2025屆高考物理一輪復(fù)習(xí)課后限時(shí)集訓(xùn)30原子結(jié)構(gòu)和原子核含解析新人教版

PAGE5-課后限時(shí)集訓(xùn)(三十)(時(shí)間：40分鐘)1．(2024·北京高考)在核反應(yīng)方程eq\o\al(4,2)He＋eq\o\al(14,7)N→eq\o\al(17,8)O＋X中，X表示的是()A．質(zhì)子 B．中子C．電子 D．α粒子A[核反應(yīng)方程中，電荷數(shù)守恒和質(zhì)量數(shù)守恒，X為eq\o\al(1,1)H。]2．一個(gè)eq\o\al(14,6)C核經(jīng)一次β衰變后，生成新原子核的質(zhì)子數(shù)和中子數(shù)分別是()A．6和8 B．5和9C．8和6 D．7和7D[一個(gè)eq\o\al(14,6)C核經(jīng)一次β衰變后，生成新原子核，質(zhì)量數(shù)不變，電荷數(shù)增加1，質(zhì)量數(shù)為14，電荷數(shù)為7，即新核的質(zhì)子數(shù)為7，中子數(shù)也為7，故選D。]3.某一放射性物質(zhì)發(fā)生衰變時(shí)放出α、β、γ三種射線，讓這三種射線進(jìn)入磁場，運(yùn)動(dòng)狀況如圖所示。下列說法正確的是()A．該放射性物質(zhì)的半衰期隨溫度的上升會(huì)增大B．C粒子是原子核的重要組成部分C．A粒子肯定帶正電D．B粒子的穿透性最弱C[半衰期由原子核本身確定，與外界因素?zé)o關(guān)，故A錯(cuò)誤；由題圖可知C粒子為電子，而原子核帶正電，故B錯(cuò)誤；由左手定則可知，A粒子肯定帶正電，故C正確；B粒子為γ射線，穿透性最強(qiáng)，故D錯(cuò)誤。]4．居里夫婦和貝克勒爾由于對(duì)放射性的探討而一起獲得1903年的諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)，下列關(guān)于放射性的敘述，正確的是()A．自然界中只有原子序數(shù)大于83的元素才具有放射性B．三種自然放射線中，電離實(shí)力和穿透實(shí)力最強(qiáng)的是α射線C．α衰變eq\o\al(238,92)U→X＋eq\o\al(4,2)He的產(chǎn)物X由90個(gè)質(zhì)子和144個(gè)中子組成D．放射性元素的半衰期與原子所處的化學(xué)狀態(tài)和外部條件有關(guān)C[原子序數(shù)大于83的元素都具有放射性，小于83的個(gè)別元素也具有放射性，故A錯(cuò)誤；α射線的穿透實(shí)力最弱，電離實(shí)力最強(qiáng)，γ射線的穿透實(shí)力最強(qiáng)，電離實(shí)力最弱，故B錯(cuò)誤；依據(jù)電荷數(shù)和質(zhì)量數(shù)守恒得，產(chǎn)物X為eq\o\al(234,90)X，則質(zhì)子為90個(gè)，中子數(shù)為234－90＝144個(gè)，故C正確；放射性元素的半衰期與原子所處的化學(xué)狀態(tài)和外部條件無關(guān)，故D錯(cuò)誤。]5．關(guān)于近代物理發(fā)展的成果，下列說法正確的是()A．只要增加入射光的強(qiáng)度，光電效應(yīng)就可以發(fā)生B．氫原子從激發(fā)態(tài)向基態(tài)躍遷時(shí)會(huì)輻射特定頻率的光子C．環(huán)境溫度越高，原子核衰變的速度越快D．任何核反應(yīng)都遵從質(zhì)量守恒定律B[發(fā)生光電效應(yīng)和入射光的強(qiáng)度沒有關(guān)系，只要大于等于金屬極限頻率就可以發(fā)生光電效應(yīng)，故A錯(cuò)誤；依據(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B正確；衰變和元素本身有關(guān)，和溫度無關(guān)，故C錯(cuò)誤；愛因斯坦的質(zhì)能方程表明核反應(yīng)中存在質(zhì)量虧損，故D錯(cuò)誤。]6．(2024·山東12月份模擬考試)2024年是世界上首次實(shí)現(xiàn)元素人工轉(zhuǎn)變100周年。1919年，盧瑟福用氦核轟擊氮原子核，發(fā)覺產(chǎn)生了另一種元素，該核反應(yīng)方程可寫為eq\o\al(4,2)He＋eq\o\al(14,7)N→eq\o\al(m,8)X＋eq\o\al(1,n)Y。以下推斷正確的是()A．m＝16，n＝1 B．m＝17，n＝1C．m＝16，n＝0 D．m＝17，n＝0B[依據(jù)核反應(yīng)過程中質(zhì)量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒可知，2＋7＝8＋n,4＋14＝m＋1，解得m＝17，n＝1，故選項(xiàng)B正確。]7．(2024·西南名校聯(lián)考)如圖所示為查德威克發(fā)覺中子的試驗(yàn)示意圖，利用釙(eq\o\al(210,84)Po)衰變放出的α粒子轟擊鈹(eq\o\al(9,4)Be)，產(chǎn)生的粒子P能將石蠟中的質(zhì)子打出來，下列說法正確的是()A．α粒子是氦原子B．粒子Q的穿透實(shí)力比粒子P的強(qiáng)C．釙的α衰變方程為eq\o\al(210,84)Po→eq\o\al(208,82)Pb＋eq\o\al(4,2)HeD．α粒子轟擊鈹?shù)暮朔磻?yīng)方程為eq\o\al(4,2)He＋eq\o\al(9,4)Be→eq\o\al(12,6)C＋eq\o\al(1,0)nD[α粒子是氦原子核，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；eq\o\al(4,2)He＋eq\o\al(9,4)Be→eq\o\al(12,6)C＋eq\o\al(1,0)n是查德威克發(fā)覺中子的核反應(yīng)方程，選項(xiàng)D正確；粒子P是中子，粒子Q是質(zhì)子，由于質(zhì)子帶正電，所以當(dāng)質(zhì)子射入物體時(shí)受到的庫侖力會(huì)阻礙質(zhì)子的運(yùn)動(dòng)，而中子不帶電，不受庫侖力作用，故粒子P的穿透實(shí)力比粒子Q的強(qiáng)，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；在釙的α衰變中，依據(jù)質(zhì)量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒可知產(chǎn)生的是eq\o\al(206,82)Pb和eq\o\al(4,2)He，選項(xiàng)C錯(cuò)誤。]8.自然界存在的放射性元素的原子核并非只發(fā)生一次衰變就達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)，而是要發(fā)生一系列連續(xù)的衰變，最終達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)。某些原子核的衰變狀況如圖所示(N表示中子數(shù)，Z表示質(zhì)子數(shù))，則下列說法正確的是()A．由eq\o\al(228,88)Ra到eq\o\al(228,89)Ac的衰變是α衰變B．已知eq\o\al(228,88)Ra的半衰期是T，則8個(gè)eq\o\al(228,88)Ra原子核經(jīng)過2T時(shí)間后還剩2個(gè)C．從eq\o\al(228,90)Th到eq\o\al(208,82)Pb共發(fā)生5次α衰變和2次β衰變D．圖中原子核發(fā)生的α衰變和β衰變分別只能產(chǎn)生α射線和β射線C[eq\o\al(228,88)Ra衰變?yōu)閑q\o\al(228,89)Ac的過程中，放出負(fù)電子，則該衰變是β衰變，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；半衰期是大量原子核衰變的統(tǒng)計(jì)規(guī)律，對(duì)少數(shù)原子核的衰變不適用，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；eq\o\al(228,90)Th衰變?yōu)閑q\o\al(208,82)Pb的過程中，質(zhì)量數(shù)削減20，由原子核衰變時(shí)質(zhì)量數(shù)守恒可知，該過程中共發(fā)生了5次α衰變，又由原子核衰變時(shí)電荷數(shù)守恒有5×2－x＝8，知x＝2，則該過程中共發(fā)生了2次β衰變，選項(xiàng)C正確；發(fā)生α衰變和β衰變時(shí)，往往伴隨γ射線產(chǎn)生，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。]9．氘核和氚核可發(fā)生熱核聚變而釋放巨大的能量，該反應(yīng)方程為：eq\o\al(2,1)H＋eq\o\al(3,1)H→eq\o\al(4,2)He＋X，式中X是某種粒子。已知：eq\o\al(2,1)H、eq\o\al(3,1)H、eq\o\al(4,2)He和粒子X的質(zhì)量分別為2.0141u、3.0161u、4.0026u和1.0087u；1u＝931.5MeV/c2，c是真空中的光速。由上述反應(yīng)方程和數(shù)據(jù)可知()A．粒子X是eq\o\al(1,1)HB．該反應(yīng)中的質(zhì)量虧損為0.0289uC．該反應(yīng)釋放出的能量約為17.6MeVD．該反應(yīng)中釋放的全部能量轉(zhuǎn)化為粒子X的動(dòng)能C[依據(jù)核反應(yīng)前、后質(zhì)量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒，可推斷X為中子，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；該反應(yīng)中的質(zhì)量虧損為Δm＝2.0141u＋3.0161u－4.0026u－1.0087u＝0.0189u，故B錯(cuò)誤；由愛因斯坦質(zhì)能方程可知釋放出的能量為ΔE＝0.0189×931.5MeV≈17.6MeV，選項(xiàng)C正確；該反應(yīng)中釋放的能量一部分轉(zhuǎn)化為粒子X的動(dòng)能，一部分轉(zhuǎn)化為eq\o\al(4,2)He的動(dòng)能，故D錯(cuò)誤。]10．2020年7月23日12時(shí)41分，“天問一號(hào)”火星探測(cè)器，在中國文昌航天放射場勝利放射升空。因?yàn)榛鹦谴蟛糠值貐^(qū)表面溫度的晝夜差超過100℃，一般化學(xué)電池?zé)o法工作，因此探測(cè)器的工作電源是放射性同位素電池，即核電池。核電池將同位素在衰變過程中不斷放出的核能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔埽穗姵匾褎倮米骱教炱鞯碾娫?。?jù)此揣測(cè)航天器的核電池有可能采納的核反應(yīng)方程是()A．eq\o\al(3,1)H＋eq\o\al(2,1)H→eq\o\al(4,2)He＋eq\o\al(1,0)nB．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)nC．eq\o\al(238,94)Pu→eq\o\al(234,92)U＋eq\o\al(4,2)HeD．eq\o\al(27,13)Al＋eq\o\al(4,2)He→eq\o\al(30,15)P＋eq\o\al(1,0)nC[eq\o\al(3,1)H＋eq\o\al(2,1)H→eq\o\al(4,2)He＋eq\o\al(1,0)n為核聚變，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為核裂變；eq\o\al(238,94)Pu→eq\o\al(234,92)U＋eq\o\al(4,2)He為α衰變；eq\o\al(27,13)Al＋eq\o\al(4,2)He→eq\o\al(30,15)P＋eq\o\al(1,0)n為原子核的人工轉(zhuǎn)變。故應(yīng)選C。]11．已知一核反應(yīng)方程為eq\o\al(15,7)N＋eq\o\al(1,1)H→eq\o\al(12,6)C＋X＋ΔE，eq\o\al(15,7)N的質(zhì)量為m1，eq\o\al(1,1)H的質(zhì)量為m2，eq\o\al(12,6)C的質(zhì)量為m3，X的質(zhì)量為m4，光在真空中的速度為c。則下列推斷正確的是()A．X是eq\o\al(3,2)He，ΔE＝(m1＋m2－m3－m4)c2B．X是eq\o\al(4,2)He，ΔE＝(m1＋m2－m3－m4)c2C．X是eq\o\al(3,2)He，ΔE＝(m3＋m4－m1－m2)c2D．X是eq\o\al(4,2)He，ΔE＝(m3＋m4－m1－m2)c2B[依據(jù)核反應(yīng)方程中質(zhì)量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒可知，X的質(zhì)量數(shù)A＝15＋1－12＝4，核電荷數(shù)Z＝7＋1－6＝2，所以X為氦核(eq\o\al(4,2)He)，該核反應(yīng)過程中質(zhì)量虧損為Δm＝m1＋m2－m3－m4，所以釋放的核能為ΔE＝(m1＋m2－m3－m4)c2，B正確。]12．(多選)(2024·江蘇高考)原子核的比結(jié)合能曲線如圖所示。依據(jù)該曲線，下列推斷正確的有()A．eq\o\al(4,2)He核的結(jié)合能約為14MeVB．eq\o\al(4,2)He核比eq\o\al(6,3)Li核更穩(wěn)定C．兩個(gè)eq\o\al(2,1)H核結(jié)合成eq\o\al(4,2)He核時(shí)釋放能量D．eq\o\al(235,)92U核中核子的平均結(jié)合能比eq\o\al(89,36)Kr核中的大BC[eq\o\al(4,2)He核有4個(gè)核子，由比結(jié)合能圖線可知，eq\o\al(4,2)He核的結(jié)合能約為28MeV，A錯(cuò)；比結(jié)合能越大，原子核越穩(wěn)定，B對(duì)；兩個(gè)eq\o\al(2,1)H核結(jié)合成eq\o\al(4,2)He核時(shí)，核子的比結(jié)合能變大，結(jié)合時(shí)要放出能量，C對(duì)；由比結(jié)合能圖線知，eq\o\al(235,)92U核中核子比結(jié)合能比eq\o\al(89,36)Kr核中的小，D錯(cuò)。]13.一靜止在勻強(qiáng)磁場中的原子核eq\o\al(m,n)X，發(fā)生一次衰變，放出的粒子和新核都在磁場中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)徑跡如圖所示。下列推斷正確的是()A．原子核發(fā)生了α衰變B．新核在磁場中的運(yùn)動(dòng)徑跡是圖中的2C．運(yùn)動(dòng)徑跡1、2的半徑之比為1∶(n＋1)D．放出的粒子和新核的質(zhì)量數(shù)之比為1∶(m－1)C[原子核發(fā)生衰變的過程滿意動(dòng)量守恒，所以放出的粒子和新核的動(dòng)量等大反向，運(yùn)動(dòng)方向相反，新核肯定帶正電，而運(yùn)動(dòng)軌跡為內(nèi)切圓，依據(jù)左手定則可以推斷出原子核發(fā)生了β衰變，依據(jù)洛倫茲力供應(yīng)向心力可知r＝eq\f(mv,Bq)＝eq\f(p,Bq)，由于新核帶電荷量大于電子，所以新核的半徑小，是運(yùn)動(dòng)徑跡1，A、B錯(cuò)誤；因?yàn)樵雍税l(fā)生的是β衰變，所以衰變后新核帶電荷量為(n＋1)，所以運(yùn)動(dòng)徑跡1、2的半徑之比等于新核和粒子電荷量的反比，即為1∶(n＋1)，C正確；原子核衰變放出的是電子，質(zhì)量數(shù)是0，所以粒子和新核的質(zhì)量數(shù)之比不是1∶(m－1)，D錯(cuò)誤。]14．輕核聚變的一個(gè)核反應(yīng)方程為：eq\o\al(2,1)H＋eq\o\al(3,1)H→eq\o\al(4,2)He＋X。若已知eq\o\al(2,1)H的質(zhì)量為m1，eq\o\al(3,1)H的質(zhì)量為m2，eq\o\al(4,2)He的質(zhì)量為m3，X的質(zhì)量為m4，則下列說法中正確的是()A．eq\o\al(2,1)H和eq\o\al(3,1)H在常溫下就能夠發(fā)生聚變B．X是質(zhì)子C．這個(gè)反應(yīng)釋放的核能為ΔE＝(m1＋m2－m3－m4)c2D．我國大亞灣核電站是利用輕核的聚變釋放的能量來發(fā)電的C[該反應(yīng)屬于核聚變反應(yīng)，故應(yīng)在高溫高壓下才能反應(yīng)，故A錯(cuò)誤；依據(jù)質(zhì)量數(shù)守恒可知x的質(zhì)量數(shù)：m