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课后限时集训43原子结构和原子核建议用时：45分钟1(2018北京高考)在核反应方程HeNOX中，X表示的是()A质子 B中子 C电子 D粒子A核反应方程中，电荷数守恒和质量数守恒，X为H。2(多选)(2019福建省泉州第一中学高三期末)科幻大片流浪地球影片中的行星发动机为“聚变发动机”，通过燃烧石头获得能量，其燃烧石头指的是石头里的Si原子核聚变生成Fe原子核。原子核的比结合能(即平均结合能)曲线如图所示，根据该曲线，下列判断正确的是()A.H核比He核更稳定B.He核的结合能约为28 MeVC.Si核的比结合能比Fe核大D.Si核聚变生成Fe核的过程要释放能量BD比结合能越大，核越稳定，He核比H核的比结合能大，所以He核更稳定，故A错误；根据图象知He核的比结合能约为7 MeV，所以结合能E74 MeV28 MeV，故B正确；根据图象得，Fe核比Si核的比结合能大，故C错误；轻核聚变成重核会放出能量，所以Si核聚变生成Fe核要释放出能量，故D正确。3.某一放射性物质发生衰变时放出、三种射线，让这三种射线进入磁场，运动情况如图所示。下列说法正确的是()A该放射性物质的半衰期随温度的升高会增大BC粒子是原子核的重要组成部分CA粒子一定带正电DB粒子的穿透性最弱C半衰期由原子核本身决定，与外界因素无关，故A错误；由题图可知C粒子为电子，而原子核带正电，故B错误；由左手定则可知，A粒子一定带正电，故C正确；B粒子为射线，穿透性最强，故D错误。4(2019贵州凯里一中模拟)居里夫妇和贝克勒尔由于对放射性的研究而一起获得1903年的诺贝尔物理学奖，下列关于放射性的叙述，正确的是()A自然界中只有原子序数大于83的元素才具有放射性B三种天然放射线中，电离能力和穿透能力最强的是射线C衰变UXHe的产物X由90个质子和144个中子组成D放射性元素的半衰期与原子所处的化学状态和外部条件有关C原子序数大于83的元素都具有放射性，小于83的个别元素也具有放射性，故A错误；射线的穿透能力最弱，电离能力最强，射线的穿透能力最强，电离能力最弱，故B错误；根据电荷数和质量数守恒得，产物X为X，则质子为90个，中子数为23490144个，故C正确；放射性元素的半衰期与原子所处的化学状态和外部条件无关，故D错误。5(2019重庆一中高三开学考试)下列说法中不正确的是()A汤姆孙通过阴极射线在电场和磁场中的运动得出了阴极射线是带负电的粒子的结论，并求出了阴极射线的比荷B卢瑟福粒子散射实验结果表明电子是原子的组成部分，原子不可再分的观念被打破C氢原子从高能级跃迁到低能级，能量减小，动能增大D氢原子光谱表明氢原子的能量是不连续的B汤姆孙通过阴极射线在电场和磁场中的运动得出了阴极射线是带负电的粒子的结论，并求出了阴极射线的比荷，故选项A不符合题意；汤姆孙发现了电子的结果表明电子是原子的组成部分，原子不可再分的观念被打破，故选项B符合题意；根据玻尔理论，当氢原子从高能级跃迁到低能级时，轨道半径减小，能量减小，动能增大，故选项C不符合题意；氢原子光谱是一条一条的不连续的光谱线，它表明氢原子的能量是不连续的，故选项D不符合题意。6.根据氢原子的能级图，现让一束单色光照射到大量处于基态(量子数n1)的氢原子上，受激的氢原子能自发地发出6种不同频率的光，则照射氢原子的单色光的光子能量为()A12.75 eV B13.06 eVC13.6 eV D0.85 eVA受激的氢原子能自发地发出6种不同频率的光，知跃迁到第4能级，则吸收的光子能量为E0.85 eV(13.6 eV)12.75 eV，A正确，B、C、D错误。7.自然界存在的放射性元素的原子核并非只发生一次衰变就达到稳定状态，而是要发生一系列连续的衰变，最终达到稳定状态。某些原子核的衰变情况如图所示(N表示中子数，Z表示质子数)，则下列说法正确的是()A由Ra到Ac的衰变是衰变B已知Ra的半衰期是T，则8个Ra原子核经过2T时间后还剩2个C从Th到Pb共发生5次衰变和2次衰变D图中原子核发生的衰变和衰变分别只能产生射线和射线CRa衰变为Ac的过程中，放出负电子，则该衰变是衰变，选项A错误；半衰期是大量原子核衰变的统计规律，对少数原子核的衰变不适用，选项B错误；Th衰变为Pb的过程中，质量数减少20，由原子核衰变时质量数守恒可知，该过程中共发生了5次衰变，又由原子核衰变时电荷数守恒有52x8，和x2，则该过程中共发生了2次衰变，选项C正确；发生衰变和衰变时，往往伴随射线产生，选项D错误。8.(2017天津高考)我国自主研究制造的国际热核聚变核心部件在国际上率先通过权威机构认证，这是我国对国际热核聚变项目的重大贡献。下列核反应方程中属于聚变反应的是()A.HHHenB.7NHe8OHC.HeAlPnD.92Un56BaKr3nAA对：两个轻核结合成质量较大的原子核。B错：原子核的人工转变。C错：原子核的人工转变。D错：重核裂变。9(2019山西省长治、运城、大同、朔州、阳泉五地市联考)氘核和氚核可发生热核聚变而释放巨大的能量，该反应方程为：HHHeX，式中X是某种粒子。已知：H、H、He和粒子X的质量分别为2.014 1 u、3.016 1 u、4.002 6 u和1.008 7 u；1 u931.5 MeV/c2，c是真空中的光速。由上述反应方程和数据可知()A粒子X是HB该反应中的质量亏损为0.028 9 uC该反应释放出的能量约为17.6 MeVD该反应中释放的全部能量转化为粒子X的动能C根据核反应前、后质量数守恒和电荷数守恒，可判断X为中子，选项A错误；该反应中的质量亏损为m2.014 1 u3.016 1 u4.002 6 u1.008 7 u0.018 9 u，故B错误；由爱因斯坦质能方程可知释放出的能量为E0.018 9931.5 MeV17.6 MeV，选项C正确；该反应中释放的能量一部分转化为粒子X的动能，一部分转化为He的动能，故D错误。10.(2019河北高三月考)如图所示为氢原子能级示意图的一部分，根据玻尔理论，下列说法中正确的是()A从n4能级跃迁到n3能级比从n3能级跃迁到n2能级辐射出电磁波的波长长B大量处于n4能级的电子向低能级跃迁时可放出4种频率的光子C从n4能级跃迁到n3能级，电子的电势能增大D从n3能级跃迁到n2能级时辐射的光子可以使逸出功为2.5 eV的金属发生光电效应A由图可知，从n4能级跃迁到n3能级比从n4能级跃迁到n2能级辐射出光子能量小，则辐射的光子频率小，所以辐射的电磁波的波长长，故A正确；大量处于n4能级的电子向低能级跃迁时可放出6种频率的光子，故B错误；从n4能级跃迁到n3能级，氢原子向外发射光子，总能量减小，根据：可知，电子运动的半径减小，则电子的动能增大，所以电子的电势能减小，故C错误；从n3能级跃迁到n2能级时辐射的光子的能量：E32E3E21.51(3.4)eV1.89 eV2.5 eV，可知不能使逸出功为2.5 eV的金属发生光电效应，故D错误。11(2019吉林白城一中高三期末)下列四幅图分别对应着四种说法，其中正确的是()A氢原子能极图 B、穿透能力C氡的衰变 D原子弹的爆炸A氢原子辐射出一个光子后，电势能增大，动能减小B重核的裂变反应方程可以有UBaKr2nC根据、射线的特点可知，射线1是射线，射线2是射线，射线3是射线D天然放射性元素的半衰期由原子核内部自身的因素决定，跟所处的化学状态和外部条件有关C一个氢原子放出光子，原子能量减小，根据，得：mv2，电子的动能增大，电势能减小，故A错误；重核的裂变是重核俘获一个慢中子后才能发生的，所以核反应方程有：UnBaKr3n，故B错误；三种射线的穿透本领不同，根据、射线的特点可知，射线1的穿透本领最弱，是射线，射线3的穿透本领最强，是射线，射线2是射线，故C正确；天然放射性元素的半衰期由原子核内部自身的因素决定，跟所处的化学状态和外部条件无关，故D错误。12.(多选)(2017江苏高考)原子核的比结合能曲线如图所示。根据该曲线，下列判断正确的有()A.He核的结合能约为14 MeVB.He核比Li核更稳定C两个H核结合成He核时释放能量D.92U核中核子的平均结合能比Kr核中的大BCA错：He核有4个核子，由比结合能图线可知，He核的结合能约为28 MeV。B对：比结合能越大，原子核越稳定。C对：两个H核结合成He核时，核子的比结合能变大，结合时要放出能量。D错：由比结合能图线知，92U核中核子平均结合能比Kr核中的小。13(2019广东高三期末)由于放射性元素镎Np的半衰期很短，在自然界很难被发现，只有通过人工的方法制造，已知镎Np经过一系列衰变和衰变后变成铋Bi，下列说法正确的是()A镎Np原子核比铋Bi原子核多28个质子B发生了7次衰变和6次衰变C一定量的放射性核元素，随着存放时间的推移，放射线的穿透力越来越弱D镎Np原子核的平均结合能小于衰变后生成的原子核的平均结合能DBi的原子核比Np少10个质子，质子数和中子数总共少28，故A项与题意不相符；设Np变为Bi需要经过x次衰变和y次衰变，根据质量数和电荷数守恒则有：932xy83,4x237209，所以解得：x7，y4，故B项与题意不相符；衰变的种类不变，则释放出的射线不变，其穿透性也不变，故C项与题意不相符；由于衰变的过程中会释放一部分的能量，所以镎Np原子核的平均结合能小于衰变后生成的原子核的平均结合能，故D项与题意相符。14海水中含有丰富的氘，完全可充当未来的主要能源。两个氘核的核反应产生一个He核和一个粒子，其中氘核的质量为2.013 0 u，氦核的质量为3.015 0 u，中子的质量为1.008 7 u。(1 u931.5 MeV)，求：(1)写出核反应方程；(2)核反应中释放的核能；(3)在两个氘核以相等的动能0.35 MeV进行对心碰撞，并且核能全部转化为机械能的情况下，反应中产生的粒子和氦核的动能。解析(1)核反应方程为：HHHen。(2)核反应中的质量亏损为m2mHmHemn由Emc2可知释放的核能：E(2mHmHemn)931.5 MeV2.14 MeV。(3)把两个氘核作为一个系统，碰撞过程系统的动量守恒，由于碰撞前两氘核的动能相等，其动量等大反向，因此反应前后系统的总动量为零，即mHevHemnvn0；反应前后系统的总能量守恒，即mHevmnvE2EkH，又因为mHemn31，所以vHevn13，由以上各式代入已知数据得：EkHe0.71 MeV，Ekn2.13 MeV。答案(1)HHHen (2)2.14 MeV(3)2.13 MeV0.71 MeV15(2019河北高三月考)在方向垂直纸面的匀强磁场中，静止的Po核沿与磁场垂直的方向放出He核后变成Pb的同位素粒子。已知Po原子核质量为209.982 87 u，Pb的同位素粒子的质量为205.974 6 u，He原子核的质量为4.002 60 u,1 u相当于931.5 MeV。求：(普朗克常量h6.631034 Js,1 eV1.61019 J，真空中光速c3108 m/s，计算结果均保留三位有效数字)(1)请写出核反应方程并计算该核反应释放的核能；(2)若释放的核能以电磁波的形式释放，求电磁波的波长；(3)若释放的核能全部转化为机械能，求Pb的同位素粒子和He核在磁场中运动的半径之比。解析(1)根据质量数和核电荷数守恒可知该核反应方程为PoPbHe该核反应的质量亏损为mmPomPbmHe0.005 67 u根据爱因斯坦质能方程得释放的能量为Em931.5 MeV5.28 MeV。(2)若释放的核能以电磁波的形式释放，光子能量为Ehh代入数据得：2.351013 m。(3)该衰变过程遵循动量守恒定律mHevHemPbvPb0洛伦兹力提供向心力，由牛顿第二定律得qvBmPb的同位素粒子和He核在磁场中运动的半径之比为。答案(1)PoPbHe，E5.28 MeV(2)2.351013 m(3)8
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