高三物理原子物理部分試題精編

1、高中物理最新試題精編板塊五 原子物理部分一、選擇題：在下列每小題給出的四個(gè)答案中，至少有一個(gè)答案是正確的，把正確答案全選出來1關(guān)于天然放射現(xiàn)象，以下敘述正確的是（ ）A若使放射性物質(zhì)的溫度升高，其半衰期將減小B衰變所釋放的電子是原子核內(nèi)的中子轉(zhuǎn)變?yōu)橘|(zhì)子時(shí)產(chǎn)生的C在、這三種射線中，射線的穿透能力最強(qiáng)，射線的電離能力最強(qiáng)D鈾核（U）衰變?yōu)殂U核（Pb)的過程中，要經(jīng)過8次衰變和10次衰變答案：BC2如圖所示，鉛盒A中裝有天然放射性物質(zhì)，放射線從其右端小孔中水平向右射出，在小孔和熒光屏之間有垂直于紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，則下列說法中正確的有（ ）A打在圖中a、b、c三點(diǎn)的依次是射線、射線和射線B射線和射線

2、的軌跡是拋物線C射線和射線的軌跡是圓弧D如果在鉛盒和熒光屏間再加一豎直向下的勻強(qiáng)電場(chǎng)，則屏上的亮斑可能只剩下b答案：AC3英國物理學(xué)家盧瑟福通過粒子散射實(shí)驗(yàn)的研究提出了原子的核式結(jié)構(gòu)學(xué)說，該學(xué)說包括的內(nèi)容有（ ）A原子的中心有一個(gè)很小的原子核B原子的全部正電荷集中在原子核內(nèi)C原子的質(zhì)量幾乎全部集中在原子核內(nèi)D原子是由質(zhì)子和中子組成的答案：ABC4在盧瑟福的粒子散射實(shí)驗(yàn)中，某一粒子經(jīng)過某一原子核附近時(shí)的軌跡如圖所示圖中P、Q為軌跡上的點(diǎn)，虛線是經(jīng)過P、Q兩點(diǎn)并與軌跡相切的直線，兩虛線和軌跡將平面分為四個(gè)區(qū)域不考慮其他原子核對(duì)粒子的作用，則關(guān)于該原子核的位置，正確的是（ ）A一定在區(qū)域 B可能在區(qū)

3、域C可能在區(qū)域 D一定在區(qū)域答案：A5如圖所示為盧瑟福和他的同事們做粒子散射實(shí)驗(yàn)的裝置示意圖，熒光屏和顯微鏡一起分別放在圖中的A、B、C、D四個(gè)位置時(shí)，下面關(guān)于觀察到的現(xiàn)象的說法中正確的是（ ）A放在A位置時(shí)，相同時(shí)間內(nèi)觀察到熒光屏上的閃光次數(shù)最多B放在B位置時(shí)，相同時(shí)間內(nèi)觀察到屏上的閃光次數(shù)只比A位置時(shí)稍少些C放在C、D位置時(shí)，屏上觀察不到閃光D放在D位置時(shí)，屏上仍能觀察一些閃光，但次數(shù)極少答案：AD6在下列四個(gè)方程，X1、X2、X3和X4各代表某種粒子，以下判斷中正確的是（ ） A. X1是粒子 B. X2是質(zhì)子C. X3是中子 D. X4是電子答案：D7下列氘反應(yīng)中屬于核聚變的是（ ）A

4、. B. C. D. 答案：A8下列四個(gè)方程中，表示衰變的是（ ）A. B. C. D. 答案：AB9某原子核的衰變過程為：，則（ ）AX的中子數(shù)比P的中子數(shù)少2BX的質(zhì)量數(shù)比P的質(zhì)量數(shù)多5CX的質(zhì)子數(shù)比P的質(zhì)子數(shù)少1DX的質(zhì)子數(shù)比P的質(zhì)子數(shù)多1答案：D10已知汞原子可能的能級(jí)為E110. 4 eV, E25.5 eV, E3=2.7 eV, E41. 6 eV。一個(gè)自由電子的總能量為9 eV，與處于基態(tài)的汞原子發(fā)生碰撞，已知碰撞過程中不計(jì)汞原子動(dòng)量的變化，則電子可能剩余的能量為（ ）A. 0. 2 eV B. 1. 4 eV C. 2. 3 eV D. 5. 5 eV答案：A11由圖可得出結(jié)

5、論（ ）A質(zhì)子和中子的質(zhì)量之和小于氘核的質(zhì)量B.質(zhì)子和中子的質(zhì)量之和等于氘核的質(zhì)量C氘核分解為質(zhì)子和中子時(shí)要吸收能量D質(zhì)子和中子結(jié)合成氘核時(shí)要吸收能量答案：C12如圖所示為氫原子的能級(jí)示意圖，一群氫原子處于n=3的激發(fā)態(tài)，在向較低能級(jí)躍遷的過程中向外發(fā)出光子，用這些光照射逸出功為2. 49 eV的金屬鈉，下列說法正確的是（ ）A這群氫原子能發(fā)出三種頻率不同的光，其中從n=3躍遷到n=2所發(fā)出的光波長最短B這群氫原子能發(fā)出兩種頻率不同的光，其中從n=3躍遷到n=1所發(fā)出的光頻率最高C金屬鈉表面所發(fā)出的光電子的初動(dòng)能最大值為11. 11 eVD金屬鈉表面所發(fā)出的光電子的初動(dòng)能最大值為9. 60 e

6、V答案：D13氦原子被電離一個(gè)核外電子，形成類氫結(jié)構(gòu)的氦離子，已知基態(tài)的氦離子能量為E1=54. 4 eV,氦離子的能級(jí)示意圖如圖所示在具有下列能量的光子或者電子中，不能被基態(tài)氦離子吸收而發(fā)生躍遷的是（ ）A42.8 eV（光子） B43. 2 eV（電子）C41. 0 eV（電子） D54.4 eV（光子） 答案：A14用一束單色光照射處于基態(tài)的一群氫原子，這些氫原子吸收光子后處于激發(fā)態(tài)，并能發(fā)射光子，現(xiàn)測(cè)得這些氫原子發(fā)射的光子頻率僅有三種，分別為、和，且<<。則入射光子的能量應(yīng)為（ ）A. h B. h C. h(） D. h答案：CD15靜止的鐳核Ra發(fā)生衰變，釋放出的粒子的

7、動(dòng)能為E0 ,假設(shè)衰變時(shí)能量全部以動(dòng)能形式釋放出來，則衰變過程中總的質(zhì)量虧損是（ ）A. B. C. D. 答案：B16下列說法正確的是（ ）A鈾235只要俘獲中子就能進(jìn)行鏈?zhǔn)椒磻?yīng)B所有的鈾核俘獲中子后都能裂變C太陽不斷地向外輻射大量能量，太陽質(zhì)量應(yīng)不斷減小，日地間距離應(yīng)不斷增大，地球公轉(zhuǎn)速度應(yīng)不斷減小D粒子散射實(shí)驗(yàn)的結(jié)果證明原子核是由質(zhì)子和中子組成的答案：C17由原子核的衰變規(guī)律可知（ ）A放射性元素一次衰變就同時(shí)產(chǎn)生射線和射線B放射性元素發(fā)生衰變，產(chǎn)生的新核的化學(xué)性質(zhì)不變C放射性元素衰變的快慢跟它所處的物理、化學(xué)狀態(tài)無關(guān)D放射性元素發(fā)生正電子衰變時(shí)，產(chǎn)生的新核質(zhì)量數(shù)不變，核電荷數(shù)減少1答案

8、：CD18一群處于基態(tài)的氫原子受某種單色光照射時(shí)，只能發(fā)射甲、乙、丙三種單色光，其中甲光的波長最短，丙光的波長最長，則甲、丙這兩種單色光的光子能量之比E甲:E丙等于（ ）A. 3:2 B.6:1 C.32:5 D.9:4答案：C19有兩束均由質(zhì)子和氘核混合組成的粒子流，第一束中的質(zhì)子和氘核具有相同的動(dòng)量，第二束中的質(zhì)子和氘核具有相同的動(dòng)能現(xiàn)打算將質(zhì)子和氘核分開，有以下一些做法，這些方法中可行的是（ ）A讓第一束粒子流垂直電場(chǎng)方向進(jìn)入勻強(qiáng)電場(chǎng)后穿出B讓第一束粒子流垂直磁場(chǎng)方向進(jìn)入勻強(qiáng)磁場(chǎng)后穿出C讓第二束粒子流垂直電場(chǎng)方向進(jìn)入勻強(qiáng)電場(chǎng)后穿出D讓第二束粒子流垂直磁場(chǎng)方向進(jìn)入勻強(qiáng)磁場(chǎng)后穿出答案：AD2

9、0用紫外線照射一些物質(zhì)時(shí)會(huì)發(fā)生熒光效應(yīng)，即物質(zhì)發(fā)出可見光，這些物質(zhì)中的原子先后發(fā)生兩次躍遷，其能量變化分別為和，下列關(guān)于原子這兩次躍遷的說法中正確的是（ ）A兩次均向高能級(jí)躍遷，且>B兩次均向低能級(jí)躍遷，且<C先向高能級(jí)躍遷，再向低能級(jí)躍遷，且<D先向高能級(jí)躍遷，再向低能級(jí)躍遷，且>答案：D21.“秒”是國際單位制中的時(shí)間單位，它等于133 Cs原子基態(tài)的兩個(gè)超精細(xì)能級(jí)之間躍遷時(shí)所輻射的電磁波周期的9 192 631 770倍據(jù)此可知，該兩能級(jí)之間的能量差為（普朗克常量h=6. 63×1034J·s)（ ）A. 7. 21×10-24eV

10、B. 6. 09×10-24eVC. 3. 81×10-5 eV D. 4. 50×10-5 eV答案：BC22正電子是電子的反粒子，它跟普通電子的電量相等，而電性相反，科學(xué)家設(shè)想在宇宙的某些部分可能存在完全由反粒子構(gòu)成的物質(zhì)反物質(zhì)1997年初和年底，歐洲和美國的科學(xué)研究機(jī)構(gòu)先后宣布：他們分別制造出9個(gè)和7個(gè)反氫原子，這是人類探索反物質(zhì)的一大進(jìn)步你推測(cè)反氫原子的結(jié)構(gòu)是（ ）A由一個(gè)帶正電荷的質(zhì)子與一個(gè)帶負(fù)電荷的電子構(gòu)成B由一個(gè)帶負(fù)電荷的質(zhì)子與一個(gè)帶正電荷的電子構(gòu)成C由一個(gè)不帶電的中子與一個(gè)帶負(fù)電荷的電子構(gòu)成D由一個(gè)帶負(fù)電荷的質(zhì)子與一個(gè)帶負(fù)電荷的電子構(gòu)成答案：B23

11、一個(gè)電子（質(zhì)量為m、電荷量為e)和一個(gè)正電子（質(zhì)量為m、電荷量為e），以相等的初動(dòng)能Ek相向運(yùn)動(dòng)，并撞到一起發(fā)生“湮滅”，產(chǎn)生兩個(gè)頻率相同的光子，設(shè)產(chǎn)生光子的頻率為若這兩個(gè)光子的能量都為h，動(dòng)量分別為p和p'，下面關(guān)系正確的是（ ）A. h=mc2 ，p= p'B. h=mc2，p= p'C. h= mc2Ek，p=p'D. h= (mc2Ek )，p=p'答案：C24雷蒙德·戴維斯因研究來自太陽的電子中微子（）而獲得了2002年度諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)，他探測(cè)中微子所用的探測(cè)器的主體是一個(gè)貯滿615 t四氯乙烯（C2Cl4）溶液的巨桶，電子中微子可以

12、將一個(gè)氯核轉(zhuǎn)變?yōu)橐粋€(gè)氫核，其核反應(yīng)方程式為ClAre,己知Cl核的質(zhì)量為36.956 58 u, Ar核的質(zhì)量為36. 956 91 u，e的質(zhì)量為0. 000 55 u, l u質(zhì)量對(duì)應(yīng)的能量為931. 5 MeV。根據(jù)以上數(shù)據(jù)，可以判斷參與上述反應(yīng)的電子中微子的最小能量為（ ）A. 1. 33 MeV B. 0. 82 MeVC.0. 51 MeV D.0.31 MeV答案：B25已知氦離子He能級(jí)En與量子數(shù)n的關(guān)系和氫原子能級(jí)公式類似，處于基態(tài)的氦離子He的電離能力為E=54. 4 eV為使處于基態(tài)的氦離子He處于激發(fā)態(tài)，入射光子所需的最小能量為（ ）A. 13. 6 eV B. 40

13、.8 eVC. 48. 4 eV D. 54.4 eV答案：B26目前，在居室裝修中經(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、射線，這些射線會(huì)導(dǎo)致細(xì)胞發(fā)生癌變及呼吸道等方面的疾病，根據(jù)有關(guān)放射性知識(shí)可知，下列說法正確的是（ ）A. 氡的半衰期為3.8天，若取4個(gè)氡原子核，經(jīng)7. 6天后就一定剩下一個(gè)原子核了B. 衰變所釋放的電子是原子核內(nèi)的中子轉(zhuǎn)化成質(zhì)子和電子所產(chǎn)生的C. 射線一般伴隨著或射線產(chǎn)生，在這三種射線中，射線的穿透能力最強(qiáng)，電離能力也最強(qiáng)D.發(fā)生衰變時(shí)，生成核與原來的原

14、子核相比，中子數(shù)減少了4答案：B27. “軌道電子俘獲”也是放射性同位素衰變的一種形式，它是指原子核（稱為母核）俘獲一個(gè)核外電子，其內(nèi)部一個(gè)質(zhì)子變?yōu)橹凶?，從而變成一個(gè)新核（稱為子核），并且放出一個(gè)中微子的過程中徽子的質(zhì)量很小，不帶電，很難被探測(cè)到，人們最早就是通過子核的反沖而間接證明中微子的存在的一個(gè)靜止的原子的原子核發(fā)生“軌道電子俘獲”，衰變?yōu)樽雍瞬⒎懦鲋形⒆酉旅娴恼f法中正確的是（ ）A母核的質(zhì)量數(shù)等于子核的質(zhì)量數(shù)B母核的電荷數(shù)大于子核的電荷數(shù)C子核的動(dòng)量與中徽子的動(dòng)量相同D子核的動(dòng)能大于中微子的動(dòng)能答案：AB28一個(gè)靜止的放射性原子核處于垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，由于發(fā)生了衰變而形成了如圖

15、所示的兩個(gè)圓形徑跡，兩圓半徑之比為1:16（ ）A該原子核發(fā)生了衰變B反沖核沿小圓做逆時(shí)針方向運(yùn)動(dòng)C原靜止的原子核的原子序數(shù)為15D沿大回和沿小圓運(yùn)動(dòng)的粒子的周期相同答案：BC29中子n、質(zhì)子P、氘核D的質(zhì)量分別為、現(xiàn)用光子能量為E的射線照射靜止的氘核使之分解，核反應(yīng)方程D=pn，若分解后中子、質(zhì)子的動(dòng)能可視為相等，則中子的動(dòng)能是（ ） A. B. C. D. 答案：C二、計(jì)算題：解答應(yīng)寫出必要的文字說明、方程式和重要的演算步驟，有數(shù)值計(jì)算的題，答案中必須明確寫出數(shù)值和相應(yīng)的單位1如圖所示，靜止在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的Li核俘獲一個(gè)速度為v0=7.7×104m/s的中子而發(fā)生核反應(yīng)， LinH

16、He,若已知He的速度為v2=2.0×104m/s，其方向跟中子反應(yīng)前的速度方向相同，求：(1) H的速度是多大？(2）在圖中畫出粒子H和He的運(yùn)動(dòng)軌跡，并求它們的軌道半徑之比(3）當(dāng)粒子He旋轉(zhuǎn)了3周時(shí)，粒子H旋轉(zhuǎn)幾周？解：(1) Li核俘獲n的過程，系統(tǒng)動(dòng)量守恒，則 ，即代入數(shù)據(jù)=1 u, =4 u, =3 u，得v1=-1.0×103 m/s，負(fù)號(hào)表示跟v0的方向相反(2）如圖所示H和He在磁場(chǎng)中半徑之比為(3) H和He的周期之比為所以它們的轉(zhuǎn)動(dòng)周期之比為當(dāng)粒子轉(zhuǎn)3周時(shí)，氘核轉(zhuǎn)動(dòng)2周2據(jù)有關(guān)資料介紹，受控?zé)岷司圩兎磻?yīng)裝置中有極高的溫度，因而帶電粒子將沒有通常意義上的

17、容器可裝，而是由磁場(chǎng)約束帶電粒子運(yùn)動(dòng)將其束縛在某個(gè)區(qū)域內(nèi)，現(xiàn)按下面的簡化條件來討論這個(gè)問題，如圖所示，有一個(gè)環(huán)形區(qū)域，其截面內(nèi)半徑為，外半徑為R2=1. 0 m，區(qū)域內(nèi)有垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，已知磁感應(yīng)強(qiáng)度B=1.0 T，被束縛粒子的荷質(zhì)比為=4.0×107C/kg，不計(jì)帶電粒子在運(yùn)動(dòng)過程中的相互作用，不計(jì)帶電粒子的重力(1)若中空區(qū)域中的帶電粒子沿環(huán)的半徑方向射入磁場(chǎng)，求帶電粒子不能穿越磁場(chǎng)外邊界的最大速度v0.(2)若中空區(qū)域中的帶電粒子以（1)中的最大速度v0沿圓環(huán)半徑方向射入磁場(chǎng)，求帶電粒子從進(jìn)入磁場(chǎng)開始到第一次回到該點(diǎn)所需要的時(shí)間t.解：設(shè)粒子在磁場(chǎng)中做圓周運(yùn)動(dòng)的最大半徑

18、為r，則r=，如圖所示，由幾何關(guān)系得則。故帶電粒子進(jìn)入磁場(chǎng)繞圓轉(zhuǎn)過3600 （1800一600）=2400又回到中空部分粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡如圖所示，故粒子從P點(diǎn)進(jìn)入磁場(chǎng)到第一次回到P點(diǎn)時(shí)，粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)間為，粒子在中空部分運(yùn)動(dòng)時(shí)間為,粒子運(yùn)動(dòng)的總時(shí)間為=5.74×10-7s.3如圖所示，在某一足夠大的真空室中，虛線PH的右側(cè)是一磁感應(yīng)強(qiáng)度為B、方向垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，左側(cè)是一場(chǎng)強(qiáng)為E、方向水平向左的勻強(qiáng)電場(chǎng)在虛線PH上的點(diǎn)O處有一質(zhì)量為M、電荷量為Q的鐳核（Ra)某時(shí)刻原來靜止的鐳核水平向右放出一個(gè)質(zhì)量為m、電荷量為q的粒子而衰變?yōu)殡?Rn)核，設(shè)粒子與氡核分離后它們之間的作用力

19、忽略不計(jì)，涉及動(dòng)量問題時(shí)，虧損的質(zhì)量可不計(jì)(1)寫出鐳核衰變?yōu)殡焙说暮朔磻?yīng)方程；(2)經(jīng)過一段時(shí)間粒子剛好到達(dá)虛線PH上的A點(diǎn)，測(cè)得= L求此時(shí)刻氡核的速率解：(1) 核反應(yīng)方程為RaRnHe.(2）設(shè)衰變后，氡核的速度為,粒子速度為，由動(dòng)量守恒定律得（M一m) =m，粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，到達(dá)A點(diǎn)需要的時(shí)間為 ，又氡核在電場(chǎng)中做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，t時(shí)刻速度為v=at,氡核的加速度為，由以上各式解得4.1930年科學(xué)家發(fā)現(xiàn)釙放出的射線貫穿能力極強(qiáng)，它甚至能穿透幾厘米厚的鉛板，1932年，英國年輕物理學(xué)家查德威克用這種未知射線分別轟擊氫原子和氮原子，結(jié)果打出一些氫核和氮核若未知射線均與靜

20、止的氫核和氮核正碰，測(cè)出被打出的氫核最大速度為vH=3.5×107m/s，被打出的氮核的最大速度vN=4. 7×106 m/s,假定正碰時(shí)無機(jī)械能損失，設(shè)未知射線中粒子質(zhì)量為m，初速為v，質(zhì)子的質(zhì)量為.(1)推導(dǎo)被打出的氫核和氮核的速度表達(dá)式；(2)根據(jù)上述數(shù)據(jù)，推算出未知射線中粒子的質(zhì)量m與質(zhì)子的質(zhì)量之比（已知氮核質(zhì)量為氫核質(zhì)量的14倍）解：(1)碰撞滿足動(dòng)量守恒和機(jī)械能守恒，與氫核碰撞時(shí)有 解之得同理可得(2)由上面可得，代入數(shù)據(jù)得5如圖所示，在xOy平面上，一個(gè)以原點(diǎn)O為中心、半徑為R的圓形區(qū)域內(nèi)存在著一勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，方向垂直于xOy平面向內(nèi)在O處原

21、來靜止著一個(gè)具有放射性的原子核（氮），某時(shí)刻該核發(fā)生衰變，放出一個(gè)正電子和一個(gè)反沖核已知正電子從O點(diǎn)射出時(shí)沿小x軸正方向，而反沖核剛好不會(huì)離開磁場(chǎng)區(qū)域，正電子電荷量為e不計(jì)重力影響和粒子間的相互作用(1)試寫出的衰變方程；(2)求正電子離開磁場(chǎng)區(qū)域時(shí)的位置解：(1) Ce.(2）設(shè)正電子質(zhì)量為m1，速度為v1，軌道半徑為R1，反沖核質(zhì)量為m2，速度為v2 ,軌道半徑為R2如圖所示，正電子電荷量為e，反沖核電荷量q=6e據(jù)動(dòng)量守恒定律，有m1v1= m2 v2，正電子的軌道半徑，反沖核的軌道半徑，據(jù)題意知，由以上各式得R1=3R，設(shè)正電子離開磁場(chǎng)區(qū)域的位置坐標(biāo)為(x，y)，由幾何關(guān)系得解得6太陽現(xiàn)正處于主序星演化階段它主要是由正、負(fù)電子和、等原子核組成，維持太陽輻射的是它內(nèi)部的核聚變反應(yīng)，核反應(yīng)方程是4（釋放的核能），這些核能最后轉(zhuǎn)化為輻射能根