101高考物理原子和原子核复习试题及答案101

专题十三   原子和原子核(附参考答案)

一、选择题

1. 下列说法错误的是                             　   (   　  )

A．原子核分裂成核子时会放出核能

B．α粒子散射实验使人们认识到原子核本身有复杂的结构

C．根据玻尔的原子理论，在氢原子中，量子数n越大，原子能级的能量也越大

D．氡222衰变成钋218，半衰期为3.8天，因此200个氡222原子核经过3.8天后剩下90个

2.　一群处于n=4的激发态的氢原子，向低能级跃迁时，可能发射的谱线为       (     )

A． 3条    B． 4条    C． 5条    D． 6条

3.已知氢原子核外电子的第一条可能轨道半径为rl，此时氢原子的能量为E1，当核外电子在第n条可能轨道上时，有                                                  (     )

A．  其轨道半径为rn=n2r1

B．氢原子的能量为En=E1/n2，由此可见n越大，能量越小

C．氢原子在不同能量状态之间跃迁时，总能辐射出一定波长的光子

D．氢原子由能量状态En跃迁到能量状态En-1时，其辐射光子的波长为

4.　某放射性元素，在15h内衰变了全部原子核的7/8，则其半衰期为    (     )

A． 10h    B． 7.5h    C． 5h    D． 3h

5.　 (钍)经过一系列α和β衰变，变成 (铅)，下列说法正确的是   (      )

A．铅核比钍核少8个质子            B．铅核比钍核少16个中子

C．共经过4次α衰变和6次β衰变    D．共经过6次α衰变和4次β衰变

6．卢瑟福提出原子的核式结构学说的依据是用α粒子轰击金铂，实验中发现α粒子(      )

A．全部穿过或发生很小偏转          

B．绝大多数穿过，只有少数发生较大偏转，有的甚至被弹回

C．全部发生很大偏转               

D．绝大多数发生很大偏转，甚至被弹回，只有少数穿过

7．在极短的距离上，核力将一个质子和一个中子吸引在一起形成一个氘核，下述说法中正确的是 (     )

A．氘核的能量大于一个质子和一个中子能量之和

B．氘核的能量等于一个质子和一个中子能量之和

C．氘核的能量小于一个质子和一个中子能量之和

D．氘核若分裂为一个质子和一个中子时，一定要放出能量

8．关于质能方程，下列说法正确的是                  (     )

A．人质量减少，能量就会增加，在一定条件下质量转化为能量

B．物体获得一定的能量，它的质量也相应地增加一定值

C．物体一定有质量，但不一定有能量，所以质能方程仅是某种特殊条件下的数量关系

D．某一定量的质量总是与一定量的能量相联系的

9．当一个中子和一个质子结合成氘核时，产生γ光子辐射，对这一实验事实，下列说法正确的是 (      )

A．核子结合成原子核时，要放出一定的能量      

B．原子核分裂成核子时，要放出一定的能量

C．γ光子的质量为零，氘核的质量等于中子与质子的质量之和

D．γ光子具有一定的能量，氘核的质量小于中子与质子的质量之和

10．．原子核A经β衰变(一次)变成原子核B，原子核B再经α衰变(一次)变成原子核C，则下列说法中哪些说法是正确的?                  (    )

A．核A的中子数减核C的中子数等于2      

B．核A的质子数减核C的质子数等于5

C．原子核为A的中性原子的电子数比原子核为B的中性原子中的电子数少1

D．核C的质子数比核A的质子数少1

11．氢原子核外电子由一个轨道向另一个轨道跃迁时，可能发生的情况是       (      )

A．原子吸收光子，电子的动能增大，原子的电势能增大，原子的能量增大

B．原子放出光子，电子的动能减少，原子的电势能减少，原子的能量减少

C．原子吸收光子，电子的动能减少，原子的电势能增大，原子的能量增大

D．原子放出光子，电子的动能增加，原子的电势能减少，原子的能量减少

12．氢原子从第4能级跃迁到第2能级发出蓝光，那么，当氢原子从第5能级跃迁到第2能级应发出     (      )

A．X射线      B．红光      C．黄光      D．紫光

13．氢原子第一能级是-13.6eV，第二能级是-3.4eV．如果一个处于基态的氢原子受到一个能量为11eV的光子的照射，则这个氢原子                         (      )

A．吸收这个光子，跃迁到第二能级，放出多余的能量

B．吸收这个光子，跃迁到比第二能级能量稍高的状态

C．吸收这个光子，跃迁到比第二能级能量稍低的状态

D．不吸收这个光子

二、计算题

14. 处于静止状态的原子核X经历一次衰变后变成质量为M的Y原子核，放出的粒子垂直射人磁感应强度为B的匀强磁场，测得其做圆周运动的半径为r，已知粒子的质量为m，电量为q，设衰变过程中出现的能量全部转化为新核和α粒子的动能．求此衰变过程亏损的质量．

15. 核聚变能是一种具有经济性能优越、安全可靠、无环境污染等优势的新能源.近年来，受控核聚变的科学可行性已得到验证，目前正在突破关键技术，最终将建成商用核聚变电站.一种常见的核聚变反应是由氢的同位素氘(又叫重氢)和氚(又叫超重氢)聚合成氦，并释放一个中子若已知氘原子的质量为，氚原子的质量为，氦原子的质量为4.0026u，中子的质量为1.0087u，.

 (1)写出氘和氚聚合的反应方程.

 (2)试计算这个核反应释放出来的能量.

 (3)若建一座功率为的核聚变电站，假设聚变所产生的能量有一半变成了电能，每年要消耗多少氘的质量？

（一年按计算，光速，结果取二位有效数字）

16. 图示为氢原子能级示意图，现有每个电子的动能都是Ee=12.89eV的电子束与处在基态的氢原子束射入同一区域，使电子与氢原子发生迎头正碰。已知碰撞前一个电子和一个原子的总动量为零。碰撞后，氢原子受到激发，跃迁到n＝4的能级。求碰撞后一个电子和一个受激氢原子的总动能。已知电子的质量与氢原子的质量之比为。

17. 如图所示，在半径为r的圆形区域内有磁感应强度为B，方向垂直纸面向里的匀强磁场，

磁场区域的边界上有a、 b、c三点，三点与圆心O的连线互成1200角度．某时刻静止在b

点处的原子核X发生α衰变，α粒子沿bc连线方向射入磁场，经磁场偏转后恰好由a点射

出且与ac连线相切．已知α粒子的质量为m，电量为2e，剩余核质量为M，衰变过程释放

的核能全部转化为动能，求原子核X的质量

18. 两个氘核聚变产生一个中子和一个氦核，已知氘核质量为2.0136 u，

氦核质量为3.0150u，中子的质量为1.0087u。

（1）写出聚变方程，求出释放能量；

（2）若反应前两氘核的动能均为0.35 MeV，正面相碰发生反应，且反应中释放的结合能全部变为动能，则反应后氦核和中子的动能各为多少？

参考答案

一、选择题

二、计算题

14.解：粒子在磁场中做圆周运动，洛伦兹力提供向心力，所以，粒子的动能

X核衰变后生成的新核Y的速度设为u,则依据动量守恒有Mu=mv，所以Y核的动能

衰变过程释放的总能量ΔE=Eα+EM  .     

 释放的能量由衰变过程亏损的质量转化而来，根据质能方程ΔE=Δmc2，得亏损的质量为

15.解：（1）

    （2）

    （3）一年中产生的电能发生的核反应次数为

    所需氘的质量

16.解：已ve和vH表示碰撞前电子的速率和氢原子的速率，根据题意有

              ①  

碰撞前，氢原子与电子的总动能为              ②

解①②两式并代入数据得            eV           ③

氢原子从基态激发到n=4的能级所需能量由能级图得

eV    ④

碰撞后电子和受激氢原子的总动能eV   ⑤

17. 解：原子核衰变过程，系统动量守恒，

设沿bc为正方向，有：

            （2分）

根据能量守恒，有：     （2分）

    对а粒子，有：      

又由几何关系可知：          则可得：     （2分）

即   （1分）

根据  ，得

                   （2分）

又                   （2分）

            （1分）

  （2分）

18.解： （1）核反应方程为

反应中质量亏损为

所以释放的能量为

（2）由动量守恒和能量守恒知

                   ①

　　　②

由①②解得，