1、1原子、原子核第一部分 五年高考题荟萃2009 年高考新题一、选择题1.（09全国卷16） 氦氖激光器能产生三种波长的激光，其中两种波长分别为1=0.6328m， 2=3.39m，已知波长为 1的激光是氖原子在能级间隔为 1E=1.96eV 的两个能级之间跃迁产生的。用 E表示产生波长为 2的激光所对应的跃迁的能级间隔，则 2的近似值为 （ D ）A10.50eV B0.98eV C0.53eV D0.36eV解析：本题考查波尔的原子跃迁理论.根据 chE,可知当 ,6328.0,19mevE当m39时,连立可知 ev36.02。2.（09全国卷18）氢原子的部分能级如图所示。已知可见光的光子
2、能量在 1.62eV 到 3.11eV 之间。由此可推知, 氢原子 （ AD ）A. 从高能级向 n=1 能级跃迁时了出的光的波长比可见光的短 B. 从高能级向 n=2 能级跃迁时发出的光均为可见光C. 从高能级向 n=3 能级跃迁时发出的光的频率比可见光的高D. 从 n=3 能级向 n=2 能级跃迁时发出的光为可见光解析：本题考查玻尔的原理理论. 从高能级向 n=1 的能级跃迁的过程中辐射出的最小光子能量为 9.20ev,不在 1.62eV 到 3.11eV 之间,A 正确 .已知可见光子能量在1.62eV 到 3.11eV 之间从高能级向 n=2 能级跃迁时发出的光的能量 3.40ev，B
3、 错. 从高能级向 n=3 能级跃迁时发出的光的频率只有能量大于 3.11ev 的光的频率才比可见光高,C 错.从 n=3 到 n=2的过程中释放的光的能量等于 1.89ev 介于 1.62 到 3.11 之间,所以是可见光 D 对。3.（09北京14）下列现象中，与原子核内部变化有关的是 （ B ）A 粒子散射现象 B天然放射现象 C光电效应现象 D原子发光现象解析： 粒子散射实验表明了原子内部有一个很小的核，并没有涉及到核内部的变化，故 A 项错误；天然放射现象是原子核内部发生变化自发的放射出 粒子或电子，从而发生 衰变或 衰变，故 B 项正确；光电效应是原子核外层电子脱离原子核的束缚而逸
4、出，没有涉及到原子核的变化，故 C 项错误；原子发光是原子跃迁形2成的也没有涉及到原子核的变化，故 D 项错误。4.（09上海物理1）放射性元素衰变时放出三种射线，按穿透能力由强到弱的排列顺序是 （ B ）A 射线， 射线， 射线 B射线，射线，射线，C 射线，射线，射线 D射线，射线，射线解析：由于三种射线的能量不同，所以贯穿能力最强的是射线，射线次之， 射线最弱，故正确答案选 B。5.（09广东物理2）科学家发现在月球上含有丰富的 32He（氦 3） 。它是一种高效、清洁、安全的核聚变燃料其参与的一种核聚变反应的方程式为 3142e。关于 2e聚变下列表述正确的是A聚变反应不会释放能量 B
5、.聚变反应产生了新的原子核C聚变反应没有质量亏损 D.目前核电站都采用 32e聚变反应发电解析：聚变反应时将质量较小的轻核聚变成质量较大的核，聚变过程会有质量亏损，要放出大量的能量。但目前核电站都采用采用铀核的裂变反应。因此 B 正确。6.（09安徽14）原子核聚变可望给人类未来提供丰富的洁净能源。当氖等离子体被加热到适当高温时，氖核参与的几种聚变反应可能发生，放出能量。这几种反应的总效果可以表示为 2411206Hk43.15ednMeV，由平衡条件可知 （ B ）A. k=1, d=4 B. k=2, d=2 C. k=1, d=6 D. k=2, d=3解析：由质量数守恒和电荷数守恒，分
6、别有 10dk， 62dk，解得 k=2，d=2 。正确选项为 B。7.（09天津6）下列说法正确的是 （ BD ）A. 1512476NHCe是 衰变方程B. 231是核聚变反应方程C. 38492902UThe是核裂变反应方程D. 4731150HeAlPn是原子核的人工转变方程解析：A 选项中 N7在质子的轰击下发生的核反应，属于人工转变，A 错；C 选项是 衰变，不是裂变，C 错。8.（09重庆16）某科学家提出年轻热星体中核聚变的一种理论，其中的两个核反应方程为1H+ 26C137+ Q， 1H+ 57126C+X+ Q。方程式中 1、 2Q表示释放的能量，相关的原子核质量见下表：
7、（ B ）3A X 是 32He， 21Q B. X 是 42He， 21QC, X 是 ， D. X 是 ， 9.（09四川18）氢原子能级的示意图如图所示，大量氢原子从 n4 的能级向 n2 的能级跃迁时辐射出可见光 a，从 n3 的能级向 n2 的能级跃迁时辐射出可见光 b，则 （ C ）A.氢原子从高能级向低能级跃迁时可能会辐射出 射线B.氢原子从 n4 的能级向 n3 的能级跃迁时会辐射出紫外线C.在水中传播时，a 光较 b 光的速度小D.氢原子在 n2 的能级时可吸收任意频率的光而发生电离10.（09浙江15）氮原子核由两个质子与两个中子组成，这两个质子之间存在着万有引力、库伦力和
8、核力，则 3 种力从大到小的排列顺序是 （ D ）A核力、万有引力、库伦力 B万有引力、库伦力、核力C库伦力、核力、万有引力 D核力、库伦力、万有引力解析：核力是强力，它能将核子束缚在原子核内。万有引力最弱，研究核子间相互作用时万有引力可以忽略。11.（09浙江自选模块13） “物理 1-2”模块（2）科学家经过实验，发现在 粒子（氦核） ，p（质子）及n（中子）这 3 种粒子中，中子的穿透能力最强，质子次之， 粒子最弱。某同学对影响粒子穿透能力的因素提出了如下假设，合理的假设是 （ ABC ）A.穿透能力一定与粒子是否带电有关B.穿透能力可能与粒子质量大小有关C.穿透能力一定与粒子所带电荷量
9、有关D.穿透能力一定与质量大小无关，与粒子是否带电和所带电荷量有关12.（09浙江自选模块13） （3）水（包括海水）是未来的“煤炭” ，能从根本上解决人类能源问题。这是指 （填“氢能” 、 “核能” 、 “氢能和核能” ）和利用。请说明理由。答案一：核能 因为海水中含有大量核聚变的材料氘，通过核聚变能够释放大量的核能。答案：核能和氢能因为海水中含有大量核聚变的材料氘，通过核聚变能够释放大量的核能。氢能有便于储存与运输的优点，也可以为解决能源问题做出贡献。13.（09江苏卷物理12.C）在 衰变中常伴有一种称为“中微子”的粒子放出。中微子的性质十分特别，4因此在实验中很难探测。1953 年，莱
10、尼斯和柯文建造了一个由大水槽和探测器组成的实验系统，利用中微子与水中 1H的核反应，间接地证实了中微子的存在。（1 ）中微子与水中的 1发生核反应，产生中子（ 10n）和正电子（ 01e） ，即中微子+ 1H 0n+ 1e，可以判定，中微子的质量数和电荷数分别是 。 （填写选项前的字母）（A）0 和 0 （B）0 和 1 （C）1 和 0 （D）1 和 1（2）上述核反应产生的正电子与水中的电子相遇，与电子形成几乎静止的整体后，可以转变为两个光子（ ） ，即 01e+ 2。已知正电子和电子的质量都为 9.110-31，反应中产生的每个光子的能量约为 J。正电子与电子相遇不可能只转变为一个光子，
11、原因是 。（3）试通过分析比较，具有相同动能的中子和电子的物质波波长的大小。答案：C.（1）A ； (2) 1402.8，遵循动量守恒。解析：（1）发生核反应前后，粒子的质量数和核电荷数均不变，据此可知中微子的质量数和电荷数分都是0， A 项正确。（2 ）产生的能量是由于质量亏损。两个电子转变为两个光子之后，质量变为零，由 2mcE，故一个光子的能量为 E，带入数据得 2= 140.8J。正电子与水中的电子相遇，与电子形成几乎静止的整体，故系统总动量为零，故如果只产生一个光子是不可能的，因为此过程遵循动量守恒。14.（09山东物理38） (1)历史上第一次利用加速器实现的核反应，是用加速后动能
12、为 0.5MeV 的质子 1H 轰击静止的 X，生成两个动能均为 8.9MeV 的 42He.（1MeV=1.6 -13J）上述核反应方程为_。质量亏损为_kg 。解析：（1） 17432He或 17432HLie， 2923.10EmKgC。考点：原子核15.（09海南物理19） (II)钚的放射性同位素 2394Pu静止时衰变为铀核激发态 2359U和 粒子，而铀核激发态 2359U立即衰变为铀核 2359U，并放出能量为 0.7MeV的 光子。已知： 4Pu、 2和 粒子的质量分别为 .01uPum、 .9m和 26 13.5e/c（1 ）写出衰变方程；（2 ）已知衰变放出的光子的动量可
13、忽略，球 粒子的动能。5解析：（） （1）衰变方程为 239235*4PuU235*23599U或合起来有2392354Pu（2）上述衰变过程的质量亏损为PuUm放出的能量为2Ec这能来那个是轴核 3592的动能 U、 粒子的动能 aE和 y光子的能量 yE之和y由式得2()UPuUyEmcE设衰变后的轴核和 粒子的速度分别为 v和 ，则由动量守恒有Uv又由动能的定义知2211,UaEmvv由式得ay由式得2()UaPuUmEmcE代入题给数据得5.034MeV620082005 年高考题题组一一、选择题1.（2008上海物理3A）1991 年卢瑟福依据 粒子散射实验中 粒子发生了 （选填“大
14、”或“小”）角度散射现象，提出了原子的核式结构模型.若用动能为 1 MeV 的 粒子轰击金箔，则其速度约为 m/s.（质子和中子的质量均为 1.671027 kg，1 MeV=1106 eV）答案：3A大，6.9 1062.（2008北京理综14）一个质子和一个中子聚变结合成一个氘核，同时辐射一个 r 光子。已知质子、中子、氘核的质量分别为 m1、 m2、 m3,普朗克常量为 h,真空中的光速为 c。下列说法正确的是 （ B ）A.核反应方程是 Hn10B.聚变反应中的质量亏损 m= m 1+m2-m3C.辐射出的 r 光子的能量 E=(m3-m1-m2)cD.r 光子的波长3.（2008全国
15、 I 理综18)三个原子核 X、Y、Z ，X 核放出一个正电子后变为 Y 核，Y 核与质子发生核反应后生成 Z 核并放出一个氦核（ 42He）,则下面说法正确的是 （ CD ）A.X 核比 Z 核多一个质子B.X 核比 Z 核少一个中子C.X 核的质量数比 Z 核质量数大 3D.X 核与 Z 核的总电荷是 Y 核电荷的 2 倍4.（2008全国理综20）中子和质子结合成氘核时，质量亏损为 ，相应的能量 =2.2MeV 是m2mcE氘核的结合能。下列说法正确的是 ( AD )A.用能量小于 2.2 MeV 的光子照射静止氘核时，氘核不能分解为一个质子和一个中子B.用能量等于 2.2 MeV 的光
16、子照射静止氘核时，氘核可能分解为一个质子和一个中子，它们的动能之和为零C.用能量大于 2.2 MeV 的光子照射静止氘核时，氘核可能分解为一个质子和一个中子，它们的动能之和为零123(h7D.用能量大于 2.2 MeV 的光子照射静止氘核时，氘核可能分解为一个质子和一个中子，它们的动能之和不为零5.（2008四川理综15）下列说法正确的是 （ A ）A. 射线在电场和磁场中都不会发生偏转B. 射线比 射线更容易使气体电离C.太阳辐射的能量主要来源于重核裂变D.核反应堆产生的能量来自轻核聚变6.（2008上海物理6）在下列 4 个核反应方程中，x 表示质子的是A. B.30154PSi+xxTh
17、234908UC. D.2727301AlnMg713215Al+HeP7.（2008广东物理6)有关氢原子光谱的说法正确的是 （ BC ）A氢原子的发射光谱是连续谱B氢原子光谱说明氢原子只发出特点频率的光C氢原子光谱说明氢原子能级是分立的D氢原子光谱线的频率与氢原子能级的能量差无关8.（2008广东物理2)铝箔被 粒子轰击后发生了以下核反应： .下列nXHeAl1042713判断正确的是 （ BD ）A 是质子 B 是中子n10 n10C X 是 的同位素 DX 是 的同位素Si2814 P3159.（2008天津理综15）一个氡核 衰变成钋核 并放出一个粒子，其半衰期为 3.8 天。1 g
18、 氡经过R286o2847.6 天衰变掉氡的质量，以及 衰变成 的过程放出的粒子是 （ B ）n2184A.0.25g， 粒子 B .0.75g， 粒子C.0.25g， 粒子 D .0.75g， 粒子10.（2008重庆理综14）放射性同位素针 232 经 衰变会生成氧，其衰变方程为Th Rn+x +y ，2390208其中 （ D ）A.x=1,y=3 B.x=2,y=3C.x=3,y1 D.x=3,y=2解析：本题考查放射性元素衰变的有关知识，本题为较容易的题目。由衰变方程： 8,由质量数守恒和电荷数守恒得： 232=220+4x,90=86+2x-y 可解得：x=3、 y=2。eyHRn
19、Th01-4220862390x11.（2008重庆理综17）下列与能量有关的说法正确的是 （ B ） A.卫星绕地球做圆周运动的半径越大，动能越大B.从同种金属逸出的光电子的最大初动能随照射光波长的减小而增大C.做平抛运动的物体在任意相等时间内动能的增量相同D.在静电场中，电场线越密的地方正电荷的电势能一定越高二、非选择题15.（2008宁夏理综1）天然放射性元素 Pu 经过 次 衰变和 次衰变，最后变成铅2394的同位素 。 （填入铅的三种同位素 Pb、 Pb、 Pb 中的一种）06827208答案：8 4 207Pb16.（2008山东理综1)在氢原子光谱中，电子从较高能级跃迁到 n=2
20、 能级发出的谱线属于巴耳末线系。若一群氢原于自发跃迁时发出的谱线中只有 2 条属于巴耳末线系，则这群氢原子自发跃迁时最多可发出_条不同频率的谱线。答案：617.（2008江苏物理C） (选修模块35)(1)下列实验中，深入地揭示了光的粒子性一面的有 9(2)场强为 E、方向竖直向上的匀强电场中有两小球 A、 B，它们的质量分别为 m 、 m ，电量分别为 q 、 q A、 B 两球由静止释放，重力加速度为 g，则小球 A和 组成的系统动量守恒应满足的关系式为 (3)约里奥居里夫妇因发现人工放射性而获得了1935年的诺贝尔化学奖，他们发现的放射性元素 衰变成 的同时放出另一P3015iS3014
21、种粒子，这种粒子是 是 的同位素，被广泛25应 用于生物示踪技术1mg 随时间衰变的关系如图所示，请315估算4 mg的 经多少天的衰变后还剩0.25 mg?P3215. 答案：（1）AB （2）E(q 1+q2)=(m1+m2)g （3）正电子；t=56 天（5458 天都算对）18.（2008上海物理3A）1911 年卢瑟福依据 粒子散射实验中 粒子发生了_（选填“大”或“小”）角度散射现象，提出了原子的核式结构模型。若用动能为 1 MeV 的 粒子轰击金箔，其速度约为_m/s。 （质子和中子的质量均为 1.671027 kg，1 MeV1答案 大，6.910 6解析：卢瑟福在 粒子散射实
22、验中发现了大多数 粒子没有大的偏转，少数发生了较大的偏转，卢瑟福抓住了这个现象进行分析，提出了原子的核式结构模型；1MeV=110 61.610-19= mv2，解得12v=6.9106m/s 。19.（2008上海物理2B）放射性元素的原子核在衰变或衰变生成新原子核时 ， 往往会同时伴随着_辐射。已知 A、B 两种放射性元素的半衰期分别为 T1 和 T2，tT 1T2 时间后测得这两种放射性元素的质量相等，那么它们原来的质量之比 mA:mB_。答案 2T2 2T1解析：放射性元素的原子核在 衰变或 衰变生成新原子核时，往往以 光子的形式释放能量，即伴随 辐射；根据半衰期的定义，经过 tT 1
23、T2 时间后剩下的放射性元素的质量相同，则 = ，故 mA：m BmA2T2 mB2T12T2 : 2T120.（2008上海物理6）在下列 4 个核反应方程中，x 表示质子的是 （ C ）（A） （B）30154PSi+x23823499UTh+x10（C ） （D）2712730Al+nMgx274301315Al+HePx解析：由核反应方程的质量数和电荷数守恒，可得各个选项中的 x 分别为正电子、 粒子、质子、中子。21.（2008江苏物理2）惯性系 S 中有一边长为 l 的正方形（如图 A 所示） ，从相对 S 系沿 x 方向以接近光速匀速飞行器上测得该正方形的图象是 22.（2008
24、宁夏理综 33）(1)天然放射性元素 Pu 经过 次 衰变和 次衰变，最后变成2394铅的同位素 。 （填入铅的三种同位素 Pb、 Pb、 Pb 中的一种）06827208答案 （1）8 4 207Pb23.（2008海南物理 5）质子和中于是由更基本的粒子即所谓“夸克”组成的两个强作用电荷相反（类似于正负电荷）的夸克在距离很近时几乎没有相互作用（称为“渐近自由” ） ；在距离较远时，它们之间就会出现很强的引力（导致所谓“夸克禁闭” ） 作为一个简单的模型，设这样的两夸克之间的相互作用力 F 与它们之间的距离 r 的关系为：102 , , rF 式中 F0 为大于零的常量，负号表示引力用 U 表示夸克间的势能，令 U0F 0(r2r1)，取无穷远为势能零点下列 Ur 图示中正确的是 （ B ）DU OU 0 rr1 r2AU OU 0 rr1 r2BU OU 0 rr1 r2CU OU0 rr1 r224.（2008海南物理8）设宇宙射线粒子的能量是其静止能量的 k 倍则粒子运动时的质量等于其静止质量的 倍，粒子运动速度是光速的 倍。答案 k；2125.（2008海南物理19）某考古队发现一古生物骸骨考古专家根据骸骨中 的含量推断出了该生物死126C亡的年代已知此骸骨中 的含量为活着的生物体中 的 1/4， 的半衰期为 5730 年该生物死亡时146C146C146
