高中物理考题精选（132）——原子核
1、下列说法正确的是__________。（填正确答案标号。选对1个得3分，选对2个得4分，选对3个得6分。每错选1个扣3分，最低得分为0分）
A．氢原子从第一激发态向基态跃迁只能辐射特定频率的光子
B．若使放射性物质的温度升高，其半衰期可能变小
C．Th核发生一次α衰变时，新核与原来的原子核相比，中子数减少了4
D．α粒子散射实验能揭示原子具有核式结构
E．太阳辐射的能量主要来自太阳内部的热核反应
答案 ADE
2、下列说法正确的是__________（选对一个给3分，选对两个给4分，选对三个给5分。选错一个扣3分，最低得分为0分）
A．卢瑟福通过α粒子散射实验建立了原子核式结构模型
B．宏观物体的物质波波长非常小，极易观察到它的波动性
C．β衰变中产生的β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．爱因斯坦在对光电效应的研究中，提出了光子说
E．对于任何一种金属都存在一个“最大波长”，入射光的波长必须小于这个波长，才能产生光电效应
F．根据玻尔理论可知，氢原子辐射出一个光子后，氢原子的电势能增大，核外电子的运动加速度增大
答案 ACE。由α粒子散射实验可知是卢瑟福通过该实验建立了原子核结构模型，A正确；B答案是很难观察到它的波动性，易看到粒子性，B错误；根据衰变中产生的β射线产生的机理可知C正确；受普朗克量子论的启发，爱因斯坦在对光电效应的研究中，提出了光子说。D错误；根据光电效应规律可知入射光的频率高于该材料的极限频率（入射光的波长必须小于这个波长）才能发生光电效应，E正确；根据玻尔理论可知，氢原子辐射出一个光子后，氢原子的电势能将减小，核外电子的加速度增大，F错误；故本题选择ACE。
3、以下关于天然放射现象，叙述正确的是（ ）
A．若使某放射性物质的温度升高，其半衰期将变短
B．衰变所释放的电子是原子核外的电子电离形成的
C．铀核衰变为铅核的过程中，要经过8次衰变和6次衰变
D．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，电势能增大，原子的总能量不变
答案 C 解析： A、半衰期的长度与元素的物理状态无关，若使某放射性物质的温度升高，其半衰期将不变，故A错误；B、β衰变所释放的电子是从原子核内释放出的电子，故B错误；C、铀核（23892U）衰变为铅核（20682Pb）的过程中，每经一次α衰变质子数少2，质量数少4；而每经一次β衰变质子数增1，中子数不变；由质量数和核电荷数守恒，要经过8次α衰变和6次β衰变，故C正确；D、库仑力对电子做负功，所以动能变小，电势能变大（动能转为电势能）而因为吸收了光子，总能量变大，D错误；
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4、已知氘核的比结合能是1．09 MeV，氚核的比结合能是2．78 MeV，氦核的比结合能是7．03 MeV。 在某次核反应中，1个氘核和1个氚核结合生成1个氮核，则下列说法中正确的是 。(填正确选 项标号。选对1个得3分，选对2个得4分，选对3个得6分。每选错1个扣3分，最低得分为O分)
A这是一个裂变反应
B核反应方程式为
C核反应过程中释放的核能是17．6 MeV
D．目前核电站都采用上述核反应发电
E该核反应会有质量亏损
答案 BCE 解析：A、1个氘核和1个氚核结台生成1个氮核，这是聚变反应．故A错误；B、1个氘核和1个氚核结台生成1个氮核，根据质量数与质子数守恒知同时有一个中子生成，反应方程为 ．故B正确；C、根据质能方程△E=△mc2得一次聚变释放出的能量：△E=E2-E1=7.03×4-（2.78×3+1.29×2）=17.6MeV；故C正确；D、目前核电站都采用核裂变发电．故D错误；E、该反应放出热量，所以一定有质量亏损．故E正确．故选：BCE
5、下列说法正确的是_________
A．光子像其他粒子一样，不但具有能量，也具有动量
B．玻尔认为，原子中电子轨道是量子化的，能量也是量子化的
C．经典物理学不能解释原子的稳定性和原子光谱的分立特征
D．原子核的质量大于组成它的核子的质量之和，这个现象叫做质量亏损
答案 ABC
6、下列说法正确的是（ ）
A．光电效应和电子的衍射现象说明粒子的波动性
B．α粒子散射实验证实了原子核的结构
C．氢原子辐射出一个光子后能量减小，核外电子的运动加速度增大
D．比结合能越大，表示原子核中核子结合得越牢靠，原子核越稳定
答案 CD
7、关于原子与原子核，下列说法正确的有( )
A．卢瑟福提出的原子核式结构模型，可以解释原子的稳定性和原子光谱的分立特征
B．玻尔的原子模型，成功引入了量子化假说
C．元素的放射性不受化学状态影响，说明射线来自原子核，且原子核内部是有结构的
D．比结合能越大，原子核中核子结合得越牢固，原子核越稳定
E．对于相同质量的核燃料，轻核聚变和重核裂产生的能量是相同的
答案 BCD
[解析] 由玻尔的假说，可以解释原子的稳定性和原子光谱的分立特征，则A错，B正确；放射性元素的半衰期只由核内部自身因素决定，与其所处的化学状态和外部条件没有关系，C正确；由结合能的定义可判断D正确；质量相同的核燃料，轻核聚变与重核裂变中的质量亏损不一定相同，由ΔE＝Δmc2可知ΔE不一定相同，E错误。
8、下列说法正确的是( )
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A．Th核发生一次α衰变时，新核与原来的原子核相比，中子数减少了4
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14eV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
答案 BDE
[解析] 因α衰变的本质是发生衰变的核中减少2个质子和2个中子形成氦核，所以一次α衰变，新核与原来的核相比，中子数减少了2，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－13.6eV，所以用14eV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。
9、核能作为一种新能源在现代社会中已不可缺少，但安全是核电站面临的非常严峻的问题．核泄漏中的钚(Pu)是一种具有放射性的超铀元素，钚的危险性在于它对人体的毒性，与其他放射性元素相比钚在这方面更强，一旦侵入人体，就会潜伏在人体肺部、骨骼等组织细胞中，破坏细胞基因，提高罹患癌症的风险．已知钚的一种同位素239 94Pu的半衰期为24 100年，其衰变方程为239 94Pu→X＋He＋γ，下列有关说法正确的是( )
A．X原子核中含有143个中子
B．100个239 94Pu经过24 100年后一定还剩余50个
C．由于衰变时释放巨大能量，根据E＝mc2，衰变过程中总质量增加
D．衰变发出的γ放射线是波长很短的光子，具有很强的穿透能力
答案 解析：由衰变过程中核电荷数守恒得235 92X，其中中子数为235－92＝143，A项对．半衰期对大量原子核的衰变才有意义，B项错．衰变过程中核子总质量减小，质量必亏损，C项错．衰变后产生的巨大的能力以γ光子的形式释放，D项对．
答案：AD
10、浙江秦山核电站第三期工程有两个60万千瓦发电机组已并网发电．
(1)发电站的核能来源于U的裂变，现有四种说法：
A.U裂变时释放出大量能量，产生明显的质量亏损，所以核子数要减小；
B.U的一种可能的裂变是变成两个中等质量的原子核，反应方程式为：U＋n―→Ba＋Kr＋3n；
C.U是天然放射性元素，常温下它的半衰期约为45亿年，升高温度半衰期缩短；
D．一个U核裂变能放出约200 MeV的能量，合3.2×10－11 J.
以上四种说法中正确的是__________．
(2)已知铀235的质量为235.043 9 u，钡141的质量为140.913 9 u，氪92的质量为91.897 3 u，每个中子质量为1.008 7 u. 1 kg铀235发生(1)中的铀核裂变所放出的能量相当于多少优质煤完全燃烧时放出的能量？
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(1 kg优质煤完全燃烧时能产生3.36×107 J的热量)
(3)这座核电站核能转化为电能的效率为η＝40%，假定反应堆中发生的裂变反应全是(1)中的核反应，则每年需要多少浓缩铀(浓缩铀中铀235的含量占2%)?
答案 解析：(1)U裂变时，核子数、质子数守恒，只是重核的核子平均质量大于中等质量的核子平均质量，产生质量亏损，释放核能，故A错，B对.U的半衰期不会随环境温度的变化而改变，它是由核内部自身的因素决定的，故C错.1 MeV＝1×106×1.6×10－19 J＝1.6×10－13 J，故D对．
(2)质量亏损为：Δm＝(mU＋mn)－(mBa＋mkr＋3mn)＝236.052 6 u－235.837 3u＝0.215 3 u.
释放的能量：ΔE＝Δmc2＝210 MeV.
1 kg铀235含有的铀原子核数目为
N＝×6.02×1023＝2.56×1024个．
1 kg铀完全反应释放的总能量为：
E总＝N·ΔE＝2.56×1024×201×106×1.60×10－19 J＝8.23×1013 J.
1 t煤完全燃烧释放的能量为：
E＝1 000×3.36×107 J＝3.36×1010 J，
故1 kg铀完全反应相当于这样的煤完全燃烧的质量为：
m煤＝2.45×103 t.
(3)核电站每年放出的热量
Q＝＝ J＝9.46×1016 J.
需要浓缩铀：m＝＝5.7×104 kg.
答案：(1)BD (2)2.45×103 t (3)5.7×104 kg
11、质量为m1的He核，以速度v0轰击质量为m2的静止的N核，发生了核反应，最终产生两种新粒子A和B.其中A为O核，质量为m3，速度为v3；B的质量为m4.
(1)写出核反应方程式；
(2)计算粒子B的速度vB；
(3)粒子A的速度符合什么条件时，粒子B的速度方向与He核的运动方向相反？
答案 解析：(1)He＋N―→O＋H.
(2)由动量守恒定律有m1v0＝m3v3＋m4vB，
解得vB＝.
(3)当m1v0－m3v3＜0时，
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B的速度与He核的速度方向相反．
解得v3＞.
答案：(1)He＋N―→O＋H
(2)
(3)v3＞
12、下列说法正确的是( )
A．人们在研究天然放射现象过程中发现了质子
B．铀核裂变的核反应方程U→Ba＋Kr＋2n
C．设质子、中子、α粒子的质量分别为m1、m2、m3，两个质子和两个中子结合成一个α粒子，释放的能量是c2
D．原子在a、b两个能量级的能量分别为Ea、Eb，且Ea>Eb，当原子从a能级跃迁到b能级时，吸收光子的波长λ＝(其中c为真空中的光速，h为普朗克常量)
答案 解析：1919年，卢瑟福通过α粒子轰击氮核，发现了质子，所以A错误；铀核裂变的核反应方程为U＋n→Ba＋Kr＋3n，所以B错误；根据爱因斯坦质能方程E＝mc2可知，当两个质子和两个中子结合成一个α粒子释放的能量为E＝c2，所以C正确；根据玻尔原子模型可知，原子从高能级跃迁到低能级时会释放光子，故D错误．
答案：C
13、太阳因核聚变释放出巨大的能量，同时其质量不断减少．太阳每秒钟辐射出的能量约为4×1026J，根据爱因斯坦质能方程，太阳每秒钟减小的质量最接近( )
A．1036kg B．1018kg
C．1013kg D．109kg
答案 解析：本题意在考查考生对爱因斯坦质能方程的运用能力．根据E＝Δmc2得：Δm＝＝kg≈4.4×109kg，选项A、B、C错，选项D正确．
答案：D
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14、下列关于原子和原子核的说法正确的是( )
A．β衰变现象说明电子是原子核的组成部分
B．玻尔理论的假设之一是原子能量的量子化
C．放射性元素的半衰期随温度的升高而变短
D．比结合能越小表示原子核中的核子结合得越牢固
答案 解析：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，A错误；玻尔的基本假设是轨道、速度、能量都是量子化的，B正确；半衰期由原子核的内部因素决定，跟元素的化学状态、温度、压强等因素无关，C错误；比结合能越大，表示原子核中核子结合得越牢固，原子核越稳定，D错误．
答案：B
15、铀核裂变是核电站核能的重要来源，其一种裂变反应式是U＋n→Ba＋Kr＋3n.下列说法正确的有( )
A．上述裂变反应中伴随着中子放出
B．铀块体积对链式反应的发生无影响
C．铀核的链式反应可人工控制
D．铀核的半衰期会受到环境温度的影响
答案 解析：从铀核裂变方程可以看出，反应中伴随着中子放出，A正确；铀块的体积必须大于临界体积才能发生链式反应，B错误；通过控制中子数可以控制链式反应，C正确；铀核的衰变半衰期与物理、化学状态无关，因此不受环境影响，D错误．
答案：AC
16、下列现象中，与原子核内部变化有关的是( )
A．α粒子散射现象 B．天然放射现象
C．光电效应现象 D．原子发光现象
答案 解析：α粒子散射实验表明了原子内部有一个很小的核，并没有涉及核内部的变化，故A项错误；天然放射现象是原子核内部发生变化自发地放射出α粒子或电子，从而发生α衰变或β衰变，故B项正确；光电效应是原子核外层电子脱离原子核的束缚而逸出，没有涉及原子核的变化，故C项错误；原子发光是原子跃迁形成的，也没有涉及原子核的变化，故D项错误．
答案：B
17、一静止的原子核发生α衰变后变成原子核Y，已知原子核X、原子核Y和α粒子的质量分别为mX、mY，和mα，光速为c（不考虑质量与速度有关的相对论效应）,
①写出上述衰变方程;
②求衰变后α粒子的动能．
答案 ①（1分）
②设α粒子速度为vα，原子核Y速度大小为vY，在衰变过程中动量守恒，有
mαvα+mYvY=0 （1分）
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衰变过程中能量守恒，有:（1分）
解得： （1分）
18、以下是有关近代物理内容的若干叙述，其中正确的是 （填正确答案标号，选对1个给2分，选对2个得4分，选对3个得5分，每选错1个扣3分，最低得分0分）
A．β射线与γ射线一样都是电磁波，但穿透本领远比γ射线弱
B. U衰变成Pb要经过6次β衰变和8次α衰变
C．氡的半衰期为3.8天，4个氡原子核经过7.6天后就一定只剩下1个氡原子核
D．一束光照射到某种金属上不能发生光电效应，是因为这束光波长太长
E．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，电子的动能减少，原子的能量增加
答案 BDE 解析： A、β射线是电子流，不是电磁波，穿透本领比γ射线弱．故A错误．B、 衰变成质量数少32，则发生8次α衰变，8次α衰变，电荷数少16，但是电荷数少10，知发生了6次β衰变．故B正确．C、半衰期具有统计意义，对大量的原子核适用，对少量的原子核不适用．故C错误．D、发生光电效应的条件是入射光的频率大于极限频率，或入射光的波长小于极限波长．故D正确．E、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，原子能量增加，根据k知，轨道半径增大，电子动能减小，故E正确．故选：BDE．
19、下列四幅图的有关说法中正确的是 .
A. 原子中的电子绕原子核高速运转时，运行轨道的半径不是任意的
B．发现少数粒子发生了较大偏转，说明原子的质量绝大部分集中在很小空间范围
C．光电效应实验说明了光具有粒子性
D．射线甲由α粒子组成，每个粒子带两个单位正电荷
答案 ACE
20、下列关于近代物理知识的描述中，正确的是（ ）
A. 当用蓝色光照射某金属表面时有电子逸出，则改用紫光照射也一定会有电子逸出
B. 处于n＝3能级状态的大量氢原子自发跃迁时，能发出3种频率的光子
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C. 衰变中产生的β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. 在7N＋He→8O＋X核反应中，X是质子，这个反应过程叫α衰变
E. 比结合能越大，原子核中核子结合得越牢固，原子核越稳定
答案 ABE解析： A、当用蓝色光照射某金属表面时有电子逸出，若改用紫光照射，其频率大于蓝光，则一定能发生光电效应，故A正确；B、处于n=3能级状态的大量氢原子自发跃迁时，根据数学组合 =3，即可能发出3种频率的光子，故B正确；C、β射线实际上是中子转变成质子而放出的电子而形成的，故C错误；核反应中，X是质子，这个反应过程不叫α衰变，只有是氦原子核，才是α衰变，故D错误；
E、比结合能越大，原子核中核子结合得越牢固，原子核越稳定，故E正确；故选：ABE．
21、静止的氮核被速度为的中子击中，生成碳核和另一种原子核甲，已知与甲核的速度方向与碰撞前中子的速度方向一致，碰后碳与甲核的动量之比为1:1.
①写出核反应方程式；
②求与甲核的速度各是多大？
答案 ①
②m0v0=mcvc+m甲v甲，mcvc=m甲v甲
m0v0=12m0vc+3m0v甲
vc=,v甲=
22、关于原子核的结合能，下列说法正确的是（ ）(填正确答案标号。
Ａ.原子核的结合能等于使其完全分解成自由核子所需的最小能量
B.一重原子核衰变成α粒子和另一原子核，衰变产物的结合能之和一定大于原来重核的结合能
C. 铯原子核()的结合能小于铅原子核()的结合能
D.比结合能越大，原子核越不稳定
Ｅ.自由核子组成原子核时，其质量亏损所对应的能最大于该原子核的结合能
答案 ABC 解析： （1）由结合能的定义分析可知原子核的结合能等于使其完全分解成自由核子所需的最小能量，A正确；一重原子核衰变成α粒子和另一原子核，衰变产物的核子的比结合能增加，又衰变过程质量数守恒，故衰变产物核子的结合能之和一定大于原来重核的结合能，B正确；组成原子的核子越多，原子的结合能越高，故C正确；比结合能越大，原子核越稳定，D错误；自由核子组成原子核时，其质量亏损所对应的能量等于该原子核的结合能，E错误;故选ABC
23、下列说法正确的是（ ）
A．经一次α衰变后成为
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B． 核由两个中子和两个质子组成
C．温度升高能改变放射性元素的半衰期
D．核反应方程应遵循质子数守恒和中子数守恒
答案 B
24、关于核衰变和核反应的类型，下列表述正确的有.( )
A. 是α衰变 B. 是β衰变
C. 是轻核聚变 D. 是重核裂
答案 AC
25、下列四幅图涉及到不同的物理知识，其中说法正确的是（ ）
A．图甲：卢瑟福通过分析α粒子散射实验结果，发现了质子和中子
B．图乙：用中子轰击铀核使其发生聚变……，链式反应会释放出巨大的核能
C．图丙：普朗克通过研究黑体辐射提出能量子的概念，成为量子力学的奠基人之一
D．图丁：玻尔理论指出氢原子能级是分立的，所以原子发射光子的频率也是不连续的
答案 CD
26、A、B两种放射性元素，原来都静止在同一匀强磁场，磁场方向如图所示，其中一个放出α粒子，另一个放出β粒子，α与β粒子的运动方向跟磁场方向垂直，图中a、B、c、d分别表示α粒子，β粒子以及两个剩余核的运动轨迹（ ）
A．a为α粒子轨迹，c为β粒子轨迹
B．B为α粒子轨迹，d为β粒子轨迹
C．B为α粒子轨迹，c为β粒子轨迹
D．a为α粒子轨迹，d为β粒子轨迹
答案 C
27、下列关于原子和原子核的说法正确的是( )
A．γ射线是原子由激发态向低能级跃迁时产生的
B．居里夫妇最先发现了天然放射现象
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C．原子核中的质子靠核力来抗衡相互之间的库仑斥力而使核子紧紧地束缚在一起
D．结合能所对应的质量等于把原子核完全分解为核子后所有核子的总质量减去该原子核的质量
答案 解析：γ射线是原子核由激发态向低能级跃迁时产生的，选项A错误；贝克勒尔最先发现了天然放射现象，选项B错误；原子核中的质子靠核力来抗衡相互之间的库仑斥力而使核子紧紧地束缚在一起，选项C正确；结合能所对应的质量等于把原子核完全分解为核子后所有核子的总质量减去该原子核的质量，选项D正确．
答案：CD
28、原子核 92238U经放射性衰变①变为原子核 90234Th，继而经放射性衰变②变为原子核 91234Pa，关于放射性衰变①②，下列说法正确的是( )
A．①是α衰变
B．衰变①产生的射线比衰变②产生的射线穿透能力强
C．②是α衰变
D．衰变①产生的射线比衰变②产生的射线电离能力强
答案 解析：由 92238U→ 90234Th＋24He和 90234Th→ 91234Pa＋－10e可知①是α衰变，②是β衰变，衰变①产生的射线比衰变②产生的射线穿透能力弱，而电离能力强，故A、D正确．
答案：AD
29、质子和中子是由更基本的粒子即所谓“夸克”组成的．两个强作用电荷相反（类似于正负电荷）的夸克在距离很近时几乎没有相互作用（称为“渐近自由”）；在距离较远时，它们之间就会出现很强的引力（导致所谓“夸克禁闭”）．作为一个简单的模型，设这样的两夸克之间的相互作用力F与它们之间的距离r的关系为：
式中F0为大于零的常量，负号表示引力．用E表示夸克间的势能，令E0＝F0(r2-r1)，取无穷远为势能零点．下列E－r图示中正确的是（ ）
答案 B
解：从无穷远处电势为零开始到r=r2位置，由F的表达式可知，两夸克之间的相互作用力F=0，则知势能恒定为零；在r=r2到r=r1过程中，恒定引力做正功，势能逐渐均匀减小，即势能为负值且越来越小，此部分图象为A、B选项中所示；r＜r1之后，F=0，势能不变，恒定为-U0，由引力做功等于势能将少量，故U0=F0（r2-r1）．故B正确．故选：B
30、
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室内装修污染四大有害气体是苯系物、甲醛、氨气和氡．氡存在于建筑水泥、矿渣砖、装饰石材及土壤中．氡看不到，嗅不到，即使在氡浓度很高的环境里，人们对它也毫无感觉．氡进入人的呼吸系统能诱发肺癌，是除吸烟外导致肺癌的第二大因素．静止的氡核Rn放出一个粒子x后变成钋核Po，钋核的动能为Ek1，若衰变放出的能量全部变成钋核和粒子x的动能．试回答以下问题：
①写出上述衰变的核反应方程（请用物理学上规定的符号表示粒子x）；
②求粒子x的动能Ek2．
答案 解：①氡核Rn放出某种粒子x后变成钋核Po可以判断发生的是α衰变，衰变方程为：
Rn→Po+
②设钋核的质量为m1、速度为v1，粒子x的质量为m2、速度为v2，根据动量守恒定律，有：
0=m1v1﹣m2v2
粒子x的动能：
=
答：①上述衰变的核反应方程为：Rn→Po+；
②粒子x的动能Ek2为．
31、太阳现正处于主序星演化阶段。它主要是由电子和、等原子核组成。维持太阳辐射的是它内部的核聚变反应，核反应方程是释放的核能，这些核能最后转化为辐射能。根据目前关于恒星演化的理论，若由于聚变反应而使太阳中的核数目从现有数减少10％，太阳将离开主序星阶段而转入红巨星的演化阶段。为了简化，假定目前太阳全部由电子和核组成。
（1）为了研究太阳演化进程，需知道目前太阳的质量M。已知地球半径R＝6.4×106 m，地球质量m＝6.0×1024 kg，日地中心的距离r＝1.5×1011 m，地球表面处的重力加速度 g＝10 m/s2 ，1年约为3.2×107 秒，试估算目前太阳的质量M。
（2）已知质子质量mp＝1.6726×1027 kg，质量mα＝6.6458×1027 kg，电子质量 me＝0.9×1030 kg，光速c＝3×108 m/s。求每发生一次题中所述的核聚变反应所释放的核能。
（3）又知地球上与太阳垂直的每平方米截面上，每秒通过的太阳辐射能w＝1.35×103 W/m2。试估算太阳继续保持在主序星阶段还有多少年的寿命。（估算结果只要求一位有效数字。）
答案 （1）要估算太阳的质量M，研究绕太阳运动的任一颗行星的公转均可，现取地球为研究对象。设T为地球绕日心运动的周期，则由万有引力定律和牛顿定律可知
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地球表面处的重力加速度
得
以题给数值代入，得 M＝2×1030 kg
（2）根据质量亏损和质能公式，该核反应每发生一次释放的核能为
△E＝（4mp＋2me－mα）c2
代入数值，得 △E＝4.2×10-12 J
（3）根据题给假设，在太阳继续保持在主序星阶段的时间内，发生题中所述的核聚变反应的次数为
因此，太阳总共辐射出的能量为 E＝N·△E
设太阳辐射是各向同性的，则每秒内太阳向外放出的辐射能为 ε＝4πr2w
所以太阳继续保持在主星序的时间为
由以上各式解得
以题给数据代入，并以年为单位，可得t＝1×1010年＝1百亿年
32、（1）要估算太阳的质量M，研究绕太阳运动的任一颗行星的公转均可，现取地球为研究对象。设T为地球绕日心运动的周期，则由万有引力定律和牛顿定律可知
地球表面处的重力加速度
得
以题给数值代入，得 M＝2×1030 kg
（2）根据质量亏损和质能公式，该核反应每发生一次释放的核能为
△E＝（4mp＋2me－mα）c2
代入数值，得 △E＝4.2×10-12 J
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（3）根据题给假设，在太阳继续保持在主序星阶段的时间内，发生题中所述的核聚变反应的次数为
因此，太阳总共辐射出的能量为 E＝N·△E
设太阳辐射是各向同性的，则每秒内太阳向外放出的辐射能为 ε＝4πr2w
所以太阳继续保持在主星序的时间为
由以上各式解得
以题给数据代入，并以年为单位，可得t＝1×1010年＝1百亿年
答案 （1）
（2）质量亏损 △m=0.0059u
△E=△mc2=0.0059×931MeV=5.49MeV
（3）系统动量守恒，钍核和α粒子的动量大小相等，即
所以钍核获得的动能
33、钚的放射性同位素静止时衰变为铀核激发态和粒子，而铀核激发态立即衰变为铀核，并放出能量为的光子。已知：、和粒子的质量分别为、和
（1）写出衰变方程；
（2）已知衰变放出的光子的动量可忽略，球粒子的动能。
答案 （1）衰变方程为
或合起来有
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（2）上述衰变过程的质量亏损为
放出的能量为
这能来那个是轴核的动能、粒子的动能和光子的能量之和
由④⑤⑥式得
设衰变后的轴核和粒子的速度分别为和，则由动量守恒有
又由动能的定义知
由⑧⑨式得
由⑦⑩式得
代入题给数据得
34、在衰变中常伴有一种称为“中微子”的粒子放出。中微子的性质十分特别，因此在实验中很难探测。1953年，莱尼斯和柯文建造了一个由大水槽和探测器组成的实验系统，利用中微子与水中的核反应，间接地证实了中微子的存在。
（1）中微子与水中的发生核反应，产生中子（）和正电子（），即中微子+→+，可以判定，中微子的质量数和电荷数分别是 。（填写选项前的字母）
（A）0和0 （B）0和1 （C）1和 0 （D）1和1
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（2）上述核反应产生的正电子与水中的电子相遇，与电子形成几乎静止的整体后，可以转变为两个光子（），即+2。已知正电子和电子的质量都为9.1×10-31㎏，反应中产生的每个光子的能量约为 J。正电子与电子相遇不可能只转变为一个光子，原因是 。
（3）试通过分析比较，具有相同动能的中子和电子的物质波波长的大小。
正电子与水中的电子相遇，与电子形成几乎静止的整体，故系统总动量为零，故如果只产生一个光子是不可能的，因为此过程遵循动量守恒。
答案 C.（1）A； (2)，遵循动量守恒。
【解析】（1）发生核反应前后，粒子的质量数和核电荷数均不变，据此可知中微子的质量数和电荷数分都是0，A项正确。
（2）产生的能量是由于质量亏损。两个电子转变为两个光子之后，质量变为零，由，故一个光子的能量为，带入数据得=J。
正电子与水中的电子相遇，与电子形成几乎静止的整体，故系统总动量为零，故如果只产生一个光子是不可能的，因为此过程遵循动量守恒。
35、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）组成的，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
+e
－e
－e
+e
下列说法正确的是
A. π+由u和组成 B. π＋由d和组成
C. π－由u和组成 D. π－由d和组成
答案 AD
【解析】u带+e电量，带+e电量，（+e）+（+e）=＋e，而π+带+e电量，带电量守恒，所以A选项正确，同理，D选项正确。
36、二十世纪初，为了研究物质的内部结构，物理学家做了大量的实验，揭示了原子内部的结构，发现了电子、中子和质子，如图所示是（ ）
A.卢瑟福的粒子散射实验装置
B.卢瑟福发现质子的实验装置
C.汤姆逊发现电子的实验装置
D.查德威克发现中子的实验装置
答案 A
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【解析】题目中所给装置是卢瑟福研究粒子散射实验装置，故选项A正确。
37、一个铍原子核（Be）从最靠近核的K层电子轨道上俘获一个电子后发生衰变，生成一个锂核（），并放出一个不带电的中微子νe（质量不计），人们把这种衰变叫铍核的EC衰变。核反应方程为：Be。已知一个铍原子质量为m1，一个锂原子质量为m2，一个电子质量为me，光速为c，则一个铍原子核发生上述核反应释放的能量为（ ）
A．(m1—m2)c2 B．(m1＋me＋m2)c2
C．(m1＋me—m2)c2 D．(m2—m1—me)c2
答案 A
【解析】已知一个铍原子质量为m1，则铍核的质量为m1－4me。一个锂原子质量为m2，则锂核的质量为m1－3me。题述核反应的质量亏损Δm＝[(m1－4me)＋me]－(m1－3me)＝m1—m2，故题述核反应释放的能量为ΔE＝Δmc2＝(m1—m2)c2，A正确。
38、关于原子核的结合能，下列说法正确的是________．
A．原子核的结合能等于使其完全分解成自由核子所需的最小能量
B．一重原子核衰变成α粒子和另一原子核，衰变产物的结合能之和一定大于原来重核的结合能
C．铯原子核(Cs)的结合能小于铅原子核(Pb)的结合能
D．比结合能越大，原子核越不稳定
E．自由核子组成原子核时，其质量亏损所对应的能量大于该原子核的结合能
答案 ABC
39、下列说法正确的是（ ）
A．β衰变现象说明电子是原子核的组成部分
B．玻尔理论的假设之一是原子能量的量子化
C．放射线能杀伤癌细胞或阻止癌细胞分裂，所以人体可以经常照射
D．比结合能越小表示原子核中的核子结合得越牢固
答案 B
解：（1）A、β衰变的电子是原子核中的中子转变为一个质子和一个电子，电子来自原子核，但不是原子核的组成部分．故A错误．
B、玻尔理论提出了能量的量子化、轨道的量子化．故B正确．
C、放射性元素的半衰期与其所处的物理环境及化学状态无关，由原子核内部因素决定．故C错误．
D、比结合能越大表示原子核中的核子结合得越牢固．故D错误．
故选B．
40、下列关于核反应的说法正确的是 ( )
A．爱因斯坦的质能方程说明了物体质量就是能量，它们之间可以相互转化
B．由质能方程可知，能量与质量之间存在正比关系，可以用物体的质量作为它所含有的能量的量度
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C．核反应中发现的“质量亏损”是消失的质量转化成的
D．因在核反应中产生能量，有质量的转化，所以系统只有质量数守恒，系统的的总能量不守恒
答案 解：A、由质能方程可知，能量与质量之间存在着一定的必然对应的关系，而不能认为质量就是能量，能量就是质量，能量与质量是两个不同的概念．只有在核反应过程中，对应着质量的减少，才有能量释放出来，故A错误．
B、由质能方程可知，能量与质量之间存在正比关系，可以用物体的质量作为它所含有的能量的量度，故B正确．
C、核反应中出现的“质量亏损”不是指消失的质量转变成了能量．故C错误．
D、核反应中，质量数守恒、能量也守恒．故D错误．
故选：B．
41、下列关于近代物理知识的描述中，正确的是（ ）
A. 当用蓝色光照射某金属表面时有电子逸出，则改用紫光照射也一定会有电子逸出
B. 处于n＝3能级状态的大量氢原子自发跃迁时，能发出3种频率的光子
C. 衰变中产生的β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. 在7N＋He→8O＋X核反应中，X是质子，这个反应过程叫α衰变
E. 比结合能越大，原子核中核子结合得越牢固，原子核越稳定
答案 ABE
42、 以下是有关近代物理内容的若干叙述，其中正确的是（ ）
A．太阳内部发生的核反应是热核反应
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．原子核发生一次β衰变，该原子外层就失去一个电子
E．天然放射现象中发出的三种射线是从原子核内放出的射线
答案 ACE
解析：由天然放射性的规律可知，发生衰变时，放出的三种射线均来自原子核，所以D选项错误，E选项正确． 根据光电效应的规律可知，不能发生光电效应是因为照射光的频率太小，所以B选项错误． 根据玻尔理论、动能定理可知，C选项正确． 太阳内部发生聚变反应，所以A选项正确．
43、1928年，德国物理学家玻特用α粒子（）轰击轻金属铍（）时，发现有一种贯穿能力很强的中性射线．查德威克对该粒子进行研究，进而发现了新的粒子——中子．
①请写出α粒子轰击轻金属铍的核反应方程．
②
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若中子以速度v0与一质量为mN的静止氮核发生碰撞，测得中子反向弹回的速率为v1，氮核碰后的速率为v2，则中子的质量m等于多少？
答案 由（2分）得：（2分）
44、下列说法中正确的是
A．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
B．铀核（）衰变成粒子和另一原子核，衰变产物的比结合能一定小于铀核的比结合能
C．实验表明，只要照射光的强度足够大，就一定能发生光电效应现象
D．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，
电势能增大，原子的总能量增加
答案 AD
45、下列说法正确的是 。
A．太阳辐射的能量主要来自太阳内部的核裂变反应
B．汤姆孙发现电子，表明原子具有核式结构
C．一束光照射到某种金属上不能发生光电效应，是因为该束光的波长太短
D．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，原子总能量增大
答案 D
46、下列说法正确的是（ ）
A．Th经过6次α衰变和4次β衰变后成为稳定的原子核Pb
B．发现中子的核反应方程是Be+He→C+n
C． 20个U的原子核经过两个半衰期后剩下5个U
D． 一定强度的入射光照射某金属发生光电效应时，入射光的频率越高，单位时间内逸出的光电子数就越多
E． 根据玻尔理论可知，氢原子辐射出一个光子后，氢原子的电势能减小，核外电子的运动速度增大
答案 分析：
α衰变的过程中电荷数少2，质量数少4，β衰变的过程中电荷数多1，质量数不变，半衰期是统计规律，对少数原子核不适用，发生光电效应的条件是入射光的频率大于金属的极限频率．
解：A、由质量数和电荷数守恒知：208=232﹣6×4，82=90﹣6×2+4，A正确；
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B、发现中子的核反应方程是Be+He→C+n，B正确；
C、半衰期是统计规律，对少数原子核不适用，C错误；
D、一定强度的入射光照射某金属发生光电效应时，入射光的强度越大，单位时间内逸出的光电子数就越多，D错误；
E、根据玻尔理论可知，氢原子辐射出一个光子后，氢原子的电势能减小，核外电子的运动速度增大，E正确；
故选：ABE
47、一静止的铀核U（原子质量为 232.0372u）放出一个带电粒子（原子质量为4.0026u）后衰变成钍核Th（原子质量为 228.0287u）。
①该过程的衰变方程为 ；
②求该衰变过程中放出的核能（1u相当于931MeV，结果保留2位有效数字）。
答案 ①U→He+Th（2分）
②△m=232.0372 u－4.0026u－228.0287u=0.0059 u (1分)
△E=△mc2=0.0059×931 MeV =5.5 MeV (1分)
48、下列说法正确的是 ( )
A．氡的半衰期为3.8天，若取4个氡原子核，经7.6天后就一定剩下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β粒子，这就是β衰变的实质
C．光子的能量由光的强度所决定
D．只要有核反应发生，就一定会释放出核能
答案 B
49、室内装修污染四大有害气体是苯系物、甲醛、氨气和氡。氡存在于建筑水泥、矿渣砖、装饰石材及土壤中。氡看不到，嗅不到，即使在氡浓度很高的环境里，人们对它也毫无感觉。氡进入人的呼吸系统能诱发肺癌，是除吸烟外导致肺癌的第二大因素。静止的氡核Rn放出某种粒子X后变成钋核Po，粒子X的动能为Ek1，若衰变放出的能量全部变成钋核和粒子X的动能。试回答以下问题：
(1)写出上述衰变的核反应方程(请用物理学上规定的符号表示粒子X)；
(2)求钋核的动能Ek2。
答案 解析：(1)题述衰变的核反应方程为Rn→Po＋He。
(2)设粒子X的质量为m1、速度为v1，钋核的质量为m2、速度为v2，根据动量守恒定律有0＝m1v1－m2v2，所以钋核的动能Ek2＝＝×＝。答案：(1)Rn→
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Po＋He (2)
50、下列四幅图涉及到不同的物理知识，其中说法不正确的是（ ）
A、图甲：普朗克通过研究黑体辐射提出能量子的概念，成为量子力学的奠基人之一
B、图乙：玻尔理论指出氢原子能级是分立的，所以原子发射光子的频率是不连续的
C、图丙：卢瑟福通过分析α粒子散射实验结果，提出了原子的核式结构模型
D、图丁：根据电子束通过铝箔后的衍射图样，可以说明电子具有粒子性
答案 D
解析 A、普朗克通过研究黑体辐射提出能量子的概念，成为量子力学的奠基人之一，故A正确；
B、玻尔理论指出氢原子能级是分立的，所以原子发射光子的频率也是不连续的，故B正确；
C、卢瑟福通过分析α粒子散射实验结果，提出了原子的核式结构模型，故C正确；
D、根据电子束通过铝箔后的衍射图样，说明电子具有波动性，故D错误。
故选D。
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