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1、金版教程高考总复习·物理（新教材）第2讲原子和原子核 时间：40分钟 满分：100分一、选择题(本题共13小题，每小题6分，共78分。其中110题为单选，1113题为多选)1(2021·天津南开区高三上期末)在人类对微观世界进行探索的过程中，科学实验起到了非常重要的作用。下列说法符合历史事实的是()A玻尔原子理论证实了原子的核式结构模型B卢瑟福通过粒子轰击氮核的实验，证实了在原子核内部存在中子C贝克勒尔通过对天然放射现象的研究，确定了原子核的存在DJ.J.汤姆孙通过对阴极射线的研究，发现了原子内部存在电子答案D解析玻尔原子理论成功地解释了氢原子光谱的实验规律，卢瑟福根据粒子
2、散射实验，得到了原子的核式结构模型，故A错误；卢瑟福通过对粒子轰击氮核实验的研究，实现了原子核的人工转变，发现了质子，预言了中子的存在，查德威克证实了中子的存在，故B错误；贝克勒尔通过对天然放射现象的研究，提出了原子核内部有复杂的结构，故C错误；J.J.汤姆孙通过对阴极射线的研究，发现了原子内部存在电子，故D正确。2(2020·贵州省黔东南自治州模拟)一块含铀矿石的质量为M，其中铀的质量为m，铀发生一系列衰变，最终生成物为铅。已知铀的半衰期为T，则经过时间T，下列说法正确的是()A这块矿石的质量为0.5MB这块矿石的质量为0.5(Mm)C这块矿石中铀的质量为0.5mD这块矿石中铅的质
3、量为0.5m答案C解析根据题意，经过时间T，即经过1个铀的半衰期，则这块矿石中铀的质量还剩0.5m；因铀发生衰变最终生成了铅，根据衰变过程会发生质量亏损，可知生成物铅的质量m<0.5m；则经过时间T，这块矿石的质量M(Mm)0.5mmM0.5mm。综上所述，A、B、D错误，C正确。3(2020·山东省泰安市一轮检测)下列说法，正确的是()A.ThPae是衰变方程，UThHe是核裂变方程B.UnBaKr3n是核裂变方程，也是氢弹的核反应方程C.Th衰变为Rh，经过3次衰变，2次衰变D已知铝核 Al被粒子击中后产生的反应生成物是磷P，则同时放出一个质子答案C解析方程ThPae放射出
4、电子，是衰变方程，UThHe是衰变方程，故A错误；核反应方程UnBaKr3n是核裂变方程，也是原子弹的核反应方程，但不是氢弹的核反应方程，故B错误；Th衰变为Rh，设经过了m次衰变，根据衰变过程质量数守恒，有4m23422212，解得m3，设经过了n次衰变，则根据电荷数守恒有2mn90864，解得n2，故C正确；铝核 Al被粒子击中后产生的反应生成物是磷 P，同时放出一种粒子，根据质量数守恒和电荷数守恒可知放出的粒子质量数为1，电荷数为0，该粒子为中子，故D错误。4. (2020·宁夏银川市一模)科学研究中需要精确的计时工具，如氢原子钟，它的原理是用氢原子能级跃迁时辐射出来的电磁波去
5、控制校准石英钟。如图所示为氢原子的能级图，则()A当氢原子处于不同能级时，核外电子在各处出现的概率是一样的B当用能量为11 eV的电子撞击处于基态的氢原子时，氢原子一定不能跃迁到激发态C从n4能级跃迁到n2能级时释放的光子可以使逸出功为2.75 eV的金属发生光电效应D氢原子从n4能级跃迁到n3能级比从n2能级跃迁到n1能级辐射出的电磁波的波长长答案D解析当氢原子处于不同能级时，核外电子在各处出现的概率不同，故A错误；当用能量为11 eV的电子撞击处于基态的氢原子时，氢原子可能吸收其中的10.2 eV的能量跃迁到激发态，故B错误；从n4能级跃迁到n2能级时释放的光子的能量为E4E20.85 e
6、V(3.4 eV)2.55 eV2.75 eV，该光子不能使逸出功为2.75 eV的金属发生光电效应，故C错误；氢原子从n4能级跃迁到n3能级辐射出的光子能量小于从n2能级跃迁到n1能级辐射出的光子能量，由hh可知，D正确。5(2020·陕西省榆林市模拟)下列说法正确的是()A铀核裂变的核反应方程是UBaKr2nB玻尔根据光的波粒二象性，大胆提出假设，认为实物粒子也具有波动性C原子从低能级向高能级跃迁，不吸收光子也能实现D根据爱因斯坦的“光子说”可知，光的波长越长，光子的能量越大答案C解析铀核裂变需要用中子轰击，铀核裂变的核反应方程是UnBaKr3n，故A错误；德布罗意根据光的波粒二
7、象性，大胆提出假设，认为实物粒子也具有波动性，故B错误；受到电子或其他粒子的碰撞，原子也可从低能级向髙能级跃迁，即不吸收光子也能实现，故C正确；根据hh，可知光的波长越长，光子的能量越小，故D错误。6. (2021·江苏省连云港市高三上适应性演练模拟)如图中曲线a、b、c、d为气泡室中某放射物质发生衰变放出的部分粒子的径迹，气泡室中磁感应强度方向垂直纸面向里。以下判断可能正确的是()Aa、b为粒子的径迹 B.a、b为粒子的径迹Cc、d为粒子的径迹 D.c、d为粒子的径迹答案D解析射线是不带电的光子流，在磁场中不偏转，故B错误；粒子为氦核，带正电，由左手定则知，在图示磁场中逆时针偏转，
8、故C错误；粒子是带负电的电子流，根据左手定则，在图示磁场中顺时针偏转，故A错误，D正确。7(2020·广东省佛山市二模)核能被视为人类解决能源问题的终极方案，我国在核能应用和研究方面目前都处于国际一流水平。以下关于轻核聚变和重核裂变的说法正确的是()A经轻核聚变过程后核子的平均质量增大B经重核裂变过程后原子核的比结合能减小C经轻核聚变过程后原子核的比结合能增大D目前我国核电站还主要是利用轻核聚变释放的能量来发电答案C解析轻核聚变过程放出能量，有质量亏损，则经轻核聚变过程后核子的平均质量减小，A错误；经重核裂变过程后，由于放出核能，则原子核的比结合能增大，B错误；经轻核聚变过程后，由于
9、放出核能，原子核的比结合能增大，C正确；目前我国核电站还主要是利用重核裂变释放的能量来发电，D错误。8(2021·八省联考福建卷)已知某种核电池的电能由Pu衰变释放的能量提供，该衰变方程形式上可表示为PuXHe。某次由静止Pu衰变释放的能量为E，射出的粒子动能是E，假定Pu衰变释放的能量全部转化为新核和粒子的动能。则()AA234，Z92，EEBA234，Z92，EECA236，Z94，EEDA236，Z94，EE答案B解析根据质量数守恒和电荷数守恒有：94Z2,238A4，解得A234，Z92，C、D错误；由于衰变过程动量守恒，即ppX，根据动量与动能的关系，E，EX，又因为，联立
10、上式可得EXE，根据能量守恒定律，EEEXE，故A错误，B正确。9(2020·北京市朝阳区一模)下列说法正确的是()A两个轻核结合成质量较大的核，总质量较聚变前一定增加B稀薄气体发出的辉光经分光镜分析得到线状谱，说明原子的能量是量子化的C粒子轰击金箔发生散射现象，说明原子核存在复杂的内部结构D当放射性物质的温度升高后，其半衰期会变小答案B解析两个轻核结合成质量较大核的过程中释放大量能量，根据质能方程可知总质量较聚变前减小，故A错误；稀薄气体发出的辉光经分光镜分析得到线状谱，说明原子的能量是量子化的，故B正确；粒子轰击金箔发生散射现象，说明原子内部非常空旷，带正电的部分体积很小，但几乎
11、占有全部质量，故C错误；半衰期是由放射性元素原子核的内部因素所决定的，跟原子所处的化学状态、温度、压强等因素无关，故D错误。10. 如图所示，x为未知的放射源，L为薄铝片，若在放射源和计数器之间加上L后，计数器的计数率大幅度减小，在L和计数器之间再加竖直向下的匀强磁场，计数器的计数率不变，则x可能是()A射线和射线的混合放射源B纯射线放射源C纯射线放射源D射线和射线的混合放射源答案D解析在放射源和计数器之间加薄铝片L后，发现计数器的计数率大幅度减小，说明射线中含有穿透能力弱的射线，在L和计数器之间再加竖直向下的匀强磁场，计数器的计数率不变，说明穿过L的射线不带电，即为射线，因此放射源x可能是射
12、线和射线的混合放射源，故A、B、C错误，D正确。11. (2020·河南省六市二调)子与氢原子核(质子)构成的原子称为氢原子，它在原子核物理的研究中有重要作用，如图所示为氢原子的能级示意图。假定光子能量为E的一束光照射容器中大量处于n2能级的氢原子，氢原子吸收光子后，发出频率分别为1、2、3、4、5和6的光，且频率依次增大，若普朗克常量为h，则()AEh(12) B.Eh(145)CEh(24) D.Eh(63)答案AB解析设大量氢原子吸收光子后从n2能级跃迁到能量较高的m能级，然后从m能级向低能级跃迁时，发出的不同频率的光子种类有C6，解得m4，即氢原子吸收光子后先从n2能级跃迁到
13、n4能级，然后从n4能级向低能级跃迁。由题意知，发出光子的频率对应的能级跃迁过程如图，由图可知EE4E2h(12)h(145)h(64)，故A、B正确，C、D错误。12. (2020·浙江省东阳市模拟)氢原子的能级图如图所示，若大量氢原子处于n4能级要向低能级跃迁，则下列说法正确的是()A大量氢原子跃迁时可能发出6种不同频率的光B氢原子由n4能级跃迁到n3能级时氢原子能量减小，电子动能减小C用能量为0.70 eV和0.80 eV的两种光子同时照射大量氢原子，有可能使处于n4能级的氢原子电离D氢原子从n4能级跃迁到n2能级释放的光子照射逸出功为2.25 eV的金属时，产生的光电子最大初
14、动能是0.30 eV答案AD解析大量氢原子从n4能级向低能级跃迁时，可能发出的光子频率的种类为C6，故A正确；氢原子由n4能级跃迁到n3能级时，氢原子能量减小，电子的运动半径减小，根据km，可得电子的动能Ekmv2k，由于轨道半径变小，则电子的动能增大，故B错误；处于n4能级的氢原子电离时需要吸收的最小能量为0(0.85 eV)0.85 eV，故C错误；氢原子从n4能级跃迁到n2能级释放的光子能量为hE4E20.85 eV(3.40 eV)2.55 eV，当用该光子照射逸出功为W02.25 eV的金属时，由爱因斯坦光电效应方程解得产生的光电子的最大初动能EkhW02.55 eV2.25 eV0
15、.30 eV，故D正确。13(2020·江苏省南京市六校联考)关于下列四幅图的说法中，正确的是()A玻尔原子理论的基本假设认为，电子绕核运行轨道的半径是任意的B光电效应产生的条件为：入射光的频率大于金属的极限频率C电子束通过铝箔时的衍射图样证实了运动电子具有波动性D发现少数粒子发生了较大偏转，说明金原子质量大而且很坚硬答案BC解析玻尔原子理论的基本假设认为，电子绕核运行的轨道是确定的，且轨道是量子化的，故A错误；发生光电效应的条件是入射光的频率大于金属的极限频率，故B正确；衍射是波特有的现象，电子束通过铝箔时的衍射图样证实了运动电子具有波动性，故C正确；发现少数粒子发生了较大偏转，说
16、明原子的质量绝大部分集中在很小空间范围内，且此部分带正电，故D错误。二、非选择题(本题共2小题，共22分)14(2020·江苏省启东市模拟)(6分)氢原子第n能级的能量为En，其中E1是基态能量。若某氢原子发射能量为E1的光子后处于比基态能量高E1的激发态，则该氢原子发射光子前处于第_能级；发射光子后处于第_能级。答案42解析由题意可得发射光子后氢原子的能量为EE1E1；根据玻尔理论氢原子发射光子的能量EEmEn(mn)，得到氢原子发射光子前的能量为EE1；再根据氢原子第n能级的能量为En，可知发射光子前氢原子处于第4能级，发射光子后处于第2能级。15(2017·北京高考)
17、(16分)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衰变。放射出的粒子(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，写出该衰变的核反应方程。(2)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m。答案(1)XYHe(2)(3)解析(1)XYHe。(2)设粒子的速度大小为v，由qvBm，T，得粒子在磁场中运动周期T环形电流大小I。(3)由qvBm，得v设衰变后新核Y的速度大小为v，系统动量守恒Mvmv0v由mc2Mv2mv2得m。