高考总复习物理（人教版）练习单元质量检测12

单元质量检测(十二)原子结构原子核教师用书独具一、选择题(每小题6分，共60分，1～6题为单选题，7～10题为多选题)1．某金属在一束黄光的照射下，正好有电子逸出，则下列说法正确的是()A．增大光强，不改变光的频率，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，金属仍能发生光电效应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，金属有可能不会发生光电效应解析：选A黄光正好发生光电效应，则红光照射时不能发生光电效应，紫光照射可以发生光电效应．由hν＝W0＋Ek可知，光电子的最大初动能与光强无关，故A选项正确．光强相同时，即N1hν1＝N2hν2，频率越大，光子数越小，产生的光电子也越少，光电流的强度越小，故选项B、C、D错误．2．(2018·湖南十三校联考)如图所示为光电管工作原理图，闭合开关，当有波长(均指真空中的波长，下同)为λ的光照射阴极K时，电路中有光电流，则()A．换用波长为λ1(λ1＞λ)的光照射阴极K时，电路中一定没有光电流B．换用波长为λ2(λ2＜λ)的光照射阴极K时，电路中一定有光电流C．增大电路中电源两端电压，电路中的光电流一定增大D．将电路中电源的极性反接，电路中一定没有光电流解析：选B因为λ1＞λ，则ν1＜ν，所以用波长为λ1的光照射阴极K，不一定发生光电效应，A错误；因为λ2＜λ，则ν2＞ν，所以用波长为λ2的光照射阴极K，一定发生光电效应，B正确；饱和光电流的大小与入射光的强度有关，与电压无关，所以只增大电路中电源两端的电压，光电流不一定增大，C错误；将电路中的电源反接，若电压小于遏止电压，仍然会有光电流产生，D错误．3．在匀强磁场里有一个原来静止的放射性碳14，它所放射的粒子与反冲核的轨迹是两个相切的圆，圆的半径为5∶1，如图所示．那么碳的衰变方程是()A．eq\o\al(14,6)C→eq\o\al(4,2)He＋eq\o\al(10,4)Be B．eq\o\al(14,6)C→eq\o\al(0,1)e＋eq\o\al(14,5)BC．eq\o\al(14,6)C→eq\o\al(0,－1)e＋eq\o\al(14,7)N D．eq\o\al(14,6)C→eq\o\al(2,1)H＋eq\o\al(12,5)B解析：选D由于两个轨迹为外切圆，放出的粒子和反冲核的速度方向相反，由左手定则可知，它们必均为正电荷；而衰变过程中两者动量大小相等，方向相反，由于qBv＝eq\f(mv2,R)，则R＝eq\f(mv,qB)，因半径之比为5∶1，所以它们的电荷量之比为1∶5，由此可知选项D正确．4．(2018·江西师大附中、临川一中联考)已知氢原子的基态能量为E1，激发态能量为En＝eq\f(E1,n2)，其中n＝2,3,4，….1885年，巴耳末对当时已知的在可见光区的四条谱线做了分析，发现这些谱线的波长能够用一个公式表示，这个公式写作eq\f(1,λ)＝Req\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,22)－\f(1,n2)))，其中n＝3,4,5，….式中R叫里德伯常量，这个公式称为巴耳末公式．用h表示普朗克常量，c表示真空中的光速，则里德伯常量R可以表示为()A．－eq\f(E1,hc) B．eq\f(E1,2hc)C．－eq\f(E1,2hc) D．eq\f(E1,hc)解析：选A从n＝3能级向n＝2能级跃迁辐射出的光子的能量为E3－E2＝eq\f(hc,λ)，而eq\f(1,λ)＝Req\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,22)－\f(1,33)))，E2＝eq\f(1,4)E1，E3＝eq\f(1,9)E1，四式联立解得R＝－eq\f(E1,hc)，A正确．5．核能作为一种新能源在现代社会中已不可缺少，我国在完善核电安全基础上将加大核电站建设．核泄漏中的钚(Pu)是一种具有放射性的超铀元素，它可破坏细胞基因，提高罹患癌症的风险．已知钚的一种同位素eq\o\al(239,94)Pu的半衰期为24100年，其衰变方程为eq\o\al(239,94)Pu→X＋eq\o\al(4,2)He＋γ，下列说法中正确的是()A．X原子核中含有92个中子B．100个eq\o\al(239,94)Pu经过24100年后一定还剩余50个C．由于衰变时释放巨大能量，根据E＝mc2，衰变过程总质量增加D．衰变发出的γ射线是波长很短的光子，具有很强的穿透能力解析：选D根据核反应过程中质量数守恒和电荷数守恒可得，X原子核中含有92个质子，235个核子，则中子数为235－92＝143(个)，选项A错误；半衰期是大量原子核衰变时的统计规律，100个eq\o\al(239,94)Pu经过24100年后不一定还剩余50个，选项B错误；由于衰变时释放巨大能量，衰变过程总质量减少，选项C错误；衰变发出的γ射线是波长很短的光子，具有很强的穿透能力，选项D正确．6．氢原子部分能级的示意图如图所示，不同色光的光子能量如下表所示．色光红橙黄光子能量范围(eV)1.61～2.002.00～2.072.07～2.14色光绿蓝—靛紫光子能量范围(eV)2.14～2.532.53～2.762.76～3.10处于某激发态的氢原子、发射的光的谱线在可见光范围内仅有两条，其颜色分别为()A．红、蓝—靛 B．黄、绿C．红、紫 D．蓝—靛、紫解析：选A本题意在考查考生对氢原子能级的理解，并能正确结合电磁波谱解决氢原子跃迁的能级问题．由七种色光的光子的不同能量可知，可见光光子的能量范围在1.61～3.10eV，故可能是由第4能级向第2能级跃迁过程中所辐射的光子，E1＝－0.85－(－3.40)＝2.55eV，即蓝—靛光；也可能是氢原子由第3能级向第2能级跃迁过程中所辐射的光子，E2＝－1.51－(－3.40)＝1.89eV，即红光．7．(2018·湖北八校联考)如图甲所示，在光电效应实验中，某同学用相同频率的单色光，分别照射阴极材料为锌和铜的两个不同的光电管，结果都能发生光电效应．图乙为其中一个光电管的遏止电压Uc随入射光频率ν变化的函数关系图象．对于这两个光电管，下列判断正确的是()A．因为材料不同逸出功不同，所以遏止电压Uc不同B．光电子的最大初动能不同C．因为光强不确定，所以单位时间逸出的光电子数可能相同，饱和光电流也可能相同D．两个光电管的Uc－ν图象的斜率可能不同解析：选ABC根据光电效应方程Ek＝hν－W0和Uce＝Ek得，频率相同，逸出功不同，则遏止电压也不同，A正确；根据光电效应方程Ek＝hν－W0得，频率相同，逸出功不同，则光电子的最大初动能也不同，B正确；虽然光的频率相同，但光的强度不确定．所以单位时间内逸出的光电子数可能相同，饱和光电流也可能相同，C正确；由Uc＝eq\f(hν,e)－eq\f(W0,e)知图线的斜率为eq\f(h,e)，即只与h和e有关，斜率为常数，一定相同，D错误．8．(2018·湖北恩施一中月考)用如图所示的装置演示光电效应现象．当用某种频率的光照射到光电管上时，电流表G的读数为I.若改用更高频率的光照射，此时()A．将电池的极性反转，则光电管中没有光电子产生B．将开关S断开，则有电流流过电流表GC．将变阻器的触点c向b移动，光电子到达阳极时的速度可能变小D．只要电源的电动势足够大，将变阻器的触点c向a端移动，电流表G的读数必将变大解析：选BC电流表有示数说明发生了光电效应，有光电子产生，光电管左侧是正极，右侧是负极，电场强度方向向右，产生的光电子受向左的电场力，逸出后做加速运动，将电池的极性反转，光电子逸出后做减速运动，也可能到达正极，选项A错误；将开关S断开，产生的光电子匀速运动到左侧，有电流流过电流表G，选项B正确；将变阻器的触点c向b移动，光电管两端电压减小，光电子到达阳极时的速度可能变小，选项C正确；当光强一定，光电流达到饱和时，即使再增大光电管两端的电压，光电流也不会增大，故即使电源的电动势足够大，将变阻器的触点c向a移动，电流表G的读数不一定变大，选项D错误．9．(2017·浙江杭州期末)在家居装饰中常用到花岗岩、大理石等天然石材，这些岩石都含有不同程度的放射性元素．下列说法中正确的是()A．放射性元素eq\o\al(238,92)U发生α衰变的方程是eq\o\al(238,92)U→eq\o\al(234,90)Th＋eq\o\al(4,2)HeB．α衰变中，α粒子获得的能量越大，其德布罗意波长越短C．β衰变中产生的电子来源于原子核的内部，故半衰期会受元素化学状态的影响D．若某一原子核衰变辐射出一个频率为ν的γ光子，该过程的质量亏损为Δm，则hν＞Δmc2解析：选AB衰变过程中遵循电荷数守恒和质量数守恒，A正确；α衰变中，α粒子获得的能量越大，其动量就越大，由p＝eq\f(h,λ)得λ＝eq\f(h,p)，动量大的粒子德布罗意波长就短，B正确；β衰变中产生的电子来源于原子核的内部，半衰期不受元素化学状态的影响，C错误；若某一原子核衰变辐射出一个频率为ν的γ光子，该过程的质量亏损为Δm，由于衰变后生成的粒子一般会有动能，所以hν＜Δmc2，D错误．10．(2017·湖南株洲一模)核电站中采用反应堆使重核裂变，将释放出的巨大能量转换成电能．反应堆中一种可能的核反应方程式是eq\o\al(235,92)U＋eq\o\al(1,0)n→eq\o\al(143,60)Nd＋eq\o\al(90,40)Zr＋x＋y，设U核质量为m1，中子质量为m2，Nd核质量为m3，Zr核质量为m4，x质量为m5，y质量为m6，那么，在所给的核反应中()A．x可能是2eq\o\al(1,1)H，y可能是10eq\o\al(0,－1)eB．x可能是3eq\o\al(1,0)n，y可能是8eq\o\al(0,－1)eC．释放的核能为(m1＋m2－m3－m4－m5－m6)c2D．释放的核能为(m3＋m4＋m5＋m6＋m1－m2)c2解析：选BC若x是2eq\o\al(1,1)H，y是10eq\o\al(0,－1)e，则质量数不守恒，若x是3eq\o\al(1,0)n，y是eq\a\vs4\al(8\o\al(0,－1)e)，则满足质量数和电荷数守恒，故A错误，B正确；根据质能方程可知重核裂变过程中释放能量，发生质量亏损，即反应前的质量大于反应后的质量，故C正确，D错误．二、非选择题(本题共2小题，共40分)11．(20分)一个静止的氮核(eq\o\al(14,7)N)俘获了一个速度为2．3×107m/s的中子生成一个复核A，A又衰变成B、C两个新核，设B、C的速度方向与中子方向相同，B的质量是中子的11倍，速度是106m/s，B、C在同一磁场中做圆周运动的半径之比RB∶RC＝11∶(1)C核的速度大小；(2)根据计算判断C核是什么？(3)写出核反应方程．解析：氮核吸收了一个中子变成复核不稳定，发生衰变，整个过程中，中子、氮核以及两个新核组成一个系统过程前后都不受外界的干扰，所以整个系统在俘获与衰变过程中动量均守恒，利用这一点，可求出C核的速度，然后根据粒子在磁场中的运动情况就可以判断出新核的种类，写出核反应方程．氮核俘获中子到衰变成B、C两个新核的过程中动量守恒mnvn＝mBvB＋mCvC ①根据衰变规律，可知C核的质量数为14＋1－11＝4解得vC＝3×106再由带电粒子在洛伦兹力的作用下做圆周运动的知识R＝eq\f(mv,Bq)可得eq\f(qB,qC)＝eq\f(mBvBRC,mCvCRB)＝eq\f(11×106×30,4×3×106×11)＝eq\f(5,2) ②qB＋qC＝7e ③将②③式联立，qC＝2e，而C核的质量数为4，则C核是氦原子核，核反应方程式是eq\o\al(14,7)N＋eq\o\al(1,0)n→eq\o\al(11,5)B＋eq\o\al(4,2)He.答案：(1)3×106m/s((3)eq\o\al(14,7)N＋eq\o\al(1,0)n→eq\o\al(11,5)B＋eq\o\al(4,2)He12．(20分)如图甲所示是研究光电效应规律的光电管．用波长λ＝0.50μm的绿光照射阴极K，实验测得流过Ⓖ表的电流I与AK之间的电势差UAK满足如图乙所示规律，取h＝6．63×10－34J·s.结合图象，求：(结果保留两位有效数字)(1)每秒钟阴极发射的光电子数和光电子飞出阴极K时