2011届高考物理原子物理专题测试5

2011届高考物理二轮复习 原子物理 专预测4 第Ⅰ卷(选择题，共40分) 一、选择题(本大题包括10小题，每小题4分，共40分。) 3．下面是一核反应方程式： H＋ H―→ He＋X，用c示光速，则 (  ) A.X是质子，核反应放出的能量等于质子质量乘c2 B.X是中子，核反应放出的能量等于中子质量乘c2 C.X是质子，核反应放出的能量等于氘核与氘核的质量和减去氦核与质子的质量和，再乘c2 D.X是中子，核反应放出的能量等于氘核与氘核的质量和减去氦核与中子的质量和，再乘c2 解析：由荷电核数守恒及质量数守恒，和爱因斯坦质能方程可以求解. ：D 4．据媒体报道，叛逃英国的俄罗斯前特工利特维年科在伦教离奇身亡，英国警方调查认为毒杀利特维年科的是超级毒药——放射性元素钋( Po)，若该元素发生α衰变，其半衰期是138天，衰变方程为 Po→X＋ He＋γ，则下列说法中正确的是 (  ) A.X原子核含有124个中子 B.X原子核含有206个核子 C.γ射线是由处于激发态的钋核从较高能级向较低能级跃迁时发出的 D.100 g的 Po经276天，已衰变的质量为75 g 解析：X原子核中的核子数为210－4＝206个，B正确.中子数为206－(84－2)＝124个，A正确.γ射线是由于核反应前后因质量损亏释放的能量以γ光子的形式放出，C错.经过两个半衰期，剩余的钋的质量为原来的四分之一，则已衰变的质量为原来的四分之三，D正确. 答案：ABD 5．根据有关放射性方面的知识可知，下列说法正确的是  (  ) A.随着气温的升高，氡的半衰期会变短 B.许多元素能自发地放出射线，使人们开始认识到原子是有复杂结构的 C.放射性元素发生β衰变时所释放的电子来源于核外电子 D.氢核、中子和氘核的质量分别为m1、m2、m3，当氢核与中子结合为氘核时，放出的能量为(m1＋m2－m3)c2 解析：半衰期是由原子核内部结构决定的，与化学、物理性质无关，故A项错.β衰变是核内的一个中子转化为一个质子和一个电子，电子被释放出来，故C项错.氢核和中子结合成氘核放出的能量为(m1＋m2－m3)c2是正确的，故D项正确，放射性使人们认识到原子核有复杂结构，B错. 答案：D 6．关于天然放射现象，下列说法正确的是 (  ) A.放射性元素的原子核内的核子有半数发生变化所需的时间就是半衰期 B.放射性物质放出的射线中，α粒子动能很大，因此贯穿物质的本领很强 C.当放射性元素的原子的核外电子具有较高能量时，将发生β衰变 D.放射性的原子核发生衰变后产生的新核从高能级向低能级跃迁时，辐射出γ射线 解析：半衰期是指放射性元素的原子核有半数发生衰变所用的时间，故A错；α、β、γ三种射线中，α粒子速度最小，其贯穿本领最小，故B错；β衰变的原因是原子核内部的中子转化为质子时产生了电子，故C错；衰变后产生的新核从高能级向低能级跃迁时，释放能量，辐射出γ射线，故D对. 答案：D 7．放射性同位素14C在考古中有重要应用，测得该化石中14C残存量，可推算出化石的年代.为研究14C的衰变规律，将一个原来静止的14C原子核放在匀强磁场中，观察到它所放射的粒子与反冲核的径迹是两个相外切的圆，圆的半径之比R∶r＝5∶1，如图1所示.那么14C的衰变方程式应是下列给定的四个方程中的 (  ) 图1 A. 6C→ 4Be＋ He                      B. 6C→ 5B＋ e C. 6C→ 7N＋ e                      D. 6C→ 5B＋ H 答案：B 9．氢原子的能级如图2所示，已知可见光的光子能量范围约为1.62～3.11 eV，下列说法错误的是 (  ) 图2 A.处于n＝3能级的氢原子可以吸收任意频率的紫外线，并发生电离 B.大量氢原子从高能级向n＝3能级跃迁时，发出的光具有显著的热效应 C.大量处于n＝4能级的氢原子向低能级跃迁时，可能发生6种不同频率的光 D.大量处于n＝4能级的氢原子向低能级跃迁时，可能发出3种不同频率的可见光 解析：要使处于n＝3能级的氢原子电离，其光子的能量必须大于或等于1.51 eV，而紫外线光子的能量大于3.11 eV，故能使n＝3能级的氢原子电离；大量氢原子从高能级向n＝3能级跃迁时，放出的光子在红外线区，故具有显著的热效应；大量氢原子由n＝4能级向低能级跃迁时，可能放出6种不同频率的光，其中有2种不同频率的可见光，D选项错误. 答案：D 10．根据玻尔理论，某原子的电子从能量为E的轨道跃迁到能量为E′的轨道，辐射出波长为λ的光，以h表示普朗克常量，c表示真空中的光速，则E′等于 (  ) A.E－h                               B.E＋h C.E－h                               D.E＋h 解析：根据玻尔理论，原子从一种定态(设能量为E)跃迁到另一种定态(设能量为E′)时，它辐射(或吸收)一定频率的光子，光子的能量由这两种定态的能量差决定，即hν＝E－E′，又光在真空中传播时ν＝ ，联立得E′＝E－h . 答案：C 第Ⅱ卷(非选择题，共60分) 二、填空题(每小题10分，共20分) 11.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0.5 MeV的质子 H轰击静止的 X，生成两个动能均为8.9 MeV的 He.(1 MeV＝1.6×10－13J) ①上述核反应方程为________. ②质量亏损为________kg. 解析： H＋ X→ He＋ He或 H＋ Li→ He＋ He① Δm＝3.1×10－29 kg② 答案：见解析 12.随着现代科学的发展，大量的科学发现促进了人们对原子、原子核的认识，下列有关原子、原子核的叙述正确的是________.(填选项前的编号) ①卢瑟福α粒子散射实验说明原子核内部具有复杂的结构 ②天然放射现象表明原子核内部有电子 ③轻核聚变反应方程有： H＋ H―→ He＋ n ④氢原子从n＝3能级跃迁到n＝1能级和从n＝2能级跃迁到n＝1能级，前者跃迁辐射出的光子波长比后者的长 解析：本题考查原子的基本结构和原子核的基本组成，核反应方程式的写法以及玻尔的氢原子能级量子化理论. ①选项错误，卢瑟福的α粒子散射实验说明了原子应该具有核式结构.选项②错误，天然放射现象放射出的β射线是高速运动的电子流，是由原子核中的中子变成质子后产生的.选项③正确，写核反应方程时应遵循质量数守恒和电荷数守恒的原则.选项④错误，由氢原子能级方程hν＝Em－En，而ν＝ ，则 ＝Em－En得λ＝ ，当氢原子从n＝3能级跃迁到n＝1能级时，λ1＝ ，从n＝2能级跃迁到n＝1能级时，λ2＝ ，E3－E1>E2－E1，所以λ1<λ2. 答案：③ 三、计算题(每小题10分，共40分) 答案：(1)A　(2)8.2×10－14　遵循动量守恒 (3)粒子的动量　p＝ ，物质波的波长　λ＝ 由mn>me，知pn>pe，则λn<λe 14．从静止的镭核 Ra中射出的α粒子垂直进入正交的匀强电场E和匀强磁场B，在电磁场中做直线运动，已知E＝3.72×104N/C，B＝2.0×10－3T. (1)写出核反应式. (2)放出α粒子后，反冲核速度多大？ (3)若静止的镭核放出α粒子是在匀强磁场中进行的，而且衰变后它们的速度均垂直于匀强磁场B，求α粒子与反冲核做圆周运动的半径之比，并定性地画出α粒子和反冲核运动的完整轨迹. 解析：(1)核反应方程为 Ra→ Rn＋ He (2)α粒子在电、磁场中做直线运动时，受力平衡qvαB＝qE，所以vα＝ 根据动量守恒可得反冲核的速度为 v＝ vα＝ ＝ m/s ＝3.4×105 m/s (3)轨迹如图3所示 图2 圆半径R＝ ＝ 由于p、B相同，可知R∝ 则有 ＝ ＝ 答案：(1) Ra→ Rn＋ He　(2)3.4×105 m/s　(3)43∶1 15. U受中子轰击时会发生裂变，产生 Ba和 Kr，同时放出能量.已知每个铀核裂变释放的平均能量为200 Mev. (1)写出核反应方程. (2)现在要建设发电功率为5×105 kW的核电站，用 U作为核燃料，假设核裂变释放的能量一半转化为电能，那么该核电站一天消耗 U多少千克？(阿伏加德罗常数取6.0×1023 mol－1) 解析：(1)核反应方程 U＋ n→ Ba＋ Kr＋3 n＋200 MeV① (2)电站一天发出的电能E1＝Pt 设每天消耗 U为m kg，核裂变释放的能量为 E2＝ ×6.0×1023×200×104×1.6×10－19② 由能量转化得E1＝ηE2③ 由①②③式得m＝1.06 kg 答案：(1) U＋ n→ Ba＋ Kr＋3 n＋200 MeV　(2)1.06 kg (4)太阳每秒释放的能量为3.8×1026J，则太阳每秒减少的质量为 Δm＝ ＝0.4×1010kg 太阳的质量为2×1030kg，太阳还能存在的时间为 t＝ ＝ s＝1.5×1017s＝5×109年 答案：(1)4 H→ He＋2 e　(2)15%　(3)1.30×1011s　(4)0.4×1010kg　5×109年