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1、精选优质文档-倾情为你奉上高中物理总复习原子和原子核专项练习题一选择题1如图所示，被激发的氢原子从较高能级向较低能级跃迁时，分别发出波长为、的三条谱线.则下列关系正确的是（ ） A. + B. +C.D. 2在粒子散射实验中，当粒子最接近金原子核时，粒子符合下列哪种情况（ ）A.动能最小B.势能最小C.粒子与金原子核组成的系统的能量最小D.所受金原子核的斥力最大 3天然放射现象显示出（ ）A.原子不是单一的基本粒子B.原子核不是单一的基本粒子C.原子核具有复杂的结构D.原子内部大部分是空的 4在X射线管中，由阴极发射的电子被加速后打到阳极，会产生包括X光在内的各种能量的光子，其中光子能量的最大
2、值等于电子的动能.已知阳极与阴极之间的电势差U、普朗克常量h、电子电荷量e和光速c，则可知该X射线管发出的X光的 （ ）A.最短波长为B.最长波长为hC.最小频率为 D.最大频率为 5下列关于放射性元素的半衰期的几种说法正确的是（ ）A.同种放射性元素，在化合物中的半衰期比在单质中长B.放射性元素的半衰期与元素所处的物理和化学状态无关，它是一个统计规律，只对大量的原子核才适用C.氡的半衰期是3.8天，若有4 g氡原子核，则经过7.6天就只剩下1 gD.氡的半衰期是3.8天，若有4个氡原子核，则经过7.6天就只剩下一个 6我国的“神舟”六号载人飞船已发射成功，“嫦娥”探月工程也已正式启动.据科学
3、家预测，月球上的土壤中吸附着数百万吨的32He,每百吨32He核聚变释放出的能量，相当于目前人类一年消耗的能量.下列关于32He的叙述正确的是（ ）A.和互为同位素B. 原子核内中子数为2C. 的原子核外电子数为2D. 代表原子核内有2个质子和1个中子的氦原子 7一个中子和一个质子相结合生成一个氘核，若它们的质量分别是m1、m2、m3，则（ ）A.由于反应前后质量数不变，所以m1+m2=m3B.由于反应时释放出了能量，所以m1+m2m3C.由于反应在高温高压下进行,从而吸收能量，所以m1+m2m3D.反应时放出了频率为的光子，式中c是光速，h是普朗克常量 8核电站的核心设施是原子反应堆，它是能
4、实现可控制的重核裂变链式反应的一种装置，主要由四部分组成，关于这四部分组成下列说法正确的是（ ）A.原子燃料、减速剂、控制调节系统和冷却系统B.原子燃料、减速剂、发热系统和传热系统C.原子燃料、调速剂、碰撞系统和传热系统D.原子燃料、中子源、原子能聚存系统和输送系统 9下列说法正确的是（ ）A.是聚变B.是裂变C.是衰变D.是裂变 10下图所示为卢瑟福粒子散射实验的原子核和两个粒子的径迹，其中可能正确的是（ ）11质子的质量为mp，中子的质量为mn，氦核的质量为m，下列关系式正确的是（ ）A.m=2mp+2mnB.m2mp+2mnC.m2mp+2mnD.以上关系都不对 12下列叙述中正确的是（
5、 ）A.放射性元素的半衰期与元素所处的外部环境无关B.射线是原子核外电子挣脱原子核束缚而形成的电子流C.重核的裂变和轻核的聚变都可以放出大量的能量D.一种元素的同位素具有相同的化学性质和不同的物理性质 13在2004年诺贝尔物理学奖新闻发布会上，评委们在介绍两位获奖者的主要成就“渐进自由”理论时，用橡皮筋打了一个比方，这时，一名红衣女郎和一名黑衣男子突然拉着一条彩带上场，演示了“色力”（组成中子和质子的夸克之间的相互作用力）和“距离”的相互关系，似乎和实际生活中的男女之间“距离产生美”的道理有着异曲同工之妙.从演示看，下列对“色力”理解正确的是（ ）A.“色力”的大小随夸克之间距离的减小而增大
6、B.“色力”可能表现为引力C.“色力”的大小随夸克之间距离的增大而增大D.“色力”就是分子力 141998年7月8日，全国科学技术名称审定委员会公布了101109号元素的中文定名.而早在1996年2月，德国达姆施特重离子研究所就合成出当时最重的人造元素，它是由撞入一个的原子核，并立即释放出一个中子而产生的一种新元素的原子.该元素的原子序数是（ ）A.111 B.112 C.113 D.114 15在下列四个方程中，X1、X2、X3和X4各代表某种粒子.以下判断正确的是（ ）A.X1是中子 B.X2是电子 C.X3是粒子 D.X4是氘核 16氦原子被电离一个核外电子，形成类氢结构的氦离子.已知基
7、态的氦离子能量为E1=-54.4 eV，氦离子能级的示意图如图所示.在具有下列能量的光子中，不能被基态氦离子吸收而发生跃迁的是（ ）A.40.8 eV B.43.2 eV C.51.0 eV D.54.4 eV 17一个静止的、质量为M的不稳定原子核，当它放射出质量为m、速度为v的粒子后，原子核剩余部分的速度为（ ）A.-v B. C. D. 18图中画出了氢原子的4个能级，并注明了相应的能量E.处在n=4能级的一群氢原子向低能级跃迁时，能够发出若干种不同频率的光波.已知金属钾的逸出功为2.22 eV.在这些光波中，能够从金属钾的表面打出光电子的总共有（ ）A.二种 B.三种 C.四种 D.五
8、种19在计算核子和原子核的质量时，以u为单位比较方便.关于u下列说法中正确的是（ ） A1 u1.6610-27 kg B.1 u等于碳12原子质量的C1 u相当于931.5 MeV能量 Du表示一个核子的质量 20下列核反应方程式中，表示核聚变过程的是（ ）A. B.C. D. 二非选择题21放射性元素，在云雾室里进行衰变，放射线受到垂直纸面的匀强磁场的作用，径迹如图.设射线由下向上射入磁场，则生成新核的原子序数为_，质量数为_.22某种原子核发生衰变的半衰期约为12年，经过24年发生衰变的原子数是最初原子数的_. 23氢原子在三个能级跃迁时，产生了频率分别为1、2、3的三条谱线，且123，
9、对应的波长分别为1、2、3，则这三个频率之间的数量关系是_，三个波长之间的关系是_（等式中不引入其他物理量）. 24（1）完成核反应方程：_.（2）衰变为的半衰期是1.2 min，则64 g经过6 min还有_g尚未衰变. 25在原子反应堆中，用石墨作减速剂使快中子变为慢中子.已知碳核的质量是中子质量的12倍，而且碰撞前碳核是静止的，碰前中子的动能为Ek0，试求经过一次碰撞后，中子的动能损失多少？ 26足够强的匀强磁场中有一个原来静止的氡核，它放射出一个粒子后变为Po核.假设放出的粒子运动方向与磁场方向垂直，求：（1）粒子与Po核在匀强磁场中的径迹圆半径之比；（2）粒子与Po核两次相遇的时间间
10、隔与粒子运动周期的关系. 27中子、质子、氘核D的质量分别为mn、mp、mD.现用光子能量为E的r射线照射静止氘核，使之分解.用核符号写出上述核反应方程，若分解后的中子、质子的动能相等，则中子的动能是多少？ 28现有1 200个氢原子被激发到量子数为4的能级上,若这些受激氢原子最后都回到基态,则在此过程中发出的光子总数是多少?假定处在量子数为n的激发态的氢原子跃迁到各较低能级的原子数都是处在该激发态能级上的原子数的. 29光具有波粒二象性，光子的能量Ehv，其中频率表征波的特性.在爱因斯坦提出光子说之后，法国物理学家德布罗意提出了光子动量p与光波波长的关系为：.若某激光管以PW60 W的功率发
11、射波长6.63107 m的光束，试根据上述理论计算：（1）该管在1 s内发射出多少个光子?（2）若光束全部被某黑体表面吸收，那么该黑体表面受到的光束对它的作用力F为多大? 30利用反应堆工作时释放出的热能使水汽化以推动汽轮发电机发电，这就是核电站.核电站消耗的“燃料”很少，但功率却很大.目前，核能发电技术已经成熟，我国已具备了发展核电的基本条件. (1)核反应堆中的“燃料”是，完成下面的核反应方程式.(2)一座100万千瓦的核电站，每年需要多少吨浓缩铀？已知铀核的质量为235.043 9 u，中子质量为1.008 7 u，锶（Sr）核的质量为89.907 7 u，氙（Xe）核的质量为135.9
12、07 2 u，1 u=1.6610-27 kg，浓缩铀中铀235的含量占2. (3)同样功率（100万千瓦）的火力发电站，每年要消耗多少吨标准煤？(已知标准煤的热值为2.93104 kJ/kg) (4)为了防止铀核裂变产物放出的各种射线对人体的危害和对环境的污染，需采取哪些措施？（举两种） 参考答案一选择题1解析：根据hvEmEn得 hv1E3E2 hv2E2E1 hv3E3E1+得h（v1+v2）E3E1 由相等得h（v1+v2）hv3即h（）h整理得.答案：D 2解析：该题考查了原子的核式结构、动能、电势能、库仑定律及能量守恒等知识点.粒子在接近金原子核的过程中，要克服库仑斥力做功，动能减
13、少，电势能增加.两者相距最近时，动能最小，电势能最大，总能量守恒.根据库仑定律，距离最近时，斥力最大.应选AD.答案：AD 3BC 4解析：由动能定理知加速电场对电子所做的功等于电子动能的增量.由题意知光子的最大能量等于电子的动能，则有：hvmeU，故X光的最大频率vm，D选项正确.X光的最短波长为：，A选项错.因光子的最小能量无法确定，所以X光子的最小频率和最长波长无法确定.答案：D 5解析：根据对半衰期的正确理解，说法正确的是BC.答案：BC 6解析：所有同位素的质子数相同而中子数不同，A错. 原子核内有2个质子，1个中子，原子核外有2个电子，B错CD对.答案：CD 7解析：本题主要考查质
14、量亏损.由E=mc2=(m1+m2-m3)c2=hv知，是放出光子的频率，故只有BD正确.答案：BD 8解析：本题考查原子反应堆的组成.反应堆的核燃料是用浓缩铀235制成的铀棒，铀235有易俘获慢中子、不易俘获快中子的特点，为维持链式反应，必须把裂变时产生的速度很大的中子的速度降下来，为此在铀棒周围放上减速剂，快中子与减速剂的原子核碰撞后能量减少，变成慢中子.为了使反应堆保持一定的功率，必须控制参与反应的中子数目，以控制核反应的速度，因此在铀棒之间插入一些镉做成的控制棒，镉吸收中子能力很强，靠镉棒插入的深度，来控制调节核反应的速度.核燃料裂变放出的核能大部分转化成热，使反应区温度升高，水或液态
15、金属钠等流体反应堆内外循环流动，把反应堆中的热量传出去，用于发电，同时也使反应堆冷却.A正确.答案：A 9解析：原子核的变化通常包括衰变、人工转变、裂变和聚变.衰变是指原子核放出粒子或粒子后，变成新的原子核的变化，像本题中的C和D两选项.原子核的人工转变是指在其他粒子的轰击下产生新原子核的过程.裂变是重核分裂成质量较小的核，像B选项.聚变是轻核结合成质量较大的核，像A选项.由上述知D是错误的.答案：ABC 10解析：粒子在靠近金的原子核时，离核越近，所受库仑力越大，方向偏转越大，根据这个特点可以判断出只有A正确.答案：A 11解析：本题考查质量亏损.两个质子和两个中子结合成氦核时放出能量，发生
16、质量亏损.故正确选项为B.答案：B 12解析：放射性元素的半衰期是由元素原子核内部的因素决定的，与外部环境无关，选项A对.射线是原子核内一个中子变成一个质子时放出电子形成的，选项B错.重核裂变和轻核聚变时都要发生质量亏损，放出能量，选项C对.一种元素的同位素具有相同的化学性质和不同的物理性质，选项D对.故正确选项为ACD.答案：ACD 13解析：本题以新信息的提取与推理为核心命题，考查了现代粒子物理知识.从题中给出的信息，可以推断出“色力”可能表现为引力；橡皮筋打的比方、男女之间“距离产生美”，即距离大了相互吸引力加强，表现了“色力”的大小随距离的增大而增大.故BC正确.答案：BC 14B 1
17、5解析：首先根据电荷数守恒算出X1、X2、X3、X4的核电荷数分别为0、1、2、1，从而确定粒子的名称分别为中子、氢、氦、氢，然后再根据质量守恒确定X1代表中子，X2代表氘核，X3代表粒子，X4代表质子，故AC正确.答案：AC 16解析：根据玻尔理论，氢原子吸收光子能量发生跃迁时光子的能量需等于能级差或大于基态能级的绝对值.氦离子的跃迁也是同样的. 因为 E2-E1=-13.6-(-54.4) eV=40.8 eV，选项A是可能的. E3-E1=-6.0-(-54.4) eV=48.4 eV E4-E1=-3.4-(-54.4) eV=51.0 eV，选项C是可能的. E-E1=0-(-54.
18、4)=54.4 eV，选项D是可能的.所以本题选B.答案：B 17解析：由动量守恒定律可得： 0=mv+(M-m)v v=.答案：B 18答案：C解析:跃迁能量大于逸出功的有第4能级到第2能级；第4能级到第1能级；第3能级到第1能级；第2能级到第1能级. 19ABC 20B 二非选择题21Z+1 M 2275 23解析：因为h3=h1+h2，所以3=1+2 又因为，所以3=.答案：3=1+2 3= 24解析：本题考查核反应方程及半衰期.（1）方程为.（2）.答案：（1） （2）2 25解析：设中子的质量为m，速度为v0，碳核的质量为M.碰撞后中子、碳核的速度分别为v1、v2,则有： mv0=m
19、v1+Mv2 mv02=mv12+Mv22 联立解得：v1=-v0 碰撞一次中子损失的动能为： Ek=mv02-mv12=Ek0. 26氡核发生衰变的方程为： （1）上述反应过程动量守恒 mv-mPovPo=0 设它们在同一匀强磁场中做匀速圆周运动的半径为R，由Bqv=m可得R=，而mv=mPovPo 所以. （2）由于T= 所以 即109T=84TPo 这样粒子每转109圈，Po核每转84圈两者才能相遇，故两次相遇的时间间隔t=109T. 27解析：上述核反应方程是：上述核反应因质量亏损放出的能量E=(mD-mp-mn)c2质子和中子获得的总动能是：E+E所以中子的动能为：.答案： 28解析
20、：(1)由题中信息知,处在量子数为4的能级上的1 200个氢原子均分成三份:400个氢原子由第4能级直接跃迁到基态,发出400个能量最大的光子;400个氢原子由第4能级跃迁到第2能级,发出400个光子;400个氢原子由第4能级跃迁到第3能级,发出400个光子.此过程一共发出了1 200个光子.如左下图. (2)处在量子数为3的能级上的400个氢原子又均分成2份:200个氢原子由第3能级直接跃迁到基态,发出200个光子;200个氢原子由第3能级跃迁到第2能级,发出200个光子.此过程一共发出了400个光子.如右上图.(3)处在量子数为2的能级上的氢原子一共有600个,它们跃迁到基态发出600个光
21、子.如下图.(4)综合(1)(2)(3)知,此过程中发出的光子总数是2 200个.答案：2 200个 29解析：（1）设在时间t内发射出的光子数为n，光子频率为v，每一个光子的能量Ehv，则PW，又v，则n代入有关数据得n2.01020（个）.（2）在时间t内激光管发射出的光子全部被黑体表面吸收，光子的末动量变为零，据题意可知，n个光子的总动量为p总npnh/据动量定理可知Ftp总黑体表面对光子束的作用力为F2.0107 N又据牛顿第三定律，光子束对黑体表面的作用力为FF2.0107 N.30答案：(1)38 136 (2)27 t (3)1.1106 t (4)见解析解析:(1)根据电荷数守
22、恒和质量数守恒可得:质量数为136，电荷数为38.(2)该反应的质量亏损是:m=235.043 9 u+1.008 7 u-89.907 7 u-135.907 2 u-101.008 7 u=0.150 7 u根据爱因斯坦方程E=mc2=0.150 7931.5 MeV=140.4 MeV需用铀的质量：23550109365243 600=6.0210231.41081.610-19mm=2.7104 kg.(3)根据煤的燃烧值计算可得：消耗煤的质量为109365243 600/2.93107 t=1.1106 t.(4)核反应堆外面需要修建很厚的水泥保护层，用来屏蔽射线；对放射性废料，要装入特制的容器，埋入地层深处进行处理. 专心-专注-专业