1、原子物理試題1.關(guān)于天然放射現(xiàn)象，下列說法正確的是A.放射性元素的原子核內(nèi)的核子有半數(shù)發(fā)生變化所需的時(shí)間就是半衰期B.放射性物質(zhì)放出的射線中，“粒子動(dòng)能很大.因此貫穿物質(zhì)的本領(lǐng)很強(qiáng)C.當(dāng)放射性元素的原子的核外電子具有較高能量時(shí)，.將發(fā)生3哀變D.放射性的原子核發(fā)生衰變后產(chǎn)生的新核從高能.級(jí)向低能級(jí)躍遷時(shí)，.輻射出丫射線2.氫原子的部分能級(jí)如圖所示。已知可見光的光子能量在1.62eV到3.11eV之間。由此可推知,氫原子A.從高能級(jí)向n=1能級(jí)躍遷時(shí)了出的光的波長(zhǎng)比可見光的短-1.40B.從高能級(jí)向n=2能級(jí)躍遷時(shí)發(fā)出的光均為可見光C.從高能級(jí)向n=3能級(jí)躍遷時(shí)發(fā)出的光的頻率比可見光的高D.從n

2、=3能級(jí)向n=2能級(jí)躍遷時(shí)發(fā)出的光為可見光3.一個(gè)被原子核（；Be）從最靠近核的K層電子軌道上俘獲個(gè)電子后發(fā)生衰變，生成一個(gè)鋰核（；Li）,并放出一個(gè)不帶電的中微子Ve（質(zhì)量不計(jì)），人們把這種衰變叫被核的EC衰變。核反應(yīng)方程為：；Be+；eT7Li+ve。已知一個(gè)被原子質(zhì)量為m,一個(gè)鋰原子質(zhì)量為m,一個(gè)電子質(zhì)量為m,光速為c,則一個(gè)被原子核發(fā)生上述核反應(yīng)2B. (m+ne+m)c2D. ( m2mme) c釋放的能量為2A.(mm)c2C.(m+mm)c4 .下列現(xiàn)象中，與原子核內(nèi)部變化有關(guān)的是A.u粒子散射現(xiàn)象B.天然放射現(xiàn)象C.光電效應(yīng)現(xiàn)象D.原子發(fā)光現(xiàn)象5 .二十世紀(jì)初，為了研究物質(zhì)的內(nèi)

3、部結(jié)構(gòu)，物理學(xué)家做了大量的實(shí)驗(yàn)，揭示了原子內(nèi)部的結(jié)構(gòu)，發(fā)現(xiàn)了電子、中子和質(zhì)子，如圖所示是A.盧瑟福的口粒子散射實(shí)驗(yàn)裝置B.盧瑟福發(fā)現(xiàn)質(zhì)子的實(shí)驗(yàn)裝置C.湯姆遜發(fā)現(xiàn)電子的實(shí)驗(yàn)裝置D.查德威克發(fā)現(xiàn)中子的實(shí)驗(yàn)裝置6.放射性元素衰變時(shí)放出三種射線，按穿透能力由強(qiáng)到弱的排列順序是A.1a射線，羯寸線，謝線B.：射線，B射線，a射線，C.謝線，那寸線，瞞寸線D.陽(yáng)寸線，立射線，射線7 .一個(gè)質(zhì)子和一個(gè)中子聚變結(jié)合成一個(gè)笊核，同時(shí)輻射一個(gè)¥光子。已知質(zhì)子、中子、笊核的質(zhì)量分別為m、m、m3,普朗克常量為h,真空中的光速為c。下列說法正確的是A.核反應(yīng)方程是；H+0nT3H+丫8 .聚變反應(yīng)中的質(zhì)量虧

4、損，m=mi+m-mC.輻射出的丫光子的能量E=（mm-m2）chD,丫光子的波長(zhǎng)九=2（mim2-m3）c38.科學(xué)家發(fā)現(xiàn)在月球上含有豐富的參與的一種核聚變反應(yīng)的方程式為23He（氮3）。它是一種高效、清潔、安全的核聚變?nèi)剂掀?3He+23HeT211H+4He。關(guān)于23He聚變下列表述正確的是A.聚變反應(yīng)不會(huì)釋放能量B.聚變反應(yīng)產(chǎn)生了新的原子核C.聚變反應(yīng)沒有質(zhì)量虧損D.目前核電站都采用23He聚變反應(yīng)發(fā)電-12 -9.已知兀+介子、兀一介子都是由一個(gè)夸克（夸克u或夸克d）和一個(gè)反夸克（反夸克儀或反夸克才）組成的，它們的帶電量如下表所示，表中e為元電荷。+兀兀udud帶電量+e一e+2e3

5、e3，e3+1e3卜列說法正確的是兀+由d和"組成兀一由d和M組成A.兀+由u和1組成B.C.兀一由u和d組成D.10 .原子核聚變可望給人類未來提供豐富的潔凈能源。當(dāng)窗等離子體被加熱到適當(dāng)高溫時(shí)，窗核參與的幾種聚變反應(yīng)可能發(fā)生，放出能量。這幾種反應(yīng)的總效果可以表示為.2.4.1161Htk2He+d1H+20n+43.15MeV,由平衡條件可知A.k=1,d=4B.k=2,d=2C.k=1,d=6D.k=2,d=311 .在下列4個(gè)核反應(yīng)方程中，x表示質(zhì)子的是3030c.A. 15P：-14Si+x238.234B. 92U92Th+x27.127一一C. 13Al+0n12Mg+

6、xD. 23Al+2HeT35P+x12 .下列說法正確的是A. 175N+；Ht112c+4He是u衰變方程123B. 1H+1HT2He+不是核聚變反應(yīng)方程_238一一2344一一C. 92UT90Th+2He是核裂變反應(yīng)方程4一一27-30_1D. 2He+13AlT15P+0n是原子核的人工轉(zhuǎn)變方程13 .在P衰變中常伴有一種稱為“中微子”的粒子放出。中微子的性質(zhì)十分特別，因此在實(shí)驗(yàn)中很難探測(cè)。1953年，萊尼斯和柯文建造了一個(gè)由大水槽和探測(cè)器組成的實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，利用中微子與水中1H的核反應(yīng)，間接地證實(shí)了中微子的存在。(1)中微子與水中的1H發(fā)生核反應(yīng)，產(chǎn)生中子(01n)和正電子(e),即

7、中微子+；H一1 0on+e,可以判定，中微子的質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)分別是。(填寫選項(xiàng)前的字母)(A)0和0(B)0和1(C)1和0(D)1和1(2)上述核反應(yīng)產(chǎn)生的正電子與水中的電子相遇，與電子形成幾乎靜止的整體后，可以轉(zhuǎn)變?yōu)閮蓚€(gè)光子(子)，即二e+eT2?。已知正電子和電子的質(zhì)量都為9.1X10-31kg,反應(yīng)中產(chǎn)生的每個(gè)光子的能量約為J。正電子與電子相遇不可能只轉(zhuǎn)變?yōu)橐粋€(gè)光子，原因是。(3)試通過分析比較，具有相同動(dòng)能的中子和電子的物質(zhì)波波長(zhǎng)的大小。正電子與水中的電子相遇，與電子形成幾乎靜止的整體，故系統(tǒng)總動(dòng)量為零，故如果只產(chǎn)生一個(gè)光子是不可能的，因?yàn)榇诉^程遵循動(dòng)量守恒。14 .放射性元素的原

8、子核在a衰變或3衰變生成新原子核時(shí)，往往會(huì)同時(shí)伴隨輻射。已知AB兩種放射性元素的半衰期分別為T1和正，經(jīng)過t=TiT2時(shí)間后測(cè)得這兩種放射性元素的質(zhì)量相等，那么它們?cè)瓉淼馁|(zhì)量之比mi：mB=。15 .人類認(rèn)識(shí)原子結(jié)構(gòu)和開發(fā)利用原子能經(jīng)歷了十分曲折的過程。請(qǐng)按要求回答下列問題。盧瑟福、玻爾、查德威克等科學(xué)家在原子結(jié)構(gòu)或原子核的研究方面做出了卓越的貢獻(xiàn)。請(qǐng)選擇其中的兩位，指出他們的主要成績(jī)。在貝克勒爾發(fā)現(xiàn)天然放射現(xiàn)象后，人們對(duì)放射線的性質(zhì)進(jìn)行了深入研究，如圖為三種射線在同一磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)軌跡，請(qǐng)從三種射線中任選一種，寫出它的名稱和一種用途。在可控核反應(yīng)堆中需要給快中子減速，輕水、重水和石墨等常用作減

9、速劑。中子在重水中可與2H核碰撞減速，在石墨中與C核碰撞減速。上述碰撞可簡(jiǎn)化為彈性碰撞模型。某反應(yīng)堆中快中子與靜止的靶核發(fā)生對(duì)心正碰，通過計(jì)算說明，僅從一次碰撞考慮，用重水和石墨作減速劑，哪種減速效果更好？16.缽的放射性同位素239Pu靜止時(shí)衰變?yōu)殁櫤思ぐl(fā)態(tài)235U”和口粒子，而鈾核?t發(fā)態(tài)225U沖立即衰變?yōu)殁櫤?35U ,并放出能量為0.097MeV的不光子。已知:929廠94 Pu、23592 U和口粒子的質(zhì)量分別為mpu=229.0521u、mu=225.0429u和m=4.0026ulu=921.5MeV/c(1)寫出衰變方程；(2)已知衰變放出的光子的動(dòng)量可忽略，球a粒子的動(dòng)能。

10、17.一個(gè)靜止的鈾核232U(原子質(zhì)量為232.0372U)放出一個(gè)“粒子(原子質(zhì)量為4.0026u)后衰變成社核228Th(原子質(zhì)量為228.0287U)。(已知：原子質(zhì)量單位1u=1.67X1027kg,1u相當(dāng)于931MeV)(1)寫出核衰變反應(yīng)方程；(2)算出該核衰變反應(yīng)中釋放出的核能；(3)假設(shè)反應(yīng)中釋放出的核能全部轉(zhuǎn)化為社核和a粒子的動(dòng)能，則社核獲得的動(dòng)能有多大？18.太陽(yáng)現(xiàn)正處于主序星演化階段。它主要是由電子和；H、4He等原子核組成。維持太陽(yáng)輻射的是它內(nèi)部的核聚變反應(yīng)，核反應(yīng)方程是2e+4；H->4He+釋放的核能，這些核能最后轉(zhuǎn)化為輻射能。根據(jù)目前關(guān)于恒星演化的理論，若

11、由于聚變反應(yīng)而使太陽(yáng)中的；H核數(shù)目從現(xiàn)有數(shù)減少10%,太陽(yáng)將離開主序星階段而轉(zhuǎn)入紅巨星的演化階段。為了簡(jiǎn)化，假定目前太陽(yáng)全部由電子和；H核組成。(1)為了研究太陽(yáng)演化進(jìn)程，需知道目前太陽(yáng)的質(zhì)量M=已知地球半徑R=6.4X106n地球質(zhì)量nn=6.0x1024kg,日地中心的距離r=1.5x1011m,地球表面處的重力加速度g=10m/s2,1年約為3.2X107秒，試估算目前太陽(yáng)的質(zhì)量M(2)已知質(zhì)子質(zhì)量mp=1.6726X10.7kg,4He質(zhì)量mi=6.6458X107kg,電子質(zhì)量m=0.9x10T0kg,光速c=3X108m/s。求每發(fā)生一次題中所述的核聚變反應(yīng)所釋放的核能。(3)又知

12、地球上與太陽(yáng)垂直的每平方米截面上，每秒通過的太陽(yáng)輻射能w=1.35X103W/nt試估算太陽(yáng)繼續(xù)保持在主序星階段還有多少年的壽命。(估算結(jié)果只要求一位有效數(shù)字。)參考答案及解析1 .【答案】D【解析】由三種射線的特點(diǎn)和半衰期的含義不難判斷選項(xiàng)D正確。2 .【答案】AD【解析】本題考查玻爾的原理理論.從高能級(jí)向n=1的能級(jí)躍遷的過程中輻射出的最小光子能量為9.20ev,不在1.62eV到3.11eV之間,A正確.已知可見光子能量在1.62eV到3.11eV之間從高能級(jí)向n=2能級(jí)躍遷時(shí)發(fā)出的光的能量<3.40ev,B錯(cuò).從高能級(jí)向n=3能級(jí)躍遷時(shí)發(fā)出的光的頻率只有能量大于3.11ev的光的

13、頻率才比可見光高，C錯(cuò).從n=3到n=2的過程中釋放的光的能量等于1.89ev介于1.62到3.11之間，所以是可見光D對(duì)。3 .【答案】A【解析】已知一個(gè)被原子質(zhì)量為m,則被核的質(zhì)量為m4m。一個(gè)鋰原子質(zhì)量為n2,則鋰核的質(zhì)量為m3m。題述核反應(yīng)的質(zhì)量虧損Am=(m14ne)+m(m3ne)=mn2,故題述核反應(yīng)釋放的能量為AE=Am(2=(m1m)c2,A正確。4 .【答案】B【解析】a粒子散射實(shí)驗(yàn)表明了原子內(nèi)部有一個(gè)很小的核，并沒有涉及到核內(nèi)部的變化，故A項(xiàng)錯(cuò)誤；天然放射現(xiàn)象是原子核內(nèi)部發(fā)生變化自發(fā)的放射出a粒子或電子，從而發(fā)生a衰變或3衰變，故B項(xiàng)正確；光電效應(yīng)是原子核外層電子脫離原子

14、核的束縛而逸出，沒有涉及到原子核的變化，故C項(xiàng)錯(cuò)誤；原子發(fā)光是原子躍遷形成的也沒有涉及到原子核的變化，故D項(xiàng)錯(cuò)誤。5 .【答案】A【解析】題目中所給裝置是盧瑟福研究a粒子散射實(shí)驗(yàn)裝置，故選項(xiàng)A正確。6 .【答案】B【解析】解析：由于三種射線的能量不同，所以貫穿能力最強(qiáng)的是尸射線，E射線次之，口射線最弱，故正確答案選Bo7 .【答案】B【解析】核反應(yīng)方程是；H+0nT2H+Y;輻射出的不光子的能量E=(m1+m-m)c2;尸光子的波長(zhǎng),二3。(mbm2-m3)c8 .【答案】B【解析】聚變反應(yīng)時(shí)將質(zhì)量較小的輕核聚變成質(zhì)量較大的核，聚變過程會(huì)有質(zhì)量虧損，要放出大量的能量。但目前核電站都采用采用鈾核

15、的裂變反應(yīng)。因此B正確。9 .【答案】AD【解析】u帶+2e電量，d帶+1e電量，（+2e）+（+1e）=+e,而兀+帶+e電量，帶3333電量守恒，所以A選項(xiàng)正確，同理，D選項(xiàng)正確。10 .【答案】B【解析】由質(zhì)量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒，分別有4k+d=10,2k+d=6,解得k=2,d=2。正確選項(xiàng)為Bo1.1. 【答案】C【解析】由核反應(yīng)方程的質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)守恒，可得各個(gè)選項(xiàng)中的x分別為正電子、“粒子、質(zhì)子、中子。12 .【答案】BD【解析】A選項(xiàng)中175N在質(zhì)子的轟擊下發(fā)生的核反應(yīng)，屬于人工轉(zhuǎn)變，A錯(cuò)；C選項(xiàng)是a衰變，不是裂變，C錯(cuò)。13 .【答案】C.（1）A;（2）8.2父10,4,遵

16、循動(dòng)量守恒。【解析】（1）發(fā)生核反應(yīng)前后，粒子的質(zhì)量數(shù)和核電荷數(shù)均不變，據(jù)此可知中微子的質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)分都是0,A項(xiàng)正確。（2）產(chǎn)生的能量是由于質(zhì)量虧損。兩個(gè)電子轉(zhuǎn)變?yōu)閮蓚€(gè)光子之后，質(zhì)量變?yōu)榱悖蒃=Amc2,故一個(gè)光子的能量為E,帶入數(shù)據(jù)得E=82M10*J。22正電子與水中的電子相遇，與電子形成幾乎靜止的整體，故系統(tǒng)總動(dòng)量為零，故如果只產(chǎn)生一個(gè)光子是不可能的，因?yàn)榇诉^程遵循動(dòng)量守恒。14 .【答案】丫，2T2:2T1【解析】放射.性元素的原子核在a衰變或3衰變生成新原子核時(shí)，往往以丫光子的形式釋放能量，即伴隨丫輻射；根據(jù)半衰期的定義，經(jīng)過t=T1T2時(shí)間后剩下的放射性元素的質(zhì)量相同，則2m

17、2=2m1,故nA：nB=2T2:2T115 .【答案】（1）盧瑟福提出了原子的核式結(jié)構(gòu)模型；玻爾把量子理論引入原子模型，并成功解釋了氫光譜；查德威克發(fā)現(xiàn)了中子（2）重水減速效果更好【解析】（1）盧瑟福提出了原子的核式結(jié)構(gòu)模型；玻爾把量子理論引入原子模型，并成功解釋了氫光譜；查德威克發(fā)現(xiàn)了中子（或其他成就）。（2）設(shè)中子質(zhì)量為M靶核質(zhì)量為M由動(dòng)量守恒定律MV0=MV1+Mw解得：v1=Mn_Mv0在重水中靶核質(zhì)量：M=2M,v1H=v0；在石墨中靶核質(zhì)量：M=12MMnM3v1C=llv0與重水靶核碰后中子速度較小，故重水減速效果更好。1316 .【解析】(1)衰變方程為949put225u*

18、+a235U*235U92U92U'或合起來有23923594PU>92U：(2)上述衰變過程的質(zhì)量虧損為=m=mPu-mu-m.放出的能量為.L2.lE=cLm這能來那個(gè)是軸核235U的動(dòng)能Eu、a粒子的動(dòng)能Ea和y光子的能量Ey之和E=EuE.Ey由式得2EuE(mpu_m-m.)c-Ey設(shè)衰變后的軸核和a粒子的速度分別為vU和v,則由動(dòng)量守恒有muVu=m-v;.又由動(dòng)能的定義知匚12匚12Eu=2mjVu,E2m：Va由式得且二maEamy由式得mu2Ea=(mpu-mum：.)c-Emu-m-.-代入題給數(shù)據(jù)得E：.=5.034MeV17.【解析】2322284(1)92U-90Th'2He(2)質(zhì)量虧損m=0.0059u.2E=Amc=0.0059X931MeV=5.49MeV(3)系統(tǒng)動(dòng)量守恒，核和a粒子的動(dòng)量大小相等，即PTh(-P：)=0pTh=p/S2mTh2Epa.Eka_Cr2mEkTh-Ek：.=；：E所以社核獲得的動(dòng)能EkTh=m=E=一.E=0.09MeVm;.mTh4228(1)要估算太陽(yáng)的質(zhì)量18.【解析】M,研究繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)的任一顆行星的公轉(zhuǎn)均可，現(xiàn)取地球?yàn)檠芯繉?duì)象。設(shè)T為地球繞日心運(yùn)動(dòng)的周期，則由萬有引力