2024届高三物理复习小练习(五十二)　原子结构　原子核（解析版）

2024届高三一轮复习小练(五十二)原子结构原子核1．在近代物理发展的过程中，实验和理论相互推动，促进了人们对微观世界的认识。对下列实验描述正确的是()A．卢瑟福通过图甲所示的实验现象，发现了质子和中子B．图乙中用紫外灯照射锌板，验电器指针带负电张开C．图丙的理论，可以很好地解释氢原子光谱的规律D．图丁放射源产生的三种射线中，射线3的电离本领最强解析：选C卢瑟福通过图甲所示的α粒子散射实验现象，提出了原子的核式结构模型，故A错误；图乙中用紫外灯照射锌板，锌板发生光电效应，锌板失去电子而带正电，验电器用导线连在锌板上，其指针也带正电张开，故B错误；图丙为氢原子的能级图，可以很好地解释氢原子光谱的规律，故C正确；α射线是高速的氦核流，一个α粒子带两个正电荷，根据左手定则可知，α射线受到的洛伦兹力向左，故射线1是α射线，其电离本领最强；β射线是高速电子流，带一个负电荷，根据左手定则可知，β射线受到的洛伦兹力向右，故射线3是β射线，其电离本领较强；γ射线是γ光子，是电中性的，故在磁场中不受磁场的作用力，轨迹不会发生偏转，故射线2是γ射线，其电离本领最弱，故D错误。2.氢原子的能级图如图所示，当氢原子从n＝3的能级跃迁到n＝1的能级时，能够辐射出a、b、c三种频率的光子，设a、b、c三种频率光子的频率和能量分别是νa、νb、νc和Ea、Eb、Ec，下列说法正确的是()A．Eb＝E1－E3 B．Ea＝Eb－EcC．νa＝νb＋νc D．νa＝νc－νb解析：选B由玻尔理论可知，Eb＝E3－E1，Ea＝E2－E1，Ec＝E3－E2，则Ea＝Eb－Ec，故A错误，B正确；由E＝hν可知，hνa＝hνb－hνc，可得νa＝νb－νc，故C、D错误。3．(2021年8省联考·辽宁卷)中科院近代物理研究所利用兰州重离子加速器(HIRFL)，通过“熔合蒸发”反应合成超重核eq\o\al(271,110)Ds并辐射出中子。下列可能合成该超重核的原子核组合是()A.eq\o\al(64,28)Ni、eq\o\al(208,82)Pb B.eq\o\al(62,28)Ni、eq\o\al(209,83)BiC.eq\o\al(64,28)Ni、eq\o\al(207,82)Pb D.eq\o\al(62,28)Ni、eq\o\al(210,83)Bi解析：选A根据电荷数守恒和质量数守恒有Z1＋Z2＝110，A1＋A2＝271＋n(n＝1,2,3，…)，将选项代入检验只有A正确。4．(2022·长沙模拟)图甲是α、β、γ三种射线穿透能力的示意图，图乙是工业上利用射线的穿透性来检查金属内部伤痕的示意图。图乙中检查所利用的射线是()A．α射线 B．β射线C．γ射线 D．三种射线都可以解析：选C根据题图甲知能够穿过钢板的射线是γ射线，C正确。5．(2022·东莞模拟)下列说法正确的是()A．大量氢原子从n＝4激发态跃迁到基态最多能发出6种不同频率的光B．通过加压或降温的方法，可以改变放射性元素的半衰期C．根据玻尔理论可知，电子可以绕原子核沿任意轨道做匀速圆周运动D.eq\o\al(234,90)Th的半衰期是24天，32个eq\o\al(234,90)Th核经过72天后一定剩下4个eq\o\al(234,90)Th核解析：选A大量氢原子从n＝4激发态跃迁到基态最多能发出Ceq\o\al(2,4)＝6种不同频率的光，故A正确；放射性元素的半衰期是由核内部自身的因素决定的，与原子所处的化学状态和外部条件无关，故B错误；根据玻尔理论可知，电子只能在某些特定的圆形轨道运动，故C错误；半衰期是一个统计概念，是对大量原子核而言的，对单个、少量的原子核而言，半衰期是无意义的，故D错误。6.如图所示是卢瑟福设计的一个实验：他在铅块上钻了一个小孔，孔内放入一点镭，使射线只能从这个小孔里发出，随后他将射线引入磁场中，发现射线立即分成三股，他把三束射线分别命名为α射线、β射线、γ射线。基于对这三种射线的深入分析，卢瑟福获得了1907年的诺贝尔奖。以下对这三束射线描述准确的是()A．α射线的穿透能力最弱，容易被物体吸收B．β射线在真空中的运动速度是光速C．γ射线本质上是波长极短的电磁波，电离能力极强D．β射线带负电，是来自镭原子的核外电子解析：选Aα射线穿透能力最弱，电离作用强，容易被物体吸收，故A正确；β射线的速度约是光速的99%，故B错误；γ射线是一种波长很短的电磁波，电离能力极弱，故C错误；β射线(高速电子束)带负电，是由一个中子转变成一个质子后释放的，故D错误。7．科学家发现银河系中存在大量的放射性同位素铝26，铝26的半衰期为72万年，其衰变方程为eq\o\al(26,13)Al→eq\o\al(26,12)Mg＋Y，下列说法正确的是()A．Y是氦核B．Y是质子C．再经过72万年，现有的铝26衰变一半D．再经过144万年，现有的铝26全部衰变解析：选C根据核反应的质量数和电荷数守恒可知，该核反应是eq\o\al(26,13)Al→eq\o\al(26,12)Mg＋eq\o\al(0,1)e，即Y是正电子，选项A、B错误；因72万年是一个半衰期，可知再过72万年，现有的铝26衰变一半，再过144万年，即两个半衰期，现有的铝26衰变四分之三，选项C正确，D错误。8．(2022·武汉模拟)核泄漏中的钚(Pu)是一种具有放射性的元素，它可破坏细胞基因，增加患癌的风险。已知钚的一种同位素eq\o\al(239,94)Pu的半衰期为24100年，其衰变方程为eq\o\al(239,94)Pu→X＋eq\o\al(4,2)He＋γ，则下列说法中正确的是()A．衰变发出的γ射线是波长很短的光子，电离能力很强B．衰变方程中的X含有143个中子C．8个eq\o\al(239,94)Pu经过24100年后一定还剩余4个D．衰变过程中总质量不变解析：选B衰变发出的γ射线是频率很高的电磁波，具有很强的穿透能力，电离能力很弱，故A错误；根据核反应中电荷数守恒和质量数守恒得，X的电荷数为92，质量数为235，则中子数为235－92＝143，故B正确；半衰期为统计规律，对大量的原子核适用，对8个原子核不适用，故C错误；在衰变的过程中，根据爱因斯坦质能方程知，有能量释放，一定有质量亏损，故D错误。9．(2021·河北高考)银河系中存在大量的铝同位素26Al。26Al核β＋衰变的衰变方程为eq\o\al(26,13)Al→eq\o\al(26,12)Mg＋eq\o\al(0,1)e，测得26Al核的半衰期为72万年。下列说法正确的是()A．26Al核的质量等于26Mg核的质量B．26Al核的中子数大于26Mg核的中子数C．将铝同位素26Al放置在低温低压的环境中，其半衰期不变D．银河系中现有的铝同位素26Al将在144万年后全部衰变为26Mg解析：选C26Al核发生β＋衰变的过程中释放正电子的同时还有核能释放，发生质量亏损，所以26Al核的质量大于26Mg核的质量，故A错误；26Al核的中子数n1＝26－13＝13，而26Mg核的中子数n2＝26－12＝14，所以26Al核的中子数小于26Mg核的中子数，故B错误；半衰期是原子核固有的属性，与物理环境和化学状态无关，故C正确；铝同位素26Al的半衰期为72万年，所以经过144万年也就是两个半衰期后还剩下eq\f(1,4)没有衰变，故D错误。10.eq\o\al(234,90)Th原子核静止在匀强磁场中的a点，某一时刻发生衰变，产生如图所示的1和2两个圆轨迹，由此可以判断()A．发生的是α衰变B．衰变后新核的运动方向向右C．轨迹1是衰变后新核的轨迹D．两圆轨迹半径之比为R1∶R2＝90∶1解析：选B原子核发生衰变时两粒子的速度方向相反，由题图可知，粒子的运动轨迹在同一侧，根据左手定则可知，衰变后粒子电性相反，所以释放的粒子应该是电子，原子核发生的是β衰变，A错误；衰变后新核所受的洛伦兹力方向向上，由左手定则可知，新核的运动方向向右，B正确；根据qvB＝meq\f(v2,R)，解得R＝eq\f(mv,qB)＝eq\f(p,qB)，p是动量，R与电荷量成反比，β粒子与新核的电荷量大小分别为e和91e，则R1∶R2＝91∶1，所以轨迹1是衰变后β粒子的轨迹，故C、D错误。11．(2022·石家庄质检)如图所示为氢原子能级示意图，下列有关说法正确的是()A．处于基态的氢原子吸收10.5eV的光子后能跃迁至n＝2能级B．大量处于n＝4能级的氢原子向低能级跃迁时，最多可辐射出3种不同频率的光C．若用从n＝3能级跃迁到n＝2能级辐射出的光，照射某金属时恰好发生光电效应，则用从n＝4能级跃迁到n＝3能级辐射出的光照射该金属时一定能发生光电效应D．用n＝4能级跃迁到n＝1能级辐射出的光，照射逸出功为6.34eV的金属铂产生的光电子的最大初动能为6.41eV解析：选D处于基态的氢原子吸收10.2eV的光子后能跃迁至n＝2能级，不能吸收10.5eV的光子，故A错误；大量处于n＝4能级的氢原子，最多可以辐射出Ceq\o\al(2,4)＝6种不同频率的光子，故B错误；从n＝3能级跃迁到n＝2能级辐射出的光子的能量大于从n＝4能级跃迁到n＝3能级辐射出的光子的能量，故C错误；处于n＝4能级的氢原子跃迁到n＝1能级辐射出的光子的能量为：E＝E4－E1＝－0.85eV－(－13.6eV)＝12.75eV，根据光电效应方程，照射逸出功为6.34eV的金属铂产生的光电子的最大初动能为：Ek＝E－W0＝12.75eV－6.34eV＝6.41eV，故D正确。12．(2022·烟台一模)原子核的比结合能随质量数的变化图像如图所示，根据该曲线对核能的认识正确的是()A．自由核子组成原子核时，其质量亏损所对应的能量不等于该原子核的结合能B．质量较小的轻核结合成质量较大的重核时要吸收能量，质量较大的重核分裂成质量较小的轻核时要放出能量C．质量较大的重核和质量较小的轻核平均结合能都较小，且轻核的平均结合能还有些起伏D．一重原子核衰变成α粒子和另一原子核，衰变产物的质量之和一定大于原来重核的质量解析：选C根据爱因斯坦质能方程E＝mc2可知，自由核子组成原子核时，其质量亏损所对应的能量等于该原子核的结合能，故A错误；质量较小的轻核结合成质量较大的重核时出现质量亏损，要放出能量，质量较大的重核分裂成质量较小的轻核时也出现质量亏损，要放出能量，故B错误；根据题图中的曲线很容易看出，质量较大的重核和质量较小的轻核的比结合能都较小，且轻核的比结合能还有些起伏，故C正确；一重原子核衰变成α粒子和另一原子核，该过程中要释放能量，衰变产物的质量之和一定小于原来重核的质量，故D错误。13．(2021·山东等级考)在测定年代较近的湖泊沉积物形成年份时，常利用沉积物中半衰期较短的eq\o\al(210,82)Pb，其衰变方程为eq\o\al(210,82)Pb→eq\o\al(210,83)Bi＋X。以下说法正确的是()A．衰变方程中的X是电子B．升高温度可以加快eq\o\al(210,82)Pb的衰变C.eq\o\al(210,82)Pb与eq\o\al(210,83)Bi的质量差等于衰变的质量亏损D．方程中的X来自于eq\o\al(210,82)Pb内质子向中子的转化解析：选A根据核反应方程的质量数守恒和核电荷数守恒，可知X为电子(eq\o\al(0,－1)e)，A正确；原子核的衰变与外界因素无关，B错误；衰变的质量亏损应等于核反应前后所有核的质量之差，C错误；方程中的X来自于eq\o\al(210,82)Pb内中子向质子的转化，故D错误。14.用能量为E0的光照射大量处于基态的氢原子，发现氢原子可以辐射6种频率的光，氢原子能级图如图所示，各色可见光的波长和光子能量如表所示，下列说法正确的是()色光红橙黄绿蓝靛紫光的波长范围/nm622～770597～622577～597492～577455～492350～455光子能量范围/eV1.61～2.002.00～2.072.07～2.142.14～2.532.53～2.762.76～3.10A．E0＝12.09eVB．辐射6种颜色的光中包含红光C．辐射6种颜色的光中有三种可见光D．氢原子从基态跃迁到高能级，电子的动能增大，原子的电势能增大解析：选B根据题意可知，氢原子从基态跃迁到n＝4能级，E0＝E4－E1＝12.75eV,故A错误；氢原子所辐射的6种频率的光，其对应的光子能量分别为ΔE1＝E4－E1＝12.75eV，ΔE2＝E4－E2＝2.55eV，ΔE3＝E4－E3＝0.66eV，ΔE4＝E3－E1＝12.09eV，ΔE5＝E3－E2＝1.89eV，ΔE6＝E2－E1＝10.2eV，则这6种频率的光中有红光和蓝靛光两种可见光，故B正确，C错误；氢原子从基态跃迁到高能级，原子要吸收光子，电子的动能减小，原子的电势能增大，故D错误。15．(多选)已知氢原子处