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303094121441715144267+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 ．14C 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()2n 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 ．14C 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(6328Ni )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 2131=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、6B ．6、8C ．4、8D ．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=8n=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3414196.301010.9510eV 4.31eV 1.610W --⨯⨯⨯=≈⨯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3414196.3010 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ekB ．所用材料的逸出功为kν0C ．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2012C m U e mv h h νν==- 则 0C h h U e eνν=- 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=2m 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 1B ．E 2－2E 1C ．2E 1－E 2D ．122E 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 ．122E 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。