2026届高考物理一轮基础复习训练74 原子结构和原子核（含解析）

2026届高考物理一轮基础复习训练
74 原子结构和原子核
一、单项选择题
1.在下列两个核反应方程中X＋N―→Y＋O、Y＋Li―→2X，和代表两种不同的原子核，以和分别表示的电荷数和质量数，则（　　）
A. ，
B. ，
C. ，
D. ，
2.日本政府将核废水排放到大海中，这引起了全球社会各界的高度关注。现有一块质量为的含铀矿石，其中铀的质量为，铀经过一系列衰变后最终生成铅。已知铀的半衰期为，下列说法正确的是（　　）
A. 经过时间后，矿石的总质量变成
B. 对此矿石加热，半衰期会变短
C. 经过时间后，矿石中铀的质量会变成
D. 在核聚变反应中，可用石墨控制聚变速度
3.关于太阳上进行的核聚变，下列说法正确的是（　　）
A. 核聚变需要在高温下进行
B. 核聚变中电荷不守恒
C. 太阳质量不变
D. 太阳核反应方程式：
4.宇宙射线进入地球大气层与大气作用会产生中子，中子与大气中的氮14会产生以下核反应：N＋n―→C＋H，产生的C能自发进行β衰变，其半衰期为5 730年，利用碳14的衰变规律可推断古木的年代。下列说法正确的是(　　)
A．C发生β衰变的产物是15 7N
B．β衰变辐射出的电子来自于碳原子的核外电子
C．近年来由于地球的温室效应，引起C的半衰期发生微小变化
D．若测得一古木样品的C含量为活体植物的，则该古木距今约为11 460年
5.20世纪初,物理学家卢瑟福及盖革等用a粒子轰击金箔的实验装置如图所示。实验发现,a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
D. 原子核占原子质量绝大部分且体积小，带正电
6.大连相干光源是我国第一台高增益自由电子激光用户装置,其激光辐射所应用的玻尔原子理论很好地解释了氢原子的光谱特征。图为氢原子的能级示意图,已知紫外光的光子能量大于3.11 eV,当大量处于n=3能级的氢原子向低能级跃迁时,辐射不同频率的紫外光有（ ）
A. 1种
B. 2种
C. 3种
D. 4种
7.中科院暗物质粒子探测卫星“悟空”(DAMPE)的探测成果在《自然》杂志上在线发表：宇宙空间中存在着质量为m、动能为Ek的新物理粒子，科学家推测，它可能就是暗物质。已知普朗克常量为h。根据以上信息，这种新物理粒子的物质波长为(　　)
A. B. C. D.
8.碘125衰变时产生γ射线，医学上利用此特性可治疗某些疾病。碘125的半衰期为60天，若将一定质量的碘125植入患者病灶组织，经过180天剩余碘125的质量为刚植入时的（ ）
A.
B.
C.
D.
二、多项选择题
9.原子处于磁场中，某些能级会发生劈裂。某种原子能级劈裂前后的部分能级图如图所示，相应能级跃迁放出的光子分别设为①②③④。若用①照射某金属表面时能发生光电效应，且逸出光电子的最大初动能为Ek，则（ ）
A. ①和③的能量相等
B. ②的频率大于④的频率
C. 用②照射该金属一定能发生光电效应
D. 用④照射该金属，逸出光电子的最大初动能小于
10.某空间为真空环境，存在磁感应强度大小为B、方向竖直向下的足够大的匀强磁场区域，一钚核239 94Pu静止在磁场中的O点，某时刻发生衰变，生成新核235 92U和α粒子，其中质量为4m、电荷量为2q的α粒子以动量大小p沿水平方向向右运动，若衰变释放的核能全部转化为两种粒子的动能，且两粒子运动中只受匀强磁场的洛伦兹力作用，下列说法正确的是(　　 )
A．钚衰变时的核反应方程式为239 94Pu→235 92U＋4 2He
B．衰变过程中质量亏损约为
C．新核和α粒子的运动半径之比约为46∶1
D．新核235 92U与α粒子做匀速圆周运动的周期之比约为235∶184
11.氢原子能级图如图所示,若大量氢原子处于n=1,2,3,4的能级状态,已知普朗克常量h=6.6×10-34 J·s,1eV=1.6×10-19 J,某锑铯化合物的逸出功为2.0 eV,则（ ）
A.这些氢原子跃迁过程中最多可发出3种频率的光
B.这些氢原子跃迁过程中产生光子的最小频率为1.6×1014 Hz
C.这些氢原子跃迁过程中有4种频率的光照射该锑铯化合物可使其电子逸出
D.一个动能为12.5 eV的电子碰撞一个基态氢原子不能使其跃迁到激发态
12.有一种新型光电效应量子材料，其逸出功为W0。当紫外光照射该材料时，只产生动能和动量单一的相干光电子束。用该电子束照射间距为d的双缝，在与缝相距为L的观测屏上形成干涉条纹，测得条纹间距为Δx。已知电子质量为m，普朗克常量为h，光速为c，则（ ）
A. 电子的动量
B. 电子的动能
C. 光子的能量
D. 光子的动量
13.静止的重金属原子核Bi在磁感应强度为B的匀强磁场中发生衰变后，运动轨迹如图中的1、2所示，已知轨迹2对应粒子的动量为p，带电荷量为q，下列说法正确的是(　　)
A.新核X的运动轨迹对应大圆1
B.Bi发生的是α衰变
C.Bi发生的是β衰变
D.大、小圆对应的半径之差为
三、非选择题
14.大量处于能级的氢原子向低能级跃迁，辐射光子的最短波长为。氢原子能级公式为（未知），普朗克常量，光速。求氢原子的基态能量。
15.已知氘核质量为2.014 1 u,氚核质量为3.016 1 u,氦核质量为4.002 6 u,中子质量为1.008 7 u,阿伏加德罗常数NA取6.0×1023 mol-1,氘核摩尔质量为2 g·mol-1,1 u相当于931.5 MeV。求氘与氚聚变成氦的核反应中，4 g氘完全参与聚变释放能量的数量级。
16.太阳内部的热核反应是轻核聚变为氦核的过程，有一种反应序列是质子循环，相当于4个质子聚变生成一个氦核和另外两个相同的粒子，核反应方程为H→He＋X＋ΔE，已知质子的质量为m1，氦核的质量为m2，另外的两个粒子的质量均为m3，太阳每秒辐射的能量为4×1026 J，已知光速c＝3×108 m/s，求：
(1)X的质量数A、电荷数Z及一次聚变释放的能量(用字母表示)；
(2)太阳每秒亏损的质量为多少千克？(保留两位有效数字)
17.卢瑟福用α粒子轰击氮原子核，产生了氧17和一个质子，首次实现了原子核的人工转变。已知α粒子的比结合能为ε1，氮核的比结合能为ε2，该反应需吸收ΔE的能量，设氮核N静止。
(1)写出该反应的核反应方程；
(2)求氧17的比结合能；
(3)已知mα＝4.002 603 u，mN＝14.003 074 u，mO＝16.999 133 u，mH＝1.007 825 u，1 u相当于931.5 MeV的能量，该反应需吸收的能量ΔE＝1.19 MeV。若核反应中放出的核能全部转化为动能，要使这一反应可能实现，求入射的α粒子的最小动能。
一、单项选择题
答案：A
解析：
根据核反应电荷数和质量数守恒：
第一个反应：，
第二个反应：，
联立解得：，（为质子），故A正确。
答案：C
解析：
A. 半衰期仅针对铀核，衰变产物仍在矿石中，总质量接近，错误。
B. 半衰期与温度无关，错误。
C. 经，铀质量为，正确。
D. 石墨用于控制核裂变，核聚变需磁场约束，错误。
答案：A
解析：
A. 核聚变需高温高压条件，正确。
B. 核反应电荷守恒，错误。
C. 太阳因聚变质量逐渐减小，错误。
D. 给出方程为铀裂变，非聚变，错误。
答案：D
解析：
A.的衰变方程为，产物为，错误。
B. 电子来自核内中子变质子，错误。
C. 半衰期与环境无关，错误。
D. 含量为对应2个半衰期，年，正确。
答案：D
解析：
α粒子大角度偏转说明原子中心有体积小、质量大、带正电的核，故D正确。
答案：B
解析：
能级跃迁可能：（）、（）、（）。
紫外光能量，故和为紫外光，共2种，B正确。
答案：D
解析：
物质波波长，动能，联立得，故D正确。
答案：B
解析：
180天为个半衰期，剩余质量，故B正确。
二、多项选择题
答案：BCD
解析：
A. ①和③的能级差不同，能量不相等，错误。
B. ②的能级差大于④，故频率更高，正确。
C. ①能发生光电效应，②能量更大，一定能发生，正确。
D. ④能量小于①，最大初动能小于，正确。
答案：ABD
解析：
A. 核反应方程为，正确。
B. 动量守恒，总动能，质量亏损，表达式合理，正确。
C. 轨道半径，，错误。
D. 周期，，正确。
答案：BC
解析：
A. 最多辐射种光，错误。
B. 最小能量差为（），频率，正确。
C. 能量的光有4种（），正确。
D. （能级差），可跃迁，错误。
答案：AB
解析：
A. 电子干涉，德布罗意波长，故，正确。
B. 动能，正确。
C. 光子能量，而非，错误。
D. 光子动量，表达式错误，错误。
答案：BD
解析：
A. 衰变中，新核电荷数大，轨道半径小（），故轨迹1为新核（小圆），错误。
B. 轨迹外切，为衰变（同种电荷），正确。
C. 衰变为内切轨迹，错误。
D. 轨迹2对应粒子即新核X的动量为p，带电荷量为q，则He的动量为p，带电荷量为，所以大、小圆对应的半径之差为＝，故D正确
三、非选择题
解：
最短波长对应能级差最大的跃迁（）：
由能级公式，代入得：
解：
核反应：
质量亏损：
释放能量：
4g氘的物质的量为，核数
总能量：，数量级为。
解：
（1）由电荷守恒：；质量守恒：，故为正电子1 0e。
质量亏损，释放能量。
（2）太阳每秒亏损质量：
解：
（1）。
（2）总结合能守恒：
（3）质量亏损能量：
最小动能为质量亏损能量与吸收能量之和：。