2023年各地名校物理高考模擬試題分類及詳解十五、原子物理互動：本考點知識的特點是“點多面寬〞，“考點分散〞，因此高考對本點考的考查主要是從對根本概念的理解、區(qū)分方面進行，包括閱讀理解局部；題型主要以選擇題為主，有單項選擇向多項選擇轉(zhuǎn)化的趨勢，在近幾年高考試卷中幾乎每年都考．其中重點考查的有能級與光譜、核反響方程及規(guī)律、質(zhì)能方程及核能、相關(guān)物理史，光子論等內(nèi)容的題目；還有與磁場中帶電粒子的運動、動量守恒、能的轉(zhuǎn)化與守恒等知識綜合考查的問題；同時，有的試題還以與現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)有著密切聯(lián)系的近代物理為背景來考查原子物理的重點知識．預(yù)測2023年高考原子物理命題主要表現(xiàn)在：1．原子物理中物理學(xué)史、著名實驗和重要的物理理論；2．原子的核式結(jié)構(gòu)、氫原子的躍遷和能級、核反響方程和核能等重點內(nèi)容；3．以原子物理知識為根底，以高科技背景為素材的聯(lián)系實際問題有可能出現(xiàn)；4．與帶電粒子在電場和磁場中運動綜合和與力學(xué)中的動量守恒、能量守恒綜合的問題要引起注意．1．〔南京市2023年高三總復(fù)習(xí)試卷．物理．9〕月球土壤里大量存在著一種叫做“氦3〔〕〞的化學(xué)元素，是熱核聚變重要原料?？茖W(xué)家初步估計月球上至少有100萬噸氦3，如果相關(guān)技術(shù)開發(fā)成功，將可為地球帶來取之不盡的能源。關(guān)于“氦3〔〕〞與氘核聚變，以下說法中正確的是A．核反響方程為B．核反響生成物的質(zhì)量將大于參加反響物質(zhì)的質(zhì)量C．氨3〔〕一個核子的結(jié)合能大于氦4〔〕一個核子的結(jié)合能D．氦3〔〕的原子核與一個氘核發(fā)生聚變將放出能量2．〔2023年安徽高考信息交流試卷．物理．8〕2008年10月12日，安徽蕪湖核電成立，以推進安徽首個核電站建設(shè)。關(guān)于核電站獲取核能的根本核反響方程可能是〔〕A．B．C．D．3．〔廣東省華南師大附中2023屆高三綜合測試卷．物理．7〕一個鈹原子核〔Be〕從最靠近核的K層電子軌道上俘獲一個電子后發(fā)生衰變，生成一個鋰核〔〕，并放出一個不帶電的中微子νe〔質(zhì)量不計〕，人們把這種衰變叫鈹核的EC衰變。核反響方程為：Be。一個鈹原子質(zhì)量為m1，一個鋰原子質(zhì)量為m2，一個電子質(zhì)量為me，光速為c，那么一個鈹原子核發(fā)生上述核反響釋放的能量為 〔〕 A．(m1—m2)c2 B．(m1＋me＋m2)c2C．(m1＋me—m2)c2 D．(m2—m1—me)c24．〔江蘇鹽城市2023年第二次調(diào)研卷．物理．26〕鐳〔Ra〕是歷史上第一個被別離出來的放射性元素，能自發(fā)地放出α粒子而變成新核Rn，的質(zhì)量為M1=3.7533×10－25kg，新核Rn的質(zhì)量為M2=3.6867×10－25kg，α粒子的質(zhì)量為m=6.6466×10－27kg，現(xiàn)有一個靜止的核發(fā)生α衰變，衰變后α粒子的速度為3.68×105①寫出該核反響的方程式。②此反響過程中放出的能量是多少？③反響后新核Rn的速度是多大？5．〔江蘇省南京市2023屆高三質(zhì)量檢測卷．物理．31〕一個靜止的鈾核〔原子質(zhì)量為232.0372u〕放出一個α粒子〔原子質(zhì)量為4.0026u〕后衰變成釷核〔原子質(zhì)量為228.0287u〕。〔：原子質(zhì)量單位1u=1.67×10—27kg，1u相當(dāng)于931MeV〕〔1〕寫出核衰變反響方程；〔2〕算出該核衰變反響中釋放出的核能；〔3〕假設(shè)反響中釋放出的核能全部轉(zhuǎn)化為釷核和α粒子的動能，那么釷核獲得的動能有多大？6．〔淮安、連云港、宿遷、徐州四市2023第三次調(diào)研卷．物理．27〕⑴有以下說法：A．原子核放出β粒子后，轉(zhuǎn)變成的新核所對應(yīng)的元素是原來的同位素B．盧瑟福的α粒子散射實驗揭示了原子核具有復(fù)雜的結(jié)構(gòu)C．光電效應(yīng)實驗揭示了光的粒子性D．玻爾在研究原子結(jié)構(gòu)中引進了量子化的觀念E．氫原子從低能級躍遷到高能級要放出光子F．原子核的比結(jié)合能越大，表示原子核越穩(wěn)定其中正確的說法是___▲____⑵靜止在勻強磁場中的，放出α粒子，衰變成，衰變后的速度方向與磁場方向垂直。①寫出衰變方程；②計算衰變后的軌道半徑與α粒子的軌道半徑之比。7．〔青島市2023年質(zhì)量檢測卷．物理—選修3—5〕某實驗室工作人員，用初速為v0=0.09c〔c為真空中的光速〕的α粒子，轟擊靜止在勻強磁場中的鈉原子核Na，產(chǎn)生了質(zhì)子。假設(shè)某次碰撞可看作對心正碰，碰后新核的運動方向與α粒子的初速方向相同，質(zhì)子的運動方向與新核運動方向相反，它們在垂直于磁場的平面內(nèi)分別做勻速圓周運動。通過分析軌跡半徑，可得出新核與質(zhì)子的速度大小之比為1：10，質(zhì)子質(zhì)量為m?！?〕寫出核反響方程；〔2〕求出質(zhì)子的速度v〔結(jié)果保存兩位有效數(shù)字〕。8．〔臨沂市2023年質(zhì)量檢測卷．物理—物理3—5〕靜止在勻強磁場中的核俘獲一個運動方向垂直于磁場，速度大小為7.7×104m/s的中子，假設(shè)發(fā)生核反響后只產(chǎn)生了兩個新粒子，其中一個粒子為氦核〔〕。反響前后各粒子在磁場中的運動軌跡如圖5所示。核與另一種未知新粒子在磁場中做勻速圓周運動的半徑之比為40：3。那么：圖5〔1〕寫出此核反響的方程式圖5〔2〕求產(chǎn)生的未知新粒子的速度。9．〔濟南市2023年5月質(zhì)量檢測著卷．物理——選修3—5〕靜止的鋰核〔Li〕俘獲一個速度為7.7×106m/s的中子，發(fā)生核反響后假設(shè)只產(chǎn)生了兩個新粒子，其中一個粒子為氦核〔He〕，它的速度大小是8.0×106〔1〕寫出此核反響的方程式；〔2〕求反響后產(chǎn)生的另一個粒子的速度大小及方向；〔3〕此反響過程中是否發(fā)生了質(zhì)量虧損，說明依據(jù)。10．〔山東省煙臺市2023年診斷性測試卷．物理—物理3—5〕兩個動能均為1MeV的氘核發(fā)生正面碰撞，引起如下反響H+H→H+H，：氘核的質(zhì)量為2.0136u，氚核的質(zhì)量為3.0156u，氫核的質(zhì)量為1.0073u，1原子質(zhì)量單位〔u〕相當(dāng)于931.5MeV.試求〔1〕此核反響中放出的能量△E為多少MeV？〔2〕假設(shè)放出的能量全部變?yōu)樾律说膭幽埽敲葱律臍浜怂哂械膭幽転槎嗌費ev11．〔山東省淄博市2023屆模擬卷．物理——選修3—5〕如圖6所示，垂直于紙面向里的勻強磁場的磁感應(yīng)強度B=0.500T，MN是磁場的左邊界。在磁場中的A點有一靜止鐳核，A距MN的距離OA=1.00m。D是放置在MN邊緣的粒子接收器，OD=1.00m。發(fā)生放射性衰變，放出某種x粒子后變?yōu)橐浑保邮掌鱀接收到了沿垂直于MN方向射來的粒子x。衰變過程釋放的能量全部轉(zhuǎn)化為兩新核的動能?！?〕寫出上述過程中的衰變方程〔衰變方程必須寫出x的具體符號〕。圖6〔2〕求該鐳核在衰變?yōu)殡焙撕蛒粒子時釋放的能量。〔保存三位有效數(shù)字，電子電荷量e=1.60×10-19C,1u可近似取1.6×10-27答案：1．【解析】“氦〞與氘核聚變的核反響時符合質(zhì)量數(shù)與電荷數(shù)守恒，且聚變是放能反響。【答案】AD2．【解析】A為α衰變方程，B為聚變方程，C為發(fā)現(xiàn)質(zhì)子的人工核反響方程，D為裂變方程，現(xiàn)在核電站獲取核能的方式為裂變，D正確?！敬鸢浮緿3．【解析】一個鈹原子質(zhì)量為m1，那么鈹核的質(zhì)量為m1－4me。一個鋰原子質(zhì)量為m2，那么鋰核的質(zhì)量為m1－3me。題述核反響的質(zhì)量虧損Δm＝[(m1－4me)＋me]－(m1－3me)＝m1—m2，故題述核反響釋放的能量為ΔE＝Δmc2＝(m1—m2)c2，A正確?！敬鸢浮緼4．【解析】①(3分)②〔2分〕③〔2分〕(1分)【答案】〔1〕〔2〕〔3〕5．【解析】〔1〕〔2〕質(zhì)量虧損△m=0.0059u△E=△mc2=0.0059×931MeV=5.49MeV〔3〕系統(tǒng)動量守恒，釷核和α粒子的動量大小相等，即所以釷核獲得的動能【答案】〔1〕〔2〕5.49MeV〔3〕6．【解析】⑴CDF⑵①②洛倫茲力提供帶電粒子在勻強磁場運動的向心力得：由上式得：因和的動量等大，所在磁場相同，有：即：【答案】〔1〕CDF〔2〕〔3〕7．【解析】〔1〕He+Na→Mg+H〔2〕α粒子、新核的質(zhì)量分別為4m、26m，質(zhì)子的速率為v，對心正碰，由動量守恒定律得：解出：v=0.23c【答案】〔1〕He+Na→Mg+H〔2〕v=0.23c8．【解析】〔1〕2分〔2〕設(shè)中子，氫核〔〕、氘核〔〕的質(zhì)量分別為m1、m2、m3，速度大小分別為v1、v2、v3，粒子做勻速圓周運動的半徑為R，由由………………①由動量守恒定律得：……②由徑跡圖象可知反向即：解得方向與中子速度方向相反【答案】〔1〕〔2〕9．【解析】〔1〕〔2〕用m1、m2和m3分別表示中子〔〕、氦核〔〕和氚核的速度，由動量守恒定律得代入數(shù)值，得即反響后生成的氚核的速度大小為方向與反響前中子的速度方向相反 〔3〕反響前的總動能反響后的總動能經(jīng)計算知E2>E1，故可知反響中發(fā)生了質(zhì)量虧損。 【答案】〔1〕〔2〕