粵教物理選修35第4章原子核單元測(cè)試

1、原子核單元測(cè)試題第卷（選擇題 共40分）一、本題共10個(gè)小題，每題4分，共40分，每小題給出四個(gè)選項(xiàng)，有的小題只有一個(gè)選項(xiàng)正確，有的小題有多個(gè)選項(xiàng)正確，全部選對(duì)得4分，選對(duì)但不全得2分，錯(cuò)選或不答得0分1為紀(jì)念愛因斯坦對(duì)物理學(xué)的巨大貢獻(xiàn)，聯(lián)合國(guó)將2005年定為“國(guó)際物理年”.對(duì)于愛因斯坦提出的質(zhì)能方程E=mc2，下列說法中不正確的是（ ）A.E=mc2表明物體具有的能量與其質(zhì)量成正比B.根據(jù)E=mc2可以計(jì)算核反應(yīng)中釋放的核能C.一個(gè)中子核一個(gè)質(zhì)子結(jié)合成氘核使，釋放出核能，表明此過程中出現(xiàn)了質(zhì)量虧損D.E=mc2中的E是發(fā)生核反應(yīng)中釋放的核能2已知+介子、- 介子都是由一個(gè)夸克（夸克u或夸克d

2、）和一個(gè)反夸克（反夸克或反夸克）組成的，它們的帶電量如下表所示，表中e為元電荷.+-ud帶 電 量+e-e下列說法正確的是（ ）A.+由u和組成 B.+由d和組成 C.-由u和組成 D.- 由d和組成3 變成要經(jīng)過n1次衰變，n2次衰變，中子數(shù)減少的個(gè)數(shù)為n3，則正確的是：n1=6，n2=8，n3=22n1=6，n2=8，n3=16n1=8，n2=6，n3=22n1=8，n2=6，n3=164氫原子從一種定態(tài)躍遷到另一種定態(tài)，若氫原子吸收一個(gè)光子，則其電子的動(dòng)能增大，軌道半徑變小若氫原子吸收一個(gè)光子，則其電子的動(dòng)能減小，軌道半徑變大若氫原子放出一個(gè)光子，則其電子的動(dòng)能增大，軌道半徑變小若氫原子

3、放出一個(gè)光子，則其電子的動(dòng)能減小，軌道半徑變大5下列核反應(yīng)和說法中正確的是（ ）A.鈾核裂變的核反應(yīng)是:B.組成核的核子中任何兩個(gè)核子間都存在不可忽略的核力作用C.壓力、溫度對(duì)放射性元素衰變的快慢具有一定的影響D.在粒子散射的實(shí)驗(yàn)中，絕大多數(shù)粒子幾乎直線穿過金箔，這可以說明金原子內(nèi)部絕大部分是空的6下列說法不正確的是 （ ） 是聚變 是裂變是衰變 是裂變7下面哪個(gè)事實(shí)能證明原子核具有復(fù)雜的結(jié)構(gòu)（ ）A. 粒子的散射實(shí)驗(yàn) B. 天然放射性現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)C. 陰極射線的發(fā)現(xiàn) D. 倫琴射線的發(fā)現(xiàn)8關(guān)于原子結(jié)構(gòu)和核反應(yīng)的說法中正確的是 （ ） A.盧瑟福在粒子散射實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上提出了原子的核式結(jié)構(gòu)模型B.

4、天然放射性元素在衰變過程中電荷數(shù)和質(zhì)量數(shù)守恒，其放射線在磁場(chǎng)中一定不偏轉(zhuǎn)的是射線C.據(jù)圖可知，原子核A裂變成原子核B和C要放出核能D.據(jù)圖可知，原子核D和E聚變成原子核F要吸收能量B2圖14319 一個(gè)靜止的放射性原子核發(fā)生天然衰變時(shí)，在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中得到內(nèi)切圓的兩條變經(jīng)，如圖143所示，兩圓半徑之比為441，則下列說法中，正確的是：（ ）發(fā)生的是衰變軌跡2是反沖核的徑跡反沖核是逆時(shí)針運(yùn)動(dòng)，放射出的粒子是順時(shí)針運(yùn)動(dòng)該放射性元素的原子序數(shù)是9010若原子的某內(nèi)層電子被電離形成空位，其他層的電子躍遷到該空位上時(shí)，會(huì)將多余的能量以電磁輻射的形式釋放出來，此電磁輻射就是原子的特征X射線內(nèi)層空位的產(chǎn)生有多種

5、機(jī)制，其中的一種稱為內(nèi)轉(zhuǎn)換，即原子中處于激發(fā)態(tài)的核躍遷回基態(tài)時(shí)，將躍遷時(shí)釋放的能量交給某一內(nèi)層電子，使此內(nèi)層電子電離而形成空位(被電離的電子稱為內(nèi)轉(zhuǎn)換電子)214Po的原子核從某一激發(fā)態(tài)回到基態(tài)時(shí)，可將能量E0=1.416MeV交給內(nèi)層電子(如K、L、M層電子，K、L、M標(biāo)記原子中最靠近核的三個(gè)電子層)使其電離實(shí)驗(yàn)測(cè)得從214Po原子的K、L、M層電離出的電子的動(dòng)能分別為EK=1.323 MeV、EL=1.399 MeV、EM=1.412 MeV則可能發(fā)射的特征X射線的能量為（ ）A0.004 MeV B0.017 MeV C0.076 MeV D0.093MeV月2

6、1.0第II卷（非選擇題 共110分）二、本題共2小題，共20分把答案填在題中的橫線上nEn/eV0-0.85-1.51-3.4-13.6432111(1)（6分） 如圖144表示某種放射性元素的衰變化規(guī)律（縱坐標(biāo)表示的是任意時(shí)刻放射性元素的原子數(shù)與t=0時(shí)的原子數(shù)之比），該放射性元素的半衰期是_天。在從某古跡中發(fā)掘出來的木材中，所含的比例是正在生長(zhǎng)的植物中的80%，放射性的半衰期是5700年，根據(jù)圖象可以推算，該古跡距今約_年（2）（4分）圖中畫出了氫原子的4個(gè)能級(jí)，并注明了相應(yīng)的能量E。處在n=4的能級(jí)的一群氫原子向低能級(jí)躍遷時(shí)，能夠發(fā)出若干種不同頻率的光波。已知金屬鉀的

7、逸出功為2.22eV。在這些光波中，能夠從金屬鉀的表面打出光電子的總共有 種。12（1）（5分）現(xiàn)有1200個(gè)氫原子被激發(fā)到量子數(shù)為4的能級(jí)上，若這些受激氫原子最后都回到基態(tài)，則在此過程中發(fā)出的光子總數(shù)是 。（假定處在量子數(shù)為n的激發(fā)態(tài)的氫原子躍遷到各較低能級(jí)的原子數(shù)都是處在該激發(fā)態(tài)能級(jí)上的原子總數(shù)的。）（2）（5分）假設(shè)在NaCl蒸氣中存在由鈉離子Na和氯離子Cl靠靜電相互作用構(gòu)成的單個(gè)氯化鈉NaCl分子，若取Na與Cl相距無限遠(yuǎn)時(shí)其電勢(shì)能為零，一個(gè)NaCl分子的電勢(shì)能為-6.1eV，已知使一個(gè)中性鈉原子Na最外層的電子脫離鈉原子而形成鈉離子Na所需的能量（電離能）為5.1eV，使一個(gè)中性氯

8、原子Cl結(jié)合一個(gè)電子形成氯離子Cl所放出的能量（親和能）為3.8eV。由此可算出，在將一個(gè)NaCl分子分解成彼此遠(yuǎn)離的中性鈉原子Na 和中性氯原子Cl的過程中，外界供給的總能等于_eV。三、本題共7小題90分解答應(yīng)寫出必要的文字說明、方程式和重要的演算步驟只寫出最后答案的不能得分有數(shù)值計(jì)算的題，答案中必須明確寫出數(shù)值和單位13（12分）原子從一個(gè)能級(jí)躍遷到一個(gè)較低的能級(jí)時(shí)，有可能不發(fā)射光子。例如在某種條件下，鉻原子的n=2能級(jí)上的電子躍遷到n=1能級(jí)上時(shí)并不發(fā)射光子，而是將相應(yīng)的能量轉(zhuǎn)交給n=4能級(jí)上的電子，使之脫離原子，這一現(xiàn)象叫做俄歇效應(yīng)。以這種方式脫離了原子的電子叫做俄歇電子。已知鉻原子

9、的能級(jí)公式可簡(jiǎn)化表示為，式中n=1，2，3表示不同的能級(jí)，A是正的已知常數(shù)。上述俄歇電子的動(dòng)能是多少？××××××××××××××××VaM圖18-414.(12分)如圖18-4所示，在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中一個(gè)靜止于M點(diǎn)的鐳核（）發(fā)生衰變，所放出粒子的速度方向如圖中實(shí)線所示。已知鐳核的質(zhì)量為226.0254u，粒子的質(zhì)量為4.0026u，所生成的反沖核的質(zhì)量為222。0175U，核反應(yīng)中所釋放的能量全部轉(zhuǎn)化為動(dòng)能。(1)在圖中定性地畫出粒子和反沖

10、核的運(yùn)行軌跡（要標(biāo)出繞行方向）.Com(2)求出粒子和反沖核運(yùn)行軌道半徑之比； (3)求出所放出粒子的動(dòng)能。 圖146-1.51eV-3.4eV-13.6eVn12315（16分）已知?dú)湓踊鶓B(tài)的電子的軌道半徑r1=0.528×1010m，根據(jù)玻爾假設(shè)，電子繞核的可能軌道半徑是rn=n2r1（n=1、2、3、）氫原子在不同軌道上對(duì)應(yīng)的能級(jí)如圖146所示（1）求電子在基態(tài)軌道上運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能；（2）有一群氫原子處于量子數(shù)n=3的激發(fā)態(tài)，在圖上用箭頭標(biāo)出這些氫原子能發(fā)出哪幾條光譜線？（3）計(jì)算這幾條光譜線中波長(zhǎng)最短的一條光譜線的波長(zhǎng)（已知電子電量e=1.6×1019C，靜電力常量k

11、=9.0×109N·m2/C2，普朗克常量h=6.63×1034J·s）16（16分） 1920年，質(zhì)子已被發(fā)現(xiàn)，英國(guó)物理學(xué)家盧瑟福曾預(yù)言可能有一種質(zhì)量與質(zhì)子相近的不帶電的中性粒子存在，他把它叫做中子1930年發(fā)現(xiàn)，在真空條件下用射線轟擊鈹（）時(shí)，會(huì)產(chǎn)生一種看不見的、貫穿力極強(qiáng)的不知名射線和另一種粒子經(jīng)過研究發(fā)現(xiàn)，這種不知名射線具有如下的特點(diǎn)：在任意方向的磁場(chǎng)中均不發(fā)生偏轉(zhuǎn)；這種射線的速度小于光速的十分之一；用它轟擊含有氫核的物質(zhì)，可以把氫核打出來用它轟擊含有氮核的物質(zhì)，可以把氮核打出來，并用被打出的氫核的最大速度vH和被打出的氮核的最大速度vN之比近似

12、等于152若該射線中的粒子均具有相同的能量，與氫核和氮核碰前氫核和氮核可以認(rèn)為靜止，碰撞過程中沒有機(jī)械能的損失已知?dú)浜说馁|(zhì)量MH與氮核的質(zhì)量MN之比等于114。（1）寫出射線轟擊鈹核的核反應(yīng)方程（2）試根據(jù)上面所述的各種情況，通過具體分析說明該射線是不帶電的，但不是射線，而是由中子組成17（16分）核聚變能是一種具有經(jīng)濟(jì)性能優(yōu)越、安全可靠、無環(huán)境污染等優(yōu)勢(shì)的新能源。近年來，受控核聚變的科學(xué)可行性已得到驗(yàn)證，目前正在突破關(guān)鍵技術(shù)，最終將建成商用核聚變電站。一種常見的核聚變反應(yīng)是由氫的同位素氘（又叫重氫）和氚（又叫超重氫）聚合成氦，并釋放一個(gè)中子了。若已知氘原子的質(zhì)量為2.0141u，氚原子的質(zhì)量

13、為3.0160u，氦原子的質(zhì)量為4.0026u，中子的質(zhì)量為1.0087u，1u=1.66×10-27kg。寫出氘和氚聚合的反應(yīng)方程。 試計(jì)算這個(gè)核反應(yīng)釋放出來的能量。若建一座功率為3.0×105kW的核聚變電站，假設(shè)聚變所產(chǎn)生的能量有一半變成了電能，每年要消耗多少氘的質(zhì)量？（一年按3.2×107s計(jì)算，光速c=3.00×108m/s，結(jié)果取二位有效數(shù)字）班別_ 姓名_ 座號(hào)_答題卷一、選擇題答案：（每小題4分，共40分）題號(hào)12345678910答案第II卷（非選擇題 共110分）二、本題共2小題，共20分把答案填在題中的橫線上11(1)（6分） .

14、。 (2)（4分） 。12（1）（5分） 。（2）（5分） 。三、本題共6小題90分解答應(yīng)寫出必要的文字說明、方程式和重要的演算步驟只寫出最后答案的不能得分有數(shù)值計(jì)算的題，答案中必須明確寫出數(shù)值和單位13（12分）××××××××××××××××VaM圖18-414.(12分)圖146-1.51eV-3.4eV-13.6eVn12315（16分）16（16分）17（16分） 18（18分）太陽現(xiàn)正處于主序星演化階段。它主要是由電子和、等

15、原子核組成。維持太陽輻射的是它內(nèi)部的核聚變反應(yīng)，核反應(yīng)方程是釋放的核能，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，若由于聚變反應(yīng)而使太陽中的核數(shù)目從現(xiàn)有數(shù)減少10，太陽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，假定目前太陽全部由電子和核組成。（1）為了研究太陽演化進(jìn)程，需知道目前太陽的質(zhì)量M。已知地球半徑R6.4×106 m，地球質(zhì)量m6.0×1024 kg，日地中心的距離r1.5×1011 m，地球表面處的重力加速度 g10 m/s2 ，1年約為3.2×107 秒，試估算目前太陽的質(zhì)量M。（2）已知質(zhì)子質(zhì)量mp1.6726×

16、;1027 kg，質(zhì)量m6.6458×1027 kg，電子質(zhì)量 me0.9×1030 kg，光速c3×108 m/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）又知地球上與太陽垂直的每平方米截面上，每秒通過的太陽輻射能w1.35×103 W/m2。試估算太陽繼續(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。）參考答案題號(hào)12345678910答案DADCBCDDBABCBCC11(1)（6分）180（3分） 1900（3分） (2) （4分）四種12（1）（5分）2200。 （2）（5分）4.8eV。13（12分）14.(12

17、分) (1) 粒子在左邊逆時(shí)針方向運(yùn)行，反沖核在右邊逆時(shí)針方向運(yùn)行；(2)43:1 （3）4.85MeV15（16分）（1）電牛頓定律和庫侖定律，可得m=k 2分所以電子在基態(tài)的動(dòng)能Ek1=mv12= 2分代入數(shù)據(jù)得Ek1=2.18×1018J=13.6eV 2分（2）可發(fā)出三條，圖略 3分（3）由n=3躍遷到n=1時(shí)，輻射的光子的波長(zhǎng)最短，由玻爾理論得h=E3E1 3分所以=1.03×107m 3分16（16分）（1） 3分（2）由可知，該射線在任何方向的磁場(chǎng)中均不發(fā)生偏轉(zhuǎn)，因此該射線不帶電 2分由可知，因?yàn)樵撋渚€速度小于光速，所以它不是射線 2分由可知，由于碰撞中無機(jī)械能損失，當(dāng)被打出的氫核和氮核的速度為最大值時(shí)，表明它們發(fā)生的是彈性正碰。設(shè)該粒子的質(zhì)量為m，碰撞前速度為v0，與氫核碰撞后速度為v1，與氮核碰撞后速度為v2，則有：mv0=mv1+MHvH 2分mv02=mv12+MHvH2 2分解得vH=v0，同理得vN=v0 由題意知=，= m=MH 2分即該粒子的質(zhì)量與氫核（質(zhì)子）的質(zhì)量相近，因此這種粒子是中子 2分17（16分）略 2.8×10-12J 23kg18（18分）（1）估算太陽的質(zhì)量M設(shè)T為地球繞日心運(yùn)動(dòng)的周期，則由萬