高考物理备考之百所名校组合卷系列专题14_原子结构和原子核

高考物理备考之百所名校组合卷系列专题14原子结构和原子核【试题1】如图1甲是α、β、γ三种射线穿透能力的示意图，图乙是工业上利用射线的穿透性来检查金属内部的伤痕的示意图，请问图乙中的检查是利用了哪种射线()图1A．α射线B．β射线C．γ射线D．三种射线都可以【解析】由图甲可知α射线和β射线都不能穿透钢板，γ射线的穿透力最强，可用来检查金属内部的伤痕，答案为C.【答案】C【试题出处】2011·苏州模拟【试题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32He＋32He―→211H＋42He.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】轻核聚变而生成质量较大(中等)的新核．故B正确．【答案】B【试题出处】2011·河北衡水中学模拟【试题3】静止在匀强磁场中的某放射性元素的原子核，当它放出一个α粒子后，其速度方向与磁场方向垂直，测得α粒子和反冲核轨道半径之比为44∶1，如图2所示(图中直径没有按比例画)，则()A．α粒子和反冲核的动量大小相等，方向相反B．原来放射性元素的原子核电荷数是90C．反冲核的核电荷数是88D．α粒子和反冲核的速度之比为1∶88图2【试题出处】2011·郑州一中模拟【试题4】氦氖激光器能产生三种波长的激光，其中两种波长分别为λ1＝0.6328μm，λ2＝3.39μm.已知波长为λ1的激光是氖原子在能级间隔为ΔE1＝1.96eV的两个能级之间跃迁产生的．用ΔE2表示产生波长为λ2的激光所对应的跃迁的能级间隔，则ΔE2的近似值为()A．10.50eVB．0.98eVC．0.53eVD．0.36eV【解析】由跃迁公式得ΔE1＝hcλ1，ΔE2＝hcλ2，联立可得ΔE2＝λ1λ2.ΔE1＝0.36eV，选项D对．【答案】D【试题出处】2011·重庆一中模拟【试题5】用于火灾报警的离子烟雾传感器如图3所示，在网罩Ⅰ内有电极Ⅱ和Ⅲ，a、b端接电源，Ⅳ是一小块放射性同位素镅241，它能放射出一种很容易使气体电离的粒子．平时，镅放射出的粒子使两个电极间的空气电离，在a、b间形成较强的电流．发生火灾时，烟雾进入网罩内，烟尘颗粒吸收空气中的离子和镅发出的粒子，导致电流发生变化，电路检测到这种变化从而发生警报．下列有关这种报警器的说法正确的是()图3A．镅241发出的是α粒子，有烟雾时电流增强B．镅241发出的是α粒子，有烟雾时电流减弱C．镅241发出的是β粒子，有烟雾时电流增强D．镅241发出的是β粒子，有烟雾时电流减弱【解析】三种射线中α射线的电离本领最强，当有烟尘时，由于烟尘吸收空气中的离子和α粒子，所以电流会减弱．故B正确．【答案】B【试题出处】2011·扬州一中模拟【试题6】光电效应的实验结论是：对于某种金属()A．无论光强多强，只要光的频率小于极限频率就不能产生光电效应B．无论光的频率多低，只要光照时间足够长就能产生光电效应C．超过极限频率的入射光强度越弱，所产生的光电子的最大初动能就越小D．超过极限频率的入射光频率越高，所产生的光电子的最大初动能就越大【解析】根据光电效应规律可知A正确，B、C错误．根据光电效应方程12mv2m＝hν－W，频率ν越高，初动能就越大，D正确．【答案】AD【试题出处】2011·辽宁质量检测【试题7】裂变反应是目前核能利用中常见的反应．以原子核为燃料的反应堆中，当俘获一个慢中子后发生的裂变反应可以有多种方式，其中一种可表示为：23592U＋10n→13954Xe＋9438Sr＋3X235．04321.0087138.917893.9154反应方程下方的数字是中子及有关原子核的静止质量(以原子质量单位u为单位，取1u的质量对应的能量为9.3×102MeV，此裂变反应中()A．释放出的能量是30×102MeV，X是中子B．释放出的能量是30MeV，X是质子C．释放出的能量是1.8×102MeV，X是中子D．释放出的能量是1.8×102MeV，X是质子【解析】据核反应过程中质量数和电荷数守恒可判断X是中子．Δm＝(235.0432＋1.0087－138.9178－93.9154－3×1.0087)u＝0.1926u，可见该反应释放能量，释放的能量ΔE＝0.1926×9.3×102MeV＝1.8×102MeV.故C正确．【答案】C【试题出处】2011·北京海淀区模拟【试题8】如图4所示，是利用放射线自动控制铝板厚度的装置．假如放射源能放射出α、β、γ三种射线，而根据设计，该生产线压制的是3mm厚的铝板，那么这三种射线中的哪种射线对控制厚度起主要作用？当探测接收器单位时间内接收到的放射性粒子的个数超过标准值时，将会通过自动装置将M、N两个轧锟间的距离调大还是调小()图4A．α射线；大B．β射线；大C．γ射线；小D．γ射线；大【解析】α射线不能穿过3mm厚的铝板，γ射线又很容易穿过3mm厚的铝板，基本不受铝板厚度的影响．而β射线刚好能穿透几毫米厚的铝板，因此厚度的微小变化会使穿过铝板的β射线的强度发生较明显变化．即β射线对控制厚度起主要作用．若超过标准值，说明铝板太薄了，应该将两个轧辊间的距离调节得大些．故B正确．【答案】B【试题出处】2011·天津一中模拟【试题9】在做光电效应实验中，某金属被光照射发生了光电效应，实验测出了光电子的最大初动能EK与入射光的频率ν的关系如图8所示，由实验图象可求出()A．该金属的逸出功B．该金属的极限频率C．单位时间内逸出的光电子数D．普朗克常量图8【解析】根据爱因斯坦光电效应方程EK＝hr－W，任何一种金属的逸出功W一定，说明EK随r的变化而变化，且是线性关系(与y＝ax＋b类似)，直线的斜率等于普朗克常量，直线与横轴的截距QA表示EK＝0时的频率r0，即为金属的极限频率，还可由波速公式C＝r0λ0.求该金属发生光电效应照射光的极限波长．EK＝hν－W，EK＝0时，有hν0－W＝0，r0＝Wh，又由波速公式，得C＝r0λ0，λ0＝hCW.【答案】ABD【试题出处】2011·哈尔滨模拟【试题10】氢原子能级的示意图如图9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()图9A．氢原子从高能级向低能级跃迁时可能会辐射出γ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【解析】由题意a光光子能量大于b光光子能量，a光频率大于b光频率，由v水＝cn，可知C正确．γ射线是原子核衰变而产生的，A错．E43E32，而紫外线光子的能量大于可见光，故B错．能量大于或等于3.40eV的光才能使氢原子在n＝2的能级时发生电离，故D错．【答案】C【试题出处】2011·承德一中模拟【试题11】雷蒙德·戴维斯因研究来自太阳的中微子(νe)而获得了2002年度诺贝尔物理学奖，他探测中微子所用的探测器的主体是一个贮满615吨四氯乙烯(C2Cl4)溶液的巨桶，信息中微子可以将一个氯核转变为一个氩核，其核反应方程式为νe＋3717Cl―→3718Ar＋0－1e.已知3717Cl核的质量为36.95658u，3718Ar核的质量为36.95691u，0－1e的质量为0.00055u,1u质量对应的能量为931.5MeV.根据以上信息，可以判断()A．中微子不带电B．中微子就是中子C.3717Cl和3718Ar是同位素D．参与上述反应的中微子的最小能量约为0.82MeV【试题出处】2011·宁夏调研试题【试题12】气垫导轨工作时能够通过喷出的气体使滑块悬浮从而基本消除掉摩擦力的影响，因此成为重要的实验器材，气垫导轨和光电门、数字毫秒计配合使用能完成许多实验．现提供以下实验器材：(名称、图象、编号如图5所示)图5利用以上实验器材还可以完成“验证动量守恒定律”的实验，为完成此实验，某同学将实验原理设定为：m1v0＝(m1＋m2)v①针对此原理，我们应选择的器材编号为：__________；②在我们所选的器材中：__________器材对应原理中的m1(填写器材编号)．【解析】①题给原理是动量守恒，故应选择器材为ABC.②由题意知B对应原理中的m1.【答案】①ABC②B【试题出处】2011·德州一中模拟【试题13】1934年约里奥—居里夫妇用α粒子轰击静止的2713Al，发现了放射性磷3015P和另一种粒子，并因这一伟大发现而获得诺贝尔物理学奖．(1)写出这个过程的核反应方程式．(2)若该种粒子以初速度v0与一个静止的12C核发生碰撞，但没有发生核反应，该粒子碰后的速度大小为v1，运动方向与原运动方向相反，求碰撞后12C核的速度．【解析】(1)核反应方程式为：42He＋2713Al―→3015P＋10n(2)设该种粒子的质量为m，则12C核的质量为12m.由动量守恒定律可得：mv0＝m(－v1)＋12mv2解得：v2＝v0＋v112则碰撞后该种粒子运动方向与原粒子运动方向相同．【答案】(1)42He＋2713Al―→3015P＋10n(2)v0＋v112与原粒子运动方向相同【试题出处】2011·洛阳一中模拟【试题14】已知氢原子基态的电子轨道半径r1＝0.53×10－10m，基态的能级值为E1＝－13.6eV.(1)求电子在n＝1的轨道上运动形成的等效电流．(2)有一群氢原子处于量子数n＝3的激发态，画出能级图，在图上用箭头标明这些氢原子能发出哪几条光谱线．(3)计算这几条光谱线中最长的波长．【解析】(1)电子绕核运动具有周期性，设运转周期为T，由牛顿第二定律和库仑定律有：ke2r21＝m2πT2r1①又轨道上任一处，每一周期通过该处的电荷量为e，由电流的定义式得所求等效电流I＝eT②联立①②式得I＝e22πr1kmr1＝(1.6×10－19)22×3.14×0.53×10－10×9×1099.1×10－31×0.53×10－10A＝1.05×10－3A图8(2)由于这群氢原子的自发跃迁辐射，会得到三条光谱线，如右图8所示．(3)三条光谱线中波长最长的光子能量最小，发生跃迁的两个能级的能量差最小，根据氢原子能级的分布规律可知，氢原子一定是从n＝3的能级跃迁到n＝2的能级设波长为λ，由hcλ＝E3－E2，得λ＝hcE3－E2＝6.63×10－34×3×108(－1.51＋3.4)×1.6×10－19m＝6.58×10－7m【答案】(1)1.05×10－3A(2)如图8所示(3)6.58×10－7m【试题出处】2011·无锡一中模拟【试题15】2006年，我国自行设计并研制的“人造太阳”——托卡马克实验装置运行获得重大进展，这标志着我国已经迈入可控热核反应领域先进国家行列．该反应所进行的聚变过程是21H＋31H→42He＋10n，反应原料氘(21H)富存于海水中，而氚(31H)是放射性元素，自然界中不存在，但可以通过中子轰击锂核(63Li)的人工核转变得到．则：(1)请把下列用中子轰击锂核(63Li)产生一个氚核(31H)和一个新核的人工核转变方程填写完整；63Li＋________→________＋31H.(2)在(1)中，每生产1g的氚同时有多少个63Li核实现了核转变？(阿伏加德罗常数NA取6.0×1023mol－1)(3)一个氘核和一个氚核发生核聚变时，平均每个核子释放的能量为5.6×10－13J，求该核聚变过程中的质量亏损．【解析】(1)ε3Li＋10n→42He＋31H(2)因为1g氚为13mol，根据核反应方程，实现核转变的63Li也为13mol，所以有2.0×1023个Li实现了核转变．(3)根据爱因斯坦质能方程ΔE＝Δmc2.核聚变反应中有5个核子参加了反应，所以质量亏损为Δm＝3.1×10－29kg.【答案】(1)10n；42He(2)2.0×1023个(3)3.1×10－29kg【试题出处】2011·