配套K12全国通用2018届高考物理二轮复习备课资料专题七原子与原子核专题限时检测

专题七原子与原子核
(建议用时:40分钟满分:100分)
一、选择题(本大题共8小题,每小题8分,共64分,第1～5题只有一项符合题目要求,第6～8题有多项符合题目要求)
1.(2017·上海松江区模拟)在分析α粒子散射实验现象时,不考虑电子对α粒子运动轨迹的影响,这是因为α粒子与电子( C )
A.不会相遇
B.不发生相互作用
C.发生的相互作用可以忽略
D.发生的相互作用可以相互抵消
解析:卢瑟福在分析α粒子散射实验现象时,认为电子不会对α粒子偏转产生影响,其主要原因是电子的质量很小,α粒子与电子发生的相互作用可以忽略,就算碰到,也不会引起明显的偏转.故C正确,A,B,D错误.
2.(2017·广西南宁二模)某同学采用如图(甲)所示的装置研究光电效应现象,分别用a,b,c 三束单色光照射图(甲)中的光电管的阴极,得到光电管两端的电压与相应的光电流的关系如图(乙)所示,其中a,c两束光照射时对应的遏止电压相同,均为U a,则下列论述正确的是( B )
A.a,c两束光的光强相同
B.a,c两束光的频率相同
C.b光束光子的能量最小
D.b光束的波长最长,遏止电压最大
解析:由图可知,a光的饱和电流最大,因此a光束照射时单位时间内产生的光电子数量大,光强强,故A错误;入射光的频率越高,对应的遏止电压U越大,a,c两束光的遏止电压相等,所以它们的频率相等,而b光的频率最大,能量最大,对应的波长最短,故B正确,C,D错误. 3.(2017·河北唐山模拟)氢原子能级的示意图如图所示,大量氢原子从n=4的能级向n=2的能级跃迁时辐射出可见光a,从n=3的能级向n=2的能级跃迁时辐射出可见光b,则( C )
A.氢原子从高能级向低能级跃迁时可能会辐射出γ射线
B.大量氢原子从n=4的能级向n=2的能级跃迁时能够辐射出6种频率的光子
C.a光子能量比b光子的能量大
D.氢原子在n=2的能级时可吸收任意频率的光而发生电离
解析:因为γ射线是氢原子核变化时辐射的能量,因此不会辐射γ射线,故A错误.大量的氢原子从n=4的能级向基态跃迁时,会释放6种光子,那么从n=4的能级向n=2的能级跃迁时释放的种类小于6种,故B错误.从n=4的能级向n=2的能级跃迁时辐射出的光子能量大于从n=3的能级向n=2的能级跃迁时辐射出的光子能量,则a光的频率大于b光的频率,则a光子能量比b光子的能量大,故C正确.氢原子在n=2能级时,吸收的能量需大于等于3.4 eV,才能发生电离,故 D 错误.
4.(2017·浙江杭州模拟)如图(甲)所示为研究光电效应的电路图,实验得到了如图(乙)所示的遏止电压U c和入射光频率ν的图像.下列说法正确的是( A )
A.图像与横轴交点坐标的物理意义是该金属的截止频率
B.图像斜率为普朗克常量h
C.遏止电压越高,截止频率越大
D.入射光频率增大,逸出功也增大
解析:当遏止电压为零时,最大初动能为零,则入射光的能量等于逸出功,所以W0=hν0,故A正
确.根据光电效应方程E km=hν-W0和eU c=E km得,U c=-,知图线的斜率等于,故B错误.当入射光的频率大于截止频率时,遏止电压与入射光的频率成线性关系,故C错误.从图像上可知,逸出功W0=hν0,逸出功与入射光频率无关,故D错误.
5.(2017·广东中山模拟)核动力潜艇是潜艇中的一种类型,指以核反应堆为动力来源设计的潜艇.在核反应中有一种是一个U原子核在中子的轰击下发生的一种可能的裂变反应,其裂变方程为U n→X Sr+1n,则下列叙述正确的是( A )
A.X原子核中含有54个质子
B.X原子核中含有53个中子
C.裂变时释放能量是因为亏损的质量变成了能量
D.裂变时释放能量,出现质量亏损,质量数不守恒
解析:由质量数和电荷数守恒可知,X原子核中含有92-38=54个质子,235+1-94-10-54=78个中子,故A正确,B错误;根据爱因斯坦的质能方程可知,质量亏损时释放能量不是质量变成了能量,而是亏损的质量以能量的形式释放,但质量数依然守恒,故C,D错误.
6.(2017·辽宁沈阳模拟)下列说法正确的是( BCD )
A.太阳辐射的能量主要来自太阳内部的核裂变反应
B.用加热、加压或改变其化学状态的方法都不能改变原子核衰变的半衰期
C.一个氢原子从量子数n=3的激发态跃迁到基态时最多可产生2种不同频率的谱线
D.铀核U)衰变为铅核Pb)的过程中,要经过8次α衰变和6次β衰变
解析:太阳辐射的能量主要来自于太阳内部的核聚变,选项A错误;原子核的半衰期由原子核的内部因素决定,加热、加压或改变化学状态均不影响原子核衰变的半衰期,选项B正确;一个氢原子从n=3的激发态跃迁到基态时,最多产生2种不同频率的光谱,选项C正确;根据质
量数和电荷数守恒可知U Pb+He+e,选项D正确.
7.(2017·湖北武汉模拟)烟雾探测器使用了一种半衰期为432年的放射性元素镅Am来探
测烟雾.当正常空气分子穿过探测器时,镅Am会释放出射线将它们电离,从而产生电流.烟尘一旦进入探测腔内,烟尘中的微粒会吸附部分射线,导致电流减小,从而触发警报.则下列说法正确的是( AC )
A.镅Am发出的是α射线
B.镅Am发出的是β射线
C.0.2 mg的镅Am经864年将衰变掉0.15 mg
D.发生火灾时,由于温度升高,会使镅Am的半衰期减小
解析:镅Am会释放出射线将空气电离,从而产生电流,则镅Am发出的是α射线,选项A 正确,B错误;0.2 mg的镅Am经864年(2个半衰期)将衰变掉0.15 mg,选项C正确;发生火灾时,温度升高,不会使镅Am的半衰期减小,选项D错误.
8.中子和质子结合成氘核,同时放出γ光子,核反应方程是H n H+γ,以下说法正确的是( ACD )
A.反应后氘核的质量一定小于反应前质子和中子的总质量
B.反应前后质量数不变,因而质量不变
C.由核子组成原子核一定向外释放能量
D.光子所具有的能量为Δmc2,Δm为反应中的质量亏损,c为光速
解析:根据质能方程,这个反应释放能量,一定发生质量亏损,即反应后氘核的质量一定小于反应前质子和中子的总质量,这个质量亏损与释放能量的关系满足质能方程ΔE=Δmc2.由核子组成原子核一定向外释放能量,这个能量叫原子核的结合能.反应前后质量数不变,但质量变化,选项A,C,D正确.
二、非选择题(本大题共2小题,共36分)
9.(16分)(2017·河北石家庄模拟)如图所示,一光电管的阴极用极限波长λ0=5 000 A的钠制成,光电管阳极A和阴极K之间的电势差U=2.1 V,用波长λ=3 000 A的紫外线照射阴极,饱和光电流的值(当阴极K发射的电子全部到达阳极A时,电路中的电流达到最大值,称为饱和光电流)I m=0.56 μA,求:
(1)每秒内由K极发射的光电子数目;
(2)电子到达A极时的最大动能.
解析:(1)设每秒内发射的光电子数为n,
则n===3.5×1012(个).
(2)由爱因斯坦光电效应方程可得
E km=hν-W0=h-h=hc(-)
在A,K间加电压U时,电子到达阳极时的动能为E k
E k=E km+eU=hc(-)+eU
代入数值得,E k≈6.01×10-19 J.
答案:(1)3.5×1012(2)6.01×10-19 J
10.(20分)(2017·山东潍坊质检)一个静止的Th核发生α衰变生成Ra,放出α粒子的运动速度为v0.已知一个核子的质量为m,真空中的光速为c.设衰变过程中放出的能量全部转化成动能.求:
(1)写出衰变方程;
(2Ra核的运动速度;
(3)衰变过程中的质量亏损.
解析:(1)根据质量数守恒与电荷数守恒,写出该衰变方程为Th Ra He.
(2)设Ra核的反冲速度大小为v,选取α粒子运动的方向为正方向,
由动量守恒定律得,
0=mv0+Mv
解得,v=-=-=-,
负号表示速度的方向与α粒子运动的方向相反.
(3)由质能方程得,ΔE=Δmc2
由题意可得ΔE=m+Mv2
联立得,Δm=.
答案:(1Th Ra He
(2),方向与α粒子运动的方向相反
(3)。