第十六章原子原子核

第十六章原子、原子核第一部分五年高考题荟萃2009年高考新题一、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1=0.6328µm，2=3.39µm，已知波长为1的激光是氖原子在能级间隔为1E=1.96eV的两个能级之间跃迁产生的。用2E表示产生波长为2的激光所对应的跃迁的能级间隔，则2E的近似值为（D）A．10.50eVB．0.98eVC．0.53eVD．0.36eV解析：本题考查波尔的原子跃迁理论.根据chE,,可知当,6328.0,196mevE当m39.3时,连立可知evE36.02。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．射线，射线，射线B．射线，射线，射线，C．射线，射线，射线D．射线，射线，射线解析：由于三种射线的能量不同，所以贯穿能力最强的是射线，射线次之，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32He（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331422122HeHeHHe。关于32He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32He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241112106Hk243.15HedHnMeV，由平衡条件可知（B）A.k=1,d=4B.k=2,d=2C.k=1,d=6D.k=2,d=3解析：由质量数守恒和电荷数守恒，分别有10dk4，62dk，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.1511247162NHCHe是衰变方程B.123112HHHe是核聚变反应方程C.238234492902UThHe是核裂变反应方程是原子核的人工转变方程解析：A选项中N157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11H+126C137N+1Q，11H+157N126C+X+2Q。方程式中Q1、2Q表示释放的能量，相关的原子核质量见下表：（B）A．X是32He，21QQB.X是42He，21QQC．X是32He，21QQD.X是42He，21QQ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）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11H的核反应，间接地证实了中微子的存在。（1）中微子与水中的11H发生核反应，产生中子（10n）和正电子（01e），即中微子+11H→10n+01e，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（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01e+01e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)14102.8，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2mcE，故一个光子的能量为2E，带入数据得2E=14102.8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11H轰击静止的X，生成两个动能均为8.9MeV的42He.（1MeV=1.6×-13J）①上述核反应方程为___________。②质量亏损为_______________kg。解析：（1）17441322HXHeHe或17441322HLiHeHe，2923.110EmKgC。考点：原子核15.（09·海南物理·19）(II)钚的放射性同位素23994Pu静止时衰变为铀核激发态23592U和粒子，而铀核激发态23592U立即衰变为铀核23592U，并放出能量为0.097MeV的光子。已知：23994Pu、23592U和粒子的质量分别为239.0521uPum、235.0439uum和4.0026um21931.5MeV/cu（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239235*9492PuU235*2359292UU或合起来有2392359492PuU（2）上述衰变过程的质量亏损为PuUmmmm放出的能量为2Ecm这能来那个是轴核23592U的动能UE、粒子的动能aE和y光子的能量yE之和UyEEEE由④⑤⑥式得()UPuUyEEmmmcE设衰变后的轴核和粒子的速度分别为Uv和v，则由动量守恒有UUmvmv又由动能的定义知2211,22UUUaEmvEmv由⑧⑨式得UaayEmEm由⑦⑩式得2()UaPuUUmEmmmcEmm代入题给数据得5.034MeVE2008—2005年高考题题组一一、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1MeV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1.67×1027kg，1MeV=1×106eV）答案：3A．大，6.9×1062.（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HnH311011B.聚变反应中的质量亏损△m=m1+m2-m3C.辐射出的r光子的能量E=(m3-m1-m2)cD.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C.X核的质量数比Z核质量数大3D.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m，相应的能量2mcE=2.2MeV是氘核的结合能。下列说法正确的是(AD)A.用能量小于2.2MeV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2.2MeV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2.2MeV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2.2MeV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2123()hmmmc（2008·上海物理·6）在下列4个核反应方程中，x表示质子