《高中物理总复习原子和原子核专项练习题-新课标-人教版.pdf》由会员分享，可在线阅读，更多相关《高中物理总复习原子和原子核专项练习题-新课标-人教版.pdf（11页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
1、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值等于电子的动能.已知阳极与阴极之
2、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C.最小频率为 B.最长波长为 hD.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.B.C.D.和互为同位素原子核内中子数为 2的原子核外电子数为 2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
4、应堆，它是能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.B.C.D.是 衰变是裂变是聚变是裂变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
5、正确的是（）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
6、减小而增大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.111B.112C.113 D.11415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
7、.已知基态的氦离子能量为E1=-54.4eV，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 eVB.43.2 eVC.51.0 eVD.54.4 eV17一个静止的、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.-vB.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.五种19在计
8、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 kgB.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.C.二非选择题B.D.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
9、123，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
10、子与 Po 核两次相遇的时间间隔与 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
11、波波长的关系为：.若某激光107 m 的光束，试根据上述理论计算：管以 PW60 W 的功率发射波长6.63（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
12、）核的质量为 89.907 7 u，氙（Xe）核的质量为 135.907 2 u，1u=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104 kJ/kg)为 2.93(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）参考答案参考答案 一选择题1解析：根据 hvEmEn得hv1E3E2hv2E2E1hv3E3E1+得h（v1+v2）E3E1由相等得h（v1+v2）hv3即 h（整理得.答案：D2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
13、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：AD3BC4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）h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：D5解析：根据对半衰期的正确理解，说法正确的是BC.答案：BC6解析：所有同位素的质子数相同而中子数不同，A 错.中子，答案：C
14、D7解析：本题主要考查质量亏损.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原子核外有 2 个电子，B 错 CD 对.原子核内有 2 个质子，1 个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，
15、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：A9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：ABC10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
16、越大，根据这个特点可以判断出只有A 正确.答案：A11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，发生质量亏损.故正确选项为 B.答案：B12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：ACD13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
17、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：BC14B15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：AC16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-(-5
18、4.4)eV=48.4 eVE4-E1=-3.4-(-54.4)eV=51.0 eV，选项 C 是可能的.E-E1=0-(-54.4)=54.4 eV，选项 D 是可能的.所以本题选 B.答案：B17解析：由动量守恒定律可得：0=mv+(M-m)vv=.答案：B18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.19ABC20B二非选择题21Z+1M227523解析：因为 h3=h1+h2，所以 3=1+2又因为，所以 3=.答案：3=1+23=24解析：本题考查核反应方程及半衰期.（1）方程为.（
19、2）.答案：（1）（2）225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=mv1+Mv2mv02=mv12+Mv22v0联立解得：v1=-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=mmv=mPovPo所以.可得 R=，而（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
20、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：(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
21、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 n1020（个）.2.0代入有关数据得 n（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n
22、pnh/据动量定理可知 Ftp总黑体表面对光子束的作用力为F107 N2.0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 MeV50109365243 600=6.0210231.41081.610-19m需用铀的质量：235m=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.