2015_2016學年高中物理第十九章原子核測評A新人教版選修3_5+2015_2016學年高中物理第十八章原子結(jié)構(gòu)測評A新人教版選修3_5

1、2015_2016學年高中物理第十九章原子核測評A新人教版選修3_5【優(yōu)化設(shè)計】2015-2016學年高中物理 第十九章 原子核測評A 新人教版選修3-5 (基礎(chǔ)過關(guān)卷)一、選擇題(本題共10小題,每小題4分,共40分。在每小題給出的四個選項中,至少有一個選項正確;全部選對的得4分,選不全的得2分,有選錯或不答的得0分)1.(2014·上海單科)核反應方程BeHeC+X中的X表示()A.質(zhì)子B.電子C.光子D.中子解析:核反應過程中質(zhì)量數(shù)守恒可知,X的質(zhì)量數(shù)為4+9-12=1,根據(jù)該反應過程中電荷數(shù)守恒可知,X的質(zhì)子數(shù)為4+2-6=0,所以X表示中子,D項正確。答案:D2.下列關(guān)于原

2、子和原子核的說法正確的是()A.衰變現(xiàn)象說明:電子是原子核的組成部分B.玻爾理論的假設(shè)之一是原子能量的量子化C.放射性元素的半衰期隨溫度的升高而變短D.比結(jié)合能越小表示原子核中的核子結(jié)合得越牢固解析:原子核是由質(zhì)子和中子組成,衰變是核內(nèi)中子轉(zhuǎn)變成為質(zhì)子同時生成電子,即粒子,故A錯;半衰期由原子核本身決定,與外界環(huán)境因素無關(guān),C錯;比結(jié)合能越大表示原子核中核子結(jié)合得越牢固,D錯;玻爾提出的氫原子能級不連續(xù)就是原子能量量子化,B對。答案:B3.表示放射性元素碘131I)衰變的方程是()ASbHeBXeeCnDTeH解析:衰變的實質(zhì)是放射出電子e),由核反應過程中的質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)守恒可知B正確。答案

3、:B4.下列說法正確的是()A.相同頻率的光照射到不同的金屬上,逸出功越大,出射的光電子最大初動能越小B.釷核Th,衰變成鏷核Pa,放出一個中子,并伴隨著放出光子C.根據(jù)玻爾理論,氫原子輻射出一個光子后能量減小,核外電子運動的加速度減小D.比結(jié)合能越大表示原子核中的核子結(jié)合得越牢靠,原子核越穩(wěn)定解析:釷核衰變的核反應方程式為ThPae,選項B錯誤;氫原子輻射出一個光子后能量減小,核外電子軌道半徑減小,由a=,核外電子運動的加速度增大,選項C錯誤;故只有選項A、D正確。答案:AD5.下列關(guān)于放射性現(xiàn)象的說法中,正確的是()A.原子核發(fā)生衰變時,生成核與原來的原子核相比,中子數(shù)減少了4B.原子核發(fā)

4、生衰變時,生成核與粒子的總質(zhì)量等于原來的原子核的質(zhì)量C.原子核發(fā)生衰變時,生成核的質(zhì)量數(shù)比原來的原子核的質(zhì)量數(shù)多1D.單質(zhì)的鈾238與化合物中的鈾238的半衰期是相同的解析:原子核發(fā)生衰變時,生成的核與原來的原子核相比,中子數(shù)減少了2,A錯誤;生成的核與粒子的總質(zhì)量小于原來的原子核的質(zhì)量,B錯誤;原子核發(fā)生衰變時,生成核的質(zhì)量數(shù)與原來的原子核的質(zhì)量數(shù)相同,C錯誤;放射性元素的半衰期由原子核的內(nèi)部因素決定,跟元素的化學狀態(tài)無關(guān),所以單質(zhì)的鈾238與化合物中的鈾238的半衰期是相同的,D正確。答案:D6.加拿大薩德伯里中微子觀察站的研究,揭示了中微子失蹤之謎,即觀察到的中微子數(shù)目比理論值少,是因為

5、部分中微子在運動過程中(速度很大)轉(zhuǎn)化為一個子和一個子。對上述轉(zhuǎn)化過程有以下說法,其中正確的是()A.牛頓運動定律依然適用B.動量守恒定律不再適用C.若發(fā)現(xiàn)子和中微子的運動方向一致,則子的運動方向也可能與中微子的運動方向一致D.若發(fā)現(xiàn)子和中微子的運動方向相反,則子的運動方向也可能與中微子的運動方向相反解析:牛頓運動定律僅僅適用宏觀低速的物體,不適用微觀高速的中微子;動量守恒定律適用任何情況,若發(fā)現(xiàn)子和中微子的運動方向一致,由動量守恒定律可知子的運動方向也可能與中微子的運動方向一致;若子和中微子的運動方向相反,則子的運動方向一定與中微子的運動方向相同。故C正確。答案:C7.U是一種放射性元素,能

6、夠進行一系列放射性衰變,如圖所示,可以判斷下列說法錯誤的是()A.圖中a是84,b是206B.X是衰變,放出電子,電子是由中子轉(zhuǎn)變成質(zhì)子時產(chǎn)生的C.Y是衰變,放出電子,電子是由中子轉(zhuǎn)變成質(zhì)子時產(chǎn)生的D.從U衰變成Pb要經(jīng)過6次X衰變,8次Y衰變解析:由題圖知,X是衰變,Y是衰變,可知B項正確,而C項錯誤;Bi進行衰變,可知a=84,進行衰變可知b=206,可見A項正確;由U衰變成Pb,經(jīng)過衰變的次數(shù)為=8次,衰變的次數(shù)為8×2-(92-82)=6次,可見D項正確。答案:C8.靜止在勻強磁場中的某放射性元素的核,放出的一個粒子和反沖核軌道半徑之比Rr=301,如圖所示,則()A.粒子與

7、反沖核的動量大小相等,方向相反B.反沖核的原子序數(shù)為62C.原來放射性元素的原子序數(shù)為62D.反沖核與粒子的速度之比為162解析:由動量守恒得Mv'+mv=0,其中Mv'為反沖核動量,mv為粒子的動量,Q為原來放射性元素的原子核電荷數(shù),則反沖核的電荷數(shù)為Q-2,粒子電荷數(shù)為2。反沖核的軌道半徑r=,粒子的軌道半徑R=;綜合以上公式可得Q=62。答案:AC9.原來靜止的原子核X,質(zhì)量為m1,處在區(qū)域足夠大的勻強磁場中,經(jīng)衰變成質(zhì)量為m2的原子核Y,粒子的質(zhì)量為m3,已測得粒子的速率垂直于磁場B,且動能為E0。假定原子核X衰變時釋放的核能全部轉(zhuǎn)化為動能,則下列四個結(jié)論中,正確的是(

8、)A.核Y與粒子在磁場中運動的周期之比為B.核Y與粒子在磁場中運動的半徑之比為C.此衰變過程中的質(zhì)量虧損為m1-m2-m3D.此衰變過程中釋放的核能為解析:原子核發(fā)生衰變時核子質(zhì)量數(shù)減小4而核電荷數(shù)減小2,由題意知X核原先靜止,則衰變后粒子和反沖核Y的動量大小相等,由R=知RYR=qqY=2(Z-2),故B項正確;而周期之比由T=知TYT=,故A項錯誤;該過程質(zhì)量虧損m=m1-(m2+m3),故C項正確;由Ek=知,Y核的動能EkY=,則釋放的核能E=Ek+EkY=,故D項正確。答案:BCD10.(2014·課標全國)關(guān)于天然放射性,下列說法正確的是()A.所有元素都可能發(fā)生衰變B.

9、放射性元素的半衰期與外界的溫度無關(guān)C.放射性元素與別的元素形成化合物時仍具有放射性D.、和三種射線中,射線的穿透能力最強E.一個原子核在一次衰變中可同時放出、和三種射線解析:只有放射性元素才能發(fā)生衰變,A項錯誤;半衰期由原子核的內(nèi)部自身的因素決定,與原子核所處的化學狀態(tài)和外部條件無關(guān),B、C兩項正確;射線的穿透力最強,D項正確;原子核衰變時,不能同時放出、射線,E項錯誤。答案:BCD二、填空題(本題共2小題,共16分。把答案填在題中的橫線上)11.(8分)放射性元素Po衰變?yōu)镻b,此衰變過程的核反應方程是;用此衰變過程中發(fā)出的射線轟擊F,可得到質(zhì)量數(shù)為22的氖(Ne)元素和另一種粒子,此核反應

10、過程的方程是。 解析:根據(jù)核反應中的質(zhì)量數(shù)、電荷數(shù)守恒規(guī)律,可以求出新生射線為He,另一粒子為H。方程式中一定要使用箭頭,不能用等號。答案PoPbHeHeNeH12.(8分)碘131核不穩(wěn)定,會發(fā)生衰變,其半衰期為8天。經(jīng)過天有75%的碘131核發(fā)生了衰變。 解析:根據(jù)m=m0(得0.25m0=m0(,解得t=16天。答案:16三、解答題(本題共3小題,共44分。解答應寫出必要的文字說明、方程式和重要的演算步驟,有數(shù)值計算的題,答案中必須明確寫出數(shù)值和單位)13.(14分)用動能為E1=0.6 MeV的質(zhì)子轟擊靜止的鋰核Li,生成了兩個粒子(已知質(zhì)子、粒子、鋰核的質(zhì)量分別為

11、mp=1.007 3 u,m=4.001 5 u,mLi=7.016 0 u)。(1)寫出該核反應方程;(2)試計算生成的兩個粒子的動能之和。解析:(1)根據(jù)質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)守恒有LiHHe。(2)核反應的質(zhì)量虧損m=mLi+mp-2m=7.016 0 u+1.007 3 u-2×4.001 5 u=0.020 3 u由質(zhì)能方程可得核反應釋放出的能量為E=mc2=0.020 3×931.5 MeV18.9 MeV又由能量守恒定律,得生成的兩個粒子的動能之和為E=E1+E=0.6 MeV+18.9 MeV=19.5 MeV。答案:(1LiHHe(2)19.5 MeV14.(14

12、分)海水中含有豐富的氘,完全可充當未來的主要能源。兩個氘核的核反應為Hen,其中氘核的質(zhì)量為2.013 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相當于931.5 MeV的能量)求:(1)核反應中釋放的核能。(2)在兩個氘核以相等的動能0.35 MeV進行對心碰撞,并且核能全部轉(zhuǎn)化為機械能的情況下,求反應中產(chǎn)生的中子和氦核的動能。解析:(1)核反應中的質(zhì)量虧損為m=2mH-mHe-mn,由E=mc2可知釋放的核能:E=(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

13、,因此反應前后系統(tǒng)的總動量為零,即mHevHe+mnvn=0;反應前后系統(tǒng)的總能量守恒,即mHemn=E+EkH,又因為mHemn=31,所以vHevn=13,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)Ekn=2.13 MeV;EkHe=0.71 MeV15.(16分)靜止在勻強磁場中的Li俘獲一個速度為v0=7.7×104 m/s的中子而發(fā)生核反應LiHe。若已知He的速度v2=2.0×104 m/s,其方向跟中子反應前的速度方向相同,則:(1)H的速度為多大?(2)求粒子H和He的軌道半徑之比;(3)

14、當He旋轉(zhuǎn)了3周時,粒子H旋轉(zhuǎn)了幾周?解析:這是一個核反應跟動量守恒及洛倫茲力相結(jié)合的問題。(1Li核俘獲n的過程中,系統(tǒng)動量守恒mnv0=mHv1+mHev2,所以v1=,代入數(shù)據(jù)mn=1 u,mHe=4 u,mH=3 u,得v1=-1.0×103 m/s,負號表示跟v0的方向相反。(2H和He在磁場中的半徑之比為rHrHe=,代入數(shù)據(jù)得rHrHe=340。(3H和He的周期之比為THTHe=,代入數(shù)據(jù)得THTHe=32,所以它們的轉(zhuǎn)動周期數(shù)之比為23,當粒子轉(zhuǎn)動3周時,粒子H轉(zhuǎn)動2周。答案:(1)1.0×103 m/s(2)340(3)2周2015_2016學年高中物理

15、第十八章原子結(jié)構(gòu)測評A新人教版選修3_5【優(yōu)化設(shè)計】2015-2016學年高中物理 第十八章 原子結(jié)構(gòu)測評A 新人教版選修3-5 (基礎(chǔ)過關(guān)卷)一、選擇題(本題共10小題,每小題4分,共40分。在每小題給出的四個選項中,至少有一個選項正確;全部選對的得4分,選不全的得2分,有選錯或不答的得0分)1.關(guān)于陰極射線的性質(zhì),下列說法正確的是()A.陰極射線是電子打在玻璃管壁上產(chǎn)生的B.陰極射線本質(zhì)是電子C.陰極射線在電磁場中的偏轉(zhuǎn)表明陰極射線帶正電D.陰極射線的比荷比氫原子小解析:陰極射線是原子受激發(fā)射出的電子流,故選項A、C錯,B對;電子電荷量與氫原子相同,但質(zhì)量是氫原子的,故陰極射線的比荷比氫原

16、子大,選項D錯。答案:B2.關(guān)于密立根“油滴實驗”的科學意義,下列說法正確的是()A.證明電子是原子的組成部分,是比原子更基本的物質(zhì)單元B.提出了電荷分布的量子化觀念C.證明了電子在原子核外繞核轉(zhuǎn)動D.為電子質(zhì)量的最終獲得作出了突出貢獻解析:該實驗第一次測定了電子的電荷量,由電子的比荷就可確定電子的質(zhì)量,D正確。因帶電體的電荷量均為某一個電荷量值(電子電荷量)的整數(shù)倍,故提出了電荷分布的量子化概念,B正確。答案:BD3.根據(jù)玻爾模型,原子中電子繞核運轉(zhuǎn)的半徑()A.可以取任意值B.可以在某一范圍內(nèi)取任意值C.可以取一系列不連續(xù)的任意值D.是一系列不連續(xù)的特定值解析:電子的運轉(zhuǎn)半徑只能是一系列不

17、連續(xù)的特定值。答案:D4.玻爾的原子核模型解釋原子的下列問題時,和盧瑟福的核式結(jié)構(gòu)學說觀點不同的是()A.電子繞核運動的向心力,就是電子與核間的靜電引力B.電子只能在一些不連續(xù)的軌道上運動C.電子在不同軌道上運動的能量不同D.電子在不同軌道上運動時,靜電引力不同解析:選項A、C、D的內(nèi)容盧瑟福的核式結(jié)構(gòu)學說也有提及,而玻爾在他的基礎(chǔ)上引入了量子學說,假設(shè)電子位于不連續(xù)的軌道上。答案:B5.現(xiàn)有k個氫原子被激發(fā)到量子數(shù)為3的能級上,若這些受激氫原子最后都回到基態(tài),則在此過程中發(fā)出的光子總數(shù)是(假定處在量子數(shù)為n的激發(fā)態(tài)的氫原子躍遷到各較低能級的原子數(shù)都是處在該激發(fā)態(tài)能級上的原子總數(shù)的)()A.B

18、.kC.D.2k解析:處在量子數(shù)為3的k個氫原子躍遷到量子數(shù)為2和量子數(shù)為1的氫原子個數(shù)各為,而處于量子數(shù)為2的個氫原子還會向量子數(shù)為1的基態(tài)躍遷,故發(fā)出的光子總數(shù)為k。答案:C6.一群處于基態(tài)的氫原子吸收某種光子后,向外輻射了1、2、3三種頻率的光子,且1>2>3,則()A.被氫原子吸收的光子的能量為h1B.被氫原子吸收的光子的能量為h2C.1=2+3D.h1=h2+h3解析:氫原子吸收光子能向外輻射出三種頻率的光子,說明氫原子從基態(tài)躍遷到了第三激發(fā)態(tài),在第三激發(fā)態(tài)不穩(wěn)定,又向低能級躍遷,發(fā)出光子,其中第三能級躍遷到第一能級的光子能量最大,為h1,從第二能級躍遷到第一能級的光子能

19、量比從第三能級躍遷到第二能級的光子能量大,其能級躍遷圖如圖所示。由能量守恒可知,氫原子一定是吸收了能量為h1的光子,且關(guān)系式h1=h2+h3,1=2+3正確,故正確選項為A、C、D。答案:ACD7.處于n=3的激發(fā)態(tài)的大量氫原子向基態(tài)躍遷的過程中,只有一種光子不能使某金屬W產(chǎn)生光電效應,則下列說法正確的是()A.不能使金屬W產(chǎn)生光電效應的是從n=3激發(fā)態(tài)躍遷到基態(tài)發(fā)出的光子B.不能使金屬W產(chǎn)生光電效應的是從n=2激發(fā)態(tài)躍遷到基態(tài)發(fā)出的光子C.若光子從n=4激發(fā)態(tài)躍遷到n=3激發(fā)態(tài),一定不能使金屬W產(chǎn)生光電效應D.若光子從n=4激發(fā)態(tài)躍遷到n=2激發(fā)態(tài),一定不能使金屬W產(chǎn)生光電效應解析:只有光子

20、能量大于金屬逸出功時才能發(fā)生光電效應,從n=3能級向n=2能級躍遷時光子能量最小,選項A、B錯誤;因E42>E32,故可能發(fā)生光電效應,選項D錯誤;E43<E32,不能發(fā)生光電效應,選項C正確。答案:C8.利用氫氣放電管發(fā)光,可以產(chǎn)生氫原子光譜, 這些譜線的產(chǎn)生是由于()A.大量氫原子處于不同的激發(fā)狀態(tài),從而輻射不同頻率的光子B.大量氫原子從較高的激發(fā)態(tài)向較低的激發(fā)態(tài)或基態(tài)躍遷,從而輻射不同頻率的光子C.大量氫原子從基態(tài)或較低的激發(fā)態(tài)向較高的激發(fā)態(tài)躍遷,從而輻射不同頻率的光子D.大量氫原子從基態(tài)或較低的激發(fā)態(tài)向較高的激發(fā)態(tài)躍遷,從而吸收不同頻率的光子解析:大量氫原子從較高的能級向較

21、低的能級躍遷時,發(fā)出不同頻率的光,從而產(chǎn)生線狀光譜。答案:B9.原子從一個能級躍遷到一個較低的能級時,有可能不發(fā)射光子,例如在某種條件下,鉻原子的n=2能級上的電子躍遷到n=1能級上時并不發(fā)射光子,而是將相應的能量轉(zhuǎn)交給n=4能級上的電子,使之能脫離原子,這一現(xiàn)象叫作俄歇效應。以這種方式脫離了原子的電子叫作俄歇電子。已知鉻原子的能級公式可簡化表示為En=-,式中n=1,2,3表示不同能級,A是正的已知常數(shù)。上述俄歇電子的動能是()A.AB.AC.AD.A解析:鉻原子從n=2的能級躍遷到n=1的能級,相應能量E=E2-E1=-A,處于n=4能級的鉻原子脫離原子時,需要的能量為E4'=0-

22、E4=A,因此俄歇電子的動能是E-E4'=A,所以選項C正確。答案:C10.氫原子能級的示意圖如圖所示,大量氫原子從n=4的能級向n=2的能級躍遷時輻射出可見光a,從n=3的能級向n=2的能級躍遷時輻射出可見光b,則()A.氫原子從高能級向低能級躍遷時可能會輻射出射線B.氫原子從n=4的能級向n=3的能級躍遷時會輻射出紫外線C.在水中傳播時,a光較b光的速度小D.氫原子在n=2的能級時可吸收任意頻率的光而發(fā)生電離解析:射線是原子核發(fā)生衰變產(chǎn)生的,A錯;E=h,E12>E32>E43,a>b>43,B錯;速度v=水,C對;氫原子在n=2的能級吸收能量超過3.4 e

23、V的光子能電離,D錯。答案:C二、填空題(本題共2小題,共16分。把答案填在題中的橫線上)11.(8分)玻爾模型給出氫原子核外電子的兩個可能軌道的半徑之比為r1r2=14,則兩軌道上電子的周期之比T1T2=,線速度大小之比為。 解析:玻爾的原子理論表明:氫原子的核外電子繞核做勻速圓周運動,其向心力由原子核對它的庫侖引力來提供。由=mr()2得電子繞核做圓周運動的周期為T=,故T1T2=18,又根據(jù)v=得v1v2=21。答案:182112.(8分)氫原子從n=3的能級躍遷到n=2的能級放出光子的頻率為,則它從基態(tài)躍遷到n=4的能級吸收的光子頻率為。 解析:氫原子從n=3的能級

24、躍遷到n=2的能級,h=E3-E2=-E1則從基態(tài)躍遷到n=4的能級,吸收光子能量h'=E4-E1=-E1=-E1由得'=。答案:三、計算題(本題共3小題,共44分。解答應寫出必要的文字說明、方程式和重要的演算步驟,有數(shù)值計算的題,答案中必須明確寫出數(shù)值和單位)13.(14分)已知氫原子量子數(shù)為n的能級值為En= eV,試計算處于基態(tài)的氫原子吸收頻率為多少的光子,電子可以躍遷到n=2的軌道上?解析:氫原子基態(tài)時的能量為E1= eV=-13.6 eV氫原子在n=2能級的能量為E2= eV=-3.4 eV氫原子由基態(tài)躍遷到n=2軌道需要的能量為E=E2-E1=-3.4-(-13.6) eV=10.2 eV=1.63×10-18 J根據(jù)玻爾理論h