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課時跟蹤檢測(四十一)原子結(jié)構(gòu)和原子核一、單項(xiàng)選擇題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)時會放出光子C.從高空對地面進(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)存在時的總質(zhì)量小于該原子核的質(zhì)量2.(2012·北京高考)一個氫原子從n=3能級躍遷到n=2能級,該氫原子()A.放出光子,能量增加 B.放出光子,能量減少C.吸收光子,能量增加 D.吸收光子,能量減少3.(2013·重慶高考)鈾是常用的一種核燃料,若它的原子核發(fā)生了如下的裂變反應(yīng):eq\o\al(235,92)U+eq\o\al(1,0)n→a+b+2eq\o\al(1,0)n,則a+b可能是()A.eq\o\al(140,54)Xe+eq\o\al(93,36)Kr B.eq\o\al(141,56)Ba+eq\o\al(92,36)KrC.eq\o\al(141,56)Ba+eq\o\al(93,38)Sr D.eq\o\al(140,54)Xe+eq\o\al(94,38)Sr4.(2014·江西重點(diǎn)中學(xué)聯(lián)考)如圖1所示,氫原子在下列各能級間躍遷:(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1A.λ1<λ2<λ3 B.λ1<λ3<λ2C.λ3<λ2<λ1 D.λ2=λ3<λ15.(2013·上海高考)在一個eq\o\al(238,92)U原子核衰變?yōu)橐粋€eq\o\al(206,82)Pb原子核的過程中,發(fā)生β衰變的次數(shù)為()A.6次 B.10次C.22次 D.32次6.(2014·常州檢測)紅寶石激光器的工作物質(zhì)紅寶石含有鉻離子的三氧化二鋁晶體,利用其中的鉻離子產(chǎn)生激光。鉻離子的能級如圖2所示,E1是基態(tài),E2是亞穩(wěn)態(tài),E3是激發(fā)態(tài),若以脈沖氙燈發(fā)出波長為λ1的綠光照射晶體,處于基態(tài)的鉻離子受激發(fā)躍遷到E3,然后自發(fā)躍遷到E2,釋放波長為λ2的光子,處于亞穩(wěn)態(tài)E2的離了躍遷到基態(tài)時輻射出的光就是激光,這種激光的波長λ為()圖2A.eq\f(λ1λ2,λ2-λ1) B.eq\f(λ1λ2,λ1-λ2)C.eq\f(λ1-λ2,λ1λ2) D.eq\f(λ2-λ1,λ1λ2)二、多項(xiàng)選擇題7.下列說法正確的是()A.發(fā)現(xiàn)中子的核反應(yīng)方程是eq\o\al(9,4)Be+eq\o\al(4,2)He→eq\o\al(12,6)C+eq\o\al(1,0)nB.20個eq\o\al(238,92)U的原子核經(jīng)過兩個半衰期后剩下5個eq\o\al(238,92)UC.eq\o\al(235,92)U在中子轟擊下生成eq\o\al(94,38)Sr和eq\o\al(140,54)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,一定要輻射出一定頻率的光子8.eq\o\al(238,92)U放射性衰變有多種可能途徑,其中一種途徑是先變成eq\o\al(210,83)Bi,而eq\o\al(210,83)Bi可以經(jīng)一次衰變變成eq\o\al(210,a)X(X代表某種元素),也可以經(jīng)一次衰變變成eq\o\al(b,81)Ti,eq\o\al(210,a)X和eq\o\al(b,81)Ti最后都變成eq\o\al(206,82)Pb,衰變路徑如圖3所示??芍獔D中()圖3A.a(chǎn)=82,b=206B.a(chǎn)=84,b=206C.①是β衰變,放出電子,電子是由中子轉(zhuǎn)變成質(zhì)子和電子而生成的D.②是α衰變,放出的是正電子,正電子是由質(zhì)子轉(zhuǎn)變成中子和一個正電子而生成的9.下列說法正確的是()A.核電站造成的污染遠(yuǎn)小于相等發(fā)電能力的火電站B.原子反應(yīng)堆主要由原子燃料、慢化劑、冷卻系統(tǒng)和控制調(diào)節(jié)系統(tǒng)組成C.鈾塊的體積對產(chǎn)生鏈?zhǔn)椒磻?yīng)無影響D.重核裂變釋放出大量的能量,產(chǎn)生明顯的質(zhì)量虧損,所以核子數(shù)減少10.下列說法正確的是()A.原子中的電子繞原子核高速運(yùn)轉(zhuǎn)時,運(yùn)行軌道的半徑不是任意的B.利用γ射線的貫穿性可以為金屬探傷,也能進(jìn)行人體的透視C.一束光照射到某種金屬上不能發(fā)生光電效應(yīng),是因?yàn)樵撌獾牟ㄩL太短D.根據(jù)玻爾理論,氫原子的核外電子由較高能級躍遷到較低能級時,要釋放一定頻率的光子,同時電子的動能增大,電勢能減小三、非選擇題11.(2014·徐州三模)自然界里放射性核素并非一次衰變就達(dá)到穩(wěn)定,而是發(fā)生一系列連續(xù)的衰變,直到穩(wěn)定的核素而終止,這就是“級聯(lián)衰變”。某個釷系的級聯(lián)衰變過程如圖4(N軸表示中子數(shù),Z軸表示質(zhì)子數(shù)),圖中Pb→Bi的衰變是________衰變,總共發(fā)生________次α衰變。圖412.(2014·南通三模)2013年3月14日,歐洲核子研究中心的物理學(xué)家宣布,他們利用強(qiáng)子(質(zhì)子)對撞機(jī)發(fā)現(xiàn)了粒子物理標(biāo)準(zhǔn)模型所預(yù)言的希格斯粒子,它可用來解釋粒子獲得質(zhì)量的機(jī)制。希格斯與恩格勒因此獲得2013年度的諾貝爾物理學(xué)獎。希格斯粒子的能量約為125GeV(1GeV=109eV),與之對應(yīng)的質(zhì)量約為________kg(結(jié)果保留一位有效數(shù)字)。若對撞機(jī)中高速運(yùn)動的質(zhì)子的速度為v,質(zhì)量為m,普朗克常量為h,則該質(zhì)子的物質(zhì)波波長為________。13.室內(nèi)裝修污染四大有害氣體是苯系物、甲醛、氨氣和氡。氡存在于建筑水泥、礦渣磚、裝飾石材及土壤中。氡看不到,嗅不到,即使在氡濃度很高的環(huán)境里,人們對它也毫無感覺。氡進(jìn)入人的呼吸系統(tǒng)能誘發(fā)肺癌,是除吸煙外導(dǎo)致肺癌的第二大因素。靜止的氡核eq\o\al(222,86)Rn放出某種粒子X后變成釙核eq\o\al(218,84)Po,粒子X的動能為Ek1,若衰變放出的能量全部變成釙核和粒子X的動能。試回答以下問題:(1)寫出上述衰變的核反應(yīng)方程(請用物理學(xué)上規(guī)定的符號表示粒子X);(2)求釙核的動能Ek2。答案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錯誤;由玻爾理論知道氫原子從激發(fā)態(tài)躍遷到基態(tài)時會放出光子,選項(xiàng)B正確;從高空對地面進(jìn)行遙感攝影利用的是紅外線,選項(xiàng)C錯誤;原子核所含核子單獨(dú)存在時的總質(zhì)量大于該原子核的質(zhì)量,選項(xiàng)D錯誤。2.選B氫原子從高能級向低能級躍遷時,放出光子,能量減少,故選項(xiàng)B正確,選項(xiàng)A、C、D錯誤。3.選D本題考查核反應(yīng)方程,意在考查考生對基礎(chǔ)知識的掌握情況。核反應(yīng)方程滿足質(zhì)量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒,通過核反應(yīng)前后的質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)相等不難得出A、B、C錯誤;D項(xiàng)正確。4.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別為E1、E2、E3,則E1=10.2eV,E2=0.97eV,E3=2.55eV,即E1>E3>E2,由E=heq\f(c,λ)可知λ1<λ3<λ2,B正確。5.選A一個eq\o\al(238,92)U原子核衰變?yōu)橐粋€eq\o\al(206,82)Pb原子核的過程中,發(fā)生α衰變的次數(shù)為(238-206)÷4=8次,發(fā)生β衰變的次數(shù)為2×8-(92-82)=6次,選項(xiàng)A正確。6.選A由eq\f(hc,λ1)=eq\f(hc,λ2)+eq\f(hc,λ),解得λ=eq\f(λ1λ2,λ2-λ1),選項(xiàng)A正確。7.選AC發(fā)現(xiàn)中子的核反應(yīng)方程是eq\o\al(9,4)Be+eq\o\al(4,2)He→eq\o\al(12,6)C+eq\o\al(1,0)n,A正確。原子核的半衰期是一個統(tǒng)計規(guī)律,只對大量的原子核才適用,所以B錯誤。eq\o\al(235,92)U在中子轟擊下生成eq\o\al(94,38)Sr和eq\o\al(140,54)Xe的過程中,原子核中的平均核子質(zhì)量變小,所以該反應(yīng)過程會產(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,可能要輻射出一定頻率的光子,也可能會吸收一定頻率的光子,所以D錯誤。8.選BC衰變①的方程式為:eq\o\al(210,83)Bi→eq\o\al(210,84)X+eq\o\al(0,-1)e,為β衰變,放出電子,選項(xiàng)C正確;衰變②的方程式為:eq\o\al(210,83)Bi→eq\o\al(206,81)Ti+eq\o\al(4,2)He,為α衰變,選項(xiàng)A、D錯誤,B正確。9.選AB只要措施得當(dāng),核電站造成的污染很小,A正確;原子反應(yīng)堆主要由原子燃料、慢化劑、冷卻系統(tǒng)和控制調(diào)節(jié)系統(tǒng)組成,B正確;要引起鏈?zhǔn)椒磻?yīng),須使鈾塊體積超過臨界體積,C錯誤;重核裂變的質(zhì)量虧損遠(yuǎn)小于一個核子的質(zhì)量,核子數(shù)不會減少,D錯誤。10.選AD由量子理論可知,原子中的電子繞原子核高速運(yùn)轉(zhuǎn)時,運(yùn)行軌道的半徑是不連續(xù)的、不是任意的,選項(xiàng)A正確;利用γ射線的貫穿能力可以為金屬探傷,但是γ射線對人體細(xì)胞傷害太大,因此不能用來人體透視,選項(xiàng)B錯誤;一束光照射到某種金屬上不能發(fā)生光電效應(yīng),是因?yàn)樵撌獾念l率小于該金屬的極限頻率,說明該束光的波長太長,選項(xiàng)C錯誤;根據(jù)玻爾理論,氫原子的核外電子由較高能級躍遷到較低能級時,要釋放一定頻率的光子,同時電子的動能增大,電勢能減小,選項(xiàng)D正確。11.解析:因?yàn)樵谒プ兊倪^程中,橫坐標(biāo)不是多1,就是少2,知橫坐標(biāo)為電荷數(shù),即質(zhì)子數(shù)??v坐標(biāo)少2或少1,知縱坐標(biāo)表示中子數(shù)。圖中Pb→Bi的衰變質(zhì)子數(shù)增加1,是β衰變,從Th→Po,質(zhì)子數(shù)少8,中子數(shù)少16,則質(zhì)量數(shù)少24,所以總共發(fā)生6次α衰變。答案:β612.解析:E=125GeV=125×109×1.6×10-19J=mc2;解得:m=eq\f(E,c2)=eq\f(125×1.6×10-10,3×1082)kg=2×10-25kg;由λ=eq\f(h,p)得:λ=eq\f(h,mv)。答案:2×10-25eq\f(h,mv)13.解析:(1)題述衰變的核反應(yīng)方程為eq\o\al(222,86)Rn→eq\o\al(218,84)Po+eq\o\al(
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