高中物理原子的核式结构试题

人类探测月球发现，在月球的土壤中含有较丰富的质量数为3的氦，它可以作为未来核聚变的重要原料之一，氦的该种同位素应表示为(    )

A．

B．

C．

D．

关于α、β、γ三种射线,下列说法中正确的是(    )

A．α射线是原子核自发地放射出的氦核,它的穿透能力很强

B．β射线是原子核外电子电离形成的电子流,它具有中等穿透能力

C．γ射线一般伴随α、β射线产生,它的穿透能力最强

D．γ射线是电磁波,它的穿透能力最弱

根据α粒子散射实验,卢瑟福提出了原子的核式结构模型,图17-3中虚线表示原子核所形成的电场的等势线,实线表示一个α粒子的运动轨迹.在α粒子从a运动到b、再运动到c的过程中,下列说法中正确的是（   ）

图17-3

A．动能先增加,后减少	B．电势能先减少,后增加
C．电场力先做负功,后做正功,总功等于零	D．加速度先变小,后变大

下列核反应或核衰变方程中,符号“X”表示中子的是(    )

A．	B．
C．	D．

氢原子的能级图如图17-2所示.欲使一处于基态的氢原子释放出一个电子而变成氢离子，该氢原子需要吸收的能量至少是(    )

A．13.60 eV

B．10.20 eV

C．0.54 eV

D．27.20 eV

图17-2

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（反夸克或反夸克）组成的，它们的带电荷量如下表所示，表中e为元电荷.

	π^+	π^-	u	d
带电荷量	+e	-e	+	-	-	+

下列说法正确的是（   ）

A．π^+由u和d组成	B．π^+在d和u组成
C．π^-由u和d组成	D．π^-由d和u组成

天文学家测得银河系中氦的含量约为25%.有关研究表明,宇宙中氦生成的途径有两条:一是在宇宙诞生后3分钟左右生成的;二是在宇宙演化到恒星诞生后,由恒星内的氢核聚变反应生成的.
(1)把氢核聚变反应简化为4个氢核()聚变成氦核(),同时放出2个正电子()和2个中微子(ν₀),请写出该氢核聚变反应的方程,并计算一次反应释放的能量.
(2)研究表明,银河系的年龄约为t=3.8×10¹⁷ s,每秒钟银河系产生的能量约为1×10³⁷ J(即P=1×10³⁷ J/s).现假定该能量全部来自上述氢核聚变反应,试估算银河系中氦的含量(最后结果保留一位有效数字).
(3)根据你的估算结果,对银河系中氦的主要生成途径作出判断.
(可能用到的数据:银河系质量约为M=3×10⁴¹ kg,原子质量单位1 u=1.66×10^-27 kg,1 u 相当于1.5×10^-10 J的能量,电子质量m_e="0.000" 5 u,氦核质量m_α="4.002" 6 u,氢核质量m_p="1.007" 8 u,中微子ν_e质量为零)

据新华社报道，由我国自行设计、研制的世界上第一套全超导核聚变实验装置（又称“人造太阳”）已完成了首次工程调试，下列关于“人造太阳”的说法正确的是（   ）

A．“人造太阳”的核反应方程是

B．“人造太阳”的核反应方程是

C．“人造太阳”释放的能量大小的计算式是ΔE=Δmc^2

D．“人造太阳”核能大小的计算公式是

某原子核^a_zX吸收一个中子后，放出一个电子，分裂为两个α粒子.由此可知（   ）

A．A=7，Z="3"	B．A=7，Z=4
C．A=8，Z="3"	D．A=8，Z=4

“轨道电子俘获”也是放射性同位素衰变的一种形式，它是指原子核（称为母核）俘获一个核外电子，其内部一个质子变为中子，从而变成一个新核（称为子核），并且放出一个中微子的过程.中微子的质量很小，不带电，很难被探测到，人们最早就是通过子核的反冲而间接证明中微子的存在的.一个静止的原子的原子核发生“轨道电子俘获”，衰变为子核并放出中微子.下面的说法中正确的是（   ）

A．母核的质量数等于子核的质量数	B．母核的电荷数大于子核的电荷数
C．子核的动量与中微子的动量相同	D．子核的动能大于中微子的动能

太阳现正处于主序星演化阶段.它主要是由正、负电子和、等原子核组成的，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 s，试估算目前太阳的质量M.
（2）已知质子质量m_p＝1.672 6×10^-27kg，He质量m_α＝6.645 8×10 ^-27 kg，电子质量m_e＝0.9×10^-30 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）已知地球上与太阳光垂直的每平方米截面上，每秒通过的太阳辐射能W＝1.35×10³ J／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）

如图17-14所示，某一足够大的真空中，虚线PH右侧是磁感应强度为B、方向垂直于纸面向里的匀强磁场，左侧是一场强为E、方向水平向左的匀强电场.静止于虚线PH上的一点O处的镭核水平向右放出一个α粒子而衰变成氡核.设α粒子与氡核分离后它们之间的作用可忽略不计，涉及动量问题时亏损的质量不计，重力不计.

图17-14
（1）写出镭核衰变的核反应方程;
（2）若经过一段时间，α粒子刚好到达虚线PH上的A点，测得OA＝L，求此时氡核的速率.（已知α粒子的比荷为b）

1930年科学家发现钋放出的射线贯穿能力极强，它甚至能穿透几厘米厚的铅板，1932年，英国年轻物理学家查德威克用这种未知射线分别轰击氢原子和氮原子，结果打出一些氢核和氮核.若未知射线均与静止的氢核和氮核正碰，测出被打出的氢核最大速度为v_H＝3.5×10⁷ m／s，被打出的氮核的最大速度v_N＝4.7×10⁶m／s，假定正碰时无机械能损失，设未知射线中粒子质量为m，初速为v，质子的质量为m′.
（1）推导被打出的氢核和氮核的速度表达式；
（2）根据上述数据，推算出未知射线中粒子的质量m与质子的质量m′之比.（已知氮核质量为氢核质量的14倍）

如图17-12所示，静止在匀强磁场中的⁶₃Li核俘获一个速度为v₀＝7.7×10⁴ m／s的中子而发生核反应，，若已知He的速度为v₂＝2.0×10⁴ m／s，其方向跟中子反应前的速度方向相同，求：

图17-12
（1）的速度是多大？
（2)在图中画出粒子和的运动轨迹，并求它们的轨道半径之比.
（3）当粒子旋转了3周时，粒子旋转几周？

在垂直于纸面的匀强磁场中，有一原来静止的原子核，该核衰变后，放出的带电粒子和反冲核的运动轨迹分别是如图17-10所示的a、b，由图可以判定(    )

图17-10

A．该核反生的是α衰变	B．该核发生的是β衰变
C．磁场方向一定垂直纸面向里	D．磁场方向向里还是向外无法判定