新教材2023届新高考物理一轮复习练案(四十六)　原子结构　原子核.docx

一轮分层练案(四十六)原子结构原子核1在下列四个核反应方程中，X表示中子的是()A.PSiXB.NnCXC.CoNiXD.AlHePX【答案】D根据电荷数和质量数守恒，可得PSie，即A项中X表示e；可得NnSiH，即B项中X表示H；可得CoNie，即C项中X表示e；可得CoHePn，即D项中X表示n。综上，四个核反应方程中，X表示中子的是D选项。2氚核H发生衰变成为氦核He。假设含氚材料中H发生衰变产生的电子可以全部定向移动，在3.2×104 s时间内形成的平均电流为5.0×108 A。已知电子电荷量为1.6×1019 C，在这段时间内发生衰变的氚核H的个数为()A5.0×1014B1.0×1016C2.0×1016 D1.0×1018【答案】B由qIt，neq，联立解得n1.0×1016，选项B正确。3(多选)1934年，约里奥居里夫妇用粒子轰击铝箔，首次产生了人工放射性同位素X，反应方程为HeAlXn。X会衰变成原子核Y，衰变方程为XYe。则()AX的质量数与Y的质量数相等BX的电荷数比Y的电荷数少1CX的电荷数比Al的电荷数多2DX的质量数与Al的质量数相等【答案】AC根据电荷数守恒和质量数守恒，可知HeAlXn方程中X的质量数为30，电荷数为15，再根据XYe方程可知Y的质量数为30，电荷数为14，故X的质量数与Y的质量数相等，X的电荷数比Y的电荷数多1，X的电荷数比Al的电荷数多2，X的质量数比Al的质量数多3，故选项A、C正确，B、D错误。4.2018年11月中科院的等离子体研究所宣布我国“人造太阳”装置的研究取得了突破性的进展，等离子体中心的温度已经可以达到108 。“人造太阳”实验中的可控热核反应的聚变方程是HHHen，反应原料氘(H)富存于海水中，氚(H)可以用中子轰击锂核(Li)得到。关于中子轰击锂核(Li)产生一个氚(H)核和一个新核，下列说法正确的是()A该核反应方程为LinHeHB在中子轰击锂核(Li)的反应中，系统动量守恒，能量不守恒C核反应生成物中的粒子具有很强的电离本领，但穿透能力较弱D核反应前后核子数相等，所以生成物的质量之和等于反应物的质量之和【答案】C中子轰击锂核，核反应方程式应为LinHeH，A错误；核反应过程中系统动量守恒，能量也守恒，B错误；粒子具有很强的电离本领，穿透能力较弱，C正确；核反应前后核子数相等，核反应中释放的核能源于核反应过程中的质量亏损，D错误。5太阳内部核反应的主要模式之一是质子质子循环，循环的结果可表示为4HHe2e2。已知H和He的质量分别为mp1.007 8 u和m4.002 6 u，1 u931 MeV/c2，c为光速。在4个H转变成1个He的过程中，释放的能量约为()A8 MeV B16 MeVC26 MeV D52 MeV【答案】C因电子的质量远小于质子的质量，计算中可忽略不计。质量亏损m4mpm，由质能方程得Emc2(4×1.007 84.002 6)×931 MeV26.6 MeV。62019年1月3日，“玉兔二号”月球车与“嫦娥四号”着陆器分离，实现月球背面着陆。“玉兔二号”搭载了一块核电池，利用Pu衰变为U释放能量，可在月夜期间提供一定的电能。已知Pu的质量为mPu, U的质量为mU，真空中的光速为c，下列说法正确的是()A.Pu发生衰变后产生的新核为UB.Pu衰变为U，中子数减少2C温度升高时，Pu的衰变会加快D.Pu衰变为U释放的能量为(mPumU)c2【答案】BPu衰变为U，根据质量数守恒与电荷数守恒可知衰变方程为PuUHe，则发生的是衰变，其质量数减少4，核电荷数减少2，则中子数减少2，故A错误，B正确；半衰期与外界因素无关，即温度升高时，Pu的衰变快慢不变，故C错误；核反应过程中的质量亏损为mmPumUm，核反应过程中释放的能量E(mPumUm)c2，故D错误。7下列说法正确的是()A在光电效应实验中，对于同一种金属而言，相同颜色入射光的强度越大，飞出的光电子的最大初动能就越大B结合能越大的原子核越稳定C一个氢原子从n4的能级向低能级跃迁时，最多可以辐射6种不同频率的光D.U衰变成Pb要经过6次衰变和8次衰变【答案】D根据光电效应方程hW0Ek可知对于同一种金属而言，相同颜色的入射光频率相同，所以飞出的光电子的最大初动能相同，A错误；比结合能越大的原子核越稳定，B错误；一个氢原子从n4的能级向低能级跃迁时，最多可以辐射(41)3种不同频率的光，C错误；每经过一次衰变，质量数减少4，电荷数减少2，每经过一次衰变，电荷数增加1，所以U衰变成Pb需要经过8次衰变和6次衰变，D正确。8氘核和氚核可发生热核聚变而释放巨大的能量，该反应方程为HHHeX，式中X是某种粒子。已知：H、H、He和粒子X的质量分别为2.014 1 u、3.016 1 u、4.002 6 u和1.008 7 u；1 u931.5 MeV/c2，c是真空中的光速。由上述反应方程和数据可知()A粒子X是HB该反应中的质量亏损为0.028 9 uC该反应释放出的能量约为17.6 MeVD该反应中释放的全部能量转化为粒子X的动能【答案】C根据核反应前、后质量数守恒和电荷数守恒，可判断X为中子，选项A错误；该反应中的质量亏损为m2.014 1 u3.016 1 u4.002 6 u1.008 7 u0.018 9 u，故B错误；由爱因斯坦质能方程可知释放出的能量为E0.018 9×931.5 MeV17.6 MeV，选项C正确；该反应中释放的能量一部分转化为粒子X的动能，一部分转化为He的动能，故D错误。9一个不稳定的原子核质量为M，处于静止状态，放出一个质量为m的粒子后反冲。已知放出的粒子的动能为E0，则原子核反冲的动能为()AE0B.E0C.E0 D.E0【答案】C放出质量为m的粒子后，剩余质量为Mm，该过程动量守恒，有mv0(Mm)v，放出的粒子的动能为E0mv，原子核反冲的动能Ek(Mm)v2，联立得EkE0，故A、B、D错误，C正确。10(多选)放射性同位素电池是一种新型电池，它是利用放射性同位素衰变放出的高速带电粒子(射线、射线)与物质相互作用，射线的动能被吸收后转变为热能，再通过换能器转化为电能的一种装置。其构造大致是：最外层是由合金制成的保护层，次外层是防止射线泄漏的辐射屏蔽层，第三层是把热能转化成电能的换能器，最里层是放射性同位素。电池使用的三种放射性同位素的半衰期和发出的射线如下表：同位素90Sr210Po238Pu射线半衰期28年138天89.6年若选择上述某一种同位素作为放射源，使用相同材料制成的辐射屏蔽层，制造用于执行长期航天任务的核电池，则下列论述正确的是()A90Sr的半衰期较长，使用寿命较长，放出的射线比射线的贯穿本领弱，所需的屏蔽材料较薄B210Po的半衰期最短，使用寿命最长，放出的射线比射线的贯穿本领弱，所需的屏蔽材料较薄C238Pu的半衰期最长，使用寿命最长，放出的射线比射线的贯穿本领弱，所需的屏蔽材料较薄D放射性同位素在发生衰变时，出现质量亏损，但衰变前后的总质量数不变【答案】CD原子核衰变时，释放出高速运动的射线，这些射线的能量来自原子核的质量亏损，即质量减小，但质量数不变，D项正确；从表格中显示Sr的半衰期为28年、Po的半衰期为138天、Pu的半衰期为89.6年，故Pu的半衰期最长，其使用寿命也最长，射线的穿透能力没有射线的强，故较薄的屏蔽材料即可挡住射线的泄漏，A、B项错误，C项正确。11图甲为氢原子部分能级图，大量的氢原子处于n4的激发态，向低能级跃迁时，会辐射出若干种不同频率的光。用辐射出的光照射图乙光电管的阴极K，已知阴极K的逸出功为4.54 eV，则()A这些氢原子能辐射4种不同频率的光子B某氢原子辐射出一个光子后，核外电子的速率减小C阴极K逸出光电子的最大初动能为8.21 eVD若滑动变阻器的滑片右移，电路中的光电流一定增大【答案】C大量氢原子处于n4的激发态，向低能级跃迁时，会辐射出NC6，即6种不同频率的光子，故A错误；某氢原子辐射出一个光子后，能量减小，轨道半径减小，库仑力做正功，核外电子的速率增大，故B错误；处于n4的氢原子向低能级跃迁时放出光子的最大能量为EE4E10.85(13.6)eV12.75 eV，由光电效应方程可知EkmaxhW0(12.754.54)eV8.21 eV，故C正确；若滑动变阻器的滑片右移，正向电压增大，如果光电流达到饱和光电流时，则电路中的光电流不变，故D错误。12下列说法正确的是()A衰变的实质是原子核内的一个中子转化成一个质子，同时释放出一个电子B实验表明，只要照射光的强度足够大，就一定能发生光电效应C钍的半衰期为24天，1 g钍经过120天后还剩0.2 gD根据玻尔的原子理论，氢原子从n5的激发态跃迁到n3的激发态时，核外电子的动能减小【答案】A衰变的实质是原子核内的一个中子转化成一个质子，同时释放出一个电子，故A正确；根据光电效应方程可知，发生光电效应的条件与光的频率有关，与光的强度无关，故B错误；钍的半衰期为24天，1 g钍经过120天后，发生5次衰变，则mm00.031 25 g，故C错误；根据玻尔的原子理论，氢原子从n5的激发态跃迁到n3的激发态时，核外电子的轨道半径减小，根据k得Ekmv2，可知电子的动能增加，故D错误。13宇宙线是来自宇宙空间的高能粒子流，由各种原子核以及非常少量的电子、光子和中微子等组成，它可能携带着宇宙起源、天体演化的信息，一直吸引着科学家的关注。宇宙线粒子的能量范围非常大，有的可以高达5×1019eV。宇宙线逃逸出宇宙线源在星际空间中传播时，会与磁场、星际介质等发生相互作用，导致一系列复杂的物理效应产生。利用空间探测器可以得到宇宙线在银河系中传播的一些数据，比如：铍10铍9比，其中的铍9是宇宙线中原有的铍10在传播过程中衰变产生的。据此材料，以下叙述正确的是()A宇宙线粒子的能量可以高达8×1038 JB宇宙线中的电子不会受到星际磁场的影响C根据可以得到宇宙线在银河系中平均传播时间的相关信息D根据宇宙线到达探测器时的方向可以得到宇宙线源方位的相关信息【答案】C由题可知，宇宙线粒子的能量范围非常大，有的可以高达5×1019eV8 J，而不是8×1038J，故A错误；由题意可知，宇宙线中的电子会与磁场、星际介质等发生相互作用，所以会受到星际磁场的影响，故B错误；由于铍9是宇宙线中原有的铍10在传播过程中衰变产生的，所以结合半衰期的特点可知，根据可以得到宇宙线在银河系中平均传播时间的相关信息，故C正确；由于宇宙线中的电子会与磁场、星际介质等发生相互作用，传播的方向会发生一些变化，所以根据宇宙线到达探测器时的方向不能得到宇宙线源方位的相关信息，故D错误。14已知氢原子的基态能量为E1，激发态能量为EnE1，其中n2，3，4，。已知普朗克常量为h，电子的质量为m，则下列说法正确的是()A氢原子从基态跃迁到激发态后，核外电子动能减小，原子的电势能增大，动能和电势能之和不变。B基态氢原子中的电子吸收一频率为的光子被电离后，电子的速度大小为 C一个处于n4的激发态的氢原子，向低能级跃迁时最多可辐射出6种不同频率的光D第一激发态氢原子的电离能等于E1【答案】B氢原子由基态跃迁到激发态时，氢原子吸收光子，则能量增大，即动能和电势能之和增大，核外电子轨道半径增大，根据km得电子动能为Ekmv2，可知电子动能减小，由于动能和电势能之和增大，则其电势能增大，故A错误；根据能量守恒得hE1mv2，解得电离后电子的速度大小为v ，故B正确；一个处于n4的激发态的氢原子，向低能级跃迁时最多可辐射出3种不同频率的光，分别是从n4跃迁n3，再从n3跃迁n2，最后从n2跃迁n1，故C错误；第一激发态氢原子的能量为，若刚好发生电离，则其电离能等于，故D错误。15(多选)如图所示，静止的U 核发生衰变后生成反冲Th核，两个产物都在垂直于它们速度方向的匀强磁场中做匀速圆周运动，下列说法正确的是()A衰变方程可表示为UThHeBTh核和粒子的圆周轨道半径之比为145CTh核和粒子的动能之比为145DTh核和粒子在匀强磁场中旋转的方向相反【答案】AB已知粒子为He，则由电荷数守恒及质量数守恒可知，衰变方程为UThHe，故A正确；Th核和粒子都带正电荷，则在题图匀强磁场中都是逆时针旋转，故D错误；由动量守恒可得衰变后，则Th核和粒子的动能之比×，故C错误；粒子在匀强磁场中运动，洛伦兹力提供向心力，所以有Bvq，则R，所以Th核和粒子的圆周轨道半径之比××，故B正确。