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1、单元评估检测(十一) (45分钟100分)一、选择题(本题共12小题,每小题6分,共72分。18题为单选题,912题为多选题)1.下列说法正确的是()A.太阳辐射的能量主要来自太阳内部的核裂变反应B.贝克勒尔通过对天然放射现象的研究,发现了原子中存在原子核C.一束光照射到某金属上不能发生光电效应,可能是因为该束光的波长太长D.氢原子从较低能级跃迁到较高能级时,核外电子的动能增大,电势能减小【解析】选C。太阳辐射的能量主要来自太阳内部的核聚变反应,故A项错误;贝克勒尔通过对天然放射现象的研究,发现了原子核内部有复杂结构,故B项错误;一束光照射到某金属上不能发生光电效应,可能是因为该束光频率太小,
2、即波长太长,故C项正确;氢原子从较低能级跃迁到较高能级时,轨道半径增大,原子能量增大,根据k=m知,电子动能减小,则电势能增大,故D项错误。【加固训练】下列说法中正确的是()A.在康普顿效应中,当入射光子与晶体中的电子碰撞时,把一部分能量转移给电子,因此光子散射后波长变短B.结合能越大,原子核中核子结合得越牢固,原子核越稳定C.若要使处于能级n=3的氢原子电离,可以采用两种方法:一是用能量为-E3的电子撞击氢原子,二是用能量为-E3的光子照射氢原子D.由于核力的作用范围是有限的以及核力的饱和性,不可能无节制地增大原子核而仍能使其稳定【解析】选D。在康普顿效应中,当入射光子与晶体中的电子碰撞时,
3、把一部分能量转移给电子,动量减小,根据=知,光子散射后波长变长,故A项错误;比结合能越大,原子核中核子结合得越牢固,原子核越稳定,故B项错误;电子是有质量的,撞击氢原子是发生弹性碰撞,由于电子和氢原子质量不同,故电子不能把-E3的能量完全传递给氢原子,因此不能使氢原子完全电离,而光子的能量可以完全被氢原子吸收,故C项错误;由于核力的作用范围是有限的以及核力的饱和性,不可能无节制地增大原子核而仍能使其稳定,故D项正确。2.(2018上饶模拟)当前房地产很火爆,在居室装修中经常用到花岗岩,大理石等材料,这些岩石都不同程度地含有放射性元素,如有些含有铀、钍的花岗岩会释放出放射性气体氡,氡会发生放射性
4、衰变,放出、射线,已知氡的半衰期为3.8天,则下列说法正确的是()A.发生衰变时,生成的核与原来的核相比,中子数少4B.发生衰变时,释放出电子,说明原子核内有电子存在C.射线一般伴随着或射线产生,其中射线的穿透能力最弱,电离能力却最强D.若只有4 mg氡核,经7.6天一定只剩下1 mg氡核【解析】选D。根据质量数和电荷数守恒可知:发生衰变放出He,导致质子数减小2个,质量数减小4,故中子数减小2,故A项错误;发生衰变的过程是:一个中子变为质子同时放出一个电子,并非原子核内有电子存在,故B项错误;根据、三种射线特点可知,射线穿透能力最强,电离能力最弱,射线电离能力最强,穿透能力最弱,故C项错误;
5、半衰期是对大量原子核的衰变的统计规律,对于单个是不成立的,故D项正确。3.(2017天津高考)我国自主研发制造的国际热核聚变核心部件在国际上率先通过权威机构认证,这是我国对国际热核聚变项目的重大贡献。下列核反应方程中属于聚变反应的是()AHHHenBNHeOHCHeAlPnDUnBaKr+n【解析】选A。因为HHHen是一个氘核与一个氚核结合成一个氦核,同时放出一个中子,属于聚变反应,因此A正确NHeOH是卢瑟福发现质子的核反应,他用粒子轰击氮原子核,产生氧的同位素氧17和一个质子,是人类第一次实现的原子核的人工转变,属于人工核反应,故B错误;HeAlPn是小居里夫妇用粒子轰击铝箔时发现了放射
6、性磷30,属于人工核反应,故C错误UnBaKr+n是一种典型的铀核裂变,属于裂变反应,故D错误。4.K-介子衰变的方程为K-+0,如图所示,其中K-介子和-介子带负的基元电荷,0介子不带电。一个K-介子沿垂直于磁场的方向射入匀强磁场中,其轨迹为圆弧AP,衰变后产生的-介子的轨迹为圆弧PB,两轨迹在P点相切,它们的半径与之比为21。0介子的轨迹未画出。由此可知-介子的动量大小与0介子的动量大小之比为()A.11B.12C.13D.16【解析】选C。K-介子与-介子均做匀速圆周运动,洛伦兹力提供向心力,有eBv=m,故p=mv=eBR,因而pK:p-=2:1,根据动量守恒定律:pK=p0-,则p0
7、=3,故C项正确。5.(2018石家庄模拟)如图所示是氢原子的能级图,a、b、c为原子跃迁所发出的三种频率的光。用这三种频率的光分别照射同种金属,都发生了光电效应,则关于这种金属发生光电效应时光电子的最大初动能Ek随入射光频率变化的图象,以及这三种频率的光产生的光电子最大初动能的大小关系,下列四个图象中描绘正确的是()【解题指导】解答本题应注意以下两个方面:(1)根据玻尔理论分析氢原子发出的三种光的频率关系;(2)根据爱因斯坦光电效应方程得到最大初动能与光子频率之间的关系。【解析】选A。这群氢原子能发出三种频率不同的光,根据玻尔理论E=Em-En(mn)得知,从n=3跃迁到n=1所发出的光能量
8、最大,由E=h得知,频率最高,而从n=3跃迁到n=2所发出的光能量最小,频率最小,所以:bca;根据光电效应方程,电子的最大初动能:Ekm=h-h0,其中0为该金属的截止频率,所以:EkbEkc Eka。比较四个图象可知,故A项正确,B、C、D项错误。【加固训练】图甲为氢原子的能级图,图乙为某金属在光的照射下,发生光电效应时产生的光电子的最大初动能Ek与入射光频率的关系图象。若氢原子从n=3能级跃迁到n=2能级放出的光子刚好使该金属发生光电效应,普朗克常数h=6.6310-34 Js,1 eV=1.610-19 J,则下列说法正确的是()A.由乙图知普朗克常量h=-B.乙图中E=h0=1.89
9、 eVC.乙图中0为该金属的极限频率0=5.41014HzD.用氢原子从n=2能级跃迁到n=1能级释放的光子去照射该金属,打出光电子的最大初动能为10.2 eV【解析】选B。由爱因斯坦光电效应方程Ek=h-h0知,结合图象可知,图线的斜率k=h=,故A项错误;纵轴截距的大小等于逸出功,即E=h0,氢原子从n=3能级跃迁到n=2能级放出的光子刚好使该金属发生光电效应,则逸出功W0=-1.51 eV-(-3.40) eV=1.89 eV,则E=h0=1.89 eV,故B项正确;金属的极限频率0= Hz=4.61014 Hz,故C项错误;氢原子从n=2能级跃迁到n=1能级,辐射的光子能量等于10.2
10、 eV,根据光电效应方程知,光电子的最大初动能Ekm=h-W0=10.2 eV-1.89 eV=8.31 eV,故D项错误。6.子与氢原子核(质子)构成的原子称为氢原子,它在原子核物理的研究中有重要作用,如图为氢原子的能级图。假定用动能为E的电子束“照射”容器中大量处于n=1能级的氢原子,氢原子吸收能量后,最多能发出6种不同频率的光,则关于E的取值正确的是()A.E=158.1 eVB.E158.1 eVC.2371.5 eVE2428.4 eVD.只能等于2371.5 eV【解析】选C。子吸收能量后从n=1能级跃迁到较高m能级,然后从m能级向较低能级跃迁,若从m能级向低能级跃迁时,如果直接跃
11、迁到基态n=1能级,则辐射的能量最大,否则跃迁到其他较低的激发态时子仍不稳定,将继续向基态和更低的激发态跃迁,即1、2、3m任意两个轨道之间都可以产生一种频率的辐射光,故总共可以产生的辐射光子的种类N=6,解得:n=4,即子吸收能量后先从n=1能级跃迁到n=4能级,然后从n=4能级向低能级跃迁,辐射光子的按能量从小到大的顺序排列为4能级到3能级,能级3到能级2,能级4到能级2,能级2到能级1,能级3到能级1,能级4到能级1。所以能量E=E4-E1=-158.1-(-2529.6) eV=2371.5 eV,E=E5-E1=-101.2-(-2529.6) eV=2428.4 eV,则E的取值范
12、围2371.5 eVE23)。分别用这三束光照射同一种金属。已知用光束2照射时,恰能产生光电子。下列说法正确的是()A.用光束1照射时,不能产生光电子B.用光束3照射时,不能产生光电子C.用光束2照射时,光越强,单位时间内产生的光电子数目越多D.用光束2照射时,光越强,产生的光电子的最大初动能越大【解析】选A、C。依据波长与频率的关系:=,因123,那么123;由于用光束2照射时,恰能产生光电子,因此用光束1照射时,不能产生光电子,而光束3照射时,一定能产生光电子,故A项正确,B项错误;用光束2照射时,光越强,单位时间内产生的光电子数目越多,而由光电效应方程:Ekm=h-W0可知,光电子的最大
13、初动能与光的强弱无关,故C项正确,D项错误。11.(2018许昌模拟)如图为氢原子的能级示意图,大量氢原子从量子数为n的能级向较低能级跃进时辐射光子,并用这些光照射逸出功为4.54 eV 的金属钨,其中只有两种频率的光a、b能使金属钨发生光电效应,a光的频率较高,则()A.氢原子从n=3的能级向低能级跃迁B.氢原子从n=4的能级向低能级跃迁C.用a光照射放射性元素P0,其半衰期变小D.金属钨逸出光电子的最大初动能为7.55 eV【解析】选A、D。要使金属钨发生光电效应,则照射光子的能量须大于4.54 eV,结合能级图可知,氢原子从n=3的能级向低能级跃迁时,由能级31,21辐射光子的能量均大于
14、4.54 eV,因此,选项A正确;元素的半衰期与外界条件无关,只取决于核本身,选项C错误;根据光电方程h=W+Ek得,Ek=h-W=E3-E1-W=(-1.51)-(-13.6)-4.54 eV=7.55 eV,选项D正确。【加固训练】(2018咸阳模拟)已知类氢结构氦离子(He+)的能级图如图所示,根据能级跃迁理论可知()A.氦离子(He+)处于n=1能级时,能吸收45 eV 的能量跃迁到n=2能级B.大量处在n=3能级的氦离子(He+)向低能级跃迁,只能发出2种不同频率的光子C.氦离子(He+)从n=4能级跃迁到n=3能级比从n=3能级跃迁到n=2能级辐射出光子的波长大D.若氦离子(He+
15、)从n=2能级跃迁到基态,释放的光子能使某金属板发生光电效应,则从n=4能级跃迁到n=2能级释放的光子一定也能使该金属板发生光电效应【解析】选C。吸收的光子能量等于两能级间的能级差,才能发生跃迁,从n=1跃迁到n=2,吸收的光子能量为40.8 eV,故A项错误;大量处在n=3能级的氦离子(He+)向低能级跃迁,能发出3种不同频率的光子,故B项错误;由图可知,n=4和n=3的能级差小于n=3和n=2的能级差,则从n=4跃迁到n=3能级释放的光子能量小于从n=3跃迁到n=2能级辐射的光子能量,所以从n=4能级跃迁到n=3能级比从n=3能级跃迁到n=2能级辐射出光子的频率低,波长大,故C项正确;从n
16、=2能级跃迁到基态释放的光子能量为-13.6-(-54.4)eV=40.8 eV,若能使某金属板发生光电效应,从n=4能级跃迁到n=2能级释放的光子能量-3.4-(-13.6)eV=10.2 eV40.8 eV,不一定能使该板发生光电效应,故D项错误。12.C能自发地进行衰变,下列判断正确的是()A.C经衰变后变成CBC经衰变后变成NCC发生衰变时,原子核内一个质子转化成中子DC发生衰变时,原子核内一个中子转化成质子【解析】选B、D。发生衰变时,原子核中的一个中子转变为一个质子和一个电子,电子释放出来,所以每发射一个粒子,一个中子转化为质子,依据质量数与质子数守恒,则有CNe,故B、D项正确,
17、A、C项错误。二、非选择题(本题共2小题,共28分。需写出规范的解题步骤)13.(10分)(2017江苏高考)质子H)和粒子He)被加速到相同动能时,质子的动量(选填“大于”“小于”或“等于”)粒子的动量,质子和粒子的德布罗意波波长之比为。【解析】根据p=,因为粒子质量大于质子质量,所以质子动量小于粒子动量;根据=,且pHp=12,则H=21。答案:小于2114.(18分)(2017北京高考)在磁感应强度为B的匀强磁场中,一个静止的放射性原子核发生了一次衰变。放射出粒子He)在与磁场垂直的平面内做圆周运动,其轨道半径为R。以m、q分别表示粒子的质量和电荷量。 (1)放射性原子核用X表示,新核的
18、元素符号用Y表示,写出该衰变的核反应方程。(2)粒子的圆周运动可以等效成一个环形电流,求圆周运动的周期和环形电流大小。(3)设该衰变过程释放的核能都转化为粒子和新核的动能,新核的质量为M,求衰变过程的质量亏损m。【解题指导】解答本题应注意以下四个方面:(1)书写核反应方程时要遵循质量数、电荷数守恒,同时要注意用,不能用=。(2)衰变的生成物是两种带电荷量不同的“带电粒子”,反应前后系统动量守恒,因此反应后的两产物向相反方向运动。(3)在匀强磁场中,衰变的生成物受洛伦兹力作用将各自做匀速圆周运动,且两轨迹圆相外切,应用洛伦兹力计算公式和向心力公式即可求解运动周期,根据电流强度的定义式可求解电流大小。(4)核反应中释放的核能应利用爱因斯坦质能方程求解,在结合动量守恒定律与能量守恒定律即可解得质量亏损。【解析】(1)衰变的核反应方程为:XYHe(2分)(2)粒子在磁场中做圆周运动,洛伦兹力提供向心力qv1B=m(2分)T=(2分)解得:T=(2分)由电流的定义式可得:I=(2分)(3)衰变过程中由动量守恒定律可得:mv1=Mv2(2分)由能量守恒可知,释放的核能为:E=m+M(2分)由质能方程可得:E=mc2(2分)联立以上方程可解得:m=(2分)答案:(1XYHe(2) (3)