2019版高考物理一輪復習 第十二章 波粒二象性 原子結(jié)構(gòu)與原子核章末綜合測試.doc
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第十二章 波粒二象性 原子結(jié)構(gòu)與原子核 章末綜合測試(十二) (時間:45分鐘 分數(shù):100分) 一、選擇題(本題共10小題,每小題6分.在每小題給出的四個選項中,第1~5題只有一項符合題目要求,第6~10題有多項符合題目要求.全部選對的得6分,選對但不全的得3分,有選錯的得0分) 1.下列說法中正確的是( ) A.光是一種概率波,物質(zhì)波也是概率波 B.麥克斯韋首次通過實驗證實了電磁波的存在 C.某單色光從一種介質(zhì)進入到另一種介質(zhì),其頻率和波長都將改變 D.紫光照射某金屬時有電子向外發(fā)射,紅光照射該金屬時也一定有電子向外發(fā)射 解析:A 麥克斯韋預言了電磁波的存在,赫茲首次通過實驗證實了電磁波的存在,故B錯誤;單色光從一種介質(zhì)進入到另一種介質(zhì)時,其頻率是不變的,但由于光速不同,所以波長會改變,C錯誤;由于紫光的頻率大于紅光,則根據(jù)愛因斯坦的光電效應方程可知,紅光照射該金屬時不一定有電子向外發(fā)射,故D錯誤. 2.根據(jù)愛因斯坦的光子說,光子能量E等于(h為普朗克常量,c為真空中的光速,λ為光在真空中的波長)( ) A.h B.h C.hλ D. 解析:B 根據(jù)愛因斯坦的光子說,光子能量E=hν,根據(jù)光的傳播速度和頻率的關系c=λν得E=h,B正確. 3.(2017河南信陽息縣一中段考)下列對題中四幅圖的分析,其中正確的是 ( ) A.從圖①可知,光電效應實驗中b光的頻率比a光的大 B.從圖②可知,能量為5 eV的光子不能被處于n=2能級的氫原子吸收 C.從圖③可知,隨著放射性物質(zhì)質(zhì)量的不斷減少,其半衰期不斷增大 D.從圖④可知,α粒子散射實驗表明原子核由中子和質(zhì)子組成 解析:A eUc=hν-W0,從圖①可知,Ub>Ua,故νb>νa,A正確;5 eV>3.4 eV,所以能量為5 eV的光子能被處于n=2能級的氫原子吸收并發(fā)生電離,B錯誤;半衰期與物質(zhì)質(zhì)量無關,故C錯誤;α粒子散射實驗不能得出原子核由質(zhì)子和中子組成,故D錯誤;故選A. 4.如圖,天然放射源鈾發(fā)出的一束射線經(jīng)過勻強電場時分裂成1、2、3三種射線,下列說法正確的是( ) A.三種射線都是帶電粒子流 B.射線1實質(zhì)是高速的質(zhì)子流 C.射線3是原子核外電子電離后形成的電子流 D.三種射線都具有很高的能量,說明原子核是一個能量寶庫 解析:D 射線2是γ射線,不帶電,A錯誤;射線1帶正電,是氦核流,B錯誤;射線3是電子流,是原子核內(nèi)部變化產(chǎn)生的,C錯誤. 5.要使氘核聚變,必須使氘核之間的距離接近到核力能夠發(fā)生作用的范圍r0,物質(zhì)溫度很高時,氘原子將變?yōu)榈入x子體,等離子體的分子平均動能為Ek=,K叫玻耳茲曼常數(shù),T為熱力學溫度,兩個氘核之間的電勢能為Ep=,r為電荷之間的距離,則氘核聚變的溫度至少為( ) A. B. C. D. 解析:C 若兩氘核從相距無窮遠處到相距r0,有ΔEk減=ΔEp增,這里要注意,如果兩氘核恰好接近到r0,動能變?yōu)榱?,則2Ek=,即:2=,解得T=,所以選項C正確. 6.以往我們認識的光電效應是單光子光電效應,即一個電子在極短時間內(nèi)只能吸收到一個光子而從金屬表面逸出.強激光的出現(xiàn)豐富了人們對于光電效應的認識,用強激光照射金屬,由于其光子密度極大,一個電子在極短時間內(nèi)吸收多個光子成為可能,從而形成多光子光電效應,這已被實驗證實. 光電效應實驗裝置示意圖如圖所示.用頻率為ν的普通光源照射陰極K,沒有發(fā)生光電效應,換用同樣頻率ν的強激光照射陰極K,則發(fā)生了光電效應;此時,若加上反向電壓U,即將陰極K接電源正極,陽極A接電源負極,在K、A之間就形成了使光電子減速的電場.逐漸增大U,光電流會逐漸減?。划敼怆娏髑『脺p小到零時,所加反向電壓U可能是下列的(其中W為逸出功,h為普朗克常量,e為電子電量)( ) A.U=- B.U=- C.U=2hν-W D.U=- 解析:B 本題中,“當增大反向電壓U,使光電流恰好減小到零時”,即為:從陰極K逸出的具有最大初動能的光電子,恰好不能到達陽極A. 以從陰極K逸出的且具有最大初動能的光電子為研究對象,由動能定理得:-Ue=0-mv2① 由光電效應方程得:nhν=mv2+W(n=2,3,4…)② 由①②式解得:U=-(n=2,3,4…) 故選項B正確. 7.(2017江蘇單科)原子核的比結(jié)合能曲線如圖所示.根據(jù)該曲線,下列判斷正確的有( ) A.He核的結(jié)合能約為14 MeV B.He核比Li核更穩(wěn)定 C.兩個H核結(jié)合成He核時釋放能量 D.U核中核子的平均結(jié)合能比Kr核中的大 解析:BC 由圖象可知,He的比結(jié)合能約為7 MeV,其結(jié)合能應為28 MeV,故A錯誤.比結(jié)合能較大的核較穩(wěn)定,故B正確.比結(jié)合能較小的核結(jié)合成比結(jié)合能較大的核時釋放能量,故C正確.比結(jié)合能就是平均結(jié)合能,故由圖可知D錯誤. 8.(2017福建廈門質(zhì)檢)靜止的Bi原子核在磁場中發(fā)生衰變后運動軌跡如圖所示,大小圓半徑分別為R1、R2;則下列關于此核衰變方程和兩圓軌跡半徑比值判斷正確的是 ( ) A.Bi→Tl+He B.Bi→Po+e C.R1∶R2=84∶1 D.R1∶R2=207∶4 解析:BC 原子核發(fā)生衰變時,根據(jù)動量守恒可知兩粒子的速度方向相反,由圖可知粒子的運動軌跡在同一側(cè),根據(jù)左手定則可以得知,衰變后的粒子帶的電性相反,所以原子核發(fā)生的應該是β衰變,衰變方程為:Bi→Po+e,故A錯誤,B正確;根據(jù)R=,結(jié)合兩粒子動量大小相等,故R1∶R2=q2∶q1=84∶1,故C正確,D錯誤;故選B、C. 9.已知氫原子的能級如圖所示,現(xiàn)用光子能量在10~12.9 eV范圍內(nèi)的光去照射一群處于基態(tài)的氫原子,則下列說法中正確的是( ) A.在照射光中可能被吸收的光子能量有無數(shù)種 B.在照射光中可能被吸收的光子能量只有3種 C.照射后可觀測到氫原子發(fā)射不同波長的光有6種 D.照射后可觀測到氫原子發(fā)射不同波長的光有3種 解析:BC n=1→n=5,hν=E5-E1=13.06 eV,故能量在10~12.9 eV范圍內(nèi)的光子,僅被吸收符合n=1→n=2,n=1→n=3,n=1→n=4的能級差的三種光子,A錯B對;照射后處于最高能級的氫原子的量子數(shù)n=4,故向低能級躍遷能輻射的光波長種類為N==6種,C對D錯. 10.原來靜止的原子核X,質(zhì)量為m1,處在區(qū)域足夠大的勻強磁場中,經(jīng)α衰變變成質(zhì)量為m2的原子核Y,α粒子的質(zhì)量為m3,已測得α粒子的速度垂直于磁場B,且動能為E0.假定原子核X衰變時釋放的核能全部轉(zhuǎn)化為動能,則下列四個結(jié)論中,正確的是( ) A.核Y與α粒子在磁場中運動的周期之比為 B.核Y與α粒子在磁場中運動的半徑之比為 C.此衰變過程中的質(zhì)量虧損為m1-m2-m3 D.此衰變過程中釋放的核能為 解析:BCD 原子核發(fā)生α衰變時質(zhì)量數(shù)減小4,電荷數(shù)減小2,由題意知X核原先靜止,則衰變后α粒子和反沖核Y的動量大小相籌,由R=知,RY∶Rα=qα∶qY=2∶(Z-2),故B項正確;周期之比由T=知,TY∶Tα==,故A項錯誤;該過程質(zhì)量虧損Δm=m1-(m2+m3),故C項正確;由Ek=知,Y核的動能EkY=,則釋放的核能ΔE=Ekα+EkY=,故D項正確. 二、非選擇題(本大題共2小題,每題20分,共40分.) 11.(2017湖北襄陽調(diào)研)氫原子基態(tài)能量E1=-13.6 eV,電子繞核做圓周運動的半徑r1=0.5310-10 m.求氫原子處于n=4激發(fā)態(tài)時: (1)原子系統(tǒng)具有的能量; (2)電子在n=4軌道上運動的動能;(已知能量關系Ee=E1,半徑關系rn=n2r1,k=9.0109 Nm2/C2,e=1.610-19 C) (3)若要使處于n=2軌道上的氫原子電離,至少要用頻率為多大的電磁波照射氫原子?(普朗克常量h=6.6310-34 Js) 解析:(1)由En=E1得(3分) E4==-0.85 eV(3分) (2)因為rn=n2r1,所以r4=42r1,由圓周運動知識得(3分) k=m(3分) 所以EK4=mv2== J(3分) ≈0.85 eV (3)要使處于n=2的氫原子電離,照射光的光子能量應能使電子從第2能級躍遷到無限遠處,最小頻率的電磁波的光子能量應為 hν=0-(3分) 得ν≈8.211014 Hz(2分) 答案:(1)-0.85 eV (2)0.85 eV (3)8.211014 Hz 12.天文學家測得銀河系中氦的含量約為25%.有關研究表明,宇宙中氦生成的途徑有兩條:一是在宇宙誕生后3分鐘左右生成的;二是在宇宙演化到恒星誕生后,由恒星內(nèi)部的氫核聚變反應生成的. (1)把氫核聚變反應簡化為4個氫核(H)聚變成氦核(He),同時放出2個正電子(e)和2個中微子(νe),請寫出該氫核聚變反應的方程,并計算一次反應釋放的能量. (2)研究表明,銀河系的年齡約為t=3.81017 s,每秒銀河系產(chǎn)生的能量約為11037 J(即P=11037 J/s).現(xiàn)假定該能量全部來自上述氫核聚變反應,試估算銀河系中氦的含量(最后結(jié)果保留一位有效數(shù)字). (3)根據(jù)你的估算結(jié)果,對銀河系中氦的主要生成途徑做出判斷. (可能用到的數(shù)據(jù):銀河系質(zhì)量約為M=31041 kg,原子質(zhì)量單位1 u=1.6610-27 kg,1 u對應于1.510-10 J的能量,電子質(zhì)量me=0.000 5 u,氦核質(zhì)量mα=4.002 6 u,氫核質(zhì)量mp=1.007 8 u,中微子νe質(zhì)量為零.) 解析:(1)4H→He+2e+2νe(3分) Δm=4mP-mα-2me(3分) ΔE=Δmc2=4.1410-12 J(3分) (2)m=mα≈6.11039 kg(3分) 氦的含量k==≈2%(3分) (3)由估算結(jié)果可知,2%遠小于25%的實際值,所以銀河系中的氦主要是宇宙誕生后不久生成的.(5分) 答案:(1)4H→He+2e+2νe 4.1410-12 J (2)2% (3)銀河系中的氦主要是宇宙誕生后不久生成的- 配套講稿:
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