2025版高考物理考点题型归纳总结（含答案）考点77　原子和原子核

考点77原子和原子核强基固本对点练知识点1电子的发现原子核式结构模型1．(多选)下列说法正确的是()A．天然放射性现象说明原子核内部具有复杂的结构B．α粒子散射实验说明原子核内部具有复杂的结构C．原子核发生β衰变生成的新核原子序数增加D．氢原子从能级3跃迁到能级2辐射出的光子的波长小于从能级2跃迁到能级1辐射出的光子的波长2.如图所示是α粒子散射实验装置的示意图．从α粒子源发射的α粒子射向金箔，利用观测装置观测发现，绝大多数α粒子穿过金箔后，基本上仍沿原来的方向前进，但有少数α粒子(约占八千分之一)发生了大角度偏转，极少数α粒子偏转的角度甚至大于90°.下列说法正确的是()A．α粒子束是快速运动的质子流B．实验结果说明原子中的正电荷弥漫性地均匀分布在原子内C．α粒子发生大角度偏转是金箔中的电子对α粒子的作用引起的D．α粒子散射实验装置的内部需要抽成真空知识点2玻尔理论能级跃迁3.氢原子的能级图如图，氢原子从n＝4能级跃迁到n＝1能级时辐射出一种光子，这种光子照射到逸出功为10.75eV的金属上，逸出的光电子最大初动能为()A．12.75eVB．2.00eVC．23.50eVD．10.75eV4.(多选)由玻尔原子模型求得氢原子能级如图所示，已知可见光的光子能量在1.62eV到3.11eV之间，则()A．氢原子从高能级向低能级跃迁时可能辐射出γ射线B．氢原子从n＝3的能级向n＝2的能级跃迁时会辐射出红外线C．处于n＝3能级的氢原子可以吸收任意频率的紫外线并发生电离D．大量氢原子从n＝4能级向低能级跃迁时可辐射出2种频率的可见光5．用如图甲所示的装置做氢气放电管实验观测到四种频率的可见光．已知可见光的光子能量在1.6eV～3.1eV之间，氢原子能级图如图乙所示．下列说法正确的是()A.观测到的可见光可能是氢原子由高能级向n＝3的能级跃迁时放出的B．n＝2能级的氢原子吸收上述某可见光后可能会电离C．大量氢原子从高能级向基态跃迁时会辐射出紫外线D．大量n＝4能级的氢原子最多能辐射出4种频率的光知识点3原子核的衰变及半衰期6．(多选)秦山核电站生产eq\o\al(14,6)C的核反应方程为eq\o\al(14,7)N＋eq\o\al(1,0)n→eq\o\al(14,6)C＋X，其产物eq\o\al(14,6)C的衰变方程为eq\o\al(14,6)C→eq\o\al(14,7)N＋eq\o\al(0,－1)e.下列说法正确的是()A．X是eq\o\al(1,1)HB．eq\o\al(14,6)C可以用作示踪原子C．eq\o\al(0,－1)e来自原子核外D．经过一个半衰期，10个eq\o\al(14,6)C将剩下5个7．(多选)放射性元素在衰变过程中，有些放出α射线，有些放出β射线，有些在放出α射线或β射线的同时，还以射线的形式释放能量．例如eq\o\al(234,90)Th核的衰变过程可表示为eq\o\al(234,90)Th→eq\o\al(234,91)Pa＋eq\o\al(0,－1)e＋γ，关于此衰变，下列说法正确的是()A．eq\o\al(234,90)Th核的质量等于eq\o\al(234,91)Pa核的质量B．eq\o\al(234,90)Th核的质量大于eq\o\al(234,91)Pa核的质量C．一个eq\o\al(234,90)Th核衰变成一个eq\o\al(234,91)Pa核后，中子数减少了1D．γ射线是由Th原子的外层电子从高能级向低能级跃迁时释放出的8．[2023·浙江1月]宇宙射线进入地球大气层与大气作用会产生中子，中子与大气中的氮14会产生以下核反应：eq\o\al(14,7)N＋eq\o\al(1,0)n→eq\o\al(14,6)C＋eq\o\al(1,1)H，产生的eq\o\al(14,6)C能自发进行β衰变，其半衰期为5730年，利用碳14的衰变规律可推断古木的年代．下列说法正确的是()A．eq\o\al(14,6)C发生β衰变的产物是eq\o\al(15,7)NB．β衰变辐射出的电子来自于碳原子的核外电子C．近年来由于地球的温室效应，引起eq\o\al(14,6)C的半衰期发生微小变化D．若测得一古木样品的eq\o\al(14,6)C含量为活体植物的eq\f(1,4)，则该古木距今约为11460年知识点4核反应及核反应类型9．在下列描述核过程的方程中，属于α衰变的是________，属于β衰变的是________，属于裂变的是________，属于聚变的是________．(填正确答案标号)A．eq\o\al(14,6)C→eq\o\al(14,7)N＋eq\o\al(0,－1)eB．eq\o\al(32,15)P→eq\o\al(32,16)S＋eq\o\al(0,－1)eC．eq\o\al(238,92)U→eq\o\al(234,90)Th＋eq\o\al(4,2)HeD．eq\o\al(14,7)N＋eq\o\al(4,2)He→eq\o\al(17,8)O＋eq\o\al(1,1)HE．eq\o\al(235,92)U＋eq\o\al(1,0)n→eq\o\al(140,54)Xe＋eq\o\al(94,38)Sr＋2eq\o\al(1,0)nF．eq\o\al(3,1)H＋eq\o\al(2,1)H→eq\o\al(4,2)He＋eq\o\al(1,0)n知识点5质量亏损和核能计算10．2022年1月，中国锦屏深地实验室发表了首个核天体物理研究实验成果．表明我国核天体物理研究已经跻身国际先进行列．实验中所用核反应方程为X＋eq\o\al(25,12)Mg→eq\o\al(26,13)Al，已知X、eq\o\al(25,12)Mg、eq\o\al(26,13)Al的质量分别为m1、m2、m3，真空中的光速为c，该反应中释放的能量为E.下列说法正确的是()A．X为氘核eq\o\al(2,1)HB．X为氚核eq\o\al(3,1)HC．E＝(m1＋m2＋m3)c2D．E＝(m1＋m2－m3)c211．(多选)铀核裂变的一种方程为eq\o\al(235,92)U＋X→eq\o\al(94,38)Sr＋eq\o\al(139,54)Xe＋3eq\o\al(1,0)n，原子核的比结合能与质量数的关系如图所示，下列说法中正确的有()A．X是中子B．X是质子C．eq\o\al(235,92)U、eq\o\al(94,38)Sr、eq\o\al(139,54)Xe中，eq\o\al(94,38)Sr的比结合能最大，最稳定D．eq\o\al(235,92)U、eq\o\al(94,38)Sr、eq\o\al(139,54)Xe中，eq\o\al(235,92)U的质量数最大，结合能最大，最稳定培优提能模拟练12.[2024·河南省南阳市期末考试]α粒子散射可以用来估算核半径．对于一般的原子核，实验确定的核半径的数量级为10－15m，而整个原子半径的数量级是10－10m，两者相差十万倍之多．可见原子内部是十分“空旷”的．如果把原子放大为直径是100m的球，原子核的大小相当于下列哪个物体()A．一粒小米B．一粒葡萄C．一个乒乓球D．一个篮球13.[2024·天津市北辰区第一次联考](多选)如图是氢原子的能级图，一群氢原子处于n＝4能级，下列说法中正确的是()A．这群氢原子跃迁时能够发出4种不同频率的光子B．这群氢原子发出的光子中，能量最大为12.75eVC．这群氢原子发出的光子中，从n＝4能级跃迁到n＝3能级时发出的光波长最长D．这群氢原子跃迁时发出的光子频率连续14．[2024·河南省周口市月考]2023年7月我国自主研发的核磁共振设备开始量产，这标志着我国在高端医疗设备领域迈向了新的里程碑．核磁共振成像是可进行人体多部位检查的医疗影像技术，基本原理为：当电磁波满足一定条件时，可使处于强磁场中的人体内含量最多的氢原子吸收电磁波的能量，其后吸收了能量的氢原子又把这部分能量以电磁波的形式释放出来，形成核磁共振信号．关于人体内氢原子吸收的电磁波能量，正确的是()A．频率足够高的电磁波氢原子才会吸收B．能量大于13.6eV的电磁波氢原子才能被吸收C．氢原子只能吸收某些特定频率的电磁波D．吸收了电磁波的氢原子处于的状态叫基态15．[2024·广东省学业水平测试模拟]铋是一种金属元素，元素符号为Bi，原子序数为83，位于元素周期表第六周期VA族，在现代消防、电气、工业、医疗等领域有广泛的用途．一个铋210核(eq\o\al(210,83)Bi)放出一个β粒子后衰变成一个钋核(eq\o\al(210,84)Po)，并伴随产生了γ射线．已知t＝0时刻有m克铋210核，t1时刻测得剩余eq\f(2,3)m克没有衰变，t2时刻测得剩余eq\f(1,6)m克没有衰变，则铋210核的半衰期为()A．eq\f(3t1,2)B．eq\f(3t2,5)C．t2－t1D．eq\f(t2－t1,2)16．[2024·江苏省扬州市开学考试]理论认为，大质量恒星塌缩成黑洞的过程，受核反应126C＋Y→1A．Y是β粒子，β射线穿透能力比γ射线强B．Y是β粒子，β射线电离能力比γ射线强C．Y是α粒子，α射线穿透能力比γ射线强D．Y是α粒子，α射线电离能力比γ射线强17．[2024·河北省沧州市联考]2023年6月7日，国家核安全局给予中国科学院上海应用物理研究所一张核反应堆运行许可证甘肃省钍基反应堆正式开始运行，再生层钍232(eq\o\al(232,90)Th)吸收一个中子后会变成钍233.钍233不稳定，会变成易裂变铀233(eq\o\al(233,92)U)，成为新增殖铀燃料，下列说法正确的是()A．钍基反应堆是通过衰变把核能转化为电能B．钍233的比结合能大于铀233的比结合能C．钍232变成铀233的核反应方程式是eq\o\al(232,90)Th＋eq\o\al(1,0)n→eq\o\al(233,92)U＋2eq\o\al(0,－1)eD．铀233的裂变方程可能为eq\o\al(233,92)U＋eq\o\al(1,0)n→eq\o\al(141,56)Ba＋eq\o\al(89,36)Kr＋3eq\o\al(1,0)n18．[2024·广东省梅州市开学考试]2023年4月13日，中国“人造太阳”反应堆中科院环流器装置(EAST)创下新纪录，实现403秒稳态长脉冲高约束等离子体运行，为可控核聚变的最终实现又向前迈出了重要的一步，下列关于核反应的说法正确的是()A．核聚变的核反应燃料主要是铀235B．氘氚核聚变的核反应方程为eq\o\al(2,1)H＋eq\o\al(3,1)H→eq\o\al(4,2)He＋eq\o\al(0,－1)eC．核聚变反应过程中没有质量亏损D．相同质量的核燃料，轻核聚变比重核裂变释放的核能更多19．[2024·云南师大附中模拟]下列判断正确的是()A．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是重核裂变B．eq\o\al(2,1)H＋eq\o\al(3,1)H→eq\o\al(4,2)He＋eq\o\al(1,0)n是β衰变C．eq\o\al(137,55)Cs→eq\o\al(137,56)Ba＋eq\o\al(0,－1)e是轻核聚变D．eq\o\al(4,2)He＋eq\o\al(9,4)Be→126C＋eq\o\al(1,0)n是α衰变20．[2024·福建省莆田市第一次阶段考试]山东海阳核电站一期工程建设了两台125万千瓦的AP1000三代核电机组．如果铀235在中子的轰击下裂变为eq\o\al(90,38)Sr和eq\o\al(136,54)Xe，质量mU＝235.0439u，mn＝1.0087u，mSr＝89.9077u，mXe＝135.9072u.(1)写出裂变方程；(2)求出一个铀核裂变放出的能量；(3)若铀矿石的浓度为3%，一期工程投产发电后，一年将消耗多少吨铀矿石？(阿伏加德罗常数NA＝6.02×1023mol－1)

考点77原子和原子核1．答案：AC解析：天然放射性现象说明原子核内部具有复杂的结构，A正确；α粒子散射实验说明原子具有核式结构，B错误；根据电荷数守恒和质量数守恒知，β衰变放出一个电子，新核的电荷数增加1，即原子序数增加，C正确；氢原子从能级3跃迁到能级2辐射出的光子的能量小于从能级2跃迁到能级1辐射出的光子的能量，故从能级3跃迁到能级2辐射出的光子的波长大于从能级2跃迁到能级1辐射出的光子的波长，D错误．2．答案：D解析：α粒子是氦的原子核，因此不是质子流，A错误；实验结果说明占原子质量绝大部分的带正电的物质集中在很小的空间范围，B错误；α粒子发生大角度偏转是金箔中的带正电的原子核对α粒子的库仑斥力引起的，C错误；为避免空气分子的影响，内部需要抽成真空，D正确．3．答案：B解析：氢原子从n＝4能级跃迁到n＝1能级时辐射出一种光子，能量为E＝－0.85eV－(－13.6eV)＝12.75eV，这种光子照射到逸出功为10.75eV的金属上，逸出的光电子最大初动能Ek＝E－W0＝2.00eV，B正确．4．答案：CD解析：γ射线为衰变或重核裂变时才会放出，氢原子跃迁无法辐射γ射线，A错误；氢原子从n＝3的能级向n＝2的能级辐射光子的能量E＝－1.51eV－(－3.40eV)＝1.89eV，在可见光范围之内，B错误；氢原子在n＝3能级吸收1.51eV的光子能量就可以电离，紫外线的最小频率大于1.51eV，可以使处于n＝3能级的氢原子电离，C正确；氢原子从n＝4能级跃迁至n＝2能级辐射光子的能量E′＝－0.85eV－(－3.40eV)＝2.55eV，在可见光范围之内；同理，从n＝3的能级向n＝2的能级辐射光子的能量也在可见光范围之内，所以大量氢原子从n＝4能级向低能级跃迁时可辐射出2种频率的可见光，D正确．5．答案：C解析：因可见光的光子能量在1.6eV～3.1eV之间，所以观测到的可见光可能是氢原子由高能级向n＝2的能级跃迁时放出的，A错误；n＝2能级的氢原子要吸收至少3.4eV的能量才可能电离，而可见光的光子能量在1.6eV～3.1eV之间，B错误；当大量氢原子从n＝2向基态跃迁时辐射出的能量为10.2eV，而从其他高能级向基态跃迁时辐射出的能量都大于10.2eV，且都大于可见光的最大能量3.1eV，所以大量氢原子从高能级向基态跃迁时会辐射出紫外线，C正确；大量n＝4能级的氢原子向基态跃迁时，大量n＝4能级的氢原子最多能辐射出Ceq\o\al(2,4)＝6种频率的光，D错误．6．答案：AB解析：根据质量数守恒和电荷数守恒，核反应方程为147N＋eq\o\al(1,0)n→eq\o\al(14,6)C＋eq\o\al(1,1)H可知X为质子eq\o\al(1,1)H，A正确；由于eq\o\al(14,6)C具有放射性，且C是构成生物体的主要元素之一，eq\o\al(14,6)C可以用作示踪原子，B正确；β衰变放出的电子来自原子核，C错误；由于半衰期是大量原子核衰变的统计规律，对少量原子核不适用，所以经过一个半衰期，10个eq\o\al(14,6)C不一定剩下5个，D错误．7．答案：BC解析：衰变前后有质量亏损，因为有能量释放，Th核的质量大于eq\o\al(234,91)Pa核的质量，A错误，B正确．一个eq\o\al(234,90)Th核有234－90＝144个中子，一个eq\o\al(234,91)Pa核有234－91＝143个中子，中子数减少了1，C正确．放射性物质衰变时放出来的γ光子，来自原子核，D错误．8．答案：D解析：由题意可知eq\o\al(14,6)C能自发进行β衰变，则其核反应方程为eq\o\al(14,6)C→0−1e＋eq\o\al(14,7)N，所以产物为eq\o\al(14,7)N，A错误；β衰变辐射出的电子是核内的中子转变成质子的同时向外释放的，B错误；eq\o\al(14,6)C的半衰期不受外界因素的影响，与环境的压强、温度等无关，因此温室效应不会引起eq\o\al(14,6)C的半衰期发生变化，C错误；若测得一古木样品的eq\o\al(14,6)C含量为活体植物的eq\f(1,4)，由m＝m0·(eq\f(1,2))n可知n＝2，则经过了两个半衰期，即11460年，D正确．9．答案：CABEF解析：α衰变是一种元素衰变成另一种元素过程中释放出α粒子的现象，选项C为α衰变；β衰变为衰变过程中释放出β粒子的现象，选项A、B均为β衰变；重核裂变是质量较大的核变成质量较小的核的过程，选项E是常见的一种裂变；聚变是两个较轻的核聚合成质量较大的核的过程，选项F是典型的核聚变过程．10．答案：D解析：根据核反应的质量数和电荷数守恒可知，X的质量数为1，电荷数为1，为氕核eq\o\al(1,1)H，A、B错误；根据质能方程可知，由于质量亏损核反应放出的能量为E＝Δmc2＝(m1＋m2－m3)c2，C错误、D正确．11．答案：AC解析：根据质量数和电荷数守恒可知，X的质量数为1，电荷数为0，所以X为中子，A正确，B错误；根据题图可知eq\o\al(235,92)U、eq\o\al(94,38)Sr、eq\o\al(139,54)Xe中，eq\o\al(94,38)Sr的比结合能最大，最稳定；eq\o\al(235,92)U的质量数最大，结合能最大，比结合能最小，最不稳定，C正确，D错误．12．答案：A解析：由题意可知原子的半径是原子核半径的105倍，如果把原子放大为直径是100m的球，同比放大后原子核的半径为r＝eq\f(100,105)＝10－3m＝1mm，相当于一粒小米的大小，A正确．13．答案：BC解析：这群氢原子跃迁时能够发出Ceq\o\al(2,4)，即6种不同频率的光子，A错误；这群氢原子发出的光子中，能量最大的为E＝E4－E1＝－0.85eV－(－13.6eV)＝12.75eV，B正确；这群氢原子发出的光子中，从n＝4能级跃迁到n＝3能级时发出的光能量最小，则光的频率最小，即波长最长，C正确；这群氢原子跃迁时发出的光子频率是不连续的，D错误．14．答案：C解析：根据玻尔理论，只有能量刚好等于氢原子两个能级差的光子(电磁波)才能被氢原子吸收，A、B错误，C正确；吸收了电磁波的氢原子处于的状态叫激发态，D错误．15．答案：D解析：由半衰期定义可知eq\f(1,6)m＝eq\f(2,3)m×(eq\f(1,2))n，解得n＝2，即t2－t1时间内经过2个半衰期，故半衰期τ＝eq\f(t2－t1,2)，D正确．16．答案：D解析：根据质量数和电荷数守恒可知核反应为126C＋eq\o\al(4,2)He→168O，可知Y是α粒子，α射线穿透能力比γ射线弱，电离能力比γ射线强，D正确．17．答案：C解析：钍基反应堆是通过裂变把核能转化为电能，A错误；钍233通过衰变转化为铀233，该过程放出能量，故钍233的比结合能小于铀233的比结合能，B错误；根据题意可知钍232变成铀233的核反应方程式是eq\o\al(232,90)Th＋eq\o\al(1,0)n→eq\o\al(233,92)U＋2eq\o\al(0,－1)e，C正确；铀233的裂变方程质量数不守恒，D错误．18．答案：D解析：核聚变的核反应燃料主要是氢的同位素，A错