PAGEPAGE6原子結構與原子核(本欄目內容，在學生用書中以獨立形式分冊裝訂！)選擇題(1～7題為單項選擇題，8～14題為多項選擇題)1．(2024·天津卷·1)國家大科學工程——中國散裂中子源(CSNS)于2024年8月28日首次打靶勝利，獲得中子束流，可以為諸多領域的探討和工業應用供應先進的探討平臺。下列核反應中放出的粒子為中子的是()A.eq\o\al(14,7)N俘獲一個α粒子，產生eq\o\al(17,8)O并放出一個粒子B.eq\o\al(27,13)Al俘獲一個α粒子，產生eq\o\al(30,15)P并放出一個粒子C.eq\o\al(11,5)B俘獲一個質子，產生eq\o\al(8,4)Be并放出一個粒子D.eq\o\al(6,3)Li俘獲一個質子，產生eq\o\al(3,2)He并放出一個粒子解析：依據質量數守恒、電荷數守恒，各選項核反應方程如下：A錯：eq\o\al(14,7)N＋eq\o\al(4,2)He→eq\o\al(17,8)O＋eq\o\al(1,1)HB對：eq\o\al(27,13)Al＋eq\o\al(4,2)He→eq\o\al(30,15)P＋eq\o\al(1,0)nC錯：eq\o\al(11,5)B＋eq\o\al(1,1)H→eq\o\al(8,4)Be＋eq\o\al(4,2)HeD錯：eq\o\al(6,3)Li＋eq\o\al(1,1)H→eq\o\al(3,2)He＋eq\o\al(4,2)He答案：B2．下列說法正確的是()A.eq\o\al(226,88)Ra衰變為eq\o\al(222,86)Rn要經過1次α衰變和1次β衰變B.eq\o\al(235,92)U＋eq\o\al(1,0)n→eq\o\al(141,56)Ba＋eq\o\al(92,36)Kr＋3eq\o\al(1,0)n此方程是核裂變方程C.eq\o\al(4,2)He＋eq\o\al(9,4)Be→eq\o\al(12,6)C＋X此方程中X是質子D.eq\o\al(2,1)H＋eq\o\al(3,1)H→eq\o\al(1,0)n＋Y此方程中Y是質子解析：設經過x次α衰變、y次β衰變，則由226－222＝4x,88－2x＋y＝86，解得x＝1，y＝0，故A錯誤；裂變是質量較重的核裂變為質量中等的核，則eq\o\al(235,92)U＋eq\o\al(1,0)n→eq\o\al(141,56)Ba＋eq\o\al(92,36)Kr＋3eq\o\al(1,0)n是核裂變方程，故B正確；依據質量數和電荷數守恒知：X為eq\o\al(1,0)n，即為中子，故C錯誤；依據質量數和電荷數守恒知：Y為eq\o\al(4,2)He，即為氦核，故D錯誤。答案：B3．(2024·湖北黃岡二模)關于光的波粒二象性的說法中，正確的是()A．一束傳播的光，有的光是波，有的光是粒子B．光子與光電子是同樣的一種粒子，光波與機械波是同樣的一種波C．光的波長越短，其波動性越顯著；波長越長，其粒子性越顯著D．光的干涉、衍射現象說明光具有波動性，光電效應說明光具有粒子性解析：光既有波動性，又有粒于性，個別光子的作用效果往往表現為粒子性；大量光子的作用效果往往表現為波動性，不能說有的光是波，有的光是粒子，故A錯誤；光子是電磁波，而光電子的本質是電子，它們不是同樣的一種粒子，光波與機械波也不是同樣的一種波，故B錯誤；光的波長越長，光的波動性越顯著，波長越短，光的粒子性越顯著，故C錯誤；干涉與衍射是波特有的現象，所以光的干涉、衍射現象說明光具有波動性，而光電效應說明光具有粒子性，故D正確。答案：D4．下列說法中正確的是()A．無論入射光的頻率多么低，只要該入射光照耀金屬的時間足夠長，也能產生光電效應B．一群處于n＝4能級的氫原子的核外電子，在由離核較遠的軌道自發躍遷到離核較近的軌道的過程中，最多放出4種不同頻率的光子C．鈾原子核內的某一核子與其他核子間都有核力作用D．質子、中子、α粒子的質量分別為m1、m2、m3，兩個質子和兩個中子結合成一個α粒子，釋放的能量是(2m1＋2m2－m3)c2解析：依據光電效應方程：Ekm＝hν－W0，可知只有當入射光的頻率大于極限頻率時，才能發生光電效應，與入射的時間無關，選項A錯誤；一群處于n＝4能級的氫原子的核外電子由較高能級躍遷到較低能級時，最多可釋放6種不同頻率的光子，選項B錯誤；核力只存在于相鄰的核子之間，所以核內的某一核子與其他核子間不肯定有核力作用，選項C錯誤；質子、中子、α粒子的質量分別為m1、m2、m3，兩個質子和兩個中子結合成一個α粒子，釋放的能量是(2m1＋2m2－m3)c2，選項D正確。答案：D5．下列說法中正確的是()A．電子的衍射現象說明實物粒子也具有粒子性B．裂變物質體積小于臨界體積時，鏈式反應不能進行C．原子核內部一個質子轉化成一個中子時，會同時釋放出一個電子D.eq\o\al(235,92)U的半衰期約為7億年，隨地球環境的改變，半衰期可能變短解析：電子是實物粒子，其衍射現象說明實物粒子具有波動性，故A錯誤；要發生鏈式反應要求反應物的體積達到臨界體積，故B正確；原子核內部的一個中子轉化成一個質子時，同時釋放一個電子，故C錯誤；半衰期與物理性質、化學性質無關，故D錯誤。答案：B6.eq\o\al(3,1)H的質量是3.016050u，質子的質量是1.007277u，中子的質量是1.008665u。1u相當于931.5MeV的能量，則下列說法正確的是()A．一個質子和兩個中子結合為氚核時，汲取的能量為7.97MeVB．一個質子和兩個中子結合為氚核時，釋放的能量為7.97MeVC．氚核的結合能為2.66MeVD．氚核的比結合能為7.97MeV解析：一個質子和兩個中子結合成氚核的核反應方程式是eq\o\al(1,1)H＋2eq\o\al(1,0)n→eq\o\al(3,1)H，反應前反應物的總質量為mP＋2mn＝1.007277u＋2×1.008665u＝3.024607u，反應后氚核的質量為m1＝3.016050u，則此核反應過程中質量虧損為Δm＝3.024607u－3.016050u＝0.008557u，因反應前的總質量大于反應后的總質量，故此核反應為釋放能量的反應，釋放的能量為ΔE＝Δm×931.5MeV＝0.008557×931.5MeV＝7.97MeV，選項A錯誤，B正確；氚核的結合能為ΔE＝7.97MeV，它的比結合能為eq\f(ΔE,3)＝2.66MeV，選項C、D錯誤。答案：B7.如圖所示為氫原子的能級圖，現有一群處于n＝3能級的激發態的氫原子，則下列說法正確的是()A．能發出6種不同頻率的光子B．波長最長的光是氫原子從n＝3能級躍遷到n＝1能級產生的C．發出的光子的最小能量為12.09eVD．處于該能級的氫原子至少需汲取1.51eV能量的光子才能電離解析：一群處于n＝3能級的激發態的氫原子能發出Ceq\o\al(2,3)＝3種不同頻率的光子，A錯誤；由輻射條件知氫原子由n＝3能級躍遷到n＝1能級輻射出的光子頻率最大，波長最小，B錯誤；發出的光子的最小能量為E3－E2＝1.89eV，C錯誤；n＝3能級對應的氫原子能量是－1.51eV，所以處于該能級的氫原子至少需汲取1.51eV能量的光子才能電離，故D正確。答案：D8.如圖所示為盧瑟福的α粒子散射試驗的經典再現，用放射性元素發出的α粒子轟擊金箔，用顯微鏡觀測在環形熒光屏上所產生的亮點，關于該試驗的試驗目的及試驗裝置的設計思想，有下列說法，你認為正確的是()A．盧瑟福的試驗目的是驗證湯姆孫原子模型的正確性，進一步探究原子的結構與組成，試圖有新的發覺與突破B．之所以設計成環形熒光屏，是因為盧瑟福在試驗前認為α粒子可能穿過金箔，也可能穿不過而反彈回來C．整個裝置封閉在玻璃罩內，且抽成真空，是為了避開粒子與氣體分子碰撞而偏離了原來的運動方向D．采納金箔的緣由是金的化學性質穩定，避開粒子與金箔發生化學反應解析：湯姆孫提出了棗糕式原子模型，盧瑟福為了驗證湯姆孫原子模型的正確性，進一步探究原子的結構與組成，設計了該試驗，A正確；盧瑟福在試驗前認為α粒子可能穿過金箔，也可能穿不過而反彈回來，所以將熒光屏設計成環形，B正確；將裝置放置在接近真空的環境中，是因為α粒子的電離實力較強，在空氣中運動的距離短，C錯誤；采納金箔的緣由是因為金的質量大，延展性好，故D錯誤。答案：AB9．下列說法中正確的是()A．光子像其他粒子一樣，不但具有能量，也具有動量B．原子核結合能越大，原子核越穩定C．核泄漏事故污染物Cs137能夠產生對人體有害的輻射，其核反應方程式為eq\o\al(137,55)Cs→eq\o\al(137,56)Ba＋x，可以推斷x為電子D．一個氫原子處在n＝4的能級，當它躍遷到較低能級時，最多可發出3種頻率的光子解析：光子像其他粒子一樣，不但具有能量，也具有動量，故A正確；原子核比結合能越大，原子核越穩定，故B錯誤；依據電荷數守恒、質量數守恒知，x的電荷數為－1，質量數為0，可知x為電子，故C正確；一個氫原子處在n＝4的能級，由較高能級躍遷到較低能級時，最多可以發出4→3,3→2，和2→1三種頻率的光子，故D正確。答案：ACD10．下列敘述中正確的是()A．碘131的半衰期大約為8天，三個月后，碘131就只剩下約為原來的eq\f(1,2000)B．光電效應和康普頓效應深化地揭示了光的粒子性的一面。前者表明光子具有能量，后者表明光子除具有能量之外還具有動量C．鈾235裂變的方程可能為eq\o\al(235,92)U→eq\o\al(137,55)Cs＋eq\o\al(88,37)Rb＋10eq\o\al(1,0)nD．處于基態的氫原子汲取一個光子躍遷到激發態，再向低能級躍遷時輻射光子的頻率肯定不大于入射光子的頻率解析：衰變后剩余的原子核數N＝eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,2)))eq\f(t,τ)N0，碘131經過3個月衰變后剩余的原子核約為原來的eq\f(1,2000)，A項正確；光電效應和康普頓效應都說明光具有粒子性，且光電效應說明光子具有能量，康普頓效應說明光子具有動量，B項正確；鈾235裂變須要高速運動的中子撞擊，反應方程的左邊要有中子，C項錯誤；因為汲取光子的能量與氫原子躍遷的兩個能級差相等，所以當氫原子自發地從高能級向低能級躍遷時，輻射光子的能量只能等于或小于汲取光子的能量，因此，輻射光子的頻率只能等于或小于汲取光的頻率，D項正確。答案：ABD11．太陽內部發生的核反應主要是輕核的聚變，太陽中存在的主要元素是氫，氫核的聚變反應可以看作是4個氫核(eq\o\al(1,1)H)結合成1個氦核(eq\o\al(4,2)He)。下表中列出了部分粒子的質量(1u相當于931.5MeV的能量)，以下說法中正確的是()粒子名稱質子pα粒子電子e中子n質量/u1.00734.00150.000551.0087A.核反應方程式為4eq\o\al(1,1)H→eq\o\al(4,2)He＋2eq\o\al(0,1)eB．核反應方程式為4eq\o\al(1,1)H→eq\o\al(4,2)He＋2eq\o\al(0,－1)eC．4個氫核結合成1個氦核(eq\o\al(4,2)He)時的質量虧損約為0.0266uD．4個氫核聚變反應過程中釋放的能量約為24.8MeV解析：依據核反應過程中質量數守恒和電荷數守恒可推斷A正確，B錯誤；反應過程中的質量虧損Δm＝4mp－mα－2me＝0.0266u，故該反應過程中釋放的能量ΔE＝Δm×931.5MeV＝24.8MeV，故選項C、D正確。答案：ACD12.如圖所示為氫原子的能級圖，若用能量為12.75eV的光子去照耀大量處于基態的氫原子，則()A．有的氫原子能從基態躍遷到n＝3的激發態上去B．氫原子從基態躍遷到n＝4的激發態上去C．氫原子最多能放射3種波長不同的光D．氫原子最多能放射6種波長不同的光解析：由氫原子的能級圖得到n＝4的激發態與基態的能級差為ΔE＝E4－E1＝－0.85eV－(－13.6eV)＝12.75eV，所以用能量為12.75eV的光子去照耀大量處于基態的氫原子，氫原子能從基態躍遷到n＝4的激發態上去，不能從基態躍遷到n＝3的激發態上去，故A錯誤，B正確；氫原子汲取光子的能量躍遷到n＝4的激發態后，向低能級躍遷時，隨意兩個能級之間發生一次躍遷，共放射Ceq\o\al(2,4)＝6種波長不同的光，故C錯誤，D正確。答案：BD13．受日本福島核泄漏的影響，中國內地部分地區在空氣中相繼檢測出極微量人工核素碘131、銫137等。已知碘131(即eq\o\al(131,53)I)的半衰期為8天，則下列有關福島核泄露問題的說法正確的是()A．核反應堆發生的是輕核聚變反應B．20個放射性核素碘131(即eq\o\al(131,53)I)，經過8天后，未衰變的個數不肯定是10個C．4月份以后，隨著氣溫上升、風力增加，碘131(即eq\o\al(131,53)I)的半衰期會漸漸