《(浙江專版)2022屆高考物理一輪復(fù)習(xí) 第13章 動量守恒定律近代物理 5 第四節(jié) 原子與原子核課后達(dá)標(biāo)能力提升 新人教版》由會員分享,可在線閱讀,更多相關(guān)《(浙江專版)2022屆高考物理一輪復(fù)習(xí) 第13章 動量守恒定律近代物理 5 第四節(jié) 原子與原子核課后達(dá)標(biāo)能力提升 新人教版(6頁珍藏版)》請?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。
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一、選擇題
1.物理學(xué)重視邏輯,崇尚理性,其理論總是建立在對事實(shí)觀察的基礎(chǔ)上.下列說法正確的是( )
A.天然放射現(xiàn)象說明原子核內(nèi)部是有結(jié)構(gòu)的
B.電子的發(fā)現(xiàn)使人們認(rèn)識到原子具有核式結(jié)構(gòu)
C.α粒子散射實(shí)驗(yàn)的重要發(fā)現(xiàn)是電荷是量子化的
D.密立根油滴實(shí)驗(yàn)表明核外電子的軌道是不連續(xù)的
解析:選A.天然放射現(xiàn)象說明原子核內(nèi)部是有結(jié)構(gòu)的,人們認(rèn)識原子核的復(fù)雜結(jié)構(gòu)是從天然放射現(xiàn)象開始的,選項(xiàng)A正確.電子的發(fā)現(xiàn)說明了原子是可以分割的,是由更小的微粒組成的,選項(xiàng)B錯誤.
2、由α粒子散射實(shí)驗(yàn)建立了原子的核式結(jié)構(gòu)模型,選項(xiàng)C錯誤.密立根油滴實(shí)驗(yàn)說明物質(zhì)所帶電荷量是量子化的,選項(xiàng)D錯誤.
2.在盧瑟福α粒子散射實(shí)驗(yàn)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α粒子經(jīng)歷金箔散射過程的徑跡,其中正確的是( )
解析:選C.α粒子與原子核相互排斥,A、D錯;運(yùn)動軌跡與原子核越近,力越大,運(yùn)動方向變化越明顯,B錯,C對.
3.
如圖,放射性元素鐳衰變過程中釋放出α、β、γ三種射線,分別進(jìn)入勻強(qiáng)電場和勻強(qiáng)磁場中,下列說法正確的是( )
A.①表示γ射線,③表示α射線
B.②表示β射線,③表示α射線
C.④表示α射線,⑤表示γ射線
D.
3、⑤表示β射線,⑥表示α射線
解析:選C.γ射線為電磁波,在電場、磁場中均不偏轉(zhuǎn),故②和⑤表示γ射線,A、B、D項(xiàng)錯;α射線中的α粒子為氦的原子核,帶正電,在勻強(qiáng)電場中,沿電場方向偏轉(zhuǎn),故③表示α射線,由左手定則可知在勻強(qiáng)磁場中α射線向左偏,故④表示α射線,C項(xiàng)對.
4.在勻強(qiáng)磁場中,有一個原來靜止的6C原子核,它放出的粒子與反沖核的徑跡是兩個相內(nèi)切的圓,圓的直徑之比為7∶1,那么碳14的衰變方程應(yīng)為( )
A.C→e+B B.C→He+Be
C.C→H+B D.C→e+N
解析:選D.由動量守恒定律可知:放出的粒子與反沖核動量大小相等、方向相反,由在磁場中兩圓徑跡內(nèi)切可知
4、,反沖核帶正電,放出的粒子帶負(fù)電,由兩圓直徑之比為7∶1和R=可知,反沖核的電量是粒子的7倍,故只有D正確.
5.按照玻爾理論,一個氫原子中的電子從一半徑為ra的圓軌道自發(fā)地直接躍遷到一半徑為rb的圓軌道上,已知ra>rb,則在此過程中( )
A.原子要發(fā)出某一頻率的光子,電子的動能增大,原子的電勢能減小,原子的能量也減小
B.原子要吸收某一頻率的光子,電子的動能減小,原子的電勢能減小,原子的能量也減小
C.原子要發(fā)出一系列頻率的光子,電子的動能減小,原子的電勢能減小,原子的能量也減小
D.原子要吸收一系列頻率的光子,電子的動能增大,原子的電勢能增大,原子的能量也增大
解析:選A
5、.由玻爾氫原子理論知,電子軌道半徑越大,原子能量越大,當(dāng)電子從ra躍遷到rb時,原子能量減小,放出光子;在電子躍遷過程中,庫侖力做正功,原子的電勢能減??;由庫侖力提供電子做圓周運(yùn)動的向心力,即=,r減小,電子速度增大,動能增大,綜上所述可知A正確.
6.質(zhì)子、中子和氘核的質(zhì)量分別為m1、m2和m3.當(dāng)一個質(zhì)子和一個中子結(jié)合成氘核時,釋放的能量是(c表示真空中的光速)( )
A.(m1+m2-m3)c B.(m1-m2-m3)c
C.(m1+m2-m3)c2 D.(m1-m2-m3)c2
解析:選C.由質(zhì)能方程ΔE=Δmc2,其中Δm=m1+m2-m3,可得ΔE=(m1+m2-
6、m3)c2,選項(xiàng)C正確,A、B、D錯誤.
7.現(xiàn)有兩動能均為E0=0.35 MeV的H在一條直線上相向運(yùn)動,兩個H發(fā)生對撞后能發(fā)生核反應(yīng),得到He和新粒子,且在核反應(yīng)過程中釋放的能量完全轉(zhuǎn)化為He和新粒子的動能.已知H的質(zhì)量為2.014 1 u,He的質(zhì)量為 3.016 0 u,新粒子的質(zhì)量為1.008 7 u,核反應(yīng)時質(zhì)量虧損1 u釋放的核能約為931 MeV(如果涉及計(jì)算,結(jié)果保留整數(shù)).則下列說法正確的是( )
A.核反應(yīng)方程為H+H→He+H
B.核反應(yīng)前后不滿足能量守恒定律
C.新粒子的動能約為3 MeV
D.He的動能約為4 MeV
解析:選C.由核反應(yīng)過程中的質(zhì)量數(shù)
7、和電荷數(shù)守恒可知H+H→He+n,則新粒子為中子n,所以A錯誤;核反應(yīng)過程中質(zhì)量虧損,釋放能量,虧損的質(zhì)量轉(zhuǎn)變?yōu)槟芰?,仍然滿足能量守恒定律,B錯誤;由題意可知ΔE=(2.014 1 u×2-3.016 0 u-1.008 7 u)×931 MeV/u=3.3 MeV,根據(jù)核反應(yīng)中系統(tǒng)的能量守恒有EkHe+Ekn=2E0+ΔE,根據(jù)核反應(yīng)中系統(tǒng)的動量守恒有pHe-pn=0,由Ek=,可知=,解得EkHe=·(2E0+ΔE)≈1 MeV,Ekn=·(2E0+ΔE)≈3 MeV,所以C正確、D錯誤.
8.科學(xué)家使用核反應(yīng)獲取氚,再利用氘和氚的核反應(yīng)獲得能量,核反應(yīng)方程分別為:X+Y→He+H+4.
8、9 MeV和H+H→He+X+17.6 MeV,下列表述正確的有( )
A.X是中子
B.Y的質(zhì)子數(shù)是3,中子數(shù)是6
C.兩個核反應(yīng)都沒有質(zhì)量虧損
D.氘和氚的核反應(yīng)是核聚變反應(yīng)
解析:選AD.核反應(yīng)方程遵守核電荷數(shù)守恒和質(zhì)量數(shù)守恒,則由H+H→He+X+17.6 MeV知X為n,由X+Y→He+H+4.9 MeV知Y為Li,其中Y的質(zhì)子數(shù)是3,中子數(shù)也是3,選項(xiàng)A正確,選項(xiàng)B錯誤.兩個核反應(yīng)都釋放出核能,故都有質(zhì)量虧損,選項(xiàng)C錯誤.X+Y→He+H+4.9 MeV是原子核的人工轉(zhuǎn)變,H+H→He+n+17.6 MeV為輕核聚變,選項(xiàng)D正確.
9.
氫原子的能級如圖所示,已
9、知可見光的光子能量范圍約為1.62 eV~3.11 eV.下列說法正確的是( )
A.處于n=3能級的氫原子可以吸收任意頻率的紫外線,并發(fā)生電離
B.大量氫原子從高能級向n=3能級躍遷時,發(fā)出的光具有顯著的熱效應(yīng)
C.大量處于n=4能級的氫原子向低能級躍遷時,可能發(fā)出6種不同頻率的光
D.大量處于n=4能級的氫原子向低能級躍遷時,可能發(fā)出3種不同頻率的光
解析:選ABC.大量處于n=4能級的氫原子向低能級躍遷時,由N=C可知,共可發(fā)出6種頻率的光,故D錯誤,C正確.n=3能級的能量為-1.51 eV,因紫外線能量大于1.51 eV,故紫外線可使處于n=3能級的氫原子電離,故A正確;
10、從高能級躍遷到n=3能級釋放能量最多為1.51 eV<1.62 eV,此光為紅外線具有顯著熱效應(yīng),故B正確.
二、非選擇題
10.(2018·江蘇六市高三調(diào)研)一群氫原子處于量子數(shù)n=4能級狀態(tài),氫原子的能級圖如圖甲所示,氫原子可能發(fā)射________種頻率的光子;氫原子由量子數(shù)n=4的能級躍遷到n=2的能級時輻射光子照射圖乙表中幾種金屬,能發(fā)生光電效應(yīng)的有________種金屬.
幾種金屬的逸出功
金屬
鎢
鈣
鈉
鉀
銣
逸出功W0/eV
4.54
3.20
2.29
2.25
2.13
乙
解析:一群氫原子處于量子數(shù)n=4能級狀態(tài),氫原子可能發(fā)射3+
11、2+1=6種頻率的光子;氫原子由量子數(shù)n=4的能級躍遷到n=2的能級時輻射光子能量為2.55 eV,照射圖乙表中幾種金屬,能發(fā)生光電效應(yīng)的有鈉、鉀、銣三種金屬.
答案:見解析
11.海水中含有豐富的氘,完全可充當(dāng)未來的主要能源.兩個氘核的核反應(yīng)產(chǎn)生一個He核和一個粒子,其中氘核的質(zhì)量為 2.013 0 u,氦核的質(zhì)量為3.015 0 u,中子的質(zhì)量為 1.008 7 u.(1 u=931.5 MeV),求:
(1)核反應(yīng)中釋放的核能;
(2)在兩個氘核以相等的動能0.35 MeV進(jìn)行對心碰撞,并且核能全部轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的情況下,求反應(yīng)中產(chǎn)生的粒子和氦核的動能.
解析:(1)核反應(yīng)方程為
12、:H+H→He+n.
核反應(yīng)中的質(zhì)量虧損為Δm=2mH-mHe-mn,
由ΔE=Δmc2可知釋放的核能:
ΔE=(2mH-mHe-mn)c2=2.14 MeV.
(2)把兩個氘核作為一個系統(tǒng),碰撞過程系統(tǒng)的動量守恒,由于碰撞前兩氘核的動能相等,其動量等大反向,因此反應(yīng)前后系統(tǒng)的總動量為零,即mHevHe+mnvn=0;反應(yīng)前后系統(tǒng)的總能量守恒,即mHev+mnv=ΔE+2EkH,又因?yàn)閙He∶mn=3∶1,所以vHe∶vn=1∶3,由以上各式代入已知數(shù)據(jù)得:EkHe=0.71 MeV,Ekn=2.13 MeV.
答案:(1)2.14 MeV (2)2.13 MeV 0.71 MeV
13、
12.
(2018·蘇錫常鎮(zhèn)四市調(diào)研)(1)如圖所示是研究光電效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)裝置.用一定頻率的光照射陰極K,當(dāng)滑片P處于圖示位置時,電流表的示數(shù)不為零.為使電流表示數(shù)減小,下列辦法可行的是________.
A.將滑片P向右移動 B.減小入射光的強(qiáng)度
C.換用電動勢更大的電源 D.將電源的正、負(fù)極對調(diào)
(2)
由玻爾原子理論,氦離子He+能級圖如圖所示.電子在n=3軌道上比在n=4軌道上離氦核的距離________(填“大”或“小”).當(dāng)大量處在n=3的激發(fā)態(tài)的He+發(fā)生躍遷時,所發(fā)射的譜線有________條.
(3)以一定速度運(yùn)動的原子核X放出α粒子后變成靜止的原子
14、核Y.若X、Y和α粒子的靜質(zhì)量分別是M、m1和m2,真空中光速為c,不考慮相對論效應(yīng).求反應(yīng)過程中釋放的能量以及α粒子的動能.
解析:(1)滑片P向右移動,所加電壓增大,光電流增大,故A錯誤;減小入射光的強(qiáng)度,光電流減小,故B正確;換用電動勢更大的電源,所加電壓增大,光電流增大,故C錯誤;將電源正、負(fù)極對調(diào),光電子做減速運(yùn)動,光電流減小,故D正確.
(2)因離核越近能量越低,所以n=3軌道離核近;n=3的激發(fā)態(tài)向低能級躍遷共有C=3條譜線,分別是n=3躍遷到n=2,n=3躍遷到n=1,n=2躍遷到n=1.
(3)由ΔE=Δmc2得ΔE=(M-m1-m2)c2
由動量守恒定律得MvX=m2vα
由能量守恒得Mv+ΔE=Ekα
解得Ekα=(M-m1-m2)c2.
答案:(1)BD (2)小 3 (3)見解析