统考版2024届高考物理二轮专项分层特训卷第二部分核心热点专项练专项11原子结构原子核波粒二象性（附解析）

专项11　原子结构、原子核、波粒二象性一、单项选择题1．[2023·全国乙卷]2022年10月，全球众多天文设施观测到迄今最亮伽马射线暴，其中我国的“慧眼”卫星、“极目”空间望远镜等装置在该事件观测中作出重要贡献．由观测结果推断，该伽马射线暴在1分钟内释放的能量量级为1048J.假设释放的能量来自于物质质量的减少，则每秒钟平均减少的质量量级为(光速为3×108m/s)(　　)A．1019kgB．1024kgC．1029kgD．1034kg2．我国已掌握第四代先进核电技术，其首个示范工程——全球首座球床模块式高温气冷堆核电站已经并网发电．中国实验快堆中常用的核燃料是钚239，而钚239发生裂变时放出来的快中子会被装在反应区周围的铀238吸收，又会生成新的钚239.也就是说使用快堆技术能够使铀238转变成新的钚239，并且无限循环，这样一来就能够让快堆反应持续下去，只要有铀238就会不断地产生钚239，一座快堆也会“繁殖”成两座，从而实现核燃料的“增殖”．下列相关核反应方程中正确的是(　　)A．U＋n―→Pu＋eB．Pu＋n―→Au＋P＋5nC．U―→Np＋eD．U―→Pu＋e3．[2023·内蒙古赤峰一模]华为手机麒麟9000型芯片是5nm制作工艺，光刻机是芯片制造的核心设备之一．光刻机通过一系列的光源能量，将光束透射过画着线路图的掩膜，用透镜将线路图成比例缩小后映射到涂有化学层的硅片上，受到光线照射的部分，可以被冲洗掉，在硅片上就得到了掩膜上的电路图．芯片的制作过程需要用较大能量光子的光照射，应选用的光源是(　　)A．波长长的光源B．频率大的光源C．强度小的光源D．强度大的光源4．[2023·湖南卷]2023年4月13日，中国“人造太阳”反应堆中科院环流器装置(EAST)创下新纪录，实现403秒稳态长脉冲高约束模等离子体运行，为可控核聚变的最终实现又向前迈出了重要的一步，下列关于核反应的说法正确的是(　　)A．相同质量的核燃料，轻核聚变比重核裂变释放的核能更多B．氘氚核聚变的核反应方程为H＋H―→He＋eC．核聚变的核反应燃料主要是铀235D．核聚变反应过程中没有质量亏损5．日本福岛核废水中含有氚、锶90、铯137、碘129等放射性元素，如果将该废水倒入大海将对海洋生态造成恶劣影响．其中锶(Sr)半衰期为30年，它通过β衰变变为钇核，下列说法正确的是(　　)A．钇核的质量数为89B．钇核的比结合能比锶核大C．衰变产生的β射线比γ射线穿透本领强D．如果核废水不排入大海，人们可以通过改变储藏环境缩短其放射性持续的时间6．[2022·全国甲卷]两种放射性元素的半衰期分别为t0和2t0，在t＝0 时刻这两种元素的原子核总数为N，在t＝2t0时刻，尚未衰变的原子核总数为，则在t＝4t0时刻，尚未衰变的原子核总数为(　　)A．B．C．D．7．[2022·浙江6月]如图为氢原子的能级图．大量氢原子处于n＝3的激发态，在向低能级跃迁时放出光子，用这些光子照射逸出功为2.29eV的金属钠．下列说法正确的是(　　)A．逸出光电子的最大初动能为10.80eVB．n＝3跃迁到n＝1放出的光子动量最大C．有3种频率的光子能使金属钠产生光电效应D．用0.85eV的光子照射，氢原子跃迁到n＝4激发态8．“羲和号”卫星的全称是太阳Hα光谱探测与双超平台科学技术试验卫星．太阳Hα谱线是研究太阳活动在光球和色球响应时最好的谱线之一，通过对该谱线的数据分析，可获得太阳爆发时的大气温度、速度等物理量的变化，有助于研究太阳爆发的动力学过程和物理机制．若探测到太阳中有一种核反应是四个质子(氢核)聚变成一个α粒子，同时放出两个正电子和两个没有静止质量的中微子．已知α粒子的质量为mα，质子的质量为mp，正电子的质量为me，c为光在真空中的传播速度，NA为阿伏加德罗常数．在这种核反应中1000g的氢核聚变所放出的能量为(　　)A．1000(4mp＋mα＋2me)NAc2B．1000(mα＋2me－4mp)NAc2C．250(mα＋2me－4mp)NAc2D．250(4mp－mα－2me)NAc2二、多项选择题9．[2022·浙江6月]秦山核电站生产C的核反应方程为N＋n―→C＋X，其产物C的衰变方程为C―→N＋e.下列说法正确的是(　　)A．X是HB．C可以用作示踪原子C．e来自原子核外D．经过一个半衰期，10个C将剩下5个10．[2023·江苏南通3月联考]一个原子核X经图中所示的一系列α、β衰变后，生成稳定的原子核Y，则下列说法正确的是(　　)A．可推知X的比结合能比Y的比结合能大B．可推知衰变过程中释放能量C．可推知共经过8次α衰变D．可推知共经过6次β衰变11. [2023·山东济宁二模]测温枪通过红外线照射到温度传感器，发生光电效应，将光信号转化为电信号，计算出温度数据．已知人的体温正常时能辐射波长为10μm的红外线，如图甲所示，用该红外线照射光电管的阴极K时，电路中有光电流产生，得到电流随电压变化的图象如图乙所示，已知普朗克常量h＝6.63×10－34J·s，电子的电荷量e＝1.6×10－19C，光速c＝3×108m/s，则下列说法中正确的是(　　)A．将图甲的电源反接，一定不会产生电信号B．波长10μm的红外线在真空中的频率为3×1013HzC．由图乙数据可知该光电管的阴极金属逸出功约为0.1eVD．若人体温度升高，则辐射红外线的强度减弱，光电管转换成的光电流减小专项11　原子结构、原子核、波粒二象性1．解析：根据质能方程E＝mc2可知，每秒钟平均减少的质量为Δm＝＝kg＝kg则每秒钟平均减少的质量量级为1029kg.故选C.答案：C2．解析：在核反应过程中遵循质量数和电荷数守恒，只有B选项中的核反应方程满足这一条件，B正确．答案：B3．解析：由光子的能量公式E＝hν可知，频率越大的光子能量越大，光子的能量与光子的强度无关，而根据公式ν＝可得，波长越长，光子的频率越小，A、C、D错误，B正确．答案：B4．解析：相同质量的核燃料，轻核聚变比重核裂变释放的核能更多，A正确；根据质量数守恒和核电荷数守恒可知，氘氚核聚变的核反应方程为H＋H―→He＋n，B错误；核聚变的核反应燃料主要是氘核和氚核，C错误；核聚变反应过程中放出大量能量，有质量亏损，D错误．故选A.答案：A5．解析：衰变过程满足质量数守恒，电子的质量数为0，故钇核的质量数为90－0＝90，A错误；原子核的比结合能越大，原子核就越稳定，锶核通过β衰变变为钇核，说明钇核比锶核更稳定，故钇核的比结合能比锶核大，B正确；衰变产生的三种射线中，γ 射线的穿透本领最强，α射线的穿透本领最弱，即衰变产生的β射线比γ射线穿透本领弱，C错误；原子核衰变的半衰期只由原子核内部决定，与外界环境没有关系，故人们不可以通过改变储藏环境缩短其放射性持续的时间，D错误．答案：B6．解析：设两种放射性元素的原子核原来总数分别为N1和N2，则N＝N1＋N2，因为N余＝·N原，所以t＝2t0时刻，＝N1＋N2，联立解得N1＝N，N2＝N，故t＝4t0时刻，N1＋N2＝，C项正确．答案：C7．解析：氢原子从n＝3能级跃迁到n＝1能级时释放的光子能量最大，频率也最大，能量为E1＝（－1.51eV）－（－13.6eV）＝12.09eV，照射逸出功为2.29eV的金属钠，光电子的最大初动能为Ekm＝E1－W＝9.8eV，频率大的光子波长小，根据p＝可知频率大的光子动量大，A错误，B正确；氢原子从n＝3能级跃迁到n＝2能级时释放的光子能量为E2＝（－1.51eV）－（－3.4eV）＝1.89eV<W，该光子不能使金属钠发生光电效应，可知有2种频率的光子能使金属钠产生光电效应，C错误；－1.51eV＋0.85eV＝－0.66eV，可知氢原子不能吸收该光子从n＝3能级跃迁到n＝4能级，D错误．答案：B8．解析：该核聚变反应中的质量亏损为Δm＝（4mp－mα－2me），根据质能方程可知该核聚变反应释放的能量为ΔE＝Δmc2＝（4mp－mα－2me）c2，1000g氢核的个数为n＝NA＝1000NA，1000g氢核聚变放出的能量E＝ΔE＝250（4mp－mα－2me）NAc2，选项D正确．答案：D9．解析：根据核反应方程遵循质量数守恒和电荷数守恒，可知X为质子H，A正确；由于146C具有放射性，且C是构成生物体的主要元素之一，所以146C可以用作示踪原子，B正确；β衰变放出的电子e来自原子核，C错误；由于半衰期是大量原子核衰变的统计规律，对少量原子核不适用，所以经过一个半衰期，10个146C不一定剩下5个，D错误．答案：AB10．解析：放射性的原子核在发生α衰变、β衰变时，蕴藏在核内的能量会释放出来，使产生的新核的比结合能比放射性的原子核的比结合能大，故A错误，B正确；根据题意，设共经过a次α衰变、b次β衰变，则衰变的核反应方程为X―→Y＋aHe＋be，根据质量数守恒和电荷数守恒有238＝206＋4a，92＝82＋2a－b，解得a＝8，b＝6，可知共经过8次α衰变、6次β衰变，故C、D正确．答案：BCD11．解析：根据图乙可知，遏止电压为0.02V，如果反接，但电源电压小于0.02V，则仍会产生电信号，选项A错误；波长10μm的红外线在真空中的频率为ν＝＝Hz＝3×1013Hz，选项B正确；根据爱因斯坦光电效应方程Ek＝hν－W0和Ek＝eUc得到W0＝hν －eUc＝eV－0.02eV＝0.1eV，选项C正确；若人体温度升高，则辐射红外线的强度增强，光电管转换成的光电流增大，选项D错误．答案：BC