波粒二象性、原子结构、原子核单元总结与测试成果测评.doc

学习成果测评基础达标1、 卢瑟福提出的原子核式结构学说，包括下列内容中的哪些：（ ）A、原子的中心有一个很小的原子核B、原子的全部正电荷和几乎全部的质量都集中在原子核里C、原子核是由质子和电子组成的D、带负电的电子在核外空间绕核运转2、在卢瑟福的粒子散射实验中， 有少数粒子发生大角度偏转，其原因是：（ ）A、原子的正电荷和绝大部分质量集中在一个很小的核上B、正电荷在原子中是均匀分布的C、原子中存在着带负电的电子D、原子只能处于一系列不连续的能量状态中3、对爱因斯坦光电效应方程EK= h-W，下面的理解正确的有：（ ） A、只要是用同种频率的光照射同一种金属，那么从金属中逸出的所有光电子都会具有同样的初动能EKB、式中的W表示每个光电子从金属中飞出过程中克服金属中正电荷引力所做的功 C、逸出功W和极限频率0之间应满足关系式W= h0D、光电子的最大初动能和入射光的频率成正比4、氢原子的核外电子从距核较近的轨道跃迁到离核较远的轨道的过程中：（ ）A、原子要吸收光子，电子的动能增大，原子的电势能增大B、原子要放出光子，电子的动能减小，原子的电势能减小C、原子要吸收光子，电子的动能增大，原子的电势能减小D、原子要吸收光子，电子的动能减小，原子的电势能增大5、 氢原子辐射出一个光子后，则：（ ）A、电子绕核旋转半径增大 B、电子的动能增大C、氢原子电势能增大 D、原子的能级值增大6、某原子核发生一次衰变和一次衰变而变成一种新核，则新核比原来的核：（ ）A、质子数减少2个，中子数减少2个 B、质子数减少1个，中子数减少3个C、质子数减少4个，核电荷数减少1 D、质子数减少5个，核电荷数减少2个7、静止的氡核Rn放出粒子后变成钋核Po，粒子动能为E。若衰变放出的能量全部变为反冲 核和粒子的动能，真空中的光速为c，则该反应中的质量亏损为：（ ）A、 B、 0 C、 D、8、如图是伦琴射线管的结构示意图。电源E给灯丝K加热，从而发射出热电子，热电子在K、A间的强电 场作用下高速向对阴极A飞去。电子流打到A极表面，激发出高频电磁波，这就是X射线。下列说法中 正确的有：（ ） A、P、Q间应接高压直流电，且Q接正极 B、P、Q间应接高压交流电C、K、A间是高速电子流即阴极射线，从A发出的是X射线即一种高频电磁波D、从A发出的X射线的频率和P、Q间的交流电的频率相同9、太阳光辐射到地球上，已知在垂直于太阳光的每平方米的截面上，每秒钟辐射能量E=1.4103J，其中可见光部分约占45。假如可见光的波长平均为=0.55m，日地间的距离为R=1.51011m，h=6.6310-34Js，则太阳每秒钟辐射出的可见光的光子数目为_（取一位有效数字）10、试写出经过一系列a衰变和衰变后变成的核反应方程11、氘核和氚核发生聚变，放出一个中子和17.6MeV的能量。计算2克氘和3克氚聚变放出的能量，并写出核反应方程。12、已知人眼瞳孔的直径为d，一秒钟内进入N个波长为的光子时能引起视觉。若辐射功率为P的点光源，能发出波长为的光，则此光源能被人眼看到的最大距离是多少？13、已知氢原子基态的电子轨道半径为r=0.52810-10m，量子数为n的能级值。（1）求电子在基态轨道上运动时的动能。（2）有一群氢原子处于量子数n=3的激发态，画一能级图在图上用箭头标明这些氢原子能发出哪几条光 谱线。（3）计算这几条光谱线中波长最短的一条的波长。（已知静电力恒量k=9.0109Nm2/c2，电子电量e=1.6010-19c，普朗克恒量h=6.6310-34Js，真空中光速C=3.0108m/s）14、一个静止的氡核，放出一个a粒子后衰变为钋核，假设放出的结合能完全转变为钋核与a粒子的动能，试确定a粒子动能。（已知M氡=222.08663u、ma=4.00387u、M钋=218.0766u）15、两个氘核聚变产生一个中子和一个氦核（氦的同位素），已知氘核质量mD=2.0136u，氦核质量mHe=3.0150u，中子质量mn=1.0087u，试写出聚变核反应方程并算出释放的核能。16、一小瓶含有某种放射性同位素的溶液，它每分钟衰变6000次，将它注射到一个病人的血液中，经过15小时，从病人身上取出10cm3的血样，测得每分钟衰变2次。已知这种同位素半衰周期为5小时。试根据上述数据，计算人体血液的总体积。17、一个氢原子的质量为1.673610-27kg，一个锂原子的质量为11.650510-27kg，一个氦原子的质量为6.646710-27kg。一个锂核受到一个质子轰击变为2个粒子。写出核反应方程，并计算该反应释放的核能是多少？1mg锂原子发生这样的反应共释放多少核能？答案与解析1、ABD解析：1911年卢瑟福提出的原子核式结构模型是建立在粒子散射实验基础上的，其主要内容是：在原子的中心有一个很小的核，称为原子核，原子的全部正电荷和几乎全部的质量都集中在原子核里；带负电的电子在核外绕原子核运转。由此可知选项A、B、D是正确的。2、A解析：在粒子散射实验中出现少数大角度的偏转，按汤姆生的枣糕式模型是难以解释的。若正电荷在原子中是均匀分布的，粒子在穿过原子的过程中其路径两侧正电荷对其产生的作用相互抵消，粒子不会出现明显偏转。按碰撞理论，粒子大角度偏转甚至反向弹回，说明粒子受到强大力作用，且被碰撞的粒子的质量很大，即原子的正电荷和绝大部分质量应集中在一个很小的核上，则选项A是正确。3、C解析：爱因斯坦光电效应方程EK= h-W中的W表示从金属表面直接逸出的光电子克服金属中正电荷引力做的功，因此是所有逸出的光电子中克服引力做功的最小值。对应的光电子的初动能是所有光电子中最大的，其它光电子的初动能都小于这个值。若入射光的频率恰好是极限频率，即刚好能有光电子逸出，可理解为逸出的光电子的最大初动能是0，因此有W= h0。由EK= h-W可知EK和之间是一次函数关系，但不是成正比关系。本题应选C。4、D解析：根据玻尔理论，氢原子核外电子在离核越远的轨道上运动能量越大，必须吸收一定能量的光子后，电子才能从距核较近的轨道跃迁到离核较远的轨道，所以B错误。另由经典电磁理论，电子绕核做匀速圆周运动，氢核对电子的库仑力提供向心力，即，所以电子的动能，可见离核越远，即r越大，电子动能越小，由此可知A、C错误。电子在不同轨道之间跃迁时，整个原子系统电势能的变化可从两方面加以判断：（1）根据电场力做功与电势能变化的关系：电场力做正功，电势能减小；电场力做负功，电势能增加。电子从距核较近的轨道跃迁到离核较远的轨道的过程中，库仑力做负功，所以电势能增加。（2）根据各能级总能量的含义：电子在离核远近不同的轨道上运动时，整个原子系统的总能量等于电子绕核运动的动能和系统的电势能之和，即En=Ekn+Epn。离核越远，量子数n越大，原子系统的总能量En越大，而电子的动能Ekn越小，可见系统的电势能Epn一定越大。5、B解析：由玻尔理论可知，氢原子辐射光子后，应从离核较远的轨道跃迁到离核较近的轨道，在此跃迁过程中，电场力对电子做了正功，因而电势能应减小，再由经典电磁理论，电子绕核做匀速圆周运动的向心力即为氢核对电了的库仑力，因为，可见电子运动半径越小，其动能越大。再结合能量转化和守恒定律，氢原子放出光子，辐射出一定的能量，所以原子的总能量减少，综合上述可知该题中选项B是正确的。6、B解析：衰变即原子核放出氦核（ 42He）含有两个质子两个中子。衰变的实质是中子变成质子同时放出电子，其核反应方程为10n11H0-1e。综合两项衰变可知：新核比原来的核质子数共少1个，中子数共少了3个。则选项B是正确。7、C解析：由于动量守恒，反冲核和粒子的动量大小相等，由，它们的动能之比为4218，因此衰变释放的总能量是，由质能方程得质量亏损是。8AC解析：K、A间的电场方向应该始终是向左的，所以P、Q间应接高压直流电，且Q接正极。从A发出的是X射线，其频率由光子能量大小决定。若P、Q间电压为U，则X射线的频率最高可达Ue/h。本题选AC。9、解析：地球表面1平方米面积上每秒钟接收到可见光的数目： 个 则太阳每秒钟辐射出的可见光的光子数目为：个10、解析：设变为的过程中，发生了n次a衰变和m次b衰变，则其核反应方程为：根据电荷数守恒和质量数守恒列出方程92=82+2n-m238=206+4n可解出 n=8、m=6则核反应的方程为：11、解析：核反应方程：释放的能量：E=NE0=6.02102317.6MeV=1.061025MeV12、解析：设人眼看到的最大距离是R，由题意知得： ，解得：13、解析：（1）电子绕核做匀速圆周运动遵从牛顿定律，向心力是核对电子的库仑力。 设电子质量为m，电子在基态轨道上运动的速度为V1，则由牛顿第二定律和库仑定律有： （2）画出n=1，2，3时的能级图，当氢原子从量子数n=3的能级跃迁到较低能级时，可以得到三条光谱线，如图所示： （3）上述三条光谱线中，波长最短的光谱线频率最大，光子能量最大，能级差最大， 因此发生于n=3的激发态到n=1的基态的跃迁过程中。 根据氢原子能量值 n=3时，n=1时E=-13.6eV 能级差E3-E1=12.09eV， 由频率条件得 则： 代入数据可得最短的波长为1.0310-7m14、解析：氡核衰变反应中的质量亏损为 m=M氡-（M钋-ma） =222.08663u-（218.0766u+4.00387u）=0.006u 放出结合能E=mc2， 1u相当931.5Mev 所以E=0.006u931.5Mev/u =5.589106ev 依据钋核衰变时遵从动量守恒与能量守恒，设v为a粒子的速度，v为钋核反冲速度， m为a粒子质量，M为钋核质量，则： mv-Mv=0 E=mv2 +M mv2= =5.49106ev15、解析：聚变的核反应方程为：，这个核反应中的质量亏损E=2mp-（mHe+mn） =（22.01360-3.0150-1.0087）u =0.0035u由质能方程得出释放的核能E=mc2=0.0035uc2 =0.0035931.5Mev =3.26Mev16、解析：设放射性同位素原有质量为m0，15小时后剩余质量为m，人体血液的总体积为Vcm3由每分钟衰变次数与其质量成正比可得再由半衰期公式得，其中联立以上几式可解得V=3750cm3。17、解析： H+Li 2He 反应前一个氢原子和一个锂原子共有8个核外电子，反应后两个氦原子也是共有8个 核外电子，因此只要将一个氢原子和一个锂原子的总质量减去两个氦原子的质量，得到的恰好是反 应前后核的质量亏损，电子质量自然消掉。由质能方程E=mc2得释放核能E=2.7610-12J 1mg锂原子含锂原子个数为10-611.650510-27，每个锂原子对应的释放能量是2.7610-12J，所以 共释放2.37108J核能。能力提升1、用绿光照射一光电管，能产生光电效应，那么以下说法正确的是：（ ）A、增大绿光的强度、光电子的最大初动能增大B、改用黄光照射，可能仍能发生光电效应，但光电子最大初动能减小C、改用紫光照射，一定能发生光电效应，且光电子最大初动能增大D、改用黄光照射，不能发生光电效应2、关于放射性同位素的应用，下列说法中正确的有：（ ） A、放射线改变了布料的性质使其不再因摩擦而生电，因此达到消除有害静电的目的B、利用射线的贯穿性可以为金属探伤，也能进行人体的透视C、用放射线照射作物种子能使其DNA发生变异，其结果一定是成为更优秀的品种D、用射线治疗肿瘤时一定要严格控制剂量，以免对人体正常组织造成太大的危害3、某金属在一束黄光照射下，正好有光电子逸出，下述说法正确的是：（ ）A、增大黄光的强度，光电流的强度增大而光电子的最大初动能不变B、用一束强度更大的红光代替黄光，仍能发生光电效应C、用强度相同的紫光代替黄光，光电流的强度将增大D、用强度较弱的紫光代替黄光，有可能不会发生光电效应4、根据波尔理论，当氢原子辐射出一个光子后，下列判断正确的是：（ ）A、电子绕核旋转的半径增大 B、电子的动能减小C、氢原子的电势能增大 D、氢原子的能级减小5、 天然放射性元素Th（钍）经过一系列衰变和衰变之后，变成Pb（铅），则：（ ）铅核比钍核少了8个质子 铅核比钍核少了16个中子共经过4次衰变和6次衰变 共经过6次衰变和4次衰变A、 B、 C、 D、6、如图，当电键K断开时，用光子能量为2.5eV的一束光照射阴极P，发现电流表读数不为零。合上电键，调节滑线变阻器，发现当电压表读数小于0.60V时，电流表读数仍不为零；当电压表读数大于或等于0.60V时，电流表读数为零。由此可知阴极材料的逸出功为：（ ）A、1.9eV B、0.6eV C、2.5eV D、3.1eV 7、用光子能量为E的单色光照射容器中处于基态的氢原子。停止照射后，发现该容器内的氢能够释放出三种不同频率的光子，它们的频率由低到高依次为1、2、3，由此可知，开始用来照射容器的单色光的光子能量可以表示为：h1；h3；h（1+2）；h（1+2+3） 以上表示式中：（ ）A、只有正确 B、只有正确 C、只有正确 D、只有正确 8、 K-介子衰变的方程为，其中K-介子和-介子带负的基元电荷，0介子不带电。一个K-介子沿垂直于磁场的方向射入匀强磁场中，其轨迹为圆弧AP，衰变后产生的-介子的轨迹为圆弧PB，两轨迹在P点相切，它们的半径RK-与R-之比为21。0介子的轨迹未画出。由此可知-介子的动量大小与0介子的动量大小之比为：（ ）A、11 B、12 C、13 D、169、氢原子的基态能量为E1，下列四个能级图中，正确代表氢原子能级的是：（ ）10、某种金属的逸出功是3ev，用波长500nm的绿光照射该金属能否发生光电效应？用波长400nm的紫光照射能否发生光电效应？11、一群处于n=4激发态的氢原子，跃迁时可能发出的谱线 _条，其中最长的波长等于_，最短的波长等于_。12、A、B原子核静止在同一匀强磁场中，一个放出粒子，一个放出粒子，运动方向均与磁场垂直，它们在磁场中的运动径迹及两个反冲核的径迹如图所示，则可以判定径迹_为粒子，径迹_为粒子。 13、已知氢原子核外电子第一轨道半径为r1，基态能量为E1，试求： 电子在第一轨道绕核运动线速度的大小与周期为多少? 核外电子从第一轨道跃迁到第二轨道吸收波长为多少的光子?（已知电子电量为e，质量为m，普朗 克恒量为h）14、太阳内部持续不断地发生着四个质子聚变为一个氦核的热核反应，这个核反应释放出的大量能量就是太阳的能源。（1）写出这个核反应方程。（2）这一核反应释放出多少能量？ （）（3）根据综合材料中的数据计算每秒钟太阳的质量减少多少千克？（4）若太阳质量减少万分之三，热核反应不能继续发生，计算太阳还能存在多少年？（已知太阳质量 为）15、氢原子中电子离核最近的轨道半径r1=0.5310-10 m，试计算在此轨道上电子绕核转动的频率和加速度（已知电子质量me=0.9110-30 kg，静电力恒量k=9.010 9 N2m2/C2，最后结果保留一位有效数字）16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（Ra），A距MN的距离OA=1.00m。D为放置在MN边缘粒子接收器，OD=1.00m。Ra发生放射性衰变，放出某种粒子x后变为氡（ Rn），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lu=1.661027kg，电子电荷量e=1.601019C）答案与解析1、BC解析：根据光电效应规律，光电子最大初动能随频率增大而增大；产生光电效应光的频率大于极限频率，故BC正确。2、D解析：利用放射线消除有害静电是利用放射线的电离性，使空气分子电离成为导体，将静电泄出。射线对人体细胞伤害太大，不能用来进行人体透视。作物种子发生的DNA突变不一定都是有益的，还要经过筛选才能培育出优秀品种。用射线治疗肿瘤对人体肯定有副作用，因此要科学地严格控制剂量。本题选D。3、A解析：根据光电效应规律，能否产生光电效应取决于入射光的频率，光电流的大小取决于光强，可知A正确；红光频率比黄光小，不可能产生光电效应故B错误；用同强度的紫光可产生光电效应，但光电流不会增大，故CD错误；4、D解析：辐射光子后向低能级跃迁，能级减小，半径减小，动能增大，势能减小。故选D5、D解析：钍核与铅核的质子数之差为90-82 =8，中子数之差为（232-90）-（208-82）=16。由于衰变过程中质量数和核电荷数守恒，故可通过列方程求解衰变和衰变的次数。设23290h变成20882Pb经过X次衰变、次衰变。由质量数守恒得：208+4X=232;由电荷数守恒得：82+2X-Z=90，解出X=6，Z=4，则选项D是正确。6、A解析：电流表读数刚好为零说明刚好没有光电子能够到达阳极，也就是光电子的最大初动能刚好为0.6eV。由EK= h-W可知W=1.9 eV。选A。 7、C解析：该容器内的氢能够释放出三种不同频率的光子，说明这时氢原子处于第三能级。根据玻尔理论应该有h3=E3- E1，h1=E3- E2，h2=E2- E1，可见h3= h1+ h2= h（1+2），所以照射光子能量可以表示为或，答案选C。8、C解析：带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的半径公式r=mv/qB，K-介子和-介子电荷量又相同，说明它们的动量大小之比是21，方向相反。由动量守恒得0介子的动量大小是-介子的三倍，方向与-介子的速度方向相反。选C。9、C解析：本题考查氢原子在不同能级时的能量值，根据玻尔理论，氢原子的基态能量为E1，则在不同量子数时的能量值为En=E1（n为量子数），正确的答案应选C。10、 解析：W=h0，则 由C=，则 绿0，故绿光不能；紫0，紫光照射能产生光电效应。11、 解析：由于大量原子激发后会发生各种可能的跃迁，如图所示