课时检测训练60 原子和原子核-（Word练习）【勤径学升】2026年高考物理一轮总复习课时检测训练（人教版2019）

课时检测训练60　原子和原子核 对应学生用书P476 对点练1　玻尔理论和能级跃迁 1．(多选)由玻尔原子模型求得氢原子能级如图所示，已知可见光的光子能量在1.62 eV到3.11 eV之间，则(　　) A．氢原子从高能级向低能级跃迁时可能辐射出γ射线 B．氢原子从n＝3能级向n＝2能级跃迁时会辐射出红外线 C．处于n＝3能级的氢原子可以吸收任意频率的紫外线并发生电离 D．大量氢原子从n＝4能级向低能级跃迁时可辐射出2种频率的可见光 解析　γ射线是放射性元素的原子核从高能级向低能级跃迁时辐射出来的，氢不是放射性元素，A错误；氢原子从n＝3能级向n＝2能级跃迁时辐射出的光子的能量E＝E3－E2＝－1.51 eV－(－3.4 eV)＝1.89 eV，1.62 eV＜1.89 eV＜3.11 eV，故氢原子从n＝3能级向n＝2能级跃迁时辐射出的光为可见光，B错误；根据E＝hν及题给条件可知，紫外线光子的能量大于3.11 eV，要使处于n＝3能级的氢原子发生电离，需要的能量至少为1.51 eV，故C正确；大量氢原子从n＝4能级向低能级跃迁时辐射出的光子能量有0.66 eV、2.55 eV、12.75 eV、1.89 eV、12.09 eV、10.2 eV，故大量氢原子从n＝4能级向低能级跃迁时可辐射出2种频率的可见光，D正确。 答案　CD 2.(2024·江西卷)近年来，江西省科学家发明硅衬底氮化镓基系列发光二极管(LED)，开创了国际上第三条LED技术路线。某氮化镓基LED材料的简化能级如图所示，若能级差为2.20 eV(约3.52×10－19 J)，普朗克常量h＝6.63×10－34 J·s，则发光频率约为(　　) A.6.38×1014 Hz B.5.67×1014 Hz C.5.31×1014 Hz D.4.67×1014 Hz 解析　根据题意可知，辐射出的光子能量ε＝3.52×10－19 J，由光子的能量ε＝hν得ν＝＝5.31×1014 Hz，故选C。 答案　C 3．(2022·广东卷)目前科学家已经能够制备出能量量子数n较大的氢原子。氢原子第n能级的能量为En＝，其中E1＝－13.6 eV。图是按能量排列的电磁波谱，要使n＝20的氢原子吸收一个光子后，恰好失去一个电子变成氢离子，被吸收的光子是(　　) A．红外线波段的光子 B．可见光波段的光子 C．紫外线波段的光子 D．X射线波段的光子 解析　要使处于n＝20的氢原子吸收一个光子后恰好失去一个电子变成氢离子，则需要吸收光子的能量为E＝0－ eV＝0.034 eV，结合题图可知被吸收的光子是红外线波段的光子，故选A。 答案　A 对点练2　原子核的衰变及半衰期 4.(2024·湖北卷)硼中子俘获疗法是目前治疗癌症最先进的手段之一，B＋n→X＋Y是该疗法中一种核反应的方程，其中X、Y代表两种不同的原子核，则(　　) A.a＝7，b＝1 B.a＝7，b＝2 C.a＝6，b＝1 D.a＝6，b＝2 解析　由核反应方程中质量数和电荷数守恒可得10＋1＝a＋4，5＋0＝3＋b，解得a＝7，b＝2，故选B。 答案　B 5.(2024·广西卷)近期，我国科研人员首次合成了新核素锇160(Os)和钨156(W)。若锇160经过1次α衰变，钨156经过1次β＋衰变(放出一个正电子)，则上述两新核素衰变后的新核有相同的(　　) A.电荷数 B.中子数 C.质量数 D.质子数 解析　锇160经过1次α衰变后产生的新核素质量数为156，质子数为74，钨156经过1次β＋衰变后质量数为156，质子数为73，可知两新核素衰变后的新核有相同的质量数，故选C。 答案　C 6．(2023·广东卷)理论认为，大质量恒星塌缩成黑洞的过程，受核反应 6C＋Y→8O的影响。下列说法正确的是(　　) A．Y是β粒子，β射线穿透能力比γ射线强 B．Y是β粒子，β射线电离能力比γ射线强 C．Y是α粒子，α射线穿透能力比γ射线强 D．Y是α粒子，α射线电离能力比γ射线强 解析　根据受核反应满足质量数和电荷数守恒可知，Y是α粒子(He)，三种射线的穿透能力，γ射线最强，α射线最弱；三种射线的电离能力，α射线最强，γ射线最弱。故选D。 答案　D 对点练3　核反应及核能的计算 7.(2024·浙江1月选考)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 mol－1，氘核摩尔质量为2 g·mol－1，1 u相当于931.5 MeV。关于氘与氚聚变成氦，下列说法正确的是(　　) A.核反应方程式为H＋H→He＋n B.氘核的比结合能比氦核的大 C.氘核与氚核的间距达到10－10 m就能发生核聚变 D.4 g氘完全参与聚变释放出能量的数量级为1025 MeV 解析　核反应方程式为H＋H→He＋n，故A错误；氘核的比结合能比氦核的小，故B错误；氘核若与氚核发生核聚变，它们间的距离必达到10－15m 以内，故C错误；一个氘核与一个氚核聚变反应质量亏损Δm＝(2.014 1＋3.016 1－4.002 6－1.008 7) u＝0.018 9 u，聚变反应释放的能量是ΔE＝Δm×931.5 MeV≈17.6 MeV，4 g氘完全参与聚变释放出能量E＝×6×1023×ΔE≈2.11×1025 MeV，数量级为1025 MeV，故D正确。 答案　D 8．(2023·全国甲卷)在下列两个核反应方程中X＋7N→Y＋8O、Y＋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 解析　设Y电荷数和质量数分别为m和n，根据核反应方程质量数和电荷数守恒可知第一个核反应方程的核电荷数和质量数满足A＋14＝n＋17，Z＋7＝m＋8，第二个核反应方程的核电荷数和质量数满足n＋7＝2A，m＋3＝2Z，联立解得Z＝2，A＝4，故选D。 答案　D 9．(多选)铀核裂变的一种方程为U＋X→Sr＋Xe＋3n，已知原子核的比结合能与质量数的关系如图所示，下列说法中正确的有(　　) A．X粒子是中子 B．X粒子是质子 C．U、Sr、Xe相比，Sr的比结合能最大，最稳定 D．U、Xe相比，U的质量数最大，结合能最大，最稳定 解析　根据质量数守恒和电荷数守恒可知，X的质量数为1，电荷数为0，为中子，A正确，B错误；根据题图可知U、Sr、Xe相比，Sr的比结合能最大，最稳定，U的质量数最大，结合能最大，比结合能最小，最不稳定，C正确，D错误。 答案　AC 10．如图所示是原子核的平均核子质量A与原子序数Z的关系图像，下列说法正确的是(　　) A．若D、E能结合成F，结合过程一定要释放能量 B．若D、E能结合成F，结合过程一定要吸收能量 C．若C、B能结合成G，结合过程一定要释放能量 D．若F、C能结合成B，结合过程一定要释放能量 解析　若D、E能结合成F，有质量亏损，结合时向外释放能量， 故A正确， B错误； 因为G分裂为B、C，由图可知，有质量亏损，向外释放能量， 则C、B结合成G，则需吸收能量， 故C错误； 由图可以看出，F和C结合成B，质量不一定亏损， 不一定向外释放能量， 故D错误。 故选A。 答案　A 11． “玉兔二号”装有核电池，不惧漫长寒冷的月夜。核电池将94Pu衰变释放的核能一部分转换成电能。94Pu的衰变方程为94Pu→ X92U＋He，则(　　) A．衰变方程中的X等于233 B．He的穿透能力比γ射线强 C．94Pu比 X92U 的比结合能小 D．月夜的寒冷导致94Pu的半衰期变大 解析　根据质量数和电荷数守恒可知，衰变方程为94Pu→92U＋He，即衰变方程中的X＝234，A错误；He是α粒子，穿透能力比γ射线弱，B错误；比结合能越大越稳定，由于94Pu衰变成为了92U，故92U比94Pu稳定，即94Pu比92U的比结合能小，C正确；半衰期由原子核本身决定的，与温度等外部因素无关，D错误。故选C。 答案　C 12.(2023·辽宁卷)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 解析　由题图可知跃迁时放出的光子①和③均由同一高能级跃迁到同一低能级，又释放的能量等于两能级的能量差，所以①和③的能量相等，A正确；由题图可知②的能量比④的能量小，则由公式E＝hν可知②的频率小于④的频率，B错误；用①照射某金属表面时能发生光电效应现象，但由于②的能量小于①，所以用②照射该金属时不一定能发生光电效应，C错误；用①照射某金属时逸出光电子的最大初动能为Ek，由于④的能量大于①，则由Ek＝hν－W0可知用④照射该金属逸出光电子的最大初动能一定大于Ek，D错误。 答案　A 13．氘核H可通过一系列聚变反应释放能量，其总效果可用反应式6H→2He＋2H＋2n＋43.15 MeV表示。海水中富含氘，已知1 kg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＝1.6×10－13 J，则M约为(　　) A．40 kg B．100 kg C．400 kg D．1 000 kg 解析　根据核反应方程式，6个氘核聚变反应可释放出43.15 MeV的能量，1 kg海水中的氘核反应释放的能量为E＝×43.15 MeV≈7.19×1022 MeV≈1.15×1010 J，则相当于燃烧的标准煤的质量为M＝ kg≈396.6 kg，约为400 kg。 答案　C 14．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(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α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)X→Y＋He。 (2)洛伦兹力提供向心力，有qvαB＝m， 所以vα＝，T＝＝， 环形电流大小I＝＝。 (3)衰变过程动量守恒，有0＝pY＋pα， 所以pY＝－pα，“－”表示方向相反， 因为p＝mv，Ek＝mv2， 所以Ek＝， 即EkY∶Ekα＝m∶M， 由能量守恒得Δmc2＝EkY＋Ekα， Δm＝，其中Ekα＝mv＝， 所以Δm＝。 答案　(1)X→Y＋He　(2)　　(3) 学科网（北京）股份有限公司 $$