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單元評(píng)估檢測(cè)(十一) (45分鐘　100分) 一、選擇題(本題共12小題,每小題6分,共72分。1～8題為單選題,9～12題為多選題) 1.下列說(shuō)法正確的是 (　　) A.太陽(yáng)輻射的能量主要來(lái)自太陽(yáng)內(nèi)部的核裂變反應(yīng) B.貝克勒爾通過(guò)對(duì)天然放射現(xiàn)象的研究,發(fā)現(xiàn)了原子中存在原子核 C.一束光照射到某金屬上不能發(fā)生光電效應(yīng),可能是因?yàn)樵撌獾牟ㄩL(zhǎng)太長(zhǎng) D.氫原子從較低能級(jí)躍遷到較高能級(jí)時(shí),核外電子的動(dòng)能增大,電勢(shì)能減小 【解析】選C。太陽(yáng)輻射的能量主要來(lái)自太陽(yáng)內(nèi)部的核聚變反應(yīng),故A項(xiàng)錯(cuò)誤;貝克勒爾通過(guò)對(duì)天然放射現(xiàn)象的研究,發(fā)現(xiàn)了原子核內(nèi)部有復(fù)雜結(jié)構(gòu),故B項(xiàng)錯(cuò)誤;一束光照射到某金屬上不能發(fā)生光電效應(yīng),可能是因?yàn)樵撌忸l率太小,即波長(zhǎng)太長(zhǎng),故C項(xiàng)正確;氫原子從較低能級(jí)躍遷到較高能級(jí)時(shí),軌道半徑增大,原子能量增大,根據(jù)k=m知,電子動(dòng)能減小,則電勢(shì)能增大,故D項(xiàng)錯(cuò)誤。 【加固訓(xùn)練】 下列說(shuō)法中正確的是 (　　) A.在康普頓效應(yīng)中,當(dāng)入射光子與晶體中的電子碰撞時(shí),把一部分能量轉(zhuǎn)移給電子,因此光子散射后波長(zhǎng)變短 B.結(jié)合能越大,原子核中核子結(jié)合得越牢固,原子核越穩(wěn)定 C.若要使處于能級(jí)n=3的氫原子電離,可以采用兩種方法:一是用能量為-E3的電子撞擊氫原子,二是用能量為-E3的光子照射氫原子 D.由于核力的作用范圍是有限的以及核力的飽和性,不可能無(wú)節(jié)制地增大原子核而仍能使其穩(wěn)定 【解析】選D。在康普頓效應(yīng)中,當(dāng)入射光子與晶體中的電子碰撞時(shí),把一部分能量轉(zhuǎn)移給電子,動(dòng)量減小,根據(jù)λ=知,光子散射后波長(zhǎng)變長(zhǎng),故A項(xiàng)錯(cuò)誤;比結(jié)合能越大,原子核中核子結(jié)合得越牢固,原子核越穩(wěn)定,故B項(xiàng)錯(cuò)誤;電子是有質(zhì)量的,撞擊氫原子是發(fā)生彈性碰撞,由于電子和氫原子質(zhì)量不同,故電子不能把-E3的能量完全傳遞給氫原子,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C項(xiàng)錯(cuò)誤;由于核力的作用范圍是有限的以及核力的飽和性,不可能無(wú)節(jié)制地增大原子核而仍能使其穩(wěn)定,故D項(xiàng)正確。 2.(2018上饒模擬)當(dāng)前房地產(chǎn)很火爆,在居室裝修中經(jīng)常用到花崗巖,大理石等材料,這些巖石都不同程度地含有放射性元素,如有些含有鈾、釷的花崗巖會(huì)釋放出放射性氣體氡,氡會(huì)發(fā)生放射性衰變,放出α、β、γ射線,已知氡的半衰期為3.8天,則下列說(shuō)法正確的是 (　　) A.發(fā)生α衰變時(shí),生成的核與原來(lái)的核相比,中子數(shù)少4 B.發(fā)生β衰變時(shí),釋放出電子,說(shuō)明原子核內(nèi)有電子存在 C.γ射線一般伴隨著α或β射線產(chǎn)生,其中γ射線的穿透能力最弱,電離能力卻最強(qiáng) D.若只有4 mg氡核,經(jīng)7.6天一定只剩下1 mg氡核 【解析】選D。根據(jù)質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)守恒可知:發(fā)生α衰變放出He,導(dǎo)致質(zhì)子數(shù)減小2個(gè),質(zhì)量數(shù)減小4,故中子數(shù)減小2,故A項(xiàng)錯(cuò)誤;發(fā)生β衰變的過(guò)程是:一個(gè)中子變?yōu)橘|(zhì)子同時(shí)放出一個(gè)電子,并非原子核內(nèi)有電子存在,故B項(xiàng)錯(cuò)誤;根據(jù)α、β、γ三種射線特點(diǎn)可知,γ射線穿透能力最強(qiáng),電離能力最弱,α射線電離能力最強(qiáng),穿透能力最弱,故C項(xiàng)錯(cuò)誤;半衰期是對(duì)大量原子核的衰變的統(tǒng)計(jì)規(guī)律,對(duì)于單個(gè)是不成立的,故D項(xiàng)正確。 3.(2017天津高考)我國(guó)自主研發(fā)制造的國(guó)際熱核聚變核心部件在國(guó)際上率先通過(guò)權(quán)威機(jī)構(gòu)認(rèn)證,這是我國(guó)對(duì)國(guó)際熱核聚變項(xiàng)目的重大貢獻(xiàn)。下列核反應(yīng)方程中屬于聚變反應(yīng)的是 (　　) AHHHen　　 BNHeOH CHeAlPn DUnBaKr+n 【解析】選A。因?yàn)镠HHen是一個(gè)氘核與一個(gè)氚核結(jié)合成一個(gè)氦核,同時(shí)放出一個(gè)中子,屬于聚變反應(yīng),因此A正確NHeOH是盧瑟福發(fā)現(xiàn)質(zhì)子的核反應(yīng),他用α粒子轟擊氮原子核,產(chǎn)生氧的同位素——氧17和一個(gè)質(zhì)子,是人類第一次實(shí)現(xiàn)的原子核的人工轉(zhuǎn)變,屬于人工核反應(yīng),故B錯(cuò)誤; HeAlPn是小居里夫婦用α粒子轟擊鋁箔時(shí)發(fā)現(xiàn)了放射性磷30,屬于人工核反應(yīng),故C錯(cuò)誤Un→BaKr+n是一種典型的鈾核裂變,屬于裂變反應(yīng),故D錯(cuò)誤。 4.K-介子衰變的方程為K-→π-+π0,如圖所示,其中K-介子和π-介子帶負(fù)的基元電荷,π0介子不帶電。一個(gè)K-介子沿垂直于磁場(chǎng)的方向射入勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,其軌跡為圓弧AP,衰變后產(chǎn)生的π-介子的軌跡為圓弧PB,兩軌跡在P點(diǎn)相切,它們的半徑與之比為2∶1。π0介子的軌跡未畫(huà)出。由此可知π-介子的動(dòng)量大小與π0介子的動(dòng)量大小之比為 (　　) A.1∶1　　　　　 B.1∶2 C.1∶3 D.1∶6 【解析】選C。K-介子與π-介子均做勻速圓周運(yùn)動(dòng),洛倫茲力提供向心力,有eBv=m,故p=mv=eBR,因而pK?:pπ-=2:1,根據(jù)動(dòng)量守恒定律:pK?=pπ0-, 則pπ0=3,故C項(xiàng)正確。 5.(2018石家莊模擬)如圖所示是氫原子的能級(jí)圖,a、b、c為原子躍遷所發(fā)出的三種頻率的光。用這三種頻率的光分別照射同種金屬,都發(fā)生了光電效應(yīng),則關(guān)于這種金屬發(fā)生光電效應(yīng)時(shí)光電子的最大初動(dòng)能Ek隨入射光頻率ν變化的圖象,以及這三種頻率的光產(chǎn)生的光電子最大初動(dòng)能的大小關(guān)系,下列四個(gè)圖象中描繪正確的是 (　　) 【解題指導(dǎo)】解答本題應(yīng)注意以下兩個(gè)方面: (1)根據(jù)玻爾理論分析氫原子發(fā)出的三種光的頻率關(guān)系; (2)根據(jù)愛(ài)因斯坦光電效應(yīng)方程得到最大初動(dòng)能與光子頻率之間的關(guān)系。 【解析】選A。這群氫原子能發(fā)出三種頻率不同的光,根據(jù)玻爾理論ΔE=Em-En(m>n)得知,從n=3躍遷到n=1所發(fā)出的光能量最大,由E=hν得知,頻率最高,而從n=3躍遷到n=2所發(fā)出的光能量最小,頻率最小,所以:νb>νc>νa;根據(jù)光電效應(yīng)方程,電子的最大初動(dòng)能:Ekm=hν-hν0,其中ν0為該金屬的截止頻率,所以:Ekb>Ekc >Eka。比較四個(gè)圖象可知,故A項(xiàng)正確,B、C、D項(xiàng)錯(cuò)誤。 【加固訓(xùn)練】 圖甲為氫原子的能級(jí)圖,圖乙為某金屬在光的照射下,發(fā)生光電效應(yīng)時(shí)產(chǎn)生的光電子的最大初動(dòng)能Ek與入射光頻率ν的關(guān)系圖象。若氫原子從n=3能級(jí)躍遷到n=2能級(jí)放出的光子剛好使該金屬發(fā)生光電效應(yīng),普朗克常數(shù)h=6.6310-34 Js, 1 eV=1.610-19 J,則下列說(shuō)法正確的是 (　　) A.由乙圖知普朗克常量h=- B.乙圖中E=hν0=1.89 eV C.乙圖中ν0為該金屬的極限頻率ν0=5.41014Hz D.用氫原子從n=2能級(jí)躍遷到n=1能級(jí)釋放的光子去照射該金屬,打出光電子的最大初動(dòng)能為10.2 eV 【解析】選B。由愛(ài)因斯坦光電效應(yīng)方程Ek=hν-hν0知,結(jié)合圖象可知,圖線的斜率k=h=,故A項(xiàng)錯(cuò)誤;縱軸截距的大小等于逸出功,即E=hν0,氫原子從n=3能級(jí)躍遷到n=2能級(jí)放出的光子剛好使該金屬發(fā)生光電效應(yīng),則逸出功W0= -1.51 eV-(-3.40) eV=1.89 eV,則E=hν0=1.89 eV,故B項(xiàng)正確;金屬的極限頻率ν0== Hz=4.61014 Hz,故C項(xiàng)錯(cuò)誤;氫原子從n=2能級(jí)躍遷到n=1能級(jí),輻射的光子能量等于10.2 eV,根據(jù)光電效應(yīng)方程知,光電子的最大初動(dòng)能Ekm=hν-W0=10.2 eV-1.89 eV=8.31 eV,故D項(xiàng)錯(cuò)誤。 6.μ子與氫原子核(質(zhì)子)構(gòu)成的原子稱為μ氫原子,它在原子核物理的研究中有重要作用,如圖為μ氫原子的能級(jí)圖。假定用動(dòng)能為E的電子束“照射”容器中大量處于n=1能級(jí)的μ氫原子,μ氫原子吸收能量后,最多能發(fā)出6種不同頻率的光,則關(guān)于E的取值正確的是 (　　) A.E=158.1 eV B.E>158.1 eV C.2371.5 eVλ2>λ3)。分別用這三束光照射同一種金屬。已知用光束2照射時(shí),恰能產(chǎn)生光電子。下列說(shuō)法正確的是 (　　) A.用光束1照射時(shí),不能產(chǎn)生光電子 B.用光束3照射時(shí),不能產(chǎn)生光電子 C.用光束2照射時(shí),光越強(qiáng),單位時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生的光電子數(shù)目越多 D.用光束2照射時(shí),光越強(qiáng),產(chǎn)生的光電子的最大初動(dòng)能越大 【解析】選A、C。依據(jù)波長(zhǎng)與頻率的關(guān)系:λ=,因λ1>λ2>λ3,那么ν1<ν2<ν3;由于用光束2照射時(shí),恰能產(chǎn)生光電子,因此用光束1照射時(shí),不能產(chǎn)生光電子,而光束3照射時(shí),一定能產(chǎn)生光電子,故A項(xiàng)正確,B項(xiàng)錯(cuò)誤;用光束2照射時(shí),光越強(qiáng),單位時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生的光電子數(shù)目越多,而由光電效應(yīng)方程:Ekm=hν-W0可知,光電子的最大初動(dòng)能與光的強(qiáng)弱無(wú)關(guān),故C項(xiàng)正確,D項(xiàng)錯(cuò)誤。 11.(2018許昌模擬)如圖為氫原子的能級(jí)示意圖,大量氫原子從量子數(shù)為n的能級(jí)向較低能級(jí)躍進(jìn)時(shí)輻射光子,并用這些光照射逸出功為4.54 eV 的金屬鎢,其中只有兩種頻率的光a、b能使金屬鎢發(fā)生光電效應(yīng),a光的頻率較高,則(　　) A.氫原子從n=3的能級(jí)向低能級(jí)躍遷 B.氫原子從n=4的能級(jí)向低能級(jí)躍遷 C.用a光照射放射性元素P0,其半衰期變小 D.金屬鎢逸出光電子的最大初動(dòng)能為7.55 eV 【解析】選A、D。要使金屬鎢發(fā)生光電效應(yīng),則照射光子的能量須大于4.54 eV,結(jié)合能級(jí)圖可知,氫原子從n=3的能級(jí)向低能級(jí)躍遷時(shí),由能級(jí)3　1,2　1輻射光子的能量均大于4.54 eV,因此,選項(xiàng)A正確;元素的半衰期與外界條件無(wú)關(guān),只取決于核本身,選項(xiàng)C錯(cuò)誤;根據(jù)光電方程hν=W+Ek得,Ek=hν-W=E3-E1-W =(-1.51)-(-13.6)-4.54 eV=7.55 eV,選項(xiàng)D正確。 【加固訓(xùn)練】 (2018咸陽(yáng)模擬)已知類氫結(jié)構(gòu)氦離子(He+)的能級(jí)圖如圖所示,根據(jù)能級(jí)躍遷理論可知 (　　) A.氦離子(He+)處于n=1能級(jí)時(shí),能吸收45 eV 的能量躍遷到n=2能級(jí) B.大量處在n=3能級(jí)的氦離子(He+)向低能級(jí)躍遷,只能發(fā)出2種不同頻率的光子 C.氦離子(He+)從n=4能級(jí)躍遷到n=3能級(jí)比從n=3能級(jí)躍遷到n=2能級(jí)輻射出光子的波長(zhǎng)大 D.若氦離子(He+)從n=2能級(jí)躍遷到基態(tài),釋放的光子能使某金屬板發(fā)生光電效應(yīng),則從n=4能級(jí)躍遷到n=2能級(jí)釋放的光子一定也能使該金屬板發(fā)生光電效應(yīng) 【解析】選C。吸收的光子能量等于兩能級(jí)間的能級(jí)差,才能發(fā)生躍遷,從n=1躍遷到n=2,吸收的光子能量為40.8 eV,故A項(xiàng)錯(cuò)誤;大量處在n=3能級(jí)的氦離子(He+)向低能級(jí)躍遷,能發(fā)出3種不同頻率的光子,故B項(xiàng)錯(cuò)誤;由圖可知,n=4和n=3的能級(jí)差小于n=3和n=2的能級(jí)差,則從n=4躍遷到n=3能級(jí)釋放的光子能量小于從n=3躍遷到n=2能級(jí)輻射的光子能量,所以從n=4能級(jí)躍遷到n=3能級(jí)比從n=3能級(jí)躍遷到n=2能級(jí)輻射出光子的頻率低,波長(zhǎng)大,故C項(xiàng)正確;從n=2能級(jí)躍遷到基態(tài)釋放的光子能量為-13.6-(-54.4)eV=40.8 eV,若能使某金屬板發(fā)生光電效應(yīng),從n=4能級(jí)躍遷到n=2能級(jí)釋放的光子能量-3.4-(-13.6)eV =10.2 eV<40.8 eV,不一定能使該板發(fā)生光電效應(yīng),故D項(xiàng)錯(cuò)誤。 12.C能自發(fā)地進(jìn)行β衰變,下列判斷正確的是 (　　) A.C經(jīng)β衰變后變成C BC經(jīng)β衰變后變成N CC發(fā)生β衰變時(shí),原子核內(nèi)一個(gè)質(zhì)子轉(zhuǎn)化成中子 DC發(fā)生β衰變時(shí),原子核內(nèi)一個(gè)中子轉(zhuǎn)化成質(zhì)子 【解析】選B、D。發(fā)生β衰變時(shí),原子核中的一個(gè)中子轉(zhuǎn)變?yōu)橐粋€(gè)質(zhì)子和一個(gè)電子,電子釋放出來(lái),所以每發(fā)射一個(gè)β粒子,一個(gè)中子轉(zhuǎn)化為質(zhì)子,依據(jù)質(zhì)量數(shù)與質(zhì)子數(shù)守恒,則有CNe,故B、D項(xiàng)正確,A、C項(xiàng)錯(cuò)誤。 二、非選擇題(本題共2小題,共28分。需寫(xiě)出規(guī)范的解題步驟) 13.(10分)(2017江蘇高考)質(zhì)子H)和α粒子He)被加速到相同動(dòng)能時(shí),質(zhì)子的動(dòng)量　　　　　　(選填“大于”“小于”或“等于”)α粒子的動(dòng)量,質(zhì)子和α粒子的德布羅意波波長(zhǎng)之比為　　　　　。 【解析】根據(jù)p=,因?yàn)棣亮Ｗ淤|(zhì)量大于質(zhì)子質(zhì)量,所以質(zhì)子動(dòng)量小于α粒子動(dòng)量;根據(jù)λ=,且pH∶pα=1∶2,則λH∶λα=2∶1。 答案:小于　2∶1 14.(18分)(2017北京高考)在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,一個(gè)靜止的放射性原子核發(fā)生了一次α衰變。放射出α粒子He)在與磁場(chǎng)垂直的平面內(nèi)做圓周運(yùn)動(dòng),其軌道半徑為R。以m、q分別表示α粒子的質(zhì)量和電荷量。 (1)放射性原子核用X表示,新核的元素符號(hào)用Y表示,寫(xiě)出該α衰變的核反應(yīng)方程。 (2)α粒子的圓周運(yùn)動(dòng)可以等效成一個(gè)環(huán)形電流,求圓周運(yùn)動(dòng)的周期和環(huán)形電流大小。 (3)設(shè)該衰變過(guò)程釋放的核能都轉(zhuǎn)化為α粒子和新核的動(dòng)能,新核的質(zhì)量為M,求衰變過(guò)程的質(zhì)量虧損Δm。 【解題指導(dǎo)】解答本題應(yīng)注意以下四個(gè)方面: (1)書(shū)寫(xiě)核反應(yīng)方程時(shí)要遵循質(zhì)量數(shù)、電荷數(shù)守恒,同時(shí)要注意用→,不能用=。 (2)α衰變的生成物是兩種帶電荷量不同的“帶電粒子”,反應(yīng)前后系統(tǒng)動(dòng)量守恒,因此反應(yīng)后的兩產(chǎn)物向相反方向運(yùn)動(dòng)。 (3)在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,α衰變的生成物受洛倫茲力作用將各自做勻速圓周運(yùn)動(dòng),且兩軌跡圓相外切,應(yīng)用洛倫茲力計(jì)算公式和向心力公式即可求解運(yùn)動(dòng)周期,根據(jù)電流強(qiáng)度的定義式可求解電流大小。 (4)核反應(yīng)中釋放的核能應(yīng)利用愛(ài)因斯坦質(zhì)能方程求解,在結(jié)合動(dòng)量守恒定律與能量守恒定律即可解得質(zhì)量虧損。 【解析】(1)α衰變的核反應(yīng)方程為: XYHe(2分) (2)α粒子在磁場(chǎng)中做圓周運(yùn)動(dòng),洛倫茲力提供向心力qv1B=m (2分) T= (2分) 解得:T= (2分) 由電流的定義式可得: I== (2分) (3)衰變過(guò)程中由動(dòng)量守恒定律可得: mv1=Mv2 (2分) 由能量守恒可知,釋放的核能為: ΔE=m+M (2分) 由質(zhì)能方程可得: ΔE=Δmc2 (2分) 聯(lián)立以上方程可解得: Δm= (2分) 答案:(1XYHe (2)　 (3)