2020高考物理二轮复习600分冲刺专题六原子物理与物理学史第15讲原子与原子核优练(含解析)

1、原子与原子核选择题（本题共16小题，其中19题为单选，1016题为多选）1. （2019 江苏徐州模拟）关于质量亏损，下列说法正确的是（C ）A.原子核的质量大于组成它的核子的质量之和，这个现象叫做质量亏损B.自由核子组成原子核时，其质量亏损对应的能量大于该原子核的结合能C.两个质量较轻的原子核聚变形成一个中等质量的原子核要发生质量亏损D.正负电子对湮灭技术是一项较新的核物理技术。一对正负电子湮灭生成光子的事实说 明核反应中质量守恒是有适用范围的解析原子核的质量小于组成它的核子的质量之和，这个现象叫做质量亏损，选项A错误；自由核子组成原子核时，其质量亏损所对应的能量等于该原子核的结合能，故B错

2、误；两个质量较轻的原子核聚变形成一个中等质量的原子核要发生质量亏损，放出能量，选项C正确；一对正负电子对湮灭后生成光子，根据爱因斯坦质能方程可知，光子有与能量相对应 的质量，所以这个过程仍遵守质量守恒定律，故D错误。2. （2019 山东济南模拟）某同学用光电管研究光电效应规律，用波长为 人的单色光照 射光电管的阴极，测得光电管的遏止电压为 U,已知普朗克常量为 h,电子电量为e,光在真 空中的速度为c,下列判断正确的是（D ）一，eUCA.光电管阴极材料的极限频率为 h，,，“，一，、，八hcB.电子从光电管阴极逸出的最大初动能为-入C.若光电管所加反向电压 U>UC,则不会有电子从阴

3、极飞出D.若光电管所加正向电压为 U,则到达阳极的电子最小动能为 eU0解析由eUC=Em= hchvo,光电管阴极材料的极限频率为vo = 3 eUc, A错误；入入 h根据爱因斯坦光电方程，电子从光电管阴极逸出的最大初动能为Ek hC-WO，B错误；若光电管上所加反向电压 U>U,则不会有电子到达光电管的阳极，但光电效应现象仍能发生，仍 有光电子从光电管阴极飞出，C错误；若光电管上所加正向电压为U,则逸出的初动能为零的光电子，到达阳极时该电子的动能最小，最小动能为eU0, D正确。3. （2019 广东珠海模拟）关于原子学物理知识，下列说法正确的是（D ）A.升高放射性物质的温度，其

4、半衰期变短B.发生光电效应现象时，增大照射光的频率，光电子的最大初动能不变C. 937Np发生3衰变说明287Np原子核内有电子D.轻核聚变为质量较大的原子核放出能量，新核的比结合能变大解析原子核的半衰期不随温度的改变而改变，A错误；发生光电效应现象时，增大照射光的频率，根据光电效应方程光电子的最大初动能增大，B错误；937Np发生3衰变是原子核内的一个中子转化为一个质子，放出了一个电子，并不能说明原子核内有电子，C错误；轻核聚变为质量较大的原子核放出能量，把新核拆分为核子需要的能量变大，故新核的比结合 能变大，原子核更稳定，D正确。4. （2019 贵州遵义模拟）在光电效应实验中，用单色光照

5、射某光电管的阴极，发生了光 电效应，则下列说法正确的是 （C ）A.若减小入射光的强度，光电效应现象消失B.若减小入射光的频率，一定不发生光电效应C.若仅增大入射光的强度，光电流增大D.若仅增大入射光的频率，逸出光电子的最大初动能不变解析用单色光照射光电管阴极，发生了光电效应，表明该单色光的频率大于该光电 管金属的极限频率。入射光的强度指单位时间内照射到金属表面单位面积上的总能量，其与 单位时间内照射到金属表面单位面积上的光子数成正比。入射光的强度减小，单位时间内照 射到金属表面单位面积上的光子数目减少，但每个光子的频率不变，因此仍能发生光电效应 现象，选项 A错误；即使减小入射光的频率，只要

6、入射光的频率仍大于金属的极限频率，则 仍能发生光电效应现象，选项B错误；增大入射光的强度，单位时间内照射到金属表面单位面积上的光子数目增加，单位时间内从金属表面单位面积上逸出的光电子数增加，因此光电 流增大，选项C正确；根据爱因斯坦的光电效应方程R=hv W可知，仅增大v ,则E一定 增大，选项D错误。5. （2019 山东青岛模拟）重核裂变的一个核反应方程为925UI+ 0n- 546Xe+38Sr+x0n,已知93,U 536Xe、90Sr 的平均结合能分别为 7.6 MeV、8.4 MeV、8.7 MeV,则（ A ）A.该核反应方程中 x= 10B. 235U的中子数为92C.该核反应

7、释放9.5 MeV的能量D 235 / LA- 13 136 136 136Kz 123 235 36 136xx h-/工之）、t .92 U的平均结合能比54Xe小，92 U比54 Xe更稳te解析根据质量数和电荷数守恒可知，x= 10, A正确；925U的质子数为92,质量数为235,所以中子数为143, B错误；由于不知道中子的平均结合能，所以无法确定该核反应释放的能量，C错误；平均结合能越大，表示原子越稳定，D错误。6. （2019 黑龙江哈尔滨模拟）据悉我国第四代反应堆一杜基熔盐堆能源系统（TMSR）研究已获重要突破。该反应堆以灶为核燃料，灶俘获一个中子后经过若干次3衰变转化成铀；

8、轴的一种典型裂变产物是根和氟，同时释放巨大能量。下列说法正确的是（B ）A. #核902Th有90个中子，142个质子B.铀核裂变的核反应方程为 921+ 0n-> 56?Ba+36kr+ 30nC.放射性元素衰变的快慢与核内部自身因素无关，由原子所处的化学状态和外部条件决 定D.重核分裂成中等大小的核，核子的比结合能减小解析 杜核有90个质子，142个中子，A错误；核反应方程符合电荷数和质量数守恒， 铀核裂变反应方程前后都有中子， B正确；放射性元素衰变的快慢与核内部自身因素有关，与 原子所处的化学状态和外部条件无关， C错误；重核分裂成中等大小的核，核子的比结合能增 大，D错误。7.

9、 （2019 河南洛阳模拟）K一介子衰变的方程为：K-兀一十兀0,其中介子和兀一介子带负的元电荷，兀0介子不带电。一个 K一介子沿垂直于磁场的方向射入匀强磁场中，其轨迹为 圆弧AP衰变后产生的 兀一介子的轨迹为圆弧 PB两轨迹在P点相切，它们的半径 R-与Rl 之比为3 2。兀0介子的轨迹未画出。由此可知兀一介子的动量大小与 兀0介子的动量大小之比为（B ）B. 25A. 11C. 35D. 23解析K一介子与兀一介子在磁场中均做匀速圆周运动，由洛伦兹力提供向心力，有：eBv2=mR ,故粒子的动量为： p= mv= eBR根据xk R = 3 2,得K介子和 兀 介子动量大小之比Pkp =

10、3 2,取 叱介子原来的速度方向为正方向，根据动量守恒定律，有：Pk=p.O- p.,解得兀一介子的动量大小与 兀0介子的动量大小之比为：p- p.o =2 5,故选8。8. （2019 福建*II拟）在康普顿散射实验中，频率为 v的入射光，与某一静止的电子发生碰撞，碰后电子的动量为p,方向与入射光方向相同。已知普朗克常量为h,光速为c,碰后光子的波长入为（A ）A.hch v pchcB. T-： h v + pcC.h v pchcD.h v + pchc h h v 一. 一 解析 光的初动量为：p0=-=，设碰后光子的动量为 p',对于电子与光子碰撞 人0 ch过程，取碰撞前光

11、子的速度方向为正，由动量守恒定律得：p0=p+p',且有：p'=,联人立解得:hc"Oh v pc9. （2019 保定模拟）如图所示，在验电器上安装一个铜网，使其带电，验电器金属箔张 开一定角度。用紫外线照射铜网，验电器金属箔的张角保持不变。再将一块锌板放置在该铜 网后面一定距离处，用同一紫外线照射锌板时，发现金属箔张开角度减小。下列说法中正确 的是（B ）A.增加紫外线的强度照射铜网，金属箔张角将变大B.紫外线的频率大于金属锌的截止频率C.铜网带负电D.改用紫光照射锌板，验电器的金属箔张角也一定减小解析根据用紫外线照射铜网，验电器金属箔的张角保持不变；再将一块锌板

12、放置在 该铜网后面一定距离处，用同一紫外线照射锌板时，发现金属箔张开角度减小，说明逸出的 光电子跑到铜网上，导致其电量减小，当增加紫外线的强度照射铜网，金属箔张角将变更小， 由此可知，铜网带正电。故 A、C错误；只有紫外线的频率大于金属锌的截止频率，才会发生 光电效应，故 B正确；根据光电效应产生条件，当紫光照射，则紫光频率小于紫外线，因此 可能不发生光电效应现象，则验电器金属箔不一定张开，故D错误。10. （2019 宁夏银川市模拟）国产科幻大片流浪地球讲述了太阳即将在未来出现“核 燃烧”现象，从而导致人类无法生存，决定移民到半人马座比邻星的故事。据科学家论证， 太阳向外辐射的能量来自其内部

13、发生的各种热核反应，当太阳内部达到一定温度时，会发生“核燃烧”，其中“核燃烧”的核反应方程为 2He+ X-8Be+n 方程中X表示某种粒子，；Be 是不稳定的粒子，其半衰期为 T,则下列说法正确的是（AD ）A. X粒子是2HeB.若使4Be的温度降低，其半衰期会减小。1C.经过2T, 一定质量的8Be占开始时的8D. “核燃烧”的核反应是核聚变反应解析根据质量数和电荷数守恒可知，X粒子的质量数为4,电荷数为2,为2He,选项A正确；温度不能改变放射性元素的半衰期，选项 B错误；经过2T, 一定质量的8Be占开始时,1 一 ，一、一,一、一、 一人的4,选项C错误；“核燃烧”的核反应是轻核聚

14、变反应，选项 D正确。11. （2019 山东省济宁市模拟）日本福岛核事故是世界上最大的核事故之一，2019年2月13日首次“触及”到了该核电站内部的核残渣，其中部分残留的放射性物质的半衰期可长达1570万年。下列有关说法正确的是（AD ）A. 938U衰变成206Pb要经过6次B衰变和8次a衰变B.天然放射现象中产生的a射线的速度与光速相当，穿透能力很强C.将由放射性元素组成的化合物进行高温分解，会改变放射性元素的半衰期D.放射性元素发生3衰变时所释放的电子是原子核内的中子转化为质子时产生的解析 设经X次a衰变和y次§衰变，根据质量数守恒和电荷数守恒得238= 206 +4x+0.

15、92 =82 + 2x y,解得x=8, y=6,故928U衰变成226Pb要经过6次§衰变和8次a衰 变，故A正确；a射线是速度为0.1c的氨核流，穿透能力最弱； 丫射线的穿透能力最强且 速度与光速相当，故 B错误；半衰期具有统计规律，只对大量的原子核适用，且半衰期的大小由原子核内部因素决定，与所处的物理环境和化学状态无关，故 C错误；3衰变放出的电D正确。子是来自原子核发生衰变的产物，是中子变成了质子和电子，故12. （2019 江苏省宿迁市模拟）下列说法中正确的有（BD ）A.氢核的半衰期为 3.8天，20个氢原子核经7.6天后剩下5个氢原子核B.由质能方程可知，物体的能量发生

16、变化时，物体的质量也相应变化C.镭核发生一次 a衰变时，产生的新核与原来的原子核相比，中子数减少了 4D.杜核发生3衰变后，产生新核的比结合能大于原来杜核的比结合能解析半衰期具有统计意义，对大量的原子核适用，对少数的原子核不适用，故A错误；质能方程 E= mC可知，物体的能量发生变化时，物体的质量也相应变化，故 B正确；镭 核发生一次 a衰变时，新核与原来的原子核相比，质量数减少了4,中子数减少2,故C错误；社核发生 3衰变后，产生新核处于高能级，所以产生的新核比结合能增加，故 D正确。13. （2019 湖南省岳阳市模拟）在匀强磁场中，一个原来静止的原子核，由于衰变放射 出某种粒子，结果得到

17、一张两个相切圆1和2的径迹照片如图所示 ，已知两个相切圆半径分别为1、下列说法正确的是（CD ）A.原子核可能发生的是 a衰变，也可能发生的是 3衰变B.径迹2可能是衰变后新核的径迹C.若衰变方程是 228UI> 204Th+4He,则1 2=1 45D.若是a衰变，则1和2的径迹均是顺时针方向解析原子核衰变过程系统动量守恒，由动量守恒定律可知，衰变生成的两粒子动量 方向相反，粒子速度方向相反，由左手定则知：若生成的两粒子电性相反则在磁场中的轨迹 为内切圆，若电性相同则在磁场中的轨迹为外切圆，所以为电性相同的粒子，可能发生的是 a衰变，但不是 3衰变，故A错误；核反应过程系统动量守恒，原

18、子核原来静止，初动量为 零，由动量守恒定律可知，原子核衰变后生成的两核动量p大小相等、方向相反，粒子在磁场中做匀速圆周运动，洛伦兹力提供向心力,-v . .一由牛顿第二te律得：qvB= mn,解得:mv pr = - =?qB Bq由于p、B都相同，则粒子电荷量 q越大，其轨道半径r越小，由于新核的电荷量大于粒子的电荷量，则新核的轨道半径小于粒子的轨道半径，则半径为ri的圆为放出新核的运动轨迹，半径为2的圆为粒子的运动轨迹，故 B错误；由B选项的分析知：ri 2= 2 90= 1 45, 故C正确；若是“衰变，生成的两粒子电性相同，图示由左手定则可知，两粒子都沿顺时针 方向做圆周运动，故 D

19、正确。所以 C D正确，A、B错误。14. （2019 河北省衡水中学下学期二调模拟）氢原子能级图如图所示，用大量处于n = 2能级的氢原子跃迁到基态时，发射出的光照射光电管阴极K,测得光电管电流的遏止电压为7.6 V ,已知普朗克常量h = 6.63xi034 J s,电子电量 e=-1.6 X10 19 C,下列判断正确的是（BC ）A.电子从阴极K表面逸出的最大初动能为2.6 eVB.阴极K材料的逸出功为2.6 eVC.阴极K材料的极限频率为 6.27 X1014 HzD.氢原子从n=4跃迁到n=2能级，发射出的光照射该光电管阴极K时能发生光电效应解析 光电管电流的遏止电压为7.6 V

20、,根据Ue= Em,可知电子从阴极K表面逸出的最大初动能为7.6 eV,选项A错误；大量处于n= 2能级的氢原子跃迁到基态时，辐射光子的 能量为（一3.4 eV） （ 13.6 eV） = 10.2 eV ,则阴极 K 材料的逸出功为 10.2 eV -7.6 eV = .n,_._. _ 一 192.6 eV ,选项B正确；阴极 K材料的极限频率为 丫 =1=.=34 Hz= 6.27X10 14 Hz, h 6.63 X 10选项C正确；氢原子从 n=4跃迁到n=2能级，辐射光子的能量（ 0.85 eV） （3.4 eV）= 2.55 eV，小于金属的逸出功，则发射出的光照射该光电管阴极K时不能发生光电效应，选项d错误；故选a15. （2019-衡水*II拟）2019年2月14日消息，科学家潘建伟领衔的中国“墨子号”量子( AB )科学实验卫星科研团获得了克利夫兰奖，有关量子理论，下列说法正确的是A.量子