原子物理单元测试卷

1 图 1 普通高中课程标准实验教科书 物理 选修 3 5 人教版 波粒二象性波粒二象性 原子结构原子结构 原子核原子核 检测题检测题 一 选择题 每小题 4 分 共 54 分 在每小题给出的四个选项中只有一个选项 正确 全部选对的得 4 分 错选或不选得 0 分 21 世纪教育网 1 卢瑟福的原子核式结构学说可以解决的问题是 A 解释 粒子散射现象 B 用 粒子散射的实验数据估算原子核的大小 C 结合经典电磁理论 解释原子的稳定性 D 结合经典电磁理论 解释氢原子光谱 2 光电效应的规律关于光电效应 有如下几种陈述 其中正确的是 A 金属电子的逸出功与入射光的频率成正比 B 光电流的强度与入射光的强度无关 C 用不可见光照射金属一定比用可见光照射同种金属产生的光电子的初动能要大 D 对于任何一种金属都存在一个 最大波长 入射光的波长必须小于这个波长 才 能产生光电效应 3 放射性元素衰变时放出三种射线 按穿透能力由强到弱的排列顺序是 A 射线 射线 射线 B 射线 射线 射线 C 射线 射线 射线 D 射线 射线 射线 4 在下列各组所说的两个现象中 都表现出光具有粒子性的是 21 世纪教育网 A 光的折射现象 偏振现象 B 光的反射现象 干涉现象21 世纪教育网 C 光的衍射现象 色散现象 D 光电效应现象 康普顿效应21 世纪教育网 5 氢原子的核外电子从距核较近的轨道跃迁到距核较远的轨道过程中 原子要吸收光子 电子的动能增大 原子的电势能增大 原子要放出光子 电子的动能减小 原子的电势能减小 原子要吸收光子 电子的动能增大 原子的电势能减小 原子要吸收光子 电子的动能减小 原子的电势能增大 6 关于光的波粒二象性的理解正确的是 21 世纪教育网 A 大量光子的效果往往表现出波动性 个别光子的行为往往表现出粒子性21 世纪教育网 B 光在传播时是波 而与物质相互作用时就转变成粒子21 世纪教育网 C 高频光是粒子 低频光是波21 世纪教育网 D 波粒二象性是光的根本属性 有时它的波动性显著 有时 它的粒子性显著21 世纪教育网 7 如图 1 所示 电路中所有元件完好 光照射到阴极上时 灵敏 电流计中没有电流通过 其原因可能是 2 A 入射光太弱 B 入射光波长太长 C 光照时间短 D 电源电压太低 8 用波长为 1 和 2 的单色光A和B分别照射两种金属C和D的表面 单色光A照射两种金 属时都能产生光电效应现象 单色光B照射时 只能使金属C产生光电效应现象 不能使金 属D产生光电效应现象 设两种金属的逸出功分别为 C W和 D W 则下列选项正确的是 A 1 2 C W D W B 1 2 C W D W 21 世纪教育网 C 1 2 C W D W D 1 2 C W D W 21 世纪教育网 9 在中子衍射技术中 常利用热中子研究晶体的结构 因为热中子的德布罗意波长与晶体 中原子间距相近 已知中子质量 m 1 67 10 27 kg 普朗克常量 h 6 63 10 34 J s 可以估 算出德布罗意波长 1 82 10 10 m 的热中子的动量的数量级可能是 21 世纪教育网 A 10 17 kg m sB 10 18 kg m s C 10 20 kg m s D 10 24 kg m s21 世纪教育网 10 要观察纳米级以下的微小结构 需要利用分辨率比光学显微镜更高的电子显微镜 有关 电子显微镜的下列说法正确的是 21 世纪教育网 A 它是利用了电子物质波的波长比可见光短 因此不容易发生明显衍射21 世纪教育网 B 它是利用了电子物质波的波长比可见光长 因此不容易发生明显衍射21 世纪教育网 C 它是利用了电子物质波的波长比可见光短 因此更容易发生明显衍射21 世纪教育网 D 它是利用了电子物质波的波长比可见光长 因此更容易发生明显衍射21 世纪教育网 11 14C 是一种半衰期为 5 730 年的放射性同位素 若考古工作者探测到某古木中 14C 的含量 为原来的 则该古树死亡的时间距今大约 1 4 A 22 920 年 B 11 460 年 C 5 730 年 D 2 865 年 12 光子能量为 E 的一束单色光照射到容器中的氢气上 氢原子吸收光子能量后处于激发态 并能发射光子 现测得该氢气发射的光子共有 3 种 其频率分别为 1 2 3 且 1 2 3 那么入射光光子的能量 E 值是 A h 1 2 3 B h 2 1 C h 1 D h 3 13 现有核反应方程为Al He P X 新生成的P 具有放射性 继续发生衰变 核 27134 230153015 反应方程为 P Si Y 平行金属板 M N 间有匀强电场 且 M N X Y 两种微 30153014 粒竖直向上离开放射源后正确的运动轨迹是 14 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 Q1 X Q2 1 1H 12 6C 13 7N 1 1H 15 7N 12 6C 3 图 3 方程中Q1 Q2表示释放的能量 相关的原子核质量见下表 原子核 1 1H 3 2He 4 2He 12 6C 13 7N 15 7N 质量 u1 00783 01604 002612 000013 005715 0001 下列判断正确的是 A X 是 Q2 Q1 B X 是 Q2 Q1 3 2He 4 2He C X 是 Q2 Q1 D X 是 Q2 Q1 3 2He 4 2He 15 如图 2 所示 N 为钨板 M 为金属网 它们分别与电池两极相连 电池的电动势 E 和极 性已在图中标出 钨的逸出功为 4 5 eV 现分别用氢原子跃迁发出的能量不同的光照射 钨板 下列判断正确的是 A 用 n 3 能级跃迁到 n 2 能级发出的光照射 N 板会发出电子 B 用 n 2 能级跃迁到 n 1 能级发出的光照射 N 板会发出电子 C 用 n 3 能级跃迁到 n 1 能级发出的光照射 不会有电子到达金属网 M D 用 n 4 能级跃迁到 n 1 能级发出的光照射 不会有电子到达金属网 M 16 2006 年 3 月 24 日 由中国 自行研究 设计的世界上第一个 全超导非圆截面托卡马克 EAST 核聚变实验装置 又称 人造太阳 如图 3 所示 已成功 完成首次工作调试 由于它和太阳产生能量的原理相同 都是热核聚变反应 所以被外界称 为 人造太阳 人造太阳 的原理就是在这台装置的真空室内加入少量氢的同位素氘和氚 使其在一定条件下发生聚变反应 反应过程中会产生巨大的能量 核聚变的主要原料是氘和 氚 在海水中含量极其丰富 则下列说法中错误的是 A 人造太阳 的核反应方程是 2 1H 3 1H 4 2He 1 0n B 人造太阳 的核反应方程是 3 235 92U 1 0n 141 56Ba 92 36Kr 1 0n C 人造太阳 释放的能量大小的计算公式是 E mc2 图 2 4 图 4 图 5 D 与这种热核聚变比较 核裂变反应堆产生的废物具有 放射性 二 填空题 本题共 3 小题 共 24 分 把答案填在题中的横线上 21 世纪教育 网 17 8 分 现有三个核反应 24 11Na 24 12Mg 235 92U 1 0n 141 56Ba 92 36Kr 2 1H 3 1H 4 2He 完成上述核反应方程 并判断下列说法正确的是 A 是裂变 是 衰变 是聚变 B 是聚变 是裂变 是 衰变 C 是 衰变 是裂变 是聚变 D 是 衰变 是聚变 是裂变 18 8 分 如右图 4 所示 一验电器与锌板相连 在 A 处用一紫外线灯照射锌板 关灯后 指针保持一定偏角 21 世纪教育网 1 现用一带负电的金属小球与锌板接触 则验电器 指针偏角将 填 增大 减小 或 不变 2 使验电器指针回到零 再用相同强度的钠灯发出 的黄光照射锌板 验电器指针无偏转 那么 若改用强度更 大的红外线灯照射锌板 可观察到验电器指针 填 有 或 无 偏转 19 4 分 如右 5 图所示为氢原子的能级图 用大量能量为 12 76 eV 的光子照射一群处于基态的氢原子 氢原子发射出不 同波长的光波 其中最多包含有 种不同波长的光波 20 4 分 放射性元素的原子核在 衰变或 衰变生成新原子核时 往往会同时伴随着 辐射 已知 A B 两种放射性元素的半衰期分别为 T1和 T2 t T1 T2时间测得这两种 放射性元素的质量相等 那么它们原来的质量之比 mA mB 三 计算题 本题共 4 小题 40 分 解答应写出必要的文字说明 方程式和重要 演算步骤 只写出最后答案的不能得分 有数值计算的题 答案中必须明确写出 数值和单位 21 8 分 已知金属铯的逸出功为 1 9eV 在光电效应实验中 要使铯表面发出的光电子 的最大功能为 1 0eV 入射光的波长应为多少米 5 22 8 分 氢原子处于基态时 原子能量 E1 13 6eV 已知电子电量 e 1 6 10 19C 电 子质量 m 0 91 10 30kg 氢的核外电子的第一条可能轨道的半径为 r1 0 53 10 10m 1 若要使处于 n 2 的氢原子电离 至少要用频率多大的电磁波照射氢原子 2 若已知钠的极限频率为 6 00 1014Hz 今用一群处于 n 4 的激发态的氢原子发射的 光谱照射钠 试通过计算说明有几条谱线可使钠发生光电效应 23 12 分 一个静止的铀核 23292U 原子质量为 232 037 2 u 放出一个 粒子 原子质量 为 4 002 6 u 后衰变成钍核 22890Th 原子质量为 228 028 7 u 已知原子质量单位 1 u 1 67 10 27 kg 1 u 相当于 931 5 MeV 的能量 写出铀核的衰变反应方程 算出该衰变反应中释放出的核能 若释放的核能全部转化为新核的动能 则 粒子的动能为多少 6 图 6 24 12 分 汤姆生用来测定电子的比荷 电子的电荷量与质量之比 的实验装置如图 6 所 示 真空管内的阴极 K 发出的电子 不计初速 重力和电子间的相互作用 经加速电压加速 后 穿过 A 中心的小孔沿中心轴 O1O 的方向进入到两块水平正对放置的平行极板 P 和 P 间 的区域 当极板间不加偏转电压时 电子束打在荧光屏的中心 O 点处 形成了一个亮点 加 上偏转电压 U 后 亮点偏离到 O 点 O 与 O 点的竖直间距为 d 水平间距可忽略不计 此 时 在 P 和 P 间的区域 再加上一 个方向垂直于纸面向里的匀强磁 场 调节磁场的强弱 当磁感应强 度的大小为 B 时 亮点重新回到 O 点 已知极板水平方向的长度为 L1 极板间距为 b 极板右端到荧 光屏的距离为 L2 如图所示 1 求打在荧光屏 O 点的电子速度的大小 2 推导出电子的比荷的表达式 7 波粒二象性波粒二象性 原子结构原子结构 原子核原子核 检测题检测题 答案 答案 一 选择题 每小题 4 分 共 54 分 在每小题给出的四个选项中只有一个选 项正确 全部选对的得 4 分 错选或不选得 0 分 21 世 二 填空题 本题共 3 小题 共 24 分 17 3 C 0 1e 1 0n 1 0n 18 1 减少 2 无 19 6 20 辐射 12 TT BA 2 2m m 三 计算题 本题共 4 小题 40 分 21 4 3 10 7 m 解 由爱因斯坦光电效应方程可得 W mhv 2 1 2 m 1 9 1 0 2 9eV 2 9 1 6 10 19Jhv 4 3 10 7 m 19106 19 2 103106 6 834 22 1 14 1021 8 Hz 2 有 41 E 31 E 21 E 42 E四条谱线可使钠发生光电效应 解 1 要使处于 n 2 的氢原子电离 照射光光子的能量应能使电子从第 2 能级跃迁到无限 远处 最小频率的电磁波的光子能量应为 4 0 1 E h 得 14 1021 8 Hz 2 由于钠的极限频率为 6 00 1014Hz 则使钠发生光电效应的光子的能量至少为 19 1434 0 106 1 1000 61063 6 hE eV 2 486 eV 一群处于 n 4 的激发态的氢原子发射的光子 要使钠发生光电效应 应使跃迁时两能级 的差 0 EE 所以在六条光谱线中有 41 E 31 E 21 E 42 E四条谱线可使钠发生光电效 应 题序 12345678910111213141516 答案 ADBDDDBDDABCBBBB 8 23 解 23292U 22890 Th 24He 质量亏损 m mU m mTh 0 005 9 u E mc2 0 005 9 931 5 MeV 5 50 MeV 设 粒子的速度为v1 钍核的速度为v2 则由动量守恒可得 0 M v1 mThv2 由能量守恒可得 E m v12 mThv22 1 2 1 2 解得 E m v12 5 4 MeV 1 2 24 解 1 当电子受到的电场力与洛伦兹力平衡时 电子做匀速直线运动 亮点重新回 复到中心 O 点 设电子的速度为v 则 eEevB 2 分 得 B E v 即 Bb U v 1 分 2 当极板间仅有偏转电场时 电子以速度v进入后 竖直方向作匀加速运动 加速