高中物理原子物理試題

.z.原子物理試題1．關(guān)于天然放射現(xiàn)象，以下說法正確的選項(xiàng)是A．放射性元素的原子核內(nèi)的核子有半數(shù)發(fā)生變化所需的時(shí)間就是半衰期B．放射性物質(zhì)放出的射線中，α粒子動(dòng)能很大．因此貫穿物質(zhì)的本領(lǐng)很強(qiáng)C．當(dāng)放射性元素的原子的核外電子具有較高能量時(shí)，將發(fā)生β哀變D．放射性的原子核發(fā)生衰變后產(chǎn)生的新核從高能級(jí)向低能級(jí)躍遷時(shí)，輻射出γ射線2.氫原子的局部能級(jí)如下圖?？梢姽獾墓庾幽芰吭?.62eV到3.11eV之間。由此可推知,氫原子A.從高能級(jí)向n=1能級(jí)躍遷時(shí)了出的光的波長比可見光的短B.從高能級(jí)向n=2能級(jí)躍遷時(shí)發(fā)出的光均為可見光C.從高能級(jí)向n=3能級(jí)躍遷時(shí)發(fā)出的光的頻率比可見光的高D.從n=3能級(jí)向n=2能級(jí)躍遷時(shí)發(fā)出的光為可見光3．一個(gè)鈹原子核〔Be〕從最靠近核的K層電子軌道上俘獲一個(gè)電子后發(fā)生衰變，生成一個(gè)鋰核〔〕，并放出一個(gè)不帶電的中微子νe〔質(zhì)量不計(jì)〕，人們把這種衰變叫鈹核的EC衰變。核反響方程為：Be。一個(gè)鈹原子質(zhì)量為m1，一個(gè)鋰原子質(zhì)量為m2，一個(gè)電子質(zhì)量為me，光速為c，則一個(gè)鈹原子核發(fā)生上述核反響釋放的能量為 A．(m1—m2)c2 B．(m1＋me＋m2)c2C．(m1＋me—m2)c2 D．(m2—m1—me)c24.以下現(xiàn)象中，與原子核內(nèi)部變化有關(guān)的是A．粒子散射現(xiàn)象B．天然放射現(xiàn)象C．光電效應(yīng)現(xiàn)象D．原子發(fā)光現(xiàn)象5．二十世紀(jì)初，為了研究物質(zhì)的內(nèi)部構(gòu)造，物理學(xué)家做了大量的實(shí)驗(yàn)，提醒了原子內(nèi)部的構(gòu)造，發(fā)現(xiàn)了電子、中子和質(zhì)子，如下圖是A.盧瑟福的粒子散射實(shí)驗(yàn)裝置B.盧瑟福發(fā)現(xiàn)質(zhì)子的實(shí)驗(yàn)裝置C.湯姆遜發(fā)現(xiàn)電子的實(shí)驗(yàn)裝置D.查德威克發(fā)現(xiàn)中子的實(shí)驗(yàn)裝置6.放射性元素衰變時(shí)放出三種射線，按穿透能力由強(qiáng)到弱的排列順序是A．射線，射線，射線 B．射線，射線，射線，C．射線，射線，射線 D．射線，射線，射線7．一個(gè)質(zhì)子和一個(gè)中子聚變結(jié)合成一個(gè)氘核，同時(shí)輻射一個(gè)光子。質(zhì)子、中子、氘核的質(zhì)量分別為m1、m2、m3,普朗克常量為h,真空中的光速為c。以下說法正確的選項(xiàng)是A．核反響方程是H+nH+γB．聚變反響中的質(zhì)量虧損1+m2-m1C．輻射出的γ光子的能量E=(m3-m1-m2)cD．γ光子的波長8.科學(xué)家發(fā)現(xiàn)在月球上含有豐富的〔氦3〕。它是一種高效、清潔、平安的核聚變?nèi)剂掀鋮⑴c的一種核聚變反響的方程式為。關(guān)于聚變以下表述正確的選項(xiàng)是A．聚變反響不會(huì)釋放能量B.聚變反響產(chǎn)生了新的原子核C．聚變反響沒有質(zhì)量虧損D.目前核電站都采用聚變反響發(fā)電9．π+介子、π－介子都是由一個(gè)夸克〔夸克u或夸克d〕和一個(gè)反夸克〔反夸克或反夸克〕組成的，它們的帶電量如下表所示，表中e為元電荷。π+π－ud帶電量+e－e+e－e－e+e以下說法正確的選項(xiàng)是A.π+由u和組成B.π＋由d和組成C.π－由u和組成D.π－由d和組成10.原子核聚變可望給人類未來提供豐富的干凈能源。當(dāng)氖等離子體被加熱到適當(dāng)高溫時(shí)，氖核參與的幾種聚變反響可能發(fā)生，放出能量。這幾種反響的總效果可以表示為，由平衡條件可知A.k=1,d=4B.k=2,d=2C.k=1,d=6D.k=2,d=311．在以下4個(gè)核反響方程中，*表示質(zhì)子的是A.B.C.D.12.以下說法正確的選項(xiàng)是A.是衰變方程B.是核聚變反響方程C.是核裂變反響方程D.是原子核的人工轉(zhuǎn)變方程13.在衰變中常伴有一種稱為"中微子〞的粒子放出。中微子的性質(zhì)十分特別，因此在實(shí)驗(yàn)中很難探測(cè)。1953年，萊尼斯和柯文建造了一個(gè)由大水槽和探測(cè)器組成的實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，利用中微子與水中的核反響，間接地證實(shí)了中微子的存在?！?〕中微子與水中的發(fā)生核反響，產(chǎn)生中子〔〕和正電子〔〕，即中微子+→+，可以判定，中微子的質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)分別是?！蔡顚戇x項(xiàng)前的字母〕〔A〕0和0〔B〕0和1〔C〕1和0〔D〕1和1〔2〕上述核反響產(chǎn)生的正電子與水中的電子相遇，與電子形成幾乎靜止的整體后，可以轉(zhuǎn)變?yōu)閮蓚€(gè)光子〔〕，即+2。正電子和電子的質(zhì)量都為9.1×10-31㎏，反響中產(chǎn)生的每個(gè)光子的能量約為J。正電子與電子相遇不可能只轉(zhuǎn)變?yōu)橐粋€(gè)光子，原因是。〔3〕試通過分析比擬，具有一樣動(dòng)能的中子和電子的物質(zhì)波波長的大小。正電子與水中的電子相遇，與電子形成幾乎靜止的整體，故系統(tǒng)總動(dòng)量為零，故如果只產(chǎn)生一個(gè)光子是不可能的，因?yàn)榇诉^程遵循動(dòng)量守恒。14．放射性元素的原子核在α衰變或β衰變生成新原子核時(shí)，往往會(huì)同時(shí)伴隨＿＿＿＿＿輻射。A、B兩種放射性元素的半衰期分別為T1和T2，經(jīng)過t＝T1·T2時(shí)間后測(cè)得這兩種放射性元素的質(zhì)量相等，則它們?cè)瓉淼馁|(zhì)量之比mA：mB＝＿＿＿＿＿。15．人類認(rèn)識(shí)原子構(gòu)造和開發(fā)利用原子能經(jīng)歷了十分曲折的過程。請(qǐng)按要求答復(fù)以下問題。⑴盧瑟福、玻爾、查德威克等科學(xué)家在原子構(gòu)造或原子核的研究方面做出了卓越的奉獻(xiàn)。請(qǐng)選擇其中的兩位，指出他們的主要成績(jī)。①___________________________________________________。123123在貝克勒爾發(fā)現(xiàn)天然放射現(xiàn)象后，人們對(duì)放射線的性質(zhì)進(jìn)展了深入研究，如圖為三種射線在同一磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)軌跡，請(qǐng)從三種射線中任選一種，寫出它的名稱和一種用途。_________，_______________________。⑵在可控核反響堆中需要給快中子減速，輕水、重水和石墨等常用作減速劑。中子在重水中可與H核碰撞減速，在石墨中與C核碰撞減速。上述碰撞可簡(jiǎn)化為彈性碰撞模型。*反響堆中快中子與靜止的靶核發(fā)生對(duì)心正碰，通過計(jì)算說明，僅從一次碰撞考慮，用重水和石墨作減速劑，哪種減速效果更好？16.钚的放射性同位素靜止時(shí)衰變?yōu)殁櫤思ぐl(fā)態(tài)和粒子，而鈾核激發(fā)態(tài)立即衰變?yōu)殁櫤?，并放出能量為的光子。：、和粒子的質(zhì)量分別為、和〔1〕寫出衰變方程；〔2〕衰變放出的光子的動(dòng)量可忽略，球粒子的動(dòng)能。17．一個(gè)靜止的鈾核〔原子質(zhì)量為232.0372u〕放出一個(gè)α粒子〔原子質(zhì)量為4.0026u〕后衰變成釷核〔原子質(zhì)量為228.0287u〕?！玻涸淤|(zhì)量單位1u=1.67×10—27kg，1u相當(dāng)于931MeV〕〔1〕寫出核衰變反響方程；〔2〕算出該核衰變反響中釋放出的核能；〔3〕假設(shè)反響中釋放出的核能全部轉(zhuǎn)化為釷核和α粒子的動(dòng)能，則釷核獲得的動(dòng)能有多大？18．太陽現(xiàn)正處于主序星演化階段。它主要是由電子和、等原子核組成。維持太陽輻射的是它內(nèi)部的核聚變反響，核反響方程是釋放的核能，這些核能最后轉(zhuǎn)化為輻射能。根據(jù)目前關(guān)于恒星演化的理論，假設(shè)由于聚變反響而使太陽中的核數(shù)目從現(xiàn)有數(shù)減少10％，太陽將離開主序星階段而轉(zhuǎn)入紅巨星的演化階段。為了簡(jiǎn)化，假定目前太陽全部由電子和核組成?！?〕為了研究太陽演化進(jìn)程，需知道目前太陽的質(zhì)量M。地球半徑R＝6.4×106m，地球質(zhì)量m＝6.0×1024kg，日地中心的距離r＝1.5×1011m，地球外表處的重力加速度g＝10m/s2，1年約為3.2×107秒，試估算目前太陽的質(zhì)量M?！?〕質(zhì)子質(zhì)量mp＝1.6726×1027kg，質(zhì)量mα＝6.6458×1027kg，電子質(zhì)量me＝0.9×1030kg，光速c＝3×108m/s。求每發(fā)生一次題中所述的核聚變反響所釋放的核能?！?〕又知地球上與太陽垂直的每平方米截面上，每秒通過的太陽輻射能w＝1.35×103W/m2。試估算太陽繼續(xù)保持在主序星階段還有多少年的壽命?！补浪憬Y(jié)果只要求一位有效數(shù)字。〕參考答案及解析1．【答案】D【解析】由三種射線的特點(diǎn)和半衰期的含義不難判斷選項(xiàng)D正確。2.【答案】AD【解析】此題考察玻爾的原理理論.從高能級(jí)向n=1的能級(jí)躍遷的過程中輻射出的最小光子能量為9.20ev,不在1.62eV到3.11eV之間,A正確.可見光子能量在1.62eV到3.11eV之間從高能級(jí)向n=2能級(jí)躍遷時(shí)發(fā)出的光的能量3.40ev，B錯(cuò).從高能級(jí)向n=3能級(jí)躍遷時(shí)發(fā)出的光的頻率只有能量大于3.11ev的光的頻率才比可見光高,C錯(cuò).從n=3到n=2的過程中釋放的光的能量等于1.89ev介于1.62到3.11之間,所以是可見光D對(duì)。3．【答案】A【解析】一個(gè)鈹原子質(zhì)量為m1，則鈹核的質(zhì)量為m1－4me。一個(gè)鋰原子質(zhì)量為m2，則鋰核的質(zhì)量為m1－3me。題述核反響的質(zhì)量虧損Δm＝[(m1－4me)＋me]－(m1－3me)＝m1—m2，故題述核反響釋放的能量為ΔE＝Δmc2＝(m1—m2)c2，A正確。4.【答案】B【解析】α粒子散射實(shí)驗(yàn)說明了原子內(nèi)部有一個(gè)很小的核，并沒有涉及到核內(nèi)部的變化，故A項(xiàng)錯(cuò)誤；天然放射現(xiàn)象是原子核內(nèi)部發(fā)生變化自發(fā)的放射出α粒子或電子，從而發(fā)生α衰變或β衰變，故B項(xiàng)正確；光電效應(yīng)是原子核外層電子脫離原子核的束縛而逸出，沒有涉及到原子核的變化，故C項(xiàng)錯(cuò)誤；原子發(fā)光是原子躍遷形成的也沒有涉及到原子核的變化，故D項(xiàng)錯(cuò)誤。5.【答案】A【解析】題目中所給裝置是盧瑟福研究粒子散射實(shí)驗(yàn)裝置，應(yīng)選項(xiàng)A正確。6.【答案】B【解析】解析：由于三種射線的能量不同，所以貫穿能力最強(qiáng)的是射線，射線次之，射線最弱，故正確答案選B。7.【答案】B【解析】核反響方程是H+nH+；輻射出的光子的能量E=(1+m2-m3)c2；光子的波長。8.【答案】B【解析】聚變反響時(shí)將質(zhì)量較小的輕核聚變成質(zhì)量較大的核，聚變過程會(huì)有質(zhì)量虧損，要放出大量的能量。但目前核電站都采用采用鈾核的裂變反響。因此B正確。9．【答案】AD【解析】u帶+e電量，帶+e電量，〔+e〕+〔+e〕=＋e，而π+帶+e電量，帶電量守恒，所以A選項(xiàng)正確，同理，D選項(xiàng)正確。10.【答案】B【解析】由質(zhì)量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒，分別有，，解得k=2，d=2。正確選項(xiàng)為B。11.【答案】C【解析】由核反響方程的質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)守恒，可得各個(gè)選項(xiàng)中的*分別為正電子、α粒子、質(zhì)子、中子。12.【答案】BD【解析】A選項(xiàng)中在質(zhì)子的轟擊下發(fā)生的核反響，屬于人工轉(zhuǎn)變，A錯(cuò)；C選項(xiàng)是α衰變，不是裂變，C錯(cuò)。13.【答案】C.〔1〕A；(2)，遵循動(dòng)量守恒?！窘馕觥俊?〕發(fā)生核反響前后，粒子的質(zhì)量數(shù)和核電荷數(shù)均不變，據(jù)此可知中微子的質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)分都是0，A項(xiàng)正確?！?〕產(chǎn)生的能量是由于質(zhì)量虧損。兩個(gè)電子轉(zhuǎn)變?yōu)閮蓚€(gè)光子之后，質(zhì)量變?yōu)榱?，由，故一個(gè)光子的能量為，帶入數(shù)據(jù)得=J。正電子與水中的電子相遇，與電子形成幾乎靜止的整體，故系統(tǒng)總動(dòng)量為零，故如果只產(chǎn)生一個(gè)光子是不可能的，因?yàn)榇诉^程遵循動(dòng)量守恒。14．【答案】γ，2T2:2T1【解析】放射性元素的原子核在α衰變或β衰變生成新原子核時(shí)，往往以γ光子的形式釋放能量，即伴隨γ輻射；根據(jù)半衰期的定義，經(jīng)過t＝T1·T2時(shí)間后剩下的放射性元素的質(zhì)量一樣，則EQ\F(mA,2T2)=EQ\F(mB,2T1)，故mA：mB＝2T2:2T115．【答案】〔1〕盧瑟福提出了原子的核式構(gòu)造模型；玻爾把量子理論引入原子模型，并成功解釋了氫光譜；查德威克發(fā)現(xiàn)了中子〔2〕重水減速效果更好【解析】(1)盧瑟福提出了原子的核式構(gòu)造模型；玻爾把量子理論引入原子模型，并成功解釋了氫光譜；查德威克發(fā)現(xiàn)了中子〔或其他成就〕。(2)設(shè)中子質(zhì)量為Mn靶核質(zhì)量為M，由動(dòng)量守恒定律Mnv0=Mnv1+Mv2解得：在重水中靶核質(zhì)量：MH=2Mn，；在石墨中靶核質(zhì)量：Mc=12M與重水靶核碰后中子速度較小，故重水減速效果更好。16.【解析】〔1〕衰變方程為或合起來有〔2〕上述衰變過程的質(zhì)量虧損為放出的能量為這能來那個(gè)是軸核的動(dòng)能、粒子的動(dòng)能和光子的能量之和由④⑤⑥式得設(shè)衰變后的軸核和粒子的速度分別為和，則由動(dòng)量守恒有又由動(dòng)能的定義知由⑧⑨式得由⑦⑩式得代入題給數(shù)據(jù)得17.【解析】〔1〕〔2〕質(zhì)量虧損△m=0.0059u△E=△mc2=0.0059×931MeV=5.49MeV〔3〕系統(tǒng)動(dòng)量守恒，釷核和α粒子的動(dòng)量大小相等，即所以釷核獲得的動(dòng)能18.【解析】〔1〕要估算太陽的質(zhì)量M，研究繞太陽運(yùn)動(dòng)的任一顆行星的公轉(zhuǎn)均可，現(xiàn)取地球?yàn)檠芯繉?duì)象。設(shè)T為地球繞日心運(yùn)動(dòng)的周期，則由萬有引力定律和牛頓定律可知地球外表處的重力加速度得以題給數(shù)值代入，得M＝2×1030kg