高考物理联考模拟汇编专题三十九原子结构原子核含解析

原子结构  原子核

[A级——基础小题练熟练快]

1．(北京高考)在核反应方程He＋N→O＋X中，X表示的是(　　)

A．质子　　　　　　　　　 B．中子

C．电子   D．α粒子

解析：选A　核反应方程中，电荷数守恒和质量数守恒，X为H。

2．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

解析：选C　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。

3．(多选)(2016·天津高考)物理学家通过对实验的深入观察和研究，获得正确的科学认知，推动物理学的发展。下列说法符合事实的是(　　)

A．赫兹通过一系列实验，证实了麦克斯韦关于光的电磁理论

B．查德威克用α粒子轰击N获得反冲核O，发现了中子

C．贝克勒尔发现的天然放射性现象，说明原子核有复杂结构

D．卢瑟福通过对阴极射线的研究，提出了原子核式结构模型

解析：选AC　麦克斯韦曾提出光是电磁波，赫兹通过实验证实了麦克斯韦关于光的电磁理论，选项A正确。查德威克用α粒子轰击Be，获得反冲核6C，发现了中子，选项B错误。贝克勒尔发现了天然放射现象，说明原子核有复杂的结构，选项C正确。卢瑟福通过对α粒子散射实验的研究，提出了原子核式结构模型，选项D错误。

4.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

解析：选A　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。

5．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

解析：选A　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，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。

6.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

解析：选A　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，A正确，B、C、D错误。

7．(多选)14C发生放射性衰变变为14N，半衰期约为5 700年。已知植物存活期间，其体内14C与12C的比例不变；生命活动结束后，14C的比例持续减少。现通过测量得知，某古木样品中14C的比例正好是现代植物所制样品的二分之一。下列说法正确的是(　　)

A．该古木的年代距今约为5 700年

B．12C、13C、14C具有相同的中子数

C．14C衰变为14N的过程中放出β射线

D．增加样品测量环境的压强将加速14C的衰变

解析：选AC　因古木样品中14C的比例正好是现代植物所制样品的二分之一，则可知经过的时间为一个半衰期，即该古木的年代距今约为5 700年，选项A正确；12C、13C、14C具有相同的质子数，由于质量数不同，故中子数不同，选项B错误；根据核反应方程可知，14C衰变为14N的过程中放出电子，即发出β射线，选项C正确；外界环境不影响放射性元素的半衰期，选项D错误。

8.(2021·金华调研)如图所示为氢原子的四个能级，其中E1为基态，若大量氢原子A处于激发态E2，大量氢原子B处于激发态E3，则下列说法正确的是(　　)

A．原子A可能辐射出3种频率的光子

B．原子B可能辐射出3种频率的光子

C．原子A能够吸收原子B发出的光子并跃迁到能级E4

D．原子B能够吸收原子A发出的光子并跃迁到能级E4

解析：选B　原子A从激发态E2跃迁到E1，只辐射一种频率的光子，A错误；原子B从激发态E3跃迁到基态E1可能辐射三种频率的光子，B正确；由原子能级跃迁理论可知，原子A可能吸收原子B由E3跃迁到E2时放出的光子并跃迁到E3，但不能跃迁到E4，C错误；A原子发出的光子能量ΔE＝E2－E1>E4－E3，故原子B不可能跃迁到能级E4，D错误。

9．四个核反应方程分别为：①U＋n→Sr＋Xe＋10n；②U→Th＋He；     ③Li＋n→He＋H＋4.9 MeV；④H＋H→He＋n＋17.6 MeV。下列说法正确的是(　　)

A．①②都是重核铀的同位素的核反应，故都是重核的裂变反应

B．①③反应前都有一个中子，故都是原子核的人工转变

C．②③④生成物中都有氦核，故都是α衰变反应

D．③比④放出的能量少，说明③比④质量亏损得少

解析：选D　①是重核的裂变反应，②是α衰变反应，选项A错误；③是原子核的人工转变，④是轻核的聚变反应，选项B、C错误；③比④放出的能量少，根据爱因斯坦质能方程可知，③比④质量亏损得少，故选项D正确。

10．(天津高考)国家大科学工程——中国散裂中子源(CSNS)于2017年8月28日首次打靶成功，获得中子束流，可以为诸多领域的研究和工业应用提供先进的研究平台。下列核反应中放出的粒子为中子的是(　　)

A.N俘获一个α粒子，产生O并放出一个粒子

B.Al俘获一个α粒子，产生P并放出一个粒子

C.B俘获一个质子，产生Be并放出一个粒子

D.Li俘获一个质子，产生He并放出一个粒子

解析：选B　 根据质量数守恒、电荷数守恒，各选项核反应方程如下：N＋He→O＋H，故A错误。Al＋He→P＋n，故B正确。B＋H→Be＋He，故C错误。Li＋H→He＋He，故D错误。

11．(多选)在足够大的匀强磁场中，静止的钠的同位素Na发生衰变，沿与磁场垂直的方向释放出一个粒子后，变为一个新核，新核与放出粒子在磁场中运动的轨迹均为圆，如图所示。下列说法正确的是(　　)

A．新核为Mg

B．轨迹2是新核的径迹

C.Na发生的是α衰变

D．新核沿顺时针方向旋转

解析：选AB　根据动量守恒得知，放出的粒子与新核的速度方向相反，由左手定则判断得知，放出的粒子应带负电，是β粒子，所以发生的是β衰变，根据电荷数守恒、质量数守恒知，衰变方程为Na→Mg＋e，可知新核为Mg，故A正确，C错误。由题意，静止的钠核Na发生衰变时动量守恒，释放出的粒子与新核的动量大小相等，两个粒子在匀强磁场中都做匀速圆周运动，因为新核的电荷量大于所释放出的粒子电荷量，由半径公式r＝得知，新核的半径小于粒子的半径，所以轨迹2是新核的轨迹，故B正确。根据洛伦兹力提供向心力，由左手定则判断得知，新核要沿逆时针方向旋转，故D错误。

12.(2021·沈阳检测)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

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

13．(北京高考)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。

解析：(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＝。

说明：若利用M＝m解答，亦可。

答案：(1)X―→Y＋He　(2)　

(3)