2022年高考物理备考之百所名校组合卷系列专题原子结构和原子核.docx

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1、精选学习资料 - - - - - - - - - 学习好资料 欢迎下载高考物理备考之百所名校组合卷系列专题 14 原子结构和原子核【试题 1】如图 1 甲是 、 、三种射线穿透才能的示意图,图乙是工业上利用射线的穿透性来检查金属内部的伤痕的示意图,请问图乙中的检查是利用了哪种射线 图 1 A射线B 射线射线的穿透力最强,可用C射线 D 三种射线都可以【解析】由图甲可知射线和 射线都不能穿透钢板,来检查金属内部的伤痕,答案为C. 【答案】 C 【试题出处】 2022 苏州模拟【试题 2】科学家发觉在月球上含有丰富的 聚变燃料, 其参与的一种核聚变反应的方程式为 正确选项A聚变反应不会释放能量 B

2、聚变反应产生了新的原子核 C聚变反应没有质量亏损 3 D目前核电站都采纳 2He聚变反应发电32He氦 3 它是一种高效、清洁、安全的核3 3 1 4 32He2He2 1H2He. 关于 2He 聚变以下表述 【解析】轻核聚变而生成质量较大中等 的新核故B正确【答案】 B 【试题出处】 2022 河北衡水中学模拟【试题 3】静止在匀强磁场中的某放射性元素的原子核,当它放出一个 粒子后,其速度方向与磁场方向垂直,测得 粒子和反冲核轨道半径之比为 441,如图 2 所示 图中直径没有按比例画 ,就 A 粒子和反冲核的动量大小相等,方向相反B原先放射性元素的原子核电荷数是 90 C反冲核的核电荷数

3、是 88 D 粒子和反冲核的速度之比为 188图 2 名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页,共 10 页精选学习资料 - - - - - - - - - 学习好资料 欢迎下载【试题出处】 2022 郑州一中模拟【试题 4】氦氖激光器能产生三种波长的激光,其中两种波长分别为1 0.6328 m,的两个能级之 就 E2的近似23.39 m.已知波长为1 的激光是氖原子在能级间隔为 E11.96 eV间跃迁产生的 用 E2 表示产生波长为2 的激光所对应的跃迁的能级间隔,值为A10.50 eV B0.98 eV E2 C0.53 eV D0.36 eV 1 2. E10.36 eV ,

4、选【解析】由跃迁公式得 E1hc 1, E2 hc 2,联立可得项 D对【答案】 D 【试题出处】 2022 重庆一中模拟【试题 5】用于火灾报警的离子烟雾传感器如图 3 所示,在网罩内有电极和,a、b 端接电源, 是一小块放射性同位素镅 241,它能放射出一种很简单使气体电离的粒子平 时,镅放射出的粒子使两个电极间的空气电离,在 a、b 间形成较强的电流发生火灾时,烟雾进入网罩内, 烟尘颗粒吸取空气中的离子和镅发出的粒子,导致电流发生变化,电路检 测到这种变化从而发生警报以下有关这种报警器的说法正确选项 图 3 A镅 241 发出的是 粒子,有烟雾时电流增强 B镅 241 发出的是 粒子,有

5、烟雾时电流减弱 C镅 241 发出的是 粒子,有烟雾时电流增强 D镅 241 发出的是 粒子,有烟雾时电流减弱【解析】三种射线中 射线的电离本事最强,当有烟尘时,由于烟尘吸取空气中的离子和 粒子,所以电流会减弱故 B正确【答案】 B 名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页,共 10 页精选学习资料 - - - - - - - - - 学习好资料 欢迎下载【试题出处】 2022 扬州一中模拟【试题 6】光电效应的试验结论是:对于某种金属 A无论光强多强,只要光的频率小于极限频率就不能产生光电效应B无论光的频率多低,只要光照时间足够长就能产生光电效应C超过极限频率的入射光强度越弱,所产

6、生的光电子的最大初动能就越小D超过极限频率的入射光频率越高,所产生的光电子的最大初动能就越大【解析】依据光电效应规律可知A 正确, B、C错误依据光电效应方程1 22mv m h W,频率 越高,初动能就越大,D正确【答案】 AD 【试题出处】 2022 辽宁质量检测【试题 7】裂变反应是目前核能利用中常见的反应以原子核 为燃料的反应堆中,当 俘获一个慢中子后发生的裂变反应可以有多种方式,其中一种可表示为:235 1 139 94 92U 0n 54Xe 38Sr3X 2350432 1.0087 138.9178 93.9154 反应方程下方的数字是中子及有关原子核的静止质量 以原子质量单位

7、 u 为单位, 取 1 u 的质量对应的能量为 9.3 10 2 MeV,此裂变反应中 A释放出的能量是 30 10 2 MeV,X是中子B释放出的能量是 30 MeV,X 是质子C释放出的能量是 1.8 10 2 MeV,X是中子D释放出的能量是 1.8 10 2 MeV,X是质子【解析】据核反应过程中质量数和电荷数守恒可判定X 是中子 m 235.0432 1.0087 138.9178 93.9154 3 1.0087 u 0.1926 u ,可见该反应释放能量,释放的能 量 E0.1926 9.3 10 2 MeV1.8 10 2 MeV. 故 C正确【答案】 C 【试题出处】 202

8、2 北京海淀区模拟【试题 8】如图 4 所示,是利用放射线自动掌握铝板厚度的装置假如放射源能放射出 、 、 三种射线,而依据设计,该生产线压制的是 3 mm厚的铝板,那么这三种射线中 的哪种射线对掌握厚度起主要作用?当探测接收器单位时间内接收到的放射性粒子的个数超过标准值时,将会通过自动装置将图 4 M、N两个轧锟间的距离调大仍是调小A 射线;大 B 射线;大C 射线;小 D 射线;大【解析】 射线不能穿过 3 mm厚的铝板, 射线又很简单穿过 3 mm厚的铝板,基本不受铝板厚度的影响而 射线刚好能穿透几毫米厚的铝板,因此厚度的微小变化会使穿过铝板的 射线的强度发生较明显变化即 射线对掌握厚度

9、起主要作用如超过标准值,说明铝板太薄了,应当将两个轧辊间的距离调剂得大些故 B 正确【答案】 B 【试题出处】 2022 天津一中模拟【试题 9】在做光电效应试验中,某金属被光照耀发生了光电效应,试验测出了光电子名师归纳总结 的最大初动能EK与入射光的频率的关系如图8 所示,由试验图象可求出第 3 页,共 10 页- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 学习好资料欢迎下载 A该金属的逸出功B该金属的极限频率C单位时间内逸出的光电子数D普朗克常量图 8 【解析】依据爱因斯坦光电效应方程 EKhr W,任何一种金属的逸出功 W肯定,说明EK随 r 的变化而变化,

10、且是线性关系 与 yaxb 类似 ,直线的斜率等于普朗克常量,直线与横轴的截距 QA表示 EK0 时的频率 r 0,即为金属的极限频率, 仍可由波速公式 Cr 0 0.求该金属发生光电效应照耀光的极限波长EKh W,EK0 时,有 h0W0,r 0W h,又由波速公式,得Cr 00,0hC W. 【答案】 ABD 【试题出处】 2022 哈尔滨模拟【试题 10】氢原子能级的示意图如图 9 所示,大量氢原子从 n4 的能级向 n2 的能级跃迁时辐射出可见光 a,从 n3 的能级向 n2 的能级跃迁时辐射出可见光 b,就 图 9 A氢原子从高能级向低能级跃迁时可能会辐射出 射线B氢原子从 n4 的

11、能级向 n3 的能级跃迁时会辐射出紫外线C在水中传播时,a 光较 b 光的速度小D氢原子在 n2 的能级时可吸取任意频率的光而发生电离【解析】由题意 a 光光子能量大于 b 光光子能量, a 光频率大于 b 光频率,由 v水c n,可知 C正确 射线是原子核衰变而产生的,A错 E43E32,而紫外线光子的能量大于可见光,故 B 错能量大于或等于 3.40 eV 的光才能使氢原子在 n2 的能级时发生电离,故 D错【答案】 C 【试题出处】 2022 承德一中模拟【试题 11】雷蒙德 戴维斯因讨论来自太阳的中微子 e 而获得了 2002 年度诺贝尔物理学奖,他探测中微子所用的探测器的主体是一个贮

12、满 615 吨四氯乙烯 C2Cl 4 溶液的巨桶,37 37 0信息中微子可以将一个氯核转变为一个氩核,其核反应方程式为 e17Cl 18Ar1e. 已37 37 0知 17Cl 核的质量为 36.95658 u ,18Ar 核的质量为 36.95691 u ,1e 的质量为 0.00055 u,1 u质量对应的能量为 931.5 MeV. 依据以上信息,可以判定 A中微子不带电B中微子就是中子名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页,共 10 页精选学习资料 - - - - - - - - - 学习好资料欢迎下载0.82 MeV C.37 17Cl 和37 18Ar 是同位素D参与

13、上述反应的中微子的最小能量约为【试题出处】 2022 宁夏调研试题【试题 12】气垫导轨工作时能够通过喷出的气体使滑块悬浮从而基本排除掉摩擦力的影响,因此成为重要的试验器材,气垫导轨和光电门、 数字毫秒计协作使用能完成很多试验现供应以下试验器材: 名称、图象、编号如图 5 所示 图 5 利用以上试验器材仍可以完成“ 验证动量守恒定律” 的试验,试验原理设定为:m1v0 m1m2 v为完成此试验, 某同学将针对此原理,我们应挑选的器材编号为:_;30 15P 和在我们所选的器材中:_器材对应原理中的m1 填写器材编号 【解析】题给原理是动量守恒,故应挑选器材为ABC. 由题意知B 对应原理中的m

14、1. 【答案】 ABCB【试题出处】 2022 德州一中模拟【试题 13】1934 年约里奥居里夫妇用粒子轰击静止的27 13Al ,发觉了放射性磷另一种粒子,并因这一宏大发觉而获得诺贝尔物理学奖名师归纳总结 1 写出这个过程的核反应方程式12C 核发生碰撞,但没有发生核反应,该粒子第 5 页,共 10 页2 如该种粒子以初速度v0与一个静止的碰后的速度大小为 v1,运动方向与原运动方向相反,求碰撞后4 27 30 1【解析】 1 核反应方程式为:2He13Al 15P0n 12C核的速度2 设该种粒子的质量为m,就12C核的质量为12m. 由动量守恒定律可得:mv0m v112mv2解得:

15、v2v0v1 12就碰撞后该种粒子运动方向与原粒子运动方向相同4 27 30 1【答案】 1 2He13Al 15P0n 2v0v1 12与原粒子运动方向相同- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 学习好资料欢迎下载10 m,基态的能级值为E1【试题出处】 2022 洛阳一中模拟r 10.53 10【试题 14】已知氢原子基态的电子轨道半径13.6 eV. 1 求电子在 n1 的轨道上运动形成的等效电流2 有一群氢原子处于量子数 子能发出哪几条光谱线n3 的激发态, 画出能级图, 在图上用箭头标明这些氢原3 运算这几条光谱线中最长的波长【解析】 1 电子绕核

16、运动具有周期性,设运转周期为 2 有: ke r 1m 2 T 2r 1T,由牛顿其次定律和库仑定律又轨道上任一处,每一周期通过该处的电荷量为e,由电流的定义式得所求等效电流Ie T联立式得I e2k10 9.1 109 10910 A 2 r 1mr1 1.6 10 1922 3.14 0.53 1031 0.53 101.05 103 A 图 8 2 由于这群氢原子的自发跃迁辐射,会得到三条光谱线,如右图 8 所示3 三条光谱线中波长最长的光子能量最小,发生跃迁的两个能级的能量差最小,依据氢原子能级的分布规律可知,氢原子肯定是从n3 的能级跃迁到n2 的能级设波长为 ,由 hc E3E2,

17、得36.58 107m hc E3E26.63 1034 3 108 19m 1.51 3.4 1.6 106.58 107m 【答案】 11.05 103A 2 如图 8 所示【试题出处】 2022 无锡一中模拟【试题 15】2006 年,我国自行设计并研制的“ 人造太阳” 托卡马克试验装置运行获得重大进展, 这标志着我国已经迈入可控热核反应领域先进国家行列该反应所进行的聚2 3 4 1 2 3变过程是 1H1H2He0n,反应原料氘 1H富存于海水中,而氚 1H是放射性元素,自然界6中不存在,但可以通过中子轰击锂核 3Li 的人工核转变得到就:6 31 请把以下用中子轰击锂核 3Li 产生

18、一个氚核 1H和一个新核的人工核转变方程填写完整;名师归纳总结 6 3Li _3 1H. 6 3Li核实现了核转变?阿伏加德罗常数NA第 6 页,共 10 页2 在1 中,每生产1 g的氚同时有多少个取 6.0 1023mol 1 5.6 1013 J ,求3 一个氘核和一个氚核发生核聚变时,平均每个核子释放的能量为该核聚变过程中的质量亏损 1【解析】 1 3 Li 0n4 2He3 1H - - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 学习好资料 欢迎下载2 由于 1 g 氚为1 3 mol ,依据核反应方程, 实现核转变的 3Li 也为1 3 mol ,所以有

19、2.0 10 23个 Li 实现了核转变29 kg. 3 依据爱因斯坦质能方程 E mc 2. 核聚变反应中有5 个核子参与了反应,所以质量亏损为 m3.1 1042He 22.0 10 23个 33.1 10 29kg 【答案】 11 0n;【试题出处】 2022 桂林中学模拟【试题 16】1930 年科学家发觉钋放出的射线贯穿才能极强,它甚至能穿透几厘米厚的铅板, 1932 年,英国年轻物理学家查德威克用这种未知射线分别轰击氢原子和氮原子,结果打出一些氢核和氮核,测量出被打出的氢核和氮核的速度,并由此推算出这种粒子的质量 如未 知射 线均 与 静止 的 氢核 和氮 核正 碰,测 出 被打

20、出的 氢核 最大速 度为 vH3.3 10 7m/s,被打出的氮核的最大速度 vN4.5 10 6m/s,假定正碰时无机械能缺失,设未知射线中粒子质量为 m,初速为 v,质子的质量为 m .1 推导被打出的氢核和氮核的速度表达式;2 依据上述数据,推算出未知射线中粒子的质量m与质子的质量m 之比 已知氮核 mvmv1mHvH,1 2mv 2质量为氢核质量的14 倍,结果保留三位有效数字 【解析】 1 碰撞过程满意动量守恒且机械能守恒,与氢核碰撞时有1 22mv 11 2mHv2 H,解之得 vH2m m mHv,同理可得vN2m mmNv. 2 由上面可得vH vNmmN mmH,代入数据得m

21、m mH1.05. m【答案】 1 vH2m m mHvvN2m mmNv2m1.05 m【试题出处】 2022 黄冈中学模拟【试题 17】 1 原子处于基态时最稳固,处于较高能级时会自发地向低能级跃迁如图 9 所示为氢原子的能级图现让一束单色光照耀到大量处于基态 量子数 n1 的氢原子上,被激发的氢原子能自发地发出 3 种不同频率的色光,就照耀氢原子的单色光的光子能量为多少 eV?用这种光照耀逸出功为 4.54 eV 的金属表面时,逸出的光电子的最大初动能是多少 eV. 图 9 6 2 静止的 3Li 核俘获一个速度 4 知生成物中 2He的速度 v22.0 10写出上述反应方程求另一生成物

22、的速度v17.7 10 4 m/s 的中子而发生核反应, 生成两个新核 已4 m/s ,其方向与反应前中子速度方向相同名师归纳总结 - - - - - - -第 7 页,共 10 页精选学习资料 - - - - - - - - - 学习好资料 欢迎下载【试题出处】 2022 长沙一中模拟【试题 18】假设两个氘核在始终线上相碰发生聚变反应生成氦的同位素和中子,已知氘核的质量是 2.0136 u ,中子的质量是 1.0087 u ,氦核同位素的质量是 3.0150 u. 1 聚 变 的 核 反 应 方 程 式 是 _ , 在 聚 变 核 反 应 中 释 放 出 的 能 量 为_MeV保留两位有效

23、数字 3 4 72 如氚核和氦核发生聚变生成锂核,反应方程式为 1H2He3Li ,已知各核子比结合能分别为 EH1.112 MeV 、 EHe7.075 MeV 、ELi5.603 MeV ,试求此核反应过程中释放的核能【试题出处】 2022 威海一中模拟【试题 19】为了捍卫我国的领海主权,随着我国综合国力的不断增强,信任在不远的将来, 我国会拥有自己的航空母舰,假设航空母舰的动力来自核反应堆,其中主要的核反应235 1 141 92 1方程式是 92 U0n56 Ba36Kr 0n 11 在括号内填出 0n 前的系数;235 141 922 用 m1、m2、m3 分别表示 92 U、56

24、 Ba、36Kr 核的质量, m表示中子的质量,就上述核反应过程中一个铀 235 核发生裂变产生的核能 E 是多少?3 假设核反应堆的功率 P6.0 10 5 kW,如一个铀 235 核裂变产生的能量为 2.8 1011 J,就该航空母舰在海上航行一个月需要消耗多少 kg 铀 235? 铀 235 的摩尔质量 M0.235 kg/mol ,一个月约为 t 2.6 10 6 s ,阿伏加德罗常数 NA6.0 10 23 mol1,运算结果保留两位有效数字 名师归纳总结 - - - - - - -第 8 页,共 10 页精选学习资料 - - - - - - - - - 学习好资料 欢迎下载【解析】

25、 1 由电荷数守恒和质量数守恒可知系数为 3. 2 E mc 2m1 m2 m3 2m c 23 一个月内核反应产生的总能量为 EPt ,同时 Em MNA E,所以 Ptm MNA E,解得 mPtM NA E22 kg. 【答案】 13 2 2 m1m2m32m c322 kg 【试题出处】 2022 模拟名师归纳总结 【试题 20】已知氘核 2 1H质量为 2.0136 u ,中子 1 0n 质量为 1.0087 u ,氦核 3 2He质量第 9 页,共 10 页为 3.0150 u,1 u相当于 931.5 MeV. 1 写出两个氘核聚变成3 2He的核反应方程;2 运算上述核反应中释放的核能 保留三位有效数字 ;3 如两个氘核以相同的动能 0.35 MeV做对心碰撞即可发生上述反应,且释放的核能全3 1部转化为机械能,就反应后生成的氦核 2He和中子 0n 的速度大小之比是多少?- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 学习好资料欢迎下载第 10 页,共 10 页- - - - - - -

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