课时跟踪检测（三十七） 原子结构 原子核

PAGE第6页共6页课时跟踪检测（三十七）原子结构原子核一、立足主干知识，注重基础性和综合性1．(2021年1月新高考8省联考·广东卷)原子从高能级向低能级跃迁产生光子，将频率相同的光子汇聚可形成激光。下列说法正确的是()A．频率相同的光子能量相同B．原子跃迁发射的光子频率连续C．原子跃迁只产生单一频率的光子D．激光照射金属板不可能发生光电效应解析：选A根据ε＝hν可知，频率相同的光子能量相同，故A正确。原子从一个定态跃迁到另一个定态时，原子辐射一定频率的光子，光子的能量由这两种定态的能量差决定。电子轨道是量子化的，能量是量子化的，故而频率是不连续的。这也就成功解释了氢原子光谱不连续的特点——频率不连续特点，故B错误。原子在不同的轨道之间跃迁产生不同频率的光子，故C错误。根据Ek＝hν－W0可知，激光光子的能量大于金属板的逸出功时，照射金属板即可发生光电效应，故D错误。2．已知A和B两种放射性元素的半衰期分别为T和2T，则相同质量的A和B经过2T后，剩有的A和B质量之比为()A．1∶4 B．1∶2C．2∶1 D．4∶1解析：选B根据衰变规律，经过2T后，A剩有的质量mA＝eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,2)))eq\f(2T,T)m0＝eq\f(1,4)m0，B剩有的质量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)，故选项B正确。3.eq\o\al(232,90)Th(钍)经过一系列α衰变和β衰变，变成eq\o\al(208,82)Pb(铅)。以下说法中错误的是()A．铅核比钍核少8个质子B．铅核比钍核少16个中子C．共经过4次α衰变和6次β衰变D．共经过6次α衰变和4次β衰变解析：选C设α衰变次数为x，β衰变次数为y，由质量数守恒和电荷数守恒得232＝208＋4x,90＝82＋2x－y，解得x＝6，y＝4，C错、D对。铅核、钍核的质子数分别为82、90，故A对。铅核、钍核的中子数分别为126、142，故B对。4．(2021·石家庄质检)如图所示为氢原子能级示意图，下列有关说法正确的是()A．处于基态的氢原子吸收10.5eV的光子后能跃迁至n＝2能级B．大量处于n＝4能级的氢原子向低能级跃迁时，最多可辐射出3种不同频率的光C．若用从n＝3能级跃迁到n＝2能级辐射出的光，照射某金属时恰好发生光电效应，则用从n＝4能级跃迁到n＝3能级辐射出的光，照射该金属时一定能发生光电效应D．用n＝4能级跃迁到n＝1能级辐射出的光，照射逸出功为6.34eV的金属铂产生的光电子的最大初动能为6.41eV解析：选D处于基态的氢原子吸收10.2eV的光子后能跃迁至n＝2能级，不能吸收10.5eV的光子，故A错误；大量处于n＝4能级的氢原子，最多可以辐射出Ceq\o\al(2,4)＝6种不同频率的光子，故B错误；从n＝3能级跃迁到n＝2能级辐射出的光子的能量大于从n＝4能级跃迁到n＝3能级辐射出的光子的能量，用从n＝3能级跃迁到n＝2能级辐射出的光，照射某金属时恰好发生光电效应，则用从n＝4能级跃迁到n＝3能级辐射出的光，照射该金属时一定不能发生光电效应，故C错误；处于n＝4能级的氢原子跃迁到n＝1能级辐射出的光子的能量为：E＝E4－E1＝－0.85eV－(－13.6eV)＝12.75eV，根据光电效应方程，照射逸出功为6.34eV的金属铂产生的光电子的最大初动能为：Ek＝E－W0＝12.75eV－6.34eV＝6.41eV，故D正确。5．(2021年1月新高考8省联考·湖南卷)2020年12月4日，新一代“人造太阳”装置——中国环流器二号M装置(HL­2M)在成都建成并首次实现利用核聚变放电，下列方程中，正确的核聚变反应方程是()A.eq\o\al(2,1)H＋eq\o\al(3,1)H→eq\o\al(4,2)He＋eq\o\al(1,0)nB.eq\o\al(238,92)U→eq\o\al(234,90)Th＋eq\o\al(4,2)HeC.eq\o\al(235,92)U＋eq\o\al(1,0)n→eq\o\al(144,56)Ba＋eq\o\al(89,36)Kr＋3eq\o\al(1,0)nD.eq\o\al(4,2)He＋eq\o\al(27,13)Al→eq\o\al(30,15)P＋2eq\o\al(1,0)n解析：选A核聚变反应是两轻核反应变成质量较大的核。eq\o\al(2,1)H＋eq\o\al(3,1)H→eq\o\al(4,2)He＋eq\o\al(1,0)n，是轻核聚变，故A正确；eq\o\al(238,92)U→eq\o\al(234,90)Th＋eq\o\al(4,2)He，此核反应属于α衰变，故B错误；eq\o\al(235,92)U＋eq\o\al(1,0)n→eq\o\al(144,56)Ba＋eq\o\al(89,36)Kr＋3eq\o\al(1,0)n，此反应属于重核裂变，故C错误；eq\o\al(4,2)He＋eq\o\al(27,13)Al→eq\o\al(30,15)P＋2eq\o\al(1,0)n，此反应质量数不守恒，是错误的核反应方程，故D错误。6．(2021·池州质检)有关核反应方程，下列说法正确的是()A.eq\o\al(238,92)U→eq\o\al(234,90)Th＋eq\o\al(4,2)He属于α衰变B.eq\o\al(14,7)N＋eq\o\al(4,2)He→eq\o\al(17,8)O＋eq\o\al(1,1)H是β衰变C．核反应方程eq\o\al(210,84)Po→eq\o\al(y,82)X＋eq\o\al(4,2)He中的y＝206，X的中子个数为128D．铀核裂变的核反应为eq\o\al(238,92)U→eq\o\al(141,56)Ba＋eq\o\al(92,36)Kr＋2eq\o\al(1,0)n解析：选Aα衰变是重核自发地放出α粒子的天然放射现象，其中α粒子是eq\o\al(4,2)He，故A正确；eq\o\al(14,7)N＋eq\o\al(4,2)He→eq\o\al(17,8)O＋eq\o\al(1,1)H是发现质子的原子核人工转变，故B错误；根据质量数守恒：y＝210－4＝206，X的中子个数为206－82＝124，故C错误；铀核裂变属于重核裂变，不能自发进行，铀核裂变的核反应为eq\o\al(235,92)U＋eq\o\al(1,0)n→eq\o\al(144,56)Ba＋eq\o\al(89,36)Kr＋3eq\o\al(1,0)n，故D错误。7．(2019·全国卷Ⅱ)太阳内部核反应的主要模式之一是质子­质子循环，循环的结果可表示为4eq\o\al(1,1)H→eq\o\al(4,2)He＋2eq\o\al(0,1)e＋2γ已知eq\o\al(1,1)H和eq\o\al(4,2)He的质量分别为mp＝1.0078u和mα＝4.0026u,1u＝931MeV/c2，c为光速。在4个eq\o\al(1,1)H转变成1个eq\o\al(4,2)He的过程中，释放的能量约为()A．8MeV B．16MeVC．26MeV D．52MeV解析：选C因电子的质量远小于质子的质量，计算中可忽略不计。质量亏损Δm＝4mp－mα由质能方程得ΔE＝Δmc2＝(4×1.0078－4.0026)×931MeV≈26.6MeV，故C正确。8．(2021年1月新高考8省联考·湖北卷)用粒子加速器加速后的质子轰击静止的锂原子核，生成两个动能均为8.919MeV的α粒子(eq\o\al(4,2)He)，其核反应方程式为：eq\o\al(1,1)H＋eq\o\al(7,3)Li→eq\o\al(4,2)He＋eq\o\al(4,2)He。已知质子质量为1.007825u，锂原子核的质量为7.016004u，α粒子的质量为4.002603u,1u相当于931MeV。若核反应释放的能量全部转化为α粒子的动能，则入射质子的动能约为()A．0.5MeV B．8.4MeVC．8.9MeV D．17.3MeV解析：选A该反应放出能量ΔE＝(1.007825u＋7.016004u－2×4.002603u)×931MeV/u＝17.34MeV，入射质子的动能EkH＝2Ekα－ΔE≈0.5MeV，故A正确。9．(2017·全国卷Ⅱ)一静止的铀核放出一个α粒子衰变成钍核，衰变方程为eq\o\al(238,92)U→eq\o\al(234,90)Th＋eq\o\al(4,2)He。下列说法正确的是()A．衰变后钍核的动能等于α粒子的动能B．衰变后钍核的动量大小等于α粒子的动量大小C．铀核的半衰期等于其放出一个α粒子所经历的时间D．衰变后α粒子与钍核的质量之和等于衰变前铀核的质量解析：选B静止的铀核在衰变过程中遵循动量守恒，由于系统的总动量为零，因此衰变后产生的钍核和α粒子的动量等大反向，即pTh＝pα，B项正确；因此有eq\r(2mThEkTh)＝eq\r(2mαEkα)，由于钍核和α粒子的质量不等，因此衰变后钍核和α粒子的动能不等，A项错误；根据半衰期的定义可知，C项错误；由于衰变过程释放能量，根据爱因斯坦质能方程可知，衰变过程有质量亏损，因此D项错误。二、强化迁移能力，突出创新性和应用性10．下图中有四幅图片，涉及有关物理学发展历史的四个重大发现，则下列有关说法错误的是()A．甲图片与伦琴有关B．乙图片所反映的现象是贝克勒尔最先发现的C．丙图片是法拉第研究阴极射线并发现电子的装置D．丁图片与爱因斯坦的质能方程有关解析：选C结合教材史料，应用物理规律。甲图片为伦琴发现X射线后，照射的伦琴夫人手的照片，故选项A正确；乙图片中反映的天然放射性现象是贝克勒尔最先发现的，故选项B正确；丙图片的现象是法拉第研究电磁感应规律时的装置，与阴极射线及电子的发现无关，故选项C错误；原子弹的能量来源于核能，与爱因斯坦的质能方程ΔE＝Δmc2有关，故选项D正确。11．在垂直于纸面的匀强磁场中，有一原来静止的原子核，该核衰变后，放出的带电粒子和反冲核的运动轨迹分别如图中a、b所示。由图可以判定()A．该核发生的是α衰变B．该核发生的是β衰变C．磁场方向一定垂直纸面向里D．磁场方向一定垂直纸面向外解析：选B原来静止的核，放出粒子后，总动量守恒，所以粒子和反冲核的速度方向一定相反，根据图示，它们在同一磁场中是向同一侧偏转的，由左手定则可知它们必带异种电荷，故应为β衰变；由于不知它们的旋转方向，因而无法判定磁场是垂直纸面向里还是向外，故B项正确。12．(2021·宁波模拟)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。13．原子核的比结合能曲线如图所示。根据该曲线，下列判断正确的有()A.eq\o\al(4,2)He核的结合能约为14MeVB.eq\o\al(6,3)Li核比eq\o\al(4,2)He核更稳定C两个eq\o\al(2,1)H核结合成eq\o\al(4,2)He核时释放能量D.eq\o\al(235,92)U核中核子的平均结合能比eq\o\al(89,36)Kr核中的大解析：选C由题图可知，eq\o\al(4,2)He的比结合能为7MeV，因此它的结合能为7MeV×4＝28MeV，A项错误；比结合能越大，表明原子核中核子结合得越牢固，原子核越稳定，结合题图可知B项错误；两个比结合能小的eq\o\al(2,1)H核结合成比结合能大的eq\o\al(4,2)He时，会释放能量，C项正确；由题图可知，eq\o\al(235,92)U的比结合能(即平均结合能)比eq\o\al(89,36)Kr的小，D项错误。14．某核电站遭受严重破坏，产生了严重的核泄漏，从核电站周围一定范围内的空气中和核电站排出的废水中分别检测出了放射性物质碘131和钚239，严重危及了人们的生命安全。已知该核电站采用的是重水反应堆，用eq\o\al(238,92)U(铀)吸收中子后生成eq\o\al(239,94)Pu(钚)，碘131的半衰期为8天，下列说法正确的是()A．排出的废水中的钚239是铀核裂变的生成物B．若eq\o\al(238,92)U吸收中子后变成eq\o\al(239,92)U，eq\o\al(239,92)U很不稳定，则经过2次β衰变后变成eq\o\al(239,94)PuC．核电站的核废料可直接堆放在露天垃圾场D．碘131的半衰期只有8天，因此16天后会全部消失解析：选B裂变是重核生成几个中等质量原子核的过程，铀238的质量数比钚239的小，因此钚不是铀核裂变的生成物，选项A错误；发生β衰变时质量数不发生改变，根据电荷数守恒可知eq\o\al(239,92)U发生2次β衰变后变成eq\o\al(239,94)Pu，选项B正确；核电站的核废料中具有很多的放射性物质，不可以直接堆在露天垃圾场，选项C错误；碘131的半衰期是8天，它是一个统计规律，大量的碘131在8天后会剩一半，16天后会剩四分之一，因此选项D错误。15．(2017·北京高考)在磁感应强度为B的匀强磁场中，一个静止的放射性原子核发生了一次α衰