高中物理原子、原子核与核技术 试题

一静止的铀核放出一个 $\alpha$ 粒子衰变成钍核，衰变方程为 ${}_{92}{}^{238}U\to {}_{90}{}^{234}\text{Th}+{}_2{}^4\text{He}$ 。下列说法正确的是（ ）

A．	衰变后钍核的动能等于 $\alpha$ 粒子的动能
B．	衰变后钍核的动量大小等于 $\alpha$ 粒子的动量大小
C．	铀核的半衰期等于其放出一个 $\alpha$ 粒子所经历的时间
D．	衰变后 $\alpha$ 粒子与钍核的质量之和等于衰变前铀核的质量

太阳内部核反应的主要模式之一是质子-质子循坏，循环的结果可表示为 $4{}_1{}^1\text{H}\to {}_2{}^4\text{H}\text{e+2}{}_1{}^0\text{e}\text{+2}v$ ，已知 ${}_1{}^1\text{H}$ 和 ${}_2{}^4\text{H}\text{e}$ 的质量分别为 $m_{\text{P}}=1.0078\text{u}$ 和 $m_{\alpha }=4.0026\text{u}$ ， $1\mathrm{u}=931\mathrm{MeV}/{\mathrm{c}}^2\mathrm{}$ ， c为光速。在4个 ${}_1{}^1\text{H}$ 转变成1个 ${}_2{}^4\text{H}\text{e}$ 的过程中，释放的能量约为（ ）

A. $8\mathrm{MeV}$ B. $16\mathrm{MeV}$ C. $26\mathrm{MeV}$ D. $52\mathrm{MeV}$

1934年，约里奥-居里夫妇用α粒子轰击铝核 ${}_{13}{}^{27}\text{A}\text{l}$ ，产生了第一个人工放射性核素 $X：\text{α}\text{+}{}_{13}{}^{27}\text{A}\text{l}\to \text{n+X}$ 。X的原子序数和质量数分别为（ ）

A. 15和28 B. 15和30 C. 16和30 D. 17和31

大科学工程"人造太阳"主要是将氘核聚变反应释放的能量用来发电，氘核聚变反应方程是： ${}_1{}^{2}H+{}_1{}^{2}H\to {}_2{}^{3}He+{}_0{}^{1}n$ ，已知 ${}_1{}^{2}H$ 的质量为 $2.0136u$ ， ${}_2{}^{3}He$ 的质量为 $3.0150u$ ， ${}_0{}^{1}n$ 的质量为 $1.0087u$ ， $1u=931\mathit{MeV}/c^2$ ． 氘核聚变反应中释放的核能约为（　　）

A．

3.7MeV

B．

3.3MeV

C．

2.7MeV

D．

0.93MeV

（1）一静止的铝原子核 ${}_{13}{}^{27}Al$ 俘获一速度为 $\text{1.0}\times {\text{10}}^7\mathrm{m}/\mathrm{s}$ 的质子p后，变为处于激发态的硅原子核 ${}_{14}{}^{28}Si$ ，下列说法正确的是_________

A．	核反应方程为 $\text{P+}{}_{13}{}^{27}Al\text{→}{}_{14}{}^{28}Si$
B．	核反应方程过程中系统动量守恒
C．	核反应过程中系统能量不守恒
D．	核反应前后核子数相等，所以生成物的质量等于反应物的质量之和
E．	硅原子核速度的数量级为 ${\text{10}}^5\mathrm{m}/\mathrm{s}$ ，方向与质子初速度方向一致

（2）如图所示，水平地面上有两个静止的小物块a和b，其连线与墙垂直：a和b相距l；b与墙之间也相距l；a的质量为m，b的质量为 $\frac{3}{4}m$ ，两物块与地面间的动摩擦因数均相同，现使a以初速度 $v_0$ 向右滑动，此后a与b发生弹性碰撞，但b没有与墙发生碰撞，重力加速度大小为g，求物块与地面间的动摩擦力因数满足的条件。

氢原子能级示意图如图所示。光子能量在 $1.63\mathit{eV}~3.10\mathit{eV}$ 的光为可见光。要使处于基态 $（n=1）$ 的氢原子被激发后可辐射出可见光光子，最少应给氢原子提供的能量为（ ）

A． $12.09\mathit{eV}$B． $10.20\mathit{eV}$C． $1.89\mathit{eV}$D． $1.5\mathit{l\; eV}$

氘核 ${}_1^{2}H$ 可通过一系列聚变反应释放能量，其总效果可用反应式 $6_1^{2}H\to 2_2^4\mathit{He}+2_1^{1}H+2_0^{1}n+43.15\mathit{MeV}$ 表示。海水中富含氘，已知 $1\mathit{kg}$ 海水中含有的氘核约为 $1.0\times {10}^{22}$ 个，若全都发生聚变反应，其释放的能量与质量为 $M$ 的标准煤燃烧时释放的热量相等；已知 $1\mathit{kg}$ 标准煤燃烧释放的热量约为 $2.9\times {10}^{7}J$ ， $1\mathit{MeV}=1.6\times {10}^{-13}J$ ，则 $M$ 约为 $($ 　　 $)$

A．

$40\mathit{kg}$

B．

$100\mathit{kg}$

C．

$400\mathit{kg}$

D．

$1000\mathit{kg}$

医学治疗中常用放射性核素 $113\mathit{In}$ 产生 $\gamma$ 射线，而 $113\mathit{In}$ 是由半衰期相对较长的 $113\mathit{Sn}$ 衰变产生的。对于质量为 $m_0$ 的 $113\mathit{Sn}$ ，经过时间 $t$ 后剩余的 ¹¹³Sn质量为m，其 $\frac{m}{m_0}﹣t$ 图线如图所示。从图中可以得到 $113\mathit{Sn}$ 的半衰期为（　　）

A．

67.3d

B．

101.0d

C．

115.1d

D．

124.9d

如图，一个原子核X经图中所示的一系列α、β衰变后，生成稳定的原子核Y，在此过程中放射出电子的总个数为（ ）

A．

6

B．

8

C．

10

D．

14

氚核 ${}_1^{3}H$ 发生 $\beta$ 衰变成为氦核 ${}_2^3\mathit{He}$ ．假设含氚材料中 ${}_1^{3}H$ 发生 $\beta$ 衰变产生的电子可以全部定向移动，在 $3.2\times {10}^{4}s$ 时间内形成的平均电流为 $5.0\times {10}^{-8}A$ ．已知电子电荷量为 $1.6\times {10}^{-19}C$ ，在这段时间内发生 $\beta$ 衰变的氚核 ${}_1^{3}H$ 的个数为 $($ 　　 $)$

A．

$5.0\times {10}^{14}$

B．

$1.0\times {10}^{16}$

C．

$2.0\times {10}^{16}$

D．

$1.0\times {10}^{18}$

1934年，约里奥 $-$ 居里夫妇用 $\alpha$ 粒子轰击铝箔，首次产生了人工放射性同位素 $X$ ，反应方程为 ${}_2^4\mathit{He}{+}_{13}^{27}\mathit{Al}\to X{+}_0^{1}n$ ． $X$ 会衰变成原子核 $Y$ ，衰变方程为 $X\to Y{+}_1^{0}e$ ．则 $($ 　　 $)$

A．	$X$ 的质量数与 $Y$ 的质量数相等
B．	$X$ 的电荷数比 $Y$ 的电荷数少1
C．	$X$ 的电荷数比 ${}_{13}^{27}\mathit{Al}$ 的电荷数多2
D．	$X$ 的质量数与 ${}_{13}^{27}\mathit{Al}$ 的质量数相等

下列核反应方程中， $X_1$ 、 $X_2$ 、 $X_3$ 、 $X_4$ 代表 $\alpha$ 粒子的有 $($ 　　 $)$

A．	${}_1^{2}H{+}_1^{2}H{\to }_0^{1}n+X_1$
B．	${}_1^{2}H{+}_1^{3}H{\to }_0^{1}n+X_2$
C．	${}_{92}^{235}U{+}_0^{1}n{\to }_{56}^{144}\mathit{Ba}{+}_{36}^{89}\mathit{Kr}+3X_3$
D．	${}_0^{1}n{+}_3^6\mathit{Li}{\to }_1^{3}H+X_4$

大量处于某激发态的氢原子辐射出多条谱线，其中最长和最短波长分别为 ${\lambda }_1$和 ${\lambda }_2$，则该激发态与基态的能量差为　　，波长为 ${\lambda }_1$的光子的动量为　　。（已知普朗克常量为 $h$，光速为 $c)$

如图所示，一轻绳吊着粗细均匀的棒，棒下端离地面高H，上端套着一个细环，棒和环的质量均为m，相互间最大静摩擦力等于滑动摩擦力kmg（k>1）。断开轻绳，棒和环自由下落。假设棒足够长，与地面发生碰撞时，触地时间极短，无动能损失.棒在整个运动过程中始终保持竖直，空气阻力不计。求：

（1）从断开轻绳到棒和环都静止，摩擦力对环及棒做的总功W.
（2）从断开轻绳到棒和环都静止，棒运动的总路程s.

如图甲所示，有一倾角为30⁰的光滑固定斜面，斜面底端的水平面上放一质量为M的木板．开始时质量为m =1kg的滑块在水平向左的力F作用下静止在斜面上，今将水平力F变为水平向右大小不变，当滑块滑到木板上时撤去力F（假设斜面与木板连接处用小圆弧平滑连接）。此后滑块和木板在水平上运动的v-t图象如图乙所示，g＝10 m/s²．求

（1）水平作用力F的大小；
（2）滑块开始下滑时的高度；
（3）木板的质量。