2019年高考物理總復(fù)習(xí)第十二章原子與原子核綜合檢測教科版

1、原子與原子核綜合檢測(時間:90分鐘滿分:100分)一、選擇題(本題共12小題,每小題4分,共48分.在每小題給出的四個選項中,第17小題只有一個選項正確,第812小題有多個選項正確,全部選對的得4分,選對但不全的得2分,有選錯或不選的得 0分)1.下列四幅圖涉及不同的物理知識,其中說法正確的是(B)A.圖(甲):用紫外線照射到金屬鋅板表面時會發(fā)生光電效應(yīng),當(dāng)增大紫外線的照射強度時,從鋅板表面逸出的光電子的最大初動能也隨之增大B.圖(乙):盧瑟福通過分析粒子散射實驗結(jié)果,提出了原子的核式結(jié)構(gòu)模型C.圖(丙):氫原子由較高能級躍遷到較低能級時,會吸收一定頻率的光子D.圖(丁):原有10個氡222

2、,經(jīng)過一個半衰期的時間,一定還剩余5個解析:根據(jù)光電效應(yīng)方程h=mv2+W,光電子的最大初動能與入射光的強度無關(guān),故A錯誤.盧瑟福通過分析粒子散射實驗結(jié)果,提出了原子的核式結(jié)構(gòu)模型,故B正確.氫原子由較高能級躍遷到較低能級時,能量減小,向外輻射光子,故C錯誤.半衰期具有統(tǒng)計規(guī)律,對大量的原子核適用,對少數(shù)的原子核不適用,故D錯誤.2.在盧瑟福粒子散射實驗中,金箔中的原子核可以看做靜止不動,下列各圖畫出的是其中兩個粒子經(jīng)歷金箔散射過程的徑跡,其中正確的是(C)解析:粒子散射實驗中,入射的粒子只有靠近金箔原子核時在其斥力作用下發(fā)生大角度偏轉(zhuǎn),圖A,D中出現(xiàn)引力情況,這是不可能的,圖B中其中一個粒子

3、的徑跡不對,只有選項C正確.3.放射性原子的原子核在發(fā)生衰變時,蘊藏在核內(nèi)的能量會釋放出來,使產(chǎn)生的新核處于高能級,這時它要向低能級躍遷,輻射出光子,該光子在真空中的波長為,光速為c,普朗克常量為h,則(B)A.每個光子的能量為E=hB.每個光子的能量為E=hC.輻射過程中質(zhì)量虧損為m=D.輻射過程中不發(fā)生質(zhì)量虧損解析:根據(jù)愛因斯坦光子說,每個光子的能量E=h,其中為光子的頻率,而光速c=,故一個光子的能量E=h,故A錯誤,B正確;根據(jù)E=mc2,那么輻射過程中質(zhì)量虧損為m=,故C,D錯誤.4.已知氦原子的質(zhì)量為MHeu,電子的質(zhì)量為meu,質(zhì)子的質(zhì)量為mpu,中子的質(zhì)量為mnu,u為原子質(zhì)量

4、單位,且由愛因斯坦質(zhì)能方程E=mc2可知:1 u對應(yīng)于931.5 MeV的能量,若取光速c=3108 m/s,則兩個質(zhì)子和兩個中子聚變成一個氦核,釋放的能量為(B)A.2(mp+mn)-MHe931.5 MeVB.2(mp+mn+me)-MHe931.5 MeVC.2(mp+mn+me)-MHec2 JD.2(mp+mn)-MHec2 J解析:核反應(yīng)方程為H+nHe,質(zhì)量虧損m=2(mp+mn)-(MHe-2me)= 2(mp+mn+me)-MHe,所以釋放的能量為E=m931.5 MeV=2(mp+ mn+me)-MHe931.5 MeV,選項B正確.5.太陽因核聚變釋放出巨大的能量,同時其

5、質(zhì)量不斷減少.太陽每秒鐘輻射出的能量約為41026 J,根據(jù)愛因斯坦質(zhì)能方程,太陽每秒鐘減少的質(zhì)量最接近(D)A.1036 kg B.1018 kgC.1013 kg D.109 kg解析:根據(jù)質(zhì)能方程E=mc2有,m= kg=4.4109 kg,故D正確.6.按照氫原子的玻爾模型,氫原子的核外電子繞原子核做圓周運動,軌道半徑和對應(yīng)的能量rn=n2r1,En=,電子從半徑較大的軌道n=2的激發(fā)態(tài)向半徑較小的軌道基態(tài)躍遷時,放出光子,(r1=0.053 nm,E1= -13.6 eV).則產(chǎn)生的光子頻率(普朗克常量h=6.6310-34 Js,結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)(C)A.=1.51015 H

6、z B.=2.01015 HzC.=2.51015 Hz D.=4.51015 Hz解析:電子從半徑較大的軌道n=2的激發(fā)態(tài)向半徑較小的軌道基態(tài)躍遷時,r2=4r1,E2=-3.4 eV,故E2-E1=h,解得=2.51015 Hz.7.下列說法中正確的是(C)A.鈾核裂變時釋放的能量等于它俘獲中子時得到的能量B.發(fā)生光電效應(yīng)時,入射光越強,光子的能量就越大,光電子的最大初動能就越大C.原子核內(nèi)的中子轉(zhuǎn)化成一個質(zhì)子和一個電子,產(chǎn)生的電子發(fā)射到核外,就是粒子,這就是衰變的實質(zhì)D.用能量為11.0 eV的光子照射時,可使處于基態(tài)的氫原子躍遷到激發(fā)態(tài)解析:根據(jù)愛因斯坦質(zhì)能方程可知,裂變時釋放能量是因

7、為發(fā)生了虧損質(zhì)量,E=mc2,故A錯誤;發(fā)生光電效應(yīng)時,入射光的頻率越高,光子的能量越大,由h=mv2+W知,逸出的光電子的最大初動能就越大,而與入射光的強度無關(guān),故B錯誤;衰變時,原子核中的一個中子,轉(zhuǎn)變?yōu)橐粋€質(zhì)子和一個電子,電子釋放出來,故C正確;11.0 eV的能量不等于基態(tài)與其他能級間的能級差,所以不能使基態(tài)的氫原子發(fā)生躍遷,故D錯誤.8.下列說法中正確的是(CD)A.玻爾通過對氫原子光譜的研究建立了原子的核式結(jié)構(gòu)模型B.核力存在于原子核內(nèi)任意兩個核子之間C.天然放射現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)使人類認(rèn)識到原子核具有復(fù)雜的結(jié)構(gòu)D.黑體輻射電磁波的強度按波長的分布只與黑體的溫度有關(guān)解析:盧瑟福通過粒子散射

8、實驗建立了原子核式結(jié)構(gòu)模型,玻爾將量子觀念引入原子領(lǐng)域,其理論能夠解釋氫原子光譜的特征,故A錯誤;核力與萬有引力、庫侖力的性質(zhì)不同,核力是短程力,作用范圍在1.510-15 m之內(nèi),只存在于相鄰的核子之間,核力是原子核能穩(wěn)定存在的原因,故B錯誤;天然放射現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)使人類認(rèn)識到原子核具有復(fù)雜的結(jié)構(gòu),故C正確;根據(jù)黑體輻射實驗的規(guī)律可知,黑體輻射電磁波的強度按波長的分布只與黑體的溫度有關(guān),故D正確.9.氫原子能級如圖,當(dāng)氫原子從n=3躍遷到n=2的能級時,輻射光的波長為656 nm.以下判斷正確的是(CD)A.氫原子從n=2躍遷到n=1的能級時,輻射光的波長大于656 nmB.用波長為325 nm

9、的光照射,可使氫原子從n=1躍遷到n=2的能級C.一群處于n=3能級上的氫原子向低能級躍遷時最多產(chǎn)生3種譜線D.用波長為633 nm的光照射,不能使氫原子從n=2躍遷到n=3的能級解析:由h=E2-E1及氫原子能級關(guān)系可知,從n=2躍遷到n=1時釋放光子波長為122 nm,故選項A錯誤;波長325 nm光子能量小于波長122 nm光子能量,不能使氫原子從n=1躍遷到n=2的能級,選項B錯誤;一群處于n=3能級的氫原子向低能級躍遷時最多有3種可能,因此最多產(chǎn)生3種譜線,選項C正確;從n=3躍遷到n=2時輻射光的波長=656 nm,所以,只有當(dāng)入射光波長為656 nm時,才能使氫原子從n=2躍遷到

10、n= 3的能級,選項D正確.10.如圖(甲)所示,在光電效應(yīng)實驗中,某同學(xué)用相同頻率的單色光,分別照射陰極材料為鋅和銅的兩個不同的光電管,結(jié)果都能發(fā)生光電效應(yīng).圖(乙)為其中一個光電管的遏止電壓Uc隨入射光頻率變化的函數(shù)關(guān)系圖像.對于這兩個光電管,下列判斷正確的是(ACD)A.因為材料不同逸出功不同,所以遏止電壓Uc不同B.兩個光電管的Uc圖像的斜率可能不同C.光電子的最大初動能不同D.因為光強不確定,所以單位時間內(nèi)逸出的光電子數(shù)可能相同,飽和電流也可能相同解析:根據(jù)光電效應(yīng)方程有,Ek=h-W,根據(jù)能量守恒定律得,eUc=Ek,聯(lián)立得,eUc=h-W,即Uc=-,入射光的頻率相同,逸出功W不

11、同,則遏止電壓Uc也不同,A正確.Uc圖像的斜率k=常數(shù),所以兩個光電管的Uc圖像的斜率一定相同,故B錯誤.根據(jù)光電效應(yīng)方程Ek=h-W知,相同的頻率,不同的逸出功,則光電子的最大初動能也不同,故C正確.雖然光的頻率相同,但光強不確定,所以單位時間內(nèi)逸出的光電子數(shù)可能相同,而飽和電流也可能相同,故D正確.11.下列說法正確的是(AD)A.核反應(yīng)方程HHeHe+X中的X是質(zhì)子B.光電效應(yīng)中,光電子的最大初動能與照射光的頻率成正比C.放射性元素氡的半衰期是3.8天,有4個氡核經(jīng)7.6天后只剩1個D.一群處于n=4能級的氫原子,在向低能級躍遷的過程中可以產(chǎn)生6種不同頻率的光解析:根據(jù)電荷數(shù)守恒、質(zhì)量

12、數(shù)守恒知,X為質(zhì)子,故A正確.根據(jù)光電效應(yīng)方程Ek=h-W知,光電子的最大初動能與照射光的頻率不是正比關(guān)系,故B錯誤.半衰期具有統(tǒng)計規(guī)律,對大量的原子核適用,對少量的原子核不適用,故C錯誤.一群處于n=4能級的氫原子,在向低能級躍遷的過程中可以產(chǎn)生6種不同頻率的光,故D正確.12.下列說法中正確的是(AC)A.釷的半衰期為24天.1 g釷Th經(jīng)過120天后還剩0.031 25 g 釷B.一單色光照到某金屬表面時,有光電子從金屬表面逸出,只延長入射光照射時間,光電子的最大初動能將增加C.放射性同位素Th經(jīng),衰變會生成Rn,其中經(jīng)過了3次衰變和2次衰變D.一個處于n=4激發(fā)態(tài)的氫原子向低能級躍遷時

13、,最多可產(chǎn)生6種不同頻率的光子解析:釷的半衰期為24天,1 g釷Th經(jīng)過120天后,發(fā)生5個半衰期,1 g釷經(jīng)過120天后還剩m=m0()5=0.031 25 g,故A正確.光電效應(yīng)中,依據(jù)光電效應(yīng)方程Ek=h-W0可知,光電子的最大初動能由入射光的頻率和逸出功決定,與入射光照射時間長短無關(guān),故B錯誤.釷Th衰變成氡Rn,可知質(zhì)量數(shù)少12,電荷數(shù)少4,因為經(jīng)過一次衰變,電荷數(shù)少2,質(zhì)量數(shù)少4,經(jīng)過一次衰變,電荷數(shù)多1,質(zhì)量數(shù)不變,可知經(jīng)過3次衰變,2次衰變,故C正確.一個處于n=4激發(fā)態(tài)的氫原子向低能級躍遷時,最多可產(chǎn)生3種不同頻率的光子,故D 錯誤.二、非選擇題(共52分)13.(6分)19

14、46年,我國物理學(xué)家何澤慧發(fā)現(xiàn)鈾核的四裂變,鈾235核俘獲中子后裂變成三個質(zhì)量較大的核和一個質(zhì)量較輕的核,徑跡如圖所示,在鈾核裂變過程中,產(chǎn)生新核的核子平均質(zhì)量(選填“大于”“等于”或“小于”)鈾核的核子平均質(zhì)量,若釋放的核能為E,則此反應(yīng)中發(fā)生質(zhì)量虧損m為(真空中的光速為c).解析:這是一個核裂變過程,有質(zhì)量虧損,釋放能量,反應(yīng)后新核的核子平均質(zhì)量小于反應(yīng)前鈾核的核子平均質(zhì)量;根據(jù)質(zhì)能方程可知,此反應(yīng)中發(fā)生的質(zhì)量虧損m=.答案:小于(3分)(3分)14.(6分)用極微弱的紅光做雙縫干涉實驗,隨著曝光時間的延長,可以先后得到如圖(a),(b),(c)所示的圖樣,這里的圖樣(填“是”或“不是”)

15、光子之間相互作用引起的,實驗表明光波是一種(填“概率波”或“物質(zhì)波”).解析:用極微弱的紅光做雙縫干涉實驗,隨著曝光時間的延長,能出現(xiàn)圖示現(xiàn)象,說明不是光子之間的相互作用引起的,該實驗現(xiàn)象說明光波是一種概率波.答案:不是(3分)概率波(3分)15.(6分)如圖(甲)所示光電管的原理圖,當(dāng)頻率為的可見光照射到陰極K上時,電流表中有電流通過.(1)當(dāng)變阻器的滑片P向 (填“左”或“右”)滑動時,通過電流表的電流將會減小.(2)由(乙)圖IU圖像可知光電子的最大初動能為 .(3)如果不改變?nèi)肷涔獾念l率,而減小入射光的強度,則光電子的最大初動能 (填“增加”“減小”或“不變”).解析:(1)由題圖可知

16、光電管兩端所加的電壓為反向電壓,當(dāng)變阻器的滑動端P向右移動時,反向電壓增大,光電子到達(dá)右端的速度減小,則通過電流表的電流變小.(2)當(dāng)電流表電流剛減小到零時,電壓表的讀數(shù)為U,根據(jù)動能定理得,eU=m,則光電子的最大初動能為2 eV.(3)根據(jù)光電效應(yīng)方程Ek=h-W,知入射光的頻率不變,則光電子的最大初動能不變.答案:(1)右(2分)(2)2 eV(2分)(3)不變(2分)16.(10分)氫原子處于基態(tài)時,原子的能量為E1=-13.6 eV,當(dāng)處于n=3的激發(fā)態(tài)時,能量為E3=-1.51 eV,普朗克常量h=6.6310-34 Js,求:(1)當(dāng)氫原子從n=3的激發(fā)態(tài)躍遷到n=1的基態(tài)時,向

17、外輻射的光子的波長是多少?(2)若要使處于基態(tài)的氫原子電離,至少要用多大頻率的電磁波照射原子?(3)若有大量的氫原子處于n=3的激發(fā)態(tài),則在躍遷過程中可能釋放出幾種頻率的光子?其中最長波長是多少?解析:(1)根據(jù)能級之間能量差公式:E=En-Em得E13=E3-E1=-1.51 eV-(-13.6 eV)=12.09 eV(2分)光子的能量與波長之間的關(guān)系E=(1分)所以從n=3激發(fā)態(tài)躍遷到n=1基態(tài)時發(fā)射光的波長= m=1.0310-7 m.(1分)(2)要使處于基態(tài)的氫原子電離,照射光光子的能量應(yīng)能使電子從第1能級躍遷到無限遠(yuǎn)處,最小頻率的電磁波的光子能量=h=0-E1, (2分)解得,=

18、 Hz=3.31015 Hz.(1分)(3)當(dāng)大量氫原子處于n=3能級時,可釋放出的光子頻率種類為N=3(種)(1分)據(jù)玻爾理論在這3種頻率光子中,當(dāng)氫原子從n=3能級向n=2能級躍遷時輻射的光子波長最長.依據(jù)En=E1,知E2=(-13.6)eV=-3.4 eV,因此=E3-E2(1分)= m=6.5810-7 m.(1分)答案:(1)1.0310-7 m(2)3.31015 Hz(3)3種6.5810-7 m17.(10分)一個原來靜止的鋰核Li)俘獲一個速度為7.7104 m/s的中子后,生成一個氚核和一個氦核,已知氚核的速度大小為1.0103 m/s,方向與中子的運動方向相反.(1)試

19、寫出核反應(yīng)方程;(2)求出氦核的速度;(3)若讓一個氘核和一個氚核發(fā)生聚變時,可產(chǎn)生一個氦核,同時放出一個中子,求這個核反應(yīng)釋放出的能量.(已知氘核質(zhì)量mD= 2.014 102 u,氚核質(zhì)量為mT=3.016 050 u,氦核的質(zhì)量mHe= 4.002 603 u,中子質(zhì)量mn=1.008 665 u,1 u=1.660 610-27 kg)解析:(1)核反應(yīng)方程為LinHHe.(2分)(2)由動量守恒定律得,mnv0=-mTv1+mv2.(2分)解得v2=.(1分)代入數(shù)據(jù)得,v2=2104 m/s,方向與中子的運動方向相同.(1分)(3)質(zhì)量虧損為m=mD+mT-m-mn,(2分)代入解得,m=3.13610-29 kg.(1分)根據(jù)