高三物理049.doc

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期数： 0512 WLG3 049
学科：物理 年级：高三 编稿老师：王晔
审稿老师：张凤莲

[同步教学信息]
训 练 篇

高考总复习“原子和原子核”单元测试题
本试卷分为第Ⅰ卷(选择题)和第Ⅱ卷(非选择题)第Ⅰ卷
在下列各题的四个选项中，只有一个选项是符合题目要求的．
1. 下列说法中正确的是:
Ａ.天然放射现象的发现，揭示了原子核是由质子和中子组成的
Ｂ.玻尔理论成功的解释了汤姆生的原子模型
Ｃ.γ射线是波长很短的电磁波，它的贯穿能力很强
Ｄ.卢瑟福的α粒子散射实验揭示了原子核有复杂结构
2.按照玻尔的原子理论，氢原子中的电子从半径为r2的轨道自发地跃迁到半径为r1的轨道，r2＞r1，在此过程中氢原子要:
　Ａ.吸收一系列频率的光子
　Ｂ.发出一系列频率的光子
　Ｃ.吸收某一频率的光子
　Ｄ.发出某一频率的光子
3.关于α、β、γ三种射线，下列说法中正确的是:
　Ａ.α射线是原子核自发放射出氦核，它的穿透能力最强
　Ｂ.β射线是原子核外电子电离形成的电子流，它具有中等的穿透能力
　Ｃ.γ射线一般伴随着α或β射线产生，它的穿透能力最强
　Ｄ.γ射线是电磁波，它的穿透能力最弱
4.一群氢原子处于n=4的激发态，当它们自发地跃迁到较低的能级时，则:
　Ａ.可能辐射出3种不同频率的光子
Ｂ.可能辐射出6种不同频率的光子
　Ｃ.频率最低的光子是由n=4能级向n=1能级跃迁时辐射出的
Ｄ.波长最长的光子是由n=2能级向n=1能级跃迁时辐射出的
5.氢原子核外电子由外层轨道跃迁到内层轨道时，下列说法中正确的是:
　Ａ.电子动能增大，电势能减少，且减少量等于增大量
　Ｂ.电子动能增大，电势能减少，且减少量大于增大量
　Ｃ.电子动能增大，电势能减少，且减少量小于增大量
　Ｄ.电子动能减小，电势能增大，且减少量等于增大量
6.原子核内的核子能稳定地结合在一起，是因为有核力的作用，下列说法中正确的是
　Ａ.核力是核子间的库仑力和万有引力的合力
　Ｂ.每个核子与核内其它的核子之间都存在核力作用
Ｃ.每个核子只跟它相邻的核子之间才有核力的作用
　Ｄ.核力是一种强力，在核子之间距离为10－10m到10－12m时，才产生的作用力
7.以下哪些现象和原子核的变化有关
　Ａ.α粒子散射　　　 Ｂ.天然放射性
　Ｃ.光电效应　　　 Ｄ.光的色散
8.下列叙述中，正确的是
　Ａ.放射性元素的半衰期是由原子内部本身的因素决定的
　Ｂ.β射线是原子核外电子挣脱原子核的束缚而形成的电子流
　Ｃ.重核的裂变和轻核的聚变都可以放出大量的能量
　Ｄ.一种元素的同位素具有相同的化学性质和物理性质
9.目前，关于人类利用核能发电，下列说法中正确的是
　Ａ.利用了重核衰变放出的能量
　Ｂ.利用了轻核聚变放出的能量
-0.54
5
n
E/eV
-0.85
4
-1.51
3
-3.40
2
-13.6
1
　Ｃ.利用了重核裂变放出的能量
　Ｄ.核能发电对环境的污染要比火力发电大
10.图为氢原子n=1，2，3，4，5的各个能级示意图，当光子能量为Ｅ的一束光照射容器中的氢（设氢原子处于n=2的能级），氢原子吸收光子后，能发出频率为ν1、ν2、ν3、ν4、ν5、ν6的六种光，且频率依次增大，则E等于
　Ａ.hν1　　 Ｂ. hν3　 Ｃ.hν6　　Ｄ. h(ν6-ν1)
11.下列说法中不正确的是
　Ａ.天然放射现象说明原子核内部具有复杂结构
Ｂ.α粒子散射实验说明原子核内部具有复杂结构
　Ｃ.发现质子的核反应方程是 N+HeO+H
　Ｄ.氢原子从定态n=3跃迁到n=2，再跃迁到n=1定态，则后一次跃迁辐射出的光子波长比前一次的短
12.如图所示，是原子核人工转变实验装置示意图.A是α粒子源，F是铝箔，S为荧光屏，在容器中充入氮气后屏S上出现闪光，该闪光是由于
　Ａ.α粒子射到屏上产生的
　Ｂ.α粒子从氮核里打出的粒子射到屏上产生的
　Ｃ.α粒子从Ｆ上打出的某种粒子射到屏上产生的
　Ｄ.粒子源中放出的γ射线射到屏上产生的
13. Th经过一系列α衰变和β衰变，成为稳定的原子核Pb，那么下列说法中正确的是
　①共经过4次α衰变和6次β衰变 ②共经过6次α衰变和4次β衰变
　③铅核比钍核少8个质子 ④铅核比钍核少16个中子
Ａ.①③④ Ｂ.②③④ Ｃ.①④ Ｄ.②③
14.一个质子以1.0×107m/s的速度撞入一个静止的铝原子核后被俘获，铝原子核变为硅原子核，已知铝原子核的质量是质子的27倍，硅原子核的质量是质子的28倍，则下列判断中正确的是
①核反应方程为Al + H Si
②核反应方程为Al + n Si
　③硅原子核速度的数量级为107m/s，方向跟质子的初速度方向一致
④硅原子核速度的数量级为105m/s，方向跟质子的初速度方向一致
Ａ.①④ Ｂ.②③ Ｃ.①③　 Ｄ.②④
O
B1
O/
B2
1
2
3
4
15.据最新报道，放射性同位素钬Ho可有效治疗肝癌，该同位素原子核内中子数与核外电子数之差是
　 Ａ.32　　Ｂ.67　　Ｃ.99　　Ｄ.166
16.由中国提供永磁体的阿尔法磁谱仪如图所示，它曾由航天飞机携带升空，安装在阿尔法国际空间站中，主要使命之一是探索宇宙中的反物质.所谓的反物质即质量与正粒子相等，带电量与正粒子相等但相反，例如反质子即为H，假若使一束质子、反质子、α粒子和反α粒子组成的射线，通过OO/进入匀强磁场B2而形成的4条径迹，则
　①1、2是反粒子径迹　 ②3、4为反粒子径迹
　③2为反α粒子径迹 ④4为反α粒子径迹
Ａ.①④ Ｂ.②③ Ｃ.①③ Ｄ.②④
17. 对玻尔理论的评价和议论，不妥当的有
A. 玻尔理论成功地解释了氢原子光谱的规律，为量子力学的建立奠定了基础
B. 玻尔理论的成功之处是引入量子观念
C. 玻尔理论的建立解释了经典电磁理论与卢瑟福原子结构模型的矛盾
D．玻尔理论完全否定了经典电磁理论
18. 处于基态的氢原子在某单色光束照射下，只能发出频率为γ1、γ2、γ3的三种光，且γ1＜γ2＜γ3，则该照射光的光子能量为
A. hγ1 B. hγ2 C. hγ3 D. h（γ1+γ2+γ3）
19. 根据玻理论，某原子的电子从能量为的轨道跃迁到能量为轨道，辐射出波长为λ的光，以表示普朗克常量，表示真空中的光速，则等于
A. B. C. D.
20. 一个电子（质量为m、电量为-e）和一个正电子（质量为m、电量为e），以相等的初动能EK相向运动，并碰到一起，会发生“湮灭”，而产生两个频率相同的光子．设产生的光子频率为γ，则每个光子的能量为hγ，动量分别为p和p/，下面的关系中正确的是
A. hγ= mc2，p = p/ B. hγ=1/2，p = p/
C. hγ= mc2+EK，p = -p/ D. hγ= 1/2（mc2+ EK）

第二卷 非选择题
21.氢原子中，电子绕核做匀速圆周运动形成电流，在基态时电流强度为I，当它处于量子数n=2的激发态时，所形成电流的电流强度为__________．
Po
X1

Be
X2
石蜡
X3
22.氢原子基态的能级为E1，电子轨道半径为r1，电子（质量为m、电量为e）在量子数n=3的激发态轨道上运动的速率为v2,v3=__________，当它由此能级跃迁回基态时所发光的波长为λ，则λ=__________.
23.如图所示，由天然放射性元素钋(Po)放出的射线X1轰击铍(Be)时会产生粒子流X2，用X2轰击石蜡时会打出粒子流X3．则X1为：_______；X2为：______；X3为：__________.
24.1994年11月9日欧洲的一个科学小组在德国达姆塔特由Ni和Pb经核聚合，并紧接着射出一个中子而产生了第110号元素的一种同位素（元素符号暂用X表示），该过程的核反应方程式是________________________________________.
25.在匀强电场中逆电场线方向运动的铀核（U）速度减为零时若发生α衰变，衰变时vα与电场线垂直，衰变后当α粒子沿Ｅ的方向移动位移ΔＬ时，残核在电场线平行的方向上位移ΔL'为____________ΔL，ΔL'与ΔL方向____________________.（填“垂直”、“相同”或“相反”）.
26.原子物理中常用一个特殊的质量单位，即“原子质量单位”，符号为u,1u=1.6606×10-27ｋｇ（电子电量为e=1.6×10-19C），1u相当于931.5MeV的能量.秦山核电站第一期工程装机容量为三十万千瓦，如果1g铀235完全裂变时产生的能量为8.2×1010J，并且假定所产生的能量都变成了电能，那么每年（一年按365天计算）消耗铀235仅115Kg.请问1g铀235完全裂变的质量亏损是___________u（保留2位有效数字）．
27.1956年李政道和杨振宁提出在弱相互作用下宇称不守恒，并由吴健雄用Co放射源进行了实验验证.次年，李、杨二人为此获得诺贝尔物理奖. Co的衰变过程是Co→Ni+e+e.其中，e是反中微子，它的电荷为零，静止质量可认为是零.在上述衰变方程中，衰变产物N的质量数A是____，核电荷数Z是____.在衰变前Co核静止，根据云室照片可以看出，衰变产物Ni和e的运动径迹不在一条直线上.如果认为衰变产物只有Ni和e，那么衰变过程将违背____________守恒定律.
28. 已知电子的电量是e=1.60×10-19C．当电子经过电势差为4.88V的电场加速后，与某种蒸汽的原子发生碰撞．假定在碰撞过程中，原子吸收电子的全部动能而进入激发态，则当处在激发态的此种原子回到基态时，它所激发的光波的波长为 m．（已知普朗克常数h=6.63×10-34J·s，答案要求保留3位有效数字）
29. U衰变为Ra，需要经过__________次α衰变和__________次β衰变.
30.中子星是由密集的中子组成的星体，具有极大的密度，通过观察已知某中子星的自转角速度ω=60πrad，该中子星并没有因为自转而解体．根据这些事实人们可以推知中子星的密度，则中子星密度最小值的表达式为ρ=__________，计算出该中子星的密度至少为__________Kg／m3（假设中子星通过万有引力结合成球状星体，保留2位有效数字，万有引力常量G=6.7×10-11N·m2/Kg2）．
31.某放射性原子核A以速度v运动时，某瞬间释放一个α粒子，α粒子的速度与原原子核A的运动方向相反，大小为2v，那么，所生成的新核的速率为____________，方向为___________________．
B
A
32. 如图所示的匀强磁场中的A点，有一个静止的原子核，当它发生 衰变时，射出的粒子以及新核的轨道作如图的圆周运动，可以确定，发生衰变时新核的运动方向是 ；若两圆的半径之比为44：1，则这个放射性元素的原子序数是 ．

33.将氢原子中电子的运动看作是绕氢核做匀速圆周运动，这时在研究电子运动的磁效应时，可将电子的运动等效为一个环形电流，环的半径等于电子的轨道半径ｒ.现对一氢原子加上一外磁场，磁场的磁感应强度大小为B，方向垂直电子的轨道平面，这时电子运动的等效电流用I1来表示.将外磁场反向，但磁场的磁感应强度大小不变，仍为B，这时电子运动的等效电流用I2来表示.假设在加上外磁场及外磁场反向时，氢核的位置、电子运动的轨道平面以及轨道半径都不变，求外磁场反向前后电子运动的等效电流的差，即｜I1-I2｜等于多少?用m和e表示电子的质量和电量.

34.中子的发现是两个守恒定律在核反应过程中的重要应用，1930年发现用钋放出的α射线轰击Be核时产生一种射线，其贯穿能力极强，能穿透几厘米厚的铅板，当时著名物理学家居里夫妇也不知道这是一种什么射线，1932年，英国青年物理学家查德威克用这种射线分别轰击氢原子和氮原子，结果打出了一些氢核和氮核.若未知射线均与静止的氢核和氮核正碰，测出被打出的氢核最大速度为vH=3.5×107m/s，被打出的氮核的最大速度vN=4.7×106m/s，假定正碰时无能量损失，设未知射线中粒子的质量为m，初速为v，被打出的核质量为m.
　（1）推导出被打出的核的速度v'的表达式；
　（2）根据上述数据，推算出未知射线中粒子的质量m与质子质量之比.（氮核质量mN′为氢核质量mH′的14倍）

35．静止在匀强磁场中的锂核（），俘获一粒子后，生成α粒子和氚核，测得α粒子的速度为2×104m/s，氚核速度为103m/s，且两者的运动方向相反．
（1）写出核反应方程．
（2）求被俘粒子俘获前的速度
（3）画出生成核的运动轨迹，并求出它们的轨道半径之比
（4）当α粒子旋转6圈时，氚核转几圈？

36．1919年卢瑟福用a粒子撞击 14N核发现了质子．
（1）写出这个核反应的方程
（2）上述核反应可用如下的模型来认识，运动的a粒子撞击一个静止的14N核．它们暂时形成一个整体（复合核），随即复合核迅速转化成一个质子和另一个原子核．已知复合核发生转化需要能量1．19MeV．那么要想发生上述核反应，入射的a粒子的能量至少要多大？
（3）英国物理学家威尔逊在1911年发明了“云室”，带电粒子在云室中运动时，可以显示出运动轨迹．把云室放在匀强电场中，分别将质子和a粒子垂直于电场方向打入同一匀强电场中，观察到它们运动轨迹，如果质子和a粒子运动的轨迹相同（电场方向和质子、a粒子运动径迹所在平面平行）．求：质子和a粒子进入电场时的动能之比是多少？

高考总复习“原子和原子核”单元测试题参考解答

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C
D
C
B
B
C
B
C
C
B
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15
16
17
18
19
20
B
B
B
A
A
C
D
C
C
C

21．I/8 　　　　　　　　　　　　　　　23．
23．α射线　中子流　质子流　　　　　　　　　24．Ni＋PbX＋n
25．10／13　相同　 　　　　　　　　　　　　26．5.5×1020　
27． 60　28　动量　 　　　　　　　　　　　28． 2.55×10-7
29．4　2　　　　　　　　　　　　　　　 　　　30．3ω2/4πG　1.3×1014　
31．　与原子核A的运动方向相同　 32．，水平向右，43

33．解：用r表示电子的轨道半径，v表示电子的速度，则等效电流为I=ev/2πr．当加上一垂直于轨道平面的外磁场后，设顺着外磁场方向看，电子做逆时针转动（如图所示），此时电子受到氢核对它的库仑力指向圆心，而受到的洛伦兹力背向圆心．根据题中的说明，轨道半径仍为r，设此时电子运动的速度为v1，则由牛顿定律可得　
　　ke2/r－eBv1＝mv/r，
　当外磁场反向后，轨道半径r不变，设此时电子运动速度变为v2，此时电子受到的库仑力不变，而洛伦兹力大小变为eBv2，方向变为指向圆心，根据牛顿定律可得
ke2/r＋eBv2＝mv/r
由以上两式，得　
eB(v2＋v1)＝m( v－v)/r
即　v2－v1＝eBr/m
由I=ev/2πr可得到外磁场反向前后，电子运动的等效电流的差为
　｜I1－I2｜＝e(v2－v1)/2πr＝Be2/2mπ

34．（1）v′＝2mv/(m＋m′)
（2）m／mH＝1

35.(1) Li+ n →He+H
(2) 7.7×104
(3) 外切圆，40/3
(4) 4

36. 解：（1） N + He O + H
(2) a粒子撞击N核形成复合核，应遵循动量守恒
系统损失的动能变成复合核发生转化所需要的能量，即
J
所以入射a粒子的动能MeV
(3)带电粒子垂直于电场方向射入匀强磁场，在匀强磁场中作类平抛运动，设它沿入射方向的位移是x，沿电场方向位移为y,有：

由于质子和a粒子的径迹相同，即它们沿入射方向通过相同的位移x时，沿电场方向的位移y也相同.
质子和a粒子的动能之比为：

6