2018届高三原子物理检测题
第Ⅰ卷（选择题 共40分）
一。本题共10个小题，每题4分，共40分，每小题给出四个选项，有的小题只有一个选项正确，有的小题有多个选项正确，全部选对得4分，选对但不全得2分，错选或不答得0分． 1．为纪念爱因斯坦对物理学的巨大贡献，联合国将2018年定为“国际物理年”.对于爱因斯坦提出的质能方程E=mc2，下列说法中不正确的是（ ） ．．．
A.E=mc2表明物体具有的能量与其质量成正比
B.根据ΔE=Δmc2可以计算核反应中释放的核能
C.一个中子核一个质子结合成氘核使，释放出核能，表明此过程中出现了质量亏损 D.E=mc2中的E是发生核反应中释放的核能
2．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u或反夸克d）组成的，它们的带电量如下表所示，表中e为元电荷. u u d π+ π- d 带 电 量 +e -e ?2 e31?e 32?e 31?e 3下列说法正确的是（ ）
A.π+由u和d组成 B.π+由d和u组成 C.π-由u和d组成 D.π- 由d和u组成 3．
23820692U变成82Pb要经过
n1次α衰变，n2次β衰变，中子数减少的个数为n3，则正确的是：
Ａ．n1=6，n2=8，n3=22 Ｂ．n1=6，n2=8，n3=16
Ｃ．n1=8，n2=6，n3=22 Ｄ．n1=8，n2=6，n3=16 4．氢原子从一种定态跃迁到另一种定态，
Ａ．若氢原子吸收一个光子，则其电子的动能增大，轨道半径变小 Ｂ．若氢原子吸收一个光子，则其电子的动能减小，轨道半径变大 Ｃ．若氢原子放出一个光子，则其电子的动能增大，轨道半径变小 Ｄ．若氢原子放出一个光子，则其电子的动能减小，轨道半径变大 5．下列核反应和说法中正确的是（ ）
141921A.铀核裂变的核反应是:23592U?56Ba?36Kr?20n
B.组成23592U核的核子中任何两个核子间都存在不可忽略的核力作用
C.压力、温度对放射性元素衰变的快慢具有一定的影响
D.在α粒子散射的实验中，绝大多数α粒子几乎直线穿过金箔，这可以说明金原子内部绝大部分是空的
6．下列说法不正确的是 ．
3412351140941Ａ．2r?20n是裂变 1H?1H?2He?0n是聚变 Ｂ．92U?0n?54Xe?38S242402224Ｃ．22688Ra?86Rn?2He是α衰变 Ｄ．11Na?12Mg??1e是裂变
7．下面哪个事实能证明原子核具有复杂的结构（ ） A. ?粒子的散射实验 B. 天然放射性现象的发现 C. 阴极射线的发现 D. 伦琴射线的发现 8．关于原子结构和核反应的说法中正确的是
A.卢瑟福在α粒子散射实验的基础上提出了原子的核式结构模型 B.天然放射性元素在衰变过程中电荷数和质量数守恒，其放射线在磁场中一定不偏转的是γ射线
C.据图可知，原子核A裂变成原子核B和C要放出核能 D.据图可知，原子核D和E聚变成原子核F要吸收能量
9． 一个静止的放射性原子核发生天然衰变时，在匀强磁场中得到内切圆的两条
变经，如图14–3所示，两圆半径之比为44∶1，则下列说法中，正确的是： Ａ．发生的是α衰变
Ｂ．轨迹2是反冲核的径迹
Ｃ．反冲核是逆时针运动，放射出的粒子是顺时针运动
1 2 B 图14–3
Ｄ．该放射性元素的原子序数是90
10．若原子的某内层电子被电离形成空位，其他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=1.323 MeV、EL=1.399 MeV、EM=1.412 MeV．则可能发射的特征X射线的能量为（ ）
A．0.018 MeV B．0.017 MeV C．0.186 MeV D．0.183MeV
第II卷（非选择题 共110分）
二。本题共2小题，共20分．把答案填在题中的横线上．
11．(1)（6分） 如图14–4表示某种放射性元素的衰变化规律（纵n01.0 n坐标表示的是任意时刻放射性元素的原子数与t=0时的原子数0.8 n00.6 之比），该放射性元素的半衰期是____________天。在从某古迹中0.4 0.2 140 发掘出来的木材中，所含6C的比例是正在生长的植物中的80%，2 放射性146C的半衰期是5700年，根据图象可以推算，该古迹距今约_____________年．
（2）（4分）图中画出了氢原子的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 种。
n ∞ 4 3 2 1 n月 4 6 8 10 图14–4
En/eV 0 -0.85 -1.51 -3.4 -13.6 12．（1）（5分）现有1200个氢原子被激发到量子数为4的能级上，若这些受激氢原子最后都回到基态，则在此过程中发出的光子总数是 。（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
1。） n?1（2）（5分）假设在NaCl蒸气中存在由钠离子Na和氯离子Cl靠静电相互作用构成的单个氯化钠NaCl分子，若取Na与Cl相距无限远时其电势能为零，一个NaCl分子的电势能为-6.1eV，已知使一个中性钠原子Na最外层的电子脱离钠原子而形成钠离子Na所需的能量（电离能）为5.1eV，使一个中性氯原子Cl结合一个电子形成氯离子Cl所放出的能量（亲和能）为3.8eV。由此可算出，在将一个NaCl分子分解成彼此远离的中性钠原子Na 和中性氯原子Cl的过程中，外界供给的总能等于___________eV。
三。本题共7小题90分．解答应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤．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．
13．（12分）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??A，式中n=1，2，3…表示不同
n2的能级，A是正的已知常数。上述俄歇电子的动能是多少？
14.(12分)如图18-4所示，在匀强磁场中一个静止于M点的镭核（22688Ra）发生α衰变，所放出α粒子的速度方向如图中实线所示。已知镭核的质量为226.0254u，α粒子的质量为4.0026u，所生成的反冲核的质量为222。0175U，核反应中所释放的能量全部转化为动能。
(1)在图中定性地画出α粒子和反冲核的运行轨迹（要标出绕行方向）； (2)求出α粒子和反冲核运行轨道半径之比； (3)求出所放出α粒子的动能。
× × × ×
× × × M ×
× Va × × ×
× × × ×
图18-4
15．（16分））已知氢原子基态的电子的轨道半径r1=0.528×10–10m，根据玻尔假设，电子绕核的可能轨道半径是rn=n2r1（n=1、2、3、……）．氢原子在不同轨道上对应的能级如图14–6所示．
（1）求电子在基态轨道上运动的动能；
（2）有一群氢原子处于量子数n=3的激发态，在图上用箭头标出
n
3 2
-1.51eV -3.4eV
这些氢原子能发出哪几条光谱线？
-13.6eV 1
（3）计算这几条光谱线中波长最短的一条光谱线的波长．（已知图14–6
－1922
电子电量e=1.6×10C，静电力常量k=9.0×118N·m/C，普朗
－
克常量h=6.63×1034J·s）
16．（16分） 1920年，质子已被发现，英国物理学家卢瑟福曾预言可能有一种质量与质子相近的不带电的中性粒子存在，他把它叫做中子．1930年发现，在真空条件下用α射线轰击铍（94Be）时，会产生一种看不见的、贯穿力极强的不知名射线和另一种粒子．经过研究发现，这种不知名射线具有如下的特点：①在任意方向的磁场中均不发生偏转；②这种射线的速度小于光速的十分之一；③用它轰击含有氢核的物质，可以把氢核打出来．用它轰击含有氮核的物质，可以把氮核打出来，并用被打出的氢核的最大速度vH和被打出的氮核的最大速度vN之比近似等于15∶2．若该射线中的粒子均具有相同的能量，与氢核和氮核碰前氢核和氮核可以认为静止，碰撞过程中没有机械能的损失．已知氢核的质量MH与氮核的质量MN之比等于1∶14．
（1）写出α射线轰击铍核的核反应方程．
（2）试根据上面所述的各种情况，通过具体分析说明该射线是不带电的，但不是γ射线，而是由中子组成．
17．（16分）核聚变能是一种具有经济性能优越、安全可靠、无环境污染等优势的新能源。近年来，受控核聚变的科学可行性已得到验证，目前正在突破关键技术，最终将建成商用核聚变电站。一种常见的核聚变反应是由氢的同位素氘（又叫重氢）和氚（又叫超重氢）聚合成氦，并释放一个中子了。若已知氘原子的质量为2.0141u，氚原子的质量为3.0160u，氦原子的质量为4.0026u，中子的质量为1.0187u，1u=1.66×10-27kg。
⑴写出氘和氚聚合的反应方程。 ⑵试计算这个核反应释放出来的能量。 ⑶若建一座功率为3.0×118kW的核聚变电站，假设聚变所产生的能量有一半变成了电能，每年要消耗多少氘的质量？
（一年按3.2×118s计算，光速c=3.00×118m/s，结果取二位有效数字）
答
一．选择题答案：（每小题4分，共40分） 题号 答案 1 2 3 4 5 题卷
6 7 8 9 10 第II卷（非选择题 共110分）
班别____________ 姓名____________ 座号___________ 二。本题共2小题，共20分．把答案填在题中的横线上．
11．(1)（6分） . 。 (2)（4分） 。 12．（1）（5分） 。（2）（5分） 。
三。本题共6小题90分．解答应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤．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． 13．（12分） 14.(12分)
× × × ×
× × × M ×
× Va × × ×
× × × ×
图18-4
15．（16分））
16．（16分）
n 3 2
-1.51eV -3.4eV
1
-13.6eV
图14–6
