2020高考物理一轮复习 专题20原子结构和原子核(解析版)

专题20 原子结构和原子核

1．（2020届安徽省宣城市高三第二次调研）下面列出的是一些核反应方程式

30

309

4

1214

417

15144267+28P Si+X Be+He C+Y N He O+Z →→→，其中（ ）

A ．X 是质子，Y 是中子，Z 是正电子

B ．X 是正电子，Y 是中子，Z 是质子

C ．X 是正电子，Y 是质子，Z 是中子

D ．X 是中子，Y 是正电子，Z 是质子

【答案】B 【解析】根据核反应的质量数和电荷数守恒可知，X 的质量数为0，电荷数为1，则X 为正电子；Y 的质量数为1，电荷数为0，为中子；Z 的质量数为1， 电荷数为1，为质子。

故选B 。

2．（2020届东北三省四市教研联合体高三模拟）下列关于原子核的叙述中正确的是（ ）

A ．居里夫人通过α粒子轰击铝原子核，首次发现了中子

B ．核反应堆中的“慢化剂”是为了减慢反应速度，防止反应过于剧烈

C ．轻核聚变过程中，会有质量亏损，要释放能量

D ．原子核的质量越大，比结合能就越小

【答案】C

【解析】

A ．查德威克在α粒子轰击铍核实验中发现了中子，故A 错误；

B ．核反应堆中的“慢化剂”是减慢中子速度，故B 错误；

C ．轻核聚变过程中，会有质量亏损，由爱因斯坦质能方程可知，要释放能量，故C 正确；

D ．比结合能为结合能与核子数的比值，则原子核的质量越大，比结合能不一定越小，故D 错误。 故选C 。

3．（2020届福建泉州市普通高中高三第一次质量检测）活体生物由于需要呼吸，其体内的14C 含量大致不变，死后停止呼吸，体内的14C 含量开始减少。由于碳元素在自然界的各个同位素的比例一直都很稳定，人们可通过测定古木的14C 含量，来估计它的大概年龄，这种方法称之为碳定年法。14C 衰变为14N 的半衰期约为5730年，某古木样品中14C 的比例约为现代植物所制样品的二分之一。下列说法正确的是（ ）

A ．该古木的年龄约为5730年

B ．14

C 与14N 具有相同的中子数

C ．14C 衰变为14N 的过程中放出β射线

D ．升高古木样品所处环境的温度将加速14C 的衰变

【解析】A ．设原来14C 的质量为0M ，衰变后剩余质量为M ，则有

01()2

n M M = 其中n 为发生半衰期的次数，由题意可知剩余质量为原来的

12，故n=1，所以死亡时间为5730年，故A 正确；

B ．14

C 的中子数是8个，14N 的中子数是7个，故B 错误；

C ．14C 衰变为14N 的过程中质量数没有变化，而核电荷数增加1，是14C 中的一个中子变成了一个质子和一个电子，放出β射线，故C 正确；

D ．放射元素的半衰期与物理环境以及化学环境无关，故D 错误。故选AC 。

4．（2020届福建省漳州市高三第一次教学质量检测）关于原子核内部的信息，最早来自天然放射现象。人们从破解天然放射现象入手，一步步揭开了原子核的秘密。下列说法正确的是（ ）

A ．法国物理学家贝可勒尔发现了X 射线

B ．德国物理学家伦琴发现，铀和含铀的矿物能够发出α射线

C ．卢瑟福用α粒子轰击氮原子核，发现了质子

D ．居里夫妇通过实验发现了中子

【答案】C

【解析】A ．法国物理学家贝可勒尔发现了铀和含铀的矿物能够发出射线，A 错误；

B ．德国物理学家伦琴，发现了伦琴射线又叫X 射线，B 错误；

C ．卢瑟福用α粒子轰击氮原子核，发现了质子，并预言了中子的存在，C 正确；

D ．查德威克通过实验发现了中子，D 错误。故选C 。

5．（2020届广东省模拟）科研人员正在研制一种新型镍铜电池，它采用半衰期长达100年的放射性同位素镍(63

28Ni )和铜作为电池的正负极，利用镍63发生β衰变释放电子给铜片，为负载提供电能。下面说法正确的是（ ）

A ．镍63的β衰变方程为发6306428-129Ni e+Cu →

B ．β衰变释放的电子是核内1010-11n e+H →所产生的

C ．提高温度，增大压强可以改变镍63的半衰期

D ．经过200年该电池中的镍将全部变成其他金属

【解析】

A ．根据电荷数守恒、质量数守恒知镍63的裂变方程是6306328-129Ni e+Cu →，故A 错误；

B ．β衰变所释放的电子是原子核中的一个中子转变为一个质子和一个电子，故B 正确；

C ．放射性物质的半衰期由原子核内部因素决定，与原子核所处的物理环境和化学状态无关，故C 错误；

D ．采用半衰期长达100年的放射性同位素镍63，经过200年，是经过两个半衰期，转变 2

131=24

?? ???- 即只有四分之三的镍转化为其他金属。故D 错误。故选B 。

6．（2020届辽宁省大连市高三第一次模拟）下列关于原子核的叙述中正确的是（ ）

A ．居里夫人通过α粒子轰击铝原子核，首次发现了中子

B ．核反应堆中的“慢化剂”是为了减慢反应速度，防止反应过于剧烈

C ．轻核聚变过程中，会有质量亏损，要释放能量

D ．原子核的质量越大，比结合能就越小

【答案】C

【解析】

A ．查德威克在α粒子轰击铍核实验中发现了中子，故A 错误；

B ．核反应堆中的“慢化剂”是减慢中子速度，故B 错误；

C ．轻核聚变过程中，会有质量亏损，由爱因斯坦质能方程可知，要释放能量，故C 正确；

D ．比结合能为结合能与核子数的比值，则原子核的质量越大，比结合能不一定越小，故D 错误。 故选C 。

7．（2020届四川省绵阳市高三第三次诊断）一个23892U 核衰变为一个20682Pb 核的过程中，发生了m 次α衰变和n 次β衰变，则m 、n 的值分别为（ ）

A ．8、6

B ．6、8

C ．4、8

D ．8、4

【答案】A

【解析】在α衰变的过程中，电荷数少2，质量数少4，在β衰变的过程中，电荷数多1，有 2m-n=10

解得

m=8

n=6

故A 正确，BCD 错误。

故选A 。

8．（2020届辽宁省葫芦岛市高三第一次模拟）大量氢原子从n=4能级跃迁到n=2能级，辐射出的光照射下列三种金属，电子电量191.610C e -=?,普朗克常量346.3010J s h -=??。下列判断正确的是（ ）

A ．仅钾能产生光电子

B ．钾、钙能产生光电子

C ．都能产生光电子

D ．都不能产生光电子

【答案】A 【解析】大量氢原子从n=4能级跃迁到n=2能级，辐射出的光能量可能为，从n=4能级跃迁到n=2能级其能为

10.85eV ( 3.4)eV 2.55eV E =---=

从n=4能级跃迁到n=3能级其能为

20.85eV ( 1.51)eV 0.66eV E =---=

从n=3能级跃迁到n=2能级其能为

3 1.51eV ( 3.40)eV 1.89eV E =---=

钨对应的逸出功为

3414

196.301010.9510eV 4.31eV 1.610

W --???=≈?钨 钙对应的逸出功为

3414196.30107.7310eV 3.04eV 1.610W --???=≈?钙 钾对应的逸出功为

3414

196.3010 5.4410eV 2.14eV 1.610W --???=≈?钾 则仅钾能产生光电效应即产生光电子，故A 正确，BCD 错误。故选A 。

9．（2020届安徽省马鞍山市高三第二次质监）在某次光电效应实验中，得到的遏止电压U c 与入射光的频率ν的关系如图所示，若该直线的斜率为k 、与横轴交点为ν0，电子电荷量的绝对值为e ，则（ ）

A ．普朗克常量为ek

B ．所用材料的逸出功为kν0

C ．用频率低于ν0的光照射该材料，只要光照足够强，也能发生光电效应

D ．用频率为ν（ν>ν0）的光照射该材料，逸出光电子的最大初动能为ekν

【答案】A

【解析】

AB ．根据

2012

C m U e mv h h νν=

=- 则 0C h h U e e

νν=- 可知

h k e

= 则普朗克常量为

h=ek

所用材料的逸出功为

00W h ek νν==

选项A 正确，B 错误；

C ．用频率低于ν0的光照射该材料，即使光照多么强，也不能发生光电效应，选项C 错误；

D ．用频率为ν（0νν>）的光照射该材料，逸出光电子的最大初动能为

2001=2

m mv h h ek ek νννν=-- 选项D 错误。故选A 。

10．（2020届福建省南平市高三第一次合质检）单色光B 的频率为单色光A 的两倍，用单色光A 照射到某金属表面时，从金属表面逸出的光电子最大初动能为E 1。用单色光B 照射该金属表面时，逸出的光电子最大初动能为E 2，则该金属的逸出功为

A ．E 2－E 1

B ．E 2－2E 1

C ．2E 1－E 2

D ．122

E E + 【答案】B

【解析】根据光电效应方程：用单色光A 照射到某金属表面时 1E h W ν=-逸出功

用单色光B 照射到某金属表面时

22E h W ν=?-逸出功

解得

21=-2W E E 逸出功

A ．E 2－E 1，与结论不相符，选项A 错误；

B ．E 2－2E 1，与结论相符，选项B 正确；

C ．2E 1－E 2，与结论不相符，选项C 错误；

D ．122

E E +，与结论不相符，选项D 错误；故选B 。 11．（2020届广东省佛山市高三二模）核电被视为人类解决能源问题的终极方案，我国在核电应用和研究方面目前都处于国际一流水平，以下关于轻核聚变和重核裂变的说法正确的是（ ）

A ．经轻核聚变过程后核子的平均质量增大

B ．经重核裂变过程后原子核的比结合能减小

C ．经轻核聚变过程后原子核的比结合能增大

D ．目前我国核电站还主要是利用轻核聚变释放的能量来发电

【答案】C

【解析】

A．轻核聚变过程放出能量，有质量亏损，则经轻核聚变过程后核子的平均质量减小，选项A错误；B．经重核裂变过程后，由于放出核能，则原子核的比结合能变大，选项B错误；

C．经轻核聚变过程后，由于放出核能，原子核的比结合能增大，选项C正确；

D．目前我国核电站还主要是利用重核裂变释放的能量来发电，选项D错误。故选C。12．（2020届广东省茂名市高三第二次综合测试）下列说法中正确的是（）

A．一定强度的入射光照射某金属发生光电效应时，入射光的频率越高，单位时间内逸出的光电子数就越多

B．放射性的原子核发生衰变后产生的新核从高能级向低能级跃迁时，辐射出x射线

C．德布罗意在爱因斯坦光子说的基础上提出物质波的概念，认为只有高速运动的粒子才具有波粒二象性

D．核子是通过核力束缚在原子核内的

【答案】D

【解析】

A．发生光电效应时，入射光的频率影响的是光电子的最大初动能，光强度影响单位时间内发出光电子的数目，故A错误；

B．放射性的原子核发生衰变后产生的新核从高能级向低能级跃迁时，辐射出γ射线，故B错误；C．德布罗意在爱因斯坦光子说的基础上提出物质波的概念，认为所有运动的粒子都具有波粒二象性，故C错误；

D．核力只存在于相邻的核子之间．核力将核子束缚在核内，故D正确；故选D。

13．（2020届河北省唐山市高三第一次模拟）花岗岩、大理石等装修材料中都不同程度地含有放射性元素，下列有关放射性的说法正确的是( )

A．238

92U衰变成206

82

Pb要经过8次β衰变和6次α衰变

B．氡的半衰期为3.8天，4个氡原子核经过7.6天后只剩下1个氡原子核C．α射线与γ射线都是电磁波，α射线穿透本领远比γ射线弱

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【答案】D

【解析】A ．铀核（

23892U ）衰变成铅核（20682Pb ）的过程中，设发生x 次α衰变，y 次β衰变，衰变方程为

238

2069282U Pb x y αβ→++，根据质量数守恒和电荷数守恒有238=206+4x ，92=82+8×2-y ，解得x=8，y=6，即要经过8次α衰变和6次β衰变，故A 错误；

B ．半衰期是对大量原子核的衰变的统计规律，对于单个原子核是不成立的，故B 错误；

C ．α射线是氦核流，γ射线的实质是电磁波，γ射线的穿透本领比较强，故C 错误；

D ．β衰变时，原子核中的一个中子，转变为一个质子和一个电子，电子释放出来，故D 正确。 故选D 。

14．（2020届河南省十所名校高三阶段性测试）

23592U 具有天然放射性，会自发地发生衰变，23592U 衰变成

23190Th 并放出一个粒子x ；23592U 在中子的轰击下会发生裂变，用一个中子轰击23592U 会裂变成13654Xe 、90

38Sr 和n 个中子。则关于x 和n ，下列说法正确的是（ ）

A ．x 为β粒子

B ．x 的穿透能力很强

C ．n ＝9

D ．n ＝10

【答案】D

【解析】根据质量数守恒与电荷数守恒可知，x 的质量数为4，电荷数为2，可知x 是α粒子，α粒子的穿透能力较弱，故A 错误B 错误；根据质量数守恒可知n 的个数：n=1+235-136-90=10。故C 错误D 正确。

故选D 。

15．（2020届黑龙江省哈尔滨市三中高三第二次模拟）下列说法正确的是（ ）

A ．轻核聚变反应方程234112H+H He+X →中，X 表示正电子

B ．235

141

9219256360U Ba+Kr+2n →是铀核裂变的一种反应方程

C ．放射性元素与不同的元素形成化合物，其半衰期不同

D ．比结合能越大，原子核中核子结合的越牢固，原子核越稳定

【答案】D

【解析】A ．轻核聚变反应方程234112H+H He+X →中，X 的质量数为2341m =+-=，电荷数

1120z =+-=，可知X 表示中子，故A 错误；铀核裂变的一种核反应方程

235

1141

92192056360U+n Ba+Kr+3n →，故B 错误；放射性元素的半衰期由原子核自身内部因素决定，与物质

处于单质还是化合物无关，故C 错误；

比结合能越大，原子核中核子结合的越牢固，原子核越稳定，故D 正确。故选D 。

16．（2020届吉林省白山市高三二模）英国物理学家卢瑟福在1890年发现，放射性物质放出的射线不是单一的，而是可以分出带正电荷的α射线和带负电荷的β射线，后来又分出γ射线。对于这三种射线，下列说法正确的是（ ）

A ．β射线来源于核外电子

B ．γ射线的电离能力最强

C ．α射线的穿透能力最强

D ．γ射线是波长很短、能量很高的电磁波

【答案】D

【解析】A ．β射线来源于原子核内部的反应，是中子转化为质子和电子时产生的，故A 错误；BD ．γ射线是波长很短、能量很高的电磁波，电离能力最弱，穿透能力最强，故B 错误，D 正确；C ．α射线的电离能力最强，穿透能力最弱，故C 错误。故选D 。

17．（2020届辽宁省辽阳市高三一模）下列说法正确的是（ ）

A ．贝克勒尔通过实验最早发现了电子

B ．若使放射性物质的温度升高，则其半衰期增大

C ．核反应235190136192038540U+n Sr+Xe+10n →属于重核的裂变

D ．核反应堆用过的废料清洁无污染，没有放射性

【答案】C

【解析】A ．贝克勒尔通过实验最早发现放射性现象，汤姆逊最早发现了电子，选项A 错误；B ．放射

性物质的半衰期与外界条件无关，选项B 错误；C ．核反应235190136192038540U+n Sr+Xe+10n →属于重核的裂

变，选项C 正确；D ．核反应堆用过的废料仍有放射性，有污染，选项D 错误。故选C 。

18．（2020届陕西省渭南市高三质检）天然放射现象通常会放出三种射线，即α、β、γ射线，关于这三种射线以下说法正确的是（ ）

A ．云室中α射线径迹长而粗，这是因为α射线具有较强的穿透能力

B ．β射线是来源于原子内层电子，很容易穿透黑纸，也能穿透几毫米厚的铝板

C ．γ射线是能量很高的电磁波，在电场和磁场中都不偏转

D ．用β射线照射带正电的验电器，则验电器的张角会变大

【答案】C

【解析】A. 由于α粒子的电离本领大，贯穿本领小，所以α射线在云室中的径迹粗而短，故A错误；

B. β射线是高速电子流，是原子核衰变时产生的一种射线，这种射线来源于原子核内部，很容易穿透黑纸，也能穿透几毫米厚的铝板，故B错误；

C. γ射线是能量很高的电磁波，因其不带电，所以在电场和磁场中都不偏转，故C正确；

D. β射线是高速电子流，照射带正电的验电器，与验电器中的正电荷中和，则验电器的张角会变小，故D错误。故选C。

19．（2020届四川省绵阳市高三四模）20世纪初，物理学家卢瑟福及盖革等用α粒子轰击金箔的实验装置如图所示。实验发现，α粒子穿过金箔后只有极少数发生了大角度偏转，此现象说明（）

A．原子不显电性

B．原子核由质子和中子组成

C．电子占原子质量小部分但体积大带负电

D．原子核占原子质量绝大部分且体积小带正电

【答案】D

【解析】绝大多数α粒子穿过金箔方向不变，说明原子内部有相对较大的空间，极少数α粒子发生大角度的偏转，说明原子内有带正电荷的微粒，且原子全部正电荷和几乎全部质量都集中在体积较小的原子核里，该实验不能说明原子不显电性，也不能说明原子核由质子和中子组成，也不能说明电子占原子质量小部分但体积大带负电，故ABC错误，D正确。故选D。