2012高考物理二轮 专题复习测试16 波粒二象性 原子结构和原子核

用心 爱心 专心1 20122012 高考物理二轮专题复习测试高考物理二轮专题复习测试 1616 波粒二象性波粒二象性 原子结构和原子核原子结构和原子核 本试卷分第 卷 选择题 和第 卷 非选择题 两部分 试卷满分为 100 分 考试时间 为 90 分钟 第第 卷卷 选择题 共选择题 共 4040 分分 一 选择题 本题共 10 小题 每题 4 分 共 40 分 有的小题只有一个选项正确 有的 小题有多个选项正确 把正确选项前的字母填在题后的括号内 1 2009 浙江高考 氦原子核由两个质子与两个中子组成 这两个质子之间存在着万 有引力 库仑力和核力 则 3 种力从大到小的排列顺序是 A 核力 万有引力 库仑力 B 万有引力 库仑力 核力 C 库仑力 核力 万有引力 D 核力 库仑力 万有引力 解析 本题考查三种相互作用及库仑定律 万有引力定律 意在考查考生知道三种相 互作用和对两定律的理解 在原子核大小范围内 有强相互作用存在即核力是最大的 由 于质子的质量比较小 由万有引力定律和库仑定律可知 库仑力比万有引力大 所以选 D 答案 D 2 下面是一核反应方程式 12H 13H 24He X 用c表示光速 则 A X 是质子 核反应放出的能量等于质子质量乘c2 B X 是中子 核反应放出的能量等于中子质量乘c2 C X 是质子 核反应放出的能量等于氘核与氘核的质量和减去氦核与质子的质量和 再乘c2 D X 是中子 核反应放出的能量等于氘核与氘核的质量和减去氦核与中子的质量和 再乘c2 解析 由荷电核数守恒及质量数守恒 和爱因斯坦质能方程可以求解 答案 D 3 据媒体报道 叛逃英国的俄罗斯前特工利特维年科在伦敦离奇身亡 英国警方调查 认为毒杀利特维年科的是超级毒药 放射性元素钋 84210Po 若该元素发生 衰变 其 半衰期是 138 天 衰变方程为84210Po X 24He 则下列说法中正确的是 A X 原子核含有 124 个中子 B X 原子核含有 206 个核子 用心 爱心 专心2 C 射线是由处于激发态的钋核从较高能级向较低能级跃迁时发出的 D 100 g 的84210Po 经 276 天 已衰变的质量为 75 g 解析 X 原子核中的核子数为 210 4 206 个 B 正确 中子数为 206 84 2 124 个 A 正确 射线是由于核反应前后因质量损亏释放的能量以 光子的形式放出 C 错 经过两个半衰期 剩余的钋的质量为原来的四分之一 则已衰变的质量为原来的四分 之三 D 正确 答案 ABD 4 根据有关放射性方面的知识可知 下列说法正确的是 A 随着气温的升高 氡的半衰期会变短 B 许多元素能自发地放出射线 使人们开始认识到原子是有复杂结构的 C 放射性元素发生 衰变时所释放的电子来源于核外电子 D 氢核 中子和氘核的质量分别为m1 m2 m3 当氢核与中子结合为氘核时 放出的 能量为 m1 m2 m3 c2 解析 半衰期是由原子核内部结构决定的 与化学 物理性质无关 故 A 项错 衰 变是核内的一个中子转化为一个质子和一个电子 电子被释放出来 故 C 项错 氢核和中 子结合成氘核放出的能量为 m1 m2 m3 c2是正确的 故 D 项正确 放射性使人们认识到原 子核有复杂结构 B 错 答案 D 5 关于天然放射现象 下列说法正确的是 A 放射性元素的原子核内的核子有半数发生变化所需的时间就是半衰期 B 放射性物质放出的射线中 粒子动能很大 因此贯穿物质的本领很强 C 当放射性元素的原子的核外电子具有较高能量时 将发生 衰变 D 放射性的原子核发生衰变后产生的新核从高能级向低能级跃迁时 辐射出 射线 解析 半衰期是指放射性元素的原子核有半数发生衰变所用的时间 故 A 错 三种射线中 粒子速度最小 其贯穿本领最小 故 B 错 衰变的原因是 原子核内部的中子转化为质子时产生了电子 故 C 错 衰变后产生的新核从高能级向低能 级跃迁时 释放能量 辐射出 射线 故 D 对 答案 D 图 1 6 氢原子的能级如图 1 所示 已知可见光的光子能量范围约为 1 62 3 11 eV 下列 用心 爱心 专心3 说法错误的是 A 处于n 3 能级的氢原子可以吸收任意频率的紫外线 并发生电离 B 大量氢原子从高能级向n 3 能级跃迁时 发出的光具有显著的热效应 C 大量处于n 4 能级的氢原子向低能级跃迁时 可能发出 6 种不同频率的光 D 大量处于n 4 能级的氢原子向低能级跃迁时 可能发出 3 种不同频率的可见光 解析 要使处于n 3 能级的氢原子电离 其光子的能量必须大于或等于 1 51 eV 而 紫外线光子的能量大于 3 11 eV 故能使n 3 能级的氢原子电离 大量氢原子从高能级向 n 3 能级跃迁时 放出的光子在红外线区 故具有显著的热效应 大量氢原子由n 4 能 级向低能级跃迁时 可能放出 6 种不同频率的光 其中有 2 种不同频率的可见光 D 选项 错误 答案 D 7 根据玻尔理论 某原子的电子从能量为E的轨道跃迁到能量为E 的轨道 辐射出 波长为 的光 以h表示普朗克常量 c表示真空中的光速 则E 等于 A E h B E h c c C E h D E h c c 解析 根据玻尔理论 原子从一种定态 设能量为E 跃迁到另一种定态 设能量为E 时 它辐射 或吸收 一定频率的光子 光子的能量由这两种定态的能量差决定 即 h E E 又光在真空中传播时 联立得E E h c c 答案 C 8 2010 天津高考 下列关于原子和原子核的说法正确的是 A 衰变现象说明电子是原子核的组成部分 B 玻尔理论的假设之一是原子能量的量子化 C 放射性元素的半衰期随温度的升高而变短 D 比结合能越小表示原子核中的核子结合得越牢固 解析 衰变是原子核内一个中子转化为一个质子 同时放出一个电子 核反应方程 为01n 11H 10e 选项 A 错误 放射性元素的半衰期不随外界温度 压强等发生改变 选 项 C 错误 比结合能越大 核子结合的越牢固 选项 D 错误 答案 B 9 2010 全国卷 原子核ZAX 与氘核12H 反应生成一个 粒子和一个质子 由此可 知 A A 2 Z 1 B A 2 Z 2 C A 3 Z 3 D A 3 Z 2 用心 爱心 专心4 解析 核反应方程为ZAX 12H 24He 11H 根据质量数 电荷数守恒有 A 2 4 1 Z 1 2 1 解得A 3 Z 2 本题只有选项 D 正确 答案 D 10 2011 上海虹口区期末 如图 2 所示是查德威克实验示意图 在这个实验中发现 了一种不可见的贯穿能力很强的粒子 这种粒子是 图 2 A 正电子 B 中子 C 光子 D 电子 解析 查德威克发现中子的核反应方程式 24He 49Be 612C 01n 是用钋 Po 放出的 粒子轰击铍 Be 选项 B 正确 答案 B 第第 卷卷 非选择题 共非选择题 共 6060 分分 二 填空题 本题共 2 小题 每题 8 分 共 16 分 11 2009 山东高考 历史上第一次利用加速器实现的核反应 是用加速后动能为 0 5 MeV 的质子11H 轰击静止的ZAX 生成两个动能均为 8 9 MeV 的24He 1 MeV 1 6 10 13J 上述核反应方程为 质量亏损为 kg 解析 11H 37X 24He 24He 或11H 37Li 24He 24He m 3 0 10 29 kg 答案 见解析 12 2009 福建高考 随着现代科学的发展 大量的科学发现促进了人们对原子 原 子核的认识 下列有关原子 原子核的叙述正确的是 填选项前的编号 卢瑟福 粒子散射实验说明原子核内部具有复杂的结构 天然放射现象表明原子核内部有电子 轻核聚变反应方程有 12H 13H 24He 01n 氢原子从n 3 能级跃迁到n 1 能级和从n 2 能级跃迁到n 1 能级 前者跃迁辐 射出的光子波长比后者的长 解析 本题考查原子的基本结构和原子核的基本组成 核反应方程式的写法以及玻尔 的氢原子能级量子化理论 用心 爱心 专心5 选项错误 卢瑟福的 粒子散射实验说明了原子应该具有核式结构 选项 错误 天然放射现象放射出的 射线是高速运动的电子流 是由原子核中的中子变成质子后产生 的 选项 正确 写核反应方程时应遵循质量数守恒和电荷数守恒的原则 选项 错误 由氢原子能级方程h Em En 而 则 Em En得 当氢原子从 c hc hc Em En n 3 能级跃迁到n 1 能级时 1 从n 2 能级跃迁到n 1 能级时 2 hc E3 E1 E3 E1 E2 E1 所以 1 2 hc E2 E1 答案 三 计算题 本题共 4 小题 13 14 题各 10 分 15 16 题各 12 分 共 44 分 计算时 必须有必要的文字说明和解题步骤 有数值计算的要注明单位 图 3 13 2010 江苏高考 1 研究光电效应的电路如图 3 所示 用频率相同 强度不同的 光分别照射密封真空管的钠极板 阴极 K 钠极板发射出的光电子被阳极 A 吸收 在电路 中形成光电流 下列光电流I与 A K 之间的电压UAK的关系图象中 正确的是 2 钠金属中的电子吸收光子的能量 从金属表面逸出 这就是光电子 光电子从金属 表面逸出的过程中 其动量的大小 选填 增大 减小 或 不变 原因是 3 已知氢原子处在第一 第二激发态的能级分别为 3 40eV 和 1 51eV 金属钠的 截止频率为 5 53 1014Hz 普朗克常量h 6 63 10 34J s 请通过计算判断 氢原子从第 二激发态跃迁到第一激发态过程中发出的光照射金属钠板 能否发生光电效应 解析 1 由于光的频率相同 所以对应的反向截止电压相同 选项 A B 错误 发生 光电效应时 在同样的加速电压下 光强度越大 逸出的光电子数目越多 形成的光电流 用心 爱心 专心6 越大 所以选项 C 正确 D 错误 2 光电子受到金属表面层中力的阻碍作用 或需要克服逸出功 所以光电子的动量减 小 3 氢原子放出的光子能量E E3 E2 代入数据得E 1 89 eV 金属钠的逸出功W0 h c 代入数据得W0 2 3 eV 因为Eme 知pn pe 则 n e 答案 1 A 2 8 2 10 14 遵循动量守恒 3 n e 16 2009 海南高考 已知 功率为 100 W 的灯泡消耗的电能的 5 转化为所发出 的可见光的能量 光速c 3 0 108 m s 普朗克常量h 6 63 10 34J s 假定所发出的 可见光的波长都是 560 nm 计算灯泡每秒内发出的光子数 钚的放射性同位素94239Pu 静止时衰变为铀核激发态92235U 和 粒子 而铀核激发 态92235U 立即衰变为铀核92235U 并放出能量为 0 097 MeV 的 光子 已知 94239Pu 92235U 和 粒子的质量分别为mPu 239 0521 u mU 235 0439 u 和m 4 0026 u 1 u 931 5 MeV c2 1 写出衰变方程 2 已知衰变放出的光子的动量可忽略 求 粒子的动能 解析 一波长为 的光子能量为 E hc 设灯泡每秒内发出的光子数为n 灯泡电功率为P 则n kP E 式中 k 5 是灯泡的发光效率 联立 式得 n kP hc 代入题给数据得 n 1 4 1019 s 1 1 衰变方程为 94239Pu 92235U 92235U 92235U 用心 爱心 专心8 或合起来有 94239Pu 92235U 2 上述衰变过程的质量亏损为 m mPu mU m 放出的能量为