2026届高三物理一轮复习专项训练：原子结构 原子核

2026高三物理一轮复习：原子结构 原子核 一、基础巩固练 1.卢瑟福的α粒子散射实验装置如图所示，在一个小铅盒里放有少量的放射性元素钋，它发出的α粒子从铅盒的小孔射出，形成很细的一束射线，射到金箔上，最后打在荧光屏上产生闪烁的光点．下列说法正确的是（ ） A.该实验是卢瑟福建立原子核式结构模型的重要依据 B．该实验证实了汤姆孙原子模型的正确性 C．α粒子与原子中的电子碰撞会发生大角度偏转 D．绝大多数的α粒子发生大角度偏转 2.在原子跃迁中，辐射如图所示的4种光子，其中只有一种光子可使某金属发生光电效应，是哪一种（ ） A．λ1 B．λ2 C．λ3 D．λ4 3.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C＋H→Li＋2H＋X，式中的X为（ ） A．n B．e C．e D．He 4．“玉兔二号”巡视器的核电池中钚238的衰变方程为Pu→U＋X，发现中子的核反应方程为He＋Be→Y＋n.下列说法正确的是（ ） A．衰变方程中的X为He B．钚238的衰变吸收能量 C．中子n的质量数为零 D．核反应方程中的Y为C 5．（2025·成都七中高三质检）我们在地球上获取和消耗的能量，绝大部分来自太阳内部核聚变释放的核能．下列核反应方程中，属于核聚变的是（ ） A.U→Tu＋He B．H＋H→He＋n C．He＋Al→P＋n D．U＋n→Ba＋Kr＋3n 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．钍基熔盐核反应堆使用了先进的液态燃料和高温熔盐冷却剂，当中子与含有Th和U的氟化物溶液碰撞时，可以使U发生裂变反应，其典型产物是Ba和Kr，并将Th转化为新的U，这样就形成了链式反应，裂变反应产生的热能通过熔盐循环传递到换热器中，并通过蒸汽轮机发电．下列说法正确的是（ ） A．U发生裂变反应的方程为U＋n→Ba＋Kr＋4n B．Kr的结合能大于U的结合能 C．Kr的比结合能大于U的比结合能 D．用中子轰击U一定会发生链式反应 8．2022年10月，全球众多天文设施观测到迄今最亮伽马射线暴，其中我国的“慧眼”卫星、“极目”空间望远镜等装置在该事件观测中作出重要贡献．由观测结果推断，该伽马射线暴在1分钟内释放的能量量级为1048 J．假设释放的能量来自于物质质量的减少，则每秒钟平均减少的质量量级为（光速为3×108 m/s）（ ） A．1019 kg B．1024 kg C．1029 kg D．1034 kg 二、能力提升练 9.如图所示，我国太阳探测科学技术试验卫星“善和号”首次成功实现空间太阳Hα波段光谱扫描像．Hα和Hβ为氢原子能级跃迁产生的两条谱线，则（ ） A．Hα在真空中速度为光速的十分之一，Hβ的速度接近光速 B．Hα对应的光子可以使氢原子从基态跃迁到激发态 C．Hα比Hβ更容易发生衍射现象 D．若Hα和Hβ都能使某金属发生光电效应，Hβ对应产生的光电子初动能一定更大 10.（多选）科学家利用天然放射性元素的衰变规律，通过对目前发现的古老岩石中铀含量来推算地球的年龄，铀238的相对含量随时间的变化规律如图所示，下列说法正确的是（ ） A．铀238发生α衰变的方程为U→Th＋He B．测得某岩石中现含有的铀是岩石形成初期时的一半，可推算出地球的年龄约为45亿年 C．2 000个铀核经过90亿年，一定还有500个铀核未发生衰变 D．铀238（U）最终衰变形成铅206（Pb），需经8次α衰变，6次β衰变 11．硼中子俘获疗法是肿瘤治疗的新技术，其原理是进入癌细胞内的硼核（B）吸收慢中子，转变成锂核（Li）和α粒子，释放出γ光子．已知核反应过程中质量亏损为Δm，γ光子的能量为E0，已知硼核（B）的比结合能为E1，锂核（Li）的比结合能为E2，氦核的比结合能为E3；普朗克常量为h，真空中光速为c.下列税法中正确的是（ ） A．光子的波长为λ＝h B．硼核（B）变成锂核（Li）和α粒子的核反应是α衰变 C．放出的核能ΔE＝4E3＋7E2－10E1 D．氦核的比结合能E3＝ 12.（多选）1898年，居里夫妇发现了一种能够发出很强射线的新元素—钋（Po），为此居里夫人获得了诺贝尔化学奖．现把Po原子核静止放在匀强磁场中的a点，某一时刻发生β衰变，产生了新核At，形成了如图所示的A和B两个圆轨迹．下列说法正确的是（ ） A．Po的衰变方程为Po→At＋e B．把Po放在磁场中，其半衰期会增大 C．A、B两个圆的半径之比为85∶1 D．释放出的粒子和反冲核圆周运动的旋转方向均为顺时针方向 三、拓展培优练 13．玻尔氢原子电子轨道示意图如图所示，处于n＝3能级的原子向低能级跃迁，会产生三种频率为ν31、ν32、 ν21的光，下标数字表示相应的能级．已知普朗克常量为h，光速为c.正确的是（ ） A.频率为ν31的光，其动量为 B．频率为ν31和ν21的两种光分别射入同一光电效应装量，均产生光电子，其最大初动能之差为hν32 C．频率为ν31和ν21的两种光分别射入双缝间距为d，双缝到屏的距离为L的干涉装置，产生的干涉条纹间距之差为. D．若原子n＝3 跃迁至 n＝4 能级，入射光的频率ν> 2026高三物理一轮复习：原子结构 原子核 一、基础巩固练 1.卢瑟福的α粒子散射实验装置如图所示，在一个小铅盒里放有少量的放射性元素钋，它发出的α粒子从铅盒的小孔射出，形成很细的一束射线，射到金箔上，最后打在荧光屏上产生闪烁的光点．下列说法正确的是（ ） A.该实验是卢瑟福建立原子核式结构模型的重要依据 B．该实验证实了汤姆孙原子模型的正确性 C．α粒子与原子中的电子碰撞会发生大角度偏转 D．绝大多数的α粒子发生大角度偏转 答案：A　解析：卢瑟福根据α粒子散射实验，提出了原子核式结构模型，A正确；卢瑟福提出了原子核式结构模型的假设，从而否定了汤姆孙原子模型的正确性，B错误；电子质量太小，对α粒子的运动影响不大，α粒子发生大角度偏转是受原子核的斥力影响，C错误；绝大多数α粒子穿过金箔后，几乎仍沿原方向前进，D错误. 2.在原子跃迁中，辐射如图所示的4种光子，其中只有一种光子可使某金属发生光电效应，是哪一种（ ） A．λ1 B．λ2 C．λ3 D．λ4 答案：C　解析：根据光电方程可知当只有一种光子可使某金属发生光电效应，该光子对应的能量最大，根据图中能级图可知跃迁时对应波长为λ3的光子能量最大．故选C. 3.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C＋H→Li＋2H＋X，式中的X为（ ） A．n B．e C．e D．He 答案：D　解析：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，故式中的X为He，故选D. 4．“玉兔二号”巡视器的核电池中钚238的衰变方程为Pu→U＋X，发现中子的核反应方程为He＋Be→Y＋n.下列说法正确的是（ ） A．衰变方程中的X为He B．钚238的衰变吸收能量 C．中子n的质量数为零 D．核反应方程中的Y为C 答案：D　解析：钚238的衰变满足质量数守恒和电荷数守恒，可知钚238的衰变中的X为He，故A错误；衰变是核内部的核力作用，是自发的发生，则钚238的衰变不需要吸收能量，故B错误；中子n的质量数为1，核电荷数为0，故C错误；发现中子的核反应方程满足质量数守恒和电荷数守恒，则反应方程中的Y为C，故D正确. 5．（2025·成都七中高三质检）我们在地球上获取和消耗的能量，绝大部分来自太阳内部核聚变释放的核能．下列核反应方程中，属于核聚变的是（ ） A.U→Tu＋He B．H＋H→He＋n C．He＋Al→P＋n D．U＋n→Ba＋Kr＋3n 答案：B　解析：U→Tu＋He，是衰变方程，A错误；H＋H→He＋n，是核聚变方程，B正确；He＋Al→P＋n，是人工核转变，C错误； U＋n→Ba＋Kr＋3n，是核裂变方程，D错误. 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 答案：B　解析：大量处于n＝3能级的氢原子向低能级跃迁时，能够辐射出不同频率的种类为C＝3种，辐射出光子的能量分别为ΔE1＝E3－E1＝－1.51 eV－（－13.6 eV）＝12.09 eV，ΔE2＝E3－E2＝－1.51 eV－（－3.4 eV）＝1.89 eV，ΔE3＝E2－E1＝－3.4 eV－（－13.6 eV）＝10.2 eV，其中ΔE1＞3.11 eV，ΔE2＜3.11 eV，ΔE3＞3.11 eV，所以辐射不同频率的紫外光有2种．故选B. 7．钍基熔盐核反应堆使用了先进的液态燃料和高温熔盐冷却剂，当中子与含有Th和U的氟化物溶液碰撞时，可以使U发生裂变反应，其典型产物是Ba和Kr，并将Th转化为新的U，这样就形成了链式反应，裂变反应产生的热能通过熔盐循环传递到换热器中，并通过蒸汽轮机发电．下列说法正确的是（ ） A．U发生裂变反应的方程为U＋n→Ba＋Kr＋4n B．Kr的结合能大于U的结合能 C．Kr的比结合能大于U的比结合能 D．用中子轰击U一定会发生链式反应 答案：C　解析：根据核反应的质量数和电荷数守恒可知，U发生裂变反应的方程为U＋n→Ba＋Kr＋3n，选项A错误；反应放出核能，则生成物更加稳定，则Kr比的结合能大于U的比结合能，选项B错误，C正确；当用足够多的慢中子轰击铀核时，还需要铀块体积达到临界体积时才能维持链式反应不断进行下去，故D错误. 8．2022年10月，全球众多天文设施观测到迄今最亮伽马射线暴，其中我国的“慧眼”卫星、“极目”空间望远镜等装置在该事件观测中作出重要贡献．由观测结果推断，该伽马射线暴在1分钟内释放的能量量级为1048 J．假设释放的能量来自于物质质量的减少，则每秒钟平均减少的质量量级为（光速为3×108 m/s）（ ） A．1019 kg B．1024 kg C．1029 kg D．1034 kg 答案：C　解析：由题意可知，伽马射线暴每分钟释放的能量量级为1048 J，则其每秒钟释放的能量量级为1046 J，根据爱因斯坦质能方程ΔE＝Δmc2可知，每秒钟平均减少的质量量级为Δm＝ kg＝ kg≈1029 kg，C正确. 二、能力提升练 9.如图所示，我国太阳探测科学技术试验卫星“善和号”首次成功实现空间太阳Hα波段光谱扫描像．Hα和Hβ为氢原子能级跃迁产生的两条谱线，则（ ） A．Hα在真空中速度为光速的十分之一，Hβ的速度接近光速 B．Hα对应的光子可以使氢原子从基态跃迁到激发态 C．Hα比Hβ更容易发生衍射现象 D．若Hα和Hβ都能使某金属发生光电效应，Hβ对应产生的光电子初动能一定更大 答案：C　解析：氢原子n＝3与n＝2的能级差小于n＝4与n＝2的能级差，则Hα与Hβ相比，Hα的波长大，频率小，Hα比Hβ更容易发生衍射现象，Hα在真空中速度与Hβ的相同，为光速，故A错误，C正确；Hα对应的光子能量为E＝－（－1.51 eV）－（－3.40 eV）＝1.89 eV，氢原子从基态到激发态至少需要能量为E＝－（－3.40）eV－（－13.60）eV＝10.2 eV，故Hα对应的光子不可以使氢原子从基态跃迁到激发态，故B错误；若Hα和Hβ都能使某金属发生光电效应，根据Ek＝hν－W，由于Hα的频率小，则Hβ对应产生的光电子最大初动能一定更大，但光电子的初动能不一定比Hα大，故D错误. 10.（多选）科学家利用天然放射性元素的衰变规律，通过对目前发现的古老岩石中铀含量来推算地球的年龄，铀238的相对含量随时间的变化规律如图所示，下列说法正确的是（ ） A．铀238发生α衰变的方程为U→Th＋He B．测得某岩石中现含有的铀是岩石形成初期时的一半，可推算出地球的年龄约为45亿年 C．2 000个铀核经过90亿年，一定还有500个铀核未发生衰变 D．铀238（U）最终衰变形成铅206（Pb），需经8次α衰变，6次β衰变 答案：BD　解析：铀238发生α衰变的方程为U→Th＋He，选项A错误；测得某岩石中现含有的铀是岩石形成初期时的一半，即经过了一个半衰期，可推算出地球的年龄约为45亿年，选项B正确；半衰期是大量原子核衰变的统计规律，对少数的原子核衰变不适用，选项C错误；铀238（U）最终衰变形成铅206（Pb），α衰变的次数＝8次，β衰变的次数82＋2×8－92＝6次，选项D正确. 11．硼中子俘获疗法是肿瘤治疗的新技术，其原理是进入癌细胞内的硼核（B）吸收慢中子，转变成锂核（Li）和α粒子，释放出γ光子．已知核反应过程中质量亏损为Δm，γ光子的能量为E0，已知硼核（B）的比结合能为E1，锂核（Li）的比结合能为E2，氦核的比结合能为E3；普朗克常量为h，真空中光速为c.下列税法中正确的是（ ） A．光子的波长为λ＝h B．硼核（B）变成锂核（Li）和α粒子的核反应是α衰变 C．放出的核能ΔE＝4E3＋7E2－10E1 D．氦核的比结合能E3＝ 答案：C　解析：根据公式E＝hν和λ＝可得，光子的波长为λ＝故A错误；根据题意可知，核反应方程为B＋n→Li＋He可知，核反应不是α衰变，故B错误；根据反应物的结合能与释放能量之和等于生成物结合能可知，放出的核能为ΔE＝7E2＋4E3－10E1，故C正确；氦核的结合能为E＝10E1＋ΔE－7E2＝10E1＋Δmc2－7E2，氦核的比结合能E3＝，故D错误．故选C. 12.（多选）1898年，居里夫妇发现了一种能够发出很强射线的新元素—钋（Po），为此居里夫人获得了诺贝尔化学奖．现把Po原子核静止放在匀强磁场中的a点，某一时刻发生β衰变，产生了新核At，形成了如图所示的A和B两个圆轨迹．下列说法正确的是（ ） A．Po的衰变方程为Po→At＋e B．把Po放在磁场中，其半衰期会增大 C．A、B两个圆的半径之比为85∶1 D．释放出的粒子和反冲核圆周运动的旋转方向均为顺时针方向 答案：AC　解析：Po的衰变方程为Po→At＋e，故A正确；放射性元素的半衰期是由原子核自身的因素决定的，跟原子所处的物理环境和化学状态没有关系，故B错误；原子核发生衰变时，由动量守恒可知粒子和反冲核的动量大小相等、方向相反，在洛伦兹力作用下做匀速圆周运动，则有qvB＝，解得圆周运动半径R＝＝，p为动量，则半径R与电荷量q成反比，两粒子的电荷量大小分别为e和85e，则RA∶RB＝85∶1，故C正确；由左手定则知，反冲核的速度方向向右，为逆时针方向，粒子的速度方向向左，为顺时针方向，D错误. 三、拓展培优练 13．玻尔氢原子电子轨道示意图如图所示，处于n＝3能级的原子向低能级跃迁，会产生三种频率为ν31、ν32、 ν21的光，下标数字表示相应的能级．已知普朗克常量为h，光速为c.正确的是（ ） A.频率为ν31的光，其动量为 B．频率为ν31和ν21的两种光分别射入同一光电效应装量，均产生光电子，其最大初动能之差为hν32 C．频率为ν31和ν21的两种光分别射入双缝间距为d，双缝到屏的距离为L的干涉装置，产生的干涉条纹间距之差为. D．若原子n＝3 跃迁至 n＝4 能级，入射光的频率ν> 答案：B　解析：根据玻尔理论可知hν31＝E3－E1，则频率为ν31的光其动量为p＝＝＝，选项A错误；频率为ν31和ν21的两种光分别射入同一光电效应装量，均产生光电子，其最大初动能分别为Ekm1＝hν31－W逸出功，Ekm2＝hν21－W逸出功，最大初动能之差为ΔEkm＝hν31－hν21＝hν32，选项B正确；频率为ν31和ν21的两种光分别射入双缝间距为d，双缝到屏的距离为L的干涉装置，根据条纹间距表达式Δx＝λ＝，产生的干涉条纹间距之差为Δs＝－＝（－）≠，选项C错误；若原子n＝3 跃迁至 n＝4 能级，则E4－E3＝hν′34，可得入射光的频率ν′34＝，选项D错误. 学科网（北京）股份有限公司 $