2009届高三第二轮复习试题分类汇编原子物理1.(1)请完成下列核反应方程:U+n→Ba+Kr+ (2)如图所示.物体A.B的质量分别是.用轻弹簧相连结放在光滑的水平面上.物体B左侧与——青夏教育精英家教网—

2009届高三第二轮复习试题分类汇编

原子物理

1、（1）请完成下列核反应方程：U+n→Ba+Kr+

（2）如图所示，物体A、B的质量分别是，用轻弹簧相连结放在光滑的水平面上，物体B左侧与竖直墙相接触。另有一个物体C从t=0时刻起以一定的速度向左运动，在t=0.5s时刻与物体A相碰，碰后立即与A粘在一起不再分开。物体C的v ? t图象如图所示。试求：

①物块C的质量m₃；

②在5.0s到15s的时间内物块A的动量变化的大小和方向。

（1）3………………………………………………………………………………2分

（2）①根据图象可知，物体C与物体A相碰前的速度为：v₁=6m/s

相碰后的速度为：v₂=2m/s

根据定量守恒定律得：………………………………………2分

解得：m₃=2.0kg………………………………………………………………………1分

②规定向左的方向为正方向，在第5.0s和第15s末物块A的速度分别为：

v₂=2m/s，v₃=－2m/s

所以物块A的动量变化为：………………1分

即在5.0s到15s的时间内物块A动量变化的大小为：16kg?m/s……………1分

方向向右……………………………………………………………………………1分

2、（1）美国科研人员正在研制一种新型镍铜长效电池，它是采用铜和半衰期长达100年的放射性同位素镍63（）两种金属作为长寿命电池的材料，利用镍63发生一次b 衰变变成铜（Cu），同时释放电子给铜片，把镍63和铜片做电池两极．则镍63的衰变方程是，铜片是该电池的（选填“正极”或“负极”）．

（2）如图所示，平板车B的质量为3.0kg，以4.0m/s的速度在光滑水平面上向右运动．质量为1.0kg 的物体A被轻放到车的右端，设物体与车上表面间的动摩擦因数为0.25．求：

①如果平板车足够长，那么平板车最终速度多大？物体

在车上滑动的时间是多少？

②要使物体不从车上掉下，车至少要有多长？

（1）→＋，负极（4分）

（2）解：①设物体与车相对静止时的速度为v，物体运动的加速度为a，在车上滑动的时间是t，则

Mv₀＝（M＋m）v （1分）

（1分）

代入数据解得 v＝3.0m/s （1分）

t＝1.2s （1分）

②设物体相对于车滑动的距离为s

由能量守恒得 μmgs＝Mv₀²－（M＋m）v² （1分）

代入数据得 s＝2.4m （1分）

3、钚的同位素离子Pu发生衰变后生成铀(U)的一个同位素离子，同时放出能量为E=0.09MeV的光子．从静止的钚核中放出的粒子在垂直通过正交的匀强电场和匀强磁场时做匀速直线运动．已知匀强电场的电场强度为E=2.22 10⁴N／C，匀强磁场的磁感应强度为B=2.00T．(普朗克恒量h=6.63Js，真空中的光速为c=310⁸m／s，电子电量为e =1.6C)．求：

(1)写出该核反应方程式；

(2)该光子的波长；

(3)放出的粒子的速度大小；

(4)若不计光子的动量，求粒子和铀核的动能之比。

4、用中子轰击锂核（）发生核反应，生成氚核和粒子，并放出的能量

（1）写出核反应方程；

（2）设放出的能量全部由质量亏损获得，试求质量亏损为多少？

（3）若放出的核能全部转化为粒子和氚核的动能，且它们的动量等值反向，求粒子的动能为多少？

5、（1）在汤姆孙发现电子后，对于原子中正负电荷的分布的问题，科学家们提出了许多模型，最后他们认定：占原子质量绝大部分的正电荷集中在很小的空间范围内，电子绕正电荷旋转。此模型称原子的有核模型。最先提出原子有核模型的科学家是________________.

他所根据的实验是________________________.

(2) 写出下列两个核反应的反应方程

Al(铝核)俘获一个α粒子后放出一个中子。__________________________

α粒子轰击N(氮核)放出一个质子。__________________________

(3) 质量分别为m₁和m₂的两个小球在光滑的水平面上分别以速度v₁、v₂同向运动并发生对心碰撞，碰后m₂被右侧的墙原速弹回，又与m₁相碰，碰后两球都静止。求：第一次碰后m₁球的速度。

解析：

(1) 卢瑟福 α粒子散射实验（每空1分）

（2）Al +HeP +n (1分)

N +HeO +H （1分）

（3）根据动量守恒定律得：

解得：（方程每个2分，结果2分）

6、镭（Ra）是历史上第一个被分离出来的放射性元素，已知能自发地放出α凿子而变成新核Rn，已知的质量为M₁=3.7533×10^－25kg，新核Rn的质量为M₂=3.6867×10^－25kg，α粒子的质量为m=6.6466×10^－27kg，现有一个静止的核发生α衰变，衰变后α粒子的速度为3.68×10⁵m/s，求（计算结果保留两位有效数字）.

（1）写出该核反应的方程；

（2）此反应过程中放出的能量；

（3）反应后新核Rn的速度大小.

解：（1）

（2）

（3）……………………………………………………①

…………………………………………②

文本框: 评分意见：（1）2分；（2）3分；（3）3分，①式2分，②式1分

7、（1）如果大量氢原子处在n=5的能级，会辐射出种频率的光. 其中波长最长的光是从n= 到n= 的能级跃迁时发出的.

文本框: （2）如图甲所示，物体A、B的质量分别是6kg和10kg，用轻弹簧相连放在光滑的水平面上，物体B左侧与竖直墙壁接触，另有一物体C从t=0时刻起水平向左运动，在t=3s时与物体A相碰，并立即与A有相同的速度一起向左运动. 物块C的速度一时间图象如图乙所示. 求：

①物块C的质量.

②弹簧压缩过程中系统具有的最大弹性势能.

解：

（1）10，5，4.（每空1分）

（2）①由图象知，V_C=6m/s，V_AC=2m/s（2分）

根据动量守恒定律：（1分）

∴m_C=3kg（1分）

②A、C压缩弹簧的过程中，动能转化为弹性势能，

则（2分）

8、如图甲所示，质量，的平板小车B在光滑水平面上以ν₁=1m／s的速度向左匀速运动．当t=0时，质量m_A=2kg的小铁块A以ν₂=2m／s的速度水平向右滑上小车，A与小车间的动摩擦因数为μ=0.2．若A最终没有滑出小车，取水平向右为正方向，g=10m／s²，求：

(1) A在小车上停止运动时，小车的速度大小

(2) 在图乙所示的坐标纸中画出1.5s内小车B运动的ν―t图象．

9、如图所示，垂直于纸面向里的匀强磁场的磁感应强度B=0.500T，MN是磁场的左边界。在磁场中的A点有一静止镭核，A距MN的距离OA=1.00m。D是放置在MN边缘的粒子接收器，OD=1.00m。发生放射性衰变，放出某种x粒子后变为一氡，接收器D接收到了沿垂直于MN方向射来的粒子x。已知衰变过程释放的能量全部转化为两新核的动能。

（1）写出上述过程中的衰变方程（衰变方程必须写出x的具体符号）。

（1）（2分）

（2）根据题意可知，a粒子在磁场中做原半径R=1.06m,设a粒子的速度为v₁带电量为g，

质量为m则有（1分）

kg?m/s

a粒子的动能J（1分）

镭核衰变满足动量守恒，设氡核的质量为M，速度为v₂有（2分）

氡核能的动能（1分）

镭核衰变时释放的能量J（1分）

10、关于“原子核组成“的研究，经历了一些重要阶段，其中：

（1）1919年，卢瑟福用粒子轰击氮核从而发现了质子，其核反应方程为______________。

（2）1932年，理查威克用一种中性粒子流轰击氢原子和氮原子，打处了一些氢核（质子）和氮核，测量处被打出的氮核和氢核的速度，并由此推算处这种粒子的质量而发现了中子。

理查威克认为：原子核的热运动速度远小于中性粒子的速度而可以忽略不计；被碰出的氢核、氮核之所以会具有不同的速率是由于碰撞的情况不同而造成的，其中速率最大的应该是弹性正碰的结果。实验中测得被碰氢核的最大速度为，被碰氮核的最大速度为；已知。

请你根据理查威克的实验数据，推导中性粒子（中子）的质量m与氢核的质量的关系？（保留三位有效数字）

（1）

（2）理查威克认为氢核、氮核与未知粒子之间的碰撞是弹性正碰；设未知粒子质量为，速度为，氢核的质量为，最大速度为，并认为氢核在打出前为静止的，那么根据动量守恒和能量守恒可知：

①

②

其中是碰撞后未知粒子的速度，由此可得： ③

同样可得出未知射线与氮原子核碰撞后，打出的氮核的速度 ④

理查威克在实验中测得氢核的最大速度为：，

氮核是最大速度：

因为，由方程③④可得 ⑤

将速度的最大值代入方程⑤，

解得： ⑥

评分标准：（1）2分，（2）共6分，每式1分

11、（1）在汤姆孙发现电子后，对于原子中正负电荷的分布的问题，科学家们提出了许多模型，最后他们认定：占原子质量绝大部分的正电荷集中在很小的空间范围内，电子绕正电荷旋转。此模型称原子的有核模型. 最先提出原子有核模型的科学家是________________.

他所根据的实验是________________________.

（2）写出下列两个核反应的反应方程

Al(铝核)俘获一个α粒子后放出一个中子.__________________________

α粒子轰击N(氮核)放出一个质子._____________________ _____

（3）质量分别为m₁和m₂的两个小球在光滑的水平面上分别以速度v₁、v₂同向运动并发生对心碰撞，碰后m₂被右侧的墙原速弹回，又与m₁相碰，碰后两球都静止。求：第一次碰后m₁球的速度.

（1）卢瑟福 α粒子散射实验（每空1分）

（2）Al +HeP +n （1分）

N +HeO +H （1分）

（3）根据动量守恒定律得：

解得：

（方程每个2分，结果2分）

12、带电粒子在“云室”中运动时，可呈现其运动径迹，将“云室”放在匀强电场中，通过观察分析带电粒子的径迹，可以研究原子核发生衰变的规律。上述装置中的放射性原子核恰好在静止时发生衰变，可能放出α粒子或电子或正电子。所放射出的粒子与反冲核在相等的时间内所形成的径迹如图所示(发生衰变后的瞬间放射出粒子的速度方向和反冲核的速度方向均与电场方向垂直，a、b均表示长度)。则

(1) 发生衰变时所放射出的粒子是．

(2) 发生衰变时所放射出粒子的运动轨迹是 (填①或②)。

(3) 的衰变方程是：。

(4) 简要推导发生衰变后的瞬间放射出的粒子与反冲核的动能之比。

13、某实验室工作人员，用初速为v₀=0.09c（c为真空中的光速）的α粒子，轰击静止在匀强磁场中的钠原子核Na，产生了质子。若某次碰撞可看作对心正碰，碰后新核的运动方向与α粒子的初速方向相同，质子的运动方向与新核运动方向相反，它们在垂直于磁场的平面内分别做匀速圆周运动。通过分析轨迹半径，可得出新核与质子的速度大小之比为1：10，已知质子质量为m。

（1）写出核反应方程；

（2）求出质子的速度v（结果保留两位有效数字）。

（1）He+Na→Mg+H （3分）

（2）α粒子、新核的质量分别为4m、26m，质子的速率为v，对心正碰，由动量守恒定律得：

（3分）

解出：v=0.23c （2分）

文本框: 14、静止在匀强磁场中的核俘获一个运动方向垂直于磁场，速度大小为7.7×10⁴m/s的中子，若发生核反应后只产生了两个新粒子，其中一个粒子为氦核（）。反应前后各粒子在磁场中的运动轨迹如图所示。核与另一种未知新粒子在磁场中做匀速圆周运动的半径之比为40：3。则：

（1）写出此核反应的方程式

（2）求产生的未知新粒子的速度。

（1） 2分

（2）设中子，氢核（）、氘核（）的质量分别为m₁、m₂、m₃，速度大小分别为v₁、v₂、v₃，粒子做匀速圆周运动的半径为R，

由

由………………①2分

由动量守恒定律得：

……………………② 2分

由径迹图象可知反向

即：

解得

方向与中子速度方向相反 2分

15、静止的锂核（Li）俘获一个速度为7.7×10⁶m/s的中子，发生核反应后若只产生了两个新粒子，其中一个粒子为氦核（He），它的速度大小是8.0×10⁶m/s，方向与反应前的中子速度方向相同。

（1）写出此核反应的方程式；

（2）求反应后产生的另一个粒子的速度大小及方向；

（3）此反应过程中是否发生了质量亏损，说明依据。

（1）（2分）

（2）用m₁、m₂和m₃分别表示中子（）、氦核（）和氚核的速度，由动量守恒定律得（2分）

代入数值，得

即反应后生成的氚核的速度大小为（1分）

方向与反应前中子的速度方向相反（1分）

（3）反应前的总动能

反应后的总动能

经计算知E₂>E₁，故可知反应中发生了质量亏损。（2分）

16、静止的锂核（Li）俘获一个速度为7.7×10⁶m/s的中子，发生核反应后若只产生了两个新粒子，其中一个粒子为氦核（He），它的速度大小是8.0×10⁶m/s，方向与反应前的中子速度方向相同。

（1）写出此核反应的方程式；

（2）求反应后产生的另一个粒子的速度大小及方向；

（3）此反应过程中是否发生了质量亏损，说明依据。

（1）（2分）

（2）用m₁、m₂和m₃分别表示中子（）、氦核（）和氚核的速度，由动量守恒定律得（2分）

代入数值，得

即反应后生成的氚核的速度大小为（1分）

方向与反应前中子的速度方向相反（1分）

（3）反应前的总动能

反应后的总动能

经计算知E₂>E₁，故可知反应中发生了质量亏损。（2分）

17、两个动能均为1MeV的氘核发生正面碰撞，引起如下反应H+H→H+H，已知：氘核的质量为2.0136u，氚核的质量为3.0156u，氢核的质量为1.0073u，1原子质量单位（u）相当于931.5MeV. 试求

（1）此核反应中放出的能量△E为多少MeV？

（2）若放出的能量全部变为新生核的动能，则新生的氢核所具有的动能为多少Me解：（1） …………………………1分

…………1分

…………………………1分

（2）相互作用过程中动量守恒P₁=P₂ …………1分

………………………… 1分

…………………………1分

由能量定恒得 …………1分

………………………………1分

文本框: 18、如图所示，垂直于纸面向里的匀强磁场的磁感应强度B=0.500T，MN是磁场的左边界。在磁场中的A点有一静止镭核，A距MN的距离OA=1.00m。D是放置在MN边缘的粒子接收器，OD=1.00m。发生放射性衰变，放出某种x粒子后变为一氡，接收器D接收到了沿垂直于MN方向射来的粒子x。已知衰变过程释放的能量全部转化为两新核的动能。

（1）写出上述过程中的衰变方程（衰变方程必须写出x的具体符号）。

（2）求该镭核在衰变为氡核和x粒子时释放的能量。（保留三位有效数字，电子电荷量e=1.60×10^-19C,1u可近似取1.6×10^-27kg）

（1）（2分）

（2）根据题意可知，a粒子在磁场中做原半径R=1.06m,设a粒子的速度为v₁带电量为g，

质量为m则有（1分）

kg?m/s

a粒子的动能J（1分）

镭核衰变满足动量守恒，设氡核的质量为M，速度为v₂有（2分）

氡核能的动能（1分）

镭核衰变时释放