2011届高考物理二轮复习 能力提升演练：专题9 动量守恒定律 原子物理 新人教版

第一篇 专题知能突破

专题九 动量守恒定律 原子物理

1．静止的氡核222 86Rn 放出α粒子后变成钋核218 84Po ，α粒子动能为E 0.若衰变放出的能量全部

变为反冲核和α粒子的动能，真空中的光速为c ，则该反应中的质量亏损为( )

A.4E 0218c 2 B ．0 C.222E 0218c 2 D.218E 0222c 2

解析：由于衰变过程中动量守恒，则反冲核和α粒子的动量大小相等，由E k ＝p 22m ∝1m

，可得它们的动能之比为4218，因此衰变释放的总能量是222E 0218

，由质能方程ΔE ＝Δmc 2可得质量亏损Δm ＝222E 0218c 2

.[ 答案：C

2. EPR

量为175万千瓦，为目前世界上单机容量最大的核电机组.关于核电站获取核能的基本核

反应方程可能是：23592U+10n →9038Sr ＋136 54Xe ＋________.

(2)在人类认识原子与原子核结构的过程中，符合物理学史的是( )

A ．查德威克通过研究阴极射线发现了电子

B ．汤姆生首先提出了原子的核式结构学说

C ．居里夫人首先发现了天然放射现象

D ．卢瑟福通过原子核的人工转变发现了质子

(3)俄罗斯联合核研究所的科学家在实验室里通过实验证明了门捷列夫元素周期表114号“超重”元素的存在，该元素的“寿命”仅为半秒，其质量数为289，它的原子核经过多少次α衰变和多少次β衰变后可变为铋209(209 83Bi)? 解析：(1)根据反应前后质量数和电荷数相等可知为1010n.

(2)汤姆生通过研究阴极射线发现了电子；卢瑟福首先提出了原子的核式结构学说；贝克勒耳首先发现了天然放射现象，所以只有D 正确．

(3)若设经过x 次α衰变和y 次β衰变后，该元素变为铋209，根据反应前后质量数和电荷数相等，则有209＋4x ＝289,83＋2x －y ＝114，联立两式解得x ＝20，y ＝9.

答案：(1)1010n (2)D (3)20 9

3．(1)为了解决人类能源之需，实现用核能代替煤、石油等不可再生能源，很多国家都在研制全超导核聚变“人造太阳”，它是从海水中提取原料，在上亿度的高温下发生的可控核聚变反应，科学家依据的核反应方程是( )

A.21H+31H →42He ＋10n

B. 235 92U+10→141 56Ba ＋9236Kr ＋310n

C. 234 90Th →234 91Pa ＋0－1e

D. 238 92U+→234 90Th ＋42H (2)氢原子第n 能级的能量为E n ＝E 1n 2，n ＝1,2….其中E 1是n ＝1时的基态能量，若一氢原子发射能量为－316E 1的光子后，处于比基态能量高出－34

E 1的激发态，则氢原子发射光子前处于第________能级，发射光子后处于第________能级．

解析：(1)根据题意，该核反应应该是轻核的聚变，A 正确．

(2)根据题意和能的转化与守恒定律，氢原子发射光子前的能量为E 1＋⎝⎛⎭

⎫－34E 1＋⎝⎛⎭⎫－316E 1＝116E 1＝E 1n 2x

，解得：n x ＝4.设发射光子后处于第n y 能级，根据E 1＋⎝⎛⎭⎫－34E 1＝14E 1＝E 1n 2y

，解得：n y ＝2.[ 答案：(1)A (2)4 2

4．(1)目前，在居室装修中经常用到的花岗岩、大理石等装修材料，都不同程度地含有放射性元素，比如，含有铀、钍的花岗岩等岩石会释放出放射性气体氡，而氡会发生放射性衰变，放出α、β、γ射线，这些射线会导致细胞发生癌变及呼吸道等方面的疾病，根据有关放射性知识可知，下列说法正确的是( )

A ．氡的半衰期为3.8天，若取4个氡核，经过7.6天就只剩下一个氡原子核了

B．β衰变所释放的电子是原子核中的中子转化为质子和电子所产生的

C．γ射线一般伴随着α或β射线产生，在这三种射线中，γ射线的穿透能力最强，电离能力也最强

D．发生α衰变时，生成核与原来的原子核相比，中子数减少了2

(2)1919年，卢瑟福用α粒子轰击氮核发现质子．科学研究表明其核反应过程是：α粒子轰击静止的氮核后形成了不稳定的复核，复核发生衰变放出质子，变成氧核．设α粒子质量为m1，初速度为v0，氮核质量为m2，质子质量为m0，氧核的质量为m3，不考虑相对论效应．则α粒子轰击氮核形成不稳定复核的瞬间，复核的速度为________，此过程中释放的核能为________．

解析：(1)半衰期是一个统计学上的概念，只有对大量的原子核才成立，对几个核，半衰期是没有物理意义的，A错；B正确；C中，γ射线电离能力最弱，C错；α衰变时，生成核与原来的原子核相比，中子数减少了2，D正确．

(2)设复核的速度为v，由动量守恒定律得m1v0＝(m1＋m2)v

解得v＝m1v0

m1＋m2

；

核反应过程中的质量亏损Δm＝m1＋m2－m0－m3

反应过程中释放的核能ΔE＝Δm·c2＝(m1＋m2－m0－m3)c2.

答案：(1)BD(2)v＝m1v0

m1＋m2

ΔE＝(m1＋m2－m0－m3)c2 5．(1)下列核反应方程，正确的是()

A.2411Na→2412Mg＋0－1e是聚变

B.235

92U→140

54

Xe＋9438Sr＋210n

C.94Be+42He→126C＋X，符号“X”表示中子

D.14

7N+4

2

H→17

8

O＋X，“X”表示中子

(2)如图9－8所示为“验证碰撞中的动量守恒”的实验装置．

①下列说法中不符合本实验要求的是(

)[] 图9－8