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單元評估檢測(十一) (45分鐘　100分) 一、選擇題(本題共12小題,每小題6分,共72分。1～8題為單選題,9～12題為多選題) 1.下列說法正確的是 (　　) A.太陽輻射的能量主要來自太陽內部的核裂變反應 B.貝克勒爾通過對天然放射現(xiàn)象的研究,發(fā)現(xiàn)了原子中存在原子核 C.一束光照射到某金屬上不能發(fā)生光電效應,可能是因為該束光的波長太長 D.氫原子從較低能級躍遷到較高能級時,核外電子的動能增大,電勢能減小 【解析】選C。太陽輻射的能量主要來自太陽內部的核聚變反應,故A項錯誤;貝克勒爾通過對天然放射現(xiàn)象的研究,發(fā)現(xiàn)了原子核內部有復雜結構,故B項錯誤;一束光照射到某金屬上不能發(fā)生光電效應,可能是因為該束光頻率太小,即波長太長,故C項正確;氫原子從較低能級躍遷到較高能級時,軌道半徑增大,原子能量增大,根據(jù)k=m知,電子動能減小,則電勢能增大,故D項錯誤。 【加固訓練】 下列說法中正確的是 (　　) A.在康普頓效應中,當入射光子與晶體中的電子碰撞時,把一部分能量轉移給電子,因此光子散射后波長變短 B.結合能越大,原子核中核子結合得越牢固,原子核越穩(wěn)定 C.若要使處于能級n=3的氫原子電離,可以采用兩種方法:一是用能量為-E3的電子撞擊氫原子,二是用能量為-E3的光子照射氫原子 D.由于核力的作用范圍是有限的以及核力的飽和性,不可能無節(jié)制地增大原子核而仍能使其穩(wěn)定 【解析】選D。在康普頓效應中,當入射光子與晶體中的電子碰撞時,把一部分能量轉移給電子,動量減小,根據(jù)λ=知,光子散射后波長變長,故A項錯誤;比結合能越大,原子核中核子結合得越牢固,原子核越穩(wěn)定,故B項錯誤;電子是有質量的,撞擊氫原子是發(fā)生彈性碰撞,由于電子和氫原子質量不同,故電子不能把-E3的能量完全傳遞給氫原子,因此不能使氫原子完全電離,而光子的能量可以完全被氫原子吸收,故C項錯誤;由于核力的作用范圍是有限的以及核力的飽和性,不可能無節(jié)制地增大原子核而仍能使其穩(wěn)定,故D項正確。 2.(2018上饒模擬)當前房地產(chǎn)很火爆,在居室裝修中經(jīng)常用到花崗巖,大理石等材料,這些巖石都不同程度地含有放射性元素,如有些含有鈾、釷的花崗巖會釋放出放射性氣體氡,氡會發(fā)生放射性衰變,放出α、β、γ射線,已知氡的半衰期為3.8天,則下列說法正確的是 (　　) A.發(fā)生α衰變時,生成的核與原來的核相比,中子數(shù)少4 B.發(fā)生β衰變時,釋放出電子,說明原子核內有電子存在 C.γ射線一般伴隨著α或β射線產(chǎn)生,其中γ射線的穿透能力最弱,電離能力卻最強 D.若只有4 mg氡核,經(jīng)7.6天一定只剩下1 mg氡核 【解析】選D。根據(jù)質量數(shù)和電荷數(shù)守恒可知:發(fā)生α衰變放出He,導致質子數(shù)減小2個,質量數(shù)減小4,故中子數(shù)減小2,故A項錯誤;發(fā)生β衰變的過程是:一個中子變?yōu)橘|子同時放出一個電子,并非原子核內有電子存在,故B項錯誤;根據(jù)α、β、γ三種射線特點可知,γ射線穿透能力最強,電離能力最弱,α射線電離能力最強,穿透能力最弱,故C項錯誤;半衰期是對大量原子核的衰變的統(tǒng)計規(guī)律,對于單個是不成立的,故D項正確。 3.(2017天津高考)我國自主研發(fā)制造的國際熱核聚變核心部件在國際上率先通過權威機構認證,這是我國對國際熱核聚變項目的重大貢獻。下列核反應方程中屬于聚變反應的是 (　　) AHHHen　　 BNHeOH CHeAlPn DUnBaKr+n 【解析】選A。因為HHHen是一個氘核與一個氚核結合成一個氦核,同時放出一個中子,屬于聚變反應,因此A正確NHeOH是盧瑟福發(fā)現(xiàn)質子的核反應,他用α粒子轟擊氮原子核,產(chǎn)生氧的同位素——氧17和一個質子,是人類第一次實現(xiàn)的原子核的人工轉變,屬于人工核反應,故B錯誤; HeAlPn是小居里夫婦用α粒子轟擊鋁箔時發(fā)現(xiàn)了放射性磷30,屬于人工核反應,故C錯誤Un→BaKr+n是一種典型的鈾核裂變,屬于裂變反應,故D錯誤。 4.K-介子衰變的方程為K-→π-+π0,如圖所示,其中K-介子和π-介子帶負的基元電荷,π0介子不帶電。一個K-介子沿垂直于磁場的方向射入勻強磁場中,其軌跡為圓弧AP,衰變后產(chǎn)生的π-介子的軌跡為圓弧PB,兩軌跡在P點相切,它們的半徑與之比為2∶1。π0介子的軌跡未畫出。由此可知π-介子的動量大小與π0介子的動量大小之比為 (　　) A.1∶1　　　　　 B.1∶2 C.1∶3 D.1∶6 【解析】選C。K-介子與π-介子均做勻速圓周運動,洛倫茲力提供向心力,有eBv=m,故p=mv=eBR,因而pK?:pπ-=2:1,根據(jù)動量守恒定律:pK?=pπ0-, 則pπ0=3,故C項正確。 5.(2018石家莊模擬)如圖所示是氫原子的能級圖,a、b、c為原子躍遷所發(fā)出的三種頻率的光。用這三種頻率的光分別照射同種金屬,都發(fā)生了光電效應,則關于這種金屬發(fā)生光電效應時光電子的最大初動能Ek隨入射光頻率ν變化的圖象,以及這三種頻率的光產(chǎn)生的光電子最大初動能的大小關系,下列四個圖象中描繪正確的是 (　　) 【解題指導】解答本題應注意以下兩個方面: (1)根據(jù)玻爾理論分析氫原子發(fā)出的三種光的頻率關系; (2)根據(jù)愛因斯坦光電效應方程得到最大初動能與光子頻率之間的關系。 【解析】選A。這群氫原子能發(fā)出三種頻率不同的光,根據(jù)玻爾理論ΔE=Em-En(m>n)得知,從n=3躍遷到n=1所發(fā)出的光能量最大,由E=hν得知,頻率最高,而從n=3躍遷到n=2所發(fā)出的光能量最小,頻率最小,所以:νb>νc>νa;根據(jù)光電效應方程,電子的最大初動能:Ekm=hν-hν0,其中ν0為該金屬的截止頻率,所以:Ekb>Ekc >Eka。比較四個圖象可知,故A項正確,B、C、D項錯誤。 【加固訓練】 圖甲為氫原子的能級圖,圖乙為某金屬在光的照射下,發(fā)生光電效應時產(chǎn)生的光電子的最大初動能Ek與入射光頻率ν的關系圖象。若氫原子從n=3能級躍遷到n=2能級放出的光子剛好使該金屬發(fā)生光電效應,普朗克常數(shù)h=6.6310-34 Js, 1 eV=1.610-19 J,則下列說法正確的是 (　　) A.由乙圖知普朗克常量h=- B.乙圖中E=hν0=1.89 eV C.乙圖中ν0為該金屬的極限頻率ν0=5.41014Hz D.用氫原子從n=2能級躍遷到n=1能級釋放的光子去照射該金屬,打出光電子的最大初動能為10.2 eV 【解析】選B。由愛因斯坦光電效應方程Ek=hν-hν0知,結合圖象可知,圖線的斜率k=h=,故A項錯誤;縱軸截距的大小等于逸出功,即E=hν0,氫原子從n=3能級躍遷到n=2能級放出的光子剛好使該金屬發(fā)生光電效應,則逸出功W0= -1.51 eV-(-3.40) eV=1.89 eV,則E=hν0=1.89 eV,故B項正確;金屬的極限頻率ν0== Hz=4.61014 Hz,故C項錯誤;氫原子從n=2能級躍遷到n=1能級,輻射的光子能量等于10.2 eV,根據(jù)光電效應方程知,光電子的最大初動能Ekm=hν-W0=10.2 eV-1.89 eV=8.31 eV,故D項錯誤。 6.μ子與氫原子核(質子)構成的原子稱為μ氫原子,它在原子核物理的研究中有重要作用,如圖為μ氫原子的能級圖。假定用動能為E的電子束“照射”容器中大量處于n=1能級的μ氫原子,μ氫原子吸收能量后,最多能發(fā)出6種不同頻率的光,則關于E的取值正確的是 (　　) A.E=158.1 eV B.E>158.1 eV C.2371.5 eVλ2>λ3)。分別用這三束光照射同一種金屬。已知用光束2照射時,恰能產(chǎn)生光電子。下列說法正確的是 (　　) A.用光束1照射時,不能產(chǎn)生光電子 B.用光束3照射時,不能產(chǎn)生光電子 C.用光束2照射時,光越強,單位時間內產(chǎn)生的光電子數(shù)目越多 D.用光束2照射時,光越強,產(chǎn)生的光電子的最大初動能越大 【解析】選A、C。依據(jù)波長與頻率的關系:λ=,因λ1>λ2>λ3,那么ν1<ν2<ν3;由于用光束2照射時,恰能產(chǎn)生光電子,因此用光束1照射時,不能產(chǎn)生光電子,而光束3照射時,一定能產(chǎn)生光電子,故A項正確,B項錯誤;用光束2照射時,光越強,單位時間內產(chǎn)生的光電子數(shù)目越多,而由光電效應方程:Ekm=hν-W0可知,光電子的最大初動能與光的強弱無關,故C項正確,D項錯誤。 11.(2018許昌模擬)如圖為氫原子的能級示意圖,大量氫原子從量子數(shù)為n的能級向較低能級躍進時輻射光子,并用這些光照射逸出功為4.54 eV 的金屬鎢,其中只有兩種頻率的光a、b能使金屬鎢發(fā)生光電效應,a光的頻率較高,則(　　) A.氫原子從n=3的能級向低能級躍遷 B.氫原子從n=4的能級向低能級躍遷 C.用a光照射放射性元素P0,其半衰期變小 D.金屬鎢逸出光電子的最大初動能為7.55 eV 【解析】選A、D。要使金屬鎢發(fā)生光電效應,則照射光子的能量須大于4.54 eV,結合能級圖可知,氫原子從n=3的能級向低能級躍遷時,由能級3　1,2　1輻射光子的能量均大于4.54 eV,因此,選項A正確;元素的半衰期與外界條件無關,只取決于核本身,選項C錯誤;根據(jù)光電方程hν=W+Ek得,Ek=hν-W=E3-E1-W =(-1.51)-(-13.6)-4.54 eV=7.55 eV,選項D正確。 【加固訓練】 (2018咸陽模擬)已知類氫結構氦離子(He+)的能級圖如圖所示,根據(jù)能級躍遷理論可知 (　　) A.氦離子(He+)處于n=1能級時,能吸收45 eV 的能量躍遷到n=2能級 B.大量處在n=3能級的氦離子(He+)向低能級躍遷,只能發(fā)出2種不同頻率的光子 C.氦離子(He+)從n=4能級躍遷到n=3能級比從n=3能級躍遷到n=2能級輻射出光子的波長大 D.若氦離子(He+)從n=2能級躍遷到基態(tài),釋放的光子能使某金屬板發(fā)生光電效應,則從n=4能級躍遷到n=2能級釋放的光子一定也能使該金屬板發(fā)生光電效應 【解析】選C。吸收的光子能量等于兩能級間的能級差,才能發(fā)生躍遷,從n=1躍遷到n=2,吸收的光子能量為40.8 eV,故A項錯誤;大量處在n=3能級的氦離子(He+)向低能級躍遷,能發(fā)出3種不同頻率的光子,故B項錯誤;由圖可知,n=4和n=3的能級差小于n=3和n=2的能級差,則從n=4躍遷到n=3能級釋放的光子能量小于從n=3躍遷到n=2能級輻射的光子能量,所以從n=4能級躍遷到n=3能級比從n=3能級躍遷到n=2能級輻射出光子的頻率低,波長大,故C項正確;從n=2能級躍遷到基態(tài)釋放的光子能量為-13.6-(-54.4)eV=40.8 eV,若能使某金屬板發(fā)生光電效應,從n=4能級躍遷到n=2能級釋放的光子能量-3.4-(-13.6)eV =10.2 eV<40.8 eV,不一定能使該板發(fā)生光電效應,故D項錯誤。 12.C能自發(fā)地進行β衰變,下列判斷正確的是 (　　) A.C經(jīng)β衰變后變成C BC經(jīng)β衰變后變成N CC發(fā)生β衰變時,原子核內一個質子轉化成中子 DC發(fā)生β衰變時,原子核內一個中子轉化成質子 【解析】選B、D。發(fā)生β衰變時,原子核中的一個中子轉變?yōu)橐粋€質子和一個電子,電子釋放出來,所以每發(fā)射一個β粒子,一個中子轉化為質子,依據(jù)質量數(shù)與質子數(shù)守恒,則有CNe,故B、D項正確,A、C項錯誤。 二、非選擇題(本題共2小題,共28分。需寫出規(guī)范的解題步驟) 13.(10分)(2017江蘇高考)質子H)和α粒子He)被加速到相同動能時,質子的動量　　　　　　(選填“大于”“小于”或“等于”)α粒子的動量,質子和α粒子的德布羅意波波長之比為　　　　　。 【解析】根據(jù)p=,因為α粒子質量大于質子質量,所以質子動量小于α粒子動量;根據(jù)λ=,且pH∶pα=1∶2,則λH∶λα=2∶1。 答案:小于　2∶1 14.(18分)(2017北京高考)在磁感應強度為B的勻強磁場中,一個靜止的放射性原子核發(fā)生了一次α衰變。放射出α粒子He)在與磁場垂直的平面內做圓周運動,其軌道半徑為R。以m、q分別表示α粒子的質量和電荷量。 (1)放射性原子核用X表示,新核的元素符號用Y表示,寫出該α衰變的核反應方程。 (2)α粒子的圓周運動可以等效成一個環(huán)形電流,求圓周運動的周期和環(huán)形電流大小。 (3)設該衰變過程釋放的核能都轉化為α粒子和新核的動能,新核的質量為M,求衰變過程的質量虧損Δm。 【解題指導】解答本題應注意以下四個方面: (1)書寫核反應方程時要遵循質量數(shù)、電荷數(shù)守恒,同時要注意用→,不能用=。 (2)α衰變的生成物是兩種帶電荷量不同的“帶電粒子”,反應前后系統(tǒng)動量守恒,因此反應后的兩產(chǎn)物向相反方向運動。 (3)在勻強磁場中,α衰變的生成物受洛倫茲力作用將各自做勻速圓周運動,且兩軌跡圓相外切,應用洛倫茲力計算公式和向心力公式即可求解運動周期,根據(jù)電流強度的定義式可求解電流大小。 (4)核反應中釋放的核能應利用愛因斯坦質能方程求解,在結合動量守恒定律與能量守恒定律即可解得質量虧損。 【解析】(1)α衰變的核反應方程為: XYHe(2分) (2)α粒子在磁場中做圓周運動,洛倫茲力提供向心力qv1B=m (2分) T= (2分) 解得:T= (2分) 由電流的定義式可得: I== (2分) (3)衰變過程中由動量守恒定律可得: mv1=Mv2 (2分) 由能量守恒可知,釋放的核能為: ΔE=m+M (2分) 由質能方程可得: ΔE=Δmc2 (2分) 聯(lián)立以上方程可解得: Δm= (2分) 答案:(1XYHe (2)　 (3)