課時(shí)跟蹤檢測(cè)（四十） 原子結(jié)構(gòu) 原子核

PAGE第6頁(yè)共7頁(yè)課時(shí)跟蹤檢測(cè)（四十）原子結(jié)構(gòu)原子核一、立足主干知識(shí)，注重基礎(chǔ)性和綜合性1．(2021年1月新高考8省聯(lián)考·廣東卷)原子從高能級(jí)向低能級(jí)躍遷產(chǎn)生光子，將頻率相同的光子匯聚可形成激光。下列說(shuō)法正確的是()A．頻率相同的光子能量相同B．原子躍遷發(fā)射的光子頻率連續(xù)C．原子躍遷只產(chǎn)生單一頻率的光子D．激光照射金屬板不可能發(fā)生光電效應(yīng)解析：選A根據(jù)ε＝hν可知，頻率相同的光子能量相同，故A正確。原子從一個(gè)定態(tài)躍遷到另一個(gè)定態(tài)時(shí)，原子輻射一定頻率的光子，光子的能量由這兩種定態(tài)的能量差決定。電子軌道是量子化的，能量是量子化的，故而頻率是不連續(xù)的。這也就成功解釋了氫原子光譜不連續(xù)的特點(diǎn)——頻率不連續(xù)特點(diǎn)，故B錯(cuò)誤。原子在不同的軌道之間躍遷產(chǎn)生不同頻率的光子，故C錯(cuò)誤。根據(jù)Ek＝hν－W0可知，激光光子的能量大于金屬板的逸出功時(shí)，照射金屬板即可發(fā)生光電效應(yīng)，故D錯(cuò)誤。2．已知A和B兩種放射性元素的半衰期分別為T(mén)和2T，則相同質(zhì)量的A和B經(jīng)過(guò)2T后，剩有的A和B質(zhì)量之比為()A．1∶4 B．1∶2C．2∶1 D．4∶1解析：選B根據(jù)衰變規(guī)律，經(jīng)過(guò)2T后，A剩有的質(zhì)量mA＝eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,2)))eq\f(2T,T)m0＝eq\f(1,4)m0，B剩有的質(zhì)量mB＝eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,2)))eq\f(2T,2T)m0＝eq\f(1,2)m0，所以eq\f(mA,mB)＝eq\f(1,2)，故選項(xiàng)B正確。3．(多選)90232Th(釷)經(jīng)過(guò)一系列α衰變和β衰變，變成82208Pb(鉛)。以下說(shuō)法中正確的是()A．鉛核比釷核少8個(gè)質(zhì)子B．鉛核比釷核少16個(gè)中子C．共經(jīng)過(guò)4次α衰變和6次β衰變D．共經(jīng)過(guò)6次α衰變和4次β衰變解析：選ABD設(shè)α衰變次數(shù)為x，β衰變次數(shù)為y，由質(zhì)量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒得232＝208＋4x,90＝82＋2x－y，解得x＝6，y＝4，C錯(cuò)、D對(duì)。鉛核、釷核的質(zhì)子數(shù)分別為82、90，故A對(duì)。鉛核、釷核的中子數(shù)分別為126、142，故B對(duì)。4．(2021·石家莊質(zhì)檢)如圖所示為氫原子能級(jí)示意圖，下列有關(guān)說(shuō)法正確的是()A．處于基態(tài)的氫原子吸收10.5eV的光子后能躍遷至n＝2能級(jí)B．大量處于n＝4能級(jí)的氫原子向低能級(jí)躍遷時(shí)，最多可輻射出3種不同頻率的光C．若用從n＝3能級(jí)躍遷到n＝2能級(jí)輻射出的光，照射某金屬時(shí)恰好發(fā)生光電效應(yīng)，則用從n＝4能級(jí)躍遷到n＝3能級(jí)輻射出的光，照射該金屬時(shí)一定能發(fā)生光電效應(yīng)D．用n＝4能級(jí)躍遷到n＝1能級(jí)輻射出的光，照射逸出功為6.34eV的金屬鉑產(chǎn)生的光電子的最大初動(dòng)能為6.41eV解析：選D處于基態(tài)的氫原子吸收10.2eV的光子后能躍遷至n＝2能級(jí)，不能吸收10.5eV的光子，故A錯(cuò)誤；大量處于n＝4能級(jí)的氫原子，最多可以輻射出C42＝6種不同頻率的光子，故B錯(cuò)誤；從n＝3能級(jí)躍遷到n＝2能級(jí)輻射出的光子的能量大于從n＝4能級(jí)躍遷到n＝3能級(jí)輻射出的光子的能量，用從n＝3能級(jí)躍遷到n＝2能級(jí)輻射出的光，照射某金屬時(shí)恰好發(fā)生光電效應(yīng)，則用從n＝4能級(jí)躍遷到n＝3能級(jí)輻射出的光，照射該金屬時(shí)一定不能發(fā)生光電效應(yīng)，故C錯(cuò)誤；處于n＝4能級(jí)的氫原子躍遷到n＝1能級(jí)輻射出的光子的能量為：E＝E4－E1＝－0.85eV－(－13.6eV)＝12.75eV，根據(jù)光電效應(yīng)方程，照射逸出功為6.34eV的金屬鉑產(chǎn)生的光電子的最大初動(dòng)能為：Ek＝E－W0＝12.75eV－6.34eV＝6.41eV，故D正確。5．(2021年1月新高考8省聯(lián)考·湖南卷)2020年12月4日，新一代“人造太陽(yáng)”裝置——中國(guó)環(huán)流器二號(hào)M裝置(HL-2M)在成都建成并首次實(shí)現(xiàn)利用核聚變放電，下列方程中，正確的核聚變反應(yīng)方程是()A．12H＋13H→24He＋01nB.92238U→90234Th＋24HeC.92235U＋01n→56144Ba＋3689Kr＋301nD．24He＋1327Al→1530P＋201n解析：選A核聚變反應(yīng)是兩輕核反應(yīng)變成質(zhì)量較大的核。12H＋13H→24He＋01n，是輕核聚變，故A正確；92238U→90234Th＋24He，此核反應(yīng)屬于α衰變，故B錯(cuò)誤；92235U＋01n→56144Ba＋3689Kr＋301n，此反應(yīng)屬于重核裂變，故C錯(cuò)誤；24He＋1327Al→1530P＋201n，此反應(yīng)質(zhì)量數(shù)不守恒，是錯(cuò)誤的核反應(yīng)方程，故D錯(cuò)誤。6．(2021·池州質(zhì)檢)有關(guān)核反應(yīng)方程，下列說(shuō)法正確的是()A.92238U→90234Th＋24He屬于α衰變B.714N＋24He→817O＋11H是β衰變C．核反應(yīng)方程84210Po→82yX＋24He中的y＝206，X的中子個(gè)數(shù)為128D．鈾核裂變的核反應(yīng)為92238U→56141Ba＋3692Kr＋201n解析：選Aα衰變是重核自發(fā)地放出α粒子的天然放射現(xiàn)象，其中α粒子是24He，故A正確；714N＋24He→817O＋11H是發(fā)現(xiàn)質(zhì)子的原子核人工轉(zhuǎn)變，故B錯(cuò)誤；根據(jù)質(zhì)量數(shù)守恒：y＝210－4＝206，X的中子個(gè)數(shù)為206－82＝124，故C錯(cuò)誤；鈾核裂變屬于重核裂變，不能自發(fā)進(jìn)行，鈾核裂變的核反應(yīng)為92235U＋01n→56144Ba＋3689Kr＋301n，故D錯(cuò)誤。7．(2019·全國(guó)卷Ⅱ)太陽(yáng)內(nèi)部核反應(yīng)的主要模式之一是質(zhì)子-質(zhì)子循環(huán)，循環(huán)的結(jié)果可表示為411H→24He＋210e＋2γ已知11H和24He的質(zhì)量分別為mp＝1.0078u和mα＝4.0026u,1u＝931MeV/c2，c為光速。在4個(gè)11H轉(zhuǎn)變成1個(gè)24He的過(guò)程中，釋放的能量約為()A．8MeV B．16MeVC．26MeV D．52MeV解析：選C因電子的質(zhì)量遠(yuǎn)小于質(zhì)子的質(zhì)量，計(jì)算中可忽略不計(jì)。質(zhì)量虧損Δm＝4mp－mα由質(zhì)能方程得ΔE＝Δmc2＝(4×1.0078－4.0026)×931MeV≈26.6MeV，故C正確。8．(2021年1月新高考8省聯(lián)考·湖北卷)用粒子加速器加速后的質(zhì)子轟擊靜止的鋰原子核，生成兩個(gè)動(dòng)能均為8.919MeV的α粒子(24He)，其核反應(yīng)方程式為：11H＋37Li→24He＋24He。已知質(zhì)子質(zhì)量為1.007825u，鋰原子核的質(zhì)量為7.016004u，α粒子的質(zhì)量為4.002603u,1u相當(dāng)于931MeV。若核反應(yīng)釋放的能量全部轉(zhuǎn)化為α粒子的動(dòng)能，則入射質(zhì)子的動(dòng)能約為()A．0.5MeV B．8.4MeVC．8.9MeV D．17.3MeV解析：選A該反應(yīng)放出能量ΔE＝(1.007825u＋7.016004u－2×4.002603u)×931MeV/u＝17.34MeV，入射質(zhì)子的動(dòng)能EkH＝2Ekα－ΔE≈0.5MeV，故A正確。9．(2017·全國(guó)卷Ⅱ)一靜止的鈾核放出一個(gè)α粒子衰變成釷核，衰變方程為92238U→90234Th＋24He。下列說(shuō)法正確的是()A．衰變后釷核的動(dòng)能等于α粒子的動(dòng)能B．衰變后釷核的動(dòng)量大小等于α粒子的動(dòng)量大小C．鈾核的半衰期等于其放出一個(gè)α粒子所經(jīng)歷的時(shí)間D．衰變后α粒子與釷核的質(zhì)量之和等于衰變前鈾核的質(zhì)量解析：選B靜止的鈾核在衰變過(guò)程中遵循動(dòng)量守恒，由于系統(tǒng)的總動(dòng)量為零，因此衰變后產(chǎn)生的釷核和α粒子的動(dòng)量等大反向，即pTh＝pα，B項(xiàng)正確；因此有eq\r(2mThEkTh)＝eq\r(2mαEkα)，由于釷核和α粒子的質(zhì)量不等，因此衰變后釷核和α粒子的動(dòng)能不等，A項(xiàng)錯(cuò)誤；根據(jù)半衰期的定義可知，C項(xiàng)錯(cuò)誤；由于衰變過(guò)程釋放能量，根據(jù)愛(ài)因斯坦質(zhì)能方程可知，衰變過(guò)程有質(zhì)量虧損，因此D項(xiàng)錯(cuò)誤。二、強(qiáng)化遷移能力，突出創(chuàng)新性和應(yīng)用性10．(多選)圖中有四幅圖片，涉及有關(guān)物理學(xué)發(fā)展歷史的四個(gè)重大發(fā)現(xiàn)，則下列有關(guān)說(shuō)法正確的是()A．甲圖片與居里夫人有關(guān)B．乙圖片所反映的現(xiàn)象是貝克勒爾最先發(fā)現(xiàn)的C．丙圖片是法拉第研究陰極射線并發(fā)現(xiàn)電子的裝置D．丁圖片與愛(ài)因斯坦的質(zhì)能方程有關(guān)解析：選BD結(jié)合教材史料，應(yīng)用物理規(guī)律。甲圖片為倫琴發(fā)現(xiàn)X射線后，照射的倫琴夫人手的照片，與居里夫人無(wú)關(guān)，故選項(xiàng)A錯(cuò)誤；乙圖片中反映的天然放射性現(xiàn)象是貝克勒爾最先發(fā)現(xiàn)的，故選項(xiàng)B正確；丙圖片的現(xiàn)象是法拉第研究電磁感應(yīng)規(guī)律時(shí)的裝置，與陰極射線及電子的發(fā)現(xiàn)無(wú)關(guān)，故選項(xiàng)C錯(cuò)誤；原子彈的能量來(lái)源于核能，與愛(ài)因斯坦的質(zhì)能方程ΔE＝Δmc2有關(guān)，故選項(xiàng)D正確。11．在垂直于紙面的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，有一原來(lái)靜止的原子核，該核衰變后，放出的帶電粒子和反沖核的運(yùn)動(dòng)軌跡分別如圖中a、b所示。由圖可以判定()A．該核發(fā)生的是α衰變B．該核發(fā)生的是β衰變C．磁場(chǎng)方向一定垂直紙面向里D．磁場(chǎng)方向一定垂直紙面向外解析：選B原來(lái)靜止的核，放出粒子后，總動(dòng)量守恒，所以粒子和反沖核的速度方向一定相反，根據(jù)圖示，它們?cè)谕淮艌?chǎng)中是向同一側(cè)偏轉(zhuǎn)的，由左手定則可知它們必帶異種電荷，故應(yīng)為β衰變；由于不知它們的旋轉(zhuǎn)方向，因而無(wú)法判定磁場(chǎng)是垂直紙面向里還是向外，故B項(xiàng)正確。12．(2021·廈門(mén)模擬)如圖所示是盧瑟福設(shè)計(jì)的一個(gè)實(shí)驗(yàn)：他在鉛塊上鉆了一個(gè)小孔，孔內(nèi)放入一點(diǎn)鐳，使射線只能從這個(gè)小孔里發(fā)出，隨后他將射線引入磁場(chǎng)中，發(fā)現(xiàn)射線立即分成三股，他把三束射線分別命名為α射線、β射線、γ射線?；趯?duì)這三種射線的深入分析，盧瑟福獲得了1907年的諾貝爾獎(jiǎng)。以下對(duì)這三束射線描述準(zhǔn)確的是()A．α射線的穿透能力最弱，容易被物體吸收B．β射線在真空中的運(yùn)動(dòng)速度是光速C．γ射線本質(zhì)上是波長(zhǎng)極短的電磁波，電離能力極強(qiáng)D．β射線帶負(fù)電，是來(lái)自鐳原子的核外電子解析：選Aα射線穿透能力最弱，電離作用強(qiáng)，容易被物體吸收，故A正確；β射線的速度約是光速的99%，故B錯(cuò)誤；γ射線是一種波長(zhǎng)很短的電磁波，電離能力極弱，故C錯(cuò)誤；β射線(高速電子束)帶負(fù)電，是由一個(gè)中子轉(zhuǎn)變成一個(gè)質(zhì)子后釋放的，故D錯(cuò)誤。13．(多選)原子核的比結(jié)合能曲線如圖所示。根據(jù)該曲線，下列判斷正確的有()A．24He核的結(jié)合能約為14MeVB．24He核比36Li核更穩(wěn)定C．兩個(gè)12H核結(jié)合成24He核時(shí)釋放能量D.92235U核中核子的平均結(jié)合能比3689Kr核中的大解析：選BC由題圖可知，24He的比結(jié)合能為7MeV，因此它的結(jié)合能為7MeV×4＝28MeV，A項(xiàng)錯(cuò)誤；比結(jié)合能越大，表明原子核中核子結(jié)合得越牢固，原子核越穩(wěn)定，結(jié)合題圖可知B項(xiàng)正確；兩個(gè)比結(jié)合能小的12H核結(jié)合成比結(jié)合能大的24He時(shí)，會(huì)釋放能量，C項(xiàng)正確；由題圖可知，92235U的比結(jié)合能(即平均結(jié)合能)比3689Kr的小，D項(xiàng)錯(cuò)誤。14．已知某種核電池的電能由94238Pu衰變釋放的能量提供，該衰變方程形式上可表示為94238Pu→ZAX＋24He。某次由靜止94238Pu衰變釋放的能量為E，射出的α粒子動(dòng)能是Eα，假定94238Pu衰變釋放的能量全部轉(zhuǎn)化為新核和α粒子的動(dòng)能。則Z為_(kāi)_______，E為_(kāi)_______。解析：由核反應(yīng)方程式中質(zhì)量數(shù)守恒和核電荷數(shù)守恒可得：238＝A＋4,94＝Z＋2，可得：A＝234，Z＝92，由動(dòng)量守恒得：mXvX＝mαvα，由能量守恒得：E＝Eα＋EX，Eα＝eq\f(1,2)mαvα2，EX＝eq\f(1,2)mXvX2，可解得：E＝eq\f(119,117)Eα。答案：92eq\f(119,117)Eα15．(2017·北京高考)在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，一個(gè)靜止的放射性原子核發(fā)生了一次α衰變。放射出的α粒子(24He)在與磁場(chǎng)垂直的平面內(nèi)做圓周運(yùn)動(dòng)，其軌道半徑為R。以m、q分別表示α粒子的質(zhì)量和電荷量。(1)放射性原子核用ZAX表示，新核的元素符號(hào)用Y表示，寫(xiě)出該α衰變的核反應(yīng)方程。(2)α粒子的圓周運(yùn)動(dòng)可以等效成一個(gè)環(huán)形電流，求圓周運(yùn)動(dòng)的周期和環(huán)形電流大小。(3)設(shè)該衰變過(guò)程釋放的核能都轉(zhuǎn)化為α粒子和新核的動(dòng)能，新核的質(zhì)量為M，求衰變過(guò)程的質(zhì)量虧損Δm。解析：(1)α衰變的核反應(yīng)方程：ZAX→Z－2A－4Y＋24(2)設(shè)α粒子的速度大小為v，由qvB＝meq\f(v2,R)，T＝eq\f(2πR,v)，得α粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)周期T＝eq\f(2πm,qB)環(huán)形電流大小I＝eq\f(q,T