（全國(guó)通用版）2023高考物理大一輪復(fù)習(xí)《原子與原子核》綜合檢測(cè)

PAGE?原子與原子核?綜合檢測(cè)(時(shí)間:90分鐘總分值:100分)【測(cè)控導(dǎo)航】考點(diǎn)題號(hào)1.黑體輻射、三種射線82.α粒子散射實(shí)驗(yàn)、鏈?zhǔn)椒错?,23.核反響方程、半衰期3,10,114.光電效應(yīng)4,125.質(zhì)能方程的應(yīng)用56.氫原子躍遷、原子光譜、玻爾理論6,7,9,177.動(dòng)量守恒定律、質(zhì)能方程16,18,198.實(shí)驗(yàn):概率波149.實(shí)驗(yàn):裂變、核反響方程1310.實(shí)驗(yàn):光電效應(yīng)15一、選擇題(此題共12小題,每題4分,共48分.在每題給出的四個(gè)選項(xiàng)中,第1～7題只有一個(gè)選項(xiàng)正確,第8～12題有多項(xiàng)正確,全部選對(duì)得4分,選對(duì)但不全得2分,有選錯(cuò)或不選的得0分)1.(2022·天津模擬)以下四幅圖涉及不同的物理知識(shí),其中說法正確的選項(xiàng)是(C)A.圖(甲),盧瑟福通過分析α粒子散射實(shí)驗(yàn)結(jié)果,發(fā)現(xiàn)了質(zhì)子和中子B.圖(乙),用中子轟擊鈾核使其發(fā)生聚變,鏈?zhǔn)椒错憰?huì)釋放出巨大的核能C.圖(丙),玻爾理論指出氫原子能級(jí)是分立的,所以原子發(fā)射光子的頻率也是不連續(xù)的D.圖(丁),湯姆孫通過電子的發(fā)現(xiàn)揭示了原子核內(nèi)還有復(fù)雜結(jié)構(gòu)解析:圖(甲)盧瑟福通過分析α粒子散射實(shí)驗(yàn)結(jié)果,得出了原子的核式結(jié)構(gòu)模型,選項(xiàng)A錯(cuò)誤;圖(乙)用中子轟擊鈾核使其發(fā)生裂變,鏈?zhǔn)椒错憰?huì)釋放出巨大的核能,選項(xiàng)B錯(cuò)誤;圖(丙)玻爾理論指出氫原子能級(jí)是分立的,所以原子發(fā)射光子的頻率也是不連續(xù)的,選項(xiàng)C正確;圖(丁)湯姆孫通過電子的發(fā)現(xiàn)揭示了原子有復(fù)雜結(jié)構(gòu),選項(xiàng)D錯(cuò)誤.2.在盧瑟福的α粒子散射實(shí)驗(yàn)中,某一α粒子經(jīng)過某一原子核附近時(shí)的軌跡如下圖.圖中P,Q為軌跡上的點(diǎn),虛線是經(jīng)過P,Q兩點(diǎn)并與軌跡相切的直線,兩虛線和軌跡將平面分為四個(gè)區(qū)域.不考慮其他原子核對(duì)α粒子的作用,那么關(guān)于該原子核的位置,正確的選項(xiàng)是(A)A.一定在①區(qū)域 B.一定在②區(qū)域C.可能在③區(qū)域 D.一定在④區(qū)域解析:盧瑟福通過α粒子散射并由此提出了原子的核式結(jié)構(gòu)模型,正電荷全部集中在原子核內(nèi),α粒子帶正電,同種電荷相互排斥,假設(shè)在③④區(qū)域粒子軌跡將向上偏轉(zhuǎn),根據(jù)軌跡的彎曲方向知道排斥力向下,所以原子核一定在①區(qū)域,應(yīng)選A.3.(2022·陜西實(shí)驗(yàn)中學(xué)模擬)以下關(guān)于核反響及衰變的表述正確的有(B)A.X+714N→817OB.12H+13HC.半衰期與原子所處的化學(xué)狀態(tài)有關(guān)D.β衰變中產(chǎn)生的β射線實(shí)際上是原子的核外電子掙脫原子核的束縛而形成的解析:A項(xiàng)中X應(yīng)為

24He,A錯(cuò)誤;半衰期與原子所處的化學(xué)狀態(tài)無關(guān),C錯(cuò)誤;β衰變中產(chǎn)生的個(gè)質(zhì)子和一個(gè)電子,這個(gè)電子發(fā)射到核外,就是β粒子,D錯(cuò)誤;所以選B.4.(2022·天津一中月考)某單色光的波長(zhǎng)為λ,在真空中的光速為c,普朗克常量為h,那么該單色光的能量子為(A)A.hcλ B.hλc C.hλ 解析:單色光的能量子為E=hν=hcλ5.太陽因核聚變釋放出巨大的能量,同時(shí)其質(zhì)量不斷減少.太陽每秒鐘輻射出的能量約為4×1026J,根據(jù)愛因斯坦質(zhì)能方程,太陽每秒鐘減少的質(zhì)量最接近(D)A.1036kg C.1013kg 解析:根據(jù)質(zhì)能方程ΔE=Δm·c2有,Δm=ΔEc2=4×106.(2022·北京模擬)按照氫原子的玻爾模型,氫原子的核外電子繞原子核做勻速圓周運(yùn)動(dòng),軌道半徑和對(duì)應(yīng)的能量rn=n2r1,En=E1n2,電子從半徑較大的軌道n=2的激發(fā)態(tài)向半徑較小的軌道基態(tài)躍遷時(shí),放出光子,(r1A.ν=1.5×1015Hz B.ν=2.0×1015HzC.ν=2.5×1015Hz D.ν=4.5×1015Hz解析:電子從半徑較大的軌道n=2的激發(fā)態(tài)向半徑較小的軌道基態(tài)躍遷時(shí),r2=4r1,E2=-3.4eV,故E2-E1=hν,解得ν=2.5×1015Hz.7.(2022·江西南昌十所重點(diǎn)中學(xué)二模)以下說法中正確的選項(xiàng)是(D)A.氫原子吸收一個(gè)光子躍遷到激發(fā)態(tài)后,在向低能級(jí)躍遷時(shí)放出光子的頻率一定等于入射光子的頻率B.90234Th(釷)核衰變?yōu)?/p>

91C.α粒子散射實(shí)驗(yàn)的結(jié)果證明原子核是由質(zhì)子和中子組成的D.分別用X射線和綠光照射同一金屬外表都能發(fā)生光電效應(yīng),那么用X射線照射時(shí)光電子的最大初動(dòng)能較大解析:氫原子吸收一個(gè)光子躍遷到激發(fā)態(tài)后,向較低能級(jí)躍遷時(shí),有幾種可能就會(huì)放出多少種光子,因此放出光子的頻率可能等于入射光的頻率,也可能小于入射光的頻率,A錯(cuò)誤;根據(jù)愛因斯坦的質(zhì)能方程,會(huì)出現(xiàn)質(zhì)量虧損,虧損的質(zhì)量以能量的形式放出,B錯(cuò)誤;α粒子散射實(shí)驗(yàn)的結(jié)果證明了原子的核式結(jié)構(gòu)模型,C錯(cuò)誤;根據(jù)光電效應(yīng)方程,X射線的能量大于綠光的能量,因此用X射線照射時(shí)光電子的最大初動(dòng)能較大,D正確.8.(2022·貴州遵義模擬)以下說法正確的選項(xiàng)是(AC)A.黑體輻射電磁波的強(qiáng)度按波長(zhǎng)的分布只與黑體的溫度有關(guān)B.β射線與γ射線一樣都是電磁波,但β射線的穿透本領(lǐng)遠(yuǎn)比γ射線弱C.玻爾將量子觀念引入原子領(lǐng)域,其理論能夠解釋氫原子光譜的特征D.在原子核中,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:黑體輻射電磁波的強(qiáng)度按波長(zhǎng)的分布只與黑體的溫度有關(guān),應(yīng)選項(xiàng)A正確;只有γ射線是電磁波,β射線不是電磁波,β射線的穿透本領(lǐng)遠(yuǎn)比γ射線弱,選項(xiàng)B錯(cuò)誤;玻爾將量子觀念引入原子領(lǐng)域,其理論能夠解釋氫原子光譜的特征,選項(xiàng)C正確;在原子核中,比結(jié)合能越大表示原子核中的核子結(jié)合得越牢固,選項(xiàng)D錯(cuò)誤.9.氫原子在某三個(gè)相鄰能級(jí)之間躍遷時(shí),可發(fā)出三種不同波長(zhǎng)的輻射光.其中的兩個(gè)波長(zhǎng)分別為λ1,λ2,且λ1>λ2,那么另一個(gè)波長(zhǎng)可能是(CD)A.λ1+λ2 B.λ1-λ2C.λ1λ2λ解析:氫原子在能級(jí)間躍遷時(shí),發(fā)出的光子的能量與能級(jí)差相等,如果這三個(gè)相鄰能級(jí)分別為1,2,3,且能級(jí)差滿足E3-E1>E2-E1>E3-E2,根據(jù)hcλ=E高-E低可得,可以產(chǎn)生的光子波長(zhǎng)由小到大分別為hcE3-E1,hcE2-E1,hcE310.(2022·山東煙臺(tái)模擬)釷

90234Th具有放射性,它能放出一個(gè)新的粒子而變?yōu)殓h

91234Pa,同時(shí)伴隨有γ射線產(chǎn)生,其方程為

A.X為質(zhì)子B.X是釷核中的一個(gè)中子轉(zhuǎn)化成一個(gè)質(zhì)子時(shí)產(chǎn)生的C.γ射線是鏷核從高能級(jí)向低能級(jí)躍遷時(shí)輻射出來的D.1g釷

90234Th經(jīng)過120天后還剩解析:根據(jù)電荷數(shù)和質(zhì)量數(shù)守恒知釷核衰變過程中放出了一個(gè)電子,即X為電子,故A錯(cuò)誤;β衰變的實(shí)質(zhì):β衰變時(shí)釋放的電子是由核內(nèi)一個(gè)中子轉(zhuǎn)化成一個(gè)質(zhì)子同時(shí)產(chǎn)生的,故B正確;原子核衰變產(chǎn)生的γ射線是反響生成的鏷核從高能級(jí)向低能級(jí)躍遷時(shí)輻射出來的,故C正確;釷的半衰期為24天,1g釷

90234Th經(jīng)過120天后,發(fā)生5個(gè)半衰期,1g釷經(jīng)過120天后還剩0.03111.以下說法中正確的選項(xiàng)是(BCD)A.氡的半衰期為3.8天,假設(shè)取4個(gè)氡原子核,經(jīng)7.6天后就一定剩下1個(gè)氡原子核了B.核反響

92235U+01nC.光是一種概率波D.光電效應(yīng)和康普頓效應(yīng)說明光具有粒子性解析:半衰期是大量原子衰變的統(tǒng)計(jì)規(guī)律,對(duì)少數(shù)原子無意義,應(yīng)選項(xiàng)A錯(cuò)誤;由電荷數(shù)守恒及質(zhì)量數(shù)守恒可知,X的電荷數(shù)為0,質(zhì)量數(shù)為1,其中m=3,選項(xiàng)B正確;根據(jù)光的波粒二象性可知,光是一種概率波,選項(xiàng)C正確;光電效應(yīng)和康普頓效應(yīng)說明光具有粒子性,選項(xiàng)D正確.12.(2022·天津一中月考)如下圖是用光照射某種金屬時(shí)逸出的光電子的最大初動(dòng)能隨入射光頻率的變化圖線,普朗克常量h=6.63×10-34J·s,由圖可知(AD)A.該金屬的截止頻率為4.27×1014HzB.該金屬的截止頻率為5.5×1014HzC.該金屬的逸出功為0.5eVD.該圖線的斜率表示普朗克常量解析:根據(jù)愛因斯坦光電效應(yīng)方程Ek=hν-W0,Ekν圖像的橫軸的截距大小等于截止頻率,由圖知該金屬的截止頻率為4.27×1014Hz,故A正確,B錯(cuò)誤;當(dāng)Ek=hν-W0=0時(shí),逸出功為W0=hνc=6.63×10-34J·s×4.27×1014Hz=2.83×10-19J≈1.77eV,故C錯(cuò)誤;由Ek=hν-W0,得該圖線的斜率表示普朗克常量h,故D正確.二、非選擇題(共52分)13.(6分)(2022·江蘇南通調(diào)研)核電站所需的能量是由鈾核裂變提供的,裂變過程中利用(選填“石墨〞或“鎘棒〞)吸收一定數(shù)量的中子,控制反響堆的反響速度.核反響堆產(chǎn)物發(fā)生β衰變產(chǎn)生反電子中微子(符號(hào)νe),又觀察到反電子中微子(不帶電,質(zhì)量數(shù)為零)誘發(fā)的反響:νe+p→n+X,其中X代表(選填“電子〞或“解析:核電站所需的能量是由鈾核裂變提供的,裂變過程中利用鎘棒吸收一定數(shù)量的中子,控制反響堆的反響速度.核反響堆產(chǎn)物發(fā)生β衰變產(chǎn)生反電子中微子(符號(hào)νe),又觀察到反電子中微子(不帶電,質(zhì)量數(shù)為零)誘發(fā)的反響:νe+p答案:鎘棒正電子評(píng)分標(biāo)準(zhǔn):每空3分.14.(6分)用極微弱的紅光做雙縫干預(yù)實(shí)驗(yàn),隨著曝光時(shí)間的延長(zhǎng),可以先后得到如圖(a),(b),(c)所示的圖樣,這里的圖樣(填“是〞或“不是〞)光子之間相互作用引起的,實(shí)驗(yàn)說明光波是一種(填“概率波〞或“物質(zhì)波〞).

解析:用極微弱的紅光做雙縫干預(yù)實(shí)驗(yàn),隨著曝光時(shí)間的延長(zhǎng),能出現(xiàn)圖示現(xiàn)象,說明不是光子之間的相互作用引起的,該實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象說明光波是一種概率波.答案:不是概率波評(píng)分標(biāo)準(zhǔn):每空3分.15.(6分)如下圖是使用光電管的原理圖,當(dāng)頻率為ν的可見光照射到陰極K上時(shí),電流表中有電流通過.(1)當(dāng)電流表電流剛減小到零時(shí),電壓表的讀數(shù)為U,那么光電子的最大初動(dòng)能為(電子電荷量為e).

(2)如果不改變?nèi)肷涔獾念l率而增參加射光的強(qiáng)度,那么光電子的最大初動(dòng)能將(填“增加〞“減小〞或“不變〞).

解析:(1)因?yàn)榉聪螂妷簽閁時(shí),電流表讀數(shù)為零,那么光電子的最大初動(dòng)能Ek=eU.(2)根據(jù)光電效應(yīng)方程Ek=hν-W0可知光電子的最大初動(dòng)能和入射光的頻率有關(guān),與光照強(qiáng)度無關(guān),故如果不改變?nèi)肷涔獾念l率而增參加射光的強(qiáng)度,那么光電子的最大初動(dòng)能不變.答案:(1)eU(2)不變?cè)u(píng)分標(biāo)準(zhǔn):每空3分.16.(8分)(2022·江蘇南通調(diào)研)一靜止的钚核發(fā)生衰變后放出一個(gè)α粒子變成鈾核.钚核質(zhì)量為m1,α粒子質(zhì)量為m2,鈾核質(zhì)量為m3,光在真空中的傳播速度為c.(1)如果放出的粒子的速度大小為v,求鈾核的速度大小v′.(2)求此衰變過程中釋放的總能量.解析:(1)根據(jù)動(dòng)量守恒定律0=m2v-m3v′(2分)解得v′=m2(2)質(zhì)量虧損Δm=m1-m2-m3(2分)釋放的總能量ΔE=Δmc2(1分)解得ΔE=(m1-m2-m3)c2.(2分)答案:(1)m2(2)(m1-m2-m3)c217.(8分)(2022·廣東湛江模擬)如下圖,原子從n>2的某一能級(jí)躍遷到n=2的能級(jí),輻射出能量為2.55eV的光子.問至少要給基態(tài)的氫原子提供多少電子伏的能量,才能使它輻射上述能量的光子?請(qǐng)?jiān)趫D中畫出獲得該能量后的氫原子可能的躍遷圖.解析:(1)氫原子從n>2的某一能級(jí)躍遷到n=2的能級(jí),滿足hν=En-E2=2.55eV(2分)En=hν+E2=-0.85eV,所以n=4(2分)基態(tài)氫原子要躍遷到n=4的能級(jí),應(yīng)提供的能量為ΔE=E4-E1=12.75eV(2分)躍遷圖如圖(2分)答案:12.75eV圖見解析18.(8分)一個(gè)靜止的鈾核

92232U(原子質(zhì)量為232.0372u)放出一個(gè)α粒子(原子質(zhì)量為4.0026u)后衰變成釷核

90228Th(原子質(zhì)量為228.0287u).(原子質(zhì)量單位1u=1.67931.5MeV)(1)寫出衰變方程;(2)算出該衰變反響中釋放出的核能;(3)假設(shè)反響中釋放出的核能全部轉(zhuǎn)化為釷核和α粒子的動(dòng)能,那么釷核獲得的動(dòng)能有多大?解析:(1)衰變方程為

92232U→90(2)ΔE=Δmc2=(232.0372-228.0287-4.0026)×931.5MeV≈5.50MeV;(2分)(3)根據(jù)動(dòng)量守恒定律m釷v釷=mαvα,那么Ek釷Ekα=12m釷v故Ek釷=ΔE58=5答案:(1)92232U→90(2)5.50MeV(3)0.09MeV19.(14分)(2022·云南玉溪一中月考)太陽中含有大量的氘核,氘核不斷發(fā)生核反響釋放大量的核能,以光和熱的形式向外輻射.氘核質(zhì)量為2.0136u,氦核質(zhì)量為3.0150u,中子質(zhì)量為1.0087u,1u相當(dāng)于931.5MeV的能量,那么:(1)完成核反響方程:12H+12H→(2)求核反響中釋放的核能.(3)在兩氘核以相等的動(dòng)能0.35MeV進(jìn)行對(duì)心碰撞,并且核能全部轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的情況下,求反響中產(chǎn)生的中子和氦核的動(dòng)能.解析:(1)核反響方程為

12H+12H(2)ΔE=(2×2.0136-3.0150-1.0087)×931.5MeV=3.26MeV.(2分)(3)兩核發(fā)生碰撞時(shí)0=Mv1-mv2(2分)由能量守恒可得ΔE+2Ek=12Mv12+1由以上兩式解得EHe=12MvE中=12mv答案:(1)2【備用題組】1.(2022·海南文昌中學(xué)期末)下面是原子物理領(lǐng)域著名科學(xué)家及他們的主要奉獻(xiàn),在奉獻(xiàn)后面的橫線上填入對(duì)應(yīng)科學(xué)家前面的字母代號(hào).A.愛因斯坦 B.盧瑟福C.玻爾 D.普朗克E.查德威克(1)通過α粒子散射實(shí)驗(yàn)建立了原子核式結(jié)構(gòu)模型的科學(xué)家是;

(2)第一次將量子觀念引入原子領(lǐng)域,提出了定態(tài)和躍遷的概念,成功地解釋了氫原子光譜的實(shí)驗(yàn)規(guī)律的科學(xué)家是;

(3)通過核反響方程

49Be+24He→612C(4)首先提出“能量子〞的概念,他被稱為“量子之父〞的科學(xué)家是.

解析:(1)通過α粒子散射實(shí)驗(yàn)建立了原子核式結(jié)構(gòu)模型的科學(xué)家是盧瑟福;(2)第一次將量子觀念引入原子領(lǐng)域,提出了定態(tài)和躍遷的概念,成功地解釋了氫原子光譜的實(shí)驗(yàn)規(guī)律的科學(xué)家是玻爾;(3)通過核反響方程

49Be+24He威克;(4)首先提出“能量子〞的概念,他被稱為“量子之父〞的科學(xué)家是普朗克.答案:(1)B(2)C(3)E(4)D2.(2022·江蘇清江中學(xué)模擬)太陽能量來源于太陽內(nèi)部氫核的聚變,設(shè)每次聚變反響可以看做是4個(gè)氫核(11H)結(jié)合成1個(gè)氦核(24He),同時(shí)釋放出正電子(10e).氫核的質(zhì)量為m解析:由題意可知,質(zhì)量虧損為Δm=4mp-mα-2me;由E=Δmc2可知氦核的比結(jié)合能為E0=(4答案:4mp-mα-2me(3.某金屬外表接收波長(zhǎng)為λ和2λ的單色光照射時(shí),釋放出光電子的最大初動(dòng)能分別為30eV和10