原子結(jié)構(gòu)與原子核1．(2021年1月新高考8省聯(lián)考·重慶卷)下列核反應(yīng)方程正確的是(　　)A.U＋n→Ba＋Kr＋3nB.U＋n→Rb＋Cs＋2nC.U＋n→Br＋La＋3HD.U＋n→Sr＋Xe＋9n解析：選B　核反應(yīng)過(guò)程中必須滿足質(zhì)量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒，分析可知，滿足上述規(guī)律的選項(xiàng)只有選項(xiàng)B。2．(2020·天津等級(jí)考)在物理學(xué)發(fā)展的進(jìn)程中，人們通過(guò)對(duì)某些重要物理實(shí)驗(yàn)的深入觀察和研究，獲得正確的理論認(rèn)識(shí)。下列圖示的實(shí)驗(yàn)中導(dǎo)致發(fā)現(xiàn)原子具有核式結(jié)構(gòu)的是(　　)解析：選D　發(fā)現(xiàn)原子具有核式結(jié)構(gòu)的是盧瑟福用α粒子轟擊金箔發(fā)生散射的實(shí)驗(yàn)，選項(xiàng)D正確。3．(2020·全國(guó)卷Ⅲ)(多選)1934年，約里奧－居里夫婦用α粒子轟擊鋁箔，首次產(chǎn)生了人工放射性同位素X，反應(yīng)方程為He＋Al―→X＋n。X會(huì)衰變成原子核Y，衰變方程為X―→Y＋e。則(　　)A．X的質(zhì)量數(shù)與Y的質(zhì)量數(shù)相等B．X的電荷數(shù)比Y的電荷數(shù)少1C．X的電荷數(shù)比Al的電荷數(shù)多2D．X的質(zhì)量數(shù)與Al的質(zhì)量數(shù)相等解析：選AC　根據(jù)電荷數(shù)守恒和質(zhì)量數(shù)守恒，可知He＋Al―→X＋n方程中X的質(zhì)量數(shù)為30，電荷數(shù)為15，再根據(jù)X―→Y＋e方程可知Y的質(zhì)量數(shù)為30，電荷數(shù)為14，故X的質(zhì)量數(shù)與Y的質(zhì)量數(shù)相等，X的電荷數(shù)比Y的電荷數(shù)多1，X的電荷數(shù)比Al的電荷數(shù)多2，X的質(zhì)量數(shù)比Al的質(zhì)量數(shù)多3，選項(xiàng)A、C正確，B、D錯(cuò)誤。4．“慧眼”硬X射線調(diào)制望遠(yuǎn)鏡觀測(cè)的范圍是美麗的銀河系，γ射線暴是主要研究的對(duì)象之一。γ射線暴是來(lái)自天空中某一方向的γ射線強(qiáng)度在短時(shí)間內(nèi)突然增強(qiáng)，隨后又迅速減弱的現(xiàn)象，它是僅次于宇宙大爆炸的爆發(fā)現(xiàn)象。下列關(guān)于γ射線的論述中正確的是(　　)A．γ射線同α、β射線一樣，都是高速帶電粒子流B．γ射線的穿透能力比α射線強(qiáng)，但比β射線弱C．γ射線是原子核能級(jí)躍遷時(shí)產(chǎn)生的D．利用γ射線可以使空氣電離，消除靜電解析：選C　γ射線是電磁波，不是高速帶電粒子流，A錯(cuò)誤；α、β、γ三種射線中，γ射線能量最高，穿透能力最強(qiáng)，B錯(cuò)誤；利用α射線的電離作用可以使空氣電離，將靜電泄出，從而消除有害靜電，D錯(cuò)誤；γ射線是原子核能級(jí)躍遷時(shí)產(chǎn)生的，C正確。5．(2020·全國(guó)卷Ⅱ)氘核H可通過(guò)一系列聚變反應(yīng)釋放能量，其總效果可用反應(yīng)式6H―→2He＋2H＋2n＋43.15 MeV表示。海水中富含氘，已知1 kg海水中含有的氘核約為1.0×1022個(gè)，若全都發(fā)生聚變反應(yīng)，其釋放的能量與質(zhì)量為M的標(biāo)準(zhǔn)煤燃燒時(shí)釋放的熱量相等；已知1 kg標(biāo)準(zhǔn)煤燃燒釋放的熱量約為2.9×107 J，1 MeV＝1.6×10－13 J，則M約為(　　)A．40 kg　　　　　　　　　 B．100 kgC．400 kg       D．1 000 kg解析：選C　結(jié)合核反應(yīng)方程知，1 kg海水中的氘核全部發(fā)生聚變反應(yīng)放出的能量E＝×43.15×1.6×10－13 J≈1.15×1010 J，根據(jù)題意得M＝M0＝×1 kg≈400 kg，故A、B、D項(xiàng)錯(cuò)誤，C項(xiàng)正確。6．中國(guó)自主研發(fā)的世界首座具有第四代核電特征的核電站—華能石島灣高溫氣冷堆核電站，位于山東省威海市榮成石島灣。目前核電站使用的核燃料基本都是濃縮鈾，有一種典型的軸核裂變方程是U＋x→Ba＋Kr＋3x。下列關(guān)于x的說(shuō)法正確是(　　)A．x是α粒子，具有很強(qiáng)的電離本領(lǐng)B．x是α粒子，穿透能力比較弱C．x是中子，中子是盧瑟福通過(guò)實(shí)驗(yàn)最先發(fā)現(xiàn)的D．x是中子，中子是查德威克通過(guò)實(shí)驗(yàn)最先發(fā)現(xiàn)的解析：選D　根據(jù)該反應(yīng)的特點(diǎn)可知，該核反應(yīng)為重核裂變，根據(jù)核反應(yīng)方程質(zhì)量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒可得，x為中子，故A、B錯(cuò)誤；根據(jù)物理學(xué)史可知，盧瑟福發(fā)現(xiàn)了質(zhì)子，預(yù)言了中子的存在，中子是查德威克通過(guò)實(shí)驗(yàn)最先發(fā)現(xiàn)的，故C錯(cuò)誤，D正確。7.氫原子的能級(jí)圖如圖所示，如果大量氫原子處在n＝3能級(jí)的激發(fā)態(tài)，則下列說(shuō)法正確的是(　　)A．這群氫原子能輻射出3種不同頻率的光子B．波長(zhǎng)最長(zhǎng)的輻射光是氫原子從n＝3能級(jí)躍遷到n＝1能級(jí)產(chǎn)生的C．輻射光子的最小能量為12.09 eVD．處于該能級(jí)的氫原子至少需吸收13.6 eV能量的光子才能電離解析：選A　這群氫原子能輻射出C＝3種不同頻率的光子，選項(xiàng)A正確；波長(zhǎng)最長(zhǎng)的輻射光對(duì)應(yīng)著能級(jí)差最小的，則是氫原子從n ＝3能級(jí)躍遷到能級(jí)n＝2能級(jí)產(chǎn)生的，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；輻射光子的最小能量是從n＝3到n＝2能級(jí)的躍遷，能量為(－1.51 eV)－(－3.4 eV)＝1.89 eV，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；處于該能級(jí)的氫原子至少需吸收1.51 eV能量的光子才能電離，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。8．土壤和大氣中含有放射性元素釙210，它可以通過(guò)根部吸收或表面吸附的途徑進(jìn)入植物的組織中，煙葉中含量較高。釙210可以通過(guò)吸煙的途徑進(jìn)入吸煙者體內(nèi)，其半衰期為138天。8 mg釙210經(jīng)過(guò)414天后還剩下(　　)A．4 mg       B．2 mgC．1 mg       D．0解析：選C　釙210的半衰期是138天，經(jīng)過(guò)414天后，即經(jīng)過(guò)3個(gè)半衰期，剩余：m＝m03＝8× mg＝1 mg，故C正確，A、B、D錯(cuò)誤。9.(多選)靜止在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的U核發(fā)生α衰變，產(chǎn)生一個(gè)α粒子和一個(gè)未知的粒子X，它們?cè)诖艌?chǎng)中的運(yùn)動(dòng)軌跡如圖所示，下列說(shuō)法正確的是(　　)A．該核反應(yīng)方程為U→X＋HeB．α粒子和X粒子在磁場(chǎng)中做圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)方向相同C．軌跡1、2分別是α粒子、X粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡D．α粒子、X粒子運(yùn)動(dòng)軌跡半徑之比為45∶1解析：選ABD　由題意可知該核反應(yīng)方程為U→X＋He，選項(xiàng)A正確；核反應(yīng)前U核靜止，動(dòng)量為零，根據(jù)動(dòng)量守恒可知反應(yīng)后系統(tǒng)總動(dòng)量為零，所以α粒子和X粒子的動(dòng)量大小相等，方向相反，即速度方向相反，又都帶正電，故轉(zhuǎn)動(dòng)方向相同，選項(xiàng)B正確；根據(jù)動(dòng)量守恒可知α粒子和X粒子的動(dòng)量大小p相等，由帶電粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)半徑公式R＝可知軌道半徑R與其所帶電荷量成反比，故α粒子、X粒子運(yùn)動(dòng)軌跡半徑之比為45∶1，選項(xiàng)C錯(cuò)誤，D正確。10．(2021·浙江1月選考)(多選)如圖所示是我國(guó)全超導(dǎo)托卡馬克核聚變實(shí)驗(yàn)裝置。2018年11月，該裝置實(shí)現(xiàn)了1×108℃等離子體運(yùn)行等多項(xiàng)重大突破，為未來(lái)和平利用聚變能量邁出了重要一步。關(guān)于核聚變，下列說(shuō)法正確的是(　　)A．聚變又叫熱核反應(yīng)B．太陽(yáng)就是一個(gè)巨大的熱核反應(yīng)堆C．高溫能使原子核克服核力而聚變D．對(duì)相同質(zhì)量的核燃料，輕核聚變比重核裂變產(chǎn)能多解析：選ABD　托卡馬克核聚變裝置是輕核聚變，需要很高的溫度才能讓輕核聚變，也稱之為熱核反應(yīng)，太陽(yáng)內(nèi)部時(shí)時(shí)刻刻進(jìn)行這樣的反應(yīng)，選項(xiàng)A、B正確。高溫能使原子核克服庫(kù)侖力，而發(fā)生聚變，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；相同質(zhì)量的核燃料發(fā)生輕核聚變要比重核裂變釋放的核能多，因此選項(xiàng)D正確。11．(2019·江蘇高考)(1)100年前，盧瑟福用α粒子轟擊氮核打出了質(zhì)子。后來(lái)，人們用α粒子轟擊Ni核也打出了質(zhì)子：He＋Ni→Cu＋H＋X，該反應(yīng)中的X是________(選填“電子”“正電子”或“中子”)。此后，對(duì)原子核反應(yīng)的持續(xù)研究為核能利用提供了可能。目前人類獲得核能的主要方式是________(選填“核衰變”“核裂變”或“核聚變”)。(2)在“焊接”視網(wǎng)膜的眼科手術(shù)中，所用激光的波長(zhǎng)λ＝6.4×10－7 m，每個(gè)激光脈沖的能量E＝1.5×10－2 J。求每個(gè)脈沖中的光子數(shù)目。(已知普朗克常量h＝6.63×10－34 J·s，光速c＝3×108 m/s。計(jì)算結(jié)果保留一位有效數(shù)字)解析：(1)設(shè)X的質(zhì)量數(shù)為A，質(zhì)子數(shù)為Z，即X，由質(zhì)量數(shù)守恒得A＝4＋60－62－1＝1，由電荷數(shù)守恒得Z＝2＋28－29－1＝0，則知X是中子；目前人類獲得核能的主要方式是核裂變。(2)光子能量ε＝，光子數(shù)目n＝代入數(shù)據(jù)得n≈5×1016。答案：(1)中子　核裂變　(2)5×1016  

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