2019年物理大复习江苏专版文档第十三章 动量 波粒二象性 原子结构与原子核 章末自测卷（第十三章） 含答案

学必求其心得，业必贵于专精学必求其心得，业必贵于专精学必求其心得，业必贵于专精章末自测卷(第十三章）(限时：45分钟）一、选择题1．(多选)（2017·淮阴中学4月模拟）下列说法中正确的是（）A．某光电管发生光电效应时,如果仅增大入射光的强度，则光电子的最大初动能将增加B．为了解释黑体辐射规律,普朗克提出电磁辐射的能量是量子化的C．经典物理学不能解释原子的稳定性和原子光谱的分立特征D．按照玻尔理论,氢原子辐射出一个光子后，氢原子能量增大答案BC解析根据光电效应方程Ek＝hν－W0,入射光的频率越大，光电子的最大初动能越大,与入射光的强度无关，A错误；为了解释黑体辐射规律，普朗克提出电磁辐射的能量是量子化的，B正确；经典物理学不能解释原子的稳定性和原子光谱的分立特征，C正确;按照玻尔理论，氢原子辐射出一个光子后,电子从高能级跃迁到低能级，能量减小，D错误．2．(2017·东台市5月模拟）下列说法中正确的是（）A．光电效应说明光具有粒子性，康普顿效应说明光具有波动性B．对黑体辐射的研究表明:随着温度的升高,辐射强度的最大值向波长较短的方向移动C．核泄漏事故污染物137Cs核反应方程式为eq\o\al（137,55)Cs→eq\o\al(137，56)Ba＋x,其中x为正电子D．一个氢原子处在n＝4的能级，当它跃迁到较低能级时,最多可发出6种频率的光子答案B3．(多选）(2018·扬州中学模拟）下列说法中正确的有（)A．太阳辐射的能量主要来自太阳内部的裂变反应B．一束光照射到某种金属上不能发生光电效应,是因为该束光的波长太长C．放射性元素的半衰期由原子核决定，跟原子所处的化学状态没有关系D．用γ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伤害答案BCD4．(多选)（2017·苏北四市模拟）下列说法中正确的有（）A．结合能越大的原子核越稳定B．光电效应揭示了光具有粒子性C．动量相同的质子和电子，它们的德布罗意波的波长相等D．黑体辐射电磁波的强度按波长的分布规律与黑体的温度无关答案BC解析比结合能越大，原子核越稳定，选项A错误；光电效应揭示了光具有粒子性，选项B正确；德布罗意波的波长λ＝eq\f(h,p)，动量相同，则波长相同，选项C正确;黑体辐射电磁波的强度按波长的分布规律与黑体的温度有关，选项D错误．5．（2017·扬州中学12月考）如图1所示是氢原子的能级图，现有大量处于n＝3激发态的氢原子向低能级跃迁，所辐射的光子中，只有一种能使某金属产生光电效应．以下判断正确的是()图1A．该光子一定是氢原子从激发态n＝3跃迁到n＝2时辐射的光子B．该光子一定是氢原子从激发态n＝2跃迁到基态时辐射的光子C．若氢原子从激发态n＝4跃迁到基态，辐射出的光子一定能使该金属产生光电效应D．若氢原子从激发态n＝4跃迁到n＝3，辐射出的光子一定能使该金属产生光电效应答案C解析大量处于n＝3激发态的氢原子向低能级跃迁，所辐射的光子中，只有一种能使某金属产生光电效应，知从激发态n＝3跃迁到基态时辐射的光子能使该金属发生光电效应,故A、B错误；因为从激发态n＝4跃迁到基态辐射的光子能量大于从激发态n＝3跃迁到基态辐射的光子能量，所以辐射出的光子一定能使该金属发生光电效应,故C正确；从激发态n＝4跃迁到n＝3辐射的光子能量小于从激发态n＝3跃迁到基态辐射的光子能量，所以辐射出的光子一定不能使该金属发生光电效应，故D错误．6．（2018·仪征中学模拟)关于近代物理，下列说法正确的是（）A．β衰变时β射线是原子内部核外电子释放出来的B．组成原子核的核子质量之和大于原子核的质量C．发生光电效应时，光电子的最大初动能与入射光的频率成正比D．α粒子散射实验表明核外电子的轨道是量子化的答案B解析β衰变中产生的β射线实际上是原子核中的中子转化而来的,故A错误；发生核反应时，总要有质量亏损,故组成原子核的核子质量之和大于原子核的质量，B正确；根据爱因斯坦光电效应方程Ek＝hν－W0,知光电子的最大初动能与入射光的频率成一次函数关系,而不是成正比关系，故C错误；根据玻尔理论可知，核外电子的轨道是量子化的，故D错误．二、填空题7．（2015·江苏单科·12C(2）)核电站利用原子核链式反应放出的巨大能量进行发电,eq\o\al（235,92）U是核电站常用的核燃料.eq\o\al(235，92)U受一个中子轰击后裂变成eq\o\al(144，56）Ba和eq\o\al(89，36）Kr两部分，并产生________个中子．要使链式反应发生，裂变物质的体积要________（选填“大于”或“小于”)它的临界体积．答案3大于解析由质量数和电荷数守恒可知：eq\o\al(235，92）U＋eq\o\al（1，0）n→eq\o\al(144，56）Ba＋eq\o\al（89,36）Kr＋3eq\o\al（1，0）n，可见产生了3个中子，该链式反应的一个条件是铀燃料的体积必须大于或等于临界体积．8．（2018·苏北四市模拟）静止的eq\o\al(6,3)Li核俘获一个中子发生核反应，放出α粒子同时生成一个________核，该核反应过程放出能量为E,已知真空中光速为c,则该核反应的质量亏损为________．答案eq\o\al（3，1）H（氚)eq\f(E，c2)解析俘获一个中子，质量数加1；放出一个α粒子,质量数减4,电荷数减2，则新核的质量数为3，电荷数为1，则新核为eq\o\al(3，1）H，根据爱因斯坦质能方程E＝mc2,得到m＝eq\f(E,c2).9．(2017·盐城市第三次模拟）在核反应堆中用石墨做慢化剂使中子减速，中子以一定速度与静止碳核发生正碰，碰后中子反向弹回，此时碳核的动量______中子的动量；碰后中子的速率________碰前中子的速率．（选填“大于”“等于”或“小于”）答案大于小于10．(2017·南通市第一次调研)加拿大萨德伯里中微子观测站揭示了中微子失踪的原因，即观测到的中微子数目比理论值少是因为部分中微子在运动过程中转化为一个μ子和一个τ子．该研究过程中牛顿运动定律________(选填“依然适用”或“不能适用”)．若发现μ子和中微子的运动方向相反,则τ子的运动方向与中微子的运动方向________(选填“相同”“相反”或“无法确定”)．答案不能适用相同11．(2017·淮阴中学月考)一静止的铀核eq\o\al(232,92)U(原子质量为232。0372u)放出一个带电粒子（原子质量为4。0026u)后衰变成钍核eq\o\al（228，90）Th(原子质量为228.0287u）．（1)该过程的衰变方程为__________________；（2）该衰变过程中放出的核能为________．(1u相当于931MeV，结果保留2位有效数字)．答案（1)eq\o\al（232，92）U→eq\o\al(4,2)He＋eq\o\al(228，90）Th（2）5。5MeV解析（1)根据电荷数守恒、质量数守恒得eq\o\al(232，92）U→eq\o\al（4,2）He＋eq\o\al（228，90)Th;(2）根据爱因斯坦质能方程得，ΔE＝Δmc2＝(232。0372－228.0287－4。0026）×931MeV≈5。5MeV三、计算题12．(2018·泰州中学模拟)氢原子的能级如图2所示．原子从能级n＝3向n＝1跃迁所放出的光子,正好使某种金属材料产生光电效应，有一群处于n＝4能级的氢原子向较低能级跃迁时所发出的光照射该金属，求该金属的截止频率和产生光电子最大初动能的最大值．普朗克常量h＝6。63×10－34J·s，结果保留两位有效数字．图2答案2.9×1015Hz0。66eV解析原子从能级n＝3向n＝1跃迁所放出的光子，正好使某种金属材料产生光电效应，可知两能级间的能量差等于该金属的逸出功，根据E3－E1＝hν0得金属的截止频率为：ν0＝eq\f(E3－E1,h）＝eq\f（13。6－1。51×1。6×10－19，6。63×10－34）Hz＝2.9×1015Hz。逸出功为：W0＝E3－E1＝（13.6－1。51）eV＝12.09eV，处于n＝4能级的氢原子向较低能级跃迁时放出的最大光子能量为:hν＝E4－E1＝（13.6－0.85）eV＝12.75eV,则光电子最大初动能的最大值为：Ekm＝hν－W0＝(12.75－12.09）eV＝0.66eV.13．（2017·南京市9月调研）1919年，卢瑟福用α粒子轰击氮核eq\o\al(14,7)N，发生核反应后产生了氧核eq\o\al（17,8）O和一个新粒子，若核反应前氮核静止，α粒子的速度为6.0×106m/s，核反应后氧核的速度大小是2.0×106m/s，方向与反应前的α粒子速度方向相同．(1）写出此核反应的方程式；(2)求反应后新粒子的速度大小．答案（1）eq\o\al（14,7)N＋eq\o\al（4，2)He→eq\o\al(17，8）O＋eq\o\al(1,1)H(2）1.0×107m/s解析(1）根据质量数和电荷数守恒可得α粒子轰击氮核的核反应方程为：eq\o\al(14,7）N＋eq\o\al(4，2）He→eq\o\al（17，8）O＋eq\o\al(1,1)H；（2）设α粒子的质量为m1,速度为v1，氧核的质量为m2,速度为v2，质子的质量为m3，速度为v3，α粒子的质量数为4，氧核的质量数为17，质子的质量数为1，以α粒子初速度的方向为正方向,根据动量守恒定律得：m1v1＝m2v2＋m3v3，代入数据解得：v3＝－1。0×107m/s，负号表示方向与反应前的α粒子速度方向相反．14．(2017·江苏七校期中)一个静止的原子核eq\o\al（226，88)Ra,衰变时放出一个质量为m1、速率为v1的粒子，同时产生一个质量为m2的反冲新核eq\o\al（222,86）Rn和一个光子，测得新核的速率为v2、光子与新核运动方向相同．已知普朗克常量为h,写出该衰变的方程并求出光子的波长λ。答案eq\o\al（226,88）Ra→eq\o\al（222,86）Rn＋eq\o\al（4,2）He＋γeq\f（h,m1v1－m2v2）解析在衰变和核反应方程中遵循质量数、电荷数守恒,所以该衰变方程为：eq\o\al(226,88)Ra→eq\o\al（222，86)Rn＋eq\o\al（4，2)He＋γ。根据动量守恒(以v1的方向为正方向）：0＝m1v1－m2v2－eq\f(h,λ），得λ＝eq\f(h，m1v1－m2v2）.15．(2017·扬州市5月考前调研）1919年，卢瑟福用α粒子轰击氮核从而发现质子．其核反应过程是:α粒子轰击静止的氮核后形成了不稳定的复核，复核发生衰变放出质子，变成氧核．设α粒子质量为m1,初速度为v0，氮核质量为m2，质子质量为m0，氧核的质量为m3，不考虑相对论效应．（1)α粒子轰击氮核形成不稳定复核的瞬间,复核的速度为多大？(2)求此过程中释放的核能．答案（1)eq\f(m1,m1＋m2）v0（2)(m1＋m2－m0－m3）c2解析(1)设复核速度为v，由动量守恒得m1v0＝（m1＋m2)v，则v＝eq\f（m1，m1＋m2）v0（2)整个过程质量亏损Δm＝m1＋m2－m0－m3由爱因斯坦质能方程ΔE＝Δmc2得ΔE＝（m1＋m2－m0－m3)c216．（2018·泰兴中学模拟)镭（Ra)是历史上第一个被分离出来的放射性元素．已知eq\o\al（226，88）Ra能自发地放出α粒子而变成新核Rn,已知eq\o\al(226,88)Ra的质量为M1，新核Rn的质量为M2，α粒子的质量为m，现有一个静止的eq\o\al(226,88)Ra核发生α衰变，衰变后α粒子的速度大小为v，光在真空中的速度为c.（1)写出该核反应的方程式．(2)此反应过程中放出的能量是多少?（3）反应后新核Rn的速度是多大？（用题中所给字母表示)答案（1)eq\o\al(226，88）Ra→eq\o\al(4,2）He＋eq\o\al（222,86)Rn（2）（M1－M2－m）c2(3）eq\f（mv,M2)解析（1)由质量数、电荷数守恒知，核反应方程式为:eq\o\al（226，88）Ra→eq\o\al(4,2)He＋eq\o\al（222,86)Rn；(2)由爱因斯坦质能方程知：ΔE＝Δmc2＝（M1－M2－m)c2；（3）反应前后动量守恒：M2v2－mv＝0，所以v2＝eq\f(mv，M2).17．（2017·仪征中学5月热身模拟)1930年英国物理学家科克罗夫和沃尔顿建造了世界上第一台粒子加速器，他们获得了高速运动的质子,用来轰击静止的锂（eq\o\al(7,3）Li)原子核，形成一个不稳定的复合核后分解成两个相同的原子核．（1)写出核反应方程式；（2)已知质子的质量为m、初速度为v0，反应后产生的一个原子核速度大小为eq\f(3,4）v0,方向与质子运动方向相反，求反应后产生的另一个原子核的速度大小以及反应过程中释放的核能（设反应过程中释放的核能全部转变为动能）．答案(1)eq\o\al(7,3）Li＋eq\o\al(1,1）H→2eq\o\al（4，2)He（2）v