原子物理期末試題答案

　　原子物理期末試題答案

　　一、選擇題(本題包括10小題,共40分.每小題給出的四個(gè)選項中,有的只有一個(gè)選項正確,有的有多個(gè)選項正確,全部選對的得4分,選對但不全的得2分,錯選或不選的得0分)

　　1.下列說(shuō)法錯誤的是(  )

　　A.半衰期表示放射性元素衰變的快慢，半衰期越長(cháng)，衰變越慢

　　B.同位素的核外電子數相同，因而具有相同的化學(xué)性質(zhì)

　　C.陰極射線(xiàn)和β射線(xiàn)都是電子流，它們的產(chǎn)生機理是一樣的

　　D.重核裂變過(guò)程中一定伴隨著(zhù)質(zhì)量虧損

　　解析:由基本概念可知ABD說(shuō)法是對的.陰極射線(xiàn)和β射線(xiàn)都是電子流,但產(chǎn)生機理不同,故應選C.

　　答案:C

　　2.下列說(shuō)法中正確的是(  )

　　A.氫原子從較高的激發(fā)態(tài)躍遷到較低的激發(fā)態(tài)時(shí)，電子的動(dòng)能增加，電勢能增加，原子的總能量增加

　　B.α射線(xiàn)是原子核發(fā)出的一種粒子流，它的電離能力在α、β、γ三種射線(xiàn)中是最弱的

　　C.原子核反應過(guò)程中的質(zhì)量虧損現象違背了能量守恒定律

　　D.將放射性元素摻雜到其他穩定元素中并大幅度降低其溫度，它的半衰期不發(fā)生改變

　　解析:氫原子從較高的激發(fā)態(tài)躍遷到較低的激發(fā)態(tài)時(shí)，由于電場(chǎng)力做正功，電勢能減少,又因氫原子放出光子，所以原子的總能量減少，故A錯.α射線(xiàn)的電離能力在α、β、γ三種射線(xiàn)中是最強的，所以B錯.據愛(ài)因斯坦質(zhì)能方程可知，原子核反應過(guò)程中的質(zhì)量虧損現象并不違背能量守恒定律，故C錯.放射性元素的半衰期不因其物理、化學(xué)狀態(tài)的變化而變化，故D正確。

　　答案:D

　　3.現在太陽(yáng)向外輻射的能量是由于太陽(yáng)內部氫聚變產(chǎn)生的，大約在40億年以后太陽(yáng)內部將會(huì )啟動(dòng)另一種核反應，其核反應方程為: ,那時(shí)太陽(yáng)向外輻射的能量是由上述兩種核反應產(chǎn)生的.已知 的質(zhì)量為m1， 的質(zhì)量為m2,則下列判斷正確的是(  )

　　A.3m1＞m2  B.3m1＜m2  C.3m1=m2  D.m1=3m2

　　5.K－介子衰變的方程為K－→π－＋π0，其中K－介子和π－介子帶負的元電荷e，π0介子不帶電.如圖15-1所示，兩勻強磁場(chǎng)方向相同，以虛線(xiàn)MN為理想邊界，磁感應強度分別為B1、B2.今有一個(gè)K－介子沿垂直于磁場(chǎng)的方向射入勻強磁場(chǎng)B1中，其軌跡為圓弧AP，P在MN上，K－在P點(diǎn)時(shí)的速度為v，方向與MN垂直.在P點(diǎn)該介子發(fā)生了上述衰變.衰變后產(chǎn)生的π－介子沿v反方向射出，其運動(dòng)軌跡為如圖虛線(xiàn)所示的“心”形圖線(xiàn).則以下說(shuō)法正確的是(  )

　　圖15-1

　　A.π－介子的運行軌跡為PENCMDP

　　B.π－介子運行一周回到P用時(shí)為

　　C.B1＝4B2

　　D.π0介子做勻速直線(xiàn)運動(dòng)

　　解析:根據左手定則可知π－介子的運行軌跡為PDMCNEP，所以選項A錯誤；π－介子在磁場(chǎng)B1中的半徑 在磁場(chǎng)B2中的半徑 由題圖可知r2=2r1，所以B1＝2B2，選項C錯誤；π－介子運行一周回到P用時(shí)為 選項B正確；π0介子不帶電，將做勻速直線(xiàn)運動(dòng)，選項D正確.

　　答案:BD

　　6.下列說(shuō)法正確的是(  )

　　A.研制核武器的钚239 由鈾239 經(jīng)過(guò)4次β衰變而產(chǎn)生

　　B.發(fā)現中子的核反應方程是

　　C.20 g的 經(jīng)過(guò)兩個(gè)半衰期后其質(zhì)量變?yōu)?5 g

　　D. 在中子轟擊下，生成 和 的核反應前后，原子核的核子總數減少

　　解析: 發(fā)生2次β衰變，A錯誤.20 g 經(jīng)過(guò)兩個(gè)半衰期后其質(zhì)量 C錯誤.在核反應中質(zhì)量數、電荷數都守恒，D錯誤.所以只有B正確.

　　答案:B

　　7.北京奧委會(huì )接受專(zhuān)家的建議，大量采用對環(huán)境有益的新技術(shù)，如2008年奧運會(huì )場(chǎng)館周?chē)?0%～90%的路燈利用太陽(yáng)能發(fā)電技術(shù)，奧運會(huì )90%的洗浴熱水采用全玻璃真空太陽(yáng)能聚熱技術(shù).太陽(yáng)能是由于太陽(yáng)內部高溫高壓條件下的聚變反應產(chǎn)生的，下列核反應屬于聚變反應的是(  )

　　解析:把輕核結合成質(zhì)量較大的核，釋放出核能的反應，稱(chēng)為聚變，四個(gè)選項中只有A為聚變反應，B是發(fā)現質(zhì)子的核反應，C是鈾核的裂變反應，D是鈾核的α衰變.

　　答案:A

　　8.關(guān)于天然放射現象，以下敘述正確的是(  )

　　A.β衰變所釋放的電子是原子核內的中子轉變?yōu)橘|(zhì)子時(shí)所產(chǎn)生的

　　B.若使放射性物質(zhì)的溫度升高，其半衰期將減小

　　C.在α、β、γ這三種射線(xiàn)中，γ射線(xiàn)的穿透能力最強，β射線(xiàn)的電離能力最強

　　D.鈾核 衰變?yōu)殂U核 的過(guò)程中，要經(jīng)過(guò)8次α衰變和10次β衰變

　　解析:A選項正確，核反應方程為 B選項錯誤，放射性物質(zhì)的半衰期只與物質(zhì)本身有關(guān)，與該物質(zhì)所處的物理、化學(xué)狀態(tài)無(wú)關(guān).C選項錯誤，在α、β、γ三種射線(xiàn)中，α射線(xiàn)的電離能力最強，穿透能力最弱；γ射線(xiàn)的穿透能力最強，電離能力最弱.D選項錯誤，核反應中電荷數和質(zhì)量數都守恒，則 解得 即8次α衰變和6次β衰變.

　　答案:A

　　9.據新華社報道，由我國自行設計、研制的世界第一套全超導核聚變實(shí)驗裝置(又稱(chēng)“人造太陽(yáng)”)已完成了首次工程調試.下列關(guān)于“人造太陽(yáng)”的說(shuō)法正確的是(  )

　　A.“人造太陽(yáng)”的核反應方程是

　　B.“人造太陽(yáng)”的核反應方程是

　　C.“人造太陽(yáng)”釋放的能量大小的計算公式是ΔE=Δmc2

　　D.“人造太陽(yáng)”核能大小的計算公式是

　　解析:“人造太陽(yáng)”是利用海水中的.21H和31H聚變而產(chǎn)生大量能量的.放出的能量可利用愛(ài)因斯坦質(zhì)能方程ΔE＝Δmc2求出，其中Δm為質(zhì)量虧損，所以A、C項正確.

　　答案:AC

　　10.靜止的 衰變成 ，靜止的 衰變?yōu)?，在同一勻強磁場(chǎng)中的軌道如圖15-2所示.由此可知(  )

　　圖15-2

　　A.甲圖為 的衰變軌跡，乙圖為 的衰變軌跡

　　B.甲圖為 的衰變軌跡，乙圖為 的衰變軌跡

　　C.圖中2、4為新核軌跡，1、3為粒子軌跡

　　D.圖中2、4為粒子軌跡，1、3為新核軌跡

　　二、填空實(shí)驗題(11題6分，12題6分)

　　11.一置于鉛盒中的放射源發(fā)射的α、β和γ射線(xiàn)，由鉛盒的小孔射出，在小孔外放一鋁箔，鋁箔后的空間有一勻強電場(chǎng).進(jìn)入電場(chǎng)后，射線(xiàn)變?yōu)閍、b兩束，射線(xiàn)a沿原來(lái)方向行進(jìn)，射線(xiàn)b發(fā)生了偏轉，如圖15-3所示，則圖中的射線(xiàn)a為_(kāi)_______射線(xiàn)，射線(xiàn)b為_(kāi)_______射線(xiàn).

　　圖15-3

　　解析:從放射源射出三種射線(xiàn)，分別為α、β和γ射線(xiàn)，其中α射線(xiàn)被鋁箔擋住，只有β和γ射線(xiàn)穿出，又由于γ射線(xiàn)不帶電，所以在偏轉電場(chǎng)中不發(fā)生偏轉.綜上分析，可知圖中的射線(xiàn)a為γ射線(xiàn)，射線(xiàn)b為β射線(xiàn).

　　答案:γ β

　　12.人類(lèi)認識原子結構和開(kāi)發(fā)利用原子能經(jīng)歷了十分曲折的過(guò)程.請按要求回答下列問(wèn)題.

　　圖15-4

　　(1)盧瑟福、玻爾、查德威克等科學(xué)家在原子結構或原子核的研究方面作出了卓越的貢獻.請選擇其中的兩位，指出他們的主要成績(jì).

　�、賍______________________________________________________________；

　�、赺___________________________________________________________.

　　(2)在貝克勒爾發(fā)現天然放射現象后，人們對放射線(xiàn)的性質(zhì)進(jìn)行了深入研究，圖154為三種射線(xiàn)在同一磁場(chǎng)中的運動(dòng)軌跡，請從三種射線(xiàn)中任選一種，寫(xiě)出它的名稱(chēng)和一種用途.

　　________________________________________________________________.

　　三、計算題(本題包括4小題,共48分.解答應寫(xiě)出必要的文字說(shuō)明、方程式和重要演算步驟,只寫(xiě)出最后答案的不能得分.有數值計算的題目,答案中必須明確寫(xiě)出數值和單位)

　　13.(10分)在可控核反應堆中需要給快中子減速，輕水、重水和石墨等常用作減速劑.中子在重水中可與 核碰撞減速，在石墨中與 核碰撞減速.上述碰撞可簡(jiǎn)化為彈性碰撞模型.某反應堆中快中子與靜止的靶核發(fā)生對心正碰，通過(guò)計算說(shuō)明，僅從一次碰撞考慮，用重水和石墨作減速劑，哪種減速效果更好？

　　解析:設中子質(zhì)量為Mn，靶核質(zhì)量為M，由動(dòng)量守恒定律得Mnv0=Mnv1+Mv2

　　由能量守恒得

　　解得

　　在重水中靶核質(zhì)量MH=2Mn

　　在石墨中靶核質(zhì)量MC=12Mn

　　與重水靶核碰后中子速度較小，故重水減速效果更好.

　　15.(14分)太陽(yáng)內部持續不斷地發(fā)生著(zhù)4個(gè)質(zhì)子聚變?yōu)?個(gè)氦核的熱核反應，這個(gè)核反應釋放出的大量能量就是太陽(yáng)的能源

　　(1)寫(xiě)出這個(gè)核反應方程；

　　(2)這一核反應能釋放多少能量？

　　(3)已知太陽(yáng)每秒釋放的能量為3.8×1026 J，則太陽(yáng)每秒減少的質(zhì)量為多少？

　　(4)若太陽(yáng)質(zhì)量減少萬(wàn)分之三，熱核反應不能繼續進(jìn)行，計算太陽(yáng)能存在多少年.(太陽(yáng)質(zhì)量M＝2×1030 kg,mp＝1.007 3 u，mHe＝4.001 5 u，me＝0.000 55 u)

　　解析:(1)

　　(2)Δm＝4×1.007 3 u－(4.001 5＋2×0.000 55) u＝0.026 6 u

　　ΔE＝Δmc2＝0.026 6×931.5 MeV＝24.78 MeV＝4×10－12 J.

　　(3)太陽(yáng)每秒鐘釋放的能量為3.8×1026 J，則太陽(yáng)每秒鐘減少的質(zhì)量為

　　(4)太陽(yáng)的質(zhì)量為2×1030 kg，太陽(yáng)還能存在的時(shí)間為 (年)

　　可得 則

　　答案:(1)

　　(2)3.26 MeV  (3)0.99 MeV 2.97 MeV

【原子物理期末試題答案】相關(guān)文章：

范仲淹《野色》試題答案09-01

土地的閱讀試題答案11-05

白居易《楊柳枝》試題答案09-01

秋思白居易詩(shī)歌試題答案12-23

英語(yǔ)寫(xiě)作基礎試題答案11-28

文天祥《除夜》試題答案09-01

《教育知識與能力》試題答案01-17

孟浩然早寒試題答案11-22

《王安石待客》閱讀試題答案詳解12-20

老舍《馬褲先生》試題答案解析11-24