2024高考物理大二轮复习专题五原子结构与原子核5精练含解析

PAGEPAGE6原子结构与原子核(本栏目内容，在学生用书中以独立形式分册装订！)选择题(1～7题为单项选择题，8～14题为多项选择题)1．(2024·天津卷·1)国家大科学工程——中国散裂中子源(CSNS)于2024年8月28日首次打靶胜利，获得中子束流，可以为诸多领域的探讨和工业应用供应先进的探讨平台。下列核反应中放出的粒子为中子的是()A.eq\o\al(14,7)N俘获一个α粒子，产生eq\o\al(17,8)O并放出一个粒子B.eq\o\al(27,13)Al俘获一个α粒子，产生eq\o\al(30,15)P并放出一个粒子C.eq\o\al(11,5)B俘获一个质子，产生eq\o\al(8,4)Be并放出一个粒子D.eq\o\al(6,3)Li俘获一个质子，产生eq\o\al(3,2)He并放出一个粒子解析：依据质量数守恒、电荷数守恒，各选项核反应方程如下：A错：eq\o\al(14,7)N＋eq\o\al(4,2)He→eq\o\al(17,8)O＋eq\o\al(1,1)HB对：eq\o\al(27,13)Al＋eq\o\al(4,2)He→eq\o\al(30,15)P＋eq\o\al(1,0)nC错：eq\o\al(11,5)B＋eq\o\al(1,1)H→eq\o\al(8,4)Be＋eq\o\al(4,2)HeD错：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．下列说法正确的是()A.eq\o\al(226,88)Ra衰变为eq\o\al(222,86)Rn要经过1次α衰变和1次β衰变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此方程是核裂变方程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是质子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是质子解析：设经过x次α衰变、y次β衰变，则由226－222＝4x,88－2x＋y＝86，解得x＝1，y＝0，故A错误；裂变是质量较重的核裂变为质量中等的核，则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是核裂变方程，故B正确；依据质量数和电荷数守恒知：X为eq\o\al(1,0)n，即为中子，故C错误；依据质量数和电荷数守恒知：Y为eq\o\al(4,2)He，即为氦核，故D错误。答案：B3．(2024·湖北黄冈二模)关于光的波粒二象性的说法中，正确的是()A．一束传播的光，有的光是波，有的光是粒子B．光子与光电子是同样的一种粒子，光波与机械波是同样的一种波C．光的波长越短，其波动性越显著；波长越长，其粒子性越显著D．光的干涉、衍射现象说明光具有波动性，光电效应说明光具有粒子性解析：光既有波动性，又有粒于性，个别光子的作用效果往往表现为粒子性；大量光子的作用效果往往表现为波动性，不能说有的光是波，有的光是粒子，故A错误；光子是电磁波，而光电子的本质是电子，它们不是同样的一种粒子，光波与机械波也不是同样的一种波，故B错误；光的波长越长，光的波动性越显著，波长越短，光的粒子性越显著，故C错误；干涉与衍射是波特有的现象，所以光的干涉、衍射现象说明光具有波动性，而光电效应说明光具有粒子性，故D正确。答案：D4．下列说法中正确的是()A．无论入射光的频率多么低，只要该入射光照耀金属的时间足够长，也能产生光电效应B．一群处于n＝4能级的氢原子的核外电子，在由离核较远的轨道自发跃迁到离核较近的轨道的过程中，最多放出4种不同频率的光子C．铀原子核内的某一核子与其他核子间都有核力作用D．质子、中子、α粒子的质量分别为m1、m2、m3，两个质子和两个中子结合成一个α粒子，释放的能量是(2m1＋2m2－m3)c2解析：依据光电效应方程：Ekm＝hν－W0，可知只有当入射光的频率大于极限频率时，才能发生光电效应，与入射的时间无关，选项A错误；一群处于n＝4能级的氢原子的核外电子由较高能级跃迁到较低能级时，最多可释放6种不同频率的光子，选项B错误；核力只存在于相邻的核子之间，所以核内的某一核子与其他核子间不肯定有核力作用，选项C错误；质子、中子、α粒子的质量分别为m1、m2、m3，两个质子和两个中子结合成一个α粒子，释放的能量是(2m1＋2m2－m3)c2，选项D正确。答案：D5．下列说法中正确的是()A．电子的衍射现象说明实物粒子也具有粒子性B．裂变物质体积小于临界体积时，链式反应不能进行C．原子核内部一个质子转化成一个中子时，会同时释放出一个电子D.eq\o\al(235,92)U的半衰期约为7亿年，随地球环境的改变，半衰期可能变短解析：电子是实物粒子，其衍射现象说明实物粒子具有波动性，故A错误；要发生链式反应要求反应物的体积达到临界体积，故B正确；原子核内部的一个中子转化成一个质子时，同时释放一个电子，故C错误；半衰期与物理性质、化学性质无关，故D错误。答案：B6.eq\o\al(3,1)H的质量是3.016050u，质子的质量是1.007277u，中子的质量是1.008665u。1u相当于931.5MeV的能量，则下列说法正确的是()A．一个质子和两个中子结合为氚核时，汲取的能量为7.97MeVB．一个质子和两个中子结合为氚核时，释放的能量为7.97MeVC．氚核的结合能为2.66MeVD．氚核的比结合能为7.97MeV解析：一个质子和两个中子结合成氚核的核反应方程式是eq\o\al(1,1)H＋2eq\o\al(1,0)n→eq\o\al(3,1)H，反应前反应物的总质量为mP＋2mn＝1.007277u＋2×1.008665u＝3.024607u，反应后氚核的质量为m1＝3.016050u，则此核反应过程中质量亏损为Δm＝3.024607u－3.016050u＝0.008557u，因反应前的总质量大于反应后的总质量，故此核反应为释放能量的反应，释放的能量为ΔE＝Δm×931.5MeV＝0.008557×931.5MeV＝7.97MeV，选项A错误，B正确；氚核的结合能为ΔE＝7.97MeV，它的比结合能为eq\f(ΔE,3)＝2.66MeV，选项C、D错误。答案：B7.如图所示为氢原子的能级图，现有一群处于n＝3能级的激发态的氢原子，则下列说法正确的是()A．能发出6种不同频率的光子B．波长最长的光是氢原子从n＝3能级跃迁到n＝1能级产生的C．发出的光子的最小能量为12.09eVD．处于该能级的氢原子至少需汲取1.51eV能量的光子才能电离解析：一群处于n＝3能级的激发态的氢原子能发出Ceq\o\al(2,3)＝3种不同频率的光子，A错误；由辐射条件知氢原子由n＝3能级跃迁到n＝1能级辐射出的光子频率最大，波长最小，B错误；发出的光子的最小能量为E3－E2＝1.89eV，C错误；n＝3能级对应的氢原子能量是－1.51eV，所以处于该能级的氢原子至少需汲取1.51eV能量的光子才能电离，故D正确。答案：D8.如图所示为卢瑟福的α粒子散射试验的经典再现，用放射性元素发出的α粒子轰击金箔，用显微镜观测在环形荧光屏上所产生的亮点，关于该试验的试验目的及试验装置的设计思想，有下列说法，你认为正确的是()A．卢瑟福的试验目的是验证汤姆孙原子模型的正确性，进一步探究原子的结构与组成，试图有新的发觉与突破B．之所以设计成环形荧光屏，是因为卢瑟福在试验前认为α粒子可能穿过金箔，也可能穿不过而反弹回来C．整个装置封闭在玻璃罩内，且抽成真空，是为了避开粒子与气体分子碰撞而偏离了原来的运动方向D．采纳金箔的缘由是金的化学性质稳定，避开粒子与金箔发生化学反应解析：汤姆孙提出了枣糕式原子模型，卢瑟福为了验证汤姆孙原子模型的正确性，进一步探究原子的结构与组成，设计了该试验，A正确；卢瑟福在试验前认为α粒子可能穿过金箔，也可能穿不过而反弹回来，所以将荧光屏设计成环形，B正确；将装置放置在接近真空的环境中，是因为α粒子的电离实力较强，在空气中运动的距离短，C错误；采纳金箔的缘由是因为金的质量大，延展性好，故D错误。答案：AB9．下列说法中正确的是()A．光子像其他粒子一样，不但具有能量，也具有动量B．原子核结合能越大，原子核越稳定C．核泄漏事故污染物Cs137能够产生对人体有害的辐射，其核反应方程式为eq\o\al(137,55)Cs→eq\o\al(137,56)Ba＋x，可以推断x为电子D．一个氢原子处在n＝4的能级，当它跃迁到较低能级时，最多可发出3种频率的光子解析：光子像其他粒子一样，不但具有能量，也具有动量，故A正确；原子核比结合能越大，原子核越稳定，故B错误；依据电荷数守恒、质量数守恒知，x的电荷数为－1，质量数为0，可知x为电子，故C正确；一个氢原子处在n＝4的能级，由较高能级跃迁到较低能级时，最多可以发出4→3,3→2，和2→1三种频率的光子，故D正确。答案：ACD10．下列叙述中正确的是()A．碘131的半衰期大约为8天，三个月后，碘131就只剩下约为原来的eq\f(1,2000)B．光电效应和康普顿效应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还具有动量C．铀235裂变的方程可能为eq\o\al(235,92)U→eq\o\al(137,55)Cs＋eq\o\al(88,37)Rb＋10eq\o\al(1,0)nD．处于基态的氢原子汲取一个光子跃迁到激发态，再向低能级跃迁时辐射光子的频率肯定不大于入射光子的频率解析：衰变后剩余的原子核数N＝eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,2)))eq\f(t,τ)N0，碘131经过3个月衰变后剩余的原子核约为原来的eq\f(1,2000)，A项正确；光电效应和康普顿效应都说明光具有粒子性，且光电效应说明光子具有能量，康普顿效应说明光子具有动量，B项正确；铀235裂变须要高速运动的中子撞击，反应方程的左边要有中子，C项错误；因为汲取光子的能量与氢原子跃迁的两个能级差相等，所以当氢原子自发地从高能级向低能级跃迁时，辐射光子的能量只能等于或小于汲取光子的能量，因此，辐射光子的频率只能等于或小于汲取光的频率，D项正确。答案：ABD11．太阳内部发生的核反应主要是轻核的聚变，太阳中存在的主要元素是氢，氢核的聚变反应可以看作是4个氢核(eq\o\al(1,1)H)结合成1个氦核(eq\o\al(4,2)He)。下表中列出了部分粒子的质量(1u相当于931.5MeV的能量)，以下说法中正确的是()粒子名称质子pα粒子电子e中子n质量/u1.00734.00150.000551.0087A.核反应方程式为4eq\o\al(1,1)H→eq\o\al(4,2)He＋2eq\o\al(0,1)eB．核反应方程式为4eq\o\al(1,1)H→eq\o\al(4,2)He＋2eq\o\al(0,－1)eC．4个氢核结合成1个氦核(eq\o\al(4,2)He)时的质量亏损约为0.0266uD．4个氢核聚变反应过程中释放的能量约为24.8MeV解析：依据核反应过程中质量数守恒和电荷数守恒可推断A正确，B错误；反应过程中的质量亏损Δm＝4mp－mα－2me＝0.0266u，故该反应过程中释放的能量ΔE＝Δm×931.5MeV＝24.8MeV，故选项C、D正确。答案：ACD12.如图所示为氢原子的能级图，若用能量为12.75eV的光子去照耀大量处于基态的氢原子，则()A．有的氢原子能从基态跃迁到n＝3的激发态上去B．氢原子从基态跃迁到n＝4的激发态上去C．氢原子最多能放射3种波长不同的光D．氢原子最多能放射6种波长不同的光解析：由氢原子的能级图得到n＝4的激发态与基态的能级差为ΔE＝E4－E1＝－0.85eV－(－13.6eV)＝12.75eV，所以用能量为12.75eV的光子去照耀大量处于基态的氢原子，氢原子能从基态跃迁到n＝4的激发态上去，不能从基态跃迁到n＝3的激发态上去，故A错误，B正确；氢原子汲取光子的能量跃迁到n＝4的激发态后，向低能级跃迁时，随意两个能级之间发生一次跃迁，共放射Ceq\o\al(2,4)＝6种波长不同的光，故C错误，D正确。答案：BD13．受日本福岛核泄漏的影响，中国内地部分地区在空气中相继检测出极微量人工核素碘131、铯137等。已知碘131(即eq\o\al(131,53)I)的半衰期为8天，则下列有关福岛核泄露问题的说法正确的是()A．核反应堆发生的是轻核聚变反应B．20个放射性核素碘131(即eq\o\al(131,53)I)，经过8天后，未衰变的个数不肯定是10个C．4月份以后，随着气温上升、风力增加，碘131(即eq\o\al(131,53)I)的半衰期会渐渐