模块综合检测(二).ppt

选修3 5 90分钟100分 1 4分 氢原子的能级是氢原子处于各个定态时的能量值 它包括氢原子系统的电势能和电子在轨道上运动的动能 氢原子的电子由外层轨道跃迁到内层轨道时 A 氢原子的能量减小 电子的动能增加B 氢原子的能量增加 电子的动能增加C 氢原子的能量减小 电子的动能减小D 氢原子的能量增加 电子的动能减小 解析 选A 氢原子中的核外电子从离核较远的轨道跃迁到离核较近的轨道上时 原子释放出光子 电场力做正功 电子电势能减少 减少的电势能转化为电子的动能和光子的能量 同时系统的总能量减小 2 4分 以下说法正确的是 A 粒子散射实验正确解释了玻尔原子模型B 核力是核子间的库仑力和万有引力的合力C 原子从某一激发态向基态跃迁时 只能辐射一种频率的光子D 放射性元素同其他的元素结合成化合物不改变它的衰变快慢 解析 选D 玻尔理论是在 粒子散射实验的基础上提出的 故A项错误 核力是强相互作用力 比库仑力大得多 并不是库仑力和万有引力的合力 故B项错误 原子从某一激发态向基态跃迁时 可能辐射多种频率的光子 故C项错误 元素的放射性与元素所处的状态和存在的形式无关 不管是单质还是化合物的形式 其放射性都不会改变 衰变周期不变 故D项正确 3 2010 南京模拟 4分 2009年5月8日 海阳核电项目一期工程二号核岛负挖工程顺利通过国家核安全局现场验收 关于核电站获取核能的基本核反应方程可能是 A 23892U 23490Th 42HeB 21H 31H 42He 10nC 147N 42He 178O 11HD 23592U 10n 9038Sr 13654Xe 1010n 解析 选D A为 衰变方程 B为聚变方程 C为发现质子的人工核反应方程 D为裂变方程 现在核电站获取核能的方式为裂变 D正确 4 2009 重庆高考 4分 某科学家提出年轻热星体中核聚变的一种理论 其中的两个核反应方程为11H 126C 137N Q111H 157N 126C X Q2方程中Q1 Q2表示释放的能量 相关的原子核质量见表 下推断正确的是 A X是32He Q2 Q1B X是42He Q2 Q1C X是32He Q2 Q1D X是42He Q2 Q1 解析 选B 由核反应方程中质量数守恒和电荷数守恒可得X为42He 所以选项A C均不正确 又依据爱因斯坦的质能方程Q E m c2可知选项B正确 5 2010 福州模拟 4分 已知天然放射性元素23994Pu经过 衰变和 衰变 最后变成铅的同位素20782Pb 其衰变方程为23994Pu 20782Pb x y 则 A x 8 y 3B x 2 y 4C x 8 y 4D x 3 y 2 解析 选C 由衰变程 23994Pu 20782Pb x42He y0 1e 由质量数守恒和电荷数守恒得 239 207 4x 94 82 2x y 可解得 x 8 y 4 故C正确 6 2010 雅礼中学模拟 4分 下列说法中正确的是 A 黑体辐射强度的极大值随温度的升高向波长较大的方向移动B 物质波和光波都是概率波C 原子核越大 它的结合能越高 原子核中核子结合得越牢固D 衰变的实质是放射性原子核内的一个中子转化成了一个质子和一个电子 解析 选B D 随着温度的升高 黑体辐射向频率大的方向移动 A项错误 比结合能越大的原子核 原子核中核子结合得越牢固 C项错误 发生 衰变时中子转化为质子和电子 产生的电子从核内发射出来 D项正确 7 2010 潍坊模拟 4分 如图所示为卢瑟福发现质子的实验装置 M是显微镜 S是荧光屏 窗口F处装有银箔 氮气从阀门T充入 A是放射源 下列说法中正确的是 A 该实验的核反应方程为 42He 147N 168O 11HB 充入氮气后 调整银箔厚度 使S上见不到质子引起的闪烁C 充入氮气前 调整银箔厚度 使S上能见到 粒子引起的闪烁D 充入氮气前 调整银箔厚度 使S上见不到 粒子引起的闪烁 解析 选D 根据质量数和电荷数守恒判断A项错误 充入氮气前 调整银箔厚度 使S上见不到 粒子引起的闪烁 B C项错误 D项正确 8 4分 用不同频率的紫外光分别照射钨和锌的表面而产生光电效应 可得到光电子的最大初动能Ek随入射光频率 变化的Ek 图象 已知钨的逸出功是3 28eV 锌的逸出功是3 34eV 若将二者的Ek 图线画在同一个坐标图中 以实线表示钨 虚线表示锌 则图象中正确的是 解析 选A 在发生光电效应的情况下 根据爱因斯坦光电效应方程 有h W Ek 则Ek h W 显然 在Ek 图象中 光电子的最大初动能Ek随入射光的频率 变化 是一条倾斜的直线 其中普朗克常量h表示图象的斜率 W表示图线在纵轴上的截距 由题给条件知 锌的逸出功大于钨的逸出功 故选项A正确 9 8分 为验证 两小球碰撞过程中动量守恒 某同学用如图所示的装置依次进行了如下的实验操作 将斜槽轨道的末端调整水平 在一块木板表面先后钉上白纸和复写纸 并将该木板竖直紧靠在槽口处 使小球a从斜槽轨道上某固定点处由静止释放 撞到木板上并在白纸上留下痕迹O 将木板向右平移适当的距离固定 再使小球a从原固定点处由静止释放 撞到木板上得到痕迹B 把半径与a相同的小球b静止放在斜槽轨道水平段的最右端 让小球a仍从原固定点处由静止释放 和小球b相碰后 两小球撞在木板上得到痕迹A和C 用天平测得a b两小球的质量分别为ma mb 用刻度尺测量纸上O点到A B C三点的距离分别为y1 y2 y3 根据上述实验过程 回答 1 所选用的两小球质量关系应为ma mb 选填 或 2 用实验中所测得的数据来验证两小球碰撞过程中动量守恒 其表达式为 解析 1 在验证两小球碰撞过程动量守恒实验中 选用的两小球大小相同 入射小球质量必须大于被碰小球质量 3分 10 8分 1 氢原子第n能级的能量为En 其中E1是基态能量 而n 1 2 若一氢原子发射能量为E1的光子后处于比基态能量高出E1的激发态 则氢原子发射光子前后分别处于第几能级 2 一速度为v的高速 粒子 42He 与同方向运动的氖核 2010Ne 发生弹性正碰 碰后 粒子恰好静止 求碰撞前后氖核的速度 不计相对论修正 11 8分 1905年爱因斯坦提出了著名的质能关系式 E mc2 其中E是能量 单位为焦耳 J m是质量 单位是千克 kg c为光速 单位是米 秒 m s 质能关系式说明了质量与能量的对应关系 当质量发生变化时 能量也将发生变化 若质量变化量为 m时 对应的能量变化量为 E 则根据质能关系式有 E mc2 太阳等恒星不断向外辐射能量 是以内部质量的减少为代价的 在太阳内部不断地进行四个氢核11H转变成一个氦核42He的核聚变反 应 发生核聚变反应时释放出一定的能量 并伴随着一定质量的减少 研究表明 1kg氢聚变时质量的减少量为7 10 3kg 由于只有太阳核心区的高温才足以使氢核发生聚变反应 所以处于太阳核心区的氢才是可利用的 太阳质量为2 0 1030kg 太阳核心区氢的质量约占太阳质量的十分之一 太阳每秒钟向太空辐射4 0 1026J能量 问 1 太阳每年因向外辐射能量而减少的质量约为多少千克 2 太阳已发光了50亿年 估算太阳还能发光多少年 解析 1 太阳每年向外辐射的能量为 E 4 0 1026 3600 24 365J 1 26 1034J 2分 太阳每年损失的质量为 m E c2 kg 1 4 1017kg 2分 2 太阳中可利用的氢质量为MH kg 2 0 1029kg 1分 上述氢全部发生聚变将减少的质量为 M 7 10 3MH 7 10 3 2 0 1029kg 1 4 1027kg 1分 太阳的发光时间为T M m 年 1010年 100亿年 1分 太阳还能发光100亿年 50亿年 50亿年 1分 答案 1 1 4 1017kg 2 50亿年 12 8分 1 一个静止的铀核23292U 原子质量为232 0372u 放出一个 粒子 原子质量为4 0026u 后衰变成钍核22890Th 原子质量为228 0287u 已知 原子质量单位1u 1 67 10 27kg 1u相当于931MeV 该过程的核衰变反应方程为 该核衰变反应过程中释放出的核能为 MeV 保留两位有效数字 2 频率为 的光子 具有的能量为h 动量为将这个光子打在处于静止状态的电子上 光子将偏离原运动方向 这种现象称为光子的散射 下列关于光子散射的说法正确的是 A 光子改变原来的运动方向 且传播速度变小B 光子由于在与电子碰撞中获得能量 因而频率增高C 由于受到电子碰撞 散射后的光子波长大于入射光子的波长D 由于受到电子碰撞 散射后的光子频率小于入射光子的频率 解析 1 按照质量数和电荷数守恒写出方程 计算出反应前后的质量亏损 再对应计算出能量 3分 2 碰撞后光子改变原来的运动方向 但传播速度不变 光子由于在与电子碰撞中损失能量 因而频率减小即 1 2 再由c 1 1 2 2 得到 1 2 故选C D 5分 答案 1 23292U22890Th 42He5 5 2 C D 13 2010 中山模拟 8分 氢原子的部分能级如图所示 如果一个具有动能Ek0 13 6eV 处于基态的氢原子与一个静止的 同样处于基态的氢原子发生对心碰撞 正碰 而发生跃迁 请你分析一下碰撞是弹性还是非弹性的 解析 两个处于基态的氢原子发生正碰 若有动能损失 则由能量守恒可知 损失的动能转化为原子的结合能 就是原子的能量 原子的能级跃迁可能吸收光子 也可能是在原子碰撞中获得能量 从而发生跃迁 在碰撞中 动能损失最大的碰撞是完全非弹性碰撞 也就是当两个氢原子获得共同速度时 由动量守恒定律可得 3分 此过程损失的动能为 Ek Ek0 Ekt 6 8eV 2分 从氢原子的部分能级图可以看出 基态的氢原子跃迁到激发态所需的最小能量为10 2eV 而这两个氢原子在碰撞过程中损失的最大动能为 Ek 6 8eV 这个能量不足以使处于基态的氢原子向激发态跃迁 所以这两个氢原子碰撞不会损失动能 只能是弹性碰撞 3分 答案 见解析 14 8分 放射性同位素146C被考古学家称为 碳钟 它可用来断定古生物体的年代 此项研究获得1960年诺贝尔化学奖 1 宇宙射线中高能量的中子碰到空气中的氮原子后 会形成146C 146C很不稳定 易发生衰变 其半衰期为5730年 放出 射线 试写出有关核反应方程 2 若测得一古生物遗骸中146C含量只有活体中的12 5 则此遗骸的年代约有多少年 15 10分 如图所示 垂直于纸面向里的匀强磁场的磁感应强度B 0 500T MN是磁场的左边界 在磁场中的A点有一静止镭核 22688Ra A距MN的距离OA 1 00m D为放置在MN边缘的粒子接收器 OD 1 00m 22688Ra发生放射性衰变 放出某种粒子X后变为氡 22286Rn 接收器D接收到了沿垂直于MN方向射来的粒子X 1 写出上述过程中的衰变方程 衰变方程中必须写出粒子X的具体符号 2 求该镭核在衰变为氡核和X粒子时释放的能量 保留三位有效数字 取1u 1 66 10 27kg 电子电荷量e 1 60 10 19C 解析 1 22688Ra22286Rn 42He 2分 2 根据题意可知 粒子在磁场中做圆周运动的半径R 1 00m 设 粒子的速度为v 带电荷量为q 质量为m 则有qvB mp mv qBR 2 1 60 10 19 0 500 1 00kg m s 1 60 10 19kg m s 2分 粒子的动能 1分 镭核衰变满足动量守恒定律 设氡核的质量为M 速度为v 有mv Mv 0 2分 氡核的动能E2 Mv 2 E2 E1 1分 镭核衰变时释放的能量 E E1 E2 1 E1 1 1 93 10 12J 1 96 10 12J 2分 答案 1 见解析 2 1 96 10 12J 16 10分 如图所示 EF为水平地面 O点左侧是粗糙的 右侧是光滑的 一轻质弹簧右端与墙壁固定 左端与静止在O点质量为m的小物块A连结 弹簧处于原长状态 质量为m的物块B在大小为F的水平恒力的作用下由C处从静止开始向右运动 已知物块B与地面EO段间的滑动摩擦力大小为物块B运动到O点与物块A相碰并一起向右运动 设碰撞时间极短 运动到D点时撤去外力F 已CO 4s OD s 求撤去外力后 1 弹簧的最大弹性势能 2 物块B最终离O点的距离 解析 1 设B与A碰撞前速度为v0 由动能定理得 W F F 4 4s mv20 2解得 v0