2014年高考物理黄金易错点专题汇编专题16 原子物理1．下列说法中正确的是 ( )A.玛丽·居里首先提出原子的核式结构B．卢瑟福在a粒子散射实验中发现了电子C.查德威克在原子核人工转变的实验中发现了中子d.爱因斯坦为解释光电效应的实验规律提出了光子说2．铀裂变的产物之一氪90(9036Kr)是不稳定的，它经过一系列衰变最终成稳定的锆90(9040Zr)，这些衰变是 ( )A. 1次a衰变，6次β衰变B．4次β衰变C. 2次a衰变D．2次a衰变，2次β衰变4．为了捍卫我国的领海主权，随着我国综合国力的不断增强，相信在不远的将来，我国会拥有自己的航空母舰．假设航空母舰的动力来自核反应堆，其中主要的核反应方程式是23592U＋10n→14156Ba＋9236Kr＋( )10 n(1)在括号内填写10n前的系数；(2)用m1、m2、m3分别表示23592U、14156Ba、9236Kr核的质量，m表示中子的质量，则上述反应过程中一个铀235核发生裂变产生的核能ΔE是多少？(3)假设核反应堆的功率P＝6.0×105kW，若一个铀235核裂变产生的能量为2.8×10－11J，则该航空母舰在海上航行一个月需要消耗多少kg铀235？(铀235的摩尔质量M＝0.235kg/mol，一个月约为t＝2.6×106s，阿伏加德罗常数N A＝6.0×1023mol－1，计算结果保留两位有效数字)5．在真空中，原来静止的原子核a b X在进行α衰变时，放出α粒子的动能为E0.假设衰变后产生的新核用字母Y表示，衰变时产生的能量全部以动能形式释放出来，真空中的光速为c，原子核的质量之比等于其质量数之比，原子核的重力不计．(1)写出衰变的核反应方程；(2)求衰变过程中总的质量亏损．6．如图甲所示，MN为竖直放置、彼此平行的两块平板，两板间距为d，两板中央有一个小孔O、O′正对．在两板间有垂直于纸面方向的磁场，磁感应强度随时间变化如图乙所示，有一放射源内装镭核(22688 Ra)，放在平行板电容器的左侧，镭核(22688Ra)沿着OO′方向释放一个α粒子后衰变成氡(Rn)．设α粒子的质量为m，电荷量为q，该粒子在匀强磁场中运动的周期与磁场变化的周期都为T0，不考虑由于磁场变化而产生的电场的影响，不计粒子受的重力．(1)写出镭核的衰变方程；(2)求磁感应强度B0的大小；(3)要使α粒子从O′孔垂直于N板射出磁场，求射入磁场的速度．7.在可控核反应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H21核碰撞减速，在石墨中与C126核碰撞减速.上述碰撞可简化为弹性碰撞模型.某反应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？8.原子从一个能级跃迁到一个较低能级时,有可能不发射光子,例如在某种条件下,铬原子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,以这种方式脱离原子的电子叫俄歇电子.已知铬原子的能级公式可简化为,2n A E n -=式中n =1,2,3,…表示不同的能级,A 是正的已知常数.上述俄歇电子的动能是多少？10.已知氘核质量为2.013 6 u ，中子质量为1.008 7 u,He 32的质量为3.015 0 u.(1)写出两个氘核聚变成He 32的核反应方程；(2)计算上述核反应中释放的核能；(3)若两氘核以相等的动能0.35 Me Ｖ做对心碰撞即可发生上述核反应，且释放的核能 全部转化为机械能，则反应中生成的He 32和中子的动能各是多少?【正确解答】解：为求出该系列反应后释放的能量，将题中所给的诸核反应方程式左右两侧分别相加，易错起源1、a粒子散射实验及原子子的核式结构例1下列说法中正确的是 ( )A.质子与中子的质量不等，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他相互作用力易错起源2、核反应，衰变，半衰期例2．本题中用大写字母代表原子核．正经a 衰变成为F ，再经β衰变成为C ，再经a 衰变成为H ．上述系列衰变可记为下式：SR Q P H G F E aaa−→−−→−−→−−→−−→−−→−βββ另一系列衰变如下：已知P 是F 的同位素，则 ( ) A.Q 是G 的同位素，R 是H 的同位素 B ．R 是E 的同位素，S 是F 的同位素 C ．R 是C 的同位素，S 是H 的同位素 D ．Q 是E 的同位素，R 是F 的同位素易错起源3、 核能，质量亏损，质能方程例3．中子n 、质子p 、氘核0的质量分别为mn 、mp 、mD.现用光子能量为E 的γ射线照射静止氘核使之分解，反应的方程为若分解后中子、质子的动能可视为相等，则中子的动能是 ( ) A ．[(m D -m p -m n )c 2-E] B ．[(m D +m n -m p )c 2-E] C·[(m D -m p -m n )c 2+E] D ．[(m D +m n -m p )c 2-E]1．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32He ＋32He→211H ＋42He.关于32He 聚变下列表述正确的是 ( ) A ．聚变反应不会释放能量 B ．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32He 聚变反应发电2．放射性元素衰变时放出的三种射线，按穿透能力由强到弱的排列顺序是 ( ) A ．α射线，β射线，γ射线 B ．γ射线，β射线，α射线 C ．γ射线，α射线，β射线 D ．β射线，α射线，γ射线3．下列说法正确的是( )A.157N ＋11H→126C ＋42He 是α衰变方程 B.11H ＋21H→32He ＋γ是核聚变反应方程 C.23892U→23490Th ＋42He 是核裂变反应方程D.42He ＋2713Al→3015P ＋10n 是原子核的人工转变方程4．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11H ＋126C→137N ＋Q 1，11H ＋157N→126C ＋X ＋Q 2方程中Q 1、Q 2表示释放的能量，相关的原子核质量见下表：e以下推断正确的是 ( )A．X是32He，Q2>Q1 B．X是42He，Q2>Q1C．X是32He，Q2<Q1D．X是42He，Q2<Q16．北京奥运会的相关场馆建设大量采用对环境有益的新技术，如奥运会场馆周围80%的路灯利用了太阳能发电技术，奥运会90%的洗浴热水采用了全玻真空太阳能集热技术．太阳能的产生是太阳内部高温高压条件下的核反应形成的，下列说法正确的是( )A．该核反应的方程可能是411H→42He＋201eB．该核反应的方程可能是23592U＋10n→13654Xe＋9038Sr＋1010nC．411H→42He＋201e反应之所以释放出能量，是因为11H核子的平均质量较42He的大D．411H→42H＋201e反应之所以释放出能量，是因为11H核子的平均质量较42He的小7．太阳内部发生的核反应主要是轻核的聚变，太阳中存在的主要元素是氢，氢核的聚变反应可以看作是4个氢核(11H)结合成1个氦核(42He)．下表中列出了部分粒子的质量(1u相当于931.5MeV的能量)以下说法中正确的是 ( )A．核反应方程式为411H→42He＋201eB．核反应方程式为411H→42He＋20－1eC．4个氢核结合成1个氦核时的质量亏损约为0.0266uD．聚变反应过程中释放的能量约为24.8MeV8．下列说法中错误的是( )A ．天然放射现象说明原子核内部具有复杂结构B ．α粒子散射实验说明原子核内部具有复杂结构C ．发现质子的核反应方程是147N ＋42He―→178O ＋11HD ．玻尔的原子结构理论是在卢瑟福核式结构学说上引进了量子理论9．14C 是一种半衰期为5730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14，则该古树死亡的时间距今大约( ) A ．22920年B ．11460年C ．5730年D ．2865年10．“轨道电子俘获”是放射性同位素衰变的一种形式，即原子核俘获一个核外电子，核内一个质子变为中子，原子核衰变成一个新核，并且放出一个中微子(其质量小于电子质量且不带电)．若一个静止的原子核发生“轨道电子俘获”(电子的初动量可不计)，则( )A ．生成的新核与衰变前的原子核质量数相同B ．生成新核的核电荷数增加C ．生成的新核与衰变前的原子核互为同位素D ．生成的新核与中微子的动量大小相等11.氢原子从能级m 跃迁到能级n 时辐射红光的频率为1ν，从能级n 跃迁到能级k 时吸收紫光的频率为2ν，已知普朗克常量为h ，若氢原子从能级k 跃迁到能级m ，则A. 吸收光子的能量为h1ν + h 2ν B. 辐射光子的能量为h 1ν + h 2ν C. 吸收光子的能量为h2ν- h 1ν D. 辐射光子的能量为h 2ν - h 1ν12．关于物质的波粒二象性，下列说法中不正确的是( )A ．不仅光子具有波粒二象性，一切运动的微粒都具有波粒二象性B ．运动的微观粒子与光子一样，当它们通过一个小孔时，都没有特定的运动轨道C ．波动性和粒子性，在宏观现象中是矛盾的、对立的，但在微观高速运动的现象中是统一的D ．实物粒子的运动有特定的轨道，所以实物不具有波粒二象性13.下列说法错误的是( )A.半衰期表示放射性元素衰变的快慢，半衰期越长，衰变越慢B.同位素的核外电子数相同，因而具有相同的化学性质C.阴极射线和β射线都是电子流，它们的产生机理是一样的D.重核裂变过程中一定伴随着质量亏损14.下列说法中正确的是( )A.氢原子从较高的激发态跃迁到较低的激发态时，电子的动能增加，电势能增加，原子的总能量增加B.α射线是原子核发出的一种粒子流，它的电离能力在α、β、γ三种射线中是最弱的C.原子核反应过程中的质量亏损现象违背了能量守恒定律D.将放射性元素掺杂到其他稳定元素中并大幅度降低其温度，它的半衰期不发生改变15.现在太阳向外辐射的能量是由于太阳内部氢聚变产生的，大约在40亿年以后太阳内部将会启动另一种核反应，其核反应方程为:CHeHeHe126424242→++,那时太阳向外辐射的能量是由上述两种核反应产生的.已知He42的质量为m1，C126的质量为m2,则下列判断正确的是( )A.3m1＞m2B.3m1＜m2C.3m1=m2D.m1=3m216.K－介子衰变的方程为K－→π－＋π0，其中K－介子和π－介子带负的元电荷e，π0介子不带电.如图15-1所示，两匀强磁场方向相同，以虚线MN为理想边界，磁感应强度分别为B1、B2.今有一个K－介子沿垂直于磁场的方向射入匀强磁场B1中，其轨迹为圆弧AP，P在MN上，K－在P点时的速度为v，方向与MN垂直.在P点该介子发生了上述衰变.衰变后产生的π－介子沿v反方向射出，其运动轨迹为如图虚线所示的“心”形图线.则以下说法正确的是( )A.π－介子的运行轨迹为PENCMDPB.π－介子运行一周回到P 用时为22eB m T π=C.B 1＝4B 2D.π0介子做匀速直线运动17.下列说法正确的是( ) A.研制核武器的钚239)Pu (23994 由铀239U)(23992经过4次β衰变而产生 B.发现中子的核反应方程是n C He Be 10126 4294+→+ C.20 g的U 23892 经过两个半衰期后其质量变为15 g D.U 23892 在中子轰击下，生成Sr 9438和Xe 14054的核反应前后，原子核的核子总数减少18.北京奥委会接受专家的建议，大量采用对环境有益的新技术，如2008年奥运会场馆周围80%～90%的路灯利用太阳能发电技术，奥运会90%的洗浴热水采用全玻璃真空太阳能聚热技术.太阳能是由于太阳内部高温高压条件下的聚变反应产生的，下列核反应属于聚变反应的是( )A.n He H H 10423121+→+B.H O He N 11178 42147+→+C.n 10S r Xe n U 10903813654 1023592 ++→+D.He Th U 4223490 23892+→19.关于天然放射现象，以下叙述正确的是( )A.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.若使放射性物质的温度升高，其半衰期将减小C.在α、β、γ这三种射线中，γ射线的穿透能力最强，β射线的电离能力最强D.铀核)U (23892 衰变为铅核)Pb (20682的过程中，要经过8次α衰变和10次β衰变20.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nHeHH1423121+→+B.“人造太阳”的核反应方程是n3KrBanU1923614156123592++→+C.“人造太阳”释放的能量大小的计算公式是ΔE=Δmc2D.“人造太阳”核能大小的计算公式是221mc E=。