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1、专题十六 原子物理与原子核物理,A组 自主命题北京卷题组 1.(2016北京理综,13,6分,0.93)处于n=3能级的大量氢原子,向低能级跃迁时,辐射光的频率有 ( ) A.1种 B.2种 C.3种 D.4种,五年高考,答案 C 处于能级为n的大量氢原子向低能级跃迁能辐射光的种类为 ,所以处于n=3能级的 大量氢原子向低能级跃迁,辐射光的频率有 =3种,故C项正确。,2.(2015北京理综,14,6分,0.89)下列核反应方程中,属于衰变的是 ( ) A N He O H B U Th He C H H He n D Th Pa e,答案 B A项属于原子核的人工转变,B项属于衰变,C项属于
2、聚变反应,D项属于衰变。,3.(2015北京理综,17,6分,0.45)实验观察到,静止在匀强磁场中A点的原子核发生衰变,衰变产生 的新核与电子恰在纸面内做匀速圆周运动,运动方向和轨迹示意如图。则 ( ) A.轨迹1是电子的,磁场方向垂直纸面向外 B.轨迹2是电子的,磁场方向垂直纸面向外 C.轨迹1是新核的,磁场方向垂直纸面向里 D.轨迹2是新核的,磁场方向垂直纸面向里,答案 D 由静止的原子核发生衰变后产生的新核和电子做匀速圆周运动的方向相反及原子 核衰变前后动量守恒得meve-m核v核=0,粒子在磁场中做匀速圆周运动的半径r= ,因为qer核,故轨迹1是电子的,轨迹2是新核的,根据左手定则
3、可判定磁场方向垂直纸面向里,故D项正 确。,4.(2014北京理综,14,6分,0.97)质子、中子和氘核的质量分别为m1、m2和m3。当一个质子和一个 中子结合成氘核时,释放的能量是(c表示真空中的光速) ( ) A.(m1+m2-m3)c B.(m1-m2-m3)c C.(m1+m2-m3)c2 D.(m1-m2-m3)c2,答案 C 此核反应方程为 H n H,根据爱因斯坦质能方程得E=mc2=(m1+m2-m3)c2,C正 确。,5.(2017北京理综,23,18分)在磁感应强度为B的匀强磁场中,一个静止的放射性原子核发生了一 次衰变。放射出的粒子 He)在与磁场垂直的平面内做圆周运动
4、,其轨道半径为R。以m、q分 别表示粒子的质量和电荷量。 (1)放射性原子核用 X表示,新核的元素符号用Y表示,写出该衰变的核反应方程。 (2)粒子的圆周运动可以等效成一个环形电流,求圆周运动的周期和环形电流大小。 (3)设该衰变过程释放的核能都转化为粒子和新核的动能,新核的质量为M,求衰变过程的质量 亏损m。,解析 本题考查了原子核的衰变、动量和能量守恒、带电粒子在匀强磁场中的运动、质能方 程等多个考点,是一道综合题,难度中等。 (1 X Y He (2)设粒子的速度大小为v,由qvB=m ,T= ,得 粒子在磁场中运动周期T= 环形电流大小I= = (3)由qvB=m ,得v= 设衰变后新
5、核Y的速度大小为v,系统动量守恒 Mv-mv=0 v= = 由mc2= Mv2+ mv2 得m=,答案 见解析,说明:若利用M= m解答,亦可。,方法技巧 衰变中的动量和能量守恒 在衰变过程中,静止的原子核放射粒子,新核与粒子的总动量保持不变(为零),而衰变释放的 能量与质量亏损之间必然遵循质能方程E=mc2。,B组 统一命题、省(区、市)卷题组 考点一 原子物理 1.(2016天津理综,2,6分)如图是a、b两光分别经过同一双缝干涉装置后在屏上形成的干涉图样, 则 ( ) A.在同种均匀介质中,a光的传播速度比b光的大 B.从同种介质射入真空发生全反射时a光临界角大 C.照射在同一金属板上发
6、生光电效应时,a光的饱和电流大 D.若两光均由氢原子能级跃迁产生,产生a光的能级能量差大,答案 D 由a、b两光的干涉图样结合x= 知,ab、nanb,由n= 知vavb,A项错误。 sin C= ,故CaCb,选项B错误;发生光电效应时,饱和电流与入射光的强度有关,C项错误;由能级 跃迁h=Em-En,由于a光的光子能量大,因此产生a光的能级能量差大,选项D正确。,2.(2015安徽理综,14,6分)图示是粒子(氦原子核)被重金属原子核散射的运动轨迹,M、N、P、 Q是轨迹上的四点,在散射过程中可以认为重金属原子核静止不动。图中所标出的粒子在各点 处的加速度方向正确的是 ( ) A.M点 B
7、.N点 C.P点 D.Q点,答案 C 粒子与重金属原子核带同种电荷,由于库仑力作用,粒子在运动过程中发生偏转,由 牛顿第二定律可知,粒子的加速度方向为其所受库仑力方向,指向轨迹弯曲方向的内侧,故图中 P点所示加速度方向正确,选项C正确。,3.(2014天津理综,6,6分)(多选)下列说法正确的是 ( ) A.玻尔对氢原子光谱的研究导致原子的核式结构模型的建立 B.可利用某些物质在紫外线照射下发出荧光来设计防伪措施 C.天然放射现象中产生的射线都能在电场或磁场中发生偏转 D.观察者与波源互相远离时接收到波的频率与波源频率不同,答案 BD 玻尔对氢原子光谱的研究完善了核式结构模型,选项A错误;紫外
8、线有荧光效应,故B 选项正确;天然放射现象中的射线不带电,在电场或磁场中不发生偏转,选项C错误;观察者与波 源互相远离,由多普勒效应可知接收到的频率变小,故选项D正确。,4.2014山东理综,39(1),4分【物理物理3-5】 氢原子能级如图,当氢原子从n=3跃迁到n=2的能级时,辐射光的波长为656 nm。以下判断正确 的是 。(双选,填正确答案标号) a.氢原子从n=2跃迁到n=1的能级时,辐射光的波长大于656 nm b.用波长为325 nm的光照射,可使氢原子从n=1跃迁到n=2的能级 c.一群处于n=3能级上的氢原子向低能级跃迁时最多产生3种谱线 d.用波长为633 nm的光照射,不
9、能使氢原子从n=2跃迁到n=3的能级,答案 cd,解析 由E初-E终=h=h 可知,氢原子跃迁时始末能级差值越大,辐射的光子能量越高、波长越 短,由能级图知E3-E2E2-E1,故a错误。由 = 得=121.6 nm325 nm,故b错误。由 =3可知c正确。因跃迁中所吸收光子的能量必须等于始末能级的差值,即从n=2跃迁到n=3的 能级时必须吸收=656 nm的光的光子,故d正确。,5.(2017天津理综,1,6分)我国自主研发制造的国际热核聚变核心部件在国际上率先通过权威机 构认证,这是我国对国际热核聚变项目的重大贡献。下列核反应方程中属于聚变反应的是 ( ) A. H H He n B N
10、 He O H C He Al P n D U n Ba Kr+ n,考点二 原子核物理,答案 A 本题考查核反应类型。选项A是质量小的核结合成质量较大的核,属于核聚变。选 项B是卢瑟福发现质子的人工转变方程。选项C是约里奥居里夫妇发现人工放射性同位素的 人工转变方程。选项D是铀核在中子轰击下分裂为中等质量的核的过程,属于核裂变。,易混点拨 轻核聚变与人工转变 从本质过程来看,轻核聚变是质量较小的原子核在高温下或在高压下接近到核力能发生作用的 范围时,在核力作用下结合为质量较大的原子核,同时放出能量;人工转变是在高速粒子的轰击 下使靶核发生转变,同时被击出某种粒子,此过程中通常要吸收能量。从方
11、程形式来看,二者相 近,不易区分。可通过典型人工转变方程的记忆来解决,几种典型人工转变是发现质子、中子、 放射性同位素与正电子的核反应。,6.(2017课标,15,6分)一静止的铀核放出一个粒子衰变成钍核,衰变方程为 U Th He。 下列说法正确的是 ( ) A.衰变后钍核的动能等于粒子的动能 B.衰变后钍核的动量大小等于粒子的动量大小 C.铀核的半衰期等于其放出一个粒子所经历的时间 D.衰变后粒子与钍核的质量之和等于衰变前铀核的质量,答案 B 本题考查天然放射现象、半衰期、动量守恒。静止的原子核在衰变前后动量守恒, 由动量守恒定律得0=m1v1+m2v2,可知m1v1=-m2v2,故衰变后
12、钍核的动量大小等于粒子的动量大小, 选项B正确;而动能Ek= ,由于钍核的质量(m1)大于粒子的质量(m2),故其动能不等,选项A错误; 铀核的半衰期是大量的铀核半数发生衰变所用的时间,而不是放出一个粒子所经历的时间,选 项C错误;原子核衰变前后质量数守恒,衰变时放出核能,质量亏损,选项D错误。,关联知识 原子核衰变前后动量守恒、质量数和电荷数守恒;动能和动量与质量的关系;半衰期 的定义及其含义。,7.(2017课标,17,6分)大科学工程“人造太阳”主要是将氘核聚变反应释放的能量用来发电。 氘核聚变反应方程是: H n。已知 H的质量为2.013 6 u He的质量为3.015 0 u n的
13、 质量为1.008 7 u,1 u=931 MeV/c2。氘核聚变反应中释放的核能约为 ( ) A.3.7 MeV B.3.3 MeV C.2.7 MeV D.0.93 MeV,答案 B 本题考查核能的计算。聚变反应中的质量亏损为m=(22.013 6-3.015 0-1.008 7) u= 0.003 5 u,则释放的核能为E=mc2=0.003 5931 MeV3.3 MeV,B正确。,方法技巧 由质量亏损计算核能 由m计算核反应过程中释放的核能时,若m以u为单位,可由1 u=931 MeV/c2,得到释放的以MeV 为单位的核能;若m以kg为单位,则由质能方程E=mc2获得以J为单位的释
14、放的核能。,8.(2015重庆理综,1,6分)图中曲线a、b、c、d为气泡室中某放射物发生衰变放出的部分粒子的 径迹,气泡室中磁感应强度方向垂直于纸面向里。以下判断可能正确的是 ( ),A.a、b为粒子的径迹 B.a、b为粒子的径迹 C.c、d为粒子的径迹 D.c、d为粒子的径迹,答案 D 粒子不带电,不会发生偏转,故B错。由左手定则可判定,a、b粒子带正电,c、d粒子 带负电,又知粒子带正电,粒子带负电,故A、C均错,D正确。,9.(2015广东理综,18,6分)(多选)科学家使用核反应获取氚,再利用氘和氚的核反应获得能量。核 反应方程分别为:X+Y H+4.9 MeV和 H H He+X+
15、17.6 MeV。下列表述正确的有 ( ) A.X是中子 B.Y的质子数是3,中子数是6 C.两个核反应都没有质量亏损 D.氘和氚的核反应是核聚变反应,答案 AD 设X、Y的电荷数分别为Z、Z,质量数分别为A、A,由质量数守恒和电荷数守恒有: A+A=4+3,2+3=A+4,Z+Z=2+1,1+1=2+Z,可得A=1,A=6,Z=0,Z=3,故X是中子,Y是 Li,A正确;由 Li知Y的质子数、中子数都是3,故B错误;两个核反应中都释放了能量,故都有质量亏损,C错误; 氘和氚的核反应中质量较小的核结合成了质量较大的核,故D正确。,10.(2014重庆理综,1,6分)碘131的半衰期约为8天。若
16、某药物含有质量为m的碘131,经过32天后, 该药物中碘131的含量大约还有 ( ) A. B. C. D.,答案 C 设剩余质量为m剩,则由m剩=m( ,得m剩=m( = = ,C正确。,11.2017江苏单科,12C(1)原子核的比结合能曲线如图所示。根据该曲线,下列判断正确的有 。 A He核的结合能约为14 MeV B He核比 Li核更稳定 C.两个 H核结合成 He核时释放能量 D U核中核子的平均结合能比 Kr核中的大,答案 BC,解析 本题考查原子核的相关知识。 由图像可知 He的比结合能约为7 MeV,其结合能应为28 MeV,故A错误。比结合能较大的核较 稳定,故B正确。比结合能较小的核结合成比结合能较大的核时释放能量,故C正确。比结合能 就是平均结合能,故由图可知D错误。,知识
