课时跟踪检测(四十六)　原子结构　原子核

课时跟踪检测(四十六)原子结构原子核1．(2022·湖南高考)关于原子结构和微观粒子波粒二象性，下列说法正确的是()A．卢瑟福的核式结构模型解释了原子光谱的分立特征B．玻尔的原子理论完全揭示了微观粒子运动的规律C．光电效应揭示了光的粒子性D．电子束穿过铝箔后的衍射图样揭示了电子的粒子性解析：选C玻尔的量子化模型很好地解释了原子光谱的分立特征，A错误；玻尔的原子理论成功的解释了氢原子的分立光谱，但不足之处还保留了经典理论中的一些观点，如电子轨道的概念，还不能完全揭示微观粒子的运动规律，B错误；光电效应揭示了光的粒子性，C正确；电子束穿过铝箔后的衍射图样，证实了电子的波动性，D错误。2.氢原子的能级图如图所示，当氢原子从n＝3的能级跃迁到n＝1的能级时，能够辐射出a、b、c三种频率的光子，设a、b、c三种频率光子的频率和能量分别是νa、νb、νc和Ea、Eb、Ec，下列说法正确的是()A．Eb＝E1－E3 B．Ea＝Eb－EcC．νa＝νb＋νc D．νa＝νc－νb解析：选B由玻尔理论可知，Eb＝E3－E1，Ea＝E2－E1，Ec＝E3－E2，则Ea＝Eb－Ec，故A错误，B正确；由E＝hν可知，hνa＝hνb－hνc，可得νa＝νb－νc，故C、D错误。3．(2022·浙江6月选考)(多选)秦山核电站生产eq\o\al(14,)6C的核反应方程为eq\o\al(14,)7N＋eq\o\al(1,0)n→eq\o\al(14,)6C＋X，其产物eq\o\al(14,)6C的衰变方程为eq\o\al(14,)6C→eq\o\al(14,)7N＋eq\o\al(0,－1)e。下列说法正确的是()A．X是eq\o\al(1,1)HB.eq\o\al(14,)6C可以用作示踪原子C.eq\o\al(0,－1)e来自原子核外D．经过一个半衰期，10个eq\o\al(14,)6C将剩下5个解析：选AB根据质量数守恒和电荷数守恒可知，X的质子数为1，质量数为1，即为eq\o\al(1,1)H，A正确；常用的示踪原子有：eq\o\al(14,)6C，eq\o\al(16,)8O，eq\o\al(3,1)H，B正确；eq\o\al(0,－1)e由原子核内的一个中子转化为一个质子和一个电子，电子被释放出来，所以eq\o\al(0,－1)e来自原子核内，C错误；半衰期是一个统计规律，对于大量原子核衰变是成立的，个数较少时规律不成立，D错误。4．(2023·宝鸡模拟)图甲是α、β、γ三种射线穿透能力的示意图，图乙是工业上利用射线的穿透性来检查金属内部伤痕的示意图。图乙中检查所利用的射线是()A．α射线 B．β射线C．γ射线 D．三种射线都可以解析：选C根据题图甲知能够穿过钢板的射线是γ射线，C正确。5．(2022·湖北高考)上世纪四十年代初，我国科学家王淦昌先生首先提出证明中微子存在的实验方案：如果静止原子核eq\o\al(7,4)Be俘获核外K层电子e，可生成一个新原子核X，并放出中微子νe，即eq\o\al(7,4)Be＋0－1e→X＋eq\o\al(0,0)νe。根据核反应后原子核X的动能和动量，可以间接测量中微子的能量和动量，进而确定中微子的存在。下列说法正确的是()A．原子核X是eq\o\al(7,3)LiB．核反应前后总质子数不变C．核反应前后总质量数不同D．中微子νe的电荷量与电子的相同解析：选A根据质量数守恒和电荷数守恒，X的质量数为7，电荷数为3，可知原子核X是eq\o\al(7,3)Li，A正确，C错误；核反应方程为eq\o\al(7,4)Be＋0－1e→eq\o\al(7,3)Li＋eq\o\al(0,0)νe，则反应前的总质子数为4，反应后的总质子数为3，B错误；中微子不带电，则中微子νe的电荷量与电子的不相同，D错误。6.如图所示是卢瑟福设计的一个实验：他在铅块上钻了一个小孔，孔内放入一点镭，使射线只能从这个小孔里发出，随后他将射线引入磁场中，发现射线立即分成三股，他把三束射线分别命名为α射线、β射线、γ射线。基于对这三种射线的深入分析，卢瑟福获得了1907年的诺贝尔奖。以下对这三束射线描述准确的是()A．α射线的穿透能力最弱，容易被物体吸收B．β射线在真空中的运动速度是光速C．γ射线本质上是波长极短的电磁波，电离能力极强D．β射线带负电，是来自镭原子的核外电子解析：选Aα射线穿透能力最弱，电离作用强，容易被物体吸收，故A正确；β射线的速度约是光速的99%，故B错误；γ射线是一种波长很短的电磁波，电离能力极弱，故C错误；β射线(高速电子束)带负电，是由一个中子转变成一个质子后释放的，故D错误。7．(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eq\f(N,3)，则在t＝4t0时刻，尚未衰变的原子核总数为()A.eq\f(N,12) B．eq\f(N,9)C.eq\f(N,8) D．eq\f(N,6)解析：选C设半衰期为t0的元素原子核数为x，另一种元素原子核数为y，依题意有x＋y＝N，经历2t0后有eq\f(1,4)x＋eq\f(1,2)y＝eq\f(N,3)，联立可得x＝eq\f(2,3)N，y＝eq\f(1,3)N。在t＝4t0时，原子核数为x的元素经历了4个半衰期，原子核数为y的元素经历了2个半衰期，则此时未衰变的原子核总数为n＝eq\f(1,24)x＋eq\f(1,22)y＝eq\f(N,8)。8.(2022·浙江1月选考)(多选)2021年12月15日秦山核电站迎来了安全发电30周年，核电站累计发电约6.9×1011kW·h，相当于减排二氧化碳六亿多吨。为了提高能源利用率，核电站还将利用冷却水给周围居民供热。下列说法正确的是()A．秦山核电站利用的是核聚变释放的能量B．秦山核电站发电使原子核亏损的质量约为27.6kgC．核电站反应堆中需要用镉棒控制链式反应的速度D．反应堆中存在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的核反应解析：选CD秦山核电站利用的是重核裂变释放的能量，A错误；没有给出核电站的电能转化率，故无法求出秦山核电站发电使原子核亏损的质量，B错误；核电站反应堆中需要用镉棒能吸收中子的特性，通过中子的数量控制链式反应的速度，C正确；反应堆利用铀235的裂变，生成两个或几个中等质量数的原子核和多个中子，且产物有随机的两分裂、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的核反应，D正确。9．(2021·河北高考)银河系中存在大量的铝同位素26Al。26Al核β＋衰变的衰变方程为eq\o\al(26,13)Al→eq\o\al(26,12)Mg＋eq\o\al(0,1)e，测得26Al核的半衰期为72万年。下列说法正确的是()A．26Al核的质量等于26Mg核的质量B．26Al核的中子数大于26Mg核的中子数C．将铝同位素26Al放置在低温低压的环境中，其半衰期不变D．银河系中现有的铝同位素26Al将在144万年后全部衰变为26Mg解析：选C26Al核发生β＋衰变的过程中释放正电子的同时还有核能释放，发生质量亏损，所以26Al核的质量大于26Mg核的质量，故A错误；26Al核的中子数n1＝26－13＝13，而26Mg核的中子数n2＝26－12＝14，所以26Al核的中子数小于26Mg核的中子数，故B错误；半衰期是原子核固有的属性，与物理环境和化学状态无关，故C正确；铝同位素26Al的半衰期为72万年，所以经过144万年也就是两个半衰期后还剩下eq\f(1,4)没有衰变，故D错误。10.eq\o\al(234,90)Th原子核静止在匀强磁场中的a点，某一时刻发生衰变，产生如图所示的1和2两个圆轨迹，由此可以判断()A．发生的是α衰变B．衰变后新核的运动方向向右C．轨迹1是衰变后新核的轨迹D．两圆轨迹半径之比为R1∶R2＝90∶1解析：选B原子核发生衰变时两粒子的速度方向相反，由题图可知，粒子的运动轨迹在同一侧，根据左手定则可知，衰变后粒子电性相反，所以释放的粒子应该是电子，原子核发生的是β衰变，A错误；衰变后新核所受的洛伦兹力方向向上，由左手定则可知，新核的运动方向向右，B正确；根据qvB＝meq\f(v2,R)，解得R＝eq\f(mv,qB)＝eq\f(p,qB)，p是动量，R与电荷量成反比，β粒子与新核的电荷量大小分别为e和91e，则R1∶R2＝91∶1，所以轨迹1是衰变后β粒子的轨迹，故C、D错误。11．(2022·浙江6月选考)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激发态解析：选B从n＝3跃迁到n＝1放出的光子能量最大，根据Ek＝E－W0，可得此时逸出光电子的最大初动能为Ek＝9.80eV，A错误；根据p＝eq\f(h,λ)＝eq\f(hν,c)，E＝hν，又因为从n＝3跃迁到n＝1放出的光子能量最大，故可知动量最大，B正确；大量氢原子从n＝3的激发态跃迁能放出Ceq\o\al(2,3)＝3种频率的光子，其中从n＝3跃迁到n＝2放出的光子能量为ΔEk＝3.4eV－1.51eV＝1.89eV<2.29eV，不能使金属钠产生光电效应，其他两种均可以，C错误；由于从n＝3跃迁到n＝4能级需要吸收的光子能量为ΔE＝1.51eV－0.85eV＝0.66eV≠0.85eV，所以用0.85eV的光子照射，不能使氢原子跃迁到n＝4激发态，D错误。12．(2023·成都一模)近年来，我国海军航母事业高歌猛进，“辽宁号”与第一艘国产航母首次构成双航母编队。我国的核动力航母也将在不远的将来实现装备，这也是我国海军航母的“终极”目标。原子核的比结合能随质量数的变化图像如图所示，根据该曲线对核能的认识正确的是()A．自由核子组成原子核时，其质量亏损所对应的能量不等于该原子核的结合能B．质量较小的轻核结合成质量较大的重核时要吸收能量，质量较大的重核分裂成质量较小的轻核时要放出能量C．质量较大的重核和质量较小的轻核平均结合能都较小，且轻核的平均结合能还有些起伏D．一重原子核衰变成α粒子和另一原子核，衰变产物的质量之和一定大于原来重核的质量解析：选C根据爱因斯坦质能方程E＝mc2可知，自由核子组成原子核时，其质量亏损所对应的能量等于该原子核的结合能，故A错误；质量较小的轻核结合成质量较大的重核时出现质量亏损，要放出能量，质量较大的重核分裂成质量较小的轻核时也出现质量亏损，要放出能量，故B错误；根据题图中的曲线很容易看出，质量较大的重核和质量较小的轻核的比结合能都较小，且轻核的比结合能还有些起伏，故C正确；一重原子核衰变成α粒子和另一原子核，该过程中要释放能量，衰变产物的质量之和一定小于原来重核的质量，故D错误。13．(2022·山东等级考)碘125衰变时产生γ射线，医学上利用此特性可治疗某些疾病。碘125的半衰期为60天，若将一定质量的碘125植入患者病灶组织，经过180天剩余碘125的质量为刚植入时的()A.eq\f(1,16) B．eq\f(1,8)C.eq\f(1,4) D．eq\f(1,2)解析：选B设刚植入时碘的质量为m0，经过180天后的质量为m，根据m＝m0eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,2)))eq\f(t,T)，代入数据解得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.用能量为E0的光照射大量处于基态的氢原子，发现氢原子可以辐射6种频率的光，氢原子能级图如图所示，各色可见光的波长和光子能量如表所示，下列说法正确的是()色光红橙黄绿蓝靛紫光的波长范围/nm622～770597～622577～597492～577455～492350～455光子能量范围/eV1.61～2.002.00～2.072.07～2.142.14～2.532.53～2.762.76～3.10A．E0＝12.09eVB．辐射6种颜色的光中包含红光C．辐射6种颜色的光中有三种可见光D．氢原子从基态跃迁到高能级，电子的动能增大，原子的电势能增大解析：选B根据题意可知，氢原子从基态跃迁到n＝4能级，E0＝E4－E1＝12.75eV,故A错误；氢原子所辐射的6种频率的光，其对应的光子能量分别为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，则这6种频率的光中有红光和蓝靛光两种可见光，故B正确，C错误；氢原子从基态跃迁到高能级，原子要吸收光子，电子的动能减小，