2024-2025學(xué)年高中物理第十八十九章原子結(jié)構(gòu)原子核高考真題集訓(xùn)含解析新人教版選修3-5

PAGE8-第十八、十九章高考真題集訓(xùn)一、選擇題1．(2024·全國卷Ⅰ)氫原子能級示意圖如圖所示。光子能量在1.63eV～3.10eV的光為可見光。要使處于基態(tài)(n＝1)的氫原子被激發(fā)后可輻射出可見光光子，最少應(yīng)給氫原子供應(yīng)的能量為()A．12.09eVB．10.20eVC．1.89eVD．1.51eV答案A解析可見光光子的能量范圍為1.63eV～3.10eV，則氫原子能級差應(yīng)當(dāng)在此范圍內(nèi)，可簡潔推算如下：2、1能級差為10.20eV，此值大于可見光光子的能量；3、2能級差為1.89eV，此值屬于可見光光子的能量，符合題意。氫原子處于基態(tài)，要使氫原子達(dá)到第3能級，需供應(yīng)的能量為－1.51eV－(－13.60eV)＝12.09eV，此值也是供應(yīng)應(yīng)氫原子的最少能量，A正確。2．(2024·天津高考)(多選)我國核聚變反應(yīng)探討大科學(xué)裝置“人造太陽”2024年獲得重大突破，等離子體中心電子溫度首次達(dá)到1億攝氏度，為人類開發(fā)利用核聚變能源奠定了重要的技術(shù)基礎(chǔ)。下列關(guān)于聚變的說法正確的是()A．核聚變比核裂變更為平安、清潔B．任何兩個(gè)原子核都可以發(fā)生聚變C．兩個(gè)輕核結(jié)合成質(zhì)量較大的核，總質(zhì)量較聚變前增加D．兩個(gè)輕核結(jié)合成質(zhì)量較大的核，核子的比結(jié)合能增加答案AD解析核聚變沒有放射性污染，比核裂變更為平安、清潔，A正確；只有原子序數(shù)較小的“輕”核才能發(fā)生聚變，B錯(cuò)誤；兩個(gè)輕核聚變成質(zhì)量較大的原子核，核子的比結(jié)合能增加，總質(zhì)量減小，C錯(cuò)誤，D正確。3．(2024·全國卷Ⅱ)太陽內(nèi)部核反應(yīng)的主要模式之一是質(zhì)子—質(zhì)子循環(huán)，循環(huán)的結(jié)果可表示為4eq\o\al(1,1)H→eq\o\al(4,2)He＋2eq\o\al(0,1)e＋2ν已知eq\o\al(1,1)H和eq\o\al(4,2)He的質(zhì)量分別為mp＝1.0078u和mα＝4.0026u,1u＝931MeV/c2，c為光速。在4個(gè)eq\o\al(1,1)H轉(zhuǎn)變成1個(gè)eq\o\al(4,2)He的過程中，釋放的能量約為()A．8MeVB．16MeVC．26MeVD．52MeV答案C解析因電子的質(zhì)量遠(yuǎn)小于質(zhì)子的質(zhì)量，計(jì)算中可忽視不計(jì)。質(zhì)量虧損Δm＝4mp－mα，由質(zhì)能方程得ΔE＝Δmc2＝(4×1.0078－4.0026)×931MeV≈26.6MeV，C正確。4．(2024·全國卷Ⅲ)1934年，約里奧－居里夫婦用α粒子轟擊鋁核eq\o\al(27,13)Al，產(chǎn)生了第一個(gè)人工放射性元素X：α＋eq\o\al(27,13)Al→n＋X。X的原子序數(shù)和質(zhì)量數(shù)分別為()A．15和28 B．15和30C．16和30 D．17和31答案B解析依據(jù)核反應(yīng)遵循的質(zhì)量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒可知，X的電荷數(shù)為2＋13＝15，質(zhì)量數(shù)為4＋27－1＝30，依據(jù)原子核的電荷數(shù)等于原子序數(shù)，可知X的原子序數(shù)為15，質(zhì)量數(shù)為30，B正確。5．(2024·江蘇高考)已知A和B兩種放射性元素的半衰期分別為T和2T，則相同質(zhì)量的A和B經(jīng)過2T后，剩余的A和B質(zhì)量之比為()A．1∶4B．1∶2C．2∶1D．4∶1答案B解析依據(jù)半衰期公式m＝m0eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,2)))eq\s\up15(eq\f(t,τ))，經(jīng)過2T，A剩余的質(zhì)量為mA＝m0eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,2)))eq\s\up15(eq\f(2T,T))，B剩余的質(zhì)量為mB＝m0eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,2)))eq\s\up15(eq\f(2T,2T))，故mA∶mB＝1∶2，B正確。6.(2024·天津高考)國家大科學(xué)工程——中國散裂中子源(CSNS)于2017年8月28日首次打靶勝利，獲得中子束流，可以為諸多領(lǐng)域的探討和工業(yè)應(yīng)用供應(yīng)先進(jìn)的探討平臺，下列核反應(yīng)中放出的粒子為中子的是()A.eq\o\al(14,7)N俘獲一個(gè)α粒子，產(chǎn)生eq\o\al(17,8)O并放出一個(gè)粒子B.eq\o\al(27,13)Al俘獲一個(gè)α粒子，產(chǎn)生eq\o\al(30,15)P并放出一個(gè)粒子C.eq\o\al(11,5)B俘獲一個(gè)質(zhì)子，產(chǎn)生eq\o\al(8,4)Be并放出一個(gè)粒子D.eq\o\al(6,3)Li俘獲一個(gè)質(zhì)子，產(chǎn)生eq\o\al(3,2)He并放出一個(gè)粒子答案B解析依據(jù)質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)守恒可知四個(gè)核反應(yīng)方程分別為eq\o\al(14,7)N＋eq\o\al(4,2)He→eq\o\al(17,8)O＋eq\o\al(1,1)H、eq\o\al(27,13)Al＋eq\o\al(4,2)He→eq\o\al(30,15)P＋eq\o\al(1,0)n、eq\o\al(11,5)B＋eq\o\al(1,1)H→eq\o\al(8,4)Be＋eq\o\al(4,2)He、eq\o\al(6,3)Li＋eq\o\al(1,1)H→eq\o\al(3,2)He＋eq\o\al(4,2)He，故只有B項(xiàng)符合題意。7．(2024·天津高考)氫原子光譜在可見光區(qū)域內(nèi)有四條譜線Hα、Hβ、Hγ、Hδ，都是氫原子中電子從量子數(shù)n>2的能級躍遷到n＝2的能級時(shí)發(fā)出的光，它們在真空中的波長由長到短，可以判定()A．Hα對應(yīng)的前后能級之差最小B．同一介質(zhì)對Hα的折射率最大C．同一介質(zhì)中Hδ的傳播速度最大D．用Hγ照耀某一金屬能發(fā)生光電效應(yīng)，則Hβ也肯定能答案A解析波長越大，頻率越小，故Hα頻率最小，依據(jù)E＝hν可知Hα對應(yīng)的能量最小，依據(jù)hν＝Em－En可知Hα對應(yīng)的前后能級之差最小，A正確；Hα的頻率最小，同一介質(zhì)對應(yīng)的折射率最小，依據(jù)v＝eq\f(c,n)可知Hα的傳播速度最大，B、C錯(cuò)誤；Hγ的波長小于Hβ的波長，故Hγ的頻率大于Hβ的頻率，若用Hγ照耀某一金屬能發(fā)生光電效應(yīng)，則Hβ不肯定能，D錯(cuò)誤。8．(2024·全國卷Ⅱ)一靜止的鈾核放出一個(gè)α粒子衰變成釷核，衰變方程為eq\o\al(238,92)U→eq\o\al(234,90)Th＋eq\o\al(4,2)He。下列說法正確的是()A．衰變后釷核的動(dòng)能等于α粒子的動(dòng)能B．衰變后釷核的動(dòng)量大小等于α粒子的動(dòng)量大小C．鈾核的半衰期等于其放出一個(gè)α粒子所經(jīng)驗(yàn)的時(shí)間D．衰變后α粒子與釷核的質(zhì)量之和等于衰變前鈾核的質(zhì)量答案B解析衰變過程遵守動(dòng)量守恒定律，故選項(xiàng)A錯(cuò)，選項(xiàng)B對。依據(jù)半衰期的定義，可知選項(xiàng)C錯(cuò)。α衰變釋放核能，有質(zhì)量虧損，故選項(xiàng)D錯(cuò)。9．(2024·天津高考)我國自主研發(fā)制造的國際熱核聚變核心部件在國際上領(lǐng)先通過權(quán)威機(jī)構(gòu)認(rèn)證，這是我國對國際熱核聚變項(xiàng)目的重大貢獻(xiàn)。下列核反應(yīng)方程中屬于聚變反應(yīng)的是()A.eq\o\al(2,1)H＋eq\o\al(3,1)H→eq\o\al(4,2)He＋eq\o\al(1,0)nB.eq\o\al(14,7)N＋eq\o\al(4,2)He→eq\o\al(17,8)O＋eq\o\al(1,1)HC.eq\o\al(4,2)He＋eq\o\al(27,13)Al→eq\o\al(30,15)P＋eq\o\al(1,0)nD.eq\o\al(235,92)U＋eq\o\al(1,0)n→eq\o\al(144,56)Ba＋eq\o\al(89,36)Kr＋3eq\o\al(1,0)n答案A解析A對：兩個(gè)輕核結(jié)合成質(zhì)量較大的原子核。B錯(cuò)：原子核的人工轉(zhuǎn)變。C錯(cuò)：原子核的人工轉(zhuǎn)變。D錯(cuò)：重核裂變。10.(2024·江蘇高考)(多選)原子核的比結(jié)合能曲線如圖所示。依據(jù)該曲線，下列推斷正確的有()A.eq\o\al(4,2)He核的結(jié)合能約為14MeVB.eq\o\al(4,2)He核比eq\o\al(6,3)Li核更穩(wěn)定C．兩個(gè)eq\o\al(2,1)H核結(jié)合成eq\o\al(4,2)He核時(shí)釋放能量D.eq\o\al(235,92)U核中核子的平均結(jié)合能比eq\o\al(89,36)Kr核中的大答案BC解析A錯(cuò)：eq\o\al(4,2)He核有4個(gè)核子，由比結(jié)合能圖線可知，eq\o\al(4,2)He核的結(jié)合能約為28MeV。B對：比結(jié)合能越大，原子核越穩(wěn)定。C對：兩個(gè)eq\o\al(2,1)H核結(jié)合成eq\o\al(4,2)He核時(shí)，核子的比結(jié)合能變大，結(jié)合時(shí)要放出能量。D錯(cuò)：由比結(jié)合能圖線知，eq\o\al(235,92)U核中核子平均結(jié)合能比eq\o\al(89,36)Kr核中的小。11．(2024·全國卷Ⅲ)(多選)一靜止的鋁原子核eq\o\al(27,13)Al俘獲一速度為1.0×107m/s的質(zhì)子p后，變?yōu)樘幱诩ぐl(fā)態(tài)的硅原子核eq\o\al(28,14)Si*。下列說法正確的是()A．核反應(yīng)方程為p＋eq\o\al(27,13)Al→eq\o\al(28,14)Si*B．核反應(yīng)過程中系統(tǒng)動(dòng)量守恒C．核反應(yīng)過程中系統(tǒng)能量不守恒D．核反應(yīng)前后核子數(shù)相等，所以生成物的質(zhì)量等于反應(yīng)物的質(zhì)量之和E．硅原子核速度的數(shù)量級為105答案ABE解析質(zhì)子p即eq\o\al(1,1)H，核反應(yīng)方程為p＋eq\o\al(27,13)Al→eq\o\al(28,14)Si*，A項(xiàng)正確；核反應(yīng)過程遵循動(dòng)量守恒定律，B項(xiàng)正確；核反應(yīng)過程中系統(tǒng)能量守恒，C項(xiàng)錯(cuò)誤；在核反應(yīng)中質(zhì)量數(shù)守恒，但會(huì)發(fā)生質(zhì)量虧損，所以D項(xiàng)錯(cuò)誤；設(shè)質(zhì)子的質(zhì)量為m，則eq\o\al(28,14)Si*的質(zhì)量為28m，由動(dòng)量守恒定律有mv0＝28mv，得v＝eq\f(v0,28)＝eq\f(1.0×107,28)m/s≈3.6×105m/s，方向與質(zhì)子的初速度方向相同，故E項(xiàng)正確。12．(2024·北京高考)處于n＝3能級的大量氫原子，向低能級躍遷時(shí)，輻射光的頻率有()A．1種B．2種C．3種D．4種答案C解析處于能級為n的大量氫原子向低能級躍遷能輻射光的種類為Ceq\o\al(2,n)，所以處于n＝3能級的大量氫原子向低能級躍遷，輻射光的頻率有Ceq\o\al(2,3)＝3種，故C項(xiàng)正確。13．(2024·天津高考)(多選)物理學(xué)家通過對試驗(yàn)的深化視察和探討，獲得正確的科學(xué)認(rèn)知，推動(dòng)物理學(xué)的發(fā)展。下列說法符合事實(shí)的是()A．赫茲通過一系列試驗(yàn)，證明了麥克斯韋關(guān)于光的電磁理論B．查德威克用α粒子轟擊eq\o\al(14,)7N獲得反沖核eq\o\al(17,)8O，發(fā)覺了中子C．貝克勒爾發(fā)覺的自然放射性現(xiàn)象，說明原子核有困難結(jié)構(gòu)D．盧瑟福通過對陰極射線的探討，提出了原子核式結(jié)構(gòu)模型答案AC解析1886年，德國科學(xué)家赫茲做了《赫茲的電火花》等一系列試驗(yàn)，證明了麥克斯韋關(guān)于光的電磁理論，A項(xiàng)正確；查德威克用α粒子轟擊eq\o\al(9,4)Be獲得反沖核eq\o\al(12,)6C，發(fā)覺了中子，B項(xiàng)錯(cuò)誤；貝克勒爾發(fā)覺自然放射性現(xiàn)象，原子序數(shù)大于等于83的原子核在自然界中自發(fā)地發(fā)生衰變，說明原子核有困難結(jié)構(gòu)，C項(xiàng)正確；盧瑟福通過α粒子散射現(xiàn)象，提出了原子核式結(jié)構(gòu)模型，D項(xiàng)錯(cuò)誤。14．(2024·天津高考)如圖所示是a、b兩光分別經(jīng)過同一雙縫干涉裝置后在屏上形成的干涉圖樣，則()A．在同種勻稱介質(zhì)中，a光的傳播速度比b光的大B．從同種介質(zhì)射入真空發(fā)生全反射時(shí)a光臨界角大C．照耀在同一金屬板上發(fā)生光電效應(yīng)時(shí)，a光的飽和電流大D．若兩光均由氫原子能級躍遷產(chǎn)生，產(chǎn)生a光的能級能量差大答案D解析由干涉條紋間距Δx＝eq\f(λ,d)L可知，λa<λb，νa>νb同種勻稱介質(zhì)，對頻率大的光折射率更大即na>nb，光在介質(zhì)中的傳播速度v＝eq\f(c,n)，故va<vb，A錯(cuò)誤；發(fā)生全反射的臨界角滿意sinC＝eq\f(1,n)，故Ca<Cb，B錯(cuò)誤；飽和電流只與入射光強(qiáng)度有關(guān)，與頻率無關(guān)，C錯(cuò)誤；光子能量E＝hν，因此Ea>Eb，D正確。二、填空題15．(2024·全國卷Ⅱ)在下列描述核過程的方程中，屬于α衰變的是________，屬于β衰變的是________，屬于裂變的是________，屬于聚變的是________。(填正確答案標(biāo)號)A.eq\o\al(14,6)C→eq\o\al(14,7)N＋eq\o\al(0,－1)eB.eq\o\al(32,15)P→eq\o\al(32,16)S＋eq\o\al(0,－1)eC.eq\o\al(238,92)U→eq\o\al(234,90)Th＋eq\o\al(4,2)HeD.eq\o\al(14,7)N＋eq\o\al(4,2)He→eq\o\al(17,8)O＋eq\o\al(1,1)HE.eq\o\al(235,92)U＋eq\o\al(1,0)n→eq\o\al(140,54)Xe＋eq\o\al(94,38)Sr＋2eq\o\al(1,0)nF.eq\o\al(3,1)H＋eq\o\al(2,1)H→eq\o\al(4,2)He＋eq\o\al(1,0)n答案CABEF解析自然放射性元素自發(fā)地放出α粒子(即氦核eq\o\al(4,2)He)的衰變屬于α衰變；放出β粒子的衰變屬于β衰變；重核分裂成幾個(gè)中等質(zhì)量原子核的現(xiàn)象為核裂變；輕原子核聚合成較重原子核的反應(yīng)為核聚變。16．(2024·江蘇高考)100年前，盧瑟福用α粒子轟擊氮核打出了質(zhì)子。后來，人們用α粒子轟擊eq\o\al(60,28)Ni核也打出了質(zhì)子：eq\o\al(4,2)He＋eq\o\al(60,28)Ni→eq\o\al(62,29)Cu＋eq\o\al(1,1)H＋X，該反應(yīng)中的X是________(選填“電子”“正電子”或“中子”)。此后，對原子核反應(yīng)的持續(xù)探討為核能利用供應(yīng)了可能。目前人類獲得核能的主要方式是________(選填“核衰變”“核裂變”或“核聚變”)。答案中子核裂變解析設(shè)X的質(zhì)量數(shù)為A，質(zhì)子數(shù)為Z，由質(zhì)量數(shù)守恒得A＝4＋60－62－1＝1，由電荷數(shù)守恒得Z＝2＋28－29－1＝0，則知X是中子；目前人類獲得核能的主要方式是重核的裂變。17．(2024·江蘇高考)核電站利用原子核鏈?zhǔn)椒磻?yīng)放出的巨大能量進(jìn)行發(fā)電，23592U是核電站常用的核燃料。23592U受一個(gè)中子轟擊后裂變成14456Ba和eq\o\al(89,36)Kr兩部分，并產(chǎn)生________個(gè)中子。要使鏈?zhǔn)椒磻?yīng)發(fā)生，裂變物質(zhì)的體積要________(選填“大于”或“小于”)它的臨界體積。答案3大于解析由23592U＋eq\o\al(1,0)n→14456Ba＋eq\o\al(89,36)Kr＋3eq\o\al(1,0)n可知，會(huì)產(chǎn)生3個(gè)中子，要使裂變持續(xù)進(jìn)行(鏈?zhǔn)椒磻?yīng))，物質(zhì)的體積需大于它的臨界體積。18．(2024·江蘇高考)氡222是一種自然放射性氣體，被吸入后，會(huì)對人的呼吸系統(tǒng)造成輻射損傷。它是世界衛(wèi)生組織公布的主要環(huán)境致癌物質(zhì)之一。其衰變方程是eq\o\al(222,86)Rn→eq\o\al(218,84)Po＋________。已知eq\o\al(222,86)Rn的半衰期約為3.8天，則約經(jīng)過________天，16g的eq\o\al(222,86)Rn衰變后還剩1g。答案eq\o\al(4,2)He15.2解析依據(jù)質(zhì)量數(shù)、電荷數(shù)守恒得衰變方程為eq\o\al(222,86)Ra→eq\o\al(218,84)Po＋eq\o\al(4,2)He。依據(jù)衰變規(guī)律m＝m0eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,2)))eq\f(t,τ)，代入數(shù)值解得t＝15.2天。三、計(jì)算題19．(2024·江蘇高考)取質(zhì)子的質(zhì)量mp＝1.6726×10－27kg，中子的質(zhì)量mn＝1.6749×10－27kg，α粒子的質(zhì)量mα＝6.6467×10－27kg，光速c答案4.3×10－12J解析組成α粒子的核子與α粒子