课时冲关86 原子结构和原子核-【创新教程】2026年高考物理总复习大一轮课时作业（人教版2019）

课时冲关８６　原子结构和原子核 学生用书　P５０３ [基础落实练] １．(２０２４􀅰河北卷,１)锂是新能源汽车、储能和信 息通信等新兴产业的关键材料．研究表明,锂元 素主要来自宇宙线高能粒子与星际物质的原子 核产生的散裂反应,其中一种核反应方程为:１２６ C＋１１H→７３Li＋２１１H＋X,式中的X为 (　　) A．１０n B．０－１e C．０１e D．４２He 解析:D　[根据核反应前后质量数和电荷数守 恒得,A＝１２＋１－７－２×１＝４,Z＝６＋１－３－２ ×１＝２,则X为４２He,D正确．] ２．如图,一个原子核X经图中所示的１４次衰变, 其中有m 次α衰变、n次β衰变,生成稳定的原 子核Y,则 (　　) A．m＝８,n＝６　　　　B．m＝６,n＝８ C．m＝４,n＝１０ D．m＝２,n＝１２ 解析:A　[衰变过程满足质量数守恒和电荷数 守恒,则有２３８＝２０６＋４m＋n×０,９２＝８２＋２m －n,联立解得m＝８,n＝６,故A正确．] ３．幽门螺杆菌在胃中产生的尿素酶可将服用１４６C 标记的尿素分解为氨和碳１４６C标记的CO２,通过 分析呼气中标记的CO２ 的含量即可判断胃中幽 门螺杆菌的存在．已知１４６C半衰期为５７３０年,则 (　　) A．改变胃内酸碱度可以改变１４６C衰变快慢 B．改变胃部温度可以改变１４６C衰变快慢 C．含１４６C的化合物和单质１４６C衰变快慢一样 D．１００个１４６C经过５７３０年有５０个发生衰变 解析:C　[放射性元素的半衰期与外部因素(温 度、环境、酸碱性)无关,与所处的化学状态(单 质或化合物)无关,选项AB错误,C正确;半衰 期是大量原子核衰变的统计规律,对少数原子 核的衰变不适用,选项D错误．] ４．用中子轰击静止的锂核,核反应方程为１０n＋６３Li →４２He＋X＋γ．已知γ光子的频率为ν,锂核的 比结合能为E１,氦核的比结合能为E２,X核的 比结合能为E３,普朗克常量为h,真空中的光速 为c．下列说法中正确的是 (　　) A．X核为２１H核 B．γ光子的动量p＝hcν C．释放的核能ΔE＝４E２＋３E３－６E１ D．质量亏损Δm＝ ４E２＋３E３－６E１＋hν c２ 解析:C　[由核反应过程中质量数守恒和电荷 数守恒可知,X的质量数为Z＝１＋６－４＝３,电 荷数为A＝０＋３－２＝１,所以X是３１H核,A错 误;γ光子的动量p＝hλ ,又光子频率与波长的 关系为c＝λν,所以p＝hνc ,B错误;核反应过程 中释放的核能ΔE＝４E２＋３E３－６E１,C正确;由 质能方程可知核反应过程中质量亏损Δm＝ΔE c２ ＝ ４E２＋３E３－６E１ c２ ,D错误．] ５．中国实验快堆是第四代核能系统的优选堆型, 采用钚(２３９９４Pu)作燃料,在堆心燃料钚的外围再 生区里放置不易发生裂变的铀(２３９９４U),钚－２３９ 裂变释放出的快中子被再生区内的铀－２３８吸 收,转变为铀－２３９,铀－２３９极不稳定,经过衰 变,进一步转变为易裂变的钚－２３９,从而实现核 燃料的“增殖”．下列说法正确的是 (　　) A．铀－２３９转变为钚－２３９,经过了３次β衰变 B．铀－２３９发生衰变过程中,电荷数守恒,质量 也守恒 C．铀－２３９发生衰变的实质是原子核内的中子 转化为一个质子和一个电子 D．钚(２３９９４Pu)裂变生成两个中等质量的核,钚核 的比结合能大于生成的两个核的比结合能 解析:C　[铀－２３９转变为钚－２３９,质量数不 变,电荷数增加２,则经过了２次β衰变,选项A 错误;铀－２３９发生衰变过程中,电荷数守恒,质 量数也守恒,由于反应放出能 量,则 有 质 量 亏 损,选项B错误;铀－２３９发生β衰变,实质是原 子核内的中子转化为一个质子和一个电子,选 项C正确;钚(２３９９４Pu)裂变生成两个中等质量的 核,反应放出核能,生成的新核更加稳定,则钚 核的比结合能小于生成的两个核的比结合能, 选项D错误．] 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀅰０９６􀅰 高考总复习　物理 ６．(多选)１９３２年,考克饶夫和瓦尔顿用质子加速 器进行人工蜕变实验,验证了质能关系的正确 性．锂原子核心俘获了一个质子生成不稳定的 铍,铍蜕变成两个 X 原子核,该核 反 应 方 程 是７３Li＋１１H→A４Be→２X,其中１１H 的质量为m１＝ １．００７２８u,７３Li的质量为m２＝７．０１６０１u,X的 质量为m３＝４．００１５１u,则以下正确的是(　　) A．反应中质量亏损Δm＝４．０２１７８u B．释放的核能ΔE＝(m１＋m２－２m３)c２ C．铍原子核内的中子数为４ D．X表示的是氚 解析:BC　[核反应质量亏损为Δm＝m１＋m２－ ２m３＝０．０２０２７u,则释放的核能为ΔE＝(m１＋ m２－２m３)c２,故A错误,B正确;根据核反应方 程满足 质 量 数 守 恒 和 电 荷 数 守 恒,可 知 方 程 为７３Li＋１１H→８４Be→２４２He,则z＝４,A＝８,铍原子 核内的中子数是４,X表示的是氦核,故C正确, D错误．] [能力综合练] ７．(多选)大量处于n＝６的高能级的氢原子向低 能级跃迁,其中跃迁到n＝２的能级时产生的四 条可见光光谐线如图１所示．氢原子从能级６ 跃迁到能级２产生可见光Ⅰ,从能级３跃迁到 能级２产生可见光Ⅱ．用同一双缝干涉装置研 究两种光的干涉现象,得到如图２和图３所示 的干涉条纹．用两种光分别照射如图４所示的 实验装置,都能产生光电效应．下列说法正确 的是 (　　) A．该跃迁能产生的光谱线总数为１５条 B．图３中的干涉条纹对应的是可见光Ⅱ C．可见光Ⅱ的光子动量大于可见光Ⅰ的光子动量 D．P向a移动,电流表示数为零时可见光Ⅰ对 应的电压表示数比可见光Ⅱ的大 解析:ABD　[该跃迁能产生的光谱线总数为 C２６＝１５,A正确;根据题意可知．氢原子发生能 级跃迁时,由公式可得Em－En＝hν＝ hc λ ,氢原 子从能级６跃迁到能级２,辐射出的能量较大, 及可见光Ⅰ的频率大,波长小,故图１中的 Hα 对应的是可见光Ⅱ,双缝干涉条纹间距可表示 为Δx＝λld ,由图可知,图２中间距较小,则波 长较小,对应的是可见光Ⅰ,图３中的干涉条纹 对应的是可见光Ⅱ,B正确;光子动量可表示为 p＝hνc＝ h λ 可知,Ⅰ的光子动量大于Ⅱ的光子动量,C错 误;根据光电效应方程及动能定理可得 eUc＝hν－W０,可知,频率越大,遏止电压越大, 则P向a移动,电流表示数为零时Ⅰ对应的电 压表示数比Ⅱ的大,D正确．] ８．(多选)静止在O 点的１４６C原 子核发生衰变的同时,空间中 加入如图所示的匀强电场．之 后衰变产物A、B两粒子的运 动轨迹OA、OB 如图虚线所示,不计重力和两粒 子间的相互作用,下列说法正确的是 (　　) A．A、B两粒子均带正电 B．１４６C原子核发生的是α衰变 C．A粒子为１０４Be D．衰变后瞬间A、B粒子速度比为５∶２ 解析:ABC　[根据A、B两粒子的运动轨迹,可 知其所受电场力均与电场方向相同,A、B两粒 子均带正电,１４６C原子核发生的是α衰变,故A、 B正确;根据A、B两粒子的运动轨迹,该核反应 方程为１４６C→１０４Be＋４２He,衰变过程,由动量守恒 定律,有mAvA－mBvB＝０,可知质量越大,速度 越小,１０４Be的初速度小于４２He的初速度,粒子在 磁场中做类平抛运动,则有x＝vt,y＝１２ qE mt ２, 解得y＝qEx ２ ２mv２ ,可知当两粒子竖直方向的位移 相等时,１０４Be粒子的水平位移较小,A 粒子为 １０ ４Be,故C正确;衰变过程,由动量守恒定律,有 mAvA－mBvB＝０,可得衰变后瞬间A、B粒子速 度比为vA∶vB＝２∶５,故D错误．] ９．(２０２４􀅰山东济宁二模) 中国北斗卫星导航系统 是中国自行研制的全球 卫星导航系统,系统中的 “北斗三号”采用星载氢 原子钟,通过氢原子能级 跃迁产生电磁波校准时钟．氢原子的部分能级 结构如图所示,下列说法正确的是 (　　) 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀅰１９６􀅰 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　 第十六章　近代物理 A．一个氢原子由基态跃迁到激发态后,该原子 的电势能减少 B．处于n＝２能级的氢原子可以吸收２eV的光 子跃迁到n＝３能级 C．一群处于n＝４能级的氢原子向低能级跃迁 时,最多可以辐射出６种不同频率的光子 D．一群处于n＝４能级的氢原子向低能级跃迁, 发出的光照射逸出功为２．２５eV的钾板,钾 板发出光电子的最大初动能为１１．３５eV 解析:C　[根据玻尔理论,氢原子由基态跃迁到激 发态,核外电子从低轨道跃迁到高轨道,克服库仑 力做功,原子的电势能增大,A错误;处于n＝２能级 的氢原子跃迁到n＝３能级需要吸收的光子能量 为ΔE＝E３－E２＝－１．５１eV－(－３．４)eV＝１．８９ eV,B错误;一群处于n＝４能级的氢原子向低 能级跃迁时,可以辐射出不同频率的光子数量 为C２４＝ ４×(４－３) ２ ＝６ ,即最多可以辐射出６种 不同频率的光子,C正确;一群处于n＝４能级 的氢原子向低能级跃迁,发出的光子最大能量 为ΔE＝E４－E１＝－０．８５eV－(－１３．６)eV＝ １２．７５eV,根据光电效应方程可得钾板发出光 电子的最大初动能为Ekm＝１２．７５eV－２．２５eV ＝１０．５eV,D错误．] １０．海水中含有丰富的氘,完全可充当未来的主要 能源．两个氘核的核反应产生一个３２He核和一 个粒子,其中氘核的质量为２．０１３０u,氦核的 质量为３．０１５０u,中子的质量为１．００８７u． (１u相当于９３１．５MeV),求: (１)写出核反应方程; (２)核反应中释放的核能; (３)在两个氘核以相等的动能０．３５MeV进行 对心碰撞,并且核能全部转化为机械能的情况 下,反应中产生的粒子和氦核的动能． 解析:(１)核反应方程为:２１H＋２１H→３２He＋１０n． (２)核反应中的质量亏损为 Δm＝２mH－mHe－mn; 由ΔE＝Δmc２ 可知释放的核能; ΔE＝(２mH－mHe－mn)c ２＝２．１４MeV． (３)把两个氘核作为一个系统,碰撞过程系统 的动量守恒,由于碰撞前两氘核的动能相等, 其动量等大反向,因此反应前后系统的总动量 为零,即mHevHe＋mnvn＝０;反应前后系统的总 能量守恒,即１ ２mHev ２ He＋ １ ２mnv ２ n＝ΔE＋２EkH, 又因为mHe∶mn＝３∶１所以vHe∶vn＝１∶３ 由 以 上 各 式 代 入 已 知 数 据 得:EkHe ＝ ０．７１MeV,Ekn＝２．１３MeV． 答案:(１)２１H＋２１H→３２He＋１０n　(２)２．１４MeV (３)２．１３MeV　０．７１MeV [素养培优练] １１．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(４２He)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AZX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)AZX→A－４Z－２Y＋４２He (２)设α粒子的速度大小为v, 由qvB＝mv ２ R ,T＝２πRv ,得 α粒子在磁场中运动周期T＝２πmqB , 环形电流大小I＝qT＝ q２B ２πm． (３)由qvB＝mv ２ R ,得v＝qBRm ． 设衰变后新核Y的速度大小为v′,系统动量守 恒 Mv′－mv＝０,v′＝mvM ＝ qBR M ． 由Δmc２＝１２Mv′ ２＋１２mv ２ 得Δm＝ (M＋m)(qBR)２ ２mMc２ ． 答案:(１)AZX→A－４Z－２Y＋４２He　(２) ２πm qB 　 q２B ２πm (３) (M＋m)(qBR)２ ２mMc２ 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀅰２９６􀅰 高考总复习　物理