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高考第一轮 物理
单元训练题十五 原子和原子核


 

本试卷分第Ⅰ卷和第Ⅱ卷两部分,共120分,考试时间100分钟.

第Ⅰ卷(选择题,共50分)

一、本题共40小题,每小题3分,共120分.在每小题给出的四个选项中.有的只有一个选项正确,有的有多个选项正确,全部选对的得3分,选不全的得2分,有选错或不答的得0分.

1、氦原子被电离出核外一个电子,形成类氢结构的氦离子,已知基态的氦离子的能量为E1=-54.4eV,氦离子的能级示意图如图15-1所示.在具有下列能量的光子中,不能被基态的氦离子吸收而发生跃迁的是( )

A.40.8eV             B.43.2eV

C.51.0eV             D.54.4eV

2、图15-2所示为氢原子的能级图.用光子能量为13.07eV的光照射一群处于基态的氢原子,可能观测到氢原子发射不同波长的光有多少种?( )

A.15               B.10

C.4               D.1

3、氢原子的能级图如图15-2所示,欲使一处于基态的氢原子释放出一个电子而变成氢离子,该氢原子需要吸收的能量至少是( )

A.13.60eV            B.10.20eV

C.0.54eV             D.27.20eV

4、图15-3中画出了氢原子的4个能级,并注明了相应的能量E处在n=4的能级的一群氢原子向低能级跃迁时,能够发出若干种不同频率的光波.已知金属钾的逸出功为2.22eV.在这些光波中,能够从金属钾的表面打出光电子的总共有( )

A.二种              B.三种

C.四种              D.五种

5、氢原子的能级如图15-2所示,已知可见光的光子能量范围约为1.62~3.11eV.下列说法错误的是( )

A.处于n=3能级的氢原子可以吸收任意频率的紫外线,并发生电离

B.大量氢原子从高能级向n=3能级跃迁时,发出的光具有显著的热效应

C.大量处于n=4能级的氢原子向低能级跃迁时,可能发出6种不同频率的光

D.大量处于n=4能级的氢原子向低能级跃迁时,可能发出3种不同频率的光

6、图15-2为氢原子能级的示意图,现有大量的氢原子处于n=4的激发态,当向低能级跃迁时辐射出若干不同频率的光.关于这些光下列说法正确的是( )

A.最容易表现出衍射现象的光是由n=4能级跃到n=1能级产生的

B.频率最小的光是由n=2能级跃迁到n=1能级产生的

C.这些氢原子总共可辐射出3种不同频率的光

D.用n=2能级跃迁到n=1能级辐射出的光照射逸出功为6.34eV的金属铂能发生光电效应

7、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变谱线.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.根据氢原子的能级图15-4可以判断,△n和E的可能值为( )

A.△n=1,13.22eV<E<13.32eV

B.△n=2,13.22eV<E<13.32eV

C.△n=1,12.75eV<E<13.06eV

D.△n=2,12.75eV<E<13.06eV

8、μ子与氢原子核(质子)构成的原子称为μ氢原子(hydrogen muon atom),它在原子核物理的研究中有重要作用.图15-5为μ氢原子的能级示意图.假定光子能量为E的一束光照射容器中大量处于n=2能级的μ氢原子,μ氢原子吸收光子后,发出频率为γ1、γ2、γ3、γ4、γ5、和γ6的光,且频率依次增大,则E等于( )

A.h(γ3-γ1)         B.h(γ5+γ6

C.hγ3                D.hγ4

9、图15-6所示为氢原子的四个能级,其中E1为基态,若氢原子A处于激发态E2,氢原子B处于激发态E3,则下列说法正确的是( )

A.原子A可能辐射出3种频率的光子

B.原子B可能辐射出3种频率的光子

C.原子A能够吸收原子B发出的光子并跃迁到能级E4

D.原子B能够吸收原子A发出的光子并跃迁到能级E4

10、可见光光子的能量在1.61~3.10eV范围内.若氢原子从高能级跃迁到量子数为n的低能级的谱线中有可见光,根据氢原子能级图可判断n为( )

A.1               B.2

C.3               D.4

11、现有1200个氢原子被激发到量子数为4的能级上,则在此过程中发出的光子总数是多少?假定处在量子数为n的激发态的氢原子跃迁到各较低能级的原子数都是处在该激发态能级上的原子总数的( )

A.2200              B.2000

C.1200              D.2400

12、若原子的某内层电子被电离形成空位,其它层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).214Po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214Po原子的K、L、M层电离出的电子的动能分别为EK=1.323MeV、EL=1.399MeV、EM=1.412MeV,则可能发射的特征X射线的能量为( )

A.0.013MeV            B.0.017MeV

C.0.076MeV            D.0.093MeV

13、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γ衰变时只发出一个γ光子,则衰变后的原子核( )

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

14、α射线中的α粒子的速度约为光速的l/10,α粒子的质量为β粒子质量的7.3 ×103倍,在图15-7中,在穿孔的铅盒底上,放有能放出α、β、γ三种射线的放射元素,放出的三种射线都打在屏上A、B、C三点(B到A距离大于C到A的距离),可在铅盒和屏之间加( )

A.垂直于纸面向里的匀强磁场

B.垂直于纸面向外的匀强磁场

C.水平向右的匀强电场

D.竖直向上的匀强电场

15、下列核反应方程式所表示的核反应类型,括号中判断正确的是( )

16、本题中用大写字母代表原子核.E经α衰变成为F,再经β衰变成为G,再α衰变成为H.上述系列衰变可记为下式:,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G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

17、若用x代表一个中性原子中核外的电子数,y代表此原子的原子核内的质子数,z代表此原子的原子核内的中子数,则对的原子来说( )

A.x=90,y=90,z=234

B.x=90,y=90,z=144

C.x=144,y=144,z=90

D.x=234,y=234,z=324

18、下列说法正确的是( )

A.α射线与γ射线都是电磁波

B.β射线为原子的核外电子电离后形成的电子流

C.用加温、加压或改变其化学状态的方法都不能改变原子核衰变的半衰期

D.原子核经过衰变生成新核,则新核的质量总等于原核的质量

19、已知π介子、π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,它们的带电量如下表所示,表中e为元电荷

π

π

u

d

 

带电量

+e

-e

下列说法正确的是( )

A.π是由u和组成       B.π是由d和组成

C.π是由u和组成       D.π是由d和组成

20、下列说法不正确的是( )

21、下列核反应方程中,符号“X”表示中子的是( )

22、如图15-8所示,放射源放在铅块的细孔中,铅块上方有匀强磁场,磁场方向垂直于纸面向外.已知放射源放出的射线有α、β、γ三种.下列判断正确的是( )

A.甲是α射线,乙是γ射线,丙是β射线

B.甲是β射线,乙是γ射线,丙是α射线

C.甲是γ射线,乙是α射线,丙是β射线

D.甲是α射线,乙是β射线,丙是γ射线

23、据新华社报道,由我国自行设计、研制的世界第一套全超导聚变实验装置(又称“人造太阳”)已完成了首次工程调试.下列关于“人造太阳”的说法中正确的是( )

A.“人造太阳”的核反应方程是

B.“人造太阳”的核反应方程是

C.根据公式△E=△mc2可知,核燃料的质量相同时,聚变反应释放的能量比裂变反应大得多

D.根据公式E=mc2可知,核燃料的质最相同时,聚变反应释放的能量与裂变反应释放的能量相同

24、在核反应方程式( )

A.X是中子,k=9          B.X是中子,k=10

C.X是质子,k=9          D.X是质子,k=10

25、2006年美国和俄罗斯的科学家利用回旋加速器,通过(钙48)轰击(锎249)发生核反应,成功合成了第118号元素,这是迄今为止门捷列夫元素周期表中原子序数最大的元素,实验表明,该元素的原子核先放出3个相同的粒子x,再连续经过3次α衰变后,变成质量为282的第112号元素的原子核,则上述过程中的粒子x是( )

A.中子              B.质子

C.电子              D.α粒子

26、衰变为要经过m次α衰变和n次β衰变,则m,n分别为( )

A.2,4              B.4,2

C.4,6              D.16,6

27、关于天然放射现象,下列说法正确的是( )

A.放射性元素的原子核内的核子有半数发生变化所需的时间就是半衰期

B.放射性物质放出的射线中,α粒子动能很大,因此贯穿物质的本领很强

C.当放射性元素的原子的核外电子具有较高能量时,将发生β衰变

D.放射性的原子核发生衰变后产生的新核从高能级向低能级跃迁时,辐射出γ射线

28、现有三个核反应( )

A.①是裂变,②是β衰变,③是聚变

B.①是聚变,②是裂变,③是β衰变

C.①是β衰变,②是裂变,③是聚变

D.①是β衰变,②是聚变,③是裂变

29、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1/4,则该古树死亡时间距今大约( )

A.22920年            B.11460年

C.5730年             D.2865年

30、某核反应方程为.已知的质量为2.0136u,的质量为3.0180u,的质量为4.0026u,X的质量为1.0087u.则下列说法中正确的是( )

A.X是质子,该反应释放能量

B.X是中子,该反应释放能量

C.X是质子,该反应吸收能量

D.X是中子,该反应吸收能量

31、目前核电站利用的核反应是( )

A.裂变,核原料为铀        B.聚变,核原料为铀

C.裂变,核原料为氚        D.聚变,核原料为氚

32、某原子核吸收一个中子后,放出一个电子,分裂为两个α粒子,由此可知( )

A.A=7,Z=3            B.A=7,Z=4

C.A=8,Z=3            D.A=8,Z=4

33、以mD、mp、mn分别表示氘核、质子、中子的质量,则( )

A.mD=mp+mn           B.mD=mp+2mn

C.mD>mp+mn           D.mD<mp+mn

34、中子n、质子p、氘核D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,反应方程为γ+D=p+n.若分解后的中子、质子的动能可视为相等,则中子的动能是( )

A.[(mD-mp-mn)c2-E]

B.[(mp+mn-mD)c2+E]

C.[(mD-mp-mN)c2+E]

D.[(mp+mn-mD)c2-E]

35、K介子衰变的方程为K→π+π,其中K介子和π介子带负的元电荷e,π0介子不带电.如图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介子在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后产生的,π介子沿v的反方向以大小为v的速度射出,其运动轨迹为图15-9中虚线所示的“心”形图线,则以下说法正确的的是( )

A.π介子的运动轨迹为PENCMDP

B.π介子运动一周回到P点所用时间为

C.B1=4B2

D.π0介子做匀速直线运动

36、氘和氚发生的反应方程式为,若有2g的氘和3g的氚全部发生反应,NA为阿伏加德罗常数,则释放的能量为( )

A.NA×17.6(MeV)        B.2NA×17.6(MeV)

C.3NA×17.6(MeV)        D.5NA×17.6(MeV)

37、匀强磁场中有一个静止的氮核,被与磁场方向垂直的速度为v的α击中形成复合核,然后沿相反方向释放出一个速度也为v的质子,则( )

A.质子与反冲核的动能之比为17︰8

B.质子与反冲核的动量大小之比为1︰1

C.质子与反冲核动量大小之比为8︰17

D.质子与反冲核在磁场中角速度之比为17︰8

38、下列说法正确的是( )

A.玛丽·居里首先提出原子的核式结构学说

B.卢瑟福在α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

39、在活着的生物体,由于新陈代谢作用,所含C元素中有一定比例的14C当生物体死亡后,14C的含量将不再增加,随着时间的推移,14C的数量将因放射性衰变而逐渐减少.因此,测定生物化石中14C的含量,与活的生物体中14C的含量相比较,就可以判断出生物化石的年龄.已知14C半衰期约为5.7×103年,关于14C原子核的组成以及在考古学中的应用,以下的判断中正确的是( )

A.14C原子核中包含有14个中子和6个质子

B.14C原子核中包含有14个核子,其中有6个中子

C.测定某块生物化石中14C的含量是活的生物体内的1/4,该生物化石年龄大约为1.1×104

D.测定某块生物化石中14C的含量是活的生物体内的1/4,该生物化石年龄大约为2.3×104

40、卢瑟福通过α粒子散射实验,判断出原子的中心有一个很小的核,并由此提出了原子的核式结构.如图15-10所示的平面示意图中,①、②两条线表示α粒子运动的轨迹,则沿③所示方向射向原子核的α粒子可能的运动轨迹为( )

A.轨迹a             B.轨迹b

C.轨迹c             D.轨迹d

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