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1、課時作業(yè)十四 近代物理
一、選擇題
1.(2018年高考·天津卷)如圖1所示,國家大科學工程——中國散裂中子源(CSNS)于2017年8月28日首次打靶成功,獲得中子束流,可以為諸多領域的研究和工業(yè)應用提供先進的研究平臺.下列核反應中放出的粒子為中子的是( )
圖1
A. 714N俘獲一個α粒子,產生 817O并放出一個粒子
B.1327Al俘獲一個α粒子,產生1530P并放出一個粒子
C. 511B俘獲一個質子,產生48Be并放出一個粒子
D.36Li俘獲一個質子,產生23He并放出一個粒子
解析:由核反應過程中遵循質量數、電荷數守恒的原則,可寫出選項中的四個核反應方程
2、. 714N+24He→ 817O+11H,選項A錯誤.1327Al+24He→1530P+01n,選項B正確. 511B+11H→48Be+24He,選項C錯誤.36Li+11H→23He+24He,選項D錯誤.
答案:B
2.(2019年河南一模)下列說法正確的是( )
A.玻爾根據光的波粒二象性,大膽提出假設,認為實物粒子也具有波動性
B.鈾核裂變的核反應方程是 92235U→ 56141Ba+3692Kr+201n
C.原子從低能級向高能級躍遷,不吸收光子也能實現
D.根據愛因斯坦的“光子說”可知,光的波長越大,光子的能量越大
解析:德布羅意根據光的波粒二象性,大膽提出
3、假設,認為實物粒子也具有波動性,選項A錯誤;鈾核裂變的核反應方程是 92235U+01n→ 56141Ba+3692Kr+301n,選項B錯誤;受到電子或其他粒子碰撞,原子也可以從低能級向高能級躍遷,即原子從低能級向高能級躍遷,不吸收光子也能實現,選項C正確;根據愛因斯坦的“光子說”可知,光的頻率越高,波長越小,光子的能量越大,選項D錯誤.
答案:C
3.(2019年湖南第三次模擬)2017年12月6日報道,中國散裂中子源項目將于2018年前后建成.日前,位于廣東東莞的國家大科學工程——中國散裂中子源(CSNS)首次打靶成功,獲得中子束流,這標志著CSNS主體工程順利完工,進入試運行階段.
4、對于有關中子的研究,下面說法正確的是( )
A.中子和其他微觀粒子,都具有波粒二象性
B.一個氘核和一個氚核經過核反應后生成氦核和中子是裂變反應
C.盧瑟福通過分析α粒子散射實驗結果,發(fā)現了質子和中子
D.核反應方程 84210Po→82 yX+24He中的y=206,X中中子個數為128
解析:所有粒子都具有波粒二象性,A正確;裂變是較重的原子核分裂成較輕原子核的反應,而該反應是較輕的原子核的聚變反應,B錯誤;盧瑟福通過分析α粒子散射實驗結果,提出了原子的核式結構模型,查德威克通過α粒子轟擊鈹核(49Be)獲得碳核( 612C)的實驗發(fā)現了中子,C錯誤;y=210-4=206,X
5、中中子個數為206-82=124,D錯誤.
答案:A
4.如圖2所示,圖甲為光電效應的實驗電路圖,圖乙為光電子最大初動能與光電管入射光頻率關系圖象.下列說法正確的是( )
圖2
A.光電管加正向電壓時,電壓越大光電流越大
B.光電管加反向電壓時不可能有光電流
C.由圖可知,普朗克常量數值上等于||
D.由圖可知,普朗克常量數值上等于||
解析:光電管加正向電壓時,如果正向電壓從零開始逐漸增大,光電流也會逐漸增大,但光電流達到飽和時,即使電壓增大,電流也不會變化,故選項A錯誤;因為光電子有動能,即使光電管加反向電壓,只要小于遏止電壓,也會有光電流,故選項B錯誤;由光電效應方
6、程Ek=hν-W0可知,圖象斜率大小為普朗克常量,所以普朗克常量數值上等于||,故選項C正確,D錯誤.
答案:C
5.(2019年寧夏質量測試)下列說法正確的是( )
A.湯姆孫通過α粒子散射實驗提出了原子核式結構模型
B.氫原子從基態(tài)向激發(fā)態(tài)躍遷時,需要吸收能量
C.質子、中子和氘核的質量分別為m1、m2、m3,則質子與中子結合為氘核的反應是人工核轉變,放出的能量為(m3-m1-m2)c2
D.紫外線照射到金屬鋅板表面時能夠產生光電效應,則當增大紫外線的照射強度時,從鋅板表面逸出的光電子的最大初動能也隨之增大
解析:盧瑟福根據α粒子散射實驗提出了原子的核式結構模型,故A錯誤;
7、氫原子從基態(tài)向激發(fā)態(tài)躍遷時,需要吸收能量,故B正確;根據愛因斯坦質能方程ΔE=Δmc2,當一個質子和一個中子結合成一個氘核時,質量虧損為Δm=m1+m2-m3,因此核反應放出的能量ΔE=(m1+m2-m3)c2,故C錯誤;光電子的最大初動能與入射光的頻率有關,與光照強度無關,因此增大光照強度,光電子的最大初動能不變,故D錯誤.
答案:B
6.(2019年百校聯盟聯考)核反應方程 715N+11H→ 612C+X+ΔE中, 715N的質量為m1、11H的質量為m2、 612C的質量為m3、X的質量為m4,光在真空中的速度為c,則下列判斷正確的是( )
A.X是23He,ΔE=(m1+m2
8、-m3-m4)c2
B.X是24He,ΔE=(m1+m2-m3-m4)c2
C.X是23He,ΔE=(m3+m4-m1-m2)c2
D.X是24He,ΔE=(m3+m4-m1-m2)c2
解析:根據質量數守恒和電荷數守恒可知X是24He,反應中虧損的質量為Δm=m1+m2-m3-m4,故釋放的能量ΔE=Δmc2=(m1+m2-m3-m4)c2,故選B.
答案:B
7.如圖3所示為氫原子的能級圖,用某種頻率的光照射大量處于基態(tài)的氫原子,結果受到激發(fā)后的氫原子能輻射出三種不同頻率的光子,讓輻射出的光子照射某種金屬,發(fā)現有兩種頻率的光子能使該金屬發(fā)生光電效應,其中一種光子恰好能使該金屬發(fā)
9、生光電效應,則逸出的光電子的最大初動能為( )
圖3
A.0 B.1.89 eV
C.10.2 eV D.12.09 eV
解析:根據Cn2=3,得n=3,因此受到激發(fā)后的氫原子處于第n=3能級,輻射光子能量E31>E21>E32,所以從3到1和從2到1的能使金屬發(fā)生光電效應,從2到1輻射且出來的光子恰好讓該金屬發(fā)生光電效應,即該金屬的逸出功為W0=-3.40 eV-(-13.60 eV)=10.20 eV,當用從3到1輻射出來的光子照射時,根據光電效應方程得光電子的最大初動能為Ek=hν-W0,其中hν=-1.51 eV-(-13.60
10、 eV)=12.09 eV,故Ek=12.09 eV-10.20 eV=1.89 eV,故選B.
答案:B
8.(2019年安徽模擬)下列說法正確的是( )
A.原子核內的一個中子轉化成一個質子和一個電子,這種轉化產生的電子發(fā)射到核外,就是β粒子,這就是β衰變
B.氡222的半衰期是3.8天,鐳226的半衰期是1 620年,所以一個確定的氡222核一定比一個確定的鐳226核先衰變
C.按照玻爾理論,氫原子核外電子從半徑較小的軌道躍遷到半徑較大的軌道時,電勢能增大,電子的動能減小,原子的總能量減小
D.原子核越大,它的結合能越高,原子核能級越穩(wěn)定
解析:原子核內的中子轉化成一個質
11、子和一個電子,這種轉化產生的電子發(fā)射到核外,就是β粒子,這就是β衰變的實質,故A正確;對于大量原子和有半數發(fā)生衰變所用的時間是半衰期,對于一個確定的原子核,半衰期沒有意義,故B錯誤;按照玻爾理論,氫原子核外電子從半徑較小的軌道躍遷到半徑較大的軌道時,電子的動能減小,電勢能增大,原子的總能量增加,故C錯誤;結合能越高,原子核不一定穩(wěn)定,比結合能越大,原子核越穩(wěn)定,故D錯誤.
答案:A
9.(2018年襄陽五中高三年級五月模擬考試一)某靜止的原子核發(fā)生核反應且放出能量Q.其方程為ABX→CDY+EFZ,并假設釋放的能量全都轉化為新核Y和Z的動能,測得其中Z的速度為v,以下結論正確的是( )
12、
A.Y原子核的速度大小為v
B.Y原子核的動能是Z原子核的動能的倍
C.Y原子核和Z原子核的質量之和比X原子核的質量大(c為光速)
D.Y和Z的結合能之和一定大于X的結合能
解析:由動量守恒:0=Dv′-Fv,所以v′=v,所以A錯誤;Y原子的動能EkY=v2,Z原子的動能;EkZ=Fv2,他們之比為,所以B錯誤;因為放出能量,有質量虧損,所以Y原子核和Z原子核的質量之和比X原子核的質量小,結合能之和比X的大,故C錯誤,D正確.
答案:D
10.(2019年浙江名校協(xié)作體聯考)(多選)下列說法正確的是( )
A.德布羅意指出微觀粒子的動量越大,其對應的波長就越小
B.γ射線
13、是頻率極高的電磁波,其在云室中穿過會留下清晰的徑跡
C.根據玻爾原子模型,氫原子輻射光子后,其繞核運動的電子動能將增大
D.太陽輻射能量的主要來源與核電站發(fā)生的核反應一樣都是重核裂變
解析:根據德布羅意物質波公式p=知,微觀粒子的動量越大,其對應的波長就越小,選項A正確;γ射線是頻率極高的電磁波,電離作用很弱,云室是帶電粒子電離作用留下徑跡的,所以γ射線在云室中不會留下清晰的徑跡,選項B錯誤;根據玻爾原子模型,氫原子輻射光子后,其繞核運動的半徑將減小,電勢能減小,總能量減小,但運動速度增大,電子動能將增大,選項C正確;太陽輻射能量的主要來源是輕核聚變,與核電站發(fā)生的核反應(重核裂變)不一
14、樣,選項D錯誤.
答案:AC
11.(2019年安徽名校考試)(多選)已知氫原子的基態(tài)能量為E1,n=2、3能級所對應的能量分別為E2和E3,大量處于第3能級的氫原子向低能級躍遷放出若干頻率的光子.依據玻爾理論,下列說法正確的是( )
A.產生的光子的最大頻率為
B.當氫原子從能級n=2躍遷到n=1時,對應的電子的軌道半徑變小,能量也變小
C.若氫原子從能級n=2躍遷到n=1時放出的光子恰好能使某金屬發(fā)生光電效應,則當氫原子從能級n=3躍遷到n=1時放出的光子照到該金屬表面時, 逸出的光電子的最大初動能為E3-E2
D.若要使處于能級n=3的氫原子電離,可以采用兩種方法:一是用能
15、量為-E3的電子撞擊氫原子,二是用能量為-E3的光子照射氫原子
解析:大量處于能級n=3的氫原子向低能級躍遷能產生3種不同頻率的光子,產生光子的最大頻率為,故A錯誤.當氫原子從能級n=2躍遷到n=1時,能量減小,電子離原子核更近,電子軌道半徑變小,故B正確.若氫原子從能級n=2躍遷到n=1時放出的光子恰好能使某金屬發(fā)生光電效應,該金屬的逸出功恰好等于E2-E1,則當氫原子從能級n=3躍遷到n=1時放出的光子照射該金屬時,逸出光電子的最大初動能為E3-E1-(E2-E1)=E3-E2,故C正確.電子是有質量的,撞擊氫原子是發(fā)生彈性碰撞,由于電子和氫原子質量不同,故電子不能把-E3的能量完全傳遞
16、給氫原子,因此不能使氫原子完全電離,而光子的能量可以完全被氫原子吸收,故D錯誤.
答案:BC
12.(2018年貴州適應性考試)(多選)14C是碳元素的一種具有放射性的同位素,衰變方式為β衰變,其半衰期約為5 730年.已知一個14C原子核由6個質子和8個中子組成.下列說法正確的是( )
A.14C衰變后轉變?yōu)?4N
B.14C衰變過程中發(fā)出的β射線是由核外電子電離產生的
C.14C原子發(fā)生化學反應后,其半衰期不會發(fā)生改變
D.14C樣品經歷3個半衰期后,樣品中14C的質量只有原來的
解析:14C衰變方式為β衰變,則放出一個電子后,質量數不變,電荷數增加1,變?yōu)?4N,選項A正
17、確;14C衰變過程中發(fā)出的β射線是由核內的中子轉化為質子時放出的電子,選項B錯誤;半衰期與化學狀態(tài)無關,則14C原子發(fā)生化學反應后,其半衰期不會發(fā)生改變,選項C正確;14C樣品經歷3個半衰期后,樣品中14C的質量只有原來的()3=,選項D錯誤.
答案:AC
13.(多選)研究光電效應規(guī)律的實驗裝置如圖4所示,以頻率為ν的光照射光電管陰極K時,有光電子產生.由于光電管K、A間加的是反向電壓,光電子從陰極K發(fā)射后將向陽極A做減速運動.光電流i由圖中電流計G測出,反向電壓U由電壓表V測出,當電流計的示數恰好為零時,電壓表的示數稱為反向遏止電壓Uc.在下列表示光電效應實驗規(guī)律的圖象中,正確的是(
18、 )
圖4
解析:反向電壓U和頻率一定時,光電效應產生的光電子數與光強成正比,則單位時間到達陰極A的光電子數與光強也成正比,故光電流i與光強I成正比,A正確.由動能定理知-qUc=0-Ekm,又因Ekm=hν-W0,所以Uc=-,可知遏止電壓Uc與頻率ν是線性關系,不是正比關系,B錯誤.光強I與頻率ν一定時,光電流i隨反向電壓的增大而減小,又據光電子動能大小的分布概率及發(fā)出后的方向性可知,C正確.由光電效應知金屬中的電子對光子的吸收是十分迅速的,時間小于10-9 s,10-9 s后,光強I和頻率ν一定時,光電流恒定,D正確.
答案:ACD
14.(多選)如圖5所示,人工元素
19、原子核113286Nh開始靜止在勻強磁場B1、B2的邊界MN上,某時刻發(fā)生裂變生成一個氦原子核24He和一個Rg原子核,裂變后的粒子速度方向均垂直于B1、B2的邊界MN.氦原子核通過B1區(qū)域第一次經過MN邊界時,距出發(fā)點的距離為l,Rg原子核第一次經過MN邊界距出發(fā)點的距離也為l.則下列有關說法正確的是( )
圖5
A.兩磁場的磁感應強度之比B1∶B2=111∶141
B.兩磁場的磁感應強度之比B1∶B2=111∶2
C.氦原子核和Rg原子核各自旋轉第一個半圓的時間比為2∶141
D.氦原子核和Rg原子核各自旋轉第一個半圓的時間比為111∶141
解析:原子核裂變的方程為113286Nh→24He+111282Rg,由題意知帶電粒子在勻強磁場中做勻速圓周運動,偏轉半徑為r=,由題意可知二者偏轉半徑相等,由于原子核由靜止裂變,動量守恒,即m1v1=m2v2,所以有q1B1=q2B2,易得==,故A錯誤,B正確;又T=,由前面可知,q1B1=q2B2,所以=,粒子在第一次經過MN邊界時,運動了半個周期,所以==,故C正確,D錯誤.
答案:BC
- 9 -