高中物理人教版5第十九章原子核單元測試 本冊綜合能力測模擬試題

本冊綜合能力測試題本卷分第Ⅰ卷(選擇題)和第Ⅱ卷(非選擇題)兩部分。滿分100分，時(shí)間90分鐘。第Ⅰ卷(選擇題共40分)一、選擇題(共10小題，每小題4分，共40分，在每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中，第1～6小題只有一個(gè)選項(xiàng)符合題目要求，第7～10小題有多個(gè)選項(xiàng)符合題目要求，全部選對的得4分，選不全的得2分，有選錯(cuò)或不答的得0分)1．(山東師大附中2023～2023學(xué)年高二下學(xué)期檢測)下面是歷史上的幾個(gè)著名實(shí)驗(yàn)的裝置圖，其中發(fā)現(xiàn)電子的裝置是eq\x(導(dǎo)學(xué)號96140512)()答案：A解析：湯姆孫利用氣體放電管研究陰極射線，發(fā)現(xiàn)了電子。2．如圖所示，光滑水平面上有一小車，小車上有一物體，用一細(xì)線將物體系于小車的A端，物體與小車A端之間有一壓縮的彈簧，某時(shí)刻線斷了，物體沿車滑動到B端粘在B端的油泥上。則下述說法中正確的是eq\x(導(dǎo)學(xué)號96140513)()①若物體滑動中不受摩擦力，則全過程機(jī)械能守恒②若物體滑動中有摩擦力，則全過程系統(tǒng)動量守恒③小車的最終速度與斷線前相同④全過程系統(tǒng)的機(jī)械能不守恒A．①②③ B．②③④C．①③④ D．①②③④答案：B解析：取小車、物體和彈簧為一個(gè)系統(tǒng)，則系統(tǒng)水平方向不受外力(若有摩擦，則物體與小車間的摩擦力為內(nèi)力)，故全過程系統(tǒng)動量守恒，小車的最終速度與斷線前相同。但由于物體粘在B端的油泥上，即物體與小車發(fā)生完全非彈性碰撞，有機(jī)械能損失，故全過程機(jī)械能不守恒。3．關(guān)于核反應(yīng)方程eq\o\al(2,1)H＋eq\o\al(3,1)H→eq\o\al(4,2)He＋X，以下說法中正確的是eq\x(導(dǎo)學(xué)號96140514)()A．X是eq\o\al(1,0)n，該核反應(yīng)屬于聚變B．X是eq\o\al(1,1)H，該核反應(yīng)屬于裂變C．X是eq\o\al(1,0)n，該反應(yīng)中的核燃料是當(dāng)前核電站采用的核燃料D．X是eq\o\al(1,1)H，該反應(yīng)中的核燃料是當(dāng)前核電站采用的核燃料答案：A解析：根據(jù)質(zhì)量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒知X是eq\o\al(1,0)n，此核反應(yīng)屬于聚變，A正確B錯(cuò)誤。當(dāng)前核電站采用的燃料是鈾235，C、D錯(cuò)誤。4．(河北邢臺一中2023～2023學(xué)年高二下學(xué)期檢測)氫原子的能級如圖所示，下列說法不正確的是eq\x(導(dǎo)學(xué)號96140515)()A．一個(gè)氫原子從n＝4的激發(fā)態(tài)躍遷到基態(tài)時(shí)，有可能輻射出6種不同頻率的光子，這時(shí)電子動能減少，原子勢能減少B．已知可見光的光子能量范圍約為－，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C．有一群處于n＝4能級的氫原子，如果原子n＝2向n＝1躍遷所發(fā)生的光正好使某種金屬材料產(chǎn)生光電效應(yīng)，則這群氫原子發(fā)出的光譜中共有3條譜線能使該金屬產(chǎn)生光電效應(yīng)D．有一群處于n＝4能級的氫原子，如果原子n＝2向n＝1躍遷所發(fā)出的光正好使某種金屬材料產(chǎn)生光電效應(yīng)，從能級n＝4向n＝1發(fā)出的光照射該金屬材料，所產(chǎn)生的光電子的最大初動能為答案：A解析：根據(jù)Ceq\o\al(2,4)＝6知，一群氫原子處于量子數(shù)n＝4的激發(fā)態(tài)，它們向較低能級躍遷時(shí)可能輻射出6種不同頻率的光子，這時(shí)動能增大，電勢能減小，故A錯(cuò)誤；可見光的光子能量范圍約為－，則紫外線的能量高于，而n＝3能級的氫原子能量為－，因此處于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，故B正確。根據(jù)光電效應(yīng)產(chǎn)生條件，原子n＝4向n＝1，n＝3向n＝1，n＝2向n＝1躍遷所發(fā)生的光，能使其發(fā)生光電效應(yīng)，故C正確；由C選項(xiàng)分析，結(jié)合光電效應(yīng)方程Ekm＝hν－W，可知，從能級n＝4向n＝1發(fā)出的光照射時(shí)，輻射能量為E＝－＝，原子n＝2向n＝1躍遷所發(fā)出的光的能量為E′＝－＝，則產(chǎn)生的光電子的最大初動能為Ekm＝－＝，故D正確。5．如圖所示，為一光電管電路，滑動變阻器觸頭位于ab上某點(diǎn)，用光照射光電管陰極，電表無偏轉(zhuǎn)，要使電表指針偏轉(zhuǎn)，可采取的措施有eq\x(導(dǎo)學(xué)號96140516)()A．加大照射光的強(qiáng)度B．換用波長短的光照射C．將P向b滑動D．將電源正、負(fù)極對調(diào)答案：B解析：電表無偏轉(zhuǎn)，說明沒有發(fā)生光電效應(yīng)現(xiàn)象，即入射光的頻率小于極限頻率，要能發(fā)生光電效應(yīng)現(xiàn)象，只有增大入射光的頻率，即減小入射光的波長。6．(江蘇泰州二中2023～2023學(xué)年高二下學(xué)期檢測)由于放射性元素eq\o\al(237,93)Np的半衰期很短，所以在自然界一直未被發(fā)現(xiàn)，在使用人工的方法制造后才被發(fā)現(xiàn)。已知eq\o\al(237,93)Np經(jīng)過一系列α衰變和β衰變后變成eq\o\al(209,83)Bi，下列論述中正確的是eq\x(導(dǎo)學(xué)號96140517)()A．核eq\o\al(209,83)Bi比核eq\o\al(237,93)Np少28個(gè)中子B．衰變過程中共發(fā)生了7次α衰變和4次β衰變C．衰變過程中共發(fā)生了4次α衰變和7次β衰變D．發(fā)生β衰變時(shí)，核內(nèi)中子數(shù)不變答案：B解析：eq\o\al(209,83)Bi的原子核比eq\o\al(237,93)Np少93－83＝10個(gè)質(zhì)子，質(zhì)子數(shù)和中子數(shù)總共少237－209＝28，故eq\o\al(209,83)Bi的原子核比eq\o\al(237,93)Np少18個(gè)中子，故A錯(cuò)誤；設(shè)eq\o\al(209,83)Bi變?yōu)閑q\o\al(237,93)Np需要經(jīng)過x次α衰變和y次β衰變，根據(jù)質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)守恒則有：93＝2x－y＋83,4x＝237－209，所以解得：x＝7，y＝4，故B正確，C錯(cuò)誤；β衰變是原子核內(nèi)的中子轉(zhuǎn)化為質(zhì)子釋放一個(gè)電子，所以中子數(shù)減少，故D錯(cuò)誤。故選B。年12月中旬，中國自行研制的“玉兔”號月球車，在38萬千米之外的月球表面閑庭信步。月球的表面長期受到宇宙射線的照射，使得“月壤”中的eq\o\al(3,2)He含量十分豐富，科學(xué)家認(rèn)為，eq\o\al(3,2)He是發(fā)生核聚變的極好原料，將來eq\o\al(3,2)He也許是人類重要的能源，所以探測月球意義十分重大。關(guān)于eq\o\al(3,2)He，下列說法正確的是eq\x(導(dǎo)學(xué)號96140518)()A．eq\o\al(3,2)He的原子核內(nèi)有三個(gè)中子兩個(gè)質(zhì)子B．eq\o\al(3,2)He的原子核內(nèi)有一個(gè)中子兩個(gè)質(zhì)子C．eq\o\al(3,2)He發(fā)生核聚變，放出能量，一定會發(fā)生質(zhì)量虧損D．eq\o\al(3,2)He原子核內(nèi)的核子靠萬有引力緊密結(jié)合在一起答案：BC解析：eq\o\al(3,2)He是氦元素的一種同位素，質(zhì)量數(shù)是3，電荷數(shù)是2，原子核內(nèi)有兩個(gè)質(zhì)子一個(gè)中子，所以A錯(cuò)誤，B正確；發(fā)生核聚變放出能量就會有質(zhì)量虧損，C正確；原子核內(nèi)的核子是靠核力緊密結(jié)合在一起的，而不是靠萬有引力緊密結(jié)合在一起，D錯(cuò)誤。8．(新疆農(nóng)業(yè)大學(xué)附中2023～2023學(xué)年高二下學(xué)期期中)下列說法中正確的是eq\x(導(dǎo)學(xué)號96140519)()A．盧瑟福通過實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)了質(zhì)子，其核反應(yīng)方程為eq\o\al(4,2)He＋eq\o\al(14,7)N→eq\o\al(17,8)O＋eq\o\al(1,1)HB．鈾核裂變的核反應(yīng)是：eq\o\al(235,92)U→eq\o\al(141,56)Ba＋eq\o\al(92,36)Kr＋2eq\o\al(1,0)nC．質(zhì)子、中子、α粒子的質(zhì)量分別為m1、m2、m3。質(zhì)子和中子結(jié)合成一個(gè)α粒子，釋放的能量是：(m1＋m2－m3)c2D．如圖，原子從a能級狀態(tài)躍遷到b能級狀態(tài)時(shí)發(fā)射波長為λ1的光子；原子從b能級狀態(tài)躍遷到c能級狀態(tài)時(shí)吸收波長為λ2的光子，已知λ1＞λ2。那么原子從a能級狀態(tài)躍遷到c能級狀態(tài)時(shí)將要吸收波長為eq\f(λ1λ2,λ1－λ2)的光子答案：AD解析：盧瑟福用α粒子轟擊氮核發(fā)現(xiàn)了質(zhì)子，故A正確；B選項(xiàng)不是裂變反應(yīng)，故B錯(cuò)誤；質(zhì)子和中子結(jié)合成一個(gè)α粒子的核方程為：2eq\o\al(1,1)H＋2eq\o\al(1,0)n→eq\o\al(4,2)He，故釋放能量為：(2m1＋2m2－m3)c2，故C錯(cuò)誤；bc能級之間能量等于ac能級與ab能級之間能量之和，即有：eq\f(hc,λ2)＝eq\f(hc,λ1)＋eq\f(hc,λ3)，故從a能級狀態(tài)躍遷到c能級狀態(tài)時(shí)將要吸收波長為：λ3＝eq\f(λ1λ2,λ1－λ2)的光子，故D正確，故選AD。9．a(chǎn)、b兩種單色光組成的光束從介質(zhì)進(jìn)入空氣時(shí)，其折射光束如圖所示。用a、b兩束光eq\x(導(dǎo)學(xué)號96140520)()A．先后照射雙縫干涉實(shí)驗(yàn)裝置，在縫后屏上都能出現(xiàn)干涉條紋，由此確定光是橫波B．先后照射某金屬，a光照射時(shí)恰能逸出光電子，b光照射時(shí)不能逸出光電子C．從同一介質(zhì)以相同方向射向空氣，其界面為平面，若b光不能進(jìn)入空氣，則a光也不能進(jìn)入空氣D．從同一介質(zhì)以相同方向射向空氣，其界面為平面，a光的反射角比b光的反射角大答案：BC解析：不論是橫波還是縱波都能發(fā)生干涉現(xiàn)象，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；根據(jù)光路可逆原理，結(jié)合折射圖象知，折射率na>nb，其光子能量Ea>Eb，當(dāng)a光恰能逸出光電子，b光則不能發(fā)生光電效應(yīng)，選項(xiàng)B正確；由全反射知識sinC＝eq\f(1,n)知，臨界角Ca<Cb，當(dāng)b光發(fā)生全反射時(shí)，a光一定也發(fā)生全反射，選項(xiàng)C正確；由反射定律知，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。10．一個(gè)靜止的放射性原子核發(fā)生天然衰變時(shí)，在勻強(qiáng)磁場中得到內(nèi)切圓的兩條徑跡，如圖所示。若兩圓半徑之比為44:1，則eq\x(導(dǎo)學(xué)號96140521)()A．發(fā)生的是α衰變B．軌跡2是反沖核的徑跡C．反沖核是逆時(shí)針運(yùn)動，放射出的粒子是順時(shí)針運(yùn)動D．該放射性元素的原子序數(shù)是90答案：BC解析：由動量守恒可知：m1v1＝m2v2，而R＝eq\f(mv,qB)，故q1·BR1＝q2·BR2；半徑越小，則q越大，故軌跡1是放出粒子的軌跡，軌跡2是反沖核的徑跡，故B正確；反沖核帶正電，由洛倫茲力充當(dāng)向心力，根據(jù)左手定則可知，反沖核速度向下，則放出的粒子速度向上，由受力方向可知，放出粒子帶負(fù)電，即發(fā)生β衰變，故A錯(cuò)C對；由q1R1＝q2R2及β衰變公式可知，放射性元素的原子序數(shù)為43，D錯(cuò)。第Ⅱ卷(非選擇題共60分)二、填空題(共3小題，共18分。把答案直接填在橫線上)11．(5分)人類認(rèn)識原子結(jié)構(gòu)和開發(fā)利用原子能經(jīng)歷了十分曲折的過程。請按要求回答下列問題。(1)盧瑟福、玻爾、查德威克等科學(xué)家在原子結(jié)構(gòu)或原子核的研究方面做出了卓越的貢獻(xiàn)。請選擇其中的兩位，指出他們的主要成績。eq\x(導(dǎo)學(xué)號96140522)①__________________________________。②__________________________________。(2)在貝克勒爾發(fā)現(xiàn)天然放射現(xiàn)象后，人們對放射線的性質(zhì)進(jìn)行了深入研究，下圖為三種射線在同一磁場中的運(yùn)動軌跡，請從三種射線中任選一種，寫出它的名稱和一種用途。________________________________________________________________________答案：(1)盧瑟福提出了原子的核式結(jié)構(gòu)模型；玻爾把量子理論引入原子模型，并成功解釋了氫光譜規(guī)律；查德威克發(fā)現(xiàn)了中子(2)2為γ射線；利用γ射線的貫穿本領(lǐng)，工業(yè)用來探傷。解析：(1)盧瑟福提出了原子的核式結(jié)構(gòu)模型(或其他成就)。玻爾把量子理論引入原子模型，并成功解釋了氫光譜規(guī)律(或其他成就)。查德威克發(fā)現(xiàn)了中子(或其他成就)。(2)1為α粒射線；利用α射線的電離作用消除有害靜電?；颍?為γ射線；利用γ射線很強(qiáng)的貫穿本領(lǐng)，工業(yè)用來探傷?；颍?為β射線；利用β射線自動控制鋁板厚度。12．(6分)如圖所示，這是工業(yè)生產(chǎn)中大部分光電控制設(shè)備用到的光控繼電器的示意圖，它由電源、光電管、放電器、電磁繼電器等幾部分組成。eq\x(導(dǎo)學(xué)號96140523)(1)示意圖中，a端應(yīng)是電源________極。(2)光控繼電器的原理是：當(dāng)光照射光電管時(shí)，________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(3)當(dāng)用綠光照射光電管陰極K時(shí)，可以發(fā)生光電效應(yīng)，則下列________說法正確。A．增大綠光照射強(qiáng)度，光電子最大初動能增大B．增大綠光照射強(qiáng)度，電路中光電流增大答案：(1)正(2)陰極K發(fā)射電子，電路中產(chǎn)生電流，經(jīng)放大器放大的電流產(chǎn)生的磁場使鐵芯M磁化，將銜鐵N吸住。無光照射光電管時(shí)，電路中無電流，N自動離開M。(3)B13．(7分)(黑龍江大慶一中2023～2023學(xué)年高二下學(xué)期檢測)用如圖甲所示的氣墊導(dǎo)軌來驗(yàn)證動量守恒定律，用頻閃照相機(jī)閃光4次拍得照片如圖乙所示，已知閃光時(shí)間間隔為Δt＝，閃光本身持續(xù)時(shí)間極短，已知在這4次閃光的時(shí)間內(nèi)A、B均在0～80cm范圍內(nèi)且第一次閃光時(shí)，A恰好過x＝55cm處，B恰好過x＝70cm處，則由圖可知：eq\x(導(dǎo)學(xué)號96140524)(1)兩滑塊在x＝________cm處相碰。(2)兩滑塊在第一次閃光后t＝________s時(shí)發(fā)生碰撞。(3)若碰撞過程中滿足動量守恒，則A、B兩滑塊的質(zhì)量比為________。答案：(1)60(2)(3)2:3解析：(1)碰撞發(fā)生在第1、2兩次閃光時(shí)刻之間，碰撞后B靜止，故碰撞發(fā)生在x＝60cm處。(2)碰撞后A向左做勻速運(yùn)動，設(shè)其速度為vA′，所以vA′·Δt＝20，碰撞到第二次閃光時(shí)A向左運(yùn)動10cm，時(shí)間為t′有vA′·t′＝10，第一次閃光到發(fā)生碰撞時(shí)間為t，有t＋t′＝Δt，得t＝eq\f(Δt,2)＝(3)碰撞前，A的速度大小為：vA＝10m/s；B的速度大小為vB＝20m/s；碰撞后，A的速度v′A＝20m/s，取向左為正方向，則由動量守恒定律可知：mAv′A＝mBvB－mAvA解得：mA:mB＝2:3三、論述·計(jì)算題(共4小題，共42分。解答應(yīng)寫出必要的文字說明、方程式和重要演算步驟，只寫出最后答案不能得分，有數(shù)值計(jì)算的題，答案中必須明確寫出數(shù)值和單位)14．(9分)一群氫原子處于量子數(shù)n＝4的能級狀態(tài)，氫原子的能級圖如圖所示，則：eq\x(導(dǎo)學(xué)號96140525)(1)氫原子可能發(fā)射幾種頻率的光子？(2)氫原子由量子數(shù)n＝4的能級躍遷到n＝2的能級時(shí)輻射光子的能量是多少電子伏？(3)用(2)中的光子照射下表中幾種金屬，哪些金屬能發(fā)生光電效應(yīng)？發(fā)生光電效應(yīng)時(shí)，發(fā)射光電子的最大初動能是多大？金屬銫鈣鎂鈦逸出功W/eV答案：(1)6種(2)(3)銫；解析：(1)可發(fā)射6種頻率的光子(2)由玻爾的躍遷規(guī)律可得光子的能量為E＝E4－E2，代入數(shù)據(jù)得E＝(3)E只大于銫的逸出功，故光子只有照射銫金屬上時(shí)才能發(fā)生光電效應(yīng)。根據(jù)愛因斯坦的光電效應(yīng)方程可得光電子的最大初動能為Ekm＝E－W代入數(shù)據(jù)得，Ekm＝(或×10－19J)15．(10分)一個(gè)質(zhì)子和兩個(gè)中子聚變?yōu)橐粋€(gè)氚核，已知質(zhì)子質(zhì)量mH＝3u，中子質(zhì)量mn＝7u，氚核質(zhì)量m＝0u。eq\x(導(dǎo)學(xué)號96140526)(1)寫出聚變方程；(2)釋放出的核能多大？(3)平均每個(gè)核子釋放的能量是多大？答案：(1)eq\o\al(1,1)H＋2eq\o\al(1,0)n→eq\o\al(3,1)H(2)(3)解析：(1)聚變方程eq\o\al(1,1)H＋2eq\o\al(1,0)n→eq\o\al(3,1)H(2)質(zhì)量虧損Δm＝mH＋2mn－m＝3＋2×7－0)u＝7u釋放的核能ΔE＝Δmc2＝7×≈。(3)平均每個(gè)核子放出的能量為E＝eq\f(ΔE,n)＝eq\f,3)MeV＝。16．(11分)(河北衡水中學(xué)2023～2023學(xué)年高二下學(xué)期期中)如圖甲所示，物塊A、B的質(zhì)量分別是mA＝4.0kg和mB＝3.0kg。用輕彈簧拴接，放在光滑的水平地面上，物塊B右側(cè)與豎直墻相接觸。另有一物塊C從t＝0時(shí)以一定速度向右運(yùn)動，在t＝4s時(shí)與物塊A相碰，并立即與A粘在一起不再分開，物塊C的v－t圖象如圖乙所示。求：eq\x(導(dǎo)學(xué)號96140527)(1)物塊C的質(zhì)量？(2)B離開墻后的運(yùn)動過程中彈簧具有的最大彈性勢能EP?答案：(1)2kg(2)9J解析：(1)由圖知，C與A碰前速度為v1＝9m/s，碰后速度為v2＝3m/s，C與A碰撞過程動量守恒，以C的初速度為正方向，由動量守恒定律得：mCv1＝(mA＋mC)v2，解得：mC＝2kg；(2)12s末B離開墻壁，之后A、B、C及彈簧組成的系統(tǒng)動量和機(jī)械能守恒，且當(dāng)AC與B速度v4相等時(shí)彈簧彈性勢能最大。根據(jù)動量守恒定律，有：(mA＋mc)v3＝(mA＋mB＋mC)v4根據(jù)機(jī)械能守恒定律，有：