2012高考物理总复习 易错题与高考综合问题解读 考点 15 原子核 考点高分解题综合训练VIP

用心 爱心 专心 1 原子核考点高分解题综合训练原子核考点高分解题综合训练 1 目前核电站利用的核反应是 A 裂变 核燃料为铀 B 聚变 核燃料为铀 C 裂变 核燃料为氘 D 聚变 核燃料 为氘 1 A 解析 目前除了氢弹以外 人们还不能控制聚变反应 和平利用聚变时释放的能量 因而核电站利用的核反应为裂变 核燃料为铀 2 关于 a 三种射线 下列说法中正确的是 A a 射线是原子核自发放出的氦核 它的穿透能力最强 B 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 射线一般伴随着 a 或 射线产生 它的穿透能力最强 D 射线是电磁波 它的穿透能力最弱 2 C 解析 a 射线的穿透能力最弱 一张普通的纸就能把它挡住 射线是原子核内的中 子转化成质子和电子 电子从核内发射出来而形成的 穿透能力较强 射线是能量很高的 电磁波 穿透能力最强 经常伴随着 a 或 射线产生 故只有 C 选项正确 3 关于玻尔的原子模型 下述说法中正确的有 A 它彻底否定了经典的电磁理论 B 它发展了卢瑟福的核式结构学说 C 它完全抛弃了经典的电磁理论 D 它引入了普朗克的量子观点 3 BD 解析 卢瑟福提出核式结构学说后 与经典的电磁理论发生了一些矛盾 为解决这 些矛盾 玻尔提出了自己的原子结构假说 在假说中引入了量子化的观点 但并没有完全抛 弃经典的电磁理论 应用了 轨道 等经典概念和有关向心力 牛顿第二定律等牛顿力学的 规律 实际上牛顿力学在微观领域是不适用的 正确选项为 BD 4 氢原子的能级如图 15 4 所示 已知可见光的光子能量范围约为 1 62 eV 3 11 eV 下列说法错误的是 A 处于 n 3 能级的氢原子可以吸收任意频率的紫外线 并发生电离 B 大量氢原子从高能级向 n 3 能级跃迁时 发出的光具有显著的热效应 C 大量处于 n 4 能级的氢原子向低能级跃迁时 可能发出 6 种不同频率的光 D 大量处于 n 4 是能级的氢原子向低能级跃迁时 可能发出 3 种不同频率的可见光 4 D 解析 紫外线的光子能量大于可见光的光子能量 即大于 3 11 eV 处于 n 3 能级 的氢原子只需吸收 1 51 eV 的能量就可以发生电离 因而可以吸收任意频率的紫外线 并发 用心 爱心 专心 2 生电离 选项 A 正确 大量氢原子从高能级向 n 3 能级跃迁时 发出的光子的能量小于 lI 51 eV 处于红外线光子的能量范围 具有显著的热效应 选项 B 正确 根据跃迁的可能情况可 知选项 C 对 D 错 5 如图 15 5 所示 是原子核人工转变实验装置示意图 A 是 a 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 a 粒子射到屏上产生的 B a 粒子从氮核里打出的粒子射到屏上产生的 C a 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 射线射到屏上产生的 5 B 解析 a 粒子不能穿透铝箔 故选项 A 错 未充入氮气时没有闪光说明选项 C 错误 充入氮气后 a 粒子轰击容器中的氮核 打出的粒子穿过铝箔射到屏上 出现闪光 故 B 选 项正确 6 某原子核吸收一个中子后 放出一个电子 分裂为两个 a 粒子 由此可知 A A 7 Z 3 B A 7 Z 4 C A 8 Z 3 D A 8 Z 4 6 A 解析 核反应方程为 根据反应前后电荷数和质量数守恒 可得 A 7 Z 3 7 在下列四个方程中 x1 x2 x3和 x4各代表某种粒子 以下判断中正确的是 A x1是中子 B x2是质子 C x3是 a 粒子 D x4是氘核 7 AC 解析 由电荷数和质量数守恒可判断出本题的正确选项为 AC 选项 8 现有三个核反应 下列说法正确的是 A 是裂变 是 衰变 是聚变 B 是聚变 是裂变 是 衰变 C 是 衰变 是裂变 是聚变 D 是 衰变 是聚变 是裂变 8 C 解析 根据常见的核反应类型进行判断 9 下面关于原子核的裂变和聚变的说法中正确的是 A 铀 235 裂变后的生成物是多种多样的 但都要发生质量亏损 B 能否发出链式反应 与铀块的体积大小有关 用心 爱心 专心 3 C 要使氢原子核发生聚变 必须使它们间的距离接近到 1015m D 太阳发出的光和热 来自原子核的聚变反应 9 ACD 解析 链式反应是自发进行的 与铀块的体积大小是无关的 10 天然放射性同位素中发生 a 衰变后变成已知和 a 粒子的质量分别是 m1 m2和 m3 它们之间应满足 A m1 m2 m3 B mlm2 m3 D 不能确定 m1 m2和 m3之间的关系 10 C 解析 由于衰变过程中有质量亏损 故本题正确答案为 C 选项 11 据新华社报道 由我国自行设计 研制的世界第一套全超导核聚变实验装置 又称 人造太阳 已完成了首次工程调试 下列关于 人造太阳 的说法正确的是 A 人造太阳 的核反应方程是 B 人造太阳 的核反应方程是 C 人造太阳 释放的能量大小的计算公式是 E mc2 D 人造太阳 核能大小的计算公式是 11 AC 解析 人造太阳 的核反应是聚变 释放的能量大小要根据质能进行计算 12 卢瑟福通过实验 发现了原子中间有一个很小的核 并由此提出了原子的核式结构模 型 下面平面示意图 15 6 中的四条线表示 a 粒子运动的可能轨迹 在图中完成中间两条 a 粒子的运动轨迹 12 解析 a 粒子散射实验 轨迹如图所示 13 图 15 7 所示为氢原子的能级 图 15 8 为氢原子的光谱 已知谱线 n 是氢原子从 n 4 的能级跃迁到 n 2 的能级时的辐射光 则谱线 6 是氢原子 A 从 n 3 的能级跃迁到 n 2 的能级时的辐射光 B 从 n 5 的能级跃迁到 n 2 的能级时的辐射光 C 从 n 4 的能级跃迁到 n 3 的能级时的辐射光 D 从 n 1 的能级跃迁到 n 2 的能级时的辐射光 13 B 解析 由图 15 8 看出谱线 b 对应的光的频率大于 a 谱线对应的光的频率 而 a 是 用心 爱心 专心 4 氢原子从 n 4 能级跃迁到 n 2 能级时的辐射光 所以谱线 b 对应的能级差应大于 4 2 间的 能级差 故选项 B 正确 14 天然放射性元素 放出 a 三种射线 同时射入互相垂直的匀强电场与匀强 磁场中 如图 15 9 所示 射入时速度方向跟场强方向垂直 进入场中后发现口射线与 y 射 线都沿直线传播 则 a 射线应 A 向右偏 B 向左偏 C 直线进行 D 无法确定 14 A 解析 射线沿直线传播 说明受到的电场力和洛仑兹力平衡 即 qE qvB 而 a 射线的速率比 射线的速率小 洛仑兹力比电场力小 将向右偏转 故 A 选项正确 15 轨道电子俘获 也是放射性同位素衰变的一种形式 它是指原子核 称为母核 俘获 一个核外电子 其内部一个质子变为中子 从而变成一个新核 称为子核 并且放出一个中 微子的过程 中微子的质量很小 不带电 很难被探测到 人们最早就是通过子核的反冲而 间接证明中微子的存在的 一个静止原子的原子核发生 轨道电子俘获 衰变为子核并放 出中微子 下面的说法中正确的是 A 母核的质量数等于子核的质量数 B 母核的电荷数大于子核的电荷数 C 子核的动量与中微子的动量相同 D 子核的动能大于中微子的动能 15 AB 解析 轨道电子俘获 也是放射性同位素衰变的一种形式 设母核为 子核 为 Y 衰变方程为 可知 AB 选项正确 新核放出一个中微子的过程 满足动量守 恒 子核的动量与中微子的动量大小相等 方向相反 故选项 C 错误 子核的动能可以表示 为子核的质量大 动能小 故选项 D 错误 16 裂变反应是目前核能利用中常用的反应 以原子核为燃料的反应堆中 当俘获 一个慢中子后发生的裂变 反应可以有多种方式 其中一种表示为 235 043 9 1 008 7 138 917 8 93 915 4 反应方程下方的数字是中子及有关原子的静止质量 以原子质量单位 u 为单位 已知 1 u 的质量对应的能量为 9 3 102MeV 此裂变反应释放出的能量是 MeV 16 解析 1 核衰变方程为 2 由 得 l 38 10 11m 3 不计光子动量损失 衰变前后系统的动量守恒 结合 用心 爱心 专心 5 得 17 设有钚的同位素静止在匀强磁场中 该离子沿与磁场垂直的方向放出 a 粒子后 衰变成一个铀的同位素离子 同时放出能量为 E 0 09 MeV 的光子 1 写出这一过程的核衰变方程 2 求出光子的波长 3 若不计光子的动量 则铀核与 a 粒子在磁场中回转半径之比 Ra Ru 为多少 17 解析 设 a 粒子质量 m1 衰变后速度为 v1 反冲核质量为 M1 速度为 v2 衰变方程 为 动量守恒定律有 m1v1 m2v2 0 即 P1 P2 又 由题意可知 衰变时释放的总能量 E 为 由质能方程 E mc2 得 18 一静止的镭核发生 a 衰变 释放出的 a 粒子的动能为 E0 假定衰变时能量全部以 粒子动能的形式释放出来 求衰变过程总的质量的减少 注 涉及动量计算问题时 亏损 的质量可忽略不计 19 天文学家测得银河系中氦的含量约为 25 有关研究表明 宇宙中氦 生成的途径有两条 一是在宇宙诞生后 2 分钟左右生成的 二是在宇宙演化到恒星诞生后 由恒星内部的氢核聚变反应生成的 1 把氢核聚变反应简化为 4 个氢核 聚变成氦核 同时放出两个正电子 和 2 个中微子 ve 请写出氢核聚变反应的方程 并计算一次反应释放的能量 2 研究表明 银河系的年龄约为 t 3 8 1017s 每秒钟银河系产生的能量约为 1 1037J 即 p 1 1037J s 现假定该能量全部来自上述氢核聚变反应 试估算银河系中氦的含量 最后 结果保留一位有效数字 3 根据你的估算结果 对银河系中氦的主要生成途径作出判 断 可能用到的数据 银河系质量约为 M 3 1040kg 原子质量单位 1u 1 66 10 27kg 1 相当于 1 5 10 10J 的能量 电子质量 m 0 000 5 u 氦核质量 ma 4 002 6 u 氢 核质量 mH 4 002 6 u 中微子质量为零 18 解析 1 2 氦的含量 用心 爱心 专心 6 3 由估算结果可知 远小于 25 的实际值 所以银河系中的氦主要是宇宙诞生后不久 生成的 考点小资料考点小资料 质量亏损和质能方程质量亏损和质能方程 一 核反应中有质量亏损 那么核反应前后质量数和质量还守恒吗一 核反应中有质量亏损 那么核反应前后质量数和质量还守恒吗 在核反应中 质量数是守恒的 这也是我们写核反应方程的依据之一 那么为什么有了 质量亏损 质量数还守恒呢 这需要先说一下质量数 由于原子核的质量很小 如果用 k 作 单位很不方便 因此物理学中采用另一种质量单位 即原子质量单位 一个原子质量单位规 定为碳原子质量的 1 12 记为 amu 简写 u 实验测得 1 u 1 660 566 10 27kg 在这种单 位制中 质子 中子 电子的质量单位分别为 mp l 007 276 u mn l 008 665 u me 0 000 549 u 可以看出质子 中予的质量很接近 1 u 电子的质量远小于 1 u 通常取质子 中子 电子的质量数分别为 1 1 O 这样质子的质量用质子质量单位表示时 其数值也接近一个 整数 以铀 238 为例 其质量约为 3 952954 10 25s kg 238 048 6 u 238 u 这个整数就 是习惯上所称的原子核的质量数 可以看出 质量数实际上等于核内的核子数 虽然核反应 中要发生质量亏损 但由于核反应中质量亏损极小 不影响核反应中质量数 这相当于核反 应前后组成原子核的核子总个数不变 所以我们仍然认为核反应中的质量数守恒 质量守恒是自然界普通的规律之一 核反应前后 反应物的质量与生成物的质量相等 系统的总质量保持不变 所谓质量亏损 m 是指反应后静止质量减少 减少的静止质量转 化为运动质量 这部分的运动质量具有相应的能量 E mc2所谓质量守恒 是指反应前静 止质量与反应后的静止质量与运动质量的和相等 因此 核反应中虽有质量亏损 但质量数和质量仍是守恒的 只是核内每个核子质量都 比自由核子的质量小了 形象地说就是每个核子都 瘦了 二 质能方程是否告诉我们质量和能量可以互换二 质能方程是否告诉我们质量和能量可以互换 很多人把质能方程 E mc2理解为 质能互换 或 质能等效 这是不妥当的 实际 上 质能方程揭示了物质的质量和能量的不可分割的联系 从而深刻地反映了物质与运动的 不可分割性 E mc2 反映出物体的质量变化了 其能量也同时发生变化 而且这种变化 在数值上成线性关系 世界上任何物质都同时具有质量和能量 凡是质量为 m 的物质 必然 联系着 mc2的能量 世界上没有只有质量而没有能量的物质 也不存在只有