（新課標(biāo)）2020年高考物理一輪總復(fù)習(xí) 第十二章 第二講 原子結(jié)構(gòu) 原子核練習(xí)（含解析）

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1、原子結(jié)構(gòu) 原子核 [A組·基礎(chǔ)題] 1．(2018·全國(guó)卷Ⅲ)1934年，約里奧－居里夫婦用α粒子轟擊鋁核，Al產(chǎn)生了第一個(gè)人工放射性核素X：α＋Al→n＋X.X的原子序數(shù)和質(zhì)量數(shù)分別為( B ) A．15和28　　　　　 B．15和30 C．16和30 D．17和31 解析：根據(jù)核反應(yīng)遵循的質(zhì)量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒可知，X的電荷數(shù)為2＋13＝15，質(zhì)量數(shù)為4＋27－1＝30，根據(jù)原子核的電荷數(shù)等于原子序數(shù)，可知X的原子序數(shù)為15，質(zhì)量數(shù)為30，選項(xiàng)B正確． 2．下列說(shuō)法正確的是( B ) A．光子只具有能量，不具有動(dòng)量 B．玻爾認(rèn)為，氫原子中電子軌道是量子化的，能量也是量子化

2、的 C．將由放射性元素組成的化合物進(jìn)行高溫分解，會(huì)改變放射性元素的半衰期 D．原子核的質(zhì)量大于組成它的核子的質(zhì)量之和，這個(gè)現(xiàn)象叫作質(zhì)量虧損 3．人們發(fā)現(xiàn)，不同的原子核，其核子的平均質(zhì)量(原子核的質(zhì)量除以核子數(shù))與原子序數(shù)有如圖所示的關(guān)系．下列關(guān)于原子結(jié)構(gòu)和核反應(yīng)的說(shuō)法錯(cuò)誤的是( C ) A．由圖可知，原子核D和E聚變成原子核F時(shí)會(huì)有質(zhì)量虧損，要放出能量 B．由圖可知，原子核A裂變成原子核B和C時(shí)會(huì)有質(zhì)量虧損，要放出核能 C．已知原子核A裂變成原子核B和C時(shí)放出的γ射線能使某金屬板逸出光電子，若增加γ射線強(qiáng)度，則逸出光電子的最大初動(dòng)能增大 D．在核反應(yīng)堆的鈾棒之間插入鎘棒是為了

3、控制核反應(yīng)速度 4．(多選)下列的若干敘述中正確的是( AB ) A．用加溫加壓或改變其化學(xué)狀態(tài)的方法都不能改變?cè)雍说陌胨テ? B．對(duì)于同種金屬產(chǎn)生光電效應(yīng)時(shí)逸出光電子的最大初動(dòng)能Ek與照射光的頻率呈線性關(guān)系 C．一塊純凈的放射性元素的礦石經(jīng)過一個(gè)半衰期后它的總質(zhì)量?jī)H剩下一半 D．按照玻爾理論，氫原子核外電子從半徑較小的軌道躍遷到半徑較大的軌道時(shí)，電子的動(dòng)能減小，原子的能量也減小了 5．(2018·天津卷)國(guó)家大科學(xué)工程——中國(guó)散裂中子源(CSNS)于2017年8月28日首次打靶成功，獲得中子束流，可以為諸多領(lǐng)域的研究和工業(yè)應(yīng)用提供先進(jìn)的研究平臺(tái)，下列核反應(yīng)中放出的粒子為中子的是(

4、 B ) A.N俘獲一個(gè)α粒子，產(chǎn)生O并放出一個(gè)粒子 B.Al俘獲一個(gè)α粒子，產(chǎn)生P并放出一個(gè)粒子 C.B俘獲一個(gè)質(zhì)子，產(chǎn)生Be并放出一個(gè)粒子 D.Li俘獲一個(gè)質(zhì)子，產(chǎn)生He并放出一個(gè)粒子 解析：根據(jù)質(zhì)量數(shù)和核電荷數(shù)守恒可得：N＋He→O＋H，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；Al＋He→P＋n，選項(xiàng)B正確；B＋H→Be＋He，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；Li＋H→He＋He，選項(xiàng)D錯(cuò)誤． [B組·能力題] 6．(多選)(2018·浙江名校聯(lián)考)關(guān)于輕核聚變和重核裂變，下列說(shuō)法正確的是( BD ) A．聚變反應(yīng)的條件是聚變物質(zhì)的體積達(dá)到臨界體積 B．發(fā)生聚變反應(yīng)時(shí)的原子核必須有足夠大的動(dòng)能 C．我國(guó)已建成生

5、產(chǎn)的秦山和大亞灣核電站，前者是利用核聚變釋放核能，后者是利用核裂變釋放核能 D．一個(gè)質(zhì)子和兩個(gè)中子聚變成一個(gè)氚核，已知質(zhì)子質(zhì)量為1.007 3 u，中子質(zhì)量為1.008 7 u，氚核質(zhì)量為3.018 0 u，則該反應(yīng)中釋放的核能約為6.24 MeV(1 u＝931.5 MeV) 解析：由核聚變的條件為需要高溫，發(fā)生核聚變時(shí)不需要達(dá)到臨界體積，A錯(cuò)誤；發(fā)生聚變反應(yīng)時(shí)， 要求兩核子應(yīng)能達(dá)到較近的距離，故應(yīng)使原子核有足夠大的動(dòng)能，B正確；目前的核電站均采用核裂變；聚變的應(yīng)用尚在試驗(yàn)階段，C錯(cuò)誤；該核反應(yīng)中質(zhì)量虧損Δm＝1.007 3 u＋2×1.008 7 u－3.018 0 u＝0.006 7

6、 u，則釋放的核能ΔE＝Δmc2＝0.006 7×931.5 MeV＝6.24 MeV，D正確． 7. (2019·天津?yàn)I海一中期中)如圖為氫原子的能級(jí)示意圖，鋅的逸出功是3.34 eV，那么對(duì)氫原子在能級(jí)躍遷過程中發(fā)射或吸收光子的特征認(rèn)識(shí)正確的是( C ) A．用氫原子從高能級(jí)向基態(tài)躍遷時(shí)發(fā)射的光照射鋅板一定不能產(chǎn)生光電效應(yīng) B．一群處于n＝4能級(jí)的氫原子向基態(tài)躍遷時(shí)，能放出3種不同頻率的光 C．一群處于n＝3能級(jí)的氫原子向基態(tài)躍遷時(shí)，發(fā)出的光照射鋅板，鋅板表面所發(fā)出的光電子的最大初動(dòng)能為8.75 eV D．用能量為10.3 eV的光子照射，可使處于基態(tài)的氫原子躍遷到激發(fā)態(tài)

7、解析：氫原子從高能級(jí)向基態(tài)躍遷時(shí)發(fā)出的光子的最小能量為10.2 eV，大于鋅的逸出功，照射金屬鋅板一定能產(chǎn)生光電效應(yīng)現(xiàn)象，故A錯(cuò)誤；一群處于n＝4能級(jí)的氫原子向基態(tài)躍遷時(shí)，能放出C＝6種不同頻率的光，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；氫原子從n＝3的能級(jí)向基態(tài)躍遷時(shí)發(fā)出的光子的能量最大為Em＝－1.51＋13.6＝12.09 eV，因鋅的逸出功是3.34 eV，鋅板表面所發(fā)出的光電子的最大初動(dòng)能為Ekm＝12.09－3.34＝8.75 eV，故C正確；能量10.3 eV不等于任何兩個(gè)能級(jí)的能級(jí)差，故D錯(cuò)誤． 8．(2019·鄭州實(shí)驗(yàn)中學(xué)月考)下列說(shuō)法正確的是( C ) A．原子核發(fā)生衰變時(shí)要遵守電荷守恒和質(zhì)量守

8、恒的規(guī)律 B．α射線、β射線、γ射線都是高速運(yùn)動(dòng)的帶電粒子流 C．氫原子從激發(fā)態(tài)向基態(tài)躍遷只能輻射特定頻率的光子 D．發(fā)生光電效應(yīng)時(shí)光電子的動(dòng)能只與入射光的強(qiáng)度有關(guān) 解析：原子核發(fā)生衰變時(shí)，電荷守恒，但會(huì)有質(zhì)量虧損，遵循的是愛因斯坦的質(zhì)能方程而非質(zhì)量守恒規(guī)律，故A錯(cuò)誤；α射線和β射線分別是帶正電的氦核流和帶負(fù)電的電子流，而γ射線不帶電，故B錯(cuò)誤；根據(jù)玻爾氫原子模型的相關(guān)理論，電子軌道和能量都是量子化的，而在“躍遷”過程中要遵循h(huán)ν＝Em－En，故只能輻射特定頻率的光子，故C正確；由光電效應(yīng)的方程Ek＝hν－W0可知，光電子的動(dòng)能由入射光頻率決定，故D錯(cuò)誤． 9．(2019·河南中原名

9、校質(zhì)檢)我國(guó)自主研發(fā)的釷基熔鹽堆是瞄準(zhǔn)未來(lái)20～30年后核能產(chǎn)業(yè)發(fā)展需求的第四代核反應(yīng)堆，是一種液態(tài)燃料堆，使用釷鈾核燃料循環(huán)，以氟化鹽為冷卻劑，將天然核燃料和可轉(zhuǎn)化核燃料熔融于高溫氟化鹽中，攜帶核燃料在反應(yīng)堆內(nèi)部和外部進(jìn)行循環(huán)．釷232不能直接使用，需要俘獲一個(gè)中子后經(jīng)過2次β衰變轉(zhuǎn)化成鈾233再使用，鈾233的一種典型裂變方程是U＋n→Ba＋Kr＋3n.己知鈾233的結(jié)合能為E1、鋇142的結(jié)合能為E2、氪89的結(jié)合能為E3，則( C ) A．鈾233比釷232多一個(gè)中子 B．鈾233、鋇142、氪89三個(gè)核中鈾233的結(jié)合能最大，比結(jié)合能也最大 C．鈾233、鋇142、氪89三個(gè)核

10、中氪89的結(jié)合能最小，比結(jié)合能卻最大 D．鈾233的裂變反應(yīng)釋放的能量為ΔE＝E1－E2－E3 解析：鈾233 中含有的中子數(shù)為：233－92＝141，釷232中的中子數(shù)為：232－90＝142，可知鈾233 比釷232少一個(gè)中子，A錯(cuò)誤；中等大小的核最穩(wěn)定，比結(jié)合能最大，B錯(cuò)誤，C正確；由于該核反應(yīng)的過程中釋放核能，所以裂變后的新核的結(jié)合能大于原來(lái)的結(jié)合能，所以鈾233的裂變反應(yīng)釋放的能量為ΔE＝E2＋E3－E1，D錯(cuò)誤． 10．(1)我國(guó)科學(xué)家因中微子項(xiàng)目研究獲得2016年基礎(chǔ)物理學(xué)突破獎(jiǎng)．中微子是一種靜止質(zhì)量很小的不帶電粒子，科學(xué)家在1953年找到了中微子存在的直接證據(jù)：把含氫物質(zhì)

11、置于預(yù)計(jì)有很強(qiáng)反中微子流(反中微子用表示)的反應(yīng)堆內(nèi)，將會(huì)發(fā)生如下反應(yīng)：＋H→n＋e，實(shí)驗(yàn)找到了與此反應(yīng)相符的中子和正電子．若反中微子能量是E0，則反中微子質(zhì)量m＝ ，該物質(zhì)波的頻率ν＝ .(普朗克常量為h，真空中光速為c) (2)在＋H→n＋e反應(yīng)過程中， ①若質(zhì)子認(rèn)為是靜止的，測(cè)得正電子動(dòng)量為p1，中子動(dòng)量為p2，p1、p2方向相同，求反中微子的動(dòng)量p. ②若質(zhì)子質(zhì)量為m1，中子質(zhì)量為m2，電子質(zhì)量為m3，m2＞m1.要實(shí)現(xiàn)上述反應(yīng)，反中微子能量至少是多少？(真空中光速為c) 解析：(1)利用質(zhì)能方程E＝mc2，得反中微子質(zhì)量為m＝，利用德布羅意波滿足的關(guān)系E＝hν得該物質(zhì)波的頻率為ν＝. (2)①由動(dòng)量守恒定律有p＝p1＋p2. ②由能量守恒，反中微子能量最小時(shí)，E＝(m2＋m3－m1)c2. 答案：(1)　　(2)①p＝p1＋p2　②(m2＋m3－m1)c2 4