2026届高考物理一轮基础复习训练74 原子结构和原子核

这是一份2026届高考物理一轮基础复习训练74 原子结构和原子核，共10页。试卷主要包含了单项选择题，多项选择题，非选择题等内容，欢迎下载使用。

一、单项选择题
1.在下列两个核反应方程中X＋ eq \\al(\s\up1(14),\s\d1( 7)) N―→Y＋ eq \\al(\s\up1(17),\s\d1( 8)) O、Y＋ eq \\al(\s\up1(7),\s\d1(3)) Li―→2X，X和Y代表两种不同的原子核，以Z和A分别表示X的电荷数和质量数，则（ ）
A. Z=1，A=1
B. Z=1，A=2
C. Z=2，A=3
D. Z=2，A=4
2.日本政府将核废水排放到大海中，这引起了全球社会各界的高度关注。现有一块质量为M的含铀矿石，其中铀的质量为m，铀经过一系列衰变后最终生成铅。已知铀的半衰期为T，下列说法正确的是（ ）
A. 经过T时间后，矿石的总质量变成0.5M
B. 对此矿石加热，半衰期会变短
C. 经过2T时间后，矿石中铀的质量会变成0.25m
D. 在核聚变反应中，可用石墨控制聚变速度
3.关于太阳上进行的核聚变，下列说法正确的是（ ）
A. 核聚变需要在高温下进行
B. 核聚变中电荷不守恒
C. 太阳质量不变
D. 太阳核反应方程式：92215U+01n→86141Ba+3692Kr+301n
4.宇宙射线进入地球大气层与大气作用会产生中子，中子与大气中的氮14会产生以下核反应： eq \\al(\s\up1(14),\s\d1( 7)) N＋ eq \\al(\s\up1(1),\s\d1(0)) n―→ eq \\al(\s\up1(14),\s\d1( 6)) C＋ eq \\al(\s\up1(1),\s\d1(1)) H，产生的 eq \\al(\s\up1(14),\s\d1( 6)) C能自发进行β衰变，其半衰期为5 730年，利用碳14的衰变规律可推断古木的年代。下列说法正确的是( )
A． eq \\al(\s\up1(14),\s\d1( 6)) C发生β衰变的产物是15 7N
B．β衰变辐射出的电子来自于碳原子的核外电子
C．近年来由于地球的温室效应，引起 eq \\al(\s\up1(14),\s\d1( 6)) C的半衰期发生微小变化
D．若测得一古木样品的 eq \\al(\s\up1(14),\s\d1( 6)) C含量为活体植物的 eq \f(1,4) ，则该古木距今约为11 460年
5.20世纪初,物理学家卢瑟福及盖革等用a粒子轰击金箔的实验装置如图所示。实验发现,a粒子穿过金箔后只有极少数发生了大角度偏转，此现象说明（ ）
A. 原子不显电性
B. 原子核由质子和中子组成
C. 电子占原子质量小部分但体积大
D. 原子核占原子质量绝大部分且体积小，带正电
6.大连相干光源是我国第一台高增益自由电子激光用户装置,其激光辐射所应用的玻尔原子理论很好地解释了氢原子的光谱特征。图为氢原子的能级示意图,已知紫外光的光子能量大于3.11 eV,当大量处于n=3能级的氢原子向低能级跃迁时,辐射不同频率的紫外光有（ ）
A. 1种
B. 2种
C. 3种
D. 4种
7.中科院暗物质粒子探测卫星“悟空”(DAMPE)的探测成果在《自然》杂志上在线发表：宇宙空间中存在着质量为m、动能为Ek的新物理粒子，科学家推测，它可能就是暗物质。已知普朗克常量为h。根据以上信息，这种新物理粒子的物质波长为( )
A.mEk2ℎB.2mEkℎC.2ℎmEkD.ℎ2mEk
8.碘125衰变时产生γ射线，医学上利用此特性可治疗某些疾病。碘125的半衰期为60天，若将一定质量的碘125植入患者病灶组织，经过180天剩余碘125的质量为刚植入时的（ ）
A. 116
B. 18
C. 14
D. 12
二、多项选择题
9.原子处于磁场中，某些能级会发生劈裂。某种原子能级劈裂前后的部分能级图如图所示，相应能级跃迁放出的光子分别设为①②③④。若用①照射某金属表面时能发生光电效应，且逸出光电子的最大初动能为Ek，则（ ）
A. ①和③的能量相等
B. ②的频率大于④的频率
C. 用②照射该金属一定能发生光电效应
D. 用④照射该金属，逸出光电子的最大初动能小于Ek
10.某空间为真空环境，存在磁感应强度大小为B、方向竖直向下的足够大的匀强磁场区域，一钚核239 94Pu静止在磁场中的O点，某时刻发生衰变，生成新核235 92U和α粒子，其中质量为4m、电荷量为2q的α粒子以动量大小p沿水平方向向右运动，若衰变释放的核能全部转化为两种粒子的动能，且两粒子运动中只受匀强磁场的洛伦兹力作用，下列说法正确的是( )
A．钚衰变时的核反应方程式为239 94Pu→235 92U＋4 2He
B．衰变过程中质量亏损约为 eq \f(47p2,184mc2)
C．新核和α粒子的运动半径之比约为46∶1
D．新核235 92U与α粒子做匀速圆周运动的周期之比约为235∶184
11.氢原子能级图如图所示,若大量氢原子处于n=1,2,3,4的能级状态,已知普朗克常量h=6.6×10-34 J·s,1eV=1.6×10-19 J,某锑铯化合物的逸出功为2.0 eV,则（ ）
A.这些氢原子跃迁过程中最多可发出3种频率的光
B.这些氢原子跃迁过程中产生光子的最小频率为1.6×1014 Hz
C.这些氢原子跃迁过程中有4种频率的光照射该锑铯化合物可使其电子逸出
D.一个动能为12.5 eV的电子碰撞一个基态氢原子不能使其跃迁到激发态
12.有一种新型光电效应量子材料，其逸出功为W0。当紫外光照射该材料时，只产生动能和动量单一的相干光电子束。用该电子束照射间距为d的双缝，在与缝相距为L的观测屏上形成干涉条纹，测得条纹间距为Δx。已知电子质量为m，普朗克常量为h，光速为c，则（ ）
A. 电子的动量pe=ℎLdΔx
B. 电子的动能Ek=ℎL22md2(Δx)2
C. 光子的能量E=W0+cℎLdΔx
D. 光子的动量p=W0c+ℎ2L22cmd2(Δx)2
13.静止的重金属原子核 83211Bi在磁感应强度为B的匀强磁场中发生衰变后，运动轨迹如图中的1、2所示，已知轨迹2对应粒子的动量为p，带电荷量为q，下列说法正确的是( )
A.新核X的运动轨迹对应大圆1
B. 83211Bi发生的是α衰变
C. 83211Bi发生的是β衰变
D.大、小圆对应的半径之差为79p2qB
三、非选择题
14.大量处于n=3能级的氢原子向低能级跃迁，辐射光子的最短波长为λ。氢原子能级公式为En=E1n2（E1未知），普朗克常量ℎ，光速c。求氢原子的基态能量E1。
15.已知氘核质量为2.014 1 u,氚核质量为3.016 1 u,氦核质量为4.002 6 u,中子质量为1.008 7 u,阿伏加德罗常数NA取6.0×1023 ml-1,氘核摩尔质量为2 g·ml-1,1 u相当于931.5 MeV。求氘与氚聚变成氦的核反应中，4 g氘完全参与聚变释放能量的数量级。
16.太阳内部的热核反应是轻核聚变为氦核的过程，有一种反应序列是质子循环，相当于4个质子聚变生成一个氦核和另外两个相同的粒子，核反应方程为411H→ 24He＋2ZAX＋ΔE，已知质子的质量为m1，氦核的质量为m2，另外的两个粒子的质量均为m3，太阳每秒辐射的能量为4×1026 J，已知光速c＝3×108 m/s，求：
(1)X的质量数A、电荷数Z及一次聚变释放的能量(用字母表示)；
(2)太阳每秒亏损的质量为多少千克？(保留两位有效数字)
17.卢瑟福用α粒子轰击氮原子核，产生了氧17和一个质子，首次实现了原子核的人工转变。已知α粒子的比结合能为ε1，氮核的比结合能为ε2，该反应需吸收ΔE的能量，设氮核 714N静止。
(1)写出该反应的核反应方程；
(2)求氧17的比结合能；
(3)已知mα＝4.002 603 u，mN＝14.003 074 u，mO＝16.999 133 u，mH＝1.007 825 u，1 u相当于931.5 MeV的能量，该反应需吸收的能量ΔE＝1.19 MeV。若核反应中放出的核能全部转化为动能，要使这一反应可能实现，求入射的α粒子的最小动能。
一、单项选择题
答案：A
解析：
根据核反应电荷数和质量数守恒：
第一个反应：Z+7=Z′+8，A+14=A′+17
第二个反应：Z′+3=2Z，A′+7=2A
联立解得：Z=1，A=1（X为质子），故A正确。
答案：C
解析：
A. 半衰期仅针对铀核，衰变产物仍在矿石中，总质量接近M，错误。
B. 半衰期与温度无关，错误。
C. 经2T，铀质量为m⋅(1/2)2=0.25m，正确。
D. 石墨用于控制核裂变，核聚变需磁场约束，错误。
答案：A
解析：
A. 核聚变需高温高压条件，正确。
B. 核反应电荷守恒，错误。
C. 太阳因聚变质量逐渐减小，错误。
D. 给出方程为铀裂变，非聚变，错误。
答案：D
解析：
A.614C的β衰变方程为614C→714N+−10e，产物为714N，错误。
B. β电子来自核内中子变质子，错误。
C. 半衰期与环境无关，错误。
D. 含量为1/4对应2个半衰期，5730×2=11460年，正确。
答案：D
解析：
α粒子大角度偏转说明原子中心有体积小、质量大、带正电的核，故D正确。
答案：B
解析：
n=3能级跃迁可能：3→1（12.09 eV）、3→2（1.89 eV）、2→1（10.2 eV）。
紫外光能量>3.11 eV，故3→1和2→1为紫外光，共2种，B正确。
答案：D
解析：
物质波波长λ=ℎp，动能Ek=p22m，联立得λ=ℎ2mEk，故D正确。
答案：B
解析：
180天为3个半衰期，剩余质量m=m0⋅(1/2)3=m0/8，故B正确。
二、多项选择题
答案：BCD
解析：
A. ①和③的能级差不同，能量不相等，错误。
B. ②的能级差大于④，故频率更高，正确。
C. ①能发生光电效应，②能量更大，一定能发生，正确。
D. ④能量小于①，最大初动能小于Ek，正确。
答案：ABD
解析：
A. 核反应方程为94239Pu→92235U+24He，正确。
B. 动量守恒pU=pα=p，总动能Ek=p22mU+p22mα，质量亏损Δm=Ekc2，表达式合理，正确。
C. 轨道半径r=pqB，rU:rα=qα:qU=2:92=1:46，错误。
D. 周期T=2πmqB，TU:Tα=mUqU:mαqα=235:184，正确。
答案：BC
解析：
A. 最多辐射C42=6种光，错误。
B. 最小能量差为n=4→3（0.66 eV），频率ν=0.66×1.6×10−196.6×10−34≈1.6×1014 Hz，正确。
C. 能量>2.0 eV的光有4种（4→1,3→1,2→1,4→2），正确。
D. 12.5 eV>10.2 eV（n=1→2能级差），可跃迁，错误。
答案：AB
解析：
A. 电子干涉Δx=Lλd，德布罗意波长λ=ℎpe，故pe=ℎLdΔx，正确。
B. 动能Ek=pe22m=ℎ2L22md2(Δx)2，正确。
C. 光子能量E=W0+Ek，而非W0+cpe，错误。
D. 光子动量p=Ec=W0+Ekc，表达式错误，错误。
答案：BD
解析：
A. α衰变中，新核电荷数大，轨道半径小（r∝1/q），故轨迹1为新核（小圆），错误。
B. 轨迹外切，为α衰变（同种电荷），正确。
C. β衰变为内切轨迹，错误。
D. 轨迹2对应粒子即新核X的动量为p，带电荷量为q，则 24He的动量为p，带电荷量为2q81，所以大、小圆对应的半径之差为Rα−RX＝p2q81B－pqB＝79p2qB，故D正确
三、非选择题
解：
最短波长对应能级差最大的跃迁（n=3→n=1）：
E3−E1=ℎcλ
由能级公式E3=E19，代入得：
E19−E1=ℎcλ ⇒ −8E19=ℎcλ ⇒ E1=−9ℎc8λ
解：
核反应：12H+13H→24He+01n
质量亏损：Δm=(2.0141+3.0161)−(4.0026+1.0087)=0.0189 u
释放能量：ΔE=0.0189×931.5≈17.6 MeV
4g氘的物质的量为2 ml，核数N=2×6×1023=1.2×1024
总能量：E=1.2×1024×17.6 MeV≈3.38×1012 J，数量级为1012。
解：
（1）由电荷守恒：4×1=2+2Z ⇒ Z=1；质量守恒：4×1=4+2A ⇒ A=0，故X为正电子1 0e。
质量亏损Δm=4m1−m2−2m3，释放能量ΔE=Δmc2。
（2）太阳每秒亏损质量：
Δm=ΔEc2=4×1026(3×108)2≈4.4×109 kg
解：
（1）24He+714N→817O+11H。
（2）总结合能守恒：4ε1+14ε2+ΔE=17ε ⇒ ε=4ε1+14ε2−ΔE17
（3）质量亏损能量：
Δmc2=(16.999133+1.007825−4.002603−14.003074)×931.5≈1.19 MeV
最小动能为质量亏损能量与吸收能量之和：1.19+1.19=2.38 MeV。