高考物理模拟题分类训练(04期)专题20原子结构和原子核(教师版含解析).docx

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1、专题20 原子结构和原子核1(2021届福建省名校联盟高三模拟)下列关于衰变与核反应的说法正确的是( )A衰变为，经过3次衰变，2次衰变B衰变所释放的电子是原子核外的电子电离形成的C核聚变反应方程中，X表示质子D高速粒子轰击氮核可从氮核中打出中子，核反应方程为【答案】A【解析】设发生n次衰变，m次衰变，根据电荷数和质量数守恒，则有，解得n=3，m=2，故A正确；衰变所释放的电子是原子核内一个中子转变成一个质子和一个电子，故B错误；根据质量数守恒和电荷数守恒可知，聚变反应方程中，X的质量数为，电荷数为，可知X表示中子，故C错误；高速粒子轰击氮核可从氮核中打出质子，不是中子，核反应方程为，故D错误

2、。故选A。2(2021届河北省高三高考模拟)用频率分别为和的光照射某种金属材料，两种情况下测得的该金属材料发生光电效应的遏止电压之比为13，已知普朗克常量为h，则该金属的逸出功为()ABCD【答案】B【解析】设用频率分别为和的光照射时，逸出的光电子的最大初动能分别为和，则由爱因斯坦光电效应方程可得，又因为，以上各式联立可解得，故选B。3(2021届湖北省高三高考模拟)已知四个氢核可聚变成一个氦核，同时放出两个正电子，若未来核电站能使氢完全聚变，则一座100万千瓦的核电站每年()大约需要消耗的氢的质量为(氢核的质量为1.0078u，氦核的质量为4.0026u，1u为)()A20kgB50kgC1

3、50kgD200kg【答案】B【解析】四个氢核聚变成一个氦核亏损的质量约为，释放的能量约为，1kg氢含有的氢原子个数为个，全部发生聚变释放的能量约为，则发电站每年大约消耗的氢的质量为选项B比较接近，故B正确。故选B。4(2021届湖南省高三高考模拟)下列说法正确的是()A放射性元素无论是以单质还是化合物的形式存在，其半衰期不变，说明元素的放射性与核外电子无关B某种天然放射性元素及其人工放射性同位素可以有相同的半衰期C组成原子核的核子之间存在的核力是短程力，且与电荷有关D居里夫妇发现经粒子轰击的铝片中含有放射性磷，核反应方程为：【答案】A【解析】放射性元素的存在形式、环境温度、外界压强等因素都不

4、会影响原子核的结构，元素的化学性质与核外电子有关，半衰期与核外电子无关，A正确；天然放射性元素的半衰期比其人工放射性同位素的半衰期长得多，B错误；核力与电荷无关，C错误；居里夫妇发现经粒子轰击的铝片中含有放射性磷，核反应方程为，D错误。故选A。5(2021届湖南省高三模拟)太阳内部发生的核反应模式之一是质子质子循环，即四个结合生成一个，并释放出大量能量，其链式反应方程为，下列说法正确的是()A反应中，释放了光子，则反应为衰变反应B循环结果可表示为C四个生成一个过程中存在质量亏损D核电站中的核反应方式与太阳内部发生的主要核反应方式相同【答案】C【解析】反应属于轻核聚变反应，故A错误；循环结果可表

5、示为，故B错误；四个生成一个过程中释放大量能量，存在质量亏损，故C正确；核电站发生的核反应方式是重核裂变，故D错误。故选C。6(2021届湖南省长郡中学高三模拟)静止的原子核在磁场中发生衰变后运动轨迹如图所示，大小圆半径分别为R1、R2则下列关于此核衰变方程和两圆轨迹半径比值判断正确的是( )ABCD【答案】AC【解析】若是衰变，则新核和粒子向相反的方向射出，新核和粒子偏转方向相反，做匀速圆周运动的轨迹外切，由题意知，两圆内切，所以该核的衰变是衰变，于是根据质量和电量守恒就能写出衰变方程，故B错误，A正确；洛仑兹力提供向心力求得半径公式，又由于衰变前后动量守恒，即，所以半径之比等于电量的反比，

6、从而求出半径之比为84:1，故C正确， D错误；故选AC7(2021届湖南师大附中学高三模拟)关于近代物理知识，下列说法中正确的是A原子核的比结合能越大，原子核越稳定B汤姆孙发现了电子，并测量出了电子的电荷量C原子核发生一次衰变，该原子外层就失去一个电子D在光电效应现象中，金属的逸出功随入射光频率的增大而增大【答案】A【解析】原子核的比结合能表明原子核的稳定程度，比结合能越大，原子核就越稳定，选项A正确；汤姆孙发现了电子，但测量出电子电荷量的是密立根，选项B错误；原子核的衰变过程是原子核内中子转变为质子而释放出电子的过程，核外电子没有参与该反应，选项C错误；在光电效应现象中，金属的逸出功与材料

7、有关，与入射光的频率无关，选项D错误。8(2021届湖南师大附中学高三模拟)在匀强磁场中，一个原来静止的原子核，由于衰变放射出某种粒子，结果得到一张两个相切圆 1 和 2 的径迹照片(如图所示)，已知两个相切圆半径分别为r1、r2.下列说法正确的是( )A原子核可能发生的是衰变，也可能发生的是衰变B径迹 2 可能是衰变后新核的径迹C若衰变方程是，则r1：r2 = 1：45D若是衰变，则 1 和 2 的径迹均是顺时针方向【答案】CD【解析】原子核衰变过程系统动量守恒，由动量守恒定律可知，衰变生成的两粒子动量方向相反，粒子速度方向相反，由左手定则知：若生成的两粒子电性相反则在磁场中的轨迹为内切圆，

8、若电性相同则在磁场中的轨迹为外切圆，所以为电性相同的粒子，可能发生的是衰变，但不是衰变，故A错误；核反应过程系统动量守恒，原子核原来静止，初动量为零，由动量守恒定律可知，原子核衰变后生成的两核动量P大小相等、方向相反，粒子在磁场中做匀速圆周运动洛伦兹力提供向心力，由牛顿第二定律得：，解得：，由于P、B都相同，则粒子电荷量q越大，其轨道半径r越小，由于新核的电荷量大于粒子的电荷量，则新核的轨道半径小于粒子的轨道半径，则半径为的圆为放出新核的运动轨迹，半径为的圆为粒子的运动轨迹，：45，故B错误，C正确；若是衰变，生成的两粒子电性相同，图示由左手定则可知，两粒子都沿顺时针方向做圆周运动，故D正确。

9、9(2021届江苏省如皋市高三模拟)中科院近代物理研究所将Mg原子核加速后轰击Am原子核，成功合成了超重元素Bh，其核反应方程式为Mg+AmBh+4X，则方程式中X表示()A质子B中子C电子D氦核【答案】B【解析】设X的电荷数为n，质量数为m，由核反应方程式遵循质量数守恒和电荷数守恒，有12+95=107+4n，26+243=265+4m，解得n=0，m=1，所以X为中子。故选B。10(2021届江苏省如皋市高三模拟)在光电效应实验中，用同一种单色光，先后照射锌和银金属的表面，都能发生光电效应对于这两个过程，可能相同的物理量是()A遏止电压B饱和光电流C光电子的最大初动能D逸出功【答案】B【解

10、析】同一束光照射不同的金属，一定相同的是入射光的光子能量，不同的金属，逸出功不同，根据光电效应方程知，最大初动能不同，则遏止电压不同；同一束光照射，光中的光子数目相等，所以饱和光电流是相同的，故B正确ACD错误。故选B。11(2021届辽宁省抚顺市高三模拟)用波长为的黄色光照射逸出功为W的铯原子，使之发生光电效应。已知普朗克常量为h，光在真空的速度为c，电子所带电荷量为e。则对应的遏止电压为()ABCD【答案】B【解析】由光电效应方程可知，解得，故选B。12(2021届辽宁省高考模拟)铀核裂变链式反应是利用慢中子轰击产生裂变反应，其核反应方程为，下列说法正确的是()Am=146，n=36Bm=

11、146，n=35Cm=144，n=35Dm=144，n=36【答案】D【解析】根据核反应方程遵循质量数守恒和电荷数守恒，可知m=235+1-89-31=144，n=92-56=36，故D正确。故选D。13(2021届辽宁省高三模拟)下列有关原子物理的说法正确的是()A核反应中释放核能时，核子的比结合能增大B原子核的结合能越大越稳定C卢瑟福通过核反应发现了中子D射线是原子核中的质子衰变成中子而释放出来的电子流【答案】A【解析】核反应前的原子核的比结合能如果大于核反应后的原子核的比结合能，就吸收能量，反之，就放出能量，所以释放能量的核反应，反应后的比结合能增大，故A正确；原子核的比结合能越大，原子

12、核才越稳定，故B错误；卢瑟福通过核反应，生成的X是质子，故C错误；衰变的实质为，则射线是原子核中的中子衰变成质子而释放出来的电子流，故D错误；故选A。14(2021届重庆市实验外国语学校高三模拟)人们发现，不同的原子核，其核子的平均质量(原子核的质量除以核子数)与原子序数有如图所示的关系。下列关于原子结构和核反应的说法错误的是( )A由图可知，原子核D和E聚变成原子核F时会有质量亏损要放出能量B由图可知，原子核A裂变成原子核B和C时会有质量亏损，要放出核能C已知原子核A裂变成原子核B和C时放出的射线能使某金属板逸出光电子，若增加射线强度，则逸出光电子的最大初动能增大D在核反应堆的铀棒之间插入镉

13、棒是为了控制核反应速度【答案】C【解析】由图可知，D和E核子的平均质量大于F核子的平均质量，原子核D和E聚变成原子核F时，核子总质量减小，有质量亏损，要释放能量，选项A正确；由图可知，A的核子平均质量大于B与C核子的平均质量，原子核A裂变成原子核B和C时会有质量亏损，要放出核能，选项B正确；根据光电效应方程知，光电子的最大初动能与入射光的频率有关，与入射光的强度无关，选项C错误；在核反应堆的铀棒之间插入镉棒是为了控制核反应速度，选项D正确；本题选错误的，故选C。15(2021届山东省泰安市高三统考)氢原子的能级分布如图所示，一群氢原子处于n=4的激发态，当它们向较低的能级跃迁时发出的光照射金属

14、钙，能使金属钙逸出光电子的光子频率有(金属钙的逸出功为3.20eV)()A3种B4种C5种D6种【答案】A【解析】一群氢原子处于n=4的激发态，当它们向较低的能级跃迁时，共可以发出种光，这6种光的频率分别为根据爱因斯坦光电效应方程，需要满足，一共有3种，故A正确，BCD错误。故选A。16(2021届山东省聊城高三模拟)爱因斯坦的光子理论使得光电效应现象得以完美解释，玻尔的氢原子模型也是在光子概念的启发下提出的。下列说法正确的是()A不同的金属逸出功不同，因此不同金属对应的截止频率也不同B不同频率的光照射钠金属，均发生光电效应，则光电子的最大初动能与入射光的频率成正比C按照玻尔理论，核外电子均匀

15、分布在各个不连续的轨道上D按照玻尔理论，电子能吸收任意频率的光子发生跃迁【答案】A【解析】不同的金属逸出功不同，因此不同金属对应的截止频率也不同，A正确；不同频率的光照射钠金属，均发生光电效应，则光电子的最大初动能与入射光的频率的关系为，所以二者是线性关系，不成正比，B错误；按照玻尔理论，核外电子只能在一些不连续的轨道上运动，但不是均匀分布在各个不连续的轨道上，C错误；按照玻尔理论，电子只能吸收特定频率的光子发生跃迁，D错误。故选A。17(2021届山东省德州高三模拟)2020年12月4日，一个应该载入世界核聚变史册的日子。核聚变关键装置“中国环流器二号M装置”首次放电，标志着我国自主掌握了大型先进托卡马克装置的设计、建造和运行技术。该装置内释放核能的核反应方程为，对此以下说法正确的是()A核反应产物中的X粒子为B反应后核子的总质量等于反应前核子的总质量C反应后产生的新核的比结合能变大D该核反应也是世界各地正在运行的核电站中的主要核反应【答案】AC【解析】根据核反应方程两边质量数，电荷数守恒可写出该核反应方程为，故X为中子，A正确。任何核反应都存在质量亏损，并释放能量。故反应后核子的总质量小于反应前核子的总质量，B错误；氦核的比结合能大于氘核和氚核，是因为氦核的核间结合更牢固，性质更稳定，C正确；当今世界各地正在运行的核电站中的主要核反应方程是，D错误。故选AC。