1、单位：金太阳教育 姓名：刘占想 E_mail ： 原子物理单元测试一、本题共 10 小题。每小题 4 分，共 40 分。在每小题给出的四个选项中。有的小题只有一个选项正确。有的小题有多个选项正确，全部选对的得 4 分，选错或不答得0 分，选对但不全的得 2 分1.下列说法正确的是（ C ）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卢瑟福的 粒子散射实验揭示了原子核有复杂结构玻尔的原子结构理论是在卢瑟福核式结构学说基础上引进了量子理论 射线、 射线、 射线本质上都是电磁波2关于质能方程 E=mc2，下列说法正确的是（ C ）A、质量与能量可以相互转化B、当物体向外释放能量时，其质量必定
2、减少，且减少的质量 m 与释放的能量 E 满足 E=mc2C、物体的核能可以用 mc2 表示D、mc 2 是物体所蕴藏能量的总和3下列核反应或核衰变方程中，符号“X”表示中子的是（ AC）(A) (B)XCHe12649XOHeN1784217(C) (D)Ptng1078208 pU3994 05广东卢瑟福通过实验首次实现了原子核的人工转变，核反应方程为，下列说法中正确的是 （ A C ）17128eNO(A)通过此实验发现了质子(B)实验中利用了放射源放出的射线(C)实验中利用了放射源放出的射线(D)原子核在人工转变过程中，电荷数可能不守恒5、下列说法中正确的是 （ A ） A.质子与中子
3、的质量不等，但质量数相等B.两个质子之间，不管距离如何，核力总是大于库仑力C.同一种元素的原子核有相同的质量数，但中子数可以不同D.除万有引力外，两个中子之间不存在其它相互作用力6、光子的能量为 hv，动量的大小为，如果一个静止的放射性元素的原子核在发生衰变时只发出一个 光子，则衰变后的原子核（ C ）A、仍然静止 B、沿着与光子运动方向相同的方向运动C、沿着与光子运动方向相反的方向运动 D、可能向任何方向运动单位：金太阳教育 姓名：刘占想 E_mail ： 72005 年高考理综.已知 介子、 介子都是由一个夸克（夸克 u 或夸克 d ）和一个反夸克（反夸克 或反夸克 ）组成的，它们的带电量
4、如下表所示，表u d中 e 为元电荷。u d u d带电量 +e e+ e23 e13 e23+ e13下列说法正确的是 （ AD ）A. 由 u 和 组成 B. 由 d 和 组成d uc. 由 u 和 组成 D 由 d 和 组成d u8有一种衰变叫 EC 衰变，EC 衰变发生于核内中子数相对过少的放射性原子核。核内的一个质子（ H）可以俘获一个核外电子（ e）并发射出一个中微子而转变为一个1 01中子 n。经过一次 EC 衰变后原子核的 ( A )0A质量数不变，原子序数减少 1 B质量数增加 1，原子序数不变C质量数不变，原子序数不变 D质量数减少 1，原子序数减少 19.如图所示是原子核
5、的核子平均质量与原子序数 Z 的关系图像。下列说法中正确的是（A）若 DE 能结合成 F，结合过程一定要释放能量 (AC)（B）若 DE 能结合成 F，结合过程一定要吸收能量（C）若 A 能分裂成 BC，分裂过程一定要释放能量（D）若 A 能分裂成 BC，分裂过程一定要吸收能量1004 江苏雷蒙德戴维斯因研究来自太阳的电子中徽子( ve)而获得了 2002年度诺贝尔物理学奖他探测中徽子所用的探测器的主体是一个贮满 615t 四氯乙烯( C2Cl4)溶液的巨桶电子中微子 可以将一个氯核转变为一个氩核，其核反应方程式为 ，已知 核的质量为 36.95658u， 核的eArlve013781Cl37
6、1 Ar3718质量为 36.95691u， 的质量为 0.00055u，1 u 质量对应的能量为0单位：金太阳教育 姓名：刘占想 E_mail ： 931.5MeV根据以上数据，可以判断参与上述反应的电子中微子的最小能量为（A）A. 0.82 MeV B. 0.31 MeV C. 1.33 MeV D. 0.51 MeV三、本题共 8 小题，共 110 分解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤只写出最后答案的不能得分有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位11已知一个铍核 Be 和一个 粒子结合成一个碳核 ，并放出 5.6Me能94 126量（1）写出核反应方程；（2）若铍核和
7、粒子共有 130，刚好完全反应，那么共放出多少焦的能量?阿伏伽德罗常数 N 6.0210 23mol1 )（3）质量亏损共多少千克?解 (1) Be He 5.6MeV942160（2） E5.410 12( E= )*5.6MevMmN（3）610 5 kg12（2002 年两广河南 12 分）如下一系列核反应是在恒星内部发生的，其中为质子， 为 粒子， 为正电子， 为一种中微子已知质子的质量为 167264810 27 ， 粒子的质量为 664492910 27 ，正电子的质量为 91110 31 ，中微子的质量可忽略不计，真空中的光速30010 试计算该系列核反应完成后释放的能量解为求出
8、系列反应后释放的能量，将题中所给的诸核反应方程左右两侧分别相加，消去两侧相同的项，系列反应最终等效为42 2设反应后释放的能量为，根据质能关系和能量守恒得单位：金太阳教育 姓名：刘占想 E_mail ： 4 2 ，代入数值可得39510 12 13如图所示，静止在匀强磁场中的 Li 核俘获一个速度为 v0=7.7104ms 的63中子而发生核反应 Li+ n H+ He，若已知 He 的速度为631034242v2=2.0104ms，其方向跟中子反应前的速度方向相同，求：（1） H 的速度多大?3（2）在图中画出粒子 H 和 He 的运动轨迹并用箭头标出旋转方向，并求3142它们的轨道半径之比
9、（3）当粒子 He 旋转了 3 周时，粒子 H 旋转几周?42 3114两个氘核聚变产生一个中子和氦核（氦的同位素）。已知氘核的质量，氦核的质量 ，中子的质量 。umD0136.2umHe015.3umn087.1（1）写出聚变方程并计算释放的核能。（2）若反应前两个氘核的动能为 0.35Mev。它们正面对撞发生聚变，且反应后释放的核能全部转化为动能，则产生的氦核和中子的动能各为多大？解（1）聚变的核反应方程： 核反应过程中的质量亏损为ne10321umnHeD05.)(2释放的核能为 MeV26.3.2ccE单位：金太阳教育 姓名：刘占想 E_mail ： （2）对撞过程动量守恒,由于反应前
10、两氘核动能相同，其动量等值反向，因此反应前后系统的动量为 0。即 ，反应前后总能量守恒，得nHevm， = 解得02(3.96)kHenkEEMevkE221()，3.96/4.ke .*3/4.97knev注：计算动量，动能时，粒子的质量用质量数代入15云室处在磁感强度为 B 的匀强磁场中，一静止的质量为 M 的原子核在云室中发生一次 衰变， 粒子的质量为 m，电量为 q，其运动轨迹在与磁场垂直的平面内。现测得 粒子运动的轨道半径为 R，求在衰变过程中的质量亏损。解该衰变放出 粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动，其轨道半径为 R 与速度 v 的关系由牛顿第二定律和洛仑兹力可得 ，核衰变过程中动量
11、守vqB2恒，得，又衰变过程中能量来自质量亏损，即vmMv)(0联立求解，2221)(1c )(22mMcqBR注意: 计算释放的核能要考虑质量亏损 ,而涉及动量问题时，亏损的质量可忽略不计16 太阳现正处于主序星演化阶段。它主要是由电子和 、 等原子核组成。H1e42维持太阳辐射的是它内部的核聚变反应，核反应方程是 释放的1核能，这些核能最后转化为辐射能。根据目前关于恒星演化的理论，若由于聚变反应而使太阳中的 核数目从现有数减少 10，太阳将离开主序星阶段而H1转入红巨星的演化阶段。为了简化，假定目前太阳全部由电子和 核组成。H1（1）为了研究太阳演化进程，需知道目前太阳的质量 M。已知地球
12、半径R6.4 106 m，地球质量 m6.010 24 kg，日地中心的距离 r1.510 11 m，地球表面处的重力加速度 g10 m/s 2 ，1 年约为 3.2107 秒，试估算目前太阳的质量 M。单位：金太阳教育 姓名：刘占想 E_mail ： （2）已知质子质量 mp1.672610 27 kg， 质量 m 6.645810 27 He42 kg，电子质量 me0.9 10 30 kg，光速 c310 8 m/s。求每发生一次题中所述的核聚变反应所释放的核能。（3）又知地球上与太阳垂直的每平方米截面上，每秒通过的太阳辐射能w1.35 103 W/m2。试估算太阳继续保持在主序星阶段还
13、有多少年的寿命。（估算结果只要求一位有效数字。）（1）要估算太阳的质量 M，研究绕太阳运动的任一颗行星的公转均可，现取地球为研究对象。设 T 为地球绕日心运动的周期，则由万有引力定律和牛顿定律可知 rTmrG22)(地球表面处的重力加速度 2Rg得 rTM23)(以题给数值代入，得 M210 30 kg （2）根据质量亏损和质能公式，该核反应每发生一次释放的核能为E（4m p2m em ）c 2 代入数值，得 E4.210 -12 J （3）根据题给假设，在太阳继续保持在主序星阶段的时间内，发生题中所述的核聚变反应的次数为 %104pMN因此，太阳总共辐射出的能量为 EN E设太阳辐射是各向同
14、性的，则每秒内太阳向外放出的辐射能为 4r 2w 所以太阳继续保持在主星序的时间为 t由以上各式解得 wrmcMtpe224)(1.0以题给数据代入，并以年为单位，可得 t110 10 年1 百亿年 点评：该题是信息题，关键是在大量的信息中选取有用的信息，而不被其他信息所干扰。如第（1）小题，实际上是万有引力定律在天文学上的应用，与原子核的知识无关。第（3）题，需要构建出太阳各向同性地向周围空间辐射核单位：金太阳教育 姓名：刘占想 E_mail ： 能（辐向能量流）的物理模型，是考查空间想象能力和建模能力的好题，这种题还会是以后命题的方向。171996 年清华大学和香港大学的学生合作研制了太阳
15、能汽车，该车是以太阳能电池将所接受的太阳光能转化为电能而提供电动机来驱动的。已知车上太阳能电池接收太阳光能的板面面积为 8m2，正对太阳能产生 120V 的电压，并对车上电动机提供 10A 的电流，电动机的直流电阻为 4，而太阳光照射到地面处时单位面积上的辐射功率为 103W/m2。（1）太阳能的能量实际上是由质子所参与的一系列反应所产生的，即在太阳内部持续不断的进行着热核反应，4 个质子聚变为 1 个氦核。写出核反应方程。（2）该车的太阳能电池转化为太阳光能的效率 。1（3）若质子、氦核、正电子的静止质量分别为 kg、2706.pmkg、 kg，则 m=1kg 的质子发生上述热核反27106
16、45.m27109.em应所释放的能量完全转化为驱动该车的有用功，能够维持该车行驶的时间是多少？（4）已知太阳每秒释放的能量为 3.81026J，则太阳每秒减小的质量为多少千克？若太阳质量减少万分之三，热核反应不能继续进行，计算太阳能存在多少年？（1） （2）eH0142101501sPUI（3） JcmEep 2.4)( 而 ，或tRIUMmN)42 2()pEIRt。st103.（4）太阳每秒释放的能量为 3.81026J，则太阳每秒减小的质量为。kgcEm102.太阳的质量为 21030kg，太阳还能存在的时间为 年。9105mMt18如图所示，垂直于纸面向里的匀强磁场的磁感应强度 B=
17、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Ra268OA=1.00m。 D 为放置在 MN 边缘的粒子接收器， OD=1.00m。 发生放射性衰a268变，放出某种粒子 x 后变为一氡（ ），接收器 D 接收到了沿垂直于 MN 方n286向射来的粒子 x。单位：金太阳教育 姓名：刘占想 E_mail ： （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）。（2）求该镭核在衰变为氡核和 x 粒子时释放的能量。（保留三位有效数字，取1u=1.661027 kg，电子电荷量 e=1.601019 C）解：（1） HRna428628（2）根据题意可知， 粒子在磁场中做圆运动的半径R=1.00m，设 粒子的速度为 ，带电量为 q，质量v为 m，则有 qvB2( kgm/s)191906.50.6. P粒子的动能 J12213/mPE镭核衰变满足动量守恒，设氡核的质量为 M，速度为v，有 0Mv氡核的动能 12镭核衰变时释放的能量 J。1212096.)(EE
