2023学年高考物理二轮复习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.doc

原子与原子核 选择题(本题共16小题，其中1～9题为单选，10～16题为多选) 1．(2023年·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．(2023年·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λ的单色光照射光电管的阴极，测得光电管的遏止电压为Uc，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　) A．光电管阴极材料的极限频率为 B．电子从光电管阴极逸出的最大初动能为 C．若光电管所加反向电压U>Uc，则不会有电子从阴极飞出 D．若光电管所加正向电压为U0，则到达阳极的电子最小动能为eU0 [解析]　由eUc＝Ekm＝h－hν0，光电管阴极材料的极限频率为ν0＝－，A错误；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Ekm＝h－W0，B错误；若光电管上所加反向电压U>Uc，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U0，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．(2023年·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．Np发生β衰变说明Np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；Np发生β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．(2023年·贵州遵义模拟)在光电效应实验中，用单色光照射某光电管的阴极，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Ek＝hν－W0可知，仅增大ν，则Ek一定增大，选项D错误。 5．(2023年·山东青岛模拟)重核裂变的一个核反应方程为U＋n→Xe＋Sr＋xn，已知U、Xe、Sr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＝10 B．U的中子数为92 C．该核反应释放9.5 MeV的能量 D．U的平均结合能比Xe小，U比Xe更稳定 [解析]　根据质量数和电荷数守恒可知，x＝10，A正确；U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．(2023年·黑龙江哈尔滨模拟)据悉我国第四代反应堆—钍基熔盐堆能源系统(TMSR)研究已获重要突破。该反应堆以钍为核燃料，钍俘获一个中子后经过若干次β衰变转化成铀；轴的一种典型裂变产物是钡和氪，同时释放巨大能量。下列说法正确的是(　B　) A．钍核Th有90个中子，142个质子 B．铀核裂变的核反应方程为U＋n→ Ba＋Kr＋3n C．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]　钍核有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．(2023年·河南洛阳模拟)K－介子衰变的方程为：K－→π－＋π0，其中K－介子和π－介子带负的元电荷，π0介子不带电。一个K－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π－介子的轨迹为圆弧PB，两轨迹在P点相切，它们的半径RK－与Rπ－之比为32。π0介子的轨迹未画出。由此可知π－介子的动量大小与π0介子的动量大小之比为(　B　) A．11　　　　　　　 B．25 C．35 D．23 [解析]　K－介子与π－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：eBv＝m ，故粒子的动量为：p＝mv＝eBR。根据xK－Rπ－＝32，得K－介子和π－介子动量大小之比pK－pπ－＝32，取K－介子原来的速度方向为正方向，根据动量守恒定律，有：pK－＝pπ0－pπ－，解得π－介子的动量大小与π0介子的动量大小之比为：pπ－pπ0＝25，故选B。 8．(2023年·福建模拟)在康普顿散射实验中，频率为ν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λ为(　A　) A． B． C． D． [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过程，取碰撞前光子的速度方向为正，由动量守恒定律得：p0＝p＋p′，且有：p′＝，联立解得：λ＝。 9. (2023年·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．(2023年·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He＋X―→Be＋γ，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He B．若使Be的温度降低，其半衰期会减小 C．经过2T，一定质量的Be占开始时的 D．“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He，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Be占开始时的，选项C错误；“核燃烧”的核反应是轻核聚变反应，选项D正确。 11．(2023年·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一，2023年年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． U衰变成Pb要经过6次β衰变和8次α衰变 B．天然放射现象中产生的α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β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α衰变和y次β衰变，根据质量数守恒和电荷数守恒得238＝206＋4x＋0.92＝82＋2x－y，解得x＝8，y＝6，故U衰变成Pb要经过6次β衰变和8次α衰变，故A正确；α射线是速度为0.1c的氦核流，穿透能力最弱；γ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；β衰变放出的电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D正确。 12．(2023年·江苏省宿迁市模拟)下列说法中正确的有(　BD　) A．氡核的半衰期为3.8天，20个氡原子核经7.6天后剩下5个氢原子核 B．由质能方程可知，物体的能量发生变化时，物体的质量也相应变化 C．镭核发生一次α衰变时，产生的新核与原来的原子核相比，中子数减少了4 D．钍核发生β衰变后，产生新核的比结合能大于原来钍核的比结合能 [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＝mc2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α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；钍核发生β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．(2023年·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r1、r2，下列说法正确的是(　CD　) A．原子核可能发生的是α衰变，也可能发生的是β衰变 B．径迹2可能是衰变后新核的径迹 C．若衰变方程是U―→Th＋He，则 r1r2＝145 D．若是α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α衰变，但不是β衰变，故A错误；核反应过程系统动量守恒，原子核原来静止，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