2025版高考物理一輪復習分層規(guī)范快練38原子結(jié)構(gòu)原子核新人教版

PAGEPAGE1分層規(guī)范快練(三十八)原子結(jié)構(gòu)原子核[雙基過關(guān)練]1．[2024·上海單科，1]由放射性元素放出的氦核流被稱為()A．陰極射線B．α射線C．β射線D．γ射線解析：在自然放射現(xiàn)象中，放出α、β、γ三種射線，其中α射線屬于氦核流，選項B正確．答案：B2．[2024·上海單科，3]在同位素氫、氘、氚的核內(nèi)具有相同的()A．核子數(shù)B．電子數(shù)C．中子數(shù)D．質(zhì)子數(shù)解析：本題考查對同位素的相識．同位素是指在原子核中的質(zhì)子數(shù)相同而中子數(shù)不同的元素，故氫、氘、氚的核內(nèi)具有相同的質(zhì)子數(shù)，D項正確．答案：D3．鈾是常用的一種核燃料，若它的原子核發(fā)生了如下的裂變反應；eq\o\al(235,92)U＋eq\o\al(1,0)n→a＋b＋2eq\o\al(1,0)n則a＋b可能是()A.eq\o\al(140,54)Xe＋eq\o\al(93,36)KrB.eq\o\al(141,56)Ba＋eq\o\al(93,36)KrC.eq\o\al(141,56)Ba＋eq\o\al(93,38)SrD.eq\o\al(140,54)Xe＋eq\o\al(94,38)Sr解析：依據(jù)核反應中的質(zhì)量數(shù)守恒可知，a＋b的質(zhì)量數(shù)應為235＋1－2＝234，質(zhì)子數(shù)應為92，A項中的質(zhì)量數(shù)為140＋93＝233，B項中的質(zhì)量數(shù)是141＋92＝233，C項中質(zhì)量數(shù)為141＋93＝234，質(zhì)子數(shù)為56＋38＝94，D項中質(zhì)量數(shù)為140＋94＝234，質(zhì)子數(shù)為54＋38＝92，綜上可知，答案為D.答案：D4．(多選)2024年是居里夫婦發(fā)覺了放射性元素釙(eq\o\al(210,84)Po)120周年．若元素釙發(fā)生某種衰變，其半衰期是138天，衰變方程為eq\o\al(210,84)Po→eq\o\al(206,82)Pb＋Y＋γ，則下列說法正確的是()A．該元素發(fā)生的是β衰變B．Y原子核含有4個核子C．γ射線是衰變形成的鉛核釋放的D．200g的Po經(jīng)276天，已發(fā)生衰變的質(zhì)量為150g解析：依據(jù)原子核衰變時質(zhì)量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒，可知Y的電荷數(shù)為2，質(zhì)量數(shù)為4，則核子數(shù)為4，Y是eq\o\al(4,2)He，該元素發(fā)生的是α衰變，而γ射線是伴隨著α衰變產(chǎn)生的，A錯誤，B正確；γ射線是衰變形成的鉛核處于高能級時釋放的，C正確；依據(jù)m＝m0eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,2)))知，200g的Po經(jīng)276天，還剩余50g，故已發(fā)生衰變的質(zhì)量為150g，D正確．答案：BCD5.氫原子的能級示意圖如圖所示，現(xiàn)有大量的氫原子處于n＝4的激發(fā)態(tài)，當這群氫原子向低能級躍遷時，會輻射出若干種不同頻率的光，若用這些光照耀逸出功為4.54eV的鎢時，下列說法正確的是()A．氫原子能輻射出4種不同頻率的光子B．氫原子輻射的光子都能使鎢發(fā)生光電效應C．氫原子輻射一個光子后，氫原子的核外電子的速率增大D．氫原子輻射一個光子后，氫原子的核外電子的速率減小解析：當大量處于n＝4的激發(fā)態(tài)的氫原子向低能級躍遷時，會輻射出Ceq\o\al(2,4)＝6種不同頻率的光子，選項A錯誤；當輻射光子的能量超過4.54eV時，才能使鎢發(fā)生光電效應，因此只有氫原子從高能級躍遷到基態(tài)時，輻射的光子才能使鎢發(fā)生光電效應，選項B錯誤；氫原子輻射一個光子后，躍遷到低能級，電子動能增大，核外電子的速率增大，選項C正確，D錯誤．答案：C6．(多選)下列有關(guān)核反應的說法正確的是()A．目前核潛艇是利用重核裂變供應動力B．重核裂變反應前后肯定有質(zhì)量虧損C.eq\o\al(235,92)U＋eq\o\al(1,0)n→eq\o\al(139,54)Xe＋eq\o\al(94,38)Sr＋deq\o\al(1,0)n，式中d＝1D．鈾核裂變后的新核比鈾核的比結(jié)合能小解析：目前核潛艇是利用重核裂變供應動力的，選項A正確；重核裂變要釋放核能，即反應前后肯定有質(zhì)量虧損，選項B正確；依據(jù)質(zhì)量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒可知，該核反應中的d＝3，選項C錯誤；鈾核不如裂變后生成的新核穩(wěn)定，可知鈾核的比結(jié)合能比裂變后生成的新核的比結(jié)合能小，選項D錯誤．答案：AB7．已知一核反應方程為eq\o\al(15,7)N＋eq\o\al(1,1)H→eq\o\al(12,6)C＋X＋ΔE，eq\o\al(15,7)N的質(zhì)量為m1，eq\o\al(1,1)H的質(zhì)量為m2，eq\o\al(12,6)C的質(zhì)量為m3，X的質(zhì)量為m4，光在真空中的速度為c.則下列推斷正確的是()A．X是eq\o\al(3,2)He，ΔE＝(m1＋m2－m3－m4)c2B．X是eq\o\al(4,2)He，ΔE＝(m1＋m2－m3－m4)c2C．X是eq\o\al(3,2)He，ΔE＝(m3＋m4－m1－m2)c2D．X是eq\o\al(4,2)He，ΔE＝(m3＋m4－m1－m2)c2解析：依據(jù)核反應方程中質(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(eq\o\al(4,2)He)，該核反應過程中質(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．答案：B8．[2024·泰安模擬]依據(jù)氫原子的能級圖，現(xiàn)讓一束單色光照耀到大量處于基態(tài)(量子數(shù)n＝1)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，則照耀氫原子的單色光的光子能量為()A．12.75eVB．13.06eVC．13.6eVD．0.85eV解析：由題意應當有6＝eq\f(nn＋1,2)，得n＝4.即能發(fā)出6種頻率光的肯定是n＝4能級，則照耀氫原子的單色光的光子能量為：－0.85eV－(－13.6eV)＝12.75eV，故A項正確，B、C、D項錯誤．答案：A9．[2024·寶雞模擬]如圖，是氫原子四個能級的示意圖．當氫原子從n＝4的能級躍遷到n＝3的能級時，輻射出a光．當氫原子從n＝3的能級躍遷到n＝2的能級時，輻射出b光．則以下推斷正確的是()A．a(chǎn)光光子的能量大于b光光子的能量B．a(chǎn)光的波長大于b光的波長C．a(chǎn)光的頻率大于b光的頻率D．在真空中a光的傳播速度大于b光的傳播速度解析：氫原子從n＝4的能級躍遷到n＝3的能級的能級差小于從n＝3的能級躍遷到n＝2的能級時的能級差，依據(jù)hν＝Em－En，知，光子a的能量小于光子b的能量．所以a光的頻率小于b光的頻率，則光子a的能量小于光子b的能量，故A、C項錯誤；光子a的頻率小于光子b的頻率，所以b的頻率大，波長小，則a光的波長大于b光的波長，故B項正確；在真空中光子a的傳播速度等于光子b的傳播速度，故D項錯誤．答案：B[技能提升練]10．(多選)有媒體報道，美國核動力航母中將要裝備激光武器了，依據(jù)玻爾理論，激光是大量處于同一激發(fā)狀態(tài)n1的原子同時躍遷到某一能級n2，而釋放出的單色光，其能量大，破壞力強，下列針對上述原子躍遷過程的說法正確的是()A．原子處于n1能級時的能量大于處于n2能級時的能量B．電子在n1能級時的半徑小于在n2能級時的半徑C．電子在n1能級時的動能小于在n2能級時的動能D．紅外線、紫外線、γ射線都是處于激發(fā)狀態(tài)的原子輻射出的解析：同一激發(fā)態(tài)n1的原子同時躍遷到某一能級n2而釋放出能量，可知原子處于n1能級時的能量大于處于n2能級時的能量，故A項正確；依據(jù)玻爾理論可知，原子的能級越高，同一個電子的軌道半徑越大，所以電子在n1能級時的半徑大于在n2能級時的半徑，故B項錯誤；電子繞原子核運動的過程中庫侖力供應向心力，則：eq\f(kQe,r2)＝eq\f(mv2,r)，所以電子運動的半徑越大，動能越小．所以電子在n1能級時的動能小于在n2能級時的動能，故C項正確；紅外線、紫外線都是處于激發(fā)態(tài)的原子輻射出的，γ射線是處于激發(fā)態(tài)的原子核受到激發(fā)時產(chǎn)生的，故D項錯誤．答案：AC11.靜止在勻強電場中的碳14原子核，某時刻放射的某種粒子與反沖核的初速度方向均與電場方向垂直，且經(jīng)過相等的時間后形成的軌跡如圖中虛線所示(b、c表示長度)．那么碳14的核反應方程可能是()A.eq\o\al(14,6)C→eq\o\al(4,2)He＋eq\o\al(10,4)BeB.eq\o\al(14,6)C→eq\o\al(0,1)e＋eq\o\al(14,5)BC.eq\o\al(14,6)C→eq\o\al(0,－1)e＋eq\o\al(14,7)ND.eq\o\al(14,6)C→eq\o\al(2,1)H＋eq\o\al(12,5)B解析：由題意可知eq\f(\f(1,2)a1t2,v1t)＝2，eq\f(\f(1,2)a2t2,v2t)＝4，而a＝eq\f(qE,m)，故有eq\f(q1,m1v1)：eq\f(q2,m2v2)＝1：2，又因為動量守恒，有m1v1＝m2v2，可知q1：q2＝1：2，故只有A正確．答案：A12．下列說法正確的是()A．動能相等的質(zhì)子和電子，它們的德布羅意波長也相等B．鈾核裂變的一種核反應方程是eq\o\al(235,92)U→eq\o\al(141,56)Ba＋eq\o\al(92,36)Kr＋2eq\o\al(1,0)nC．設質(zhì)子、中子、α粒子的質(zhì)量分別為m1、m2、m3，兩個質(zhì)子和兩個中子結(jié)合成一個α粒子，釋放的能量是(m1＋m2－m3)c2D．原子在a、b兩個能級的能量分別為Ea、Eb，且Ea>Eb，當原子從a能級躍遷到b能級時，輻射出光子的波長λ＝eq\f(hc,Ea－Eb)(其中c為真空中的光速，h為普朗克常量)解析：動量相等的質(zhì)子和電子，因質(zhì)子質(zhì)量比電子質(zhì)量大得多，依據(jù)動能Ek＝eq\f(p2,2m)可知質(zhì)子和電子動量不相等，再依據(jù)德布羅意波長公式λ＝eq\f(h,p)，可知動能相等的質(zhì)子和電子，它們的德布羅意波長不相等，故A錯誤；鈾核須要俘獲一個慢中子才能發(fā)生裂變，其中的一種核反應方程是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，故B錯誤；依據(jù)愛因斯坦質(zhì)能方程可知，兩個質(zhì)子和兩個中子結(jié)合成一個α粒子，釋放的能量是(2m1＋2m2－m3)c2，故C錯誤；原子在a、b兩個能級的能量為Ea、Eb，則Ea>Eb，當原子從a能級躍遷到b能級時，輻射出光子的能量為E＝eq\f(hc,λ)＝Ea－Eb，所以光子的波長λ＝eq\f(hc,Ea－Eb)，故D正確．答案：D13．(多選)現(xiàn)有兩動能均為E0＝0.35MeV的eq\o\al(2,1)H在一條直線上相向運動，兩個eq\o\al(2,1)H發(fā)生對撞后能發(fā)生核反應，得到eq\o\al(3,2)He和新粒子，且在核反應過程中釋放的能量完全轉(zhuǎn)化為eq\o\al(3,2)He和新粒子的動能．已知eq\o\al(2,1)H的質(zhì)量為2.0141u，eq\o\al(3,2)He的質(zhì)量為3.0160u，新粒子的質(zhì)量為1.0087u，核反應時質(zhì)量虧損1u釋放的核能約為931MeV(假如涉及計算，結(jié)果保留整數(shù))．則下列說法正確的是()A．核反應方程為eq\o\al(2,1)H＋eq\o\al(2,1)H→eq\o\al(3,2)He＋eq\o\al(1,0)nB．核反應前后不滿意能量守恒定律C．新粒子的動能約為3MeVD.eq\o\al(3,2)He的動能約為4MeV解析：由核反應過程中的質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)守恒可知eq\o\al(2,1)H＋eq\o\al(2,1)H→eq\o\al(3,2)He＋eq\o\al(1,0)n，則新粒子為中子eq\o\al(1,0)n，所以A正確．核反應過程中質(zhì)量虧損，釋放能量，虧損的質(zhì)量轉(zhuǎn)變?yōu)槟芰?，仍舊滿意能量守恒定律，B錯誤；由題意可知ΔE＝(2.0141u×2－3.0160u－1.0087u)×931MeV/u＝3.3MeV，依據(jù)核反應中系統(tǒng)的能量守恒有EkHe＋Ekn＝2E0＋ΔE，依據(jù)核反應中系統(tǒng)的動量守恒有pHe－pn＝0，由Ek＝eq\f(p2,2m)，可知eq\f(EkHe,Ekn)＝eq\f(mn,mHe)，解得EkHe＝eq\f(mn,mn＋mHe)(2E0＋ΔE)＝1MeV，Ekn＝eq\f(mHe,mn＋mHe)(2E0＋ΔE)＝3MeV，所以C正確、D錯誤．答案：AC14．(多選)如圖所示，空間存在垂直紙面對外的勻強磁場(圖中未畫出)，一放射源P位于足夠大的絕緣板AB上方，放射性物質(zhì)為eq\o\al(238,92)U，發(fā)生α衰變后，放出α射線，eq\o\al(234,90)Th留在放射源中，P到AB的距離為d，在紙面內(nèi)向各個方向放射速率均為ν的α粒子，不考慮粒子間的相互作用和α粒子的重力．已知α粒子做圓周運動的半徑也為d，則()A．核反應方程為eq\o\al(238,92)U→eq\o\al(234,90)Th＋eq\o\al(4,2)HeB．板上能被α粒子打到的區(qū)域長度是2dC．α粒子到達板上的最長時間為eq\f(3πd,2v)D．α粒子到達板上的最短時間為eq\f(πd,2v)解析：依據(jù)質(zhì)量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒可知，核反應方程為eq\o\al(238,92)U→eq\o\al(234,90)Th＋eq\