资源简介

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…………○…………外…………○…………装…………○…………订…………○…………线…………○…………
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※※请※※不※※要※※在※※装※※订※※线※※内※※答※※题※※
)
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…………○…………内…………○…………装…………○…………订…………○…………线…………○…………
)
2021年高考物理一轮复习考点优化训练专题：
原子结构
原子核
一、单选题
1.下列说法中正确的是（??
）
A.?β射线的电离能力弱于γ射线，但强于α射线
B.?目前人类使用的核电站就是利用原子核的衰变将核能转化为电能的
C.?氢、氦等轻核合并成为中等质量的原子核的过程中，质量增大，需要吸收能量
D.?一群处于n=4能级的氢原子自发跃迁，可能发出6种不同频率的光子
2.1919年，卢瑟福用镭放射出的
粒子轰击氮原子核，从氮核中打出了一种新的粒子，其核反应方程为
，则新粒子X为（??
）
A.??????????????????????????????????????????B.??????????????????????????????????????????C.??????????????????????????????????????????D.?
3.氘核
可通过一系列聚变反应释放能量，其总效果可用反应式
表示。海水中富含氘，已知1kg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=
1.6×10–13J，则M约为（??
）
A.?40
kg??????????????????????????????B.?100
kg??????????????????????????????C.?400?
kg??????????????????????????????D.?1
000
kg
4.氢原子能级示意如图。现有大量氢原子处于
能级上，下列说法正确的是（??
）
A.?这些原子跃迁过程中最多可辐射出2种频率的光子
B.?从
能级跃迁到
能级比跃迁到
能级辐射的光子频率低
C.?从
能级跃迁到
能级需吸收
的能量
D.?能级的氢原子电离至少需要吸收
的能量
5.下列说法正确的是（???
）
A.?为原子核的α衰变
B.?氢原子辐射光子后，其绕核运动的电子动能增大
C.?用
粒子轰击
得到了
和一种新的粒子，这种粒子是质子
D.?氡的半衰期为3.8天，若有2000个氡原子核，经过7.6天剩下500个氡原子核
6.一静止的铀核放出一个
粒子衰变成钍核，衰变方程为
.下列说法正确的是（???
）
A.?衰变后钍核的动能等于
粒子的动能
B.?衰变后钍核的动量大小等于
粒子的动量大小
C.?铀核的半衰期等于其放出一个
粒子所经历的时间
D.?衰变后
粒子与钍核的质量之和等于衰变前铀核的质量
7.某原子核
吸收一个中子后，放出一个电子，分裂为两个
粒子，由此可知(?
?)
A.?A=8，Z=4???????????????????????B.?A=8，Z=3???????????????????????C.?A=7，Z=4???????????????????????D.?A=7，Z=3
8.三个原子核X、Y、Z，X核放出一个正电子后变为Y核，Y核与质子发生核反应后生成Z核并放出一个氦（
He），则下面说法正确的是（??
）
A.?X核比Z核多一个质子??????????????????????????????????????????B.?X核比Z核少一个中子
C.?X核的质量数比Z核质量数大3?????????????????????????????D.?核与Z核的总电荷是Y核电荷的3倍
9.如图所示，是利用放射线自动控制铝板厚度的装置。假如放射源能放射出α、β、γ三种射线，而根据设计，该生产线压制的是3mm厚的铝板，那么是三种射线中的何种射线对控制厚度起主要作用．当探测接收器单位时间内接收到的放射性粒子的个数超过标准值时，将会通过自动装置将M、N两个轧辊间的距离如何调节（??
）
A.?α；大些?????????????????????????????B.?β；大些?????????????????????????????C.?γ；大些?????????????????????????????D.?α；小些
10.如图所示为氢原子的能级图，图中a、b、c、d对应氢原子的四次跃迁，已知可见光光子的能量范围为1.61~3.10eV，关于四次跃迁，下列说法正确的是（??
）
A.?经历a跃迁，氢原子吸收的光子能量为0.66eV
B.?经历b跃迁，氢原子的轨道半径增大，原子核外电子的动能增大
C.?经历c跃迁，氢原子放出的光子是可见光光子
D.?经历d跃迁后，再用可见光照射跃迁后的氢原子，可使氢原子发生电离
11.2019年9月10日，我国国产首批医用钻－60原料组件从秦山核电站启运，这标着着我国国伽马刀设备“中国芯”供应同题得到解决，核电站是利用中子照射钻－59制备钻－60，伽马刀是利用钻－60发生
衰变释放的
射线工作的，已知钻－60的半期约为5.3年，下列说法正确的是（?
）
A.?秦山核电站制备钴－60的反应是重核衰变
B.?钻－60发生衰变后生产的新核比钻－60少一个电子
C.?钻－60发生衰变后生产的新核比钻－60多一个中子
D.?钻－60制成后，经过5.3年剩下的钻－60的约有一半
12.已知
、
、
、
的质量分别为
、
、
、
，关于核反应：
，下列说法正确的是（??
）
①这是核裂变反应
②这是核聚变反应
③反应中放出的能量为
④反应中放出的能量为
A.?①③?????????????????????????????????????B.?①④?????????????????????????????????????C.?②③?????????????????????????????????????D.?②④
二、多选题
13.1934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：
。X会衰变成原子核Y，衰变方程为
，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
的电荷数多2??????????????????????????D.?X的质量数与
的质量数相等
14.下列核反应方程中，X1
，
X2
，
X3
，
X4代表α粒子的有（??
）
A.?????????????????????????????????????????????B.?
C.?????????????????????????D.?
15.太阳辐射的总功率约为
，其辐射的能量来自于聚变反应。在聚变反应中，一个质量为
（c为真空中的光速）的氘核（
）和一个质量为
的氚核（
）结合为一个质量为
的氦核（
），并放出一个X粒子，同时释放大约
的能量。下列说法正确的是（??
）
A.?X粒子是质子
B.?X粒子的质量为
C.?太阳每秒因为辐射损失的质量约为
D.?太阳每秒因为辐射损失的质量约为
16.氢原子能级示意图如图所示。光子能量在1.63eV~3.10eV的光为可见光。要使处于基态（n=1）的氢原子被激发后可辐射出可见光光子，在具有下列能量的粒子中能被氢原子吸收的是（???
）
A.?12.09eV（光子）????????????B.?1.89eV（光子）????????????C.?13.0eV（电子）????????????D.?11.0eV（电子）
17.如图为氢原子的能级示意图，锌的逸出功是3.34eV，那么对氢原于在能级跃迁过程中发射或吸收光子的特征认识正确的是（??
）
A.?用氢原子从高能级向基态跃迁时发射的光照射锌板一定不能产生光电效应现象
B.?一群处于n=3能级的氢原子向基态跃迁时，能放出3种不同频率的光
C.?用能量为10.3eV的光子照射，可使处于基态的氢原于跃迁到激发态
D.?一群处于n=3能级的氢原子向基态跃迁时，发出的光照射锌板，锌板表面所发出的光电子的最大初动能为8.75eV
三、综合题
18.原子核的结合能与核子数之比称作比结合能。已知中子（
）
的质量是
，质子（
）的质量是
，氘核（
）的质量是
，求：
（1）质子和中子结合成氘核过程中释放的能量。
（2）氘核的比结合能。
19.静止的原子核X，自发发生反应X→Y＋Z，分裂成运动的新核Y和Z，同时产生一对彼此向相反方向运动的光子，这对光子的能量均为E。已知X、Y、Z的质量分别为m1、m2、m3
，
真空中的光速为c，求：
（1）反应放出的核能ΔE；
（2）新核Y的动能EkY。
20.经
衰变变成
，已知
，
，
的原子核质量分别为226.0254u，222.0175u，4.0026u，1u=931.5MeV。
（1）写出
经
衰变变成
的核反应方程；
（2）求
发生
衰变所放出的能量。
21.有“人造太阳”之称的“东方超环”是我国自主设计建造的世界上第一个非圆截面全超导托卡马克核聚变实验装置。“人造太阳”核聚变的反应方程为
，此反应中释放的核能为
，已知光速为c。
（1）请确定聚变方程中Z、M的数值；
（2）求上述聚变反应中的质量亏损
；
（3）轻核聚变、重核裂变是两种重要的核反应类型，请你结合实际，说明它们的异同点。
22.氢原子的能级如图所示。原子从能级
n=4
向
n=2
跃迁所放出的光子，正好使某种金属材料产生光电效应。现有一群处于n=4能级的氢原子向较低能级跃迁时所发出的光照射该金属。普朗克常量h=
6.63?10-34J×s，求：
（1）该金属的逸出功为多少？截止频率是多少？（结果保留三位有效数字）
（2）一群处于
n=4的能级的氢原子向低能级跃迁，可以辐射几种频率的光子？在辐射出的各种频率的光子中，能使该金属发生光电效应的频率共有多少种？
（3）这些光子使该金属材料产生光电效应时，产生光电子最大初动能的最大值是多少。
23.如图所示为氢原子最低的四个能级，当一群氢原子处于n=4
的能级上向低能级跃迁时∶
（1）有可能放出几种能量的光子？
（2）在哪两个能级间跃迁时，所放出光子波长最长？
（3）已知金属钠的截止频率为
5.53×1014Hz，普朗克常量
h=6.63×10-34Js。请通过计算判断，氢原子从第二激发态跃迁到第一激发态过程中发出的光照射金属钠板，能否发生光电效应。
参考答案
一、单选题
1.
D
2.
B
3.
C
4.
C
5.
B
6.
B
7.
C
8.
C
9.
B
10.
D
11.
D
12.
C
二、多选题
13.
A,C
14.
B,D
15.
B,C
16.
A,C
17.
B,D
三、综合题
18.
（1）解：氘核是由1个质子、1个中子构成，其核子与原子核的质量差为△m=mH+mn-mD=(1.6726+1.6749-3.3436)×10-27kg=0.0039×10-27kg
氘核的结合能为△E=△mc2
代入数据解得
（2）解：氘核的比结合能为
19.
（1）解：根据爱因斯坦质能方程E=Δmc2，反应放出的核能ΔE=(m1－m2－m3)c2
（2）解：根据能量守恒定律新核Y、Z的总动能为Ek=(m1－m2－m3)c2－2E
由于动量守恒可知m2v2+m3v3=0
故可知
所以新核Y的动能EkY=
[(m1－m2－m3)c2－2E]
20.
（1）解：核反应方程是
（2）解：这个核反应过程中的质量亏损为
所放出的能量
21.（1）解：核反应方程满足质量数守恒和质子数守恒，则
解得，
（2）解：根据质能方程可知
（3）解：异同点如下表格
重核裂变
轻核聚变
放能原理
重核分裂成两个或多个中等质量的原子核，放出核能
两个轻核结合成质量较大的原子核，放出核能
放能多少
聚变反应比裂变反应平均每个核子放出的能量要大3
~
4倍
核废料处理难度
聚变反应的核废料处理要比裂变反应简单得多
原料的蕴藏量
核裂变燃料铀在地球上储量有限，尤其用于核裂变的铀235在天然铀中只占0.7%
主要原料是氘，氘在地球上的储非常丰富。1L水中大约有0.03g氚，如果用来进行热核反应，放出的能量约与燃烧300L汽油释放的能量相当
可控性
速度比较容易进行人工控制，现在的核电站都是用核裂变反应释放核能
目前，除氢弹以外，人们还不能控制它
22.
（1）解：原子从能级
n=4
向
n=2
跃迁所辐射的光子，正好使某种金属材料产生光电效应，则逸出功为
截止频率为
（2）解：一群处于n=4的能级的氢原子向低能级跃迁，可以辐射
种频率的光子；要使金属发生光电效应，光子能量需要大于等于
，对应的能级跃迁有
、
、
、
四种，所以能使该金属发生光电效应的频率共有4种。
（3）解：能级跃迁产生的最大光子能量为
，对应光子能量为
产生的最大初动能的最大值
23.
（1）解：可能放出
能量的光子
（2）解：氢原子由第四能级向第三能级跃迁时，能级差最小，辐射的光子波长最长
解得
（3）解：氢原子放出的光子能量
带入数据得
金属钠的逸出功
则不能发生光电效应。

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