【三維設(shè)計(jì)】2014屆高三物理一輪 課時(shí)跟蹤檢測47 原子結(jié)構(gòu)和原子核

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1、 課時(shí)跟蹤檢測(四十七)　原子結(jié)構(gòu)和原子核 高考?？碱}型：選擇題＋填空題＋計(jì)算題 1．(2012·天津高考)下列說法正確的是(　　) A．采用物理或化學(xué)方法可以有效地改變放射性元素的半衰期 B．由玻爾理論知道氫原子從激發(fā)態(tài)躍遷到基態(tài)時(shí)會(huì)放出光子 C．從高空對(duì)地面進(jìn)行遙感攝影是利用紫外線良好的穿透能力 D．原子核所含核子單獨(dú)存在時(shí)的總質(zhì)量小于該原子核的質(zhì)量 2．(2012·吉林二模)目前，在居家裝修中，經(jīng)常用到花崗巖、大理石等裝修材料，這些巖石都不同程度地含有放射性元素，比如有些含有鈾、釷的花崗巖等巖石都會(huì)釋放出放射性惰性氣體氡，而氡會(huì)發(fā)生放射性衰變，放出α、β、γ射線，這些

2、射線會(huì)導(dǎo)致細(xì)胞發(fā)生癌變及呼吸道方面的疾病，根據(jù)有關(guān)放射性知識(shí)可知，下列說法正確的是(　　) A．β衰變所釋放的電子是原子核內(nèi)的中子轉(zhuǎn)化成質(zhì)子時(shí)產(chǎn)生并發(fā)射出來的 B．β射線是原子核外電子電離形成的電子流，它具有中等的穿透能力 C．已知氡的半衰期為3.8天，若取1 g氡放在天平左盤上，砝碼放于右盤，左右兩邊恰好平衡，則7.6天后，需取走0.75 g砝碼天平才能再次平衡 D．發(fā)生α衰變時(shí)，生成核與原來的原子核相比，中子數(shù)減少了2 3. (2012·廣東部分名校聯(lián)考)某光電管的陰極為金屬鉀制成的，它的逸出功為2.21 eV，如圖1所示是氫原子的能級(jí)圖，一群處于n＝4能級(jí)的氫原子向低能級(jí)躍遷時(shí)

3、，輻射的光照射到該光電管的陰極上，這束光中能使金屬鉀發(fā)生光電效應(yīng)的光譜線條數(shù)是(　　) A．2條　　　　　　　　　　　 B．4條 C．5條 D．6條 圖1 4．(2013·麗水模擬)如圖2所示，由天然放射性元素釙(Po)放出的射線x1，轟擊鈹(49Be)時(shí)會(huì)產(chǎn)生粒子流x2，用粒子流x2轟擊石蠟時(shí)會(huì)打出粒子流x3，經(jīng)研究知道(　　) 圖2 A．x1為α粒子，x2為質(zhì)子 B．x1為α粒子，x3為質(zhì)子 C．x2為質(zhì)子，x3為中子 D．x2為質(zhì)子，x3為光子 5．(2012·廣東高考)能源是社會(huì)發(fā)展的基礎(chǔ)，發(fā)展核能是解決能源問題的途

4、徑之一。下列釋放核能的反應(yīng)方程，表述正確的有(　　) A．H＋H→He＋n是核聚變反應(yīng) B．H＋H→He＋n是β衰變 C. U＋n→Ba＋Kr＋3n是核裂變反應(yīng) D. U＋n→Xe＋Sr＋2n是α衰變 6．(2012·江西重點(diǎn)中學(xué)第二次聯(lián)考)如圖3所示，氫原子在下列各能級(jí)間躍遷：(1)從n＝2到n＝1；(2)從n＝5到n＝3；(3)從n＝4到n＝2。在躍遷過程中輻射的電磁波的波長分別用λ1、λ2、λ3表示。波長λ1、λ2、λ3大小的順序是(　　) 圖3 A．λ1<λ2<λ3 B．λ1<λ3<λ2 C．λ3<λ2<λ1 D．λ2＝λ3<λ1 7．由于放射性元素 Np

5、的半衰期很短，所以在自然界一直未被發(fā)現(xiàn)，只是在使用人工的方法制造后才被發(fā)現(xiàn)。已知 Np經(jīng)過一系列α衰變和β衰變后變成Bi，下列判斷中正確的是(　　) A. Bi的原子核比 Np的原子核少28個(gè)中子 B. Bi的原子核比 Np的原子核少18個(gè)中子 C．衰變過程中共發(fā)生了7次α衰變和4次β衰變 D．衰變過程中共發(fā)生了4次α衰變和7次β衰變 8．下列說法正確的是(　　) A．發(fā)現(xiàn)中子的核反應(yīng)方程是Be＋He―→C＋n B．20個(gè) U的原子核經(jīng)過兩個(gè)半衰期后剩下5個(gè) U C. U在中子轟擊下生成Sr和 Xe的過程中，原子核中的平均核子質(zhì)量變小 D．原子從一種定態(tài)躍遷到另一種定態(tài)時(shí)，一

6、定要輻射出一定頻率的光子 9．(2012·四川高考)如圖4為氫原子能級(jí)示意圖的一部分，則氫原子(　　) 圖4 A．從n＝4能級(jí)躍遷到n＝3能級(jí)比從n＝3能級(jí)躍遷到n＝2能級(jí)輻射出電磁波的波長長 B．從n＝5能級(jí)躍遷到n＝1能級(jí)比從n＝5能級(jí)躍遷到n＝4能級(jí)輻射出電磁波的速度大 C．處于不同能級(jí)時(shí)，核外電子在各處出現(xiàn)的概率是一樣的 D．從高能級(jí)向低能級(jí)躍遷時(shí)，氫原子核一定向外放出能量 10．(2012·東北三省三校聯(lián)考)如圖5所示，氫原子在不同能級(jí)間發(fā)生a、b、c三種躍遷時(shí)，釋放光子的波長分別是λa、λb、λc，則下列說法正確的是(　　) 圖5 A．從n＝3能級(jí)躍遷到n

7、＝1能級(jí)時(shí)，釋放光子的波長可表示為 B．從n＝3能級(jí)躍遷到n＝2能級(jí)時(shí)，電子的電勢(shì)能減小，氫原子的能量增加 C．若用波長為λc的光照射某金屬時(shí)恰好能發(fā)生光電效應(yīng)，則用波長為λa的光照射該金屬時(shí)也一定能發(fā)生光電效應(yīng) D．用12.09 eV的光子照射大量處于基態(tài)的氫原子時(shí)，可以發(fā)出3種頻率的光 11．按照玻爾原子理論，氫原子中的電子離原子核越遠(yuǎn)，氫原子的能量________(選填“越大”或“越小”)。已知?dú)湓拥幕鶓B(tài)能量為E1(E1＜0)，電子質(zhì)量為m，基態(tài)氫原子中的電子吸收一頻率為ν的光子被電離后，電子速度大小為________(普朗克常量為h)。 12．假設(shè)兩個(gè)氘核在一直線上相碰發(fā)生

8、聚變反應(yīng)生成氦的同位素和中子，已知氘核的質(zhì)量是2.013 6 u，中子的質(zhì)量是1.008 7 u，氦核同位素的質(zhì)量是3.015 0 u。 (1)聚變的核反應(yīng)方程是________，在聚變核反應(yīng)中釋放出的能量為________ MeV。(保留兩位有效數(shù)字) (2)若氚核和氦核發(fā)生聚變生成鋰核，反應(yīng)方程式為H＋He―→Li，已知各核子比結(jié)合能分別為EH＝1.112 MeV、EHe＝7.075 MeV、ELi＝5.603 MeV，試求此核反應(yīng)過程中釋放的核能。 答 案 課時(shí)跟蹤檢測(四十七) 原子結(jié)構(gòu)和原子核 1．選B　采用物理和化學(xué)方法不能改變放射性元素的半衰期，選項(xiàng)A錯(cuò)誤

9、；由玻爾理論知道氫原子從激發(fā)態(tài)躍遷到基態(tài)時(shí)會(huì)放出光子，選項(xiàng)B正確；從高空對(duì)地面進(jìn)行遙感攝影利用的是紅外線，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；原子核所含核子單獨(dú)存在時(shí)的總質(zhì)量大于該原子核的質(zhì)量，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。 2．選AD　β衰變是原子核內(nèi)的中子轉(zhuǎn)化成質(zhì)子同時(shí)釋放一個(gè)電子，A正確，B錯(cuò)誤。半衰期是指原子核有半數(shù)發(fā)生衰變所需的時(shí)間，而不是原子核的質(zhì)量減少一半，C錯(cuò)誤。α粒子為氦原子核，根據(jù)質(zhì)量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒可知，發(fā)生α衰變時(shí)，生成核與原來的原子核相比，中子數(shù)減少了2，D正確。 3．選B　一群處于n＝4能級(jí)的氫原子向低能級(jí)躍遷時(shí)可輻射出C42＝＝6種光子，它們的光子能量分別為12.75 eV、12.09 eV、10.

10、20 eV、2.55 eV、1.89 eV和0.66 eV，其中兩種光子能量小于金屬鉀的逸出功2.21 eV，它們不能使金屬鉀發(fā)生光電效應(yīng)。本題答案為B。 4．選B　用從釙發(fā)出的α射線轟擊鈹時(shí)，會(huì)產(chǎn)生一種不受電場和磁場影響、穿透力很強(qiáng)的粒子流。如果用這種粒子流轟擊石蠟，能從石蠟中打出質(zhì)子。查德威克經(jīng)過研究，發(fā)現(xiàn)這種粒子正是盧瑟福猜想的中子。由以上可知x1為α粒子，x2為中子，x3為質(zhì)子，B正確，A、C、D錯(cuò)誤。 5．選AC　H＋H→He＋n是核聚變反應(yīng)，而不是β衰變；D選項(xiàng)中是核裂變反應(yīng)，D錯(cuò)。 6．選B　設(shè)從n＝2到n＝1，從n＝5到n＝3和從n＝4到n＝2在躍遷過程中輻射光子的能量分

11、別為E1、E2、E3，則E1＝10.2 eV，E2＝0.97 eV，E3＝2.55 eV，即E1>E3>E2，由E＝h可知λ1<λ3<λ2，B正確。 7．選BC　 Bi的中子數(shù)為209－83＝126, Np的中子數(shù)為237－93＝144, Bi的原子核比 93237Np的原子核少18個(gè)中子，A錯(cuò)、B對(duì)；衰變過程中共發(fā)生了α衰變的次數(shù)為＝7次，β衰變的次數(shù)是2×7－(93－83)＝4次，C對(duì)、D錯(cuò)。 8．選AC　發(fā)現(xiàn)中子的核反應(yīng)方程是Be＋He―→C＋n，A正確。原子核的半衰期是一個(gè)統(tǒng)計(jì)規(guī)律，只對(duì)大量的原子核才適用，所以B錯(cuò)誤。 U在中子轟擊下生成Sr和 Xe的過程中，原子核中的平均核子質(zhì)量

12、變小，所以該反應(yīng)過程會(huì)產(chǎn)生質(zhì)量虧損，從而放出核能，C正確。原子從一種定態(tài)躍遷到另一種定態(tài)時(shí)，可能要輻射出一定頻率的光子，也可能會(huì)吸收一定頻率的光子，所以D錯(cuò)誤。 9．選A　根據(jù)Em－En＝hν＝h可得λ＝h，則從n＝4能級(jí)躍遷到n＝3能級(jí)比從n＝3能級(jí)躍遷到n＝2能級(jí)輻射出的電磁波的波長要長，故A選項(xiàng)正確；由于電磁波在空氣中的傳播速度都是相同的，接近光速，故B選項(xiàng)錯(cuò)誤；根據(jù)氫原子的電子云圖可知，處于不同能級(jí)時(shí)，核外電子在各處出現(xiàn)的概率是不一樣的，故C選項(xiàng)錯(cuò)誤；從高能級(jí)向低能級(jí)躍遷時(shí)，原子一定向外以光子的形式釋放能量，但這是核外電子在不同軌道間的躍遷，與原子核無關(guān)，故D選項(xiàng)錯(cuò)誤。 10．選A

13、D　從n＝3能級(jí)躍遷到n＝1能級(jí)時(shí)，釋放出的光子能量為(E3－E1)，由E＝hν得釋放光子的波長為，A正確。從n＝3能級(jí)躍遷到n＝2能級(jí)時(shí)釋放光子，因此電子的電勢(shì)能減小，氫原子的能量減小，B錯(cuò)誤。由能級(jí)圖可知波長為λc的光對(duì)應(yīng)的光子頻率大于波長為λa的光所對(duì)應(yīng)的光子頻率，因此用波長為λc的光照射某金屬時(shí)恰好能發(fā)生光電效應(yīng)，用波長為λa的光照射該金屬時(shí)一定不能發(fā)生光電效應(yīng)，C錯(cuò)誤。用12.09 eV的光子照射大量處于基態(tài)的氫原子時(shí)，氫原子可以從n＝1能級(jí)躍遷到n＝3能級(jí)，大量氫原子再由n＝3能級(jí)躍遷到n＝1能級(jí)時(shí)將發(fā)出3種不同頻率的光，D正確。 11．解析：根據(jù)玻爾理論可知，氫原子中的電子離核

14、越遠(yuǎn)，氫原子的能量越大，由mv2＝hν＋E1可得v＝ 。 答案：越大　 12．解析：(1)根據(jù)題中條件，可知核反應(yīng)方程式為H＋H―→He＋n。核反應(yīng)過程中的質(zhì)量虧損：Δm＝2mH－(mHe＋mn)＝2×2.013 6 u－(3.015 0＋1.008 7)u＝3.5×10－3u。 由于1 u的質(zhì)量與931.5 MeV的能量相對(duì)應(yīng)，所以氘核聚變時(shí)放出的能量： ΔE＝3.5×10－3×931.5 MeV≈3.3 MeV。 (2)13H和24He分解成7個(gè)核子所需的能量為E1＝3×1.112 MeV＋4×7.075 MeV＝31.636 MeV 7個(gè)核子結(jié)合成37Li，釋放的能量為E2＝7×5.603 MeV＝39.221 MeV 所以此核反應(yīng)過程中釋放的核能為 ΔE＝E2－E1＝39.221 MeV－31.636 MeV＝7.585 MeV。 答案：(1) H＋H―→He＋n　3.3 (2)7.585 MeV 6