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首页高考知识点物理知识点17.波粒二象性,原子结构,原子核原子核,核力、核反应和核能

高考物理知识点

原子核,核力、核反应和核能

绩优堂高考知识点原子核,核力、核反应和核能

考点

光电效应与波粒二象性原子结构、氢原子光谱原子核,核力、核反应和核能

共计48道相关试题精选知识点题

【正确答案】
(1)B    C   78    82  (4分,每空1分)

(2)解:(i)设木块到达最高点时,木块和物体  的共同速度为  ,由水平方向动量守恒和功能关系得

   ①

    ②

联立①②式得

   ③

(ii)设木块停在  之间时,木块和物体  的共同速度为  ,由水平方向动量守恒和功能关系得

  ④

   ⑤

联立③④⑤式得

   ⑥

评分参考:本题共8分.第(i)问5分,①②式各2分,③式1分,第(ii)问3分,④⑤⑥式各1分.

【命题立意】

(1)本题考查核反应方程式的书写以及质量数守恒和电荷数守恒.

(2)本题考查动量守恒定律及功能关系的应用.

【解题思路】

从四个选项看衰变后质量数没有变化,所以只能是发生  衰变,即BC正确.根据衰变遵循的守恒规律可知,  的质子数为53,  的质子数为55,所以中子数分别为78和82.

【举一反三】

(1)完成核反应方程,确定原子核中质子数、中子数,其依据是核反应中的质量数、电荷数守恒.

(2)应用动量守恒定律前首先要确定研究对象,同时判断所研究的对象是否动量守恒,再将确定的研究对象的初、末状态的情况找到,然后才能应用动量守恒定律来求解问题.

创建者: 绩优堂 贡献者: 绩优堂
【正确答案】
(1)ABC (5分)

(2)(10分)

解:(i)从  压缩弹簧到 具有相同速度  时,对  与弹簧组成的系统,由动量守恒定律得

   ①

此时  与 发生完全非弹性碰撞,设碰撞后的瞬时速度为 ,损失的机械能为  对 组成的系统,由动量守恒和能量守恒定律得

   ②

  ③

联立①②③式得

  ④

(ii)由②式可知  ,  将继续压缩弹簧,直至 三者速度相同,设此速度为 ,此时弹簧被压缩至最短,其弹性势能为  .由动量守恒和能量守恒定律得

  ⑤

  ⑥

联立④⑤⑥式得

  ⑦

【命题立意】

(1)本题考查核能及其释放的能量.难度较小.(2)本题考查动量守恒定律及功能关系或机械能守恒定律的综合运用.难度较小.

【解题思路】

(1)结合能是指核子结合成原子核时放出的能量或原子核分解成核子时吸收的能量,选项A正确;由于重核裂变反应中能量守恒,且释放能量,因此,衰变产物的结合能之和一定大于原重核的结合能,选项B正确;原子核的核子数越多,结合能越大,选项C正确;比结合能越大,原子核越稳定,选项D错误;自由核子结合成原子核时释放能量,因此,质量亏损对应的能量小于原子核的结合能,选项E错误.

创建者: 绩优堂 贡献者: 绩优堂
【正确答案】
(1)     (每空3分)

(2)(9  分)

解:设在发生碰撞前的瞬间,木块  的速度大小为  ;在碰撞后的瞬间, 的速度分别为  和 .在碰撞过程中,由能量和动量守恒定律得

  ①

  ②

式中,以碰撞前木块 的速度方向为正.由①②式得

   ③

设碰撞后 运动的距离分别为  和 ,由动能定理得

  ④

  ⑤

按题意有

   ⑥

的初速度大小为 ,由动能定理得

  ⑦

联立②至⑦式,得

  ⑧

【命题立意】

(1)本题考查的是在核反应中质量数守恒和电荷数守恒.难度较小.(2)本题考查的是动量守恒定律、能量守恒定律及动能定理的应用.难度中等.

【解题思路】

(1)由质量数守恒和电荷数守恒知,该核反应方程为 ,可见新核有 个核子,其中有 个质子,  个中子.

创建者: 绩优堂 贡献者: 绩优堂
【正确答案】
答案 5   2
【答案详解】

解析    从图得出 变为 时, 的中子数为 ,质子数为 的中子数为 ,质子数为 ,设发生 衰变, 衰变,则有: ,联立两方程得

创建者: 绩优堂 贡献者: 绩优堂
  • A.卢瑟福的 粒子散射实验揭示了原子核有复杂的结构
  • B. 衰变成 要经过 衰变和 衰变
  • C. 衰变中产生的 射线实际上是原子的核外电子挣脱原子核的束缚而形成的
  • D.升高放射性物质的温度,不可缩短其半衰期
  • E.对于某种金属,超过极限频率的入射光频率越高,所产生的光电子的最大初动能就越大
【正确答案】
BDE
【答案详解】

卢瑟福的 粒子散射实验揭示了原子具有核式结构,但并不能说明原子核有复杂的结构,A错;据 衰变、 衰变的实质可知 ,得 ,故B正确; 衰变中 射线是由原子核中的中子转变形成的,C错;放射性物质的半衰期只由其本身决定,与外界环境无关,D正确;据光电效应方程 得入射光频率 越高,所产生的光电子的最大初动能 就越大,E正确。

创建者: 绩优堂 贡献者: 绩优堂
【正确答案】
AB
【答案详解】

  衰变的实质 ,则A对;镍 发生 衰变的方程为 ,则B对;元素的半衰期只由元素本身决定,与外界压强、温度等无关,则C错;在电池内部电子从 流向 ,则电流方向应是从 流向 ,D错。

创建者: 绩优堂 贡献者: 绩优堂
  • A.氡的半衰期为 天,若取4个氡原子核,经 天后就剩下1个原子核了
  • B.原子核内的中子转化成一个质子和一个电子,这种转化产生的电子发射到核外,就是 粒子,这就是 衰变的实质
  • C.光子的能量由光的频率所决定
  • D.只要有核反应发生,就一定会释放出核能
  • E.按照玻尔理论,氢原子核外的电子从半径较小的轨道跃迁到半径较大的轨道时,电子的动能减小,电势能增大,原子的总能量增加
【正确答案】
BCE
【答案详解】

因半衰期是对大量原子核的衰变作出的统计规律,对于少数原子核是没有意义的,所以A项错误。因为 衰变的本质是核内—个中子转化成—个质子和—个电子并将电子发射出来的过程,所以B项正确。由光子的能量式 ,知C项正确。并不是所有核反应都放出核能,有些核反应过程需要吸收能量,D项错误。由玻尔理论知,E项正确。

创建者: 绩优堂 贡献者: 绩优堂
【正确答案】
答案 ①        ②
【答案详解】

解析    ①根据质量数、电荷数守恒可得该核反应方程为 。②该核反应过程质量亏损 ,由爱因斯坦质能方程有  

创建者: 绩优堂 贡献者: 绩优堂
【正确答案】
答案    ①聚变  ②放出  减少    
【答案详解】

解析     为轻核聚变反应, 是反应中放出的能量,再由 可知,质量减少

创建者: 绩优堂 贡献者: 绩优堂
  • A.该衰变方程为
  • B.若该元素的半衰期为 ,则经过 的时间, 中有 已经发生了衰变
  • C.随着该元素样品的不断衰变,剩下未衰变的原子核 越来越少,其半衰期也变短
  • D.若把该元素放到密闭的容器中,则可以减慢它的衰变速度
  • E.该元素的半衰期不会随它所处的物理环境、化学状态的变化而变化
【正确答案】
ABE
【答案详解】

由镭的 衰变方程: ,可判断 项正确;由 ,可知, 时, ,则已衰变的镭为 ,B项正确;放射性元素衰变的快慢是由核内部自身因素决定的,跟原子所处的化学状态和外部条件没有关系,C、D项错误,E项正确。

创建者: 绩优堂 贡献者: 绩优堂
  • A.原子核发生一次 衰变,该原子外层就失去一个电子
  • B.一束光照射到某种金属上不能发生光电效应,可能是因为这束光的光强太小
  • C.按照玻尔理论,氢原子核外电子从半径较小的轨道跃迁到半径较大的轨道时,电子的动能减小,但原子的能量增大
  • D.天然放射现象中发出的三种射线是从原子核内放出的看不见的射线
【正确答案】
CD
【答案详解】

 因 衰变的本质是核内的一个中子变成一个质子时产生了一个电子,与核外电子无关,所以A错误。不能产生光电效应说明入射光的频率小,与光强无关,B项错误。氢原子核外电子从半径较小的轨道跃迁到半径较大的轨道时吸收能量,所以总能量增大,由 ,知 增大, 减小,动能减小,C正确。天然放射现象中发出的三种射线是原子核内衰变时产生的氦核流、电子流及电磁波,是看不见的射线,所以D正确。

创建者: 绩优堂 贡献者: 绩优堂
  • A. 核发生一次 衰变时,新核与原来的原子核相比,中子数减少了
  • B.太阳辐射的能量最主要来自太阳内部的热核反应
  • C.若使放射性物质的温度升高,其半衰期可能变小
  • D.用 的光子照射处于基态的氢原子,可使其电离
  • E.光电管是基于光电效应的光电转换器件,可使光信号转换成电信号
【正确答案】
BDE
【答案详解】

衰变的本质是发生衰变的核中减少 个质子和 个中子形成氦核,所以一次 衰变,新核与原来的核相比,中子数减少了 ,A项错。太阳辐射的能量是太阳内部核聚变产生的,所以B项正确。半衰期由核内部自身因素决定,与其他因素无关,所以C项错。因为氢原子基态的能量为 ,所以用 光子照射一定能电离,D项正确。由光电管的工作原理可知E项正确。

创建者: 绩优堂 贡献者: 绩优堂
[选做题]本题包括A,B,C 三小题,请选定其中两小题作答.若多做,则按A,B 两小题评分.

A. [选修3-3](12 分)

(1)下列现象中,能说明液体存在表面张力的有_________

A.水黾可以停在水面上               B.叶面上的露珠呈球形

C.滴入水中的红墨水很快散开         D.悬浮在水中的花粉做无规则运动

(2)密闭在钢瓶中的理想气体,温度升高时压强增大. 从分子动理论的角度分析,这是由于分子热运动的 _________增大了. 该气体在温度 时的分子速率分布图象如题12A-1 图所示,则 _________(填“大于”或“小于”) 

(3)如题12A-2 图所示,一定质量的理想气体从状态 经等压过程到状态 .此过程中,气

体压强 ,吸收的热量 ,求此过程中气体内能的增量.

B. [选修3-4](12 分)

(1)如题12B-1 图所示,白炽灯的右侧依次平行放置偏振片 , 点位于 之间,  点位于 右侧.旋转偏振片 ,  两点光的强度变化情况是________

A. 均不变     

B. 均有变化

C. 不变,  有变化   

D. 有变化,  不变

(2)“测定玻璃的折射率”实验中,在玻璃砖的一侧竖直插两个大头针 ,在另一侧再竖直插两个大头针 .在插入第四个大头针 时,要使它_____________. 题12B-2 图是在白纸上留下的实验痕迹,其中直线 忆是描在纸上的玻璃砖的两个边.根据该图可算得玻璃的折射率 =_____________. (计算结果保留两位有效数字)

(3)地震时,震源会同时产生两种波,一种是传播速度约为3. 5 km/s 的 波,另一种是传播速度约为7.0 km/s的P波. 一次地震发生时,某地震监测点记录到首次到达的 波比首次到达的 波早3 min.假定地震波沿直线传播,震源的振动周期为1. 2 s,求震源与监测点之间的距离 波的波长

C. [选修3-5](12 分)

(1)如图所示是某原子的能级图,a,b,c为原子跃迁所发出的三种波长的光.在下列该原子光谱的各选项中,谱线从左向右的波长依次增大,则正确的是 ________.

     

       A                  B                 C                 D

(2)一个中子与某原子核发生核反应,生成一个氘核,其核反应方程式为 _____________. 该反应放出的能量为 ,则氘核的比结合能为 ________.

(3)  两种光子的能量之比为2:1,它们都能使某种金属发生光电效应,且所产生的光电子最大初动能分别为 .求 两种光子的动量之比和该金属的逸出功.

【正确答案】
A(1)AB

(2)平均动能小于

(3)解:等压变化 ,对外做的功

B(1)C

(2)挡住C及A,B的像  1.8(1.6~1.9都算对)

(3)解:设 波的传播时间为 ,则

解得 ,代入数据得

,解得

根据热力学第一定律

解得

C(1)C

(2)   

(3)解:光子能量 ,动量 ,且

,则

 照射时,光电子的最大初动能

同理,

解得

【命题立意】

A(1)本题考查液体的表面张力及扩散和布朗运动的相关知识,意在考查学生的理解和识记能力.难度较小.

(2)本题考查温度是分子平均动能的标志及压强的微观解释,意在考查考生的理解能力.难度较小.

(3)本题考查盖一吕萨克定律以及热力学第一定律的应用,意在考查考生的分析推理.难度中等.

B(1) 本题考查光的偏振的相关知识,意在考查考生的理解能力.难度较小.

(2) 本题考查测定玻璃折射率的实验,意在考查考生实验与探究能力.难度中等.

(3) 本题考查机械波的有关计算,意在考查考生的分析综合、推理能力.难度中等.C

C(1) 本题考查玻尔的能级跃迁问题,意在考查考生分析问题、解决问题的能力.难度较小.

(2) 氘核可表示为 ,根据质量数守恒和电荷数守恒可知未知原子核的质量数是1,电荷数是1,应该是氢的原子核 ,即 .释放的核能 ,即 ,氘核的比结合能是

(3) 本题考查爱因斯坦光电效应方程的应用以及光子能量、动量的计算,意在考查考生推理能力和分析综合能力,难度较小.

【解题思路】

A(1)水黾可以停在水面上,是由于水的表面张力的原因,A正确;叶面上的露珠呈球形也是由于水表面张力的原因,B正确;滴入水中的墨水很快散开是由于扩散的原因,C错误;悬浮在水中的花粉由于水分子撞击的不平衡性而做布朗运动,D错误.

(2)密闭在钢瓶中的理想气体的体积不变,当温度升高时,分子的平均动能增大,单位面积受到撞击的分子数不变,但每次撞击的作用力变大,所以压强增大;当温度升高时气体分子的平均速率会增大,大多数分子的速率都增大,所以波峰应向速率大的方向移动,即

B(1)因白光为自然光,含各个方向的偏振光,且各个方向的偏振光的强度都相同,偏振片 都只允许特定方向的偏振光通过,不管偏振片 旋转到任何位置都有光线通过,而且强度不变,所以 点光的强度不变,当自然光通过偏振片 后变为偏振光,再通过偏振片 ,旋转偏振片 ,当偏振片 允许通过的方向相同时, 点最亮,当偏振片 允许通过的方向不同时, 点为暗点,所以 点光的强度会发生变化.所以ABD错误,C正确

(2) 测定玻璃折射率的实验是利用大头针得到进入玻璃的入射光线,在另一侧插入大头针挡住前面的A,B大头针的像来确定C,同样插入大头针D挡住前面的A,B,C大头针的像,C和D确定了离开玻璃的出射光线,利用入射点和出射点的连线来确定折射光线,作出法线,用量角器量出入射角 和折射角 ,从而利用折射定律 确定玻璃的折射率.

C(1) 根据玻尔的原子跃迁公式 可知,两个能级间的能量差值越大,辐射光的波长越短,从图中可看出,能量差值最大的是 ,辐射光的波长 最短,能量差值最小的是 ,辐射光的波长 最长,所以谱线从左向右的波长依次增大的是 ,C正确.

(2) 本题考查核反应方程式的书写以及比结合能的计算,意在考查考生的理解能力.难度较小.

【知识拓展】

对温度的微观解释及温度和压强的关系的理解应注意:(1)温度是分子平均动能的标志;(2)温度升高,绝大多数分子的速率增大,不表示所有分子的速率都增大.

创建者: 绩优堂 贡献者: 绩优堂
【正确答案】
(1)(或中子),17.6

(2)解:(i)设球 的质量为 ,细线长为 ,球 下落至最低点,但未与球 相碰时的速度为 ,由机械能守恒定律得

  ①

式中 是重力加速度的大小.设球 的质量为 ;在两球碰后的瞬间,两球共同速度为 ,以向左为正,由动量守恒定律得

   ②

设两球共同向左运动到最高处时,细线与竖直方向的夹角为 ,由机械能守恒定律得

       ③

联立①②③式得

  ④

代入题给数据得

 ⑤

(ii)两球在碰撞过程中的机械能损失大小是

        ⑥

联立①⑥式, 与碰前球 的最大动能 之比为

   ⑦

联立⑤⑦式,并代入题给数据得

     ⑧

【命题立意】

(1)本题考查的是核反应方程的书写、质能方程的应用,主要考查考生的理解能力和应用能力.难度较小.

(2)本题考查的是机械能守恒定律、动量守恒定律,主要考查考生应用物理规律的能力.难度中等

【解题思路】

根据 并结合质量数守恒和电荷数守恒知 ;由质能方程

创建者: 绩优堂 贡献者: 绩优堂
  • A.采用物理或化学方法可以有效地改变放射性元素的半衰期
  • B.由玻尔理论知道氢原子从激发态跃迁到基态时会放出光子
  • C.从高空对地面进行遥感摄影是利用紫外线良好的穿透能力
  • D.原子核所含核子单独存在时的总质量小于该原子核的质量
【正确答案】
B
【命题立意】

本题考查了半衰期、玻尔理论、光的衍射及结合能等概念.难度较小.

【解题思路】

放射性元素的半衰期是由核内部自身的因素决定的,跟原子所处的化学状态及外部条件没有关系,A错误;氢原子激发态的能量比基态的能量大,当氢原子从激发态跃迁到基态时,以光子的形式释放能量,B正确;遥感摄影是利用红外线的波长较长、容易发生衍射的原理制成的,C错误;原子核是凭借核力结合在一起的,要把他们分开也需要能量,这叫做原子核的结合能.核子结合成原子核时,放出能量,由质能方程知,总质量减少,D错误.

【题眼】

本题是对基本知识和基本概念的考查,需要同学们熟悉教材内容,重视对这些知识的理解及应用.

创建者: 绩优堂 贡献者: 绩优堂

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