(新課標)2022屆高考物理一輪復習 第12章 近代物理 第二節(jié) 原子與原子核達標診斷高效訓練

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1、(新課標)2022屆高考物理一輪復習 第12章 近代物理 第二節(jié) 原子與原子核達標診斷高效訓練 一、單項選擇題 1.(2018·南昌十所省重點中學模擬)下列說法正確的是(  ) A.光子像其他粒子一樣,不但具有能量,也具有動量 B.比結合能越大,原子核越不穩(wěn)定 C.將由放射性元素組成的化合物進行高溫分解,會改變放射性元素的半衰期 D.原子核的質量大于組成它的核子的質量之和,這個現(xiàn)象叫做質量虧損 解析:選A.光子像其他粒子一樣,不但具有粒子性,而且也有波動性,則不但具有能量,也具有動量,故A正確;比結合能越大的原子核越穩(wěn)定,B錯誤;放射性元素的半衰期與外界因素沒有任何關系,只和本身

2、性質有關,C錯誤;原子核的質量小于組成它的核子的質量之和,這個現(xiàn)象叫做質量虧損,故D錯誤. 2.鈾核可以發(fā)生衰變和裂變,鈾核的(  ) A.衰變和裂變都能自發(fā)發(fā)生 B.衰變和裂變都不能自發(fā)發(fā)生 C.衰變能自發(fā)發(fā)生而裂變不能自發(fā)發(fā)生 D.衰變不能自發(fā)發(fā)生而裂變能自發(fā)發(fā)生 解析:選C.鈾是天然放射性元素,所以鈾核的衰變是能自發(fā)發(fā)生的,而鈾核的裂變是人工實現(xiàn)的,是用中子轟擊鈾核實現(xiàn)的,所以鈾核的裂變,不能自發(fā)發(fā)生,故A、B、D錯誤,C正確. 3.Th經(jīng)過一系列α衰變和β衰變后變成Pb,則Pb比Th少(  ) A.16個中子,8個質子    B.8個中子,16個質子 C.24個中子,

3、8個質子 D.8個中子,24個質子 解析:選A.Pb比Th質子數(shù)少(90-82)=8個,核子數(shù)少(232-208)=24個,所以中子數(shù)少(24-8)=16個,故A正確,B、C、D錯誤. 4.(2018·哈爾濱六中模擬)靜止在勻強電場中的碳14原子核,某時刻放射的某種粒子與反沖核的初速度方向均與電場方向垂直,且經(jīng)過相等的時間后形成的軌跡如圖所示(a、b表示長度).那么碳14的核反應方程可能是(  ) A.C→He+Be B.C→e+B C.C→e+N D.C→H+B 解析:選A.由軌跡彎曲方向可以看出,反沖核與放出的射線的受力方向均與電場強度方向相同,均帶正電,且由水平位移可得兩

4、者電荷量之比為1∶2;所以放出的粒子為α粒子,即發(fā)生α衰變,則核反應方程是C→He+Be,故A正確. 5.在垂直于紙面的勻強磁場中,有一原來靜止的原子核,該核衰變后,放出的帶電粒子和反沖核的運動軌跡分別如圖中a、b所示,由圖可以判定(  ) A.該核發(fā)生的是α衰變 B.該核發(fā)生的是β衰變 C.磁場方向一定垂直紙面向里 D.磁場方向一定垂直紙面向外 解析:選B.本題考查對α粒子及β粒子的性質的了解,對動量守恒定律以及左手定則的應用能力.原來靜止的核,放出粒子后,總動量守恒,所以粒子和反沖核的速度方向一定相反,根據(jù)題圖所示,它們在同一磁場中是向同一側偏轉的,由左手定則可知它們必帶異種電

5、荷,故應為β衰變;由于不知它們的旋轉方向,因而無法判定磁場是向里還是向外,即都有可能. 6.(2015·高考北京卷)下列核反應方程中,屬于α衰變的是(  ) A.N+He→O+H B.U→Th+He C.H+H→He+n D.Th→Pa+e 解析:選B.α衰變是放射性元素的原子核放出α粒子(He)的核反應,選項B正確. 7.(2018·四川遂寧模擬)不同色光的光子能量如下表所示; 色光 紅 橙 黃 綠 藍-靛 紫 光子能量 范圍(eV) 1.61~2.00 2.00~2.07 2.07~2.14 2.14~2.53 2.53~2.76 2.76~3.

6、10 氫原子部分能級的示意圖如圖所示. 大量處于n=4能級的氫原子,發(fā)射出的光的譜線在可見光范圍內,其顏色分別為(  ) A.紅、藍-靛 B.紅、紫 C.橙、綠 D.藍-靛、紫 解析:選A.計算出各種光子能量,然后和表格中數(shù)據(jù)進行對比,便可解決本題.氫原子處于第四能級,能夠發(fā)出12.75 eV、12.09 eV、10.2 eV、2.55 eV、1.89 eV、0.66 eV的六種光子,1.89 eV和2.55 eV屬于可見光,1.89 eV的光子為紅光,2.55 eV的光子為藍-靛. 二、多項選擇題 8.14C發(fā)生放射性衰變?yōu)?4N,半衰期約為5 700年.已知植物存活期

7、間,其體內14C與12C的比例不變;生命活動結束后,14C的比例持續(xù)減少.現(xiàn)通過測量得知,某古木樣品中14C的比例正好是現(xiàn)代植物所制樣品的二分之一.下列說法正確的是(  ) A.該古木的年代距今約為5 700年 B.12C、13C、14C具有相同的中子數(shù) C.14C衰變?yōu)?4N的過程中放出β射線 D.增加樣品測量環(huán)境的壓強將加速14C的衰變 解析:選AC.因古木樣品中14C的比例正好是現(xiàn)代植物所制樣品的二分之一,則可知經(jīng)過的時間為一個半衰期,即該古木的年代距今約為5 700年,選項A正確;12C、13C、14C具有相同的質子數(shù),由于質量數(shù)不同,故中子數(shù)不同,選項B錯誤;根據(jù)核反應方程

8、可知,14C衰變?yōu)?4N的過程中放出電子,即發(fā)出β射線,選項C正確;外界環(huán)境不影響放射性元素的半衰期,選項D錯誤. 9.(2015·高考廣東卷)科學家使用核反應獲取氚,再利用氘和氚的核反應獲得能量,核反應方程分別為:X+Y→He+H+4.9 MeV和H+H→He+X+17.6 MeV,下列表述正確的有(  ) A.X是中子 B.Y的質子數(shù)是3,中子數(shù)是6 C.兩個核反應都沒有質量虧損 D.氘和氚的核反應是核聚變反應 解析:選AD.核反應方程遵守核電荷數(shù)守恒和質量數(shù)守恒,則由H+H→He+X+17.6 MeV知X為n,由X+Y→He+H+4.9 MeV知Y為Li,其中Y的質子數(shù)是3,

9、中子數(shù)也是3,選項A正確,選項B錯誤;兩個核反應都釋放出核能,故都有質量虧損,選項C錯誤;X+Y→He+H+4.9 MeV是原子核的人工轉變,H+H→He+n+17.6 MeV為輕核聚變,選項D正確. 10.在花崗巖、大理石等裝飾材料中,都不同程度地含有放射性元素,下列有關放射性元素的說法中正確的是(  ) A.β射線與γ射線一樣都是電磁波,但穿透本領遠比γ射線弱 B.氡的半衰期為3.8天,4個氡原子核經(jīng)過7.6天后就一定只剩下1個氡原子核 C.U衰變成Pb要經(jīng)過6次β衰變和8次α衰變 D.放射性元素發(fā)生β衰變時所釋放的電子是原子核內的中子轉化為質子時產(chǎn)生的 解析:選CD.β射線是

10、電子流,γ射線才是電磁波,選項A錯誤;半衰期的意義只有對大量原子核才成立,選項B錯誤;U衰變成Pb,質量數(shù)減少了32,因此發(fā)生了=8次α衰變,α衰變8次則核電荷數(shù)要減少16,實際核電荷數(shù)減少10,因此發(fā)生了16-10=6次β衰變,C正確;β 衰變時所釋放的電子是原子核內的中子轉化為質子時產(chǎn)生的,D正確. 三、非選擇題 11.在勻強磁場中,一個原來靜止的原子核,由于放出一個α粒子,結果得到一張兩個相切圓的徑跡照片(如圖所示),今測得兩個相切圓半徑之比r1∶r2=1∶44.則: (1)圖中哪一個圓是α粒子的徑跡?(說明理由) (2)這個原子核原來所含的質子數(shù)是多少? 解析:(1)因為動量

11、守恒,所以軌道半徑與粒子的電荷量成反比,所以圓軌道2是α粒子的徑跡,圓軌道1是新生核的徑跡,兩者電性相同,運動方向相反. (2)設衰變后新生核的電荷量為q1,α粒子的電荷量為q2=2e,它們的質量分別為m1和m2,衰變后的速度分別為v1和v2,所以原來原子核的電荷量q=q1+q2. 根據(jù)軌道半徑公式有 ==, 又由于衰變過程中遵循動量守恒定律,則 m1v1=m2v2, 以上三式聯(lián)立解得q=90e. 即這個原子核原來所含的質子數(shù)為90. 答案:(1)圓軌道2是α粒子的徑跡 理由見解析 (2)90 12.(2017·高考北京卷)在磁感應強度為B的勻強磁場中,一個靜止的放射性原子核

12、發(fā)生了一次α衰變.放射出的α粒子(He)在與磁場垂直的平面內做圓周運動,其軌道半徑為R.以m、q分別表示α粒子的質量和電荷量. (1)放射性原子核用X表示,新核的元素符號用Y表示,寫出該α衰變的核反應方程. (2)α粒子的圓周運動可以等效成一個環(huán)形電流,求圓周運動的周期和環(huán)形電流大?。? (3)設該衰變過程釋放的核能都轉化為α粒子和新核的動能,新核的質量為M,求衰變過程的質量虧損Δm. 解析:(1)X―→Y+He. (2)設α粒子的速度大小為v, 由qvB=m,T=,得 α粒子在磁場中運動周期T= 環(huán)形電流大小I==. (3)由qvB=m,得v= 設衰變后新核Y的速度大小為v′,系統(tǒng)動量守恒 Mv′-mv=0 v′== 由Δmc2=Mv′2+mv2 得Δm=. 答案:見解析

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