1、优质文档优质文档2012 届高考一轮物理复习（人教版）课时训练选修 3-5 动量守恒定律 波粒二象性原子结构与原子核第 3 讲 原子结构 原子核一、选择题（本题共 9 小题，共 63 分）1关于天然放射现象，以下叙述正确的是 ( )A若使放射性物质的温度升高，其半衰期将减小B 衰变所释放的电子是原子核内的中子转变为质子时所产生的C在 、 这三种射线中， 射线的穿透能力最强， 射线的电离能力最强D铀核( U)衰变为铅核( Pb)的过程中，要经过 8 次 衰变和 10 次 衰变23892 20682解析：半衰期是由放射性元素原子核的内部因素所决定，跟元素的化学状态、温度、压强等因素无关，A 错；
2、衰变所释放的电子是原子核内的中子转变为质子时所产生的， n H e，B 对；根据三种射线的物理性质，C 对； U 的质子数为 92，中10 1 0 1 23892子数为 146， Pb 的质子数为 82，中子数为 124，因而铅核比铀核少 10 个质子，2220682个中子注意到一次 衰变质量数减少 4，故 衰变的次数为 x 8 次，238 2064再结合核电荷数的变化情况和衰变规律来判定 衰变的次数 y 应满足2x y8292， y2 x106 次答案：BC2(2011河北石家庄三月)正电子发射型计算机断层显像(PET)的基本原理是：将放射性同位素 O 注入人体， O 在人体内衰变放出的正电
3、子与人体内的负电子相遇湮灭转158 158化为一对 光子，被探测器采集后，经计算机处理生成清晰图像则根据 PET 原理判断下列表述正确的是 ( )A. O 在人体内衰变方程是 O N e158 158 157 01B正、负电子湮灭方程是 e e201 0 1C在 PET 中， O 主要用途是作为示踪原子158D在 PET 中， O 主要用途是参与人体的新陈代谢158解析：由题意知 A、B 正确，显像的原理是采集 光子，即注入人体内的 O 衰变放158出正电子和人体内的负电子湮灭转化为 光子，因此 O 主要用途是作为示踪原子，158故 C 对，D 错答案：ABC3一个 U 原子核在中子的轰击下发
4、生一种可能的裂变反应，其裂变方程为23592U nX23592 10Sr2 n，则下列叙述正确的是 ( )9438 10AX 原子核中含有 86 个中子BX 原子核中含有 141 个核子C因为裂变时释放能量，根据 E mc2，所以裂变后的总质量数增加D因为裂变时释放能量，出现质量亏损，所以生成物的总质量数减少优质文档优质文档解析：由质量数和电荷数守恒可知：X 原子核的质量数(即核子数)为 140，电荷数(即质子数)为 54.由中子数核子数质子数，可知其中子数为 86，故 A 选项正确、B 选项错；核裂变时释放能量有质量亏损，但总质量数不变，故 C、D 均错答案：A4 14C 是一种半衰期为 5
5、 730 年的放射性同位素若考古工作者探测到某古木中 14C 的含量为原来的 ，则该古树死亡的时间距今大约 ( )14A22 920 年 B11 460 年C5 730 年 D2 865 年解析：放射性元素的原子核有半数发生衰变所需时间为一个半衰期，C 的含量为原来的 ，经过了两个半衰期， t25 730 年11 460 年，故选项 B 正确14答案：B5(2011河北保定二模)现有核反应方程为 Al He PX，新生成的 P 具有放射2713 42 3015 3015性，继续发生衰变，核反应方程为： P SiY.平行金属板 M、 N 间有匀强电场，3015 3014且 M N， X、 Y 两
6、种微粒竖直向上离开放射源后正确的运动轨迹是 ( )解析：由核反应方程知 X 是中子( n)，Y 是正电子( e)， MN 间场强方向水平向右，X10 01不受力做直线运动，Y 受向右的电场力向右偏转，B 正确答案：B6(2011河北唐山二模)如图 39 所示， N 为钨板， M 为金属网，它们分别与电池两极相连，电池的电动势 E 和极性已在图中标出，钨的逸出功为 4.5 eV，现分别用氢原子跃迁发出的能量不同的光照射钨板，下列判断正确的是( )图 39A用 n3 能级跃迁到 n2 能级发出的光照射， N 板会发出电子B用 n2 能级跃迁到 n1 能级发出的光照射， N 板会发出电子C用 n3
7、能级跃迁到 n1 能级发出的光照射，不会有电子到达金属网 MD用 n4 能级跃迁到 n1 能级发出的光照射，到达金属网 M 的电子最大动能为2.25 eV优质文档优质文档解析：由光电效应产生条件知，照射光子能量大于金属的逸出功，即 h 4.5 eV 时，就可发生光电效应，而 E3 E21.89 eV，故 A 错； E2 E110.2 eV，B 对； E3 E112.09 eV，逸出光电子最大初动能 Ekm h W7.59 eV，从 N 到 M 克服电场力做功W1 eU6 eV， EkmW1，电子能到达金属网 M，C 错；同理 E4 E112.75 eV， Ekm h W8.25 eV，到达 M
8、 的最大初动能 Ek Ekm W12.25 eV，D 正确答案：BD7(2011湖北黄冈中学)光子能量为 E 的一束单色光照射到容器中的氢气上，氢原子吸收光子能量后处于激发态，并能发射光子现测得该氢气发射的光子共有 3 种，其频率分别为 1、 2、 3，且 1 2 3，那么入射光光子的能量 E 值是(设普朗克常量为 h)( )A h( 1 2 3) B h( 2 3)C h 1 D h 3解析：因为这些氢气发射出的光子只有 3 种可能频率，所以它们必然处在第三能级上，如图所示，向下的箭头表示三种可能的跃迁结合玻尔对氢原子发光的解释，可以知道每种可能跃迁所对应的光的频率如图中所示可见开始时吸收光
9、子发生跃迁如图中向上箭头所示，其能量 E 与 1频率光的能量相同，为 h 1，也等于 2与 3两种频率光子的能量之和，即 h( 2 3)，所以选项 B、C 正确答案：BC8(2011河北石家庄)一个静止的原子核 X 经 衰变放出一个 粒子并生成一个新核，ab 粒子的动能为 E0.设衰变时产生的能量全部变成 粒子和新核的动能，则在此衰变过程中的质量亏损为 ( )A. B.E0c2 E0 a 4 c2C. D. a 4 E0c2 aE0 a 4 c2解析：因为衰变过程动量守恒，所以 粒子和新核的动量大小相等由 Ek ，p22m 1m可得 粒子与新核的动能之比为 ，因此衰变释放的总能量为 ，由质能方
10、程4a 4 aE0a 4 E mc2可得质量亏损 m .aE0 a 4 c2答案：D9用大量具有一定能量的电子轰击大量处于基态的氢原子，观测到了一定数目的光谱线，如图 310.调高电子的能量再次进行观测，发现光谱线的数目比原来增加了 5 条用 n 表示两次观测中最高激发态的量子数 n 之差， E 表示调高后电子的能量根据图310 所示的氢原子的能级图可以判断， n 和 E 的可能值为 ( )优质文档优质文档图 310A n1,13.22 eV E13.32 eVB n2,13.22 eV E13.32 eVC n1,12.75 eV E13.06 eVD n2,12.75 eV E13.06
11、eV解析：由原子在某一能级跃迁最多发射谱线数 C 可知2nC 1，C 3，C 6，C 10，C 15.2 23 24 25 26由题意可知比原来增加 5 条光谱线，则调高电子能量前后，最高激发态的量子数分别可能为 2 和 4,5 和 6 n2 和 n1.当 n2 时：原子吸收了实物粒子(电子)的能量，则调高后电子的能量 E E4 E1， EE5 E1所以 E0.85(13.60)eV12.75 eVE0.54(13.60)eV13.06 eV所以 12.75 eV E13.06 eV故 D 正确同理当 n1 时，使调高后电子的能量满足E6 E1 EE7 E10.38(13.60)eV E0.2
12、8(13.60)eV1322 eV E13.32 eV故 A 正确答案：AD二、非选择题（本题共 3 小题，共 37 分）10用质子轰击锂核 Li，生成 2 个 粒子，这个核反应为_，73若用 mp表示质子质量， m 表示锂核质量， m 表示 粒子质量，则此反应中释放的能量 E_.解析：核反应过程中有能量放出，因此有质量亏损优质文档优质文档 E mc2而 m mp m2 m ， E( mp m2 m )c2答案： H Li2 He ( mp m2 m )c21 73 4211太阳中含有大量的氘核，因氘核不断发生核反应释放大量的核能，以光和热的形式向外辐射已知氘核质量为 2.013 6 u，氦核
13、质量为 3.015 0 u，中子质量为 1.008 7 u，1 u 的质量相当于 931.5 MeV 的能量则：(1)完成核反应方程： H H_ n.21 21 10(2)求核反应中释放的核能(3)在两氘核以相等的动能 0.35 MeV 进行对心碰撞，并且核能全部转化为机械能的情况下，求反应中产生的中子和氦核的动能解析：(1) He32(2) E mc2(22.013 6 u3.015 0 u1.008 7 u)931.5 MeV3.26 MeV.(3)两核发生碰撞时：0 Mv1 mv2由能量守恒可得： E2 Ek Mv mv12 21 12 2由以上两式解得： EHe Mv 0.99 MeV
14、， E 中 mv 2.97 MeV12 21 12 2答案：(1) He (2)3.26 MeV (3)0.99 MeV 2.97 MeV3212钚的放射性同位素 94Pu 静止时衰变为铀核激发态 92U*和 粒子，而铀核激发239 235态 92U*立即衰变为铀核 92U，并放出能量为 0.097 MeV 的 光子已知：235 23594Pu、 92U 和 粒子的质量分别为 mPu239.052 1 u、 mU235.043 9 u 和239 235m 4.002 6 u，1 u 的质量相当于 931.5 MeV 的能量(1)写出上述过程的衰变方程；(2)已知衰变放出的光子的动量可忽略，求
15、粒子的动能解析：(1)衰变方程为94Pu 92U* He 239 235 4292U* 92U 235 23594Pu 92U He 239 235 42(2)上述衰变过程的质量亏损为 m mPu mU m 放出的能量为 E c2 m 此能量是铀核 92U 的动能 EU、 粒子的动能 E 和 光子的能量 Er之和235 E EU E E 由式得 EU E ( mPu mU m )c2 E 设衰变后的铀核和 粒子的速度分别为 vU和 v ，则由动量守恒有 mUvU m v 优质文档优质文档由动能的定义知 EU mUv ， E m v 12 2U 12 2由式得 EUE mmU由式得 E ImPu mU m )c2 E mUmU m代入题给数据得 E 5.034 MeV. 答案：(1) 94Pu 92U* 92U* 92U239 235 235 235 94Pu 92U (2)5.034 MeV239 235
