2022年高考物理一轮考点跟踪练习43《原子结构与原子核》（含详解）

2022年高考物理一轮考点跟踪练习43

《原子结构与原子核》

一         、单选题

1.贝可勒尔在120年前首先发现了天然放射现象，如今原子核的放射性在众多领域中有着广泛应用。下列属于放射性衰变的是(　　)

A.C→N＋e

B.U＋n→I＋Y＋2n

C.H＋H→He＋n

D.He＋Al→P＋n

2.静止在匀强电场中的碳14原子核，某时刻放射的某种粒子与反冲核的初速度方向均与电场方向垂直，且经过相等的时间后形成的轨迹如图所示(a、b表示长度)。那么碳14的核反应方程可能是(　　)

A.C→He＋Be　   B.C→e＋B    C.C→e＋N      D.C→H＋B

3.物理学重视逻辑，崇尚理性，其理论总是建立在对事实观察的基础上。下列说法正确的是(　　)

A.天然放射现象说明原子核内部是有结构的

B.电子的发现使人们认识到原子具有核式结构

C.α粒子散射实验的重要发现是电荷是量子化的

D.密立根油滴实验表明核外电子的轨道是不连续的

4.根据玻尔理论，氢原子的能级公式为En=(n为能级，A为基态能量)，一个氢原子中的电子从n=4的能级直接跃迁到基态，在此过程中(　　)

A.氢原子辐射一个能量为的光子

B.氢原子辐射一个能量为－的光子

C.氢原子辐射一系列频率的光子，其中频率最大的光子能量为

D.氢原子辐射一系列频率的光子，其中频率最大的光子能量为－

5.下列核反应方程中，属于α衰变的是(　　)

A. N＋He→O＋H

B. U→Th＋He

C.H＋H→He＋n

D. Th→Pa＋e

6.已知Th经过一系列α衰变和β衰变后变成Pb，则Pb比Th少(　　)

A.16个中子，8个质子

B.8个中子，16个质子

C.24个中子，8个质子

D.8个中子，24个质子

7.铀核可以发生衰变和裂变，铀核的(　　)

A.衰变和裂变都能自发发生

B.衰变和裂变都不能自发发生

C.衰变能自发发生而裂变不能自发发生

D.衰变不能自发发生而裂变能自发发生

8.下列说法正确的是(　　)

A.光子像其他粒子一样，不但具有能量，也具有动量

B.比结合能越大，原子核越不稳定

C.将由放射性元素组成的化合物进行高温分解，会改变放射性元素的半衰期

D.原子核的质量大于组成它的核子的质量之和，这个现象叫做质量亏损

9.根据氢原子的能级图，现让一束单色光照射到大量处于基态(量子数n=1)的氢原子上，受激的氢原子能自发地发出6种不同频率的光，则照射氢原子的单色光的光子能量为(　　)

A.12.75 eV     B.13.06 eV    C.13.6 eV      D.0.85 eV

10.不同色光的光子能量如下表所示：

氢原子部分能级的示意图如图所示。大量处于n=4能级的氢原子，发射出的光的谱线在可见光范围内，其颜色分别为(　　)

A.红、蓝—靛    B.红、紫     C.橙、绿      D.蓝—靛、紫

二         、多选题

11. (多选)一静止的铝原子核Al俘获一速度为1.0×107 m/s的质子p后，变为处于激发态的硅原子核Si*。下列说法正确的是(　　)

A.核反应方程为p＋Al→Si*

B.核反应过程中系统动量守恒

C.核反应过程中系统能量不守恒

D.核反应前后核子数相等，所以生成物的质量等于反应物的质量之和

E.硅原子核速度的数量级为105 m/s，方向与质子初速度的方向一致

12. (多选)科学家使用核反应获取氚，再利用氘和氚核反应获得能量，核反应方程分别为：X＋Y→He＋H＋4.9 MeV和H＋H→He＋X＋17.6 MeV，下列表述正确的有(　　)

A.X是中子

B.Y的质子数是3，中子数是6

C.两个核反应都没有质量亏损

D.氘和氚的核反应是核聚变反应

三         、计算题

13.在磁感应强度为B的匀强磁场中，一个静止的放射性原子核发生了一次α衰变。放射出的α粒子(He)在与磁场垂直的平面内做圆周运动，其轨道半径为R。以m、q分别表示α粒子的质量和电荷量。

(1)放射性原子核用X表示，新核的元素符号用Y表示，写出该α衰变的核反应方程。

(2)α粒子的圆周运动可以等效成一个环形电流，求圆周运动的周期和环形电流大小。

(3)设该衰变过程释放的核能都转化为α粒子和新核的动能，新核的质量为M，求衰变过程的质量亏损Δm。

0.2022年高考物理一轮考点跟踪练习43《原子结构与原子核》（含详解）答案解析

一         、单选题

1.答案为：A；

解析：放射性元素自发地放出射线的现象叫天然放射现象。A选项为β衰变方程，B选项为重核裂变方程，C选项为轻核聚变方程，D选项为原子核的人工转变方程，故A正确。

2.答案为：A；

解析：设时间为t，则=2，=4，而a=，故有∶=1∶2，又因为动量守恒m1v1=m2v2，故q1∶q2=1∶2，故只有A正确。

3.答案为：A；

解析：天然放射现象说明原子核内部是有结构的，人们认识原子核的复杂结构是从天然放射现象开始的，选项A正确。电子的发现说明了原子是可以分割的，是由更小的微粒组成的，选项B错误。由α粒子散射实验建立了原子的核式结构模型，选项C错误。密立根油滴实验说明物质所带电荷量是量子化的，选项D错误。

4.答案为：B；

解析：根据玻尔理论，一个氢原子中的电子从n=4的能级直接跃迁到基态，辐射一个光子的能量为ΔE=E4－E1=－=－，选项B正确，A、C、D错误。

5.答案为：B；

解析：α衰变是放射性元素的原子核放出α粒子(He)的核反应，选项B正确。

6.答案为：A；

解析：Pb比Th质子数少(90－82)=8个，核子数少(232－208)=24个，

所以中子数少(24－8)=16个，故A正确；B、C、D错误。

7.答案为：C；

解析：铀是天然放射性元素，所以铀核的衰变是能自发发生，而铀核的裂变是人工实现的，是用中子轰击铀核实现的，所以铀核的裂变不能自发发生，故A、B、D错误，C正确。

8.答案为：A；

解析：光子像其他粒子一样，不但具有粒子性，而且也有波动性，则不但具有能量，也具有动量，故A正确；比结合能越大的原子核越稳定，B错误；放射性元素的半衰期与外界因素没有任何关系，只和本身性质有关，C错误；原子核的质量小于组成它的核子的质量之和，这个现象叫做质量亏损，故D错误。

9.答案为：A；

解析：受激的氢原子能自发地发出6种不同频率的光，知跃迁到第4能级，则吸收的光子能量为ΔE=－0.85 eV＋13.6 eV=12.75 eV，故A正确。

10.答案为：A；

解析：计算出各种光子能量然后和表格中数据进行对比，便可解决本题。氢原子处于第四能级，能够发出12.75 eV、12.09 eV、10.2 eV、2.55 eV、1.89 eV、0.66 eV的六种光子，1.89 eV和2.55 eV属于可见光，1.89 eV的光子为红光，2.55 eV的光子为蓝—靛光。

二         、多选题

11.答案为：ABE；

解析：核反应过程中遵循质量数守恒和电荷数守恒，核反应方程为p＋Al→Si*，A正确。核反应过程中遵从动量守恒和能量守恒，B正确，C错误。核反应中发生质量亏损，生成物的质量小于反应物的质量之和，D错误。根据动量守恒定律有mpvp=mSivSi，碰撞后硅原子核速度的数量级为105 m/s，方向与质子初速度方向一致，E正确。

12.答案为：AD；

解析：由H＋H→He＋X＋17.6 MeV，根据反应前后质量数、电荷数守恒可知，X的质量数为1，电荷数为0，因此X是中子，故选项A正确；再由X＋Y→He＋H＋4.9 MeV，根据反应前后质量数、电荷数守恒可知，Y的质量数为6，电荷数为3，即其质子数为3，中子数也为3，故选项B错误；由于两个反应中都释放了能量，因此根据爱因斯坦质能方程可知，两个反应中都存在质量亏损，故选项C错误；根据核聚变反应的定义可知，氘和氚反应是核聚变反应，故选项D正确。

三         、计算题

13.解：(1)X―→Y＋He。

(2)设α粒子的速度大小为v，

由qvB=m，T=，得

α粒子在磁场中运动周期T=

环形电流大小I==。

(3)由qvB=m，得v=

设衰变后新核Y的速度大小为v′，系统动量守恒

Mv′－mv=0

v′==

由Δmc2=Mv′2＋mv2

得Δm=。