第19周+波粒二象性+原子结构+原子核-试题君之周末培优君2017-2018学年高考物理人教版 11页

第19周 波粒二象性 原子结构 原子核 ‎（测试时间：45分钟，总分：70分）‎ 班级：____________ 姓名：____________ 座号：____________ 得分：____________‎ 一、选择题（每小题3分，共36分，共12小题，第1~8小题为单选题，第9~12小题为多选题，选对一个1分，选错一个扣2分，最低得分0分）‎ ‎1．用一单色光照射某种金属，有光电子从金属表面逸出，如果 A．增大入射光的强度，光电子的最大初动能增大 B．减小入射光的强度，就可能没有光电子逸出了 C．增大入射光的频率，逸出的光电子数目一定增多 D．减小入射光的频率，就可能没有光电子逸出了 ‎【答案】D ‎2．2017年年初，我国研制的“大连光源”——极紫外自由电子激光装置，发出了波长在100 nm（1 nm=10–9 m）附近连续可调的世界上最强的极紫外激光脉冲。大连光源因其光子的能量大、密度高，可在能源利用、光刻技术、雾霾治理等领域的研究中发挥重要作用。一个处于极紫外波段的光子所具有的能量可以电离一个分子，但又不会把分子打碎。据此判断，能够电离一个分子的能量约为（取普朗克常量h=6.6×10–34 J·s，真空光速c=3×108 m/s）‎ A．10–21 J B．10–18 J C．10–15 J D．10–12 J ‎【答案】B ‎【解析】一个处于极紫外波段的光子的能量约为，由题意可知，光子的能量应比电离一个分子的能量稍大，因此数量级应相同，故选B。‎ ‎3．用很弱的光做单缝衍射实验，改变曝光时间，在胶片上出现的图像如图所示，该实验表明 A．光的本质是波 B．光的本质是粒子 C．光的能量在胶片上分布不均匀 D．光到达胶片上不同位置的概率相同 ‎【答案】C ‎【解析】用很弱的光做单缝衍射实验，改变曝光时间，在胶片出现的图样说明光有波粒二象性，AB错误；光到达胶片上不同位置的概率不同，说明光的能量在胶片上分布不均匀，C正确，D错误。‎ ‎4．关于天然放射性，下列说法错误的是 A．所有元素都可能发生衰变 B．放射性元素的半衰期与外界的温度无关 C．放射性元素与别的元素与别的元素形成化合物时仍具有放射性 D．α、β和γ三种射线中，γ射线的穿透能力最强 ‎【答案】A ‎5．关于放射性元素，下列说法中正确的是 A．半衰期是指放射性元素样品质量减少一半所需的时间 B．当放射性元素的温度升高时，其半衰期不变 C．放射性元素的原子核每放出一个β粒子，就减少一个质子，增加一个中子 D．α、β和γ三种射线中，γ射线的穿透能力和电离能力均最强 ‎【答案】B ‎【解析】原子核有半数发生衰变所需的时间就是该放射性元素的半衰期，是大量原子核衰变的统计结果，对少量的放射性元素的原子核，不一定发生衰变。半衰期由原子核本身决定，与外界任何因素都无关；放射性元素发生β衰变时所放出的电子是由原子核内的一个中子变为一个质子的同时放出的，故不是原子核外的电子；在α、β、X、γ四种射线中，α射线的电离能力最强，γ射线的穿透能力最强。‎ ‎6．如果某放射性元素经过X次α衰变和Y次β衰变，变成一种新原子核，则这个新原子核的质子数比放射性元素原子核的质子数减少 A．2x+y B．x+y C．x–y D．2x–y ‎【答案】D ‎【解析】由题目可知其衰变方程为：，由此可以计算出这个新原子核的质子数比放射性元素原子核的质子数减少2x–y个，答案选D。‎ ‎7．一放射源放射出某种或多种射线，当用一张薄纸放在放射源的前面时，强度减为原来的，而当用1 cm厚的铝片放在放射源前时，射线的强度减小到几乎为零。由此可知，该放射源所射出的 A．仅是α射线 B．仅是β射线 C．是α射线和β射线 D．是α射线和γ射线 ‎【答案】C ‎【名师点睛】本题要求学生能熟记各种射线的性质：α、β和γ三种射线中，α带正电、β带负电、γ不带电，且α粒子的穿透力最弱，无法穿过铝箔。‎ ‎8．如图所示，氢原子的能级图。用光子能量为13.06 eV的光照射一群处于基态的氢原子，可能观测到氢原子发射不同波长的光有多少种 A．15 B．10‎ C．4 D．1‎ ‎【答案】B ‎【解析】设氢原子吸收该光子后能跃迁到第n能级，根据能级之间能量差可有：13.06 eV=En–E1，其中E1=–13.61 eV，所以En=–0.54 eV，故基态的氢原子跃迁到n=5的激发态．所以放出不同频率光子种数为：种；故选B。‎ ‎9．现用某一光电管进行光电效应实验，当用某一频率的光入射时，有光电流产生。下列说法正确的是 A．保持入射光的频率不变，入射光的光强变大，饱和光电流变大 B．入射光的频率变高，饱和光电流变大 C．入射光的频率变高，光电子的最大初动能变大 D．保持入射光的光强不变，不断减小入射光的频率，始终有光电流产生 E．遏止电压的大小与入射光的频率有关，与入射光的光强无关 ‎【答案】ACE ‎10．如图是氢原子的能级图，对于一群处于n=4的氢原子，下列说法中正确的是 A．这群氢原子能够吸收任意能量的光子后向更高能级跃迁 B．这群氢原子能够发出6种不同频率的光 C．这群氢原子发出的光子中，能量最大为10.2 eV D．如果发出的光中子有两种能使某金属产生光电效应，其中一种一定是由n=3能级跃迁到n=1能级发出的 ‎【答案】AC ‎【解析】若虚线是电场线，由电场线的密集程度可看出a点的场强较大，故A正确；若虚线为等势面，等势面密集处电场线也越密集，故a处场强较大，故B错误；若虚线是电场线，从轨迹弯曲方向可知电场力沿着电场线向左，ab 曲线上每一点的瞬时速度与电场力方向均成钝角，故电子做减速运动，动能减小，电势能增大，故C正确；若虚线为等势面，根据等势面与电场线处处垂直可大致画出电场线，显然可看出曲线上每个位置电子受到的电场力与速度成锐角，电子加速运动，动能增大，电势能减小，故D错误。‎ ‎11．氢原子的部分能级如图所示，现有大量的氢原子处于n=4的激发态，当向低能级跃迁时辐射出不同频率的光。已知可见光的光子能量在1.62 eV到3.11 eV之间。由此可推知，氢原子 A．从高能级向n=3能级跃迁时发出的光的频率比可见光的高 B．从高能级向n=2能级跃迁时发出的光均为可见光 C．用n=2能级跃迁到n=1能级辐射出的光照射逸出功为6.34 eV的金属铂能发生光电效应 D．频率最小的光是由n=4能级跃迁到n=3能级产生的 ‎【答案】CD 件是光子的能量大于电子的逸出功，故可以发生光电效应，故C正确；由n=4能级跃迁到n=3能级产生的光，能量最小，频率最小，故D正确。‎ ‎12．氢原子能级的示意图如图所示，大量氢原子从n=4的能级向n=2的能级跃迁时辐射处可见光a，从n=3的能级向n=2的能级跃迁时辐射处可见光b，则 A．a光的光子能量大于b光的光子能量 B．氢原子从n=4的能级向n=3的能级跃迁时会辐射出紫外线 C．处于能级n=4的电子的动能小于能级n=2的动能 D．在真空中传播时，b光的波长较短 ‎【答案】AC ‎【解析】根据跃迁规律根据跃迁规律可知高能级向低能级跃迁时辐射光子的能量等于这两个能级差。公式：，可知从n=4向n=2跃迁时辐射光子的能量大于从n=3向n=2跃迁时辐射光子的能量，则可见光a的光子能量大于b，又根据光子能量可得a光子的频率大于b，由，则a光的波长小于b光，故A正确，D错误；根据跃迁规律可知高能级向低能级跃迁时辐射光子的能量等于这两个能级差，从n=4的能级向n=3的能级跃迁时会辐射出的光子能量小于a光子的能量，因为紫外线的能量大于可见光，所以不可能为紫外线，故B错误。根据玻尔理论，库仑力提供向心力，可知，越靠近原子核的速度越大，动能越大，那么处于能级n=4的电子的动能小于能级n=2的动能，故C正确。‎ 二、填空题（共2小题，共10分）‎ ‎13．（4分）用中子轰击锂核（），发生的核反应为：，式中n代表中子，X代表核反应产生的新核，同时释放出4.8 MeV的核能（l eV=1.6×l0 J）。则新核中的中子数为_______，核反应过程中的质量亏损为__________kg（计算结果保留两位有效数字）。‎ ‎【答案】2 ‎ ‎14．（6分）如图所示为氢原子的能级示意图，一群氢原子处于n=3的激发态，在向较低能级跃迁的过程中向外发出光子，并用这些光照射逸出功为2.49 eV的金属钠。‎ ‎（1）这群氢原子能发出_______种不同频率的光，其中有_______种频率的光能使金属钠发生光电效应。‎ ‎（2）金属钠发出的光电子的最大初动能为________eV。‎ ‎【答案】（1）3 2 （2）9.60‎ ‎【解析】（1）有3种跃迁方式，如图所示 第3激发态→第1激发态，放出光子的能量为 ΔE=E3–E1=(–1.51 eV)–(–13.6 eV)=12.09 eV>2.49 eV 第3激发态→第2激发态，放出光子的能量为 ΔE=E3–E2=(–1.51 eV)–(–3.4 eV)=1.89 eV<2.49 eV 第2激发态→第1激发态，放出光子的能量为 ΔE=E2–E1=(–3.4 eV)–(–13.6 eV)=10.2 eV>2.49 eV 光子能量大于逸出功的会发生光电效应，故有2种频率的光能使金属钠发生光电效应。‎ ‎（2）根据爱因斯坦光电效应方程，有 Ekm=hν–W0=12.09 eV–2.49 eV=9.60 eV。‎ 三、计算题（共3小题，共24分）‎ ‎15．（6分）一个静止的氡核放出一个α粒子后衰变为钋核，同时放出能量为E=0.09 MeV的光子。假设放出的核能完全转变为钋核与α粒子的动能，不计光子的动量。已知M氡=222.086 63 u、mα=4.002 6 u、M钋=218.076 6 u，1 u相当于931.5 MeV的能量。‎ ‎（1）写出上述核反应方程；‎ ‎（2）求出发生上述核反应放出的能量；‎ ‎（3）确定钋核与α粒子的动能。‎ ‎【答案】（1）Rn→Po+He+γ （2）6.92 MeV （3）0.12 MeV 6.54 MeV ‎（3）设α粒子、钋核的动能分别为Ekα、Ek钋，动量分别为pα、p钋，由能量守恒定律得：‎ ΔE=Ekα+Ek钋+E（1分）‎ 不计光子的动量，由动量守恒定律得：0=pα+p钋 又，故Ekα:Ek钋=218:4（1分）‎ 联立解得Ek钋=0.12 MeV，Ekα=6.54 MeV（1分）‎ ‎16．（8分）氢原子的能级示意图如图所示，现有每个电子的动能都为Ee=12.89 eV 的电子束与处在基态的氢原子束射入同一区域，使电子与氢原子发生迎头正碰。已知碰撞前一个电子与一个原子的总动量为零。碰撞后，氢原子受激，跃迁到n=4的能级。求碰撞后1个电子与1个受激氢原子的总动能。（已知电子的质量me与氢原子的质量mH之比为1:1 840）‎ ‎【答案】0.16 eV ‎17．（10分）太阳内部持续不断地发生着4个质子聚变为一个氦核的热核反应，这个核反应释放出的大量能量就是太阳的能源。‎ ‎（1）写出这个核反应方程。‎ ‎（2）这一核反应能释放出多少能量？‎ ‎（3）已知太阳每秒释放能量为3.8×1026 J，则太阳每秒减少的质量为多少kg?‎ ‎（4）若太阳质量减小万分之三，热核反应不能继续进行，计算太阳还能存在多少年？（mp=1.007 3 u，mα=4.001 5 u，me=0.000 55 u，太阳的质量为2×1030 kg）‎ ‎【答案】（1）4H→He+2e （2）24.78 MeV （3）4.2×109 kg （4）4.5×109年 ‎【解析】（1）核反应方程是4H→He+2e（2分）‎ ‎（2）这一核反应的质量亏损是 Δm=4mp–mα–2me=0.026 6 u（2分）‎ ΔE=Δmc2=0.026 6×931.5 MeV≈24.78 MeV（2分）‎ ‎（3）由ΔE=Δmc2得每秒太阳质量减少 Δm== kg≈4.2×109 kg（2分）‎ ‎（4）太阳的质量为2×1030 kg，太阳还能存在的时间为 t== s≈1.4×1017 s（2分）‎ 即为4.5×109年 ‎ ‎ ‎ ‎