2011年广东省揭阳市普宁一中高考物理专项训练：原子物理（解析版）

一、选择题

1. 难度：中等

原子的核式结构学说，是卢瑟福根据以下哪个实验提出来的（ ）
A．光电效应实验
B．氢原子光谱实验
C．α粒子散射实验
D．天然放射实验

2. 难度：中等

下列说法不正确的是（ ）
A．H+H→He+n是聚变
B．U+n→Xe+Sr+2n是裂变
C．Ra→Rn+He是α衰变
D．Na→Mg+e是裂变

3. 难度：中等

在下列四个方程中，X₁、X₂、X₃和X₄各代表某种粒子，以下判断中正确的是（ ）
．
A．X₁是α粒子
B．X₂是质子
C．X₃是中子
D．X₄是电子

4. 难度：中等

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．如奥运会场馆周围80%～90%的路灯将利用太阳能发电技术、奥运会90%的洗浴热水将采用全玻真空太阳能集热技术．太阳能的产生是由于太阳内部高温高压条件下的热核聚变反应形成的，其核反应方程是（ ）
A．
B．
C．
D．

5. 难度：中等

为了解决人类能源之需，实现用核能代替煤、石油等不可再生能源，很多国家都在研制全超导核聚变“人造太阳”，它是从海水中提取原料，在上亿度的高温下发生的可控核聚变反应，科学家依据的核反应方程是（ ）
A．→
B．→
C．→
D．→

6. 难度：中等

用中子（¹n）轰击铝27（₁₃²⁷Al），产生钠24（₁₁²⁴Na）和X；钠24具有放射性，它衰变后变成镁24（₁₂²⁴Mg）和Y．则X和Y分别是（ ）
A．α粒子和电子
B．α粒子和正电子
C．电子和α粒子
D．质子和正电子

7. 难度：中等

我国自行研制了可控热核反应实验装置“超导托卡马克”（英名称：EAST，俗称“人造太阳”）．设可控热核实验反应前氘核（₁²H）的质量为m₁，氚核（₁³H）的质量为m₂，反应后氦核（₂⁴He）的质量为m₃，中子（¹n）的质量为m₄．光速为c．下列说法中不正确的是（ ）
A．这种装置中发生的核反应方程式是₁²H+₁³H→₂⁴He+¹n
B．由核反应过程质量守恒可知m₁+m₂=m₃+m₄
C．核反应放出的能量等于（m₁+m₂-m₃-m₄）c²
D．这种装置与我国大亚湾核电站所使用核装置的核反应原理不相同

8. 难度：中等

匀强磁场中某种天然放射性元素的静止原子核发生α衰变，得到一张粒子径迹照片，如图所示，由图作出以下判断及论述，其中正确的是（ ）
A．由于α粒子质量较小，所以半径较小的圆是它的径迹
B．由于α粒子速度较大，所以半径较大的圆是它的径迹
C．由于α粒子电量较小，所以半径较大的圆是它的径迹
D．α粒子与反冲核作圆周运动的绕行方向一定同为顺时针或逆时针

9. 难度：中等

在匀强磁场中有一个静止的氡原子核（₈₆²²²Rn），由于衰变它放出一个粒子，此粒子的径迹与反冲核的径迹是两个相互外切的圆，大圆与小圆的直径之比为42：1，如图所 示，那么氡核的衰变方程应是下列方程中的哪一个（ ）

A．Rn→Fr
B．Rn→Po
C．
D．

10. 难度：中等

一个静止的放射性原子核处于垂直纸面向里的匀强磁场中，由于发生了衰变而形成了如图所示的两个圆形径迹，两圆半径之比为1：16（ ）
A．该原子核发生了α衰变
B．反冲核沿小圆做逆时针方向运动
C．原静止的原子核的原子序数为15
D．沿大圆和沿小圆运动的粒子的周期相同

11. 难度：中等

如图所示，铅盒A中装有天然放射性物质，放射线从其右端小孔中水平向右射出，在小孔和荧光屏之间有垂直于纸面向里的匀强磁场，则下列说法中正确的有（ ）

A．打在图中a、b、c三点的依次是α射线、γ射线和β射线
B．α射线和β射线的轨迹是抛物线
C．α射线和β射线的轨迹是圆弧
D．如果在铅盒和荧光屏间再加一竖直向上的匀强电场，则屏上的亮斑可能只剩下b

12. 难度：中等

如图所示，一验电器与锌板相连，现用一弧光灯照射锌板一段时间，关灯后，指针保持一定偏角（ ）
A．用一带负电的金属小球与锌板接触，则验电器指针偏角将增大
B．用一带负电的金属小球与锌板接触，则验电器指针偏角将减小
C．使验电器指针回到零，改用强度更大的弧光灯照射锌板相同的时间，验电器的指针偏角将增大
D．使验电器指针回到零，改用强度更大的红外线灯照射锌板，验电器的指针一定偏转

13. 难度：中等

下列关于光电效应的说法正确的是（ ）
A．若某材料的逸出功是W，则它的极限频率
B．光电子的初速度和照射光的频率成正比
C．光电子的最大初动能和照射光的频率成正比
D．光电子的最大初动能随照射光频率的增大而增大

14. 难度：中等

当具有5.0eV能量的光子照射到某金属表面后，从金属表面逸出的电子具有最大的初动能是1.5eV．为了使这种金属产生光电效应，入射光的最低能量为（ ）
A．1.5eV
B．3.5eV
C．5.0eV
D．6.5eV

15. 难度：中等

紫外线光子的动量为．一个静止的O₃吸收了一个紫外线光子后（ ）
A．仍然静止
B．沿着光子原来运动的方向运动
C．沿光子运动相反方向运动
D．可能向任何方向运动

16. 难度：中等

如图为一光电管的工作原理图，当用波长为λ的光照射阴极K时，电路中有光电流，则（ ）
A．换用波长为λ₁（λ₁＞λ）的光照射阴极K时，电路中一定没有光电流
B．换用波长为λ₂（λ₂＜λ）的光照射阴极K时，电路中一定有光电流
C．增加电路中电源的路端电压，电路中的光电流一定增大
D．将电路中电源的极性反接，电路中可能还有光电流

17. 难度：中等

根据玻尔理论，一个氢原子中的电子从半径为r_a的圆轨道自发地直接跃迁到另一半径为r_b的圆轨道上，r_a＞r_b．在此过程中（ ）
A．原子要发出某一频率的光子
B．原子要吸收某一频率的光子
C．原子要发出一系列频率的光子
D．原子要吸收一系列频率的光子

18. 难度：中等

激光器输出功率为P瓦，它每秒发出的光子数为（ ）
A．
B．
C．
D．

19. 难度：中等

氢原子核外电子从第3能级跃迁到第2能级时，辐射的光照在某金属上能发生光电效应，那么，以下几种跃迁能辐射光子且能使金属发生光电效应的有（ ）
A．处于第4能级的氢原子向第3能级跃迁
B．处于第2能级的氢原子向第1能级跃迁
C．处于第3能级的氢原子向第5能级跃迁
D．处于第5能级的氢原子向第4能级跃迁

20. 难度：中等

用一束单色光照射处于基态的一群氢原子，这些氢原子吸收光子后处于激发态，并能发射光子，现测得这些氢原子发射的光子频率仅有三种，分别为v₁、v₂和v₃，且v₁＜v₂＜v₃．则入射光子的能量应为（ ）
A．hv₁
B．hv₂
C．h（v₁+v₂）
D．hv₃

21. 难度：中等

质子、中子、α粒子的质量分别为m₁、m₂、m₃．质子和中子结合成一个α粒子，释放的能量是（ ）
A．（m₁+m₂-m₃）c²
B．m₃c²
C．（2m₁+2m₂-m₃）c²
D．（m₃-2m₁-2m₂）c²

22. 难度：中等

太阳的能量来自下面的反应：四个质子（氢核）聚变成一个α粒子，同时发射两个正电子和两个没有静止质量的中微子．已知α粒子的质量为m_a，质子的质量为m_p，电子的质量为m_e，用N表示阿伏伽德罗常数，用c表示光速．则太阳上2kg的氢核聚变成α粒子所放出能量为（ ）
A．125（4m_p-m_a-2m_e）Nc²
B．250（4m_p-m_a-2m_e）Nc²
C．500（4m_p-m_a-2m_e）Nc²
D．1000（4m_p-m_a-2m_e）Nc²

23. 难度：中等

质子、中子和氘核的质量分别为m₁、m₂和m₃，一个质子和一个中子结合成氘核时，若放出的能量全部转变为一个γ光子的能量，已知普朗克常量为h，真空中的光速为c．则放出的γ光子的频率为（ ）
A．
B．
C．
D．（m₁+m₂+m₃）c²h

24. 难度：中等

一个氘核（）与一个氚核（）发生聚变，产生一个中子和一个新核，并出现质量亏损．聚变过程中（ ）
A．吸收能量，生成的新核是
B．放出能量，生成的新核是
C．吸收能量，生成的新核是
D．放出能量，生成的新核是

25. 难度：中等

中子n、质子P、氘核D的质量分别为m_n、m_p、m_D．现用光子能量为E的γ射线照射静止的氘核使之分解，核反应方程γ+D=p+n，若分解后中子、质子的动能可视为相等，则中子的动能是（ ）
A．
B．
C．
D．

二、解答题

26. 难度：中等

如图所示，静止在匀强磁场中的，Li俘获一个速度为v=7.7×10⁴m/s的中子而发生核反应，Li+n→H+He，若已知He的速度为v₂=2.0×10⁴m/s，其方向跟中子反应前的速度方向相同，求：
（1）H的速度是多大？
（2）在图中画出粒子H和He的运动轨迹，并求它们的轨道半径之比．
（3）当粒子He旋转了3周时，粒子H旋转几周？

27. 难度：中等

如图所示，在某一足够大的真空室中，虚线PH的右侧是一磁感应强度为B、方向垂直纸面向里的匀强磁场，左侧是一场强为E、方向水平向左的匀强电场．在虚线PH上的点O处有一质量为M、电荷量为Q的镭核（₈₈²²⁶Ra）．某时刻原来静止的镭核水平向右放出一个质量为m、电荷量为q的α粒子而衰变为氡（Rn）核，设α粒子与氡核分离后它们之间的作用力忽略不计，涉及动量问题时，亏损的质量可不计．
（1）写出镭核衰变为氡核的核反应方程；
（2）经过一段时间α粒子刚好到达虚线PH上的A点，测得=L．求此时刻氡核的速率．