高考物理考点精炼（14）原子物理高中物理

2022高考物理考点精炼（14）原子物理考点介绍本考点知识的特点是“点多面宽”，“考点分散”，因此高考对本点考的考察主要是从对根本概念的理解、区分方面进展，包括阅读理解局部；题型主要以选择题为主，有单项选择向多项选择转化的趋势，在近几年高考试卷中几乎每年都考．其中重点考察的有能级与光谱、核反响方程及规律、质能方程及核能、相关物理史，光子论等内容的题目；还有与磁场中带电粒子的运动、动量守恒、能的转化与守恒等知识综合考察的问题；同时，有的试题还以与现代科学技术有着密切联系的近代物理为背景来考察原子物理的重点知识．一、考点聚焦粒子散射实验，原子的核式构造Ⅰ要求氢原子的能级构造，光子的发射和接收Ⅱ要求氢原子中的电子云Ⅰ要求天然放射现象，射线，射线，射线，半衰期Ⅰ要求原子核的人工转变，原子核的组成．核反响方程，放射性同位素及其应用Ⅰ要求放射性污染和防护Ⅰ要求二、知识扫描（1）粒子散射实验结果：绝大多数粒子沿原方向前进，少数粒子发生较大偏转。（2）、原子的核式构造模型：在原子的中心有一个很小的核，叫做原子核，原子的全部正电荷和几乎全部的质量都集中在原子核里，带负电的电子在核外空间绕核旋转．（3）、原子核的大小：原子的半径大约是10-10米，原子核的半径大约为10-14米～10-15米．2、玻尔理论有三个要点：(1)原子只能处于一系列的不连续的能量状态中，在这些状态中原子是稳定的．电子虽然绕核旋转，但并不向外辐射能量，这些状态叫定态．23/23\n(2)原子从一种定态跃迁到另一定态时，它辐射(或吸收)一定频率的光子，光子的能量由这两个定态的能量差决定．即hν=E2-E1(3)原子的不同能量状态对应于电子沿不同圆形轨道运动．原子的定态是不连续的，因而电子的可能轨道是分立的．在玻尔模型中，原子的可能状态是不连续的，各状态对应的能量也是不连续的，这些不连续的能量值的能量值叫做能级。3、原子核的组成核力原子核是由质子和中子组成的．质子和中子统称为核子．将核子稳固地束缚在一起的力叫核力，这是一种很强的力，而且是短程力，只能在2．0X10-15的距离内起作用，所以只有相邻的核子间才有核力作用．15．2-14、原子核的衰变（1）、天然放射现象：有些元素自发地放射出看不见的射线，这种现　象叫天然放射现象．（2）放射性元素放射的射线有三种：、射线、射线，　　这三种射线可以用磁场和电场加以区别，如图15.2-1所示（3）放射性元素的衰变：放射性元素放射出粒子或粒子后，衰变成新的原子核，原子核的这种变化称为衰变．ThPa+e衰变UTh+He衰变衰变规律：衰变中的电荷数和质量数都是守恒的．典型衰变：23/23\n(4)半衰期：放射性元素的原子核有半数发生衰变所需要的时间称为半衰期．不同的放射性元素的半衰期是不同的，但对于确定的放射性元素，其半衰期是确定的．它由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．（5）．同位素：具有相同质子数，中子数不同的原子在元素周期表中处于同一位置，互称同位素三、[好题精析]例1、如图15-2-2所示为卢瑟福和他的同事们做a粒子散射实验装置的示意图，荧光屏和显微镜一起分别放在图中的A、B、C、D四个位置时，观察到的现象，下述说法中正确的选项是A．放在A位置时，相同时间内观察到屏上的闪光次数最多B．放在B位置时，相同时间内观察到屏上的闪光次数只比A位置时稍少些C．放在C、D位置时，屏上观察不到闪光D．放在D位置时，屏上仍能观察一些闪光，但次数极少15-2-2[解析]根据α粒子散射现象，绝大多数粒子沿原方向前进，少数粒子发生较大偏转，此题应选择A、B、D[点评]：此题考察学生是否掌握卢瑟福的α粒子散射实验结果。例2．氢原子的核外电子从距核较近的轨道跃迁到距核较远的轨道过程中()A．原子要吸收光子，电子的动能增大，原子的电势能增大，原子的能量增大B．原子要放出光子，电子的动能减小，原子的电势能减小，原子的能量也减小C．原子要吸收光子，电子的动能增大，原子的电势能减小，原子的能量增大D．原子要吸收光子，电子的动能减小，原子的电势能增大，原子的能量增加[解析]：根据玻尔理论，氢原子核外电子在离核越远的轨道上运动时，其能量越大，由能量公式En=（E1=-13．6eV）可知，电子从低轨道(量子数n小)向高轨道(n值较大)跃迁时，要吸收一定的能量的光子．应选项B可排除．氢原子核外电子绕核做圆周运动，其向心力由原子核对电子的库仑引力提供，即23/23\n=，电子运动的动能Ek=mv2=．由此可知：电子离核越远，r越大时，那么电子的动能就越小，应选项A、C均可排除．由于原子核带正电荷，电子带负电荷，事实上异性电荷远离过程中需抑制库仑引力做功，即库仑力对电子做负功，那么原子系统的电势能将增大，系统的总能量增加，应选项D正确．[点评]考察对玻尔理论、库仑定律、圆周运动规律及电场力做功性质的综合运用的能力．例3、关于天然放射现象，以下表达正确的选项是（）A．假设使放射性物质的温度升高，其半衰期将减小B．β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α、β、γ这三种射线中，γ射线的穿透能力最强，α射线的电离能力最强D．铀核()衰变为铅核()的过程中，要经过8次α衰变和10次β衰变[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；β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，，B对；根据三种射线的物理性质，C对；U的质子数为92，中子数为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，22个中子。注意到一次α衰变质量数减少4，故α衰变的次数为x==8次。再结合核电荷数的变化情况和衰变规律来判定β衰变的次数y应满足2x-y+82＝92，y＝2x-10=6次。故此题正确答案为B、C。[点评]：1此题考察α衰变、β衰变的规律及质量数，质子数、中子数之间的关系。2β衰变放出的电子并不是由核外电子跃迁出来的，而是从核中衰变产生的。K-π-ABP15-2-3例4、如图15-2-3K-介子衰变的方程为，其中K-介子和π-介子带负的基元电荷，π0介子不带电。一个K-23/23\n介子沿垂直于磁场的方向射入匀强磁场中，其轨迹为圆弧AP，衰变后产生的π-介子的轨迹为圆弧PB，两轨迹在P点相切，它们的半径RK-与Rπ之比为2∶1。π0介子的轨迹未画出。由此可知π-介子的动量大小与π0介子的动量大小之比为A.1∶1B.1∶2C.1∶3D.1∶6[解析]根据题意，分别计算出带电粒子在磁场中作圆周运动的轨道半径。根据动量的定义，分别求出两个介子的动量大小，再从图中确定两个介子动量的方向，最后运用动量守恒，计算出粒子的动量大小。qvKB=mK，RK=R，，pK=-p+p，p。正确选项为（C）[点评]这题以根本粒子的衰变为情景，涉及带电粒子在磁场中运动规律和动量守恒等知识点，是一道综合性题目。带电粒子在磁场中受到洛伦磁力作用，该力的方向与粒子的速度方向垂直，因此，带电粒子作圆周运动。根据动量守恒，根本粒子衰变前后的总动量不变，但计算过程要主注意动量的方向问题。例5假设原子的某内层电子被电离形成空位，其它的电子跃迁到该空位上时，会将多余的能量以电磁辐射的形式释放出来，此电磁辐射就是原子的特征X射线。内层空位的产生有多种机制，其中的一种称为内转换，即原子中处于激发态的核跃迁回基态时，将跃迁时释放的能量交给某一内层电子，使此内层电子电离而形成空位（被电离的电子称为内转换电子）。的原子核从某一激发态回到基态时，可将能量E0=1.416MeV交给内层电子(如K、L、M层电子，K、L、M标记原子中最靠近核的三个电子层)使其电离。实验测得从23/23\n原子的K、L、M层电离出的动能分别为EK=1.323MeV、EL=1.399MeV、EM=1.412MeV.那么可能发射的特征X射的能量为A0.013MeVB0.017MeVC0.076MeVD0.093MeV[解析]电子电离后的动能等于吸收的能量减去电子原来所处的能级的能量，所以原子核的K层的能量为0．093MeV，原子核的L层的能量为0．017MeV，原子核的M层的能量为0．004MeV。所以可能发射的特征X射的能量为0．076MeV、0．087MeV、0．013MeV。故正确为A、C[点评]：这是一道信息题要求学生能把题中所给的知识与已学知识有机结合。学生首先要弄清电子的电离能、动能与吸收能量的关系。四、变式迁移1、用a、b两束单色光分别照射同一双缝干预装置，在距双缝恒定距离的屏上得到图示的干预图样，其中甲图是a光照射时形成的，乙图是b光照射时形成的。那么关于a、b两束单色光，下述正确的选项是BA．a光光子的能量较大B．在水中a光传播的速度较大　C．假设用a光照射某金属时不能打出光电子，那么用b光照射该金属时一定打不出光电子D．假设a光是氢原子从n＝4的能级向n＝2的能级跃迁时产生的，那么b光可能是氢原子从n＝3的能级向n＝2的能级跃迁时产生的AKRAURUAURI(1)(2)2、德国物理学家弗兰克林和赫兹进展过气体原子激发的实验研究。如图（1）他们在一只阴极射线管中充了要考察的汞蒸气。极射发出的电子受阴极K和栅极R之间的电压UR加速，。电子到达栅极R时，电场做功eUR。此后电子通过栅极R和阳极A之间的减速电压UA。通过阳极的电流如图（2）所示，随着加建电压增大，阳极电流在短时间内也增大。但是到达一个特定的电压值UR后．观察到电流突然减小。在这个电压值上，电于的能量刚好能够激发和它们碰撞的原子。参加碰撞的电子交出其能量，速度减小，因此刻达不了阳极．阳极电流减小。eUR23/23\n即为基态气体原于的激发能。得到汞原子的各条能级比基态高以下能量值：4.88eV,6.68eV,8.78eV,10.32eV(此为汞原子的电离能)。假设一个能量为7.97eV电子进入汞蒸气后测量它的能量大约是A.4.88eV或7.97eVB.4.88eV或6.68eVC.2.35eV或7.97eVD.1.29eV或3.09eV或7.97eVD五、能力突破1、某原子核的衰变过程是ABC，下述说法中正确的选项是，A．核C比核B的中子数少2B．核C比核A的质量数少5C．原子核为A的中性原子的电子数比原子核为B的中性原子的电子数多2D．核C比核A的质子数少12、原子从一个能级跃迁到一个较低的能级时，有可能不发射光子．例如在某种条件下，铬原子的n=2能级上的电子跃迁到n=1能级上时并不发射光子，而是将相应的能量转交给n=4能级上的电子，使之能脱离原子，这一现象叫做俄歇效应．以这种方式脱离了原子的电子叫做俄歇电子．已知铬原子的能级公式可简化表示为En=-，式中n=1，2，3…表示不同能级，A是正的已知常数．上述俄歇电子的动能是(A)A(B)A(C)A(D)A3、地球的年龄到底有多大，科学家利用天然放射性元素的衰变规律，通过对目前发现最古老的岩石中铀和铅含量来推算。测得该岩石中现含有的铀是岩石形成初期时（岩石形成初期时不含铅）的一半，铀238衰变后形成铅206，铀238的相对含量随时间变化规律如以下图，图中N为铀238的原子数，N0为铀和铅的总原子数．由此可以判断出BD　　A．铀238的半衰期为90亿年　　B．地球的年龄大致为45亿年　　C．被测定的古老岩石样品在90亿年时的铀、铅原子数之比约为1∶423/23\n　　D．被测定的古老岩石样品在90亿年时铀、铅原子数之比约为1∶34．关于氢原子能级的跃迁，以下表达中正确的选项是()A．用波长为60nm的伦琴射线照射，可使处于基态的氢原子电离出自由电子B．用能量为10．2eV的光子照射，可使处于基态的氢原子跃迁到激发态C．用能量为11．0eV的自由电子轰击，可使处于基态的氢原子跃迁到激发态D．用能量为12．5eV的光子照射，可使处于基态的氢原子跃迁到激发态5.氢原子从能级A跃迁到能级B时，辐射出波长为λ1的光子，从能级A跃迁到能级C时，辐射出波长为入2的光子．假设入1>入2，那么氢原子从能级B跃迁到能级C时，将______光子，光子的波长为_______。6、太赫兹辐射（1THz=1012Hz）是指频率从0.3THz到10THz、波长介于无线电波中的毫米波与红外线之间的电磁辐射区域，所产生的T射线在物体成像、医疗诊断、环境检测、通讯等方面具有广阔的应用前景．最近，科学家终于研制出以红外线激光器为根底的首台可产生4.4THz的T射线激光器，从而使T射线的有效利用成为现实。已知普朗克常数h=6.63×10－34J·s，关于4.4THz的T射线，以下说法中错误的选项是BCA．它在真空中的速度为3.0×108m/s　　　B．它是某种原子核衰变时产生的C．它的波长比可见光短　　　　　　　　D．它的光子的能量约为2.9×10－21J7．氢原子从能级A跃迁到能级B吸收频率为的光子，从能级A跃迁到能级C释放频率为的光子，假设，那么当它从能级B跃迁到能级C时，将A．放出频率为的光子　　　B．放出频率为的光子C．吸收频率为的光子　　　D．吸收频率为的光子8、日光灯中有一个启动器，其中的玻璃泡中装有氖气。启动时，玻璃泡中的氖气会发出红光，这是由于氖原子的A．自由电子周期性运动而产生的B．外层电子受激发而产生的C．内层电子受激发而产生的D．原子核受激发而产生的9．已知氦离子He+能级En与量子数n的关系和氢原子能级公式类似，处于基态的氦离子He+的电离能为E＝54.4eV。为使处于基态的氦离子He+处于激发态，入射光子所需的最小能量为A．13.6eVB．40.8eVC．48.4eVD．54.4eV23/23\n10．如图15.2-5所示是工厂利用放射线自动控制铝板厚度的装置示意图．(1)请简述自动控制的原理．(2)如果工厂生产的是厚度为1mm的铝板，在三种射线中，哪一种对铝板的厚度控制起主要作用，为什么?参考答案变式迁移1B2D能力突破1．A2.3．BD4ABC5、辐射6BC7B8B9．B10.(1)放射线具有穿透本领，如果向前移动的铝板的厚度有变化，那么探测器接收到的放射线的强度就会随之变化，将这种变化转变的电信号输入到相应的装置，自动地控制图中右侧的两个轮间的距离，到达自动控制铝板厚度的目的．(2)射线起主要作用，因为射线的贯穿本领很小，一张薄纸就能把它挡住，更穿不过1mm的铝板；射线的贯穿本领很强，能穿过几厘米的铅板．当铝板厚度发生变化时，透过铝板的射线强度变化较大，探测器可明显地反映出这种变化，使自动化系统做出相应的反响。高考真题1．（2022年高考江苏卷．物理．12C）(1)如图1所示，以下实验中，深入地提醒了光的粒子性一面的有　　　　　　　　．图1(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m１、m２，电量分别为q１、23/23\nq２．A、B两球由静止释放，重力加速度为g，那么小球A和Ｂ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种粒子，这种粒子是　　　　　　。是的同位素，被广泛应用于生物示踪技术。1mg随时间衰变的关系如图2所示，请估算4mg的经多少天的衰变后还剩0.25mg?图22．（2022年高考重庆卷．理综．14）1放射性同位素针232经αβ衰变会生成氧，其衰变方程为ThRn+xα+yβ，其中（）A.x=1,y=3B.x=2,y=3C.x=3,y＝1D.x=3,y=23．（2022年高考宁夏卷．理综．33①）天然放射性元素Pu经过次a衰变和次b衰变，最后变成铅的同位素。（填入铅的三种同位素Pb、Pb、Pb中的一种）4．（2022年高考山东卷．理综．38①）在氢原子光谱中．电子从较高能级跃迁到n=2能级发出的谱线属于巴耳末线系。假设一群氢原子自发跃迁时发出的谱线中只有2条属于巴耳末线系，那么这群氢原子自发跃迁时最多可发出条不同频率的谱线。5．（2022年高考上海卷．物理．3A）1991年卢瑟福依据α粒子散射实验中α粒子发生了＿＿＿＿（选填“大”或“小”23/23\n）角度散射现象，提出了原子的核式构造模型。假设用动能为1MeV的α粒子轰击金箔，那么其速度约为＿＿＿＿＿m/s。（质子和中子的质量均为1.67×10－27kg，1MeV=1×106eV）6．（2022年上海卷．物理．2B）放射性元素的原子核在α衰变或β衰变生成新原子核时，往往会同时伴随＿＿＿＿＿辐射。已知A、B两种放射性元素的半衰期分别为T1和T2，经过t＝T1·T2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＝＿＿＿＿＿。7．（2022年高考上海卷．物理．6）在以下4个核反响方程中，x表示质子的是（A）（B）（C）（D）8．（2022年海南卷．物理．33①）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．该生物死亡时距今约年．9．（2022年高考广东卷．物理．2）铝箔被α粒子轰击后发生了以下核反响：Al+He→X+n．以下判断正确的选项是A．n是质子　　　　　　　　　　　　B．n是中子C．X是Si的同位素　　　　　　　　D．X是P的同位素10．（2022年高考广东卷．物理．6）有关氢原子光谱的说法正确的选项是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定频率的光C．氢原子光谱说明氢原子能级是分立的D．氢原子光谱的频率与氢原子能级的能量差无关23/23\n11．（2022年高考上海卷．理科综合．4）二十世纪初，为了研究物质的内部构造，物理学家做了大量的实验，提醒了原子内部的构造，发现了电子、中子和质子，如图3所示是（）A.卢瑟福的粒子散射实验装置B.卢瑟福发现质子的实验装置C.汤姆逊发现电子的实验装置图3D.查德威克发现中子的实验装置12．（2022年高考全国卷2．理综．20）2中子和质子结合成氘核时，质量亏损△m，相应的能量△E=△mc2=2.2MeV是氘核的结合能。以下说法正确的选项是A．用能量小于2.2MeV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2.2MeV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C．用能量大于2.2MeV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D．用能量大于2.2MeV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零13．（2022年北京卷．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。以下说法正确的选项是A．核反响方程是H+nH+γB．聚变反响中的质量亏损1+m2-m1C．辐射出的γ光子的能量E=(m3-m1-m2)c23/23\nD．γ光子的波长12314．（2022年高考山东卷．物理．29）人类认识原子构造和开发利用原子能经历了十分曲折的过程。请按要求答复以下问题。⑴卢瑟福、玻尔、查德威克等科学家在原子构造或原子核的研究方面做出了卓越的奉献。请选择其中的两位，指出他们的主要成绩。①___________________________________________________。②___________________________________________________。在贝克勒尔发现天然放射现象后，人们对放射线的性质进展了深入研究，如图4为三种射线在同一磁场中的运动轨迹，请从三种射线中任选一种，写出它的名称和一种用途。_________，_______________________。图4⑵在可控核反响堆中需要给快中子减速，轻水、重水和石墨等常用作减速剂。中子在重水中可与H核碰撞减速，在石墨中与C核碰撞减速。上述碰撞可简化为弹性碰撞模型。某反响堆中快中子与静止的靶核发生对心正碰，通过计算说明，仅从一次碰撞考虑，用重水和石墨作减速剂，哪种减速效果更好？09模拟1．（南京市2022年高三总复习试卷．物理．9）月球土壤里大量存在着一种叫做“氦3（）”的化学元素，是热核聚变重要原料。科学家初步估计月球上至少有100万吨氦3，如果相关技术开发成功，将可为地球带来取之不尽的能源。关于“氦3（）”与氘核聚变，以下说法中正确的选项是A．核反响方程为B．核反响生成物的质量将大于参加反响物质的质量C．氨3（）一个核子的结合能大于氦4（）一个核子的结合能23/23\nD．氦3（）的原子核与一个氘核发生聚变将放出能量2．（2022年安徽高考信息交流试卷．物理．8）2022年10月12日，安徽芜湖核电有限公司成立，以推进安徽首个核电站建立。关于核电站获取核能的根本核反响方程可能是（）A．B．C．D．3．（广东省华南师大附中2022届高三综合测试卷．物理．7）一个铍原子核（Be）从最靠近核的K层电子轨道上俘获一个电子后发生衰变，生成一个锂核（），并放出一个不带电的中微子νe（质量不计），人们把这种衰变叫铍核的EC衰变。核反响方程为：Be。已知一个铍原子质量为m1，一个锂原子质量为m2，一个电子质量为me，光速为c，那么一个铍原子核发生上述核反响释放的能量为（　　）A．(m1—m2)c2B．(m1＋me＋m2)c2C．(m1＋me—m2)c2D．(m2—m1—me)c24．（江苏盐城市2022年第二次调研卷．物理．26）镭（Ra）是历史上第一个被别离出来的放射性元素，已知能自发地放出α粒子而变成新核Rn，已知的质量为M1=3.7533×10－25kg，新核Rn的质量为M2=3.6867×10－25kg，α粒子的质量为m=6.6466×10－27kg，现有一个静止的核发生α衰变，衰变后α粒子的速度为3.68×105m/s。那么：（计算结果保存两位有效数字）①写出该核反响的方程式。②此反响过程中放出的能量是多少？③反响后新核Rn的速度是多大？5．（江苏省南京市2022届高三质量检测卷．物理．31）一个静止的铀核（原子质量为232.0372u）放出一个α粒子（原子质量为4.0026u）后衰变成钍核（原子质量为228.0287u）。（已知：原子质量单位1u=1.67×10—27kg，1u相当于931MeV）23/23\n（1）写出核衰变反响方程；（2）算出该核衰变反响中释放出的核能；（3）假设反响中释放出的核能全部转化为钍核和α粒子的动能，那么钍核获得的动能有多大？6．（淮安、连云港、宿迁、徐州四市2022第三次调研卷．物理．27）⑴有以下说法：A．原子核放出β粒子后，转变成的新核所对应的元素是原来的同位素B．卢瑟福的α粒子散射实验提醒了原子核具有复杂的构造C．光电效应实验提醒了光的粒子性D．玻尔在研究原子构造中引进了量子化的观念E．氢原子从低能级跃迁到高能级要放出光子F．原子核的比结合能越大，表示原子核越稳定其中正确的说法是___▲____⑵静止在匀强磁场中的，放出α粒子，衰变成，衰变后的速度方向与磁场方向垂直。①写出衰变方程；②计算衰变后的轨道半径与α粒子的轨道半径之比。7．（青岛市2022年质量检测卷．物理—选修3—5）某实验室工作人员，用初速为v0=0.09c（c为真空中的光速）的α粒子，轰击静止在匀强磁场中的钠原子核Na，产生了质子。假设某次碰撞可看作对心正碰，碰后新核的运动方向与α粒子的初速方向相同，质子的运动方向与新核运动方向相反，它们在垂直于磁场的平面内分别做匀速圆周运动。通过分析轨迹半径，可得出新核与质子的速度大小之比为1：10，已知质子质量为m。（1）写出核反响方程；23/23\n（2）求出质子的速度v（结果保存两位有效数字）。8．（临沂市2022年质量检测卷．物理—物理3—5）静止在匀强磁场中的核俘获一个运动方向垂直于磁场，速度大小为7.7×104m/s的中子，假设发生核反响后只产生了两个新粒子，其中一个粒子为氦核（）。反响前后各粒子在磁场中的运动轨迹如图5所示。核与另一种未知新粒子在磁场中做匀速圆周运动的半径之比为40：3。那么：图5（1）写出此核反响的方程式图5（2）求产生的未知新粒子的速度。9．（济南市2022年5月质量检测着卷．物理——选修3—5）静止的锂核（Li）俘获一个速度为7.7×106m/s的中子，发生核反响后假设只产生了两个新粒子，其中一个粒子为氦核（He），它的速度大小是8.0×106m/s，方向与反响前的中子速度方向相同。（1）写出此核反响的方程式；（2）求反响后产生的另一个粒子的速度大小及方向；（3）此反响过程中是否发生了质量亏损，说明依据。10．（山东省烟台市2022年诊断性测试卷．物理—物理3—5）两个动能均为1MeV的氘核发生正面碰撞，引起如下反响H+H→H+H，已知：氘核的质量为2.0136u，氚核的质量为3.0156u，氢核的质量为1.0073u，1原子质量单位（u）相当于931.5MeV.试求（1）此核反响中放出的能量△E为多少MeV？（2）假设放出的能量全部变为新生核的动能，那么新生的氢核所具有的动能为多少Mev23/23\n11．（山东省淄博市2022届模拟卷．物理——选修3—5）如图6所示，垂直于纸面向里的匀强磁场的磁感应强度B=0.500T，MN是磁场的左边界。在磁场中的A点有一静止镭核，A距MN的距离OA=1.00m。D是放置在MN边缘的粒子接收器，OD=1.00m。发生放射性衰变，放出某种x粒子后变为一氡，接收器D接收到了沿垂直于MN方向射来的粒子x。已知衰变过程释放的能量全部转化为两新核的动能。（1）写出上述过程中的衰变方程（衰变方程必须写出x的具体符号）。图6（2）求该镭核在衰变为氡核和x粒子时释放的能量。（保存三位有效数字，电子电荷量e=1.60×10-19C,1u可近似取1.6×10-27kg）高考真题1．【解析】（1）A为康普顿散射，B为光电效应，康普顿散射和光电效应都深入提醒了光的粒子性；C为粒子散射，不是光子，提醒了原子的核式构造模型。D为光的折射，提醒了氢原子能级的不连续；（2）系统动量守恒的条件为所受合外力为零。即电场力与重力平衡；（3）由核反响过程中电荷数和质量数守恒可写出核反响方程：，可知这种粒子是正电子。由图象可知的半衰期为14天，的衰变后还剩，经历了4个半衰期，所以为56天。【答案】（1）AB（2）（3）56天23/23\n2．【解析】此题考察放射性元素衰变的有关知识，此题为较容易的题目。由衰变方程：,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。【答案】D3．【解析】由电荷数守恒和质量数守恒查得经8次a衰变和4次b衰变，最后变成铅的同位素【答案】844．【解析】由氢原子跃迁规律可求得发出6条不同频率的谱线【答案】65．【解析】：卢瑟福在α粒子散射实验中发现了大多数α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展分析，提出了原子的核式构造模型；1MeV=1×106×1.6×10-19=mv2，解得v=6.9×106m/s。【答案】了大多数α粒子没有大的偏转，v=6.9×106m/s6．【解析】：放射性元素的原子核在α衰变或β衰变生成新原子核时，往往以γ光子的形式释放能量，即伴随γ辐射；根据半衰期的定义，经过t＝T1·T2时间后剩下的放射性元素的质量相同，那么=，故mA：mB＝2T2:2T1【答案】：γ，2T2:2T17．【解析】由核反响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、α粒子、质子、中子。【答案】C8．【解析】：该核剩下1/4，说明正好经过两个半衰期时间，故该生物死亡时距今约2×5730年=11460年。【答案】11460年23/23\n9．【解析】根据核反响方程质量数和电荷数守恒可知选项B、D正确。【答案】BD10．【解析】氢原子的发射光谱是不连续的，只能发出特定频率的光，说明氢原子的能级是分立的，选项B、C正确。根据玻尔理论可知，选项D错误。【答案】BC11．【解析】题目中所给装置是卢瑟福研究粒子散射实验装置，应选项A正确。【答案】A12．【解析】只有静止氘核吸收光子能量大于其结合能时，才能分解为一个质子和一个中子，故A项正确，B项错误；根据能量守恒定律，光子能量大于氘核结合题，那么多余的能量以核子动能形式呈现，故C项错，D项正确。【答案】AD13．【解析】核反响方程是H+nH+；辐射出的光子的能量E=(1+m2-m3)c2；光子的波长。【答案】B14．【解析】⑴卢瑟福提出了原子的核式构造模型；玻尔把量子理论引入原子模型，并成功解释了氢光谱；查德威克发现了中子（或其他成就）。⑵设中子质量为Mn靶核质量为M，由动量守恒定律Mnv0=Mnv1+Mv2解得：在重水中靶核质量：MH=2Mn，；在石墨中靶核质量：Mc=12M与重水靶核碰后中子速度较小，故重水减速效果更好。【答案】（1）卢瑟福提出了原子的核式构造模型；玻尔把量子理论引入原子模型，并成功解释了氢光谱；查德威克发现了中子（2）重水减速效果更好09模拟23/23\n1．【解析】“氦”与氘核聚变的核反响时符合质量数与电荷数守恒，且聚变是放能反响。【答案】AD2．【解析】A为α衰变方程，B为聚变方程，C为发现质子的人工核反响方程，D为裂变方程，现在核电站获取核能的方式为裂变，D正确。【答案】D3．【解析】已知一个铍原子质量为m1，那么铍核的质量为m1－4me。一个锂原子质量为m2，那么锂核的质量为m1－3me。题述核反响的质量亏损Δm＝[(m1－4me)＋me]－(m1－3me)＝m1—m2，故题述核反响释放的能量为ΔE＝Δmc2＝(m1—m2)c2，A正确。【答案】A4．【解析】①(3分)②（2分）③（2分）(1分)【答案】（1）（2）（3）5．【解析】（1）（2）质量亏损△m=0.0059u△E=△mc2=0.0059×931MeV=5.49MeV（3）系统动量守恒，钍核和α粒子的动量大小相等，即23/23\n所以钍核获得的动能【答案】（1）（2）5.49MeV（3）6．【解析】⑴CDF⑵①②洛伦兹力提供带电粒子在匀强磁场运动的向心力得：由上式得：因和的动量等大，所在磁场相同，有：即：【答案】（1）CDF（2）（3）7．【解析】（1）He+Na→Mg+H（2）α粒子、新核的质量分别为4m、26m，质子的速率为v，对心正碰，由动量守恒定律得：解出：v=0.23c【答案】（1）He+Na→Mg+H（2）v=0.23c8．【解析】（1）2分（2）设中子，氢核（）、氘核（）的质量分别为m1、m2、m3，速度大小分别为v1、v2、v3，粒子做匀速圆周运动的半径为R，由23/23\n由………………①由动量守恒定律得：……………………②由径迹图象可知反向即：解得方向与中子速度方向相反【答案】（1）（2）9．【解析】（1）（2）用m1、m2和m3分别表示中子（）、氦核（）和氚核的速度，由动量守恒定律得代入数值，得即反响后生成的氚核的速度大小为方向与反响前中子的速度方向相反（3）反响前的总动能反响后的总动能经计算知E2>E1，故可知反响中发生了质量亏损。【答案】（1）（2）（3）E2>E1，故可知反响中发生了质量亏损10．【解析】（1）23/23\n（2）相互作用过程中动量守恒P1=P2……由能量定恒得11．【解析】（1）（2）根据题意可知，a粒子在磁场中做原半径R=1.06m,设a粒子的速度为v1带电量为g，质量为m那么有kg·m/sa粒子的动能J镭核衰变满足动量守恒，设氡核的质量为M，速度为v2有氡核能的动能镭核衰变时释放的能量J【答案】（1）（2）J23/23