2024高考物理大二輪復(fù)習(xí)專題五原子結(jié)構(gòu)與原子核5精練含解析

PAGEPAGE6原子結(jié)構(gòu)與原子核(本欄目?jī)?nèi)容，在學(xué)生用書中以獨(dú)立形式分冊(cè)裝訂！)選擇題(1～7題為單項(xiàng)選擇題，8～14題為多項(xiàng)選擇題)1．(2024·天津卷·1)國(guó)家大科學(xué)工程——中國(guó)散裂中子源(CSNS)于2024年8月28日首次打靶勝利，獲得中子束流，可以為諸多領(lǐng)域的探討和工業(yè)應(yīng)用供應(yīng)先進(jìn)的探討平臺(tái)。下列核反應(yīng)中放出的粒子為中子的是()A.eq\o\al(14,7)N俘獲一個(gè)α粒子，產(chǎn)生eq\o\al(17,8)O并放出一個(gè)粒子B.eq\o\al(27,13)Al俘獲一個(gè)α粒子，產(chǎn)生eq\o\al(30,15)P并放出一個(gè)粒子C.eq\o\al(11,5)B俘獲一個(gè)質(zhì)子，產(chǎn)生eq\o\al(8,4)Be并放出一個(gè)粒子D.eq\o\al(6,3)Li俘獲一個(gè)質(zhì)子，產(chǎn)生eq\o\al(3,2)He并放出一個(gè)粒子解析：依據(jù)質(zhì)量數(shù)守恒、電荷數(shù)守恒，各選項(xiàng)核反應(yīng)方程如下：A錯(cuò)：eq\o\al(14,7)N＋eq\o\al(4,2)He→eq\o\al(17,8)O＋eq\o\al(1,1)HB對(duì)：eq\o\al(27,13)Al＋eq\o\al(4,2)He→eq\o\al(30,15)P＋eq\o\al(1,0)nC錯(cuò)：eq\o\al(11,5)B＋eq\o\al(1,1)H→eq\o\al(8,4)Be＋eq\o\al(4,2)HeD錯(cuò)：eq\o\al(6,3)Li＋eq\o\al(1,1)H→eq\o\al(3,2)He＋eq\o\al(4,2)He答案：B2．下列說法正確的是()A.eq\o\al(226,88)Ra衰變?yōu)閑q\o\al(222,86)Rn要經(jīng)過1次α衰變和1次β衰變B.eq\o\al(235,92)U＋eq\o\al(1,0)n→eq\o\al(141,56)Ba＋eq\o\al(92,36)Kr＋3eq\o\al(1,0)n此方程是核裂變方程C.eq\o\al(4,2)He＋eq\o\al(9,4)Be→eq\o\al(12,6)C＋X此方程中X是質(zhì)子D.eq\o\al(2,1)H＋eq\o\al(3,1)H→eq\o\al(1,0)n＋Y此方程中Y是質(zhì)子解析：設(shè)經(jīng)過x次α衰變、y次β衰變，則由226－222＝4x,88－2x＋y＝86，解得x＝1，y＝0，故A錯(cuò)誤；裂變是質(zhì)量較重的核裂變?yōu)橘|(zhì)量中等的核，則eq\o\al(235,92)U＋eq\o\al(1,0)n→eq\o\al(141,56)Ba＋eq\o\al(92,36)Kr＋3eq\o\al(1,0)n是核裂變方程，故B正確；依據(jù)質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)守恒知：X為eq\o\al(1,0)n，即為中子，故C錯(cuò)誤；依據(jù)質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)守恒知：Y為eq\o\al(4,2)He，即為氦核，故D錯(cuò)誤。答案：B3．(2024·湖北黃岡二模)關(guān)于光的波粒二象性的說法中，正確的是()A．一束傳播的光，有的光是波，有的光是粒子B．光子與光電子是同樣的一種粒子，光波與機(jī)械波是同樣的一種波C．光的波長(zhǎng)越短，其波動(dòng)性越顯著；波長(zhǎng)越長(zhǎng)，其粒子性越顯著D．光的干涉、衍射現(xiàn)象說明光具有波動(dòng)性，光電效應(yīng)說明光具有粒子性解析：光既有波動(dòng)性，又有粒于性，個(gè)別光子的作用效果往往表現(xiàn)為粒子性；大量光子的作用效果往往表現(xiàn)為波動(dòng)性，不能說有的光是波，有的光是粒子，故A錯(cuò)誤；光子是電磁波，而光電子的本質(zhì)是電子，它們不是同樣的一種粒子，光波與機(jī)械波也不是同樣的一種波，故B錯(cuò)誤；光的波長(zhǎng)越長(zhǎng)，光的波動(dòng)性越顯著，波長(zhǎng)越短，光的粒子性越顯著，故C錯(cuò)誤；干涉與衍射是波特有的現(xiàn)象，所以光的干涉、衍射現(xiàn)象說明光具有波動(dòng)性，而光電效應(yīng)說明光具有粒子性，故D正確。答案：D4．下列說法中正確的是()A．無論入射光的頻率多么低，只要該入射光照耀金屬的時(shí)間足夠長(zhǎng)，也能產(chǎn)生光電效應(yīng)B．一群處于n＝4能級(jí)的氫原子的核外電子，在由離核較遠(yuǎn)的軌道自發(fā)躍遷到離核較近的軌道的過程中，最多放出4種不同頻率的光子C．鈾原子核內(nèi)的某一核子與其他核子間都有核力作用D．質(zhì)子、中子、α粒子的質(zhì)量分別為m1、m2、m3，兩個(gè)質(zhì)子和兩個(gè)中子結(jié)合成一個(gè)α粒子，釋放的能量是(2m1＋2m2－m3)c2解析：依據(jù)光電效應(yīng)方程：Ekm＝hν－W0，可知只有當(dāng)入射光的頻率大于極限頻率時(shí)，才能發(fā)生光電效應(yīng)，與入射的時(shí)間無關(guān)，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；一群處于n＝4能級(jí)的氫原子的核外電子由較高能級(jí)躍遷到較低能級(jí)時(shí)，最多可釋放6種不同頻率的光子，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；核力只存在于相鄰的核子之間，所以核內(nèi)的某一核子與其他核子間不肯定有核力作用，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；質(zhì)子、中子、α粒子的質(zhì)量分別為m1、m2、m3，兩個(gè)質(zhì)子和兩個(gè)中子結(jié)合成一個(gè)α粒子，釋放的能量是(2m1＋2m2－m3)c2，選項(xiàng)D正確。答案：D5．下列說法中正確的是()A．電子的衍射現(xiàn)象說明實(shí)物粒子也具有粒子性B．裂變物質(zhì)體積小于臨界體積時(shí)，鏈?zhǔn)椒磻?yīng)不能進(jìn)行C．原子核內(nèi)部一個(gè)質(zhì)子轉(zhuǎn)化成一個(gè)中子時(shí)，會(huì)同時(shí)釋放出一個(gè)電子D.eq\o\al(235,92)U的半衰期約為7億年，隨地球環(huán)境的改變，半衰期可能變短解析：電子是實(shí)物粒子，其衍射現(xiàn)象說明實(shí)物粒子具有波動(dòng)性，故A錯(cuò)誤；要發(fā)生鏈?zhǔn)椒磻?yīng)要求反應(yīng)物的體積達(dá)到臨界體積，故B正確；原子核內(nèi)部的一個(gè)中子轉(zhuǎn)化成一個(gè)質(zhì)子時(shí)，同時(shí)釋放一個(gè)電子，故C錯(cuò)誤；半衰期與物理性質(zhì)、化學(xué)性質(zhì)無關(guān)，故D錯(cuò)誤。答案：B6.eq\o\al(3,1)H的質(zhì)量是3.016050u，質(zhì)子的質(zhì)量是1.007277u，中子的質(zhì)量是1.008665u。1u相當(dāng)于931.5MeV的能量，則下列說法正確的是()A．一個(gè)質(zhì)子和兩個(gè)中子結(jié)合為氚核時(shí)，汲取的能量為7.97MeVB．一個(gè)質(zhì)子和兩個(gè)中子結(jié)合為氚核時(shí)，釋放的能量為7.97MeVC．氚核的結(jié)合能為2.66MeVD．氚核的比結(jié)合能為7.97MeV解析：一個(gè)質(zhì)子和兩個(gè)中子結(jié)合成氚核的核反應(yīng)方程式是eq\o\al(1,1)H＋2eq\o\al(1,0)n→eq\o\al(3,1)H，反應(yīng)前反應(yīng)物的總質(zhì)量為mP＋2mn＝1.007277u＋2×1.008665u＝3.024607u，反應(yīng)后氚核的質(zhì)量為m1＝3.016050u，則此核反應(yīng)過程中質(zhì)量虧損為Δm＝3.024607u－3.016050u＝0.008557u，因反應(yīng)前的總質(zhì)量大于反應(yīng)后的總質(zhì)量，故此核反應(yīng)為釋放能量的反應(yīng)，釋放的能量為ΔE＝Δm×931.5MeV＝0.008557×931.5MeV＝7.97MeV，選項(xiàng)A錯(cuò)誤，B正確；氚核的結(jié)合能為ΔE＝7.97MeV，它的比結(jié)合能為eq\f(ΔE,3)＝2.66MeV，選項(xiàng)C、D錯(cuò)誤。答案：B7.如圖所示為氫原子的能級(jí)圖，現(xiàn)有一群處于n＝3能級(jí)的激發(fā)態(tài)的氫原子，則下列說法正確的是()A．能發(fā)出6種不同頻率的光子B．波長(zhǎng)最長(zhǎng)的光是氫原子從n＝3能級(jí)躍遷到n＝1能級(jí)產(chǎn)生的C．發(fā)出的光子的最小能量為12.09eVD．處于該能級(jí)的氫原子至少需汲取1.51eV能量的光子才能電離解析：一群處于n＝3能級(jí)的激發(fā)態(tài)的氫原子能發(fā)出Ceq\o\al(2,3)＝3種不同頻率的光子，A錯(cuò)誤；由輻射條件知?dú)湓佑蒼＝3能級(jí)躍遷到n＝1能級(jí)輻射出的光子頻率最大，波長(zhǎng)最小，B錯(cuò)誤；發(fā)出的光子的最小能量為E3－E2＝1.89eV，C錯(cuò)誤；n＝3能級(jí)對(duì)應(yīng)的氫原子能量是－1.51eV，所以處于該能級(jí)的氫原子至少需汲取1.51eV能量的光子才能電離，故D正確。答案：D8.如圖所示為盧瑟福的α粒子散射試驗(yàn)的經(jīng)典再現(xiàn)，用放射性元素發(fā)出的α粒子轟擊金箔，用顯微鏡觀測(cè)在環(huán)形熒光屏上所產(chǎn)生的亮點(diǎn)，關(guān)于該試驗(yàn)的試驗(yàn)?zāi)康募霸囼?yàn)裝置的設(shè)計(jì)思想，有下列說法，你認(rèn)為正確的是()A．盧瑟福的試驗(yàn)?zāi)康氖球?yàn)證湯姆孫原子模型的正確性，進(jìn)一步探究原子的結(jié)構(gòu)與組成，試圖有新的發(fā)覺與突破B．之所以設(shè)計(jì)成環(huán)形熒光屏，是因?yàn)楸R瑟福在試驗(yàn)前認(rèn)為α粒子可能穿過金箔，也可能穿不過而反彈回來C．整個(gè)裝置封閉在玻璃罩內(nèi)，且抽成真空，是為了避開粒子與氣體分子碰撞而偏離了原來的運(yùn)動(dòng)方向D．采納金箔的緣由是金的化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，避開粒子與金箔發(fā)生化學(xué)反應(yīng)解析：湯姆孫提出了棗糕式原子模型，盧瑟福為了驗(yàn)證湯姆孫原子模型的正確性，進(jìn)一步探究原子的結(jié)構(gòu)與組成，設(shè)計(jì)了該試驗(yàn)，A正確；盧瑟福在試驗(yàn)前認(rèn)為α粒子可能穿過金箔，也可能穿不過而反彈回來，所以將熒光屏設(shè)計(jì)成環(huán)形，B正確；將裝置放置在接近真空的環(huán)境中，是因?yàn)棣亮Ｗ拥碾婋x實(shí)力較強(qiáng)，在空氣中運(yùn)動(dòng)的距離短，C錯(cuò)誤；采納金箔的緣由是因?yàn)榻鸬馁|(zhì)量大，延展性好，故D錯(cuò)誤。答案：AB9．下列說法中正確的是()A．光子像其他粒子一樣，不但具有能量，也具有動(dòng)量B．原子核結(jié)合能越大，原子核越穩(wěn)定C．核泄漏事故污染物Cs137能夠產(chǎn)生對(duì)人體有害的輻射，其核反應(yīng)方程式為eq\o\al(137,55)Cs→eq\o\al(137,56)Ba＋x，可以推斷x為電子D．一個(gè)氫原子處在n＝4的能級(jí)，當(dāng)它躍遷到較低能級(jí)時(shí)，最多可發(fā)出3種頻率的光子解析：光子像其他粒子一樣，不但具有能量，也具有動(dòng)量，故A正確；原子核比結(jié)合能越大，原子核越穩(wěn)定，故B錯(cuò)誤；依據(jù)電荷數(shù)守恒、質(zhì)量數(shù)守恒知，x的電荷數(shù)為－1，質(zhì)量數(shù)為0，可知x為電子，故C正確；一個(gè)氫原子處在n＝4的能級(jí)，由較高能級(jí)躍遷到較低能級(jí)時(shí)，最多可以發(fā)出4→3,3→2，和2→1三種頻率的光子，故D正確。答案：ACD10．下列敘述中正確的是()A．碘131的半衰期大約為8天，三個(gè)月后，碘131就只剩下約為原來的eq\f(1,2000)B．光電效應(yīng)和康普頓效應(yīng)深化地揭示了光的粒子性的一面。前者表明光子具有能量，后者表明光子除具有能量之外還具有動(dòng)量C．鈾235裂變的方程可能為eq\o\al(235,92)U→eq\o\al(137,55)Cs＋eq\o\al(88,37)Rb＋10eq\o\al(1,0)nD．處于基態(tài)的氫原子汲取一個(gè)光子躍遷到激發(fā)態(tài)，再向低能級(jí)躍遷時(shí)輻射光子的頻率肯定不大于入射光子的頻率解析：衰變后剩余的原子核數(shù)N＝eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,2)))eq\f(t,τ)N0，碘131經(jīng)過3個(gè)月衰變后剩余的原子核約為原來的eq\f(1,2000)，A項(xiàng)正確；光電效應(yīng)和康普頓效應(yīng)都說明光具有粒子性，且光電效應(yīng)說明光子具有能量，康普頓效應(yīng)說明光子具有動(dòng)量，B項(xiàng)正確；鈾235裂變須要高速運(yùn)動(dòng)的中子撞擊，反應(yīng)方程的左邊要有中子，C項(xiàng)錯(cuò)誤；因?yàn)榧橙」庾拥哪芰颗c氫原子躍遷的兩個(gè)能級(jí)差相等，所以當(dāng)氫原子自發(fā)地從高能級(jí)向低能級(jí)躍遷時(shí)，輻射光子的能量只能等于或小于汲取光子的能量，因此，輻射光子的頻率只能等于或小于汲取光的頻率，D項(xiàng)正確。答案：ABD11．太陽內(nèi)部發(fā)生的核反應(yīng)主要是輕核的聚變，太陽中存在的主要元素是氫，氫核的聚變反應(yīng)可以看作是4個(gè)氫核(eq\o\al(1,1)H)結(jié)合成1個(gè)氦核(eq\o\al(4,2)He)。下表中列出了部分粒子的質(zhì)量(1u相當(dāng)于931.5MeV的能量)，以下說法中正確的是()粒子名稱質(zhì)子pα粒子電子e中子n質(zhì)量/u1.00734.00150.000551.0087A.核反應(yīng)方程式為4eq\o\al(1,1)H→eq\o\al(4,2)He＋2eq\o\al(0,1)eB．核反應(yīng)方程式為4eq\o\al(1,1)H→eq\o\al(4,2)He＋2eq\o\al(0,－1)eC．4個(gè)氫核結(jié)合成1個(gè)氦核(eq\o\al(4,2)He)時(shí)的質(zhì)量虧損約為0.0266uD．4個(gè)氫核聚變反應(yīng)過程中釋放的能量約為24.8MeV解析：依據(jù)核反應(yīng)過程中質(zhì)量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒可推斷A正確，B錯(cuò)誤；反應(yīng)過程中的質(zhì)量虧損Δm＝4mp－mα－2me＝0.0266u，故該反應(yīng)過程中釋放的能量ΔE＝Δm×931.5MeV＝24.8MeV，故選項(xiàng)C、D正確。答案：ACD12.如圖所示為氫原子的能級(jí)圖，若用能量為12.75eV的光子去照耀大量處于基態(tài)的氫原子，則()A．有的氫原子能從基態(tài)躍遷到n＝3的激發(fā)態(tài)上去B．氫原子從基態(tài)躍遷到n＝4的激發(fā)態(tài)上去C．氫原子最多能放射3種波長(zhǎng)不同的光D．氫原子最多能放射6種波長(zhǎng)不同的光解析：由氫原子的能級(jí)圖得到n＝4的激發(fā)態(tài)與基態(tài)的能級(jí)差為ΔE＝E4－E1＝－0.85eV－(－13.6eV)＝12.75eV，所以用能量為12.75eV的光子去照耀大量處于基態(tài)的氫原子，氫原子能從基態(tài)躍遷到n＝4的激發(fā)態(tài)上去，不能從基態(tài)躍遷到n＝3的激發(fā)態(tài)上去，故A錯(cuò)誤，B正確；氫原子汲取光子的能量躍遷到n＝4的激發(fā)態(tài)后，向低能級(jí)躍遷時(shí)，隨意兩個(gè)能級(jí)之間發(fā)生一次躍遷，共放射Ceq\o\al(2,4)＝6種波長(zhǎng)不同的光，故C錯(cuò)誤，D正確。答案：BD13．受日本福島核泄漏的影響，中國(guó)內(nèi)地部分地區(qū)在空氣中相繼檢測(cè)出極微量人工核素碘131、銫137等。已知碘131(即eq\o\al(131,53)I)的半衰期為8天，則下列有關(guān)福島核泄露問題的說法正確的是()A．核反應(yīng)堆發(fā)生的是輕核聚變反應(yīng)B．20個(gè)放射性核素碘131(即eq\o\al(131,53)I)，經(jīng)過8天后，未衰變的個(gè)數(shù)不肯定是10個(gè)C．4月份以后，隨著氣溫上升、風(fēng)力增加，碘131(即eq\o\al(131,53)I)的半衰期會(huì)漸漸