課時跟蹤檢測(四十六)　原子結(jié)構(gòu)　原子核

課時跟蹤檢測(四十六)原子結(jié)構(gòu)原子核1．(2022·湖南高考)關(guān)于原子結(jié)構(gòu)和微觀粒子波粒二象性，下列說法正確的是()A．盧瑟福的核式結(jié)構(gòu)模型解釋了原子光譜的分立特征B．玻爾的原子理論完全揭示了微觀粒子運動的規(guī)律C．光電效應(yīng)揭示了光的粒子性D．電子束穿過鋁箔后的衍射圖樣揭示了電子的粒子性解析：選C玻爾的量子化模型很好地解釋了原子光譜的分立特征，A錯誤；玻爾的原子理論成功的解釋了氫原子的分立光譜，但不足之處還保留了經(jīng)典理論中的一些觀點，如電子軌道的概念，還不能完全揭示微觀粒子的運動規(guī)律，B錯誤；光電效應(yīng)揭示了光的粒子性，C正確；電子束穿過鋁箔后的衍射圖樣，證實了電子的波動性，D錯誤。2.氫原子的能級圖如圖所示，當氫原子從n＝3的能級躍遷到n＝1的能級時，能夠輻射出a、b、c三種頻率的光子，設(shè)a、b、c三種頻率光子的頻率和能量分別是νa、νb、νc和Ea、Eb、Ec，下列說法正確的是()A．Eb＝E1－E3 B．Ea＝Eb－EcC．νa＝νb＋νc D．νa＝νc－νb解析：選B由玻爾理論可知，Eb＝E3－E1，Ea＝E2－E1，Ec＝E3－E2，則Ea＝Eb－Ec，故A錯誤，B正確；由E＝hν可知，hνa＝hνb－h(huán)νc，可得νa＝νb－νc，故C、D錯誤。3．(2022·浙江6月選考)(多選)秦山核電站生產(chǎn)eq\o\al(14,)6C的核反應(yīng)方程為eq\o\al(14,)7N＋eq\o\al(1,0)n→eq\o\al(14,)6C＋X，其產(chǎn)物eq\o\al(14,)6C的衰變方程為eq\o\al(14,)6C→eq\o\al(14,)7N＋eq\o\al(0,－1)e。下列說法正確的是()A．X是eq\o\al(1,1)HB.eq\o\al(14,)6C可以用作示蹤原子C.eq\o\al(0,－1)e來自原子核外D．經(jīng)過一個半衰期，10個eq\o\al(14,)6C將剩下5個解析：選AB根據(jù)質(zhì)量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒可知，X的質(zhì)子數(shù)為1，質(zhì)量數(shù)為1，即為eq\o\al(1,1)H，A正確；常用的示蹤原子有：eq\o\al(14,)6C，eq\o\al(16,)8O，eq\o\al(3,1)H，B正確；eq\o\al(0,－1)e由原子核內(nèi)的一個中子轉(zhuǎn)化為一個質(zhì)子和一個電子，電子被釋放出來，所以eq\o\al(0,－1)e來自原子核內(nèi)，C錯誤；半衰期是一個統(tǒng)計規(guī)律，對于大量原子核衰變是成立的，個數(shù)較少時規(guī)律不成立，D錯誤。4．(2023·寶雞模擬)圖甲是α、β、γ三種射線穿透能力的示意圖，圖乙是工業(yè)上利用射線的穿透性來檢查金屬內(nèi)部傷痕的示意圖。圖乙中檢查所利用的射線是()A．α射線 B．β射線C．γ射線 D．三種射線都可以解析：選C根據(jù)題圖甲知能夠穿過鋼板的射線是γ射線，C正確。5．(2022·湖北高考)上世紀四十年代初，我國科學(xué)家王淦昌先生首先提出證明中微子存在的實驗方案：如果靜止原子核eq\o\al(7,4)Be俘獲核外K層電子e，可生成一個新原子核X，并放出中微子νe，即eq\o\al(7,4)Be＋0－1e→X＋eq\o\al(0,0)νe。根據(jù)核反應(yīng)后原子核X的動能和動量，可以間接測量中微子的能量和動量，進而確定中微子的存在。下列說法正確的是()A．原子核X是eq\o\al(7,3)LiB．核反應(yīng)前后總質(zhì)子數(shù)不變C．核反應(yīng)前后總質(zhì)量數(shù)不同D．中微子νe的電荷量與電子的相同解析：選A根據(jù)質(zhì)量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒，X的質(zhì)量數(shù)為7，電荷數(shù)為3，可知原子核X是eq\o\al(7,3)Li，A正確，C錯誤；核反應(yīng)方程為eq\o\al(7,4)Be＋0－1e→eq\o\al(7,3)Li＋eq\o\al(0,0)νe，則反應(yīng)前的總質(zhì)子數(shù)為4，反應(yīng)后的總質(zhì)子數(shù)為3，B錯誤；中微子不帶電，則中微子νe的電荷量與電子的不相同，D錯誤。6.如圖所示是盧瑟福設(shè)計的一個實驗：他在鉛塊上鉆了一個小孔，孔內(nèi)放入一點鐳，使射線只能從這個小孔里發(fā)出，隨后他將射線引入磁場中，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@三種射線的深入分析，盧瑟福獲得了1907年的諾貝爾獎。以下對這三束射線描述準確的是()A．α射線的穿透能力最弱，容易被物體吸收B．β射線在真空中的運動速度是光速C．γ射線本質(zhì)上是波長極短的電磁波，電離能力極強D．β射線帶負電，是來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，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錯誤；γ射線是一種波長很短的電磁波，電離能力極弱，故C錯誤；β射線(高速電子束)帶負電，是由一個中子轉(zhuǎn)變成一個質(zhì)子后釋放的，故D錯誤。7．(2022·全國甲卷)兩種放射性元素的半衰期分別為t0和2t0，在t＝0時刻這兩種元素的原子核總數(shù)為N，在t＝2t0時刻，尚未衰變的原子核總數(shù)為eq\f(N,3)，則在t＝4t0時刻，尚未衰變的原子核總數(shù)為()A.eq\f(N,12) B．eq\f(N,9)C.eq\f(N,8) D．eq\f(N,6)解析：選C設(shè)半衰期為t0的元素原子核數(shù)為x，另一種元素原子核數(shù)為y，依題意有x＋y＝N，經(jīng)歷2t0后有eq\f(1,4)x＋eq\f(1,2)y＝eq\f(N,3)，聯(lián)立可得x＝eq\f(2,3)N，y＝eq\f(1,3)N。在t＝4t0時，原子核數(shù)為x的元素經(jīng)歷了4個半衰期，原子核數(shù)為y的元素經(jīng)歷了2個半衰期，則此時未衰變的原子核總數(shù)為n＝eq\f(1,24)x＋eq\f(1,22)y＝eq\f(N,8)。8.(2022·浙江1月選考)(多選)2021年12月15日秦山核電站迎來了安全發(fā)電30周年，核電站累計發(fā)電約6.9×1011kW·h，相當于減排二氧化碳六億多噸。為了提高能源利用率，核電站還將利用冷卻水給周圍居民供熱。下列說法正確的是()A．秦山核電站利用的是核聚變釋放的能量B．秦山核電站發(fā)電使原子核虧損的質(zhì)量約為27.6kgC．核電站反應(yīng)堆中需要用鎘棒控制鏈式反應(yīng)的速度D．反應(yīng)堆中存在eq\o\al(235,92)U＋eq\o\al(1,0)n→eq\o\al(144,)56Ba＋eq\o\al(89,36)Kr＋3eq\o\al(1,0)n的核反應(yīng)解析：選CD秦山核電站利用的是重核裂變釋放的能量，A錯誤；沒有給出核電站的電能轉(zhuǎn)化率，故無法求出秦山核電站發(fā)電使原子核虧損的質(zhì)量，B錯誤；核電站反應(yīng)堆中需要用鎘棒能吸收中子的特性，通過中子的數(shù)量控制鏈式反應(yīng)的速度，C正確；反應(yīng)堆利用鈾235的裂變，生成兩個或幾個中等質(zhì)量數(shù)的原子核和多個中子，且產(chǎn)物有隨機的兩分裂、三分裂，即存在eq\o\al(235,92)U＋eq\o\al(1,0)n→eq\o\al(144,)56Ba＋eq\o\al(89,36)Kr＋3eq\o\al(1,0)n的核反應(yīng)，D正確。9．(2021·河北高考)銀河系中存在大量的鋁同位素26Al。26Al核β＋衰變的衰變方程為eq\o\al(26,13)Al→eq\o\al(26,12)Mg＋eq\o\al(0,1)e，測得26Al核的半衰期為72萬年。下列說法正確的是()A．26Al核的質(zhì)量等于26Mg核的質(zhì)量B．26Al核的中子數(shù)大于26Mg核的中子數(shù)C．將鋁同位素26Al放置在低溫低壓的環(huán)境中，其半衰期不變D．銀河系中現(xiàn)有的鋁同位素26Al將在144萬年后全部衰變?yōu)?6Mg解析：選C26Al核發(fā)生β＋衰變的過程中釋放正電子的同時還有核能釋放，發(fā)生質(zhì)量虧損，所以26Al核的質(zhì)量大于26Mg核的質(zhì)量，故A錯誤；26Al核的中子數(shù)n1＝26－13＝13，而26Mg核的中子數(shù)n2＝26－12＝14，所以26Al核的中子數(shù)小于26Mg核的中子數(shù)，故B錯誤；半衰期是原子核固有的屬性，與物理環(huán)境和化學(xué)狀態(tài)無關(guān)，故C正確；鋁同位素26Al的半衰期為72萬年，所以經(jīng)過144萬年也就是兩個半衰期后還剩下eq\f(1,4)沒有衰變，故D錯誤。10.eq\o\al(234,90)Th原子核靜止在勻強磁場中的a點，某一時刻發(fā)生衰變，產(chǎn)生如圖所示的1和2兩個圓軌跡，由此可以判斷()A．發(fā)生的是α衰變B．衰變后新核的運動方向向右C．軌跡1是衰變后新核的軌跡D．兩圓軌跡半徑之比為R1∶R2＝90∶1解析：選B原子核發(fā)生衰變時兩粒子的速度方向相反，由題圖可知，粒子的運動軌跡在同一側(cè)，根據(jù)左手定則可知，衰變后粒子電性相反，所以釋放的粒子應(yīng)該是電子，原子核發(fā)生的是β衰變，A錯誤；衰變后新核所受的洛倫茲力方向向上，由左手定則可知，新核的運動方向向右，B正確；根據(jù)qvB＝meq\f(v2,R)，解得R＝eq\f(mv,qB)＝eq\f(p,qB)，p是動量，R與電荷量成反比，β粒子與新核的電荷量大小分別為e和91e，則R1∶R2＝91∶1，所以軌跡1是衰變后β粒子的軌跡，故C、D錯誤。11．(2022·浙江6月選考)如圖為氫原子的能級圖。大量氫原子處于n＝3的激發(fā)態(tài)，在向低能級躍遷時放出光子，用這些光子照射逸出功為2.29eV的金屬鈉。下列說法正確的是()A．逸出光電子的最大初動能為10.80eVB．n＝3躍遷到n＝1放出的光子動量最大C．有3種頻率的光子能使金屬鈉產(chǎn)生光電效應(yīng)D．用0.85eV的光子照射，氫原子躍遷到n＝4激發(fā)態(tài)解析：選B從n＝3躍遷到n＝1放出的光子能量最大，根據(jù)Ek＝E－W0，可得此時逸出光電子的最大初動能為Ek＝9.80eV，A錯誤；根據(jù)p＝eq\f(h,λ)＝eq\f(hν,c)，E＝hν，又因為從n＝3躍遷到n＝1放出的光子能量最大，故可知動量最大，B正確；大量氫原子從n＝3的激發(fā)態(tài)躍遷能放出Ceq\o\al(2,3)＝3種頻率的光子，其中從n＝3躍遷到n＝2放出的光子能量為ΔEk＝3.4eV－1.51eV＝1.89eV<2.29eV，不能使金屬鈉產(chǎn)生光電效應(yīng)，其他兩種均可以，C錯誤；由于從n＝3躍遷到n＝4能級需要吸收的光子能量為ΔE＝1.51eV－0.85eV＝0.66eV≠0.85eV，所以用0.85eV的光子照射，不能使氫原子躍遷到n＝4激發(fā)態(tài)，D錯誤。12．(2023·成都一模)近年來，我國海軍航母事業(yè)高歌猛進，“遼寧號”與第一艘國產(chǎn)航母首次構(gòu)成雙航母編隊。我國的核動力航母也將在不遠的將來實現(xiàn)裝備，這也是我國海軍航母的“終極”目標。原子核的比結(jié)合能隨質(zhì)量數(shù)的變化圖像如圖所示，根據(jù)該曲線對核能的認識正確的是()A．自由核子組成原子核時，其質(zhì)量虧損所對應(yīng)的能量不等于該原子核的結(jié)合能B．質(zhì)量較小的輕核結(jié)合成質(zhì)量較大的重核時要吸收能量，質(zhì)量較大的重核分裂成質(zhì)量較小的輕核時要放出能量C．質(zhì)量較大的重核和質(zhì)量較小的輕核平均結(jié)合能都較小，且輕核的平均結(jié)合能還有些起伏D．一重原子核衰變成α粒子和另一原子核，衰變產(chǎn)物的質(zhì)量之和一定大于原來重核的質(zhì)量解析：選C根據(jù)愛因斯坦質(zhì)能方程E＝mc2可知，自由核子組成原子核時，其質(zhì)量虧損所對應(yīng)的能量等于該原子核的結(jié)合能，故A錯誤；質(zhì)量較小的輕核結(jié)合成質(zhì)量較大的重核時出現(xiàn)質(zhì)量虧損，要放出能量，質(zhì)量較大的重核分裂成質(zhì)量較小的輕核時也出現(xiàn)質(zhì)量虧損，要放出能量，故B錯誤；根據(jù)題圖中的曲線很容易看出，質(zhì)量較大的重核和質(zhì)量較小的輕核的比結(jié)合能都較小，且輕核的比結(jié)合能還有些起伏，故C正確；一重原子核衰變成α粒子和另一原子核，該過程中要釋放能量，衰變產(chǎn)物的質(zhì)量之和一定小于原來重核的質(zhì)量，故D錯誤。13．(2022·山東等級考)碘125衰變時產(chǎn)生γ射線，醫(yī)學(xué)上利用此特性可治療某些疾病。碘125的半衰期為60天，若將一定質(zhì)量的碘125植入患者病灶組織，經(jīng)過180天剩余碘125的質(zhì)量為剛植入時的()A.eq\f(1,16) B．eq\f(1,8)C.eq\f(1,4) D．eq\f(1,2)解析：選B設(shè)剛植入時碘的質(zhì)量為m0，經(jīng)過180天后的質(zhì)量為m，根據(jù)m＝m0eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,2)))eq\f(t,T)，代入數(shù)據(jù)解得m＝m0eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,2)))eq\f(180,60)＝m0eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,2)))3＝eq\f(1,8)m0。14.用能量為E0的光照射大量處于基態(tài)的氫原子，發(fā)現(xiàn)氫原子可以輻射6種頻率的光，氫原子能級圖如圖所示，各色可見光的波長和光子能量如表所示，下列說法正確的是()色光紅橙黃綠藍靛紫光的波長范圍/nm622～770597～622577～597492～577455～492350～455光子能量范圍/eV1.61～2.002.00～2.072.07～2.142.14～2.532.53～2.762.76～3.10A．E0＝12.09eVB．輻射6種顏色的光中包含紅光C．輻射6種顏色的光中有三種可見光D．氫原子從基態(tài)躍遷到高能級，電子的動能增大，原子的電勢能增大解析：選B根據(jù)題意可知，氫原子從基態(tài)躍遷到n＝4能級，E0＝E4－E1＝12.75eV,故A錯誤；氫原子所輻射的6種頻率的光，其對應(yīng)的光子能量分別為ΔE1＝E4－E1＝12.75eV，ΔE2＝E4－E2＝2.55eV，ΔE3＝E4－E3＝0.66eV，ΔE4＝E3－E1＝12.09eV，ΔE5＝E3－E2＝1.89eV，ΔE6＝E2－E1＝10.2eV，則這6種頻率的光中有紅光和藍靛光兩種可見光，故B正確，C錯誤；氫原子從基態(tài)躍遷到高能級，原子要吸收光子，電子的動能減小，