2024高考物理一轮复习规范演练60原子和原子核含解析新人教版

PAGE6-规范演练60原子和原子核[抓基础]1.以下是有关近代物理内容的若干叙述，其中正确的是（）A.α粒子散射试验揭示了原子核内部的困难性B.光电效应现象揭示了光具有粒子性C.紫外线照耀到金属锌板表面时能产生光电效应，当增大紫外线的照耀强度时，从锌板表面逸出的光电子的最大初动能也随之增大D.处于基态的氢原子最不稳定解析：α粒子散射试验表明，原子绝大多数的质量集中在很小的原子中心，自然放射现象揭示了原子核内部的困难性，故A错误；光电效应现象表明光具有粒子性，故B正确；依据爱因斯坦光电效应方程Ek＝hν－W0，逸出的光电子的最大初动能与照耀光的频率有关，而与照耀强度无关，故C错误；处于基态的氢原子最稳定，处于高能级激发态的氢原子不稳定，总要向低能级激发态或基态跃迁，故D错误.答案：B2.（2024·全国卷Ⅰ）大科学工程“人造太阳”主要是将氘核聚变反应释放的能量用来发电.氘核聚变反应方程是：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的质量为2.0136u，eq\o\al(3,2)He的质量为3.0150u，eq\o\al(1,0)n的质量为1.0087u，1u＝931MeV/c2.氘核聚变反应中释放的核能约为（）A.3.7MeV B.3.3MeVC.2.7MeV D.0.93MeV解析：在核反应方程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，反应前物质的质量m1＝2×2.0136u＝4.0272u，反应后物质的质量m2＝3.0150u＋1.0087u＝4.0237u，质量亏损Δm＝m1－m2＝0.0035u，则氘核聚变释放的核能为E＝931×0.0035MeV≈3.3MeV，选项B正确.答案：B3.（多选）某半导体激光器放射波长为1.5×10－6m，功率为5.0×10－3W的连续激光.已知可见光波长的数量级为10－7m，普朗克常量h＝6.63×10－34J·s，该激光器发出的（）A.是紫外线B.是红外线C.光子能量约为1.3×10－13JD.光子数约为每秒3.8×1016个解析：该激光的波长比可见光波长长，因此是红外线，A错误，B正确；依据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错误；光子数n＝eq\f(5×10－3,1.326×10－19)＝3.8×1016个，故D正确.答案：BD4.（2024·江西上饶六校联考）PET（正电子放射型计算机断层显像）的基本原理是将放射性同位素eq\o\al(15,8)O注入人体，参加人体的代谢过程.eq\o\al(15,8)O在人体内衰变放出正电子，与人体内负电子相遇而湮灭转化为一对光子，被探测器探测到，经计算机处理后产生清楚的图像.依据PET原理，下列说法正确的是（）A.eq\o\al(15,8)O的衰变方程为eq\o\al(15,8)O→eq\o\al(15,9)F＋eq\o\al(0,－1)eB.将放射性同位素eq\o\al(15,8)O注入人体，eq\o\al(15,8)O的主要用途是作为示踪原子C.一对正负电子湮灭后也可能只生成一个光子D.PET中所选的放射性同位素的半衰期应较长解析：依据质量数守恒和电荷数守恒得，eq\o\al(15,8)O的衰变方程为eq\o\al(15,8)O→eq\o\al(15,7)N＋eq\o\al(0,1)e，故A错误；将放射性同位素eq\o\al(15,8)O注入人体，eq\o\al(15,8)O的主要用途是作为示踪原子，故B正确；一对正负电子湮灭后动量为零，依据动量守恒定律，湮灭后的系统也必需动量为零，因此必定是两个光子，故C错误；PET中所选的放射性同位素须要在人体内衰变，故其半衰期较短为好，D错误.答案：B5.（2024·广州二模）氢原子第n能级的能量为En＝eq\f(E1,n2)（n＝1，2，3，…），其中E1是基态能量.若氢原子从第k能级跃迁到第p能级，辐射的能量为－eq\f(5,36)E1，第p能级比基态能量高－eq\f(3,4)E1，则（）A.k＝3，p＝2 B.k＝4，p＝3C.k＝5，p＝3 D.k＝6，p＝2解析：氢原子在第k能级的能量为eq\f(E1,k2)，氢原子在第p能级的能量为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正确.答案：A6.（2024·四川乐山调研）某科学家提出年轻热星体中核聚变的一种理论，其中的两个核反应方程为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表示释放的能量，相关的原子核质量见下表，下列推断正确的是（）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质量/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：依据质量数和电荷数守恒，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；依据爱因斯坦质能方程，得Q1＝Δm1c2，Q2＝Δm2c2，依据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正确.答案：B7.（2024·四川绵阳模拟）2024年8月23日，国家重大科技基础设施中国散裂中子源项目在东莞顺当通过国家验收，正式投入运行.对于有关中子的探讨，下面说法正确的是（）A.中子和其他微观粒子，都具有波粒二象性B.一个氘核和一个氚核经过核反应后生成氦核和中子是裂变反应C.卢瑟福通过分析α粒子散射试验结果，发觉了质子和中子D.核反应方程eq\o\al(210,84)Po→eq\o\al(y,82)X＋eq\o\al(4,2)He中的y＝206，X的中子个数为128解析：全部粒子都具有波粒二象性，A正确；裂变是较重的原子核分裂成较轻原子核的反应，而B项中的核反应是较轻的原子核的聚变反应，B错误；卢瑟福通过分析α粒子散射试验结果，提出了原子的核式结构模型，查德威克通过α粒子轰击铍核（eq\o\al(9,4)Be）获得碳核（eq\o\al(12,6)C）的试验发觉了中子，C错误；y＝210－4＝206，X的中子个数为206－82＝124，D错误.答案：A[提素养]8.（2024·深圳模拟）某些放射性元素如eq\o\al(237,93)Np的半衰期很短，在自然界很难被发觉，可以在试验室运用人工的方法发觉.已知eq\o\al(237,93)Np经过一系列α衰变和β衰变后变成eq\o\al(209,83)Bi，下列说法正确的是（）A.eq\o\al(209,83)Bi的原子核比eq\o\al(237,93)Np的原子核少28个中子B.衰变过程中共发生了4次α衰变和7次β衰变C.衰变过程中共有4个中子转变为质子D.若eq\o\al(209,83)Bi接着衰变成新核eq\o\al(210,83)Bi，只需放出一个α粒子解析：eq\o\al(209,83)Bi的原子核比eq\o\al(237,93)Np少10个质子，质子数和中子数总共少237－209＝28，故eq\o\al(209,83)Bi的原子核比eq\o\al(237,93)Np少18个中子，故A错误；设eq\o\al(237,93)Np衰变为eq\o\al(209,83)Bi须要经过x次α衰变和y次β衰变，依据质量数和电荷数守恒，有93＝2x－y＋83，4x＝237－209，解得x＝7，y＝4，即衰变过程中共发生了7次α衰变和4次β衰变，故B错误；衰变过程中共发生了7次α衰变和4次β衰变，所以衰变过程中共有4个中子转变为质子，故C正确；依据衰变前后质量数守恒可知，D错误.答案：C9.（多选）（2024·大同模拟）如图所示为氢原子的能级图，用光子能量为12.75eV的光照耀一群处于基态的氢原子，下列说法正确的是（）A.氢原子可以辐射出6种波长的光B.氢原子跃迁时辐射光的最大能量小于汲取的光子能量C.辐射光中，光子能量为0.66eV的光波长最长D.用光子能量为14.2eV的光照耀基态的氢原子解析：用光子能量为12.75eV的光照耀一群处于基态的氢原子，跃迁到第4能级，依据Ceq\o\al(2,4)＝6知，可以辐射出6种波长的光，故A正确；氢原子跃迁时辐射的光最大能量等于汲取的光子能量，故B错误；从n＝4跃迁到n＝3辐射的光子能量最小，波长最长，光子能量为0.66eV，故C正确；用光子能量为14.2eV的光照耀基态的氢原子，因电离能为13.6eV，则原子被电离，还剩下0.6eV是自由电子的动能，故D正确.答案：ACD10.（2024·天津南开区二模）太阳内部不断地发生着热核反应，质量削减.核反应方程是4eq\o\al(1,1)H→eq\o\al(4,2)He＋2X，这个核反应释放出大量核能.已知质子、氦核、X的质量分别为m1、m2、m3，真空中的光速为c.下列说法中正确的是（）A.方程中的X表示中子eq\o\al(1,0)nB.方程中的X表示电子eq\o\al(0,－1)eC.这个核反应中质量亏损Δm＝4m1－m2D.这个核反应中释放的核能ΔE＝（4m1－m2－2m3）c2解析：依据电荷数和质量数守恒可以知道，X是eq\o\al(0,1)e，故A、B错误；核反应过程中的质量亏损Δm＝4m1－m2－2m3，故C错误；这个核反应中释放的核能ΔE＝（4m1－m2－2m3）c2，故D正确.答案：D11.（多选）关于核反应方程eq\o\al(234,90)Th→eq\o\al(234,91)Pa＋X＋ΔE（ΔE为释放出的核能，X为新生成的粒子），已知eq\o\al(234,90)Th的半衰期为T，则下列说法正确的是（）A.eq\o\al(234,90)Th的半衰期T由原子核内部的因素确定，跟原子所处的物理、化学状态无关B.eq\o\al(234,91)Pa比eq\o\al(234,90)Th少1个中子，X粒子是从原子核中射出的，此核反应为β衰变C.N个eq\o\al(234,90)Th经2T时间因发生上述核反应而放出的核能为eq\f(3,4)NΔE（N数值很大）D.eq\o\al(234,90)Th的比结合能为eq\f(ΔE,234)解析：原子核的半衰期T由原子核内部的因素确定，跟原子所处的物理、化学状态无关，故A正确；由质量数和电荷数守恒知X的质量数是0，电荷数是－1，为电子，是原子核内的中子转化为质子而释放一个电子，为β衰变，故B正确；经2T时间还剩余四分之一没衰变，发生上述核反应而放出的核能为eq\f(3,4)NΔE，故C正确；eq\o\al(234,91)Pa的比结合能是234个核子结合成eq\o\al(234,91)Pa时放出的能量，该能量不是它衰变时放出的能量ΔE，所以eq\o\al(234,91)Pa的比结合能不是eq\f(ΔE,234)，eq\o\al(234,90)Th的比结合能也不是eq\f(ΔE,234)，故D错误.答案：ABC12.（2024·河北保定模拟）在匀强磁场中有一个原来静止的碳14原子核，它放射出的粒子与反冲核的径迹是两个内切的圆，两圆的直径之比为7∶1，如图所示，那么碳14的衰变方程为（）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：原子核的衰变过程满意动量守恒，粒子与反冲核的速度方向相反，依据左手定则推断得知，粒子与反冲核的电性相反，则知粒子带负电，所以该衰变是β衰变，此粒子是β粒子，即电子.两带电粒子动量大小相等，方向相反，依据动量守恒定律，有m1v1＝m2v2，由带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的半径公式r＝eq\f(mv,qB)，可得r与q成反比.由题意，大圆与小圆的直径之比为7∶1，半径之比为7∶1，则粒子与反冲核的电荷量之比为1∶7.反冲核的电荷量为7e，电荷数是7，其符号为eq\o\al(14,7)N.碳14的衰变方程为eq\o\al(14,6)C→eq\o\al(0,－1)e＋eq\o\al(14,7)N，故D正确.答案：D13.（2024·江西上饶模拟）用一个中子轰击eq\o\al(235,92)U，可发生裂变反应生成eq\o\al(141,56)Ba和eq\o\al(92,36)Kr，已知eq\o\al(235,92)U的质量为235.0439u，eq\o\al(141,56)Ba的质量为140.9139u，eq\o\al(92,36)Kr的质量