中在很小的原子中心，自然放射現(xiàn)象揭示了原子核內(nèi)部的困難性，故A錯(cuò)誤；光電效應(yīng)現(xiàn)象表明光具有粒子性，故B正確；依據(jù)愛(ài)因斯坦光電效應(yīng)方程Ek＝hν－W0，逸出的光電子的最大初動(dòng)能與照耀光的頻率有關(guān)，而與照耀強(qiáng)度無(wú)關(guān)，故C錯(cuò)誤；處于基態(tài)的氫原子最穩(wěn)定，處于高能級(jí)激發(fā)態(tài)的氫原子不穩(wěn)定，總要向低能級(jí)激發(fā)態(tài)或基態(tài)躍遷，故D錯(cuò)誤.答案：B2.（2024·全國(guó)卷Ⅰ）大科學(xué)工程“人造太陽(yáng)”主要是將氘核聚變反應(yīng)釋放的能量用來(lái)發(fā)電.氘核聚變反應(yīng)方程是：eq\o\al(2,1)H＋eq\o\al(2,1)H→eq\o\al(3,2)He＋eq\o\al(1,0)n.已知eq\o\al(2,1)H的質(zhì)量為2.0136u，eq\o\al(3,2)He的質(zhì)量為3.0150u，eq\o\al(1,0)n的質(zhì)量為1.0087u，1u＝931MeV/c2.氘核聚變反應(yīng)中釋放的核能約為（）A.3.7MeV B.3.3MeVC.2.7MeV D.0.93MeV解析：在核反應(yīng)方程eq\o\al(2,1)H＋eq\o\al(2,1)H→eq\o\al(3,2)He＋eq\o\al(1,0)n中，反應(yīng)前物質(zhì)的質(zhì)量m1＝2×2.0136u＝4.0272u，反應(yīng)后物質(zhì)的質(zhì)量m2＝3.0150u＋1.0087u＝4.0237u，質(zhì)量虧損Δm＝m1－m2＝0.0035u，則氘核聚變釋放的核能為E＝931×0.0035MeV≈3.3MeV，選項(xiàng)B正確.答案：B3.（多選）某半導(dǎo)體激光器放射波長(zhǎng)為1.5×10－6m，功率為5.0×10－3W的連續(xù)激光.已知可見(jiàn)光波長(zhǎng)的數(shù)量級(jí)為10－7m，普朗克常量h＝6.63×10－34J·s，該激光器發(fā)出的（）A.是紫外線B.是紅外線C.光子能量約為1.3×10－13JD.光子數(shù)約為每秒3.8×1016個(gè)解析：該激光的波長(zhǎng)比可見(jiàn)光波長(zhǎng)長(zhǎng)，因此是紅外線，A錯(cuò)誤，B正確；依據(jù)ν＝eq\f(c,λ)解得ν＝eq\f(3×108,1.5×10－6)Hz＝2×1014Hz，光子能量ε＝hν＝1.326×1019J，故C錯(cuò)誤；光子數(shù)n＝eq\f(5×10－3,1.326×10－19)＝3.8×1016個(gè)，故D正確.答案：BD4.（2024·江西上饒六校聯(lián)考）PET（正電子放射型計(jì)算機(jī)斷層顯像）的基本原理是將放射性同位素eq\o\al(15,8)O注入人體，參加人體的代謝過(guò)程.eq\o\al(15,8)O在人體內(nèi)衰變放出正電子，與人體內(nèi)負(fù)電子相遇而湮滅轉(zhuǎn)化為一對(duì)光子，被探測(cè)器探測(cè)到，經(jīng)計(jì)算機(jī)處理后產(chǎn)生清楚的圖像.依據(jù)PET原理，下列說(shuō)法正確的是（）A.eq\o\al(15,8)O的衰變方程為eq\o\al(15,8)O→eq\o\al(15,9)F＋eq\o\al(0,－1)eB.將放射性同位素eq\o\al(15,8)O注入人體，eq\o\al(15,8)O的主要用途是作為示蹤原子C.一對(duì)正負(fù)電子湮滅后也可能只生成一個(gè)光子D.PET中所選的放射性同位素的半衰期應(yīng)較長(zhǎng)解析：依據(jù)質(zhì)量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒得，eq\o\al(15,8)O的衰變方程為eq\o\al(15,8)O→eq\o\al(15,7)N＋eq\o\al(0,1)e，故A錯(cuò)誤；將放射性同位素eq\o\al(15,8)O注入人體，eq\o\al(15,8)O的主要用途是作為示蹤原子，故B正確；一對(duì)正負(fù)電子湮滅后動(dòng)量為零，依據(jù)動(dòng)量守恒定律，湮滅后的系統(tǒng)也必需動(dòng)量為零，因此必定是兩個(gè)光子，故C錯(cuò)誤；PET中所選的放射性同位素須要在人體內(nèi)衰變，故其半衰期較短為好，D錯(cuò)誤.答案：B5.（2024·廣州二模）氫原子第n能級(jí)的能量為En＝eq\f(E1,n2)（n＝1，2，3，…），其中E1是基態(tài)能量.若氫原子從第k能級(jí)躍遷到第p能級(jí)，輻射的能量為－eq\f(5,36)E1，第p能級(jí)比基態(tài)能量高－eq\f(3,4)E1，則（）A.k＝3，p＝2 B.k＝4，p＝3C.k＝5，p＝3 D.k＝6，p＝2解析：氫原子在第k能級(jí)的能量為eq\f(E1,k2)，氫原子在第p能級(jí)的能量為eq\f(E1,p2)，有eq\f(E1,k2)－eq\f(E1,p2)＝－eq\f(5,36)E1，eq\f(E1,p2)－E1＝－eq\f(3,4)E1，解得k＝3，p＝2，故A正確.答案：A6.（2024·四川樂(lè)山調(diào)研）某科學(xué)家提出年輕熱星體中核聚變的一種理論，其中的兩個(gè)核反應(yīng)方程為eq\o\al(1,1)H＋eq\o\al(12,6)C→eq\o\al(13,7)N＋Q1，eq\o\al(1,1)H→eq\o\al(15,7)N→eq\o\al(12,6)C＋X＋Q2.方程中Q1、Q2表示釋放的能量，相關(guān)的原子核質(zhì)量見(jiàn)下表，下列推斷正確的是（）原子核eq\o\al(1,1)Heq\o\al(3,2)Heeq\o\al(4,2)Heeq\o\al(12,6)Ceq\o\al(13,7)Neq\o\al(15,7)N質(zhì)量/u1.00783.01604.002612.00013.005715.0001A.X是eq\o\al(3,2)He，Q2>Q1 B.X是eq\o\al(4,2)He，Q2>Q1C.X是eq\o\al(3,2)He，Q2<Q1 D.X是eq\o\al(4,2)He，Q2<Q1解析：依據(jù)質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)守恒，得eq\o\al(1,1)H＋eq\o\al(15,7)N→eq\o\al(12,6)C＋eq\o\al(4,2)He＋Q2；依據(jù)愛(ài)因斯坦質(zhì)能方程，得Q1＝Δm1c2，Q2＝Δm2c2，依據(jù)Δm1＝（1.0078＋12.0000－13.0057）u＝0.0021u，Δm2＝（1.0078＋15.0001－12.0000－4.0026）u＝0.0053u，可知Q2>Q1，B正確.答案：B7.（2024·四川綿陽(yáng)模擬）2024年8月23日，國(guó)家重大科技基礎(chǔ)設(shè)施中國(guó)散裂中子源項(xiàng)目在東莞順當(dāng)通過(guò)國(guó)家驗(yàn)收，正式投入運(yùn)行.對(duì)于有關(guān)中子的探討，下面說(shuō)法正確的是（）A.中子和其他微觀粒子，都具有波粒二象性B.一個(gè)氘核和一個(gè)氚核經(jīng)過(guò)核反應(yīng)后生成氦核和中子是裂變反應(yīng)C.盧瑟福通過(guò)分析α粒子散射試驗(yàn)結(jié)果，發(fā)覺(jué)了質(zhì)子和中子D.核反應(yīng)方程eq\o\al(210,84)Po→eq\o\al(y,82)X＋eq\o\al(4,2)He中的y＝206，X的中子個(gè)數(shù)為128解析：全部粒子都具有波粒二象性，A正確；裂變是較重的原子核分裂成較輕原子核的反應(yīng)，而B(niǎo)項(xiàng)中的核反應(yīng)是較輕的原子核的聚變反應(yīng)，B錯(cuò)誤；盧瑟福通過(guò)分析α粒子散射試驗(yàn)結(jié)果，提出了原子的核式結(jié)構(gòu)模型，查德威克通過(guò)α粒子轟擊鈹核（eq\o\al(9,4)Be）獲得碳核（eq\o\al(12,6)C）的試驗(yàn)發(fā)覺(jué)了中子，C錯(cuò)誤；y＝210－4＝206，X的中子個(gè)數(shù)為206－82＝124，D錯(cuò)誤.答案：A[提素養(yǎng)]8.（2024·深圳模擬）某些放射性元素如eq\o\al(237,93)Np的半衰期很短，在自然界很難被發(fā)覺(jué)，可以在試驗(yàn)室運(yùn)用人工的方法發(fā)覺(jué).已知eq\o\al(237,93)Np經(jīng)過(guò)一系列α衰變和β衰變后變成eq\o\al(209,83)Bi，下列說(shuō)法正確的是（）A.eq\o\al(209,83)Bi的原子核比eq\o\al(237,93)Np的原子核少28個(gè)中子B.衰變過(guò)程中共發(fā)生了4次α衰變和7次β衰變C.衰變過(guò)程中共有4個(gè)中子轉(zhuǎn)變?yōu)橘|(zhì)子D.若eq\o\al(209,83)Bi接著衰變成新核eq\o\al(210,83)Bi，只需放出一個(gè)α粒子解析：eq\o\al(209,83)Bi的原子核比eq\o\al(237,93)Np少10個(gè)質(zhì)子，質(zhì)子數(shù)和中子數(shù)總共少237－209＝28，故eq\o\al(209,83)Bi的原子核比eq\o\al(237,93)Np少18個(gè)中子，故A錯(cuò)誤；設(shè)eq\o\al(237,93)Np衰變?yōu)閑q\o\al(209,83)Bi須要經(jīng)過(guò)x次α衰變和y次β衰變，依據(jù)質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)守恒，有93＝2x－y＋83，4x＝237－209，解得x＝7，y＝4，即衰變過(guò)程中共發(fā)生了7次α衰變和4次β衰變，故B錯(cuò)誤；衰變過(guò)程中共發(fā)生了7次α衰變和4次β衰變，所以衰變過(guò)程中共有4個(gè)中子轉(zhuǎn)變?yōu)橘|(zhì)子，故C正確；依據(jù)衰變前后質(zhì)量數(shù)守恒可知，D錯(cuò)誤.答案：C9.（多選）（2024·大同模擬）如圖所示為氫原子的能級(jí)圖，用光子能量為12.75eV的光照耀一群處于基態(tài)的氫原子，下列說(shuō)法正確的是（）A.氫原子可以輻射出6種波長(zhǎng)的光B.氫原子躍遷時(shí)輻射光的最大能量小于汲取的光子能量C.輻射光中，光子能量為0.66eV的光波長(zhǎng)最長(zhǎng)D.用光子能量為14.2eV的光照耀基態(tài)的氫原子解析：用光子能量為12.75eV的光照耀一群處于基態(tài)的氫原子，躍遷到第4能級(jí)，依據(jù)Ceq\o\al(2,4)＝6知，可以輻射出6種波長(zhǎng)的光，故A正確；氫原子躍遷時(shí)輻射的光最大能量等于汲取的光子能量，故B錯(cuò)誤；從n＝4躍遷到n＝3輻射的光子能量最小，波長(zhǎng)最長(zhǎng)，光子能量為0.66eV，故C正確；用光子能量為14.2eV的光照耀基態(tài)的氫原子，因電離能為13.6eV，則原子被電離，還剩下0.6eV是自由電子的動(dòng)能，故D正確.答案：ACD10.（2024·天津南開(kāi)區(qū)二模）太陽(yáng)內(nèi)部不斷地發(fā)生著熱核反應(yīng)，質(zhì)量削減.核反應(yīng)方程是4eq\o\al(1,1)H→eq\o\al(4,2)He＋2X，這個(gè)核反應(yīng)釋放出大量核能.已知質(zhì)子、氦核、X的質(zhì)量分別為m1、m2、m3，真空中的光速為c.下列說(shuō)法中正確的是（）A.方程中的X表示中子eq\o\al(1,0)nB.方程中的X表示電子eq\o\al(0,－1)eC.這個(gè)核反應(yīng)中質(zhì)量虧損Δm＝4m1－m2D.這個(gè)核反應(yīng)中釋放的核能ΔE＝（4m1－m2－2m3）c2解析：依據(jù)電荷數(shù)和質(zhì)量數(shù)守恒可以知道，X是eq\o\al(0,1)e，故A、B錯(cuò)誤；核反應(yīng)過(guò)程中的質(zhì)量虧損Δm＝4m1－m2－2m3，故C錯(cuò)誤；這個(gè)核反應(yīng)中釋放的核能ΔE＝（4m1－m2－2m3）c2，故D正確.答案：D11.（多選）關(guān)于核反應(yīng)方程eq\o\al(234,90)Th→eq\o\al(234,91)Pa＋X＋ΔE（ΔE為釋放出的核能，X為新生成的粒子），已知eq\o\al(234,90)Th的半衰期為T，則下列說(shuō)法正確的是（）A.eq\o\al(234,90)Th的半衰期T由原子核內(nèi)部的因素確定，跟原子所處的物理、化學(xué)狀態(tài)無(wú)關(guān)B.eq\o\al(234,91)Pa比eq\o\al(234,90)Th少1個(gè)中子，X粒子是從原子核中射出的，此核反應(yīng)為β衰變C.N個(gè)eq\o\al(234,90)Th經(jīng)2T時(shí)間因發(fā)生上述核反應(yīng)而放出的核能為eq\f(3,4)NΔE（N數(shù)值很大）D.eq\o\al(234,90)Th的比結(jié)合能為eq\f(ΔE,234)解析：原子核的半衰期T由原子核內(nèi)部的因素確定，跟原子所處的物理、化學(xué)狀態(tài)無(wú)關(guān)，故A正確；由質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)守恒知X的質(zhì)量數(shù)是0，電荷數(shù)是－1，為電子，是原子核內(nèi)的中子轉(zhuǎn)化為質(zhì)子而釋放一個(gè)電子，為β衰變，故B正確；經(jīng)2T時(shí)間還剩余四分之一沒(méi)衰變，發(fā)生上述核反應(yīng)而放出的核能為eq\f(3,4)NΔE，故C正確；eq\o\al(234,91)Pa的比結(jié)合能是234個(gè)核子結(jié)合成eq\o\al(234,91)Pa時(shí)放出的能量，該能量不是它衰變時(shí)放出的能量ΔE，所以eq\o\al(234,91)Pa的比結(jié)合能不是eq\f(ΔE,234)，eq\o\al(234,90)Th的比結(jié)合能也不是eq\f(ΔE,234)，故D錯(cuò)誤.答案：ABC12.（2024·河北保定模擬）在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中有一個(gè)原來(lái)靜止的碳14原子核，它放射出的粒子與反沖核的徑跡是兩個(gè)內(nèi)切的圓，兩圓的直徑之比為7∶1，如圖所示，那么碳14的衰變方程為（）A.eq\o\al(14,6)C→eq\o\al(0,1)e＋eq\o\al(14,5)B B.eq\o\al(14,6)C→eq\o\al(4,2)He＋eq\o\al(10,4)BeC.eq\o\al(14,6)C→eq\o\al(2,1)H＋eq\o\al(14,5)B D.eq\o\al(14,6)C→eq\o\al(0,－1)e＋eq\o\al(14,7)N解析：原子核的衰變過(guò)程滿意動(dòng)量守恒，粒子與反沖核的速度方向相反，依據(jù)左手定則推斷得知，粒子與反沖核的電性相反，則知粒子帶負(fù)電，所以該衰變是β衰變，此粒子是β粒子，即電子.兩帶電粒子動(dòng)量大小相等，方向相反，依據(jù)動(dòng)量守恒定律，有m1v1＝m2v2，由帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的半徑公式r＝eq\f(mv,qB)，可得r與q成反比.由題意，大圓與小圓的直徑之比為7∶1，半徑之比為7∶1，則粒子與反沖核的電荷量之比為1∶7.反沖核的電荷量為7e，電荷數(shù)是7，其符號(hào)為eq\o\al(14,7)N.碳14的衰變方程為eq\o\al(14,6)C→eq\o\al(0,－1)e＋eq\o\al(14,7)N，故D正確.答案：D13.（2024·江西上饒模擬）用一個(gè)中子轟擊eq\o\al(235,92)U，可發(fā)生裂變反應(yīng)生成eq\o\al(141,56)Ba和eq\o\al(92,36)Kr，已知eq\o\al(235,92)U的質(zhì)量為235.0439u，eq\o\al(141,56)Ba的質(zhì)量為140.9139u，eq\o\al(92,36)Kr的質(zhì)量