高中物理一轮复习课时检测69原子结构与原子核含答案

原子结构与原子核

1．(2021年1月新高考8省联考·重庆卷)下列核反应方程正确的是(　　)

A.U＋n→Ba＋Kr＋3n

B.U＋n→Rb＋Cs＋2n

C.U＋n→Br＋La＋3H

D.U＋n→Sr＋Xe＋9n

解析：选B　核反应过程中必须满足质量数守恒和电荷数守恒，分析可知，满足上述规律的选项只有选项B。

2．(2020·天津等级考)在物理学发展的进程中，人们通过对某些重要物理实验的深入观察和研究，获得正确的理论认识。下列图示的实验中导致发现原子具有核式结构的是(　　)

解析：选D　发现原子具有核式结构的是卢瑟福用α粒子轰击金箔发生散射的实验，选项D正确。

3．(2020·全国卷Ⅲ)(多选)1934年，约里奥－居里夫妇用α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He＋Al―→X＋n。X会衰变成原子核Y，衰变方程为X―→Y＋e。则(　　)

A．X的质量数与Y的质量数相等

B．X的电荷数比Y的电荷数少1

C．X的电荷数比Al的电荷数多2

D．X的质量数与Al的质量数相等

解析：选AC　根据电荷数守恒和质量数守恒，可知He＋Al―→X＋n方程中X的质量数为30，电荷数为15，再根据X―→Y＋e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，选项A、C正确，B、D错误。

4．“慧眼”硬X射线调制望远镜观测的范围是美丽的银河系，γ射线暴是主要研究的对象之一。γ射线暴是来自天空中某一方向的γ射线强度在短时间内突然增强，随后又迅速减弱的现象，它是仅次于宇宙大爆炸的爆发现象。下列关于γ射线的论述中正确的是(　　)

A．γ射线同α、β射线一样，都是高速带电粒子流

B．γ射线的穿透能力比α射线强，但比β射线弱

C．γ射线是原子核能级跃迁时产生的

D．利用γ射线可以使空气电离，消除静电

解析：选C　γ射线是电磁波，不是高速带电粒子流，A错误；α、β、γ三种射线中，γ射线能量最高，穿透能力最强，B错误；利用α射线的电离作用可以使空气电离，将静电泄出，从而消除有害静电，D错误；γ射线是原子核能级跃迁时产生的，C正确。

5．(2020·全国卷Ⅱ)氘核H可通过一系列聚变反应释放能量，其总效果可用反应式6H―→2He＋2H＋2n＋43.15 MeV表示。海水中富含氘，已知1 kg海水中含有的氘核约为1.0×1022个，若全都发生聚变反应，其释放的能量与质量为M的标准煤燃烧时释放的热量相等；已知1 kg标准煤燃烧释放的热量约为2.9×107 J，1 MeV＝1.6×10－13 J，则M约为(　　)

A．40 kg　　　　　　　　　 B．100 kg

C．400 kg       D．1 000 kg

解析：选C　结合核反应方程知，1 kg海水中的氘核全部发生聚变反应放出的能量E＝×43.15×1.6×10－13 J≈1.15×1010 J，根据题意得M＝M0＝×1 kg≈400 kg，故A、B、D项错误，C项正确。

6．中国自主研发的世界首座具有第四代核电特征的核电站—华能石岛湾高温气冷堆核电站，位于山东省威海市荣成石岛湾。目前核电站使用的核燃料基本都是浓缩铀，有一种典型的轴核裂变方程是U＋x→Ba＋Kr＋3x。下列关于x的说法正确是(　　)

A．x是α粒子，具有很强的电离本领

B．x是α粒子，穿透能力比较弱

C．x是中子，中子是卢瑟福通过实验最先发现的

D．x是中子，中子是查德威克通过实验最先发现的

解析：选D　根据该反应的特点可知，该核反应为重核裂变，根据核反应方程质量数守恒和电荷数守恒可得，x为中子，故A、B错误；根据物理学史可知，卢瑟福发现了质子，预言了中子的存在，中子是查德威克通过实验最先发现的，故C错误，D正确。

7.氢原子的能级图如图所示，如果大量氢原子处在n＝3能级的激发态，则下列说法正确的是(　　)

A．这群氢原子能辐射出3种不同频率的光子

B．波长最长的辐射光是氢原子从n＝3能级跃迁到n＝1能级产生的

C．辐射光子的最小能量为12.09 eV

D．处于该能级的氢原子至少需吸收13.6 eV能量的光子才能电离

解析：选A　这群氢原子能辐射出C＝3种不同频率的光子，选项A正确；波长最长的辐射光对应着能级差最小的，则是氢原子从n ＝3能级跃迁到能级n＝2能级产生的，选项B错误；辐射光子的最小能量是从n＝3到n＝2能级的跃迁，能量为(－1.51 eV)－(－3.4 eV)＝1.89 eV，选项C错误；处于该能级的氢原子至少需吸收1.51 eV能量的光子才能电离，选项D错误。

8．土壤和大气中含有放射性元素钋210，它可以通过根部吸收或表面吸附的途径进入植物的组织中，烟叶中含量较高。钋210可以通过吸烟的途径进入吸烟者体内，其半衰期为138天。8 mg钋210经过414天后还剩下(　　)

A．4 mg       B．2 mg

C．1 mg       D．0

解析：选C　钋210的半衰期是138天，经过414天后，即经过3个半衰期，剩余：m＝m03＝8× mg＝1 mg，故C正确，A、B、D错误。

9.(多选)静止在匀强磁场中的U核发生α衰变，产生一个α粒子和一个未知的粒子X，它们在磁场中的运动轨迹如图所示，下列说法正确的是(　　)

A．该核反应方程为U→X＋He

B．α粒子和X粒子在磁场中做圆周运动时转动方向相同

C．轨迹1、2分别是α粒子、X粒子的运动轨迹

D．α粒子、X粒子运动轨迹半径之比为45∶1

解析：选ABD　由题意可知该核反应方程为U→X＋He，选项A正确；核反应前U核静止，动量为零，根据动量守恒可知反应后系统总动量为零，所以α粒子和X粒子的动量大小相等，方向相反，即速度方向相反，又都带正电，故转动方向相同，选项B正确；根据动量守恒可知α粒子和X粒子的动量大小p相等，由带电粒子在磁场中运动半径公式R＝可知轨道半径R与其所带电荷量成反比，故α粒子、X粒子运动轨迹半径之比为45∶1，选项C错误，D正确。

10．(2021·浙江1月选考)(多选)如图所示是我国全超导托卡马克核聚变实验装置。2018年11月，该装置实现了1×108℃等离子体运行等多项重大突破，为未来和平利用聚变能量迈出了重要一步。关于核聚变，下列说法正确的是(　　)

A．聚变又叫热核反应

B．太阳就是一个巨大的热核反应堆

C．高温能使原子核克服核力而聚变

D．对相同质量的核燃料，轻核聚变比重核裂变产能多

解析：选ABD　托卡马克核聚变装置是轻核聚变，需要很高的温度才能让轻核聚变，也称之为热核反应，太阳内部时时刻刻进行这样的反应，选项A、B正确。高温能使原子核克服库仑力，而发生聚变，选项C错误；相同质量的核燃料发生轻核聚变要比重核裂变释放的核能多，因此选项D正确。

11．(2019·江苏高考)(1)100年前，卢瑟福用α粒子轰击氮核打出了质子。后来，人们用α粒子轰击Ni核也打出了质子：He＋Ni→Cu＋H＋X，该反应中的X是________(选填“电子”“正电子”或“中子”)。此后，对原子核反应的持续研究为核能利用提供了可能。目前人类获得核能的主要方式是________(选填“核衰变”“核裂变”或“核聚变”)。

(2)在“焊接”视网膜的眼科手术中，所用激光的波长λ＝6.4×10－7 m，每个激光脉冲的能量E＝1.5×10－2 J。求每个脉冲中的光子数目。(已知普朗克常量h＝6.63×10－34 J·s，光速c＝3×108 m/s。计算结果保留一位有效数字)

解析：(1)设X的质量数为A，质子数为Z，即X，由质量数守恒得A＝4＋60－62－1＝1，由电荷数守恒得Z＝2＋28－29－1＝0，则知X是中子；目前人类获得核能的主要方式是核裂变。

(2)光子能量ε＝，光子数目n＝

代入数据得n≈5×1016。

答案：(1)中子　核裂变　(2)5×1016