物理新版年高考年模拟原子原子核 32页

第十六章 原子、原子核 第一部分 三年高考题荟萃 2011 年高考新题 1（2011 全国卷 1 第 18 题）.已知氢原子的基态能量为 E，激发态能量 ，其中 n=2,3…。用 h 表示普 朗克常量，c 表示真空中的光速。能使氢原子从第一激发态电离的光子的最大波长为 A. B. C. D. 解析：原子从 n=2 跃迁到+ 所以 故： 选 C 2（2011 海南第 19 题模块 3-5 试题）.（12 分） （1）（4 分）2011 年 3 月 11 日，日本发生九级大地震，造成福岛核电站的核泄漏事故。在泄露的污染物中含有131I 和 137Cs 两种放射性核素，它们通过一系列衰变产生对人体有危害的辐射。在下列四个式子中，有两个能分 别反映 131I 和 137Cs 衰变过程，它们分别是_______和__________（填入正确选项前的字母）。131I 和 137Cs 原 子核中的中子数分别是________和_______. A.X1→ B.X2→ C.X3→ D.X4→ 解析：由质量数和核电荷数守恒可以得出正确选项 B 、C 、78、 82 （2）（8 分）一质量为 2m 的物体 P 静止于光滑水平地面上，其截面如图所示。图中 ab 为粗糙的水平面，长度为 L；bc 为一光滑斜面，斜面和水平面通过与 ab 和 bc 均 相 切 的 长 度 可 忽略的光滑圆弧连接。现有一质量为 m 的木块以大 小为 v0 的水平初 速度从 a 点向左运动，在斜面上上升的最大高度 为 h，返回后在到 达 a 点前与物体 P 相对静止。重力加速度为 g。求 （i）木块在 ab 段受到的摩擦力 f； （ii）木块最后距 a 点的距离 s。 解析：（i）设木块和物体 P 共同速度为 v,两物体从开始到第一次到达共同速度过程由动量和能量守恒得： ① ② 由①②得： ③ （ii）木块返回与物体 P 第二次达到共同速度与第一次相同（动量守恒）全过程能量守恒得： ④ 2 1 /nE E n= 1 4 3 hc E − 1 2hc E − 1 4hc E − 1 9hc E − ∞ 1 2 4 Ehc E Eλ +∞= − = − 1 4hc E λ = − 137 1 56 0Ba n+ 131 0 54 1Xe e−+ 137 56 Ba + 0 1e− 131 54 Xe + 1 1 p 0 ( 2 )mv m m v= + 2 2 0 1 1 ( 2 )2 2mv m m v mgh fL= + + + 2 0( 3 ) 3 m v ghf L −= 2 2 0 1 1 ( 2 ) (2 )2 2mv m m v f L s= + + − 由②③④得： 3(2011 全国理综 35 选修 3-5】 （1）在光电效应试验中，某金属的截止频率相应的波长为 ，该金属的逸出功为______。若用波长为 （ < 0）单色光做实验，则其截止电压为______。已知电子的电荷量，真空中的光速和布朗克常量分别为 e， c 和 h （2）如图，ABC 三个木块的质量均为 m。置于光滑的水平面上，BC 之间有一轻质弹簧，弹簧的两端与木块接触 可不固连，将弹簧压紧到不能再压缩时用细线把 BC 紧连，使弹簧不能伸展，以至于 BC 可视为一个整体， 现 A 以初速 沿 BC 的连线方向朝 B 运动，与 B 相碰并粘合在一起，以后细线突然断开，弹簧伸展，从而 使 C 与 A，B 分离，已知 C 离开弹簧后的速度恰为 ，求弹簧释放的势能。 解析：（1）由 和 得 由爱因斯坦质能方程 和 得 （2）设碰后 A、B 和 C 的共同速度的大小为 v，由动量守恒得 ① 设 C 离开弹簧时，A、B 的速度大小为 ，由动量守恒得 ② 设 弹 簧 的 弹 性 势 能 为 ， 从 细 线 断 开 到 C 与 弹 簧 分 开 的 过 程 中 机 械 能 守 恒 ， 有 ③ 由①②③式得弹簧所释放的势能为 ④ 4（2011 天津 第 1 题）．下列能揭示原子具有核式结构的实验是 A．光电效应实验 B．伦琴射线的发现 C．α 粒子散射实验 D．氢原子光谱的发现 【解析】：物理学史、常识考查题，简单题，其中光电效应实验说明光具有粒子性，A 选项错误；X 射线（伦琴 射线）的发现是 19 世纪末 20 世纪初物理学的三大发现（X 射线 1896 年、放射线 1896 年、电子 1897 年） 之一，这一发现标志着现代物理学的产生，B 选项错误；氢原子光谱的发现解释了原子的稳定性以及原子光 谱的分立特征，D 选项错误；所以选择 C。 【答案】：C 5（2011 山东第 38 题 3-5） ① 碘 131 核 不稳定，会发生β衰变，其半衰变期为 8 天。 碘 131 核的衰变方程： （衰变后的元素用 X 表示）。 2 0 2 0 6 3 v ghs Lv gh −= − 0λ λ λ λ υ 0 υ 0 极限逸 νhw = λν c= 0λ chw =逸 逸wchEk −= λ UeEk = λλ λλ 0 0 −= e hcU 截止 03 mvmv = 1v 0123 mvmvmv += pE 2 0 2 1 2 2 1)2(2 1)3(2 1 mvvmEvm p +=+ 2 03 1 mvE p = A B AC 经过________天 75%的碘 131 核发生了衰变。 ② 如图所示，甲、乙两船的总质量（包括船、人和货物）分别为 10m、12m，两船沿同一 直线同一方向运动，速度分别为 2 、 。为避免两船相撞，乙船上的人将一质量为 m 的货物沿水平方向抛 出甲船，甲船上的人将货物接住，求抛出货物的最小速度。（不计水的阻力） 解析： 6（2011上海第2题）．卢瑟福利用 粒子轰击金箔的实验研究原子结构，正确反映 实验结果的示意图是 答案：D 7（2011上海第3题）．用一束紫外线照射某金属时不能产生光电效应，可能使该金属产生光电效应的措施是 (A)改用频率更小的紫外线照射 (B)改用X射线照射 (C)改用强度更大的原紫外线照射 (D)延长原紫外线的照射时间 答案：B 8(上海第7题)．在存放放射性元素时，若把放射性元素①置于大量水中；②密封于铅盒中；③与轻核元 素结合成化合物．则 (A)措施①可减缓放射性元素衰变 (B)措施②可减缓放射性元素衰变 (C)措施③可减缓放射性元素衰变 (D)上述措施均无法减缓放射性元素衰变 9（2011上海第9题）．天然放射性元素放出的三种射线的穿 透能力实验结果如图所示，由此可推知 (A)②来自于原子核外的电子 (B)①的电离作用最强，是一种电磁波 (C)③的电离作用较强，是一种电磁波 (D)③的电离作用最弱，属于原子核内释放的光子 0v 0v α 10（2011上海第17题）.用极微弱的可见光做双缝干涉实验，随着时间的增加，在屏上先后出现如图(a)、(b)、(c) 所示的图像，则 (A)图像(a)表明光具有粒子性 (B)图像(c)表明光具有波动性 (C)用紫外光观察不到类似的图像 (D)实验表明光是一种概率波 答案：ABD 11(上海22A).光滑水平面上两小球a、b用不可伸长的松弛细绳相连。开始时a球静止，b球以一定速度运动直至绳 被拉紧，然后两球一起运动，在此过程中两球的总动量 (填“守恒”或“不守恒”)；机械能 (填 “守恒”或“不守恒”)。 答案：“守恒”、“不守恒” 12（201 北京第 13 题）．表示放射性元素碘 131（ ） 衰变的方程是 A． B． [来源:学科网 ZXXK] C． D． 答案：B 13 (2011北京第21题)（2）如图2，用"碰撞实 验器"可以验证动量守恒定律，即研究两个小 球在轨道水平部分碰 撞前后的动量关系。 ○1 实验中，直接测定小球碰撞前后的速 度 是 不 容 易 的 。 但 是，可以通过仅测量______ (填选项前的 符号)，间接地解决这 个问题。 ① 小球开始释放高度h B．小球抛出 点距地面的高度H C．小球做平抛运动的射程 ○2 图2中O点是小球抛出点在地面上的垂直投影。实验时，先让入射球ml多次从斜轨上S位置静止释放，找到 其平均落地点的位置P，测量平抛射程OP。 然后，把被碰小球m2静置于轨道的水平部分，再将入射球ml从斜轨上S位置静止释放，与小球m2相碰，并多 次重复。接下来要完成的必要步骤是_________。(填选项前的符号) A．用天平测量两个小球的质量ml、m2 B．测量小球m1开始释放高度h C．测量抛出点距地面的高度H D．分别找到m1、m2相碰后平均落地点的位置M、N E．测量平抛射程OM，ON ○3 若两球相碰前后的动量守恒，其表达式可表示为_________ (用○2 中测量的量表示)；若碰撞是弹性碰撞， 那么还应满足的表达式为___________ (用○2 中测量的量表示)。 ○4 经测定，m1=45.0g，m2=7.5g，小球落地点的平均位置距O点的距离如图3所示。碰撞前、后m1的动量分 别为p1与p1´，则p1:p1´=____ :11；若碰撞结束时m2的动量为p2´， 则p1´: p2´=11:_______。 实验结果表明，碰撞前、后总动量的比值 131 53 I β 131 127 4 53 51 2I Sb He→ + 131 131 0 53 54 1I Xe e−→ + 131 130 1 53 53 0I I n→ + 131 130 1 53 52 1I Te H→ + 为____________。 ○5 有同学认为，在上述实验中仅更换两个小球的材质，其它条件不变，可以使被碰小球做平抛运动的射程增 大。请你用○4 中已知的数据，分析和计算出被碰小球m2平抛运动射程ON的最大值为________cm。 答案：（2）○1 C ○2 ADE或DEA或DAE ○3 ○4 14 2.9 1 1.01 ○5 76.8 14（201 广东第 18 题）.光电效应实验中，下列表述正确的是 A.光照时间越长光电流越大 B.入射光足够强就可以有光电流 C.遏止电压与入射光的频率有关 D.入射光频率大于极限频率才能产生光电子 解析：光电流的大小只与到达阳极的光电子个数有关，A 错。由 hv=W+Ek 和 Uq=Ek 知，CD 正确。选 CD 15(江苏 12C)(1)下列描绘两种温度下黑体辐射强度与波长关系的图中，符合黑体辐射规律的是 (2)按照玻尔原子理论，氢原子中的电子离原子核越远，氢原子的能量__________(选填“越大”或“越小”)。已 知氢原子的基态能量为 E1(E1<0)，电子质量为 m，基态氢原子中的电子吸收一频率为γ的光子被电离后，电子 速度大小为___________(普朗克常量为 h ). (3) 有 些 核 反 应 过 程 是 吸 收 能 量 的 。 例 如 在 中 ， 核 反 应 吸 收 的 能 量 ，在 该 核 反应中，X 表示什么粒子？X 粒子以动 能 EK 轰击静止的 ，若 EK=Q，则该核反应 能 否 发生？请简要说明理由。 答案： 16(浙江第 14 题)如图所示，甲、乙两人 在 冰 面上“拔河”。两人中间位置处有一分 界线， 约定先使对方过分界线者为赢。若绳 子 质 量不计，冰面可看成光滑，则下列说 法 正 确的是 A． 甲对绳的拉力与绳对甲的拉力是一对平衡力 B． 甲对绳的拉力与乙对绳的拉力是作用力与反作用力 C． 若甲的质量比乙大，则甲能赢得“拔河”比赛的胜利 1 1 2 p p p′ ′+ 1 2 1m OM m ON m OP⋅ + ⋅ = 2 2 2 1 2 1m OM m ON m OP⋅ + ⋅ =  14 17 1 7 8 1X N O H+ → + 2 0[( ) ( )]H X NQ m m m m c= + − + 14 7 N 甲 甲 分界线 D．若乙收绳的速度比甲快，则乙能赢得“拔河”比赛的胜利 17(浙江第 15 题)。关于天然放射现象，下列说法正确的是 A． α射线是由氦原子核衰变产生的 B． β射线是由原子核外电子电离产生的 C． γ射线是由原子核外的内层电子跃迁产生的 D．通过化学反应不能改变物质的放射性 18(重庆第 16 题).核电站核泄漏的污染物中含有碘 131 和铯 137.碘 131 的半衰期约为 8 天，会释放 射线；铯 137 是铯 133 的同位素，半衰期约为 30 年，发生衰变期时会辐射 射线。下列说法正确的是 A.碘 131 释放的 射线由氦核组成 B.铯 137 衰变时辐射出的 光子能量小于可见光光子能量 C.与铯 137 相比，碘 131 衰变更慢。 D.与铯 133 和铯 137 含有相同的质子数 19（重庆第 24 题）如题 24 图所示，静置于水平地面的三辆手推车沿一直线排列，质量均为 m，人在极端的时间 内给第一辆车一水平冲量使其运动，当车运动了距离 L 时与第二辆车相碰，两车以共同速度继续运动了距离 L 时与第三车相碰，三车以共同速度又运动了距离 L 时停止。车运动时受到的摩擦阻力恒为车所受重力的 k 倍，重力加速度为 g,若车与车之间仅在碰撞时发生相互作用，碰撞时间很短，忽略空气阻力，求： (1)整个过程中摩擦阻力 所做的总功； (2)人给第一辆车水平冲量的大小； (3)第一次与第二次碰撞系统功能损失之比。 解： (1)设运动过程中摩擦阻力做的总功为 W，则 (2)设第一车初速度为 u0，第一次碰前速度为 v1，碰后共同速度为 u1；第二次碰前速度为 v2，碰 后共同速度为 u：；人给第一车 的水平冲量大小为 I. 由： β γ β γ 得： (3)设两次碰撞中系统动能损失分别为△Ek1，和△Ek2. 由：△ △ 得：△△Ek1/△Ek2=13／3 2010 年高考新题 1．2010·重庆·1９氢原子分能级示意图如题 19 所示，不同色光的光子能量如下表所示。 色光 赤 橙 黄 绿 蓝—靛 紫 光子能量范围（eV） 1.61~2.00 2.00~2.07 2.07~2.14 2.14~2.53 2.53~2.76 2.76~3.10 处于某激发态的氢原子，发射的光的谱线在可见光范围内仅有 2 条，其颜色分别 为 1. 红、蓝靛 2. 黄、绿 3. 红、紫 4. 蓝靛、紫[来源:学§科§网 Z§X§X§K] 【答案】A 【解析】如果激发态的氢原子处于第二能级，能够发出 10.2 eV 的光子，不属于可见光；如果激发态的氢原子处 于第三能级，能够发出 12.09 eV、10.2 eV、1.89 eV 的三种光子，只有 1.89 eV 属于可见光；如果激发态的氢原子 处于第四能级，能够发出 12.75 eV、12.09 eV、10.2 eV、 2.55 eV、1.89 eV、0.66 eV 的六种光子，1.89 eV 和 2.55 eV 属于可见光，1.89 eV 的光子为红光，2.55 eV 的光子为蓝—靛，A 正确。 2.2010·全国卷Ⅰ·14 原子核 经放射性衰变①变为原子核 ，继而经放射性衰变②变为原子核 ， 再经放射性衰变③变为原子核 。放射性衰变 ①、②和③依次为 A．α 衰变、β 衰变和 β 衰变 B．β 衰变、β 衰变和 α 衰变 C．β 衰变、α 衰变和 β 衰变 D．α 衰变、β 衰变和 α 衰变 【答案】A 【解析】 ,质量数少 4,电荷数少 2,说明①为 α 衰变. ,质子数加 1,说明②为 β 衰变,中子转化成质子. ,质子数加 1,说明③为 β 衰变,中子转化成质子. 【命题意图与考点定位】主要考查根据原子核的衰变反应方程，应用质量数与电荷数的守恒分析解决。 3. 2010·天津·2 下列关于原子和原子核的说法正确的是 A．β衰变现象说明电子是原子核的组成部分 B．波尔理论的假设之一是原子能量的量子化 C．放射性元素的半衰期随温度的升高而变短 D．比结合能越小表示原 子核中的核子结合得越牢固 答案：B 4. 2010·天津·8 用同一光管研究 a、b 两种单色光产生的光电效应，得到光电流 I 与光电管两极间所加电压 U 的关 系如图。则这两种光 A 照射该光电管时 a 光使其逸出的光电子最大初动能大 B.从同种玻璃射入空气发生全反射时，a 光的临界角大 C.通过同一装置发生双缝干涉，a 光的相邻条纹间距大 D.通过同一玻璃三棱镜时，a 光的偏折程度大 答案：BC 5. 2010·全国卷Ⅱ·14 原子核 与氘核 反应生成一个α粒子和一个质子。由此可知 A．A=2，Z=1 B. A=2，Z=2 C. A=3，Z=3 D. A=3，Z=2[来源:学科网] 【答案】D 【解析】 ，应用质量数与电荷数的守恒 ，解得 ，答 案 D。 【命题意图与考点定位】主要考查根据原子核的聚变反应方程，应用质量数与电荷数的守恒分析解决。 6．2010·北京·15 太阳因核聚变释放出巨大的能量，同时其质量不断减少。太阳每秒钟辐射出的能量约为 4× 1026 J，根据爱因斯坦质能方程，太阳每秒钟减少的质量最接近 A.1036 kg B.1018 kg C.1013 kg D.109 kg 238 92 U 234 90Th 234 91Pa 234 92 U ThU 234 90 238 92 →① PaTh 234 91 234 90 →② UPa 234 92 234 91 →③ A Z X 2 1 H HHeHXA Z 1 1 4 2 2 1 +→+ 121,142 +=++=+ ZA 2,3 == ZA 【答案】 D 【解析】根据爱因斯坦的质能方程， kg，D 正确 7．2010·上海物理·1 卢瑟福提出了原子的核式结构模型，这一模型建立的基础是 （A） 粒子的散射实验 （B）对阴极射线的研究 （C） 天然放射性现象的发现 （D）质子的发现 答案：A 解析：卢瑟福根据α粒子的散射实验结果，提出了院子的核式结构模型：原子核聚集了院子的全部正电荷和几乎 全部质量，电子在核外绕核运转。 本题考查原子的核式结构的建立。 8. 2010·上海物理·4 现已建成的核电站的能量来自于 （A）天然放射性元素衰变放出的能量 （B）人工放射性同位素放出的的能量 （C）重核裂变放出的能量 （D）化学反应放出的能量 【解析】C 本题考查原子核反应。难度：易。 9. 2010·上海物理·4 某放射性元素经过 11.4 天有 的原子核发生了衰变，该元素的半衰期为 （A）11.4 天 （B）7.6 天 （C）5. 7 天 （D）3.8 天 答案：D 解析：根据 ， ，因为 t=11.4day，所以 =3.8day，选 D。 本题考查原子核半衰期的计算。 难度：中等。 10．2010·福建·29（1） 测年法是利用 衰变规律对古生物进行年代测定的方法。若以横坐标 t 表示时 间，纵坐标 m 表示任意时刻 的质量， 为 t＝0 时 的质量。下面四幅图中能正确反映 衰变规律的 是 。（填选项前的字母） 答案：C 11．2010·江苏物理·12(C)(1)研究光电效应电路如图所示，用频率相同、强度不同的光分别照射密封真空管的 9 16 26 2 104.4109 104 ×=× ×=∆=∆ c Em α 78 1 1 2 8 t τ  =   3t τ = 11.4 3 τ = 14 C 14 C 14 C 0m 0m 14 C 钠极板（阴极 K），钠极板发射出的光电子被阳极 A 吸收，在电路中形成光电流。下列光电流 I 与 AK 之间的电 压 的关系图象中，正确的是 . （2）钠金属中的电子吸收光子的能量，从金属表面逸出，这就是光电子。光电子从金属表面逸出的过程中，其 动量的大小___▲____(选填“增大、“减小”或“不变”)， 原因是___▲____。 （3）已知氢原子处在第一、第二激发态的能级分别为-3.4eV 和-1.51eV， 金属钠的截止频率为 Hz, 普 朗克常量 h= J s.请通过计算判断，氢原子从第二激发态跃迁到第一激发态过程中发出的光照射金属 钠板， 能否发生光电效应。 答案： 12. 2010·新课标·34(1)用频率为 的光照射大量处于基态的氢原子，在所发射的光谱中仅能观测到频率分别 为 的三条谱线，且 ，则_______.(填入正确选项前的字母) A、 B、 C、 D、 答案：B 解析：大量氢原子跃迁时只有三个频率的光谱，这说明是从 n=3 能级向低能级跃迁，根据能量守恒有， ，解得： ，选项 B 正确 akU 145.53 10× 346.63 10−×  0v 1 2 3v v v、 、 3 2 1v v v＞ ＞ 0 1v v＜ 3 2 1v v v= + 0 1 2 3v v v v= + + 1 2 3 1 1 1 v v v = + 123 ννν hhh += 3 2 1v v v= + 13．2010·海南物理·19(1)能量为 的光子照射基态氢原子，刚好可使该原子中的电子成为自由电子．这一能 称为氢的电离能．现用一频率为 的光子从基态氢原子中击出了一电子，该电子在远离核以后速度的大小为 _______________（用光子频率 、电子质量 、氢原子的电离能 和普朗克常量 表示）。 【答案】 【解析】由能量守恒得 ，解得电子速度为 。 (2) 在核反应堆中，常用减速剂使快中子减速．假设减速剂的原子核质量是中子的 倍．中子与原子核的每次碰 撞都可看成是弹性正碰．设每次碰撞前原子核可认为是静止的，求 次碰撞后中子速率与原速率之比． 【答案】 【解析】设中子和作减速剂的物质的原子核 A 的质量分别为 和 ，碰撞后速度分别为 和 ，碰撞前后的 总动量和总能量守恒，有 ① ② 式中 为碰撞前中子速度，由题设 ③ 由①②③式得，经 1 次碰撞后中子速率与原速率之比为 ④ 经 N 次碰撞后，中子速率与原速率之比为 ⑤ iE iE ν ν m iE h 2( )ih E m ν − 21 2 im h Eν= −v 2( )ih E m ν −=v k N 1( )1 Nk k − + nm Am n ′v A ′v n n n n A Am m m′ ′= +v v v 2 2 2 n n n n 1 1 1 2 2 2 A Am m m′ ′= +v v v nv nAm km= n n 1 1 k k ′ −= + v v 1( )1 Nk k − + 2009 年高考题 一、选择题 1.（09·全国卷Ⅰ·16） 氦氖激光器能产生三种波长的激光，其中两种波长分别为 =0.6328µm， =3.39µm， 已知波长为 的激光是氖原子在能级间隔为 =1.96eV 的两个能级之间跃迁产生的。用 表示产生波长为 的激光所对应的跃迁的能级间隔，则 的近似值为 （ D ） A．10.50eV B．0.98eV C．0.53eV D．0.36eV 解析：本题考查波尔的原子跃迁理论.根据 ,可知当 当 时,连立可知 。 2.（09·全国卷Ⅱ·18）氢原子的部分能级如图所示。已知可见光的光子能量在 1.62eV 到 3.11eV 之间。由此可 推知, 氢原子 （ AD ） A. 从高能级向 n=1 能级跃迁时了出的光的波长比可见光的短 B. 从高能级向 n=2 能级跃迁时发出的光均为可见光 C. 从高能级向 n=3 能级跃迁时发出的光的频率比可见光的高 D. 从 n=3 能级向 n=2 能级跃迁时发出的光为可见光 解析：本题考查玻尔的原理理论. 从高能级向 n=1 的能级跃迁的过程中辐射出的最 小光子能量为 9.20ev, 不在 1.62eV 到 3.11eV 之间,A 正确.已知可见光子能量在 1.62eV 到 3.11eV 之间从高能级向 n=2 能级跃迁时发出的光的能量 3.40ev，B 错. 从高能级向 n=3 能级跃迁时发出的光的频率只有能量大于 3.11ev 的光的频率才比可见光高,C 错.从 n=3 到 n=2 的过程中释放的光的能量等于 1.89ev 介于 1.62 到 3.11 之间,所以是可见光 D 对。 3.（09·北京·14）下列现象中，与原子核内部变化有关的是 （ B ） A． 粒子散射现象 B．天然放射现象 C．光电效应现象 D．原子发光现象 解析：α粒子散射实验表明了原子内部有一个很小的核，并没有涉及到核内部的变化，故 A 项错误；天然放射现 象是原子核内部发生变化自发的放射出α粒子或电子，从而发生α衰变或β衰变，故 B 项正确；光电效应是原子 核外层电子脱离原子核的束缚而逸出，没有涉及到原子核的变化，故 C 项错误；原子发光是原子跃迁形成的也没 有涉及到原子核的变化，故 D 项错误。 4.（09·上海物理·1）放射性元素衰变时放出三种射线，按穿透能力由强到弱的排列顺序是 （ B ） A．α射线，β射线，γ射线 B．γ射线，β射线，α射线， C．γ射线，α射线，β射线 D．β射线，α射线，γ射线 1 λ 2 λ 1 λ 1E∆ 2E∆ 2 λ 2E∆ λυυ chE ==∆ , ,6328.0,196 mevE µλ ==∆ mµλ 39.3= evE 36.02 =∆ ≤ α 解析：由于三种射线的能量不同，所以贯穿能力最强的是γ射线，β射线次之，α射线最弱，故正确答案选 B。 5.（09·广东物理·2）科学家发现在月球上含有丰富的 （氦 3）。它是一种高效、清洁、安全的核聚变燃料 其参与的一种核聚变反应的方程式为 。关于 聚变下列表述正确的是 A ．聚变反应不会释放能量 B.聚变反应产生了新的原子核 C．聚变反应没有质量亏损 D.目前核电站都采用 聚变反应发电 解析：聚变反应时将质量较小的轻核聚变成质量较大的核，聚变过程会有质量亏损，要放出大量的能量。但目前 核电站都采用采用铀核的裂 变反应。因此 B 正确。 6.（09·安徽·14）原子核聚变可望给人类未来提供丰富的洁净能源。当氖等离子体被加热到适当高温时，氖核 参与的几种聚变反应可能发生，放出能量。这几种反应的总效果可以表示为 ，由平衡条件可知 （ B ） A. k=1, d=4 B. k=2, d=2 C. k=1, d=6 D. k=2, d=3 解析：由质量数守恒和电荷数守恒，分别有 ， ，解得 k=2，d=2。正确选项为 B。 7.（09·天津·6）下列说法正确的是 （ BD ） A. 是 衰变方程 B. 是核聚变反应方程 C. 是核裂变反应方程 D. 是原子核的人工转变方程 解析：A 选项中 在质子的轰击下发生的核反应，属于人工转变，A 错；C 选项是α 衰变，不是裂变，C 错。 8.（09·重庆·16）某科学家提出年轻热星体中核聚变的一种理论，其中的两个核反应方程为 + + ， + +X+ 。方程式中 1、 表示释放的能量，相关的原子核质量见下表： （ B ） A X 是 ， B. X 是 ， C, X 是 ， D. X 是 ， 9.（09·四川·18）氢原子能级的示意图如图所示，大量氢原子从 n＝4 的能级向 n＝2 3 2 He 3 3 1 4 2 2 1 22He He H He+ → + 3 2 He 3 2 He 2 4 1 1 1 2 1 06 H k 2 43.15He d H n MeV→ + + + 10=+ dk4 62 =+ dk 15 1 12 4 7 1 6 2N H C He+ → + α 1 2 3 1 1 2H H He+ → + γ 238 234 4 92 90 2U Th He→ + 4 27 30 1 2 13 15 0He Al P n+ → + N15 7 1 1 H 12 6C → 13 7 N 1Q 1 1 H 15 7 N → 12 6C 2Q Q 2Q 3 2 He 2 1Q Q> 4 2 He 2 1Q Q> 3 2 He 2 1Q Q< 4 2 He 2 1Q Q< 的 能 级 跃 迁 时 辐 射 出 可 见 光 a ，从 n ＝ 3 的 能 级 向 n ＝ 2 的 能 级 跃 迁 时 辐 射 出 可 见 光 b ， 则 （ C ） 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 n＝4 的能级向 n＝3 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 n＝2 的能级时可吸收任意频率的光而发生电离 10.（09·浙江·15）氮原子核由两个质子与两个中子组成，这两个质子之间存在着万有引力、库伦力和核力， 则 3 种力从大到小的排列顺序是 （ D ） A．核力、万有引力、库伦力 B．万有引力、库伦力、核力 C．库伦力、核力、万有引力 D．核力、库伦力、万有引力 解析：核力是强力，它能将核子束缚在原子核内。万有引力最弱，研究核子间相互作用时万有引力可以忽略。 11.（09·浙江自选模块·13） “物理 1-2”模块（2）科学家经过实验，发现在 粒子（氦核），p（质子）及 n（中子）这 3 种粒子中，中子的穿透能力最强，质子次之， 粒子最弱。某同学对影响粒子穿透能力的因素提 出了如下假设，合理的假设是 （ ABC ） A.穿透能力一定与粒子是否带电有关 B.穿透能力可能与粒子质量大小有关 C.穿透能力一定与粒子所带电荷量有关 D.穿透能力一定与质量大小无关，与粒子是否带电和所带电荷量有关 12.（09·浙江自选模块·13）（3）水（包括海水）是未来的“煤炭”，能从根本上解决人类能源问题。这是指 （填“氢能”、“核能”、“氢能和核能”）和利用。请说明理由。 答案一：核能 因为海水中含有大量核聚变的材料氘，通过核聚变能够释放大量的核能。 答案：核能和氢能 因为海水中含有大量核聚变的材料氘，通过核聚变能够释放大量的核能。氢能有便于储存与运输的优点，也可以 为解决能源问题做出贡献。 13.（09·江苏卷物理·12.C）在 衰变中常伴有一种称为“中微子”的粒子放出。中微子的性质十分特别，因 此在实验中很难探测。1953 年，莱尼斯和柯文建造了一个由大水槽和探测器组成的实验系统，利用中微子与水 中 的核反应，间接地证实了中微子的存在。 （1）中微子与水中的 发生核反应，产生中子（ ）和正电子（ ），即中微子+ → + ，可以判定， 中微子的质量数和电荷数分别是 。（填写选项前的字母） （A）0 和 0 （B）0 和 1 （C）1 和 0 （D）1 和 1 γ α α β 1 1 H 1 1 H 1 0 n 0 1 e+ 1 1 H 1 0 n 0 1 e+ （2）上述核反应产生的正电子与水中的电子相遇，与电子形成几乎静止的整体后，可以转变为两个光子（ ）， 即 + 2 。已知正电子和电子的质量都为 9.1×10-31㎏，反应中产生的每个光子的能量约为 J。正电 子与电子相遇不可能只转变为一个光子，原因是 。 （3）试通过分析比较，具有相同动能的中子和电子的物质波波长的大小。 答案：C.（1）A； ( 2) ，遵循动量守恒。 解析：（1）发生核反应前后，粒子的质量数和核电荷数均不变，据此可知中微子的质量数和电荷数分都是 0，A 项正确。 （2）产生的能量是由于质量亏损。两个电子转变为两个光子之后，质量变为零，由 ，故一个光子的 能量为 ，带入数据得 = J。 正电子与水中的电子相遇，与电子形成几乎静止的整体，故系统总动量为零，故如果只产生一个光子是不可能的， 因为此过程遵循动量守恒。 14.（09·山东物理·38） (1)历史上第一次利用加速器实现的核反应，是用加速后动能为 0.5MeV 的质子 H 轰 击静止的 X，生成两个动能均为 8.9MeV 的 He.（1MeV=1.6×-13J） ①上述核反应方程为___________。 ②质量亏损为_______________kg。 解析：（1） 或 ， 。 考点：原子核 15.（09·海南物理·19） (II)钚的放射性同位素 静止时衰变为铀核激发态 和 粒子，而铀核激发态 立即衰变为铀核 ，并放出能量为 的 光子。已知： 、 和 粒子的质量分别为 、 和 （1）写出衰变方程； （2）已知衰变放出的光子的动量可忽略，球 粒子的动能。 解析：（Ⅱ）（1）衰变方程为 或合起来有 （2）上述衰变过程的质量亏损为 γ 0 1e+ 0 1e− → γ 14102.8 −× 2mcE ∆= 2 E 2 E 14102.8 −× 1 1 4 2 1 7 4 4 1 3 2 2H X He He+ → + 1 7 4 4 1 3 2 2H Li He He+ → + 29 2 3.1 10Em KgC −∆ = = × 239 94 Pu 235 92 U ∗ α 235 92 U ∗ 235 92 U 0.097MeV γ 239 94 Pu 235 92 U α 239.0521uPum = 235.0439uum = 4.0026umα = 21 931.5MeV/cu = α 239 235 * 94 92Pu U α→ + 235 * 235 92 92U U λ→ + 239 235 94 92Pu U α γ→ + + 放出的能量为 这能来那个是轴核 的动能 、 粒子的动能 和 光子的能量 之和 由④⑤⑥式得 设衰变后的轴核和 粒子的速度分别为 和 ，则由动量守恒有 [来源:学科网 ZXXK] 又由动能的定义知 由⑧⑨式得 由⑦⑩式得 代入题给数据得 2008 高考题 一、选择题 1.（2008·上海物理·3A）1991 年卢瑟福依据α粒子散射实验中α粒子发生了 （选填“大”或“小”） 角度散射现象，提出了原子的核式结构模型.若用动能为 1 MeV 的α粒子轰击金箔，则其速度约为 m/s. （质子和中子的质量均为 1.67×1027 kg，1 MeV=1×106 eV） Pu Um m m mα∆ = − − 2E c m∆ = ⋅∆ 235 92 U UE α aE y yE U yE E E Eα∆ = + + 2( )U Pu U yE E m m m c Eα α+ = − − − α Uv vα U Um v m vα α= 2 21 1,2 2U U U aE m v E m vα α= = U a a y E m E m = 2( )U a Pu U U mE m m m c Em m α γ α  = − + − − 5.034MeVEα = 答案：3A．大，6.9×106 2.（2008·北京理综·14）一个质子和一个中子聚变结合成一个氘核，同时辐射一个 r 光子。已知质子、中子、 氘核的质量分别为 m1、m2、m3,普朗克常量为 h,真空中的光速为 c。下列说法正确的是 （ B ） A.核反应方程是 B.聚变反应中的质量亏损△m= m 1+m2-m3 C.辐射出的 r 光子的能量 E=(m3-m1-m2)c D.r 光子的波长 3.（2008·全国 I 理综·18)三个原子核 X、Y、Z，X 核放出一个正电子后变为 Y 核，Y 核与质子发生核反应后 生成 Z 核并放出一个氦核（42He）,则下面说法正确的是 （ CD ） A.X 核比 Z 核多一个质子 B. X 核比 Z 核少一个中子[来源:学科网] C.X 核的质量数比 Z 核质量数大 3 D.X 核与 Z 核的总电荷是 Y 核电荷的 2 倍 4.（2008·全国Ⅱ理综·20）中子和质子结合成氘核时，质量亏损为 ，相应的能量 =2.2MeV 是 氘核的结合能。下列说法正确的是 ( AD ) A.用能量小于 2.2 MeV 的光子照射静止氘核时，氘核不能分解为一个质子和一个中子 B.用能量等于 2.2 MeV 的光子照射静止氘核时，氘核可能分解为一个质子和一个中子，它们的动能之和为零 C.用能量大于 2.2 MeV 的光子照射静止氘核时，氘核可能分解为一个质子和一个中子，它们的动能之和为零 D.用能量大于 2.2 MeV 的光子照射静止氘核时，氘核可能分解为一个质子和一个中子，它们的动能之和不为 零 5.（2008·四川理综·15）下列说法正确的是 （ A ） A.γ射线在电场和磁场中都不会发生偏转 B.β射线比α射线更容易使气体电离 C.太阳辐射的能量主要来源于重核裂变 D.核反应堆产生的能量来自轻核聚变 6.（2008·上海物理·6）在下列 4 个核反应方程中，x 表示质子的是 A. B. C. D. 7.（2008·广东物理·6)有关氢原子光谱的说法正确的是 （ BC ） γ+→+ HnH 3 1 1 0 1 1 m∆ 2mcE ∆=∆ 30 30 15 14P Si+x→ x+→ Th234 90 238 92 U 27 1 27 13 0 12Al+ n Mg+x→ 27 4 30 13 2 15Al+ He P+x→ 2 1 2 3( ) h m m m c λ = + − A．氢原子的发射光谱是连续谱 B．氢原子光谱说明氢 原子只发出特点频率的光 C．氢原子光谱说明氢原子能级是分立的 D．氢原子光谱线的频率与氢原子能级的能量差无关 8.（2008·广东物理·2)铝箔被 α 粒子轰击后发生了以下核反应： .下列 判断正确的是 （ BD ） A． 是质子 B． 是中子 C．X 是 的同位素 D．X 是 的同位素 9.（2008·天津理综·15）一个氡核 衰变成钋核 并放出一个粒子，其半衰期为 3.8 天。1 g 氡经过 7.6 天衰变掉氡的质量，以及 衰变成 的过程放出的粒子是 （ B ） A.0.25g，α 粒子　　　　　　　　　　　B.0.75g，α 粒子 C.0.25g，β 粒子　　　　　　　　　　　D.0.75g，β 粒子 10.（2008·重庆理综·14）放射性同位素针 232 经αβ衰变会生成氧，其衰变方程为 Th Rn+xα+yβ， 其中 （ D ） A.x=1,y=3 B.x=2,y=3 C.x=3,y＝1 D.x=3,y=2 解析：本题考查放射性元素衰变的有关知识，本题为较容易的题目。由衰变方程： , 由质量数守恒和电荷数守恒得：232=220+4x,90=86+2x-y 可解得：x=3、 y=2。 11.（2008·重庆理综·17）下列与能量有关的说法正确的是 （ B ） A.卫星绕地球做圆周运动的半径越大，动能越大 B.从同种金属逸出的光电子的最大初动能随照射光波长的减小而增大 C.做平抛运动的物体在任意相等时间内动能的增量相同 D.在静电场中，电场线越密的地方正电荷的电势能一定越高 二、非选择题 15.（2008·宁夏理综·1）天然放射性元素 Pu 经过 次α衰变和 次β衰变，最后变成铅的 同位素 。（填入铅的三种同位素 Pb、 Pb、 Pb 中的一种） 答案：8 4 16.（2008·山东理综·1)在氢原子光谱中，电子从较高能级跃迁到 n=2 能级发出的谱线属于巴耳末线系。若一 群氢原于自发跃迁时发出的谱线中只有 2 条属于巴耳末线系，则这群氢原子自发跃迁时最多可发出 nXHeAl 1 0 4 2 27 13 +→+ n1 0 n1 0 Si28 14 P31 15 Rn222 86 Po218 84 Rn222 86 Po218 84 232 90 → 220 80 eyHeRnTh 0 1- 4 2 220 86 232 90 ++→ x 239 94 206 82 207 82 208 82 207 22 Pb ____________条不同频率的谱线。 答案：6 17.（2008·江苏物理·C） (选修模块3—5) (1)下列实验中，深入地揭示了光的粒子性一面的有　　　　　　　　． [来源: 学.科. 网 Z.X.X.K] (2)场强为E、方向竖直向上的匀强电场中有两小球A、B，它们的质量分别为m１、m２，电量分别为q１、 q ２．A、B 两球由静止释放，重力加速度为g，则小球A和Ｂ组成的系统动量守恒应满足的关系式 为　　　　　　　　　　　　　　　　． (3)约里奥·居里夫妇因发现人工放射性而获得了1935年的诺贝 尔化学奖，他们发现的放射性元素 衰变成 的同时放出另一种 粒子，这种粒子是　　　　　　　． 是 的同位素，被广泛 应 用于生物示踪技术．1mg 随时间衰变的关系如图所示，请估 算4 mg P30 15 iS30 14 P32 15 P30 15 P32 15 的 经多少天的衰变后还剩0.25 mg? . 答案：（1）AB （2）E(q1+q2)=(m1+m2)g （3）正电子；t=56 天（54～58 天都算对） 18.（2008·上海物理·3A）1911 年卢瑟福依据 α粒子散射实验中α粒子发生了___________（选填“大”或 “小”）角度散射现象，提出了原子的核式结构模型。若用动能为 1 MeV 的α粒子轰击金箔，其速度约为 _____________m/s。（质子和中子的质量均为 1.67×10－27 kg，1 MeV＝1 答案 大，6.9×106 解析：卢瑟福在 α 粒子散射实验中发现了大多数 α 粒子没有大的偏转，少数发生了较大的偏转，卢瑟福抓住 了这个现象进行分析，提出了原子的核式结构模型；1MeV=1×106×1.6×10-19= 1 2mv2，解得 v=6.9×106m/s 。 19.（2008·上海物理·2B）放射性元素的原子核在α衰变或β衰变生成新原子核时 ，往往会同时伴随着 ___________辐射。已知 A、B 两种放射性元素的半衰期分别为 T1 和 T2，t＝T1•T2 时间后测得这两种放射性元 素的质量相等，那么它们原来的质量之比 mA:mB＝_________。 答案 γ 2T2 2T1 解析：放射性元素的原子核在 α 衰变或 β 衰变生成新原子核时，往往以 γ 光子的形式释放能量，即伴随 γ 辐 射；根据半衰期的定义，经过 t＝T1·T2 时间后剩下的放射性元素的质量相同，则 m A 2T2 = m B 2T1 ，故 mA：mB＝ 2T2 : 2T1 20.（2008·上海物理·6）在下列 4 个核反应方程中，x 表示质子的是 （ C ） （A） （B） （C） （D） 解析：由核反应方程的质量数和电荷数守恒，可得各个选项中的 x 分别为正电子、α 粒子、质子、中子。 21.（2008·江苏物理·2）惯性系 S 中有一边长为 l 的正方形（如图 A 所示），从相对 S 系沿 x 方向以接近光速 匀速飞行器上测得该正方形的图象是 22.（2008·宁夏理综 33）(1)天然放射性元素 Pu 经过 次α衰变和 次β衰变，最后变成铅 的同位素 。（填入铅的三种同位素 Pb、 Pb、 Pb 中的一种） 答案 （1）8 4 P32 15 30 30 15 14P Si+x→ 238 234 92 92U Th+x→ 27 1 27 13 0 12Al+ n Mg+x→ 27 4 30 13 2 15Al+ He P+x→ 239 94 206 82 207 82 208 82 207 22 Pb 23.（2008·海南物理 5）质子和中于是由更基本的粒子即所谓“夸克”组成的．两个强作用电荷相反（类似于 正负电荷）的夸克在距离很近时几乎没有相互作用（称为“渐近自由”）；在距离较远时，它们之间就会出现 很强的引力（导致所谓“夸克禁闭”）．作为一个简单的模型，设这样的两夸克之间的相互作用力 F 与它们之 间的距离 r 的关系为： 式中 F0 为大于零的常量，负号表示引力．用 U 表示夸克间的势能，令 U0＝F0(r2—r1)，取无穷远为势能零 点．下列 U－r 图示中正确的是 （ B ） 24.（2008·海南物理·8）⑴设宇宙射线粒子的能量是其静止能量的 k 倍．则粒子运动时的质量等于其静止质量 的 倍，粒子运动速度是光速的 倍。 答案 ⑴k； 25.（2008·海南物理·19）⑴某考古队发现一古生物骸骨．考古专家根据骸骨中 的含量推断出了该生物死 亡的年代．已知此骸骨中 的含量为活着的生物体中 的 1/4， 的半衰期为 5730 年．该生物死亡时距 今约 年． 答案 ⑴1.1×104 （11460 或 1.0×104～1.2×104 均可） 解析：该核剩下 1/4，说明正好经过两个半衰期时间，故该生物死亡时距今约 2×5730 年=11460 年。 第二部分 两年模拟题 2010 届高三模拟题 十六章 原子、原子核 题组一 1．（西平县高三第二次联考物理试题）由于放射性元素 Np 的半衰期很短，所以在自然界一直未被发现，只是 在使用人工的方法制造后才被发现。已知 Np 经过一系列 衰变和 衰变后变成 Bi，下列论断中正确的是 237 93 237 93 α β 209 83 1 0 1 2 2 0, 0 , 0, r r F F r r r r r  = −  ＜ ＜ ≤ ≤ ＞ D U O －U0 r r1 r2 A U O －U0 r r1 r2 B U O －U0 r r1 r2 C U O U0 rr1 r2 2 1k k − 12 6 C 14 6 C 14 6 C 14 6 C A． Bi 的原子核比 Np 的原子核少 28 个中子 B．衰变过程中共发生了 7 次 衰变和 4 次 衰变 C．衰变过程中共发生了 4 次 衰变和 7 次 衰变 D．衰变前与衰变后物质的质量数减少 答案 BD. 2、（吉林省东北师大附中 2011 届高三第三次摸底考试试题） 关于下列核反应或核衰变方程，说法正确的是( ) A.　 ，符号“X”表示中子 B . ，符号“X”表示中子 C　. 是裂变 D . 是聚变 答案 A. 3．(黑龙江哈九中 2011 届高三上学期期末考试物理试题全解全析)下面的叙述正确的是 （ ） A．光电效应和康普顿效应证明光具有粒子性 B．β 衰变所释放的电子是原子核外的电子电离形成的 C．在 α、β、γ 这三种射线中，γ 射线的穿透能力最强，α 射线的电离能力最强 D．重核的裂变和轻核的聚变过程都有质量亏损，都向外界放出核能 【答案】ACD； 【解析】光具有波粒二象性，光电效应和康普顿效应证明光具有粒子性；β 衰变所释放的电子是原子核外中的中 子裂变为质子和电子而形成的；在 α、β、γ 这三种射线中，γ 射线的穿透能力最强，的电离能力最强的是带 电最多的 α 射线；重核的裂变和轻核的聚变过程都向外界放出核能，是因为都有质量亏损造成的.[来 源:Zxxk.Com] 【考点】原子物理． 4、(上海市金山区 2011 届高三上学期期末考试)1913 年美国科学家密立根通过油滴实验[ ] A．发现了中子 B．发现了电子 C．测出了中子的质量 D．测出了电子的电荷量 答案 D. 4．（广东省龙山中学2011届高三物理第 一学期末模拟考）一个放射性元素的原子核放出一个α粒子和一个β粒 子后，其核内质子数和中子数的变化是： A．质子数减少3个，中子数减少1个 B．质子数减少2个，中子数减少1个 C．质子数减少1个，中子数减少3个[来源:学科网ZXXK] D．质子数减少 1 个，中子数减少 2 个 答案 C. 5．（广东省龙山中学 2011 届高三物理第一学期末模拟考）下列核反应方程中，哪些是平衡的： 答案 BC. 209 83 237 93 α β α β XCHeBe 12 6 4 2 9 4 +→+ XOHeN 17 8 4 2 14 7 +→+ eMgNa 0 1 24 12 24 11 −+→ n2SrXenU 1 0 94 38 140 54 1 0 235 92 ++→+ A B + ( ) N + H B A l+ n M g + ( ) C Be+ H e C + ( ) D N + H e O + ( ) 1 1 0 1 2 4 2 4 ． 粒 子 ． 质 子 ． 中 子 ． 氘 核 5 10 7 13 13 27 12 27 4 9 6 12 7 14 8 17 α → → → → 6、(上海市嘉定区 2011 届高三物理一模试卷)下列说法中正确的是 （A）牛顿通过理想斜面实验，提出了三大运动定律 （B）托马斯．杨通过光的单缝衍射实验，证明了光是一种波 （C）贝克勒尔发现天然放射性现象，说明原子核是有内部结构的 （D）查德威克通过人工核转变，发现了原子核内存在质子 答案 C. 7．（上海市奉贤区 2011 届高三 12 月调研测试试卷）阿伏伽德罗常数是 NA，铜的摩尔质量为 M，铜的密度是ρ， 那么以下说法正确的是 （ ） （A）1kg 铜所含原子的数目是ρNA （B）1m3 铜所含原子的数目是ρ/MNA （C）1 个铜原子的质量是ρ/NA （D）1 个铜原子占有的体积为 M/ρNA 答案 D. 8. （2011 年浙江省高考物理自选模拟测试卷）一个 原子核在中子的轰击下发生一种可能的裂变反应，其裂 变方程为 　 ，则下列说法正确的是 A．X 是原子核中含有 86 个中子 B．X 是原子核中含有 141 个核子 C．因为裂变释放能量，根据 E＝mc2，所以裂变后的总质量数增加 D．因为裂变释放能量，出现质量亏损，所以裂变后的总质量数减少 答案 A. 二、填空题 9．（江苏省姜堰市第二中学 201 届高三学情调查试题）选修 3-5（12 分） ⑴下列关于近代物理知识说法，你认为正确的是 。 A．汤姆生发现了电子，表明原子具有核式结构 B．太阳辐射的能量主要来自太阳内部的核裂变反应 C．一束光照射到某种金属上不能发生光电效应，是因为该束光的波长太长 D．按照波尔理论，氢原子核外电子从半径较小的轨道跃迁到半径较大的轨道时，电 子的动能减小，原子总能量增加 （2）一个氘核(21H)和一个氚核(31H)结合成一个氦核并放出一个中子时，质量亏损为 Δm，已知阿伏加德罗常数为 NA ，真空中的光速为 c，若 1 mol 氘和 1 mol 氚完全发生上述核反应，则在核反应中释放的能量为 ________． A．NAΔmc2 B．2NAΔmc2 C. 1 2NAΔmc2 D．5NAΔmc2 （3）用速度为 v0、质量为 m1 的 42He 核轰击质量为 m2 的静止的 147N 核，发生核反应，最终产生两种新粒子 A 和 B.其中 A 为 178O 核，质量为 m3，速度为 v3；B 的质量为 m4. ①计算粒子 B 的速度 vB. 235 92 U 235 1 94 1 92 0 38 02U n X Sr n+ → + + ②粒子 A 的速度符合什么条件时，粒子 B 的速度方向与 He 核的运动方向相反． 答案 9. （12 分） (1)CD (2)根据爱因斯坦的质能方程，一个氘核(21H)和一个氚核(31H)结合成一个氦核并放出一个中子释放的能量为 Δmc2,1 mol 氘和 1 mol 氚完全发生上述核反应，释放的能量为上述反应的 NA 倍，即 NAΔmc2. (3)①由动量守恒定律有：m1v0＝m3v3＋m4vB，解得：vB＝m1v0－m3v3 m4 . ②B 的速度与 He 核的速度方向相反，即：m1v0－m3v3<0，解得：v3> m1v0 m3 . 答案：(1)CD (2)A　(3)① m1v0－m3v3 m4 　②v3> m1v0 m3 三、计算题 10．( 宁夏银川一中 2011 届高三第五次月考试题全解全析 ) [物理----选修 3-5]（5 分） 下列说法中正确的是 （ ） A．卢瑟福通过实验发现了质子的核反应方程为 B．铀核裂变的核反应是: C．质子、中子、α粒子的质量分别为 m1、m2、m3。质子和中子结合成一个α粒子，释放的能量是： （m1+m2-m3）c2 D．原子从 a 能级状态跃迁到 b 能级状态时发射波长为λ1 的光子；原子从 b 能级状态跃迁到 c 能级状态 时吸收波长为λ2 的光子，已知λ1>λ2．那么原子从 a 能级状态跃迁到 c 能级状态时将要吸收波长为 的光子 【答案】AD. 【解析】卢瑟福发现质子的实验是用α粒子轰击氮核，核反应方程为 ，A 正确；铀核裂变需要有中子轰击，其核反应是: ，则 B 不正确；质子和中子结 合成一个α粒子，其核反应方程为 ，故释放的能量是：（2m1+2m2-m3）c2，则 C 不正 确；根据能级跃迁，原子从 a 能级状态跃迁到 b 能级状态时发射的光子能量是 ；原子从 b 能级状 态跃迁到 c 能级状态时吸收的光子能量是 ，则原子从 a 能级状态跃迁到 c 能级状态时将要吸收的光 子能量是 ,其波长为 . 【考点】原子物理. 题组二 HONHe 1 1 17 8 14 7 4 2 +→+ nKrBaU 1 0 92 36 141 56 235 92 2++→ 21 21 λλ λλ − HONHe 1 1 17 8 14 7 4 2 +→+ nKrBanU 1 0 92 36 141 56 1 0 235 92 3++→+ eHn H22 4 2 1 1 1 0 →⋅+⋅ 1λ ch 2λ ch 2λ ch 2λ ch− 21 21 λλ λλ − 一、选择题 1．北京西城区 2010 年高三理科综合练习放射性元素发生 β 衰变放出一个电子，这个电子( D ) A．原来是原子的外层电子 B．原来是原子的内层电子 C．是在原子核内的质子转化为中子时产生的 D．是在原子核内的中子转化为质子时产生的 2．上海市 2010 届八校高三联考天然放射性元素放出的α粒子的符号是（ A ） （A） He （B） H （C） n （D） 0 －1e 3．2010 湛江市一模理综下列说法中正确的是 ( AB ) A．氢原子由较高能级跃迁到较低能级时，电子动能增加，原子势能减少 B．氢原子从 n=4 的激发态跃迁到基态时，有可能辐射出 6 种不同频率的光子 C．a 射线是原子核自发放射出的氮核，它的穿透能力最强 D．放射性元素的半衰期随温度和压强的变化而变化 4．湖南省长沙市一中·雅礼中学 2010 届高三三月联考在物理学理论建立的过程中，有许多伟大的科学家做出 了贡献。关于科学家和他们的贡献，下列说法中正确的是 ( AB ) A．安培提出了分子电流假说 B．卡文迪许首先通过实验测出 万有引力常量 C．牛顿最早提出力不是维持物体运动的原因 D．汤姆生通过对阴极射线的研究发现了电子，并提出了原子核式结构学说 5．四川省内江市 2010 届高三二模模拟下列说法中正确的是 ( CD ) A．玛丽·居里首先提出了原子的核式结构学说 B．卢瑟福在 α 粒子散射实验中发现了电子 C．查德威克在原子核人工转变的实验中发现了中子 D．爱因斯坦为了解释光电效应的实验规律提出了光子说 6．上海市 2010 届八校高三联考卢瑟福α粒子散射实验的结果表明（ B ） （A）可以用人工方法研究原子核的结构 （B）原子有全部正电荷集中在原子中央很小的体积内 （C）质子比电子轻 （D）原子核内存在中子 7. 陕西省西安高新一中 2010 届高三高考模拟原子核自发地放出电子的现象称为 β 衰变。开始时科学家曾认为 β 衰变中只放出电子（即 β 粒子），后来发现，这个过程中除了放出电子外，还放出一种叫作“反中微子”的 粒子。反中微子不带电，与其他物质的相互作用极弱。下面关于 β 衰变的说法正确的是（ D ） Ａ．静止的原子核发生 β 衰变时，β 粒子与衰变后的核的运动速度方向一定相反 Ｂ．原子核发生 β 衰变时，放出的能量等于 β 粒子与衰变后的核的动能之和 Ｃ．原子核能发生 β 衰变，说明原子核内含有电子 Ｄ．发生 β 衰变后的原子核的核子数不变，但带电量增加 8. 河南省郑州 47 中 09-10 学年高三上学期模拟下列说法正确的是：( A ) A、卢瑟福通过α粒子散射实验，否定了汤姆生的原子结构模型，提出了原子的核式结构学说。 B、麦克斯韦电磁场理论指出：变化的电场产生变化的磁场，变化的磁场产生变化的电场。 C、受爱因斯坦量子论的启发,普朗克在对光电效应的研究中,提出了光子说。 D、光的干涉、衍射现象证明了光是一种波，但德布罗意的“物质波”假设否定了光是一种波。 9．海南省海师附中 2010 届高三第 1 次月考物理试题关于α、β、γ射线和 X 射线以下说法正确的是（ D ） A．都是波长极短，频率很高的电磁波 B．都是原子内层电子受激辐射的 C．都是原子核发生衰变时产生的 D．以上说法都不对 10．福建省龙岩二中 2010 届高三摸底考试卢瑟福通过 α 粒子散射实验，判断出原子 的中心有一个很小的核，并由此提出了原子的核式结构。如图所示的平面示意图中， ①、②两条实线表示 α 粒子运动的轨迹，则沿③所示方向射向原子核的 α 粒子可能的 运动轨迹为虚线中的 （ A ） A．轨迹 a B．轨迹 b C．轨迹 c D．轨迹 d 11. 上海市六校 2010 届高三第一次联考使两个氘核发生聚变，必须使它们之间的距离接近到 ro，接近到核力能 够发生作用的范围。温度很高时，由氘原子构成的物质将变为等离子体，已知等离子体热运动的平均动能为 Ek= 3 2k1T，式中 k1 为波尔兹曼常量，T 为热力学温度，两个氘核之间的电势能为 Ep=k e2 r ，k 为静电力常量，r 为核之间 的距离，则使氘核发生聚变的温度至少应为（ B ） （A） ke2 k1ro （B） ke2 3k1ro （C） 2ke2 3k1ro （D） 4ke2 3k1ro 12．河南省开封高中 2010 届高三上学期 1 月月考卢瑟神速通过实验首次实现了原子核的人工转变，其核反应方 程为： 下列说法错误的是 （ D ） A．通过该实验发现了质子 B．实验中是用 粒子轰击氮核的 C．原子核在人工转变的过程中，电荷数一定守恒 D．原子核的人工转变是指物质自发地放出射线的现象 HONHe 1 1 17 8 14 7 4 2 +→+ α 13．北京市第八十中学 2009——2010 学年度第一学期月考下列四个方程中，表示 衰变的是：（ A ） A． B． C． D ． 14．贵州省兴义市清华实验学校 2010 届高三 9 月月考关于天然放射现象，叙述正确的是（ C ） A．若使放射性物质的温度升高，其半衰期将减少 B．β衰变所释放的电子是原子核外的电子电离形成的 C．在α、β、γ这三种射线中，γ射线的穿透能力最强，α射线的电离能力最强 D．铀核（ ）衰变为铅核（ ）的过程中，要经过 8 次α衰变和 10 次β衰变 15．福建省龙岩二中 2010 届高三摸底考试关于核反应方程 ，以下说法中正确的是 （ A ） A．X 是 ，该核反应属于聚变 B．X 是 ，该核反应属于裂变 C．X 是 ，该反应中的核燃料是当前核电站采用的核燃料 D．X 是 ，该反应中的核燃料是当前核电站采用的核燃料 16. 北京市第八十中学 2009——2010 学年度第一学期月考一个静止的质量为 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：( B ) A．-v B． C． D． 17．贵州省兴义市清华实验学校 2010 届高三 9 月月考用大量具有一定能量的电子轰击大量处于 基态的氢原子，观测到了一定数目的光谱线。调高电子的能量再次进行观测，发现光谱线的数目 比原来增加了 5 条。用△n 表示两次观测中最高激发态的量子数 n 之差，E 表示调高后电子的能 量。根据氢原子的能级图可以判断，△n 和 E 的可能值为 （ AD ） A．△n=1，13.22 eV B．两次均向低能级跃迁，且 < C．先向高能 级跃迁，再向低能级跃迁，且 < D．先向高能级跃迁，再向低能级跃迁，且 > 21．北京市第八十中学 2009——2010 学年度第一学期月考天然放射性元素 （钍）经过一系列核衰变之后， 变成 （铅）。下列论断中正确的是：（ D ） A．铅核比钍核少 23 个中子； B．铅核比钍核少 24 个质子； C．衰变过程中共有 4 次 衰变和 8 次β衰变； D．衰变过程中共有 6 次 衰变和 4 次β衰变。 22．浙江省温州市十校联合体 2010 届高三期中联考 放射性衰变有多种可能途径，其中一种途径是先变 成 ，而 可以经一次衰变变成 ( X 代表某 种元素），也可以经一次衰变变成 ， 和 最后都变成 ，衰变路径如图所示，则图中( B ) A．a =82， b = 211 B．①是β衰变，②是α衰变 C．①是α衰变，②是β衰变 D． 经过一次α衰变变成 2 0 222 4 c E 2 0 222 226 c E 2 0 c E 2 02 c E 1E∆ 2E∆ 1E∆ 2E∆ 1E∆ 2E∆ 1E∆ 2E∆ 1E∆ 2E∆ Th232 90 Pb208 82 α α 238 92 U 210 83 Bi 210 83 Bi 210 a X 81 b Ti 210 a X 81 b Ti 206 82 Pb 81 b Ti 206 82 Pb 二、非选择题 23．海南省海师附中 2010 届高三第 1 次月考物理试题钍 经过 6 次α衰变和 4 次β衰变后, 生成的新核中具 有 个质子和 个中子．这个核反应方程可以写成 (新 核用 X 表示) ． 答案：82（2 分）,126（2 分）, Th 6 He+4 e+ Pb（3 分） 24. 海南省海口市 2010 届高三调研测试（1）已知能使某金属产生光电效应的极限频率为υ0 ，当用频率为 2υ 0 的单色光照射该金属时，所产生的光电子的最大初动能为 。当照射光的频率继续增大时，则逸出功 （填“增大”“减小”或“不变”） （2）如图所示，一个有界的匀强磁场，磁感应强度 B=0.50T，磁场方向垂直于纸面向 里，MN 是磁场的左边界。在距磁场左边界 MN 的 1.0m 处有一个放射源 A，内装 放射物质 （镭）, 发生 α 衰变生成新核 Rn（氡）。放在 MN 左侧的粒 子接收器接收到垂直于边界 MN 方向射出的 α 粒子，此时接收器位置距直线 OA 的距离为 1.0m。 ① 试写出 Ra 的衰变方程； ② 求衰变后 Rn（氡）的速率.（质子、中子的质量为 1.6×10-27kg，电子电量 e=1.6×10-19C） 答案：（1）hv0 （2 分） 不变 （2 分） （2）① （2 分） ②对 α 粒子 （2 分） 动量守恒得 （2 分） （2 分） 25．贵州省兴义市清华实验学校 2010 届高三 9 月月考氢原子处于基态时，原子能量 E1=－13.6eV，已知电子电量 e =1.6×10—19C，电子质量 m=0.91×10—30kg，氢的核外电子的第一条可能轨道的半径为 r1=0.53×10-10m. （1）氢原子核外电子的绕核运动可等效为一环形电流，则氢原子处于 n=2 的定态时，核外电子运动的等效电 流多大？ （用 K，e，r1，m 表示，不要求代入数据） （2）若要使处于 n=2 的氢原子电离，至少要用频率多大的电磁波照射氢原子？ （3）若已知钠的极限频率为 6.00×1014Hz，今用一群处于 n=4 的激发态的氢原子发射的光谱照射钠，试通过 计算说明有几条谱线可使钠发生光电效应？ 解：（1）氢原子核外电子绕核做匀速圆周运动，库伦力作向心力，有 90 232Th 234 90 → 4 2 0 1− 208 82 Ra226 88 Ra226 88 HeRnRa 4 2 222 86 226 88 +→ r vmqvB 2 α= m qBRv =α Mvmv −= α0 s/m105.4s/m106.1222 5.00.1106.12 5 27 19 ×=×× ××××=== − − m qBRvM mv α ① 其中 根据电流强度的定义 ②由①②得 ③ （2）要使处于 n=2 的氢原子电离，照射光光子的能量应能使电子从第 2 能级跃迁到无限远处，最小频率的 电磁波的光子能量应为： 得 Hz， （3）由于钠的极限频率为 6.00×1014Hz，则使钠发生光电效应的光子的能量至少为 eV=2.486 eV 一群处于 n=4 的激发态的氢原子发射的光子，要使钠发生光电效应，应使跃迁时两能级的差 ，所以在 六条光谱线中有 、 、 、 四条谱线可使钠发生光电效应。 26．吉林省长白县 2010 届高三质量检测（1）在汤姆孙发现电子后，对于原子中正负电荷的分布的问题，科学家 们提出了许多模型，最后他们认定：占原子质量绝大部分的正电荷集中在很小的空间范围内，电子绕正电荷旋转。 此模型称原子的有核模型. 最先提出原子有核模型的科学家是________________. 他所根据的实验是________________________. （2）写出下列两个核反应的反应方程 Al(铝核)俘获一个α粒子后放出一个中子.__________________________ α粒子轰击 N(氮核)放出一个质子._____________________ _____ （3）质量分别为 m1 和 m2 的两个小球在光滑的水平面上分别以速度 v1、v2 同向运动并发生对心碰撞，碰后 m2 被右侧的墙原速弹回，又与 m1 相碰，碰后两球都静止。求：第一次碰后 m1 球的速度. 答案：（1）卢瑟福 α粒子散射实验 （每空 1 分） （2） Al + He P + n （1 分）[来源:学科网] N + He O + H （1 分） （3）根据动量守恒定律得： 解得： （方程每个 2 分，结果 2 分） 2 2 2 2 2 2 4 T mr r Ke π= 12 4rr = T eI = 11 2 16 mr K r eI π= )4(0 1Eh −−=ν 141021.8 ×=ν 19 1434 0 106.1 1000.61063.6 − − × ×××== νhE 0EE ≥∆ 41E 31E 21E 42E 27 13 14 7 27 13 4 2 30 15→ 1 0 14 7 4 2 → 17 8 1 1    ′=′ ′+′=+ 2211 22112211 vmvm vmvmvmvm 1 2211 1 2m vmvmv +=′ v1 v2 m1 m2 题组三 2009 年联考题 一、选择题 1.(巢湖市六中 2008—2009 学年度高三第一次月考)在天然放射性物质附近放置一带电体，带电体所带的电荷很 快消失的根本原因是 （ B ） A.γ射线的贯穿作用 B.α射线的电离作用 C.β射线的贯穿作用 D.β射线的中和作用 4.(2009 届安徽省皖南八校高三第一次联考试卷)某放射性元素经过 6 次α衰变和 8 次β衰变，生成了新核．则 新核和原来的原子核相比 ( D ) A．质子数减少了 12 B．质子数减少了 20 C．中子数减少了 14 D．核子数减少了 24 5.(芜湖一中 2009 届高三第一次模拟考试)钍核 ，具有放射性，它放出一个电子衰变成镤核 ，伴随 该过程放出 光子，下列说法中正确的 ( BD ) A．该电子就是钍原子核外的电子 B． 光子是衰变过程中原子核放出的 C．给钍元素加热，钍元素的半衰期将变短 D．原子核的天然放射现象说明原子核是可分的[来源:学.科.网 Z.X.X.K] 6.(合肥 35 中 2009 届高三 10 月月考物理试卷) (1)下列说法正确的是 ． A．康普顿效应和电子的衍射现象说明粒子的波动性 B．α 粒子散射实验可以用来确定原子核电荷量和估算原子核半径 C．氢原子辐射出一个光子后能量减小，核外电子的运动加速度减小 D．比结合能越大表示原子核中核了结合得越牢靠，原子核越稳定 (2)一个高能 光子，经过重核附近时与原子核场作用，能产生一对正负电子，请完成相应的反应方程： → .已知电子质量 m1=9.1x10-31kg，光在真空中的传播速度为 c=3×108m/s，则 光亏的能量 至少为 答案：(1)BD (2) 1．64×10-13J 7.(巢湖市六中 2008—2009 学年度高三第一次月考)用中子轰击氧原子核的核反应方程式为 + → + 。对式中 X、a、b 的判断正确的是 （ C ） A.X 代表中子，a=17,b=1 Th234 90 ( )Pa234 91 γ γ γ γ γ ee 0 1 0 1 +− O16 8 n1 0 Na 7 X0 b B.X 代表电子，a=17,b=-1 C.X 代表正电子,a=17,b=1 D.X 代表质子，a=17,b=1 8.(巢湖市六中 2008—2009 学年度高三第一次月考)关于天然放射现象，叙述正确的是 （ C ） A、若使放射性物质的温度升高，其半衰期将减少 B、β 衰变所释放的电子是原子核外的电子电离形成的 C、在 α、β、γ 这三种射线中，γ 射线的穿透能力最强，α 射线的电离能力最强 D、铀核( )衰变为铅核（ ）的过程中，要经过 8 次 α 衰变和 10 次 β 衰变U238 92 U206 82