课后跟踪训练(79)　原子结构与原子核-【优化指导】2026年物理一轮复习高中总复习·第1轮（粤教版）

1．下列说法正确的是(　　) A．卢瑟福的核式结构模型解释了原子光谱的分立特征 B．玻尔的原子理论完全揭示了微观粒子运动的规律 C．光电效应揭示了光的粒子性 D．电子束穿过铝箔后的衍射图样揭示了电子的粒子性 C　解析：卢瑟福的核式结构模型解释的是α粒子散射实验现象，A错误；玻尔原子理论只解释了氢原子光谱分立特征，但无法解释其他原子如氦的原子光谱，B错误；光电效应说明光具有能量，具有粒子性，C正确；电子束穿过铝箔后的衍射图样说明电子的波动性，D错误． 2．(2024·海南卷)人工核反应Si＋H―→X＋P中的X是(　　) A．中子 B．质子 C．电子 D．α粒子 A　解析：根据质量数守恒和电荷数守恒可知X的电荷数为0，质量数为1，则X是中子，A正确． 3．(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C＋Y―→O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 D　解析：根据核反应前后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，D正确． 4．(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．5.67×1014Hz C．5.31×1014 Hz D．4.67×1014 Hz C　解析：根据题意可知，辐射出的光子能量ε＝3.52×10－19 J，由ε＝hν代入数据解得ν＝5.31×1014 Hz，C正确． 5．(多选)根据α粒子散射实验，卢瑟福提出了原子的核式结构模型．如图所示是α粒子散射实验的场景．图中实线表示α粒子的运动轨迹，其中沿轨迹2运动的α粒子在b点时距原子核最近．下列说法中正确的是(　　) A．绝大多数α粒子运动的轨迹类似轨迹3，说明原子中心存在原子核 B．发生超过90°大角度偏转的α粒子是极少数的 C．沿轨迹2运动的α粒子的加速度先增大后减小 D．沿轨迹2运动的α粒子的电势能先减小后增大 BC　解析：在α粒子散射实验中，绝大多数α粒子穿过金箔后仍沿原来方向前进，运动轨迹如轨迹1所示，说明原子中绝大部分是空的，A错误；极少数粒子发生超过90°的大角度偏转，B正确；根据点电荷周围电场可知，距离原子核近的地方电场强度大，故越靠近原子核α粒子的加速度越大，因此沿轨迹2运动的α粒子的加速度先增大后减小，C正确；沿轨迹2运动的α粒子从a运动到b过程中受到斥力作用，根据电场力做功特点可知，电场力做负功，电势能增大，从b运动到c过程中，电场力做正功，电势能减小，D错误． 6．(2024·广东梅州一模)2023年11月2日，日本东京电力公司启动第三批福岛核污染水排海．核污染水虽然经过“多核素去除设备”(ALPS)处理，但核污染水中的氚(H)很难被分离清除，氚会通过食物链在人体内累积，对人的伤害将不可估量．其衰变方程为H―→He＋e，半衰期为12.5年，下列说法正确的是(　　) A．衰变过程核子总质量不变 B．衰变放出的e是由原子核外电子受激发而产生 C．受核污染的海产品经过高温烹煮不能去除其放射性 D．H在食物链传递过程中，其半衰期会逐渐缩短 C　解析：核反应前后核子数量不变，但是核反应前后总质量要变化，出现质量亏损，A错误；衰变放出的e是原子核中的一个中子转化为一个质子时，放出一个电子，B错误；由于放射性物质的放射性是原子核本身的性质，不会受环境影响，则通过高温烹煮后不能消除核辐射，C正确；半衰期由原子核内部因素决定，与原子核所处的物理环境和化学状态无关，D错误． 7．(2024·广东茂名一模)放射性同位素温差电池又称核电池．技术比较成熟的核电池是利用Pu衰变工作的，其半衰期大约为88年，衰变方程为Pu―→U＋Y，下列说法正确的是(　　) A．经过88年，核电池的质量会减小一半 B．随着电池的不断消耗，Pu的半衰期会逐渐减小 C．Pu衰变放出的射线Y是α射线，其电离能力强于γ射线 D．Pu衰变放出的射线Y是β射线，其本质上是带负电荷的电子流 C　解析：根据质量数守恒和电荷数守恒可知Pu衰变放出的射线Y是α射线，其本质是He原子核，电离能力最强，C正确，D错误；经过一个半衰期，一半质量的放射性元素会衰变为其他物质，核电池的质量不会减小一半，A错误；Pu的半衰期不随Pu的减少而变化，B错误． 8．太阳内部核反应的主要模式之一是质子—质子循环，循环的结果可表示为4H―→He＋2e＋2ν，已知H和He的质量分别为mp＝1.007 8 u和mα＝4.002 6 u，1 u＝931 MeV/c2，c为光速．在4个H转变成1个He的过程中，释放的能量约为(　　) A．8 MeV B．16 MeV C．26 MeV D．52 MeV C　解析：因电子质量远小于质子的质量，计算中可忽略不计，核反应质量亏损Δm＝4×1.007 8 u－4.002 6 u＝0.028 6 u，释放的能量ΔE＝0.028 6×931 MeV≈26.6 MeV，C正确． 9．(2024·广东江门一模)某种核电池采用Pu的放射性同位素Pu，其发生的核反应方程是Pu―→U＋X，以下说法正确的是(　　) A．Pu比Pu少了6个质子 B．X粒子是氦核(He) C．Pu的质量等于U与X粒子的质量之和 D．Pu的半衰期会随外界环境温度的变化而改变 B　解析：Pu比Pu少了6个中子，A错误；根据核反应方程中质量数守恒和电荷数守恒，可知X粒子的电荷数为2，质量数为4，为氦核(He)，B正确；依题意，核反应过程出现了质量亏损，可知Pu的质量大于U与X粒子的质量之和，C错误；半衰期由原子核内部性质决定，与外界的物理和化学状态无关，所以Pu的半衰期不会随外界环境温度的变化而改变，D错误． 10．(2024·广东湛江一模)霓虹灯发光原理是不同气体原子从高能级向低能级跃迁时发出能量各异的光子而呈现五颜六色，如图为氢原子的能级示意图．大量氢原子处于n＝4的激发态，在向低能级跃迁时放出光子，用这些光子照射逸出功为2.29 eV的金属钠．下列说法正确的是(　　) A．逸出光电子的最大初动能为10.80 eV B．从n＝4能级跃迁到n＝3能级时放出的光子能量最大 C．有4种频率的光子能使金属钠发生光电效应 D．用0.54 eV的光子照射，氢原子可跃迁到n＝5的激发态 C　解析：由题意知，氢原子从n＝4能级跃迁到n＝1能级时，辐射出的光子能量最大，光子最大能量为hνm＝E4－E1＝12.75 eV，用该光子照射逸出功为2.29 eV的金属钠时，逸出光电子的最大初动能最大，为Ekm＝hνm－W0＝10.46 eV，A错误；氢原子从n＝4能级跃迁到n＝3能级时，辐射出的光子能量最小，B错误；若要使金属钠发生光电效应，则照射的光子能量要大于其逸出功2.29 eV，大量氢原子从n＝4的激发态跃迁到基态能放出C＝6种频率的光子，其光子能量分别为12.75 eV、2.55 eV、0.66 eV、12.09 eV、1.89 eV、10.2 eV，其中能量为0.66 eV、1.89 eV的光子不能使金属钠发生光电效应，其他4种均可以，C正确；由于从n＝4能级跃迁到n＝5能级需要吸收的光子能量为ΔE＝E5－E4＝－0.54 eV－(－0.85 eV)＝0.31 eV≠0.54 eV，所以用0.54 eV的光子照射，不能使氢原子跃迁到n＝5激发态，D错误． 11.(多选)为了解决光信号长距离传输中的衰减问题，常常在光纤中掺入铒元素．如图所示是铒离子的能级示意图，标识为4I13/2的铒离子处在亚稳态，不会立即向下跃迁．如果用光子能量约为2.03×10－19 J的激光把处于基态能级4I15/2的铒离子激发到4I11/2能级，再通过“无辐射跃迁”跃迁到能级4I13/2，从而使该能级积聚的离子数远超过处于基态的离子数．当光纤中传输某波长的光波时，能使处在亚稳态能级的离子向基态跃迁，产生大量能量约为1.28×10－19 J的光子，于是输出的光便大大加强了．根据上述资料，下列说法正确的是(　　) A．无辐射跃迁中一个铒离子放出的能量约为7.50×10－20 J B．这种光纤传输任何频率的光信号衰减都能得到有效补偿 C．处在4I11/2能级的铒离子向下跃迁能产生4种频率的光子 D．上述情境发生时，光纤中传输的光信号波长约为1.55 μm AD　解析：设处于4I11/2能级的铒离子的能量为ε1，4I13/2能级的铒离子的能量为ε2，4I15/2能级的铒离子的能量为ε3，则有ε3＋2.03×10－19 J＝ε1，ε2－1.28×10－19 J＝ε3，解得无辐射跃迁中一个铒离子放出的能量为ε1－ε2＝7.50×10－20 J，A正确；由ε＝hν可得这种光纤传输只有频率为的光信号衰减才能得到有效补偿，B错误；因为4I11/2能级跃迁到4I13/2能级是无辐射跃迁，所以不会放出光子，故处在4I11/2能级的铒离子向下跃迁能产生2种频率的光子，C错误；由ε＝，可得λ＝，代入数据可解得光纤中传输的光信号波长约为1.55 μm，D正确． 12．(多选)如图所示，匀强磁场的磁感应强度为B，一静止的U核在匀强磁场中发生α衰变，α粒子与新核运动轨迹为两个圆周．已知小圆和大圆半径分别为R1和R2.电子所带电荷量为e，α粒子与新核的核子平均质量为m0，衰变过程中释放的核能全部转化为动能．下列说法正确的是(　　) A.小圆为α粒子的运动轨迹 B．衰变过程中释放的核能为 C．R2＝45R1 D．α粒子和反冲核的运动周期之比为 BC　解析：根据牛顿第二定律得qvB＝m，解得r＝，衰变时动量守恒，而α粒子电荷量较小，所以运动轨迹半径较大，A错误；根据动量守恒定律得4m0v＝(238－4)m0v′，衰变过程中释放的核能为E＝×4m0v2＋×(238－4)m0v′2，结合半径公式得R1＝＝，R2＝，联立解得R2＝45R1，E＝，B、C正确；根据周期公式T＝得＝＝·＝，D错误． 13．(多选)(2025·福建厦门高三质检)静止在O点的C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如图中虚线所示，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．C原子核发生的是α衰变 C．A粒子为Be D．衰变后瞬间A、B粒子速度之比为5∶2 ABC　解析：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，C原子核发生的是α衰变，A、B正确；根据A、B两粒子的运动轨迹，该核反应方程为C―→Be＋He，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，Be的初速度小于He的初速度，粒子在电场中做类平抛运动，则有x＝vt，y＝t2，解得y＝，可知当两粒子竖直方向的位移相等时，Be粒子的水平位移较小，A粒子为Be，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，D错误． 学科网（北京）股份有限公司 $$