2024高考物理一輪復(fù)習(xí)第十二章波粒二象性原子結(jié)構(gòu)原子核階段檢測(cè)含解析新人教版

PAGE8-階段滾動(dòng)檢測(cè)(十一)(第十二章)(45分鐘100分)一、選擇題(本題共8小題,每小題6分,共48分。1～6小題為單選,7、8小題為多選)1．下列對(duì)物理現(xiàn)象的說(shuō)法中不正確的是()A．α粒子散射試驗(yàn)現(xiàn)象說(shuō)明原子核是可以再分的B．壓強(qiáng)和溫度對(duì)放射性元素衰變的快慢都沒有影響C．光電效應(yīng)試驗(yàn)顯示了光的粒子性D．依據(jù)玻爾理論，氫原子核外電子從半徑較小的軌道躍遷到半徑較大的軌道時(shí)，電子的動(dòng)能減小，原子總能量增大【解析】選A。α粒子散射試驗(yàn)現(xiàn)象說(shuō)明白原子的核式結(jié)構(gòu)模型，自然放射性現(xiàn)象才說(shuō)明原子核是可以再分的，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；壓強(qiáng)和溫度對(duì)放射性元素衰變的快慢都沒有影響，選項(xiàng)B正確；光電效應(yīng)試驗(yàn)顯示了光的粒子性，選項(xiàng)C正確；依據(jù)玻爾理論，氫原子核外電子從半徑較小的軌道躍遷到半徑較大的軌道時(shí)，電子的動(dòng)能減小，原子總能量增大，選項(xiàng)D正確，故該題A符合題意。2．下列說(shuō)法正確的是()A．德布羅意指出微觀粒子的動(dòng)量越大，其對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)就越長(zhǎng)B．γ射線是頻率極高的電磁波，其在云室中穿過(guò)會(huì)留下清楚的徑跡C．依據(jù)玻爾原子模型，氫原子輻射光子后，其繞核運(yùn)動(dòng)的電子動(dòng)能將增大D．自然放射現(xiàn)象與原子內(nèi)部改變有關(guān)【解析】選C。依據(jù)德布羅意波長(zhǎng)公式，λ＝eq\f(h,p)可知，微觀粒子的動(dòng)量越大，其對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)就越短，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；γ射線是頻率極高的電磁波，電離作用很弱，云室是依靠帶電粒子電離作用留下徑跡的，所以γ射線在云室中穿過(guò)不會(huì)留下清楚的徑跡，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；依據(jù)玻爾原子模型，氫原子輻射光子后，其繞核運(yùn)動(dòng)的電子的運(yùn)動(dòng)半徑將減小，電勢(shì)能減小，總能量減小，但運(yùn)動(dòng)速度增大，電子動(dòng)能將增大，選項(xiàng)C正確；自然放射現(xiàn)象是原子核內(nèi)部發(fā)生改變自發(fā)的放射出α粒子或電子，從而發(fā)生α衰變或β衰變，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。3．(2024·宜賓模擬)某同學(xué)在探討光電效應(yīng)時(shí)測(cè)得不同光照耀到同一光電管時(shí)得到的光電流與電壓的關(guān)系圖象如圖所示。則下列有關(guān)說(shuō)法中正確的是()A.光線1、3為同一色光，光線3的光強(qiáng)更強(qiáng)B．光線1、2為同一色光，光線1的光強(qiáng)更強(qiáng)C．光線1、2為不同色光，光線2的頻率較大D．保持光線1的強(qiáng)度不變，光電流強(qiáng)度將隨加速電壓的增大始終增大【解析】選C。由圖象可知，光線1和光線3的遏止電壓相同，所以它們是同一色光，電壓相同時(shí)，光線1對(duì)應(yīng)的光電流更大，說(shuō)明單位時(shí)間內(nèi)照耀的光電子數(shù)更多，即光線1更強(qiáng)，故A項(xiàng)錯(cuò)誤；光線1和光線2的遏止電壓不同，所以它們是不同色光，故B項(xiàng)錯(cuò)誤；由于光線2的遏止電壓較大，由eUc＝eq\f(1,2)mveq\o\al(\s\up1(2),\s\do1(m))、eq\f(1,2)mveq\o\al(\s\up1(2),\s\do1(m))＝hν－W可知，光線2的頻率較大，故C項(xiàng)正確；由圖可知，在光照條件不變的狀況下，隨著所加電壓的增大，光電流趨于一個(gè)飽和值(飽和電流)，故D項(xiàng)錯(cuò)誤。4．(2024·通遼模擬)關(guān)于下列物理問(wèn)題的理解，正確的是()A．康普頓探討X射線被較輕物質(zhì)(石墨)散射后光的成分，發(fā)覺散射譜線中除了有波長(zhǎng)與原波長(zhǎng)相同的成格外，還有波長(zhǎng)較長(zhǎng)的成分，所以康普頓效應(yīng)說(shuō)明光具有波動(dòng)性B．光電效應(yīng)試驗(yàn)中，用某一頻率的光照耀金屬，電壓不變時(shí)，光照越強(qiáng)，光電流越大，說(shuō)明遏止電壓和光的強(qiáng)度有關(guān)C．當(dāng)用能量為11eV的電子撞擊處于基態(tài)的氫原子(E1＝－13.6eV)時(shí)，氫原子肯定不能躍遷到激發(fā)態(tài)D．氘核分別成質(zhì)子與中子的過(guò)程中須要汲取的最小能量就是氘核的結(jié)合能【解析】選D?？灯疹D依據(jù)X射線的光子與石墨中的電子碰撞的過(guò)程，發(fā)覺既滿意能量守恒又滿意動(dòng)量守恒，證明白光子不但具有能量還具有動(dòng)量，揭示了光的粒子性，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；依據(jù)光電效應(yīng)方程和動(dòng)能定理有eUc＝Ek＝hν－W，可知入射光的頻率越大，遏止電壓越大，與入射光的強(qiáng)度無(wú)關(guān)；入射光的強(qiáng)度影響的是光電流的大小，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；當(dāng)用能量為11eV的電子撞擊處于基態(tài)的氫原子時(shí)，氫原子可以汲取其中的10.2eV的能量，可能躍遷到激發(fā)態(tài)，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；質(zhì)子與中子結(jié)合成氘核的過(guò)程中放出的能量或者氘核分別成質(zhì)子與中子的過(guò)程中須要汲取的最小能量就是氘核的結(jié)合能，選項(xiàng)D正確。故選D?！炯庸逃?xùn)練】(2024·海淀區(qū)模擬)1885年瑞士的中學(xué)老師巴耳末發(fā)覺，氫原子光譜中可見光部分的四條譜線的波長(zhǎng)可歸納成一個(gè)簡(jiǎn)潔的閱歷公式：，n為大于2的整數(shù)，R為里德伯常量。1913年，丹麥物理學(xué)家玻爾受到巴耳末公式的啟發(fā)，同時(shí)還吸取了普朗克的量子假說(shuō)、愛因斯坦的光子假說(shuō)和盧瑟福的原子核式結(jié)構(gòu)模型，提出了自己的原子理論。依據(jù)玻爾理論，推導(dǎo)出了氫原子光譜譜線的波長(zhǎng)公式：，m與n都是正整數(shù)，且n>m。當(dāng)m取定一個(gè)數(shù)值時(shí)，不同數(shù)值的n得出的譜線屬于同一個(gè)線系。如：m＝1，n＝2、3、4、……組成的線系叫賴曼系；m＝2，n＝3、4、5、……組成的線系叫巴耳末系；m＝3，n＝4、5、6、……組成的線系叫帕邢系；m＝4，n＝5、6、7、……組成的線系叫布喇開系；m＝5，n＝6、7、8、……組成的線系叫普豐德系；以上線系只有一個(gè)在紫外光區(qū)，這個(gè)線系是()A．賴曼系B．帕邢系C．布喇開系D．普豐德系【解析】選A。在真空中，電磁波的波長(zhǎng)和頻率成反比關(guān)系，波長(zhǎng)最長(zhǎng)的頻率最小。紫外光區(qū)的頻率較大，依據(jù)氫原子光譜譜線的波長(zhǎng)公式：eq\f(1,λ)＝R(eq\f(1,m2)－eq\f(1,n2))得這個(gè)線系是賴曼系。故A正確，B、C、D錯(cuò)誤。5．靜止在勻強(qiáng)電場(chǎng)中的碳14原子核，某時(shí)刻放射的某種粒子與反沖核的初速度方向均與電場(chǎng)方向垂直，且經(jīng)過(guò)相等的時(shí)間后形成的軌跡如圖所示(a、b表示長(zhǎng)度)。那么碳14的核反應(yīng)方程可能是()A.eq\o\al(\s\up1(14),\s\do1(06))C→eq\o\al(\s\up1(4),\s\do1(2))He＋eq\o\al(\s\up1(10),\s\do1(04))BeB．eq\o\al(\s\up1(14),\s\do1(06))C→eq\o\al(\s\up1(0),\s\do1(1))e＋eq\o\al(\s\up1(14),\s\do1(05))BC．eq\o\al(\s\up1(14),\s\do1(06))C→eq\o\al(\s\up1(000),\s\do1(－1))e＋eq\o\al(\s\up1(14),\s\do1(07))ND．eq\o\al(\s\up1(14),\s\do1(06))C→eq\o\al(\s\up1(2),\s\do1(1))H＋eq\o\al(\s\up1(12),\s\do1(05))B【解析】選A。設(shè)時(shí)間為t，則eq\f(\f(1,2)a1t2,v1t)＝2，①eq\f(\f(1,2)a2t2,v2t)＝4，②而加速度a＝eq\f(qE,m)，則eq\f(①,②)得eq\f(q1,m1v1)∶eq\f(q2,m2v2)＝1∶2，又因?yàn)閯?dòng)量守恒m1v1＝m2v2，故q1∶q2＝1∶2，故只有A正確。6．(2024·滁州模擬)重元素的放射性衰變共有四個(gè)系列，分別是U238系列(從eq\o\al(\s\up1(238),\s\do1(92))U起先到穩(wěn)定的eq\o\al(\s\up1(208),\s\do1(082))Pa為止)、Th232系列、U235系列及Np237系列(從eq\o\al(\s\up1(237),\s\do1(93))Np起先到穩(wěn)定的eq\o\al(\s\up1(209),\s\do1(083))Bi為止)，其中，前三個(gè)系列都已在自然界找到，而第四個(gè)系列在自然界始終沒有被發(fā)覺，只是在人工制造出Np237后才發(fā)覺的，下面的說(shuō)法正確的是()A．eq\o\al(\s\up1(238),\s\do1(92))U的中子數(shù)比eq\o\al(\s\up1(209),\s\do1(83))Bi的中子數(shù)少20個(gè)B．從eq\o\al(\s\up1(237),\s\do1(93))Np到eq\o\al(\s\up1(209),\s\do1(83))Bi，共發(fā)生7次α衰變和4次β衰變C．Np237系列中全部放射性元素的半衰期隨溫度的改變而改變D．eq\o\al(\s\up1(238),\s\do1(92))U與eq\o\al(\s\up1(235),\s\do1(92))U是不同的元素【解析】選B。eq\o\al(\s\up1(238),\s\do1(92))U的中子數(shù)為238－92＝146個(gè)，eq\o\al(\s\up1(209),\s\do1(83))Bi的中子數(shù)為209－83＝126個(gè)，則eq\o\al(\s\up1(238),\s\do1(92))U的中子數(shù)比eq\o\al(\s\up1(209),\s\do1(83))Bi的中子數(shù)多20個(gè)，A錯(cuò)誤；依據(jù)質(zhì)量數(shù)守恒有：237－209＝4×7，知發(fā)生了7次α衰變，依據(jù)電荷數(shù)守恒有：93－83＝2×7－4，知發(fā)生了4次β衰變，B正確；放射性物質(zhì)的半衰期不受外界因素的影響，C錯(cuò)誤；eq\o\al(\s\up1(238),\s\do1(92))U與eq\o\al(\s\up1(235),\s\do1(92))U的質(zhì)子數(shù)相同，中子數(shù)不同，它們是相同的元素，D錯(cuò)誤。7．在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，一個(gè)靜止的放射性原子核(eq\o\al(\s\up1(A),\s\do1(Z))X)發(fā)生了一次α衰變。放射出的α粒子(eq\o\al(\s\up1(4),\s\do1(2))He)在與磁場(chǎng)垂直的平面內(nèi)做圓周運(yùn)動(dòng)，其軌道半徑為R。以m、q分別表示α粒子的質(zhì)量和電荷量，生成的新核用Y表示。若原子核衰變時(shí)釋放的核能全部轉(zhuǎn)化為新核和粒子的動(dòng)能，下列說(shuō)法正確的是()A.圖甲、乙、丙、丁表示發(fā)生衰變后產(chǎn)生的α粒子與新核Y在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)軌跡，其中正確的是圖丙B．新核Y在磁場(chǎng)中做圓周運(yùn)動(dòng)的半徑為RY＝eq\f(2,Z－2)RC．α粒子的圓周運(yùn)動(dòng)可以等效成一個(gè)環(huán)形電流，且電流大小為I＝eq\f(Bq2,2πm)D．若衰變過(guò)程中釋放的核能都轉(zhuǎn)化為α粒子和新核的動(dòng)能，則衰變過(guò)程中的質(zhì)量虧損為Δm＝eq\f(A（qBR）2,2m（A－4）c2)【解析】選B、C、D。衰變后產(chǎn)生的α粒子與新核Y運(yùn)動(dòng)方向相反，兩者運(yùn)動(dòng)軌跡圓應(yīng)外切，由動(dòng)量守恒定律可知，α粒子與新核動(dòng)量大小相等，由圓周運(yùn)動(dòng)的半徑公式r＝eq\f(mv,qB)可知，α粒子軌跡半徑大，由左手定則可知α粒子與新核Y做圓周運(yùn)動(dòng)的方向相同，圖丁正確，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；由圓周運(yùn)動(dòng)的半徑公式r＝eq\f(mv,qB)可知，eq\f(RY,R)＝eq\f(2,Z－2)，選項(xiàng)B正確；圓周運(yùn)動(dòng)周期T＝eq\f(2πm,qB)，環(huán)形電流I＝eq\f(q,T)＝eq\f(Bq2,2πm)，選項(xiàng)C正確；對(duì)α粒子，由洛倫茲力供應(yīng)向心力有qvB＝meq\f(v2,R)，解得v＝eq\f(BqR,m)①，由質(zhì)量關(guān)系可知，衰變后新核Y的質(zhì)量為M＝eq\f(A－4,4)m②，由衰變過(guò)程中動(dòng)量守恒定律可得Mv′－mv＝0③，系統(tǒng)增加的能量為ΔE＝eq\f(1,2)Mv′2＋eq\f(1,2)mv2④，由質(zhì)能方程得ΔE＝Δmc2⑤，聯(lián)立①②③④⑤可得Δm＝eq\f(A（qBR）2,2m（A－4）c2)，選項(xiàng)D正確。8．氘核eq\o\al(\s\up1(2),\s\do1(1))H可通過(guò)一系列聚變反應(yīng)釋放能量，其總效果可用反應(yīng)式6eq\o\al(\s\up1(2),\s\do1(1))H→2eq\o\al(\s\up1(4),\s\do1(2))He＋2eq\o\al(\s\up1(1),\s\do1(1))H＋2X＋43.15MeV表示。海水中富含氘，已知1kg海水中含有的氘核約為1.0×1022個(gè)，以下說(shuō)法正確的是()A．X粒子是中子B．能夠發(fā)生聚變反應(yīng)的條件是反應(yīng)物的體積超過(guò)臨界體積C．若1kg海水中含有的氘核全部發(fā)生上述聚變反應(yīng)，釋放的能量為4.315×1023MeVD．上述反應(yīng)過(guò)程發(fā)生的質(zhì)量虧損為eq\f(43.15MeV,c2)，其中c為真空中的光速【解析】選A、D。依據(jù)質(zhì)量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒知，X的質(zhì)量數(shù)為：m＝eq\f(6×2－4×2－1×2,2)＝1，核電荷數(shù)：Z＝eq\f(1×6－2×2－1×2,2)＝0，所以X是中子eq\o\al(\s\up1(1),\s\do1(0))n，故A正確；由核聚變的條件可知，發(fā)生核聚變時(shí)不須要達(dá)到臨界體積，故B錯(cuò)誤；1kg海水中的氘核全部發(fā)生聚變反應(yīng)釋放的能量為ΔE＝eq\f(1.0×1022,6)×43.15MeV≈7.19×1022MeV，故C錯(cuò)誤；依據(jù)愛因斯坦質(zhì)能方程ΔE＝Δmc2可得，質(zhì)量虧損Δm＝eq\f(ΔE,c2)＝eq\f(43.15MeV,c2)，故D正確。二、計(jì)算題(本題共2小題，共52分。需寫出規(guī)范的解題步驟)9．(25分)為確定愛因斯坦的質(zhì)能方程ΔE＝Δmc2的正確性，設(shè)計(jì)了如下試驗(yàn)：用動(dòng)能為E1＝0.60MeV的質(zhì)子轟擊靜止的鋰核eq\o\al(\s\up1(7),\s\do1(3))Li，生成兩個(gè)α粒子，測(cè)得兩個(gè)α粒子的動(dòng)能之和為E2＝17.9MeV，已知質(zhì)子、α粒子、鋰核的質(zhì)量分別取mp＝1.0073u、mα＝4.0026u、mLi＝7.0160u。(1)寫出核反應(yīng)方程。(2)通過(guò)計(jì)算說(shuō)明ΔE＝Δmc2正確。(1u＝1.6606×10－27kg)【解析】(1)核反應(yīng)方程為eq\o\al(\s\up1(7),\s\do1(3))Li＋eq\o\al(\s\up1(1),\s\do1(1))H→2eq\o\al(\s\up1(4),\s\do1(2))He(2)核反應(yīng)的質(zhì)量虧損：Δm＝mLi＋mp－2mα＝7.0160u＋1.0073u－2×4.0026u＝0.0181u由質(zhì)能方程可得與質(zhì)量虧損相當(dāng)?shù)哪芰浚害＝Δmc2＝0.0181×1.6606×10－27×(3×108)2J＝16.9MeV而系統(tǒng)增加的能量：ΔE′＝E2－E1＝17.3MeV這些能量來(lái)自核反應(yīng)中，在誤差允許的范圍內(nèi)可認(rèn)為相等，所以ΔE＝Δmc2正確。答案：(1)eq\o\al(\s\up1(7),\s\do1(3))Li＋eq\o\al(\s\up1(1),\s\do1(1))H→2eq\o\al(\s\up1(4),\s\do1(2))He(2)見解析10．(27分)(帶電粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng))如圖所示，有界勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，區(qū)域足夠大，方向垂直于xOy平面，y軸為磁場(chǎng)的左邊界，A為固定在x軸上的一個(gè)內(nèi)裝鐳核(eq\o\al(\s\up1(226),\s\do1(088))Ra)的放射源，放射源垂直于磁場(chǎng)方向釋放一個(gè)α粒子后衰變成氡(Rn)核。α粒子偏轉(zhuǎn)后從y軸上的