2020版高考物理一轮复习 第十二章 波粒二象性 原子结构与原子核章末综合测试 6页

第十二章 波粒二象性 原子结构与原子核 章末综合测试(十二)‎ ‎(时间：45分钟　分数：100分)‎ 一、选择题(本题共10小题，每小题6分．在每小题给出的四个选项中，第1～5题只有一项符合题目要求，第6～10题有多项符合题目要求．全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分)‎ ‎1．下列说法中正确的是(　　)‎ A．光是一种概率波，物质波也是概率波 B．麦克斯韦首次通过实验证实了电磁波的存在 C．某单色光从一种介质进入到另一种介质，其频率和波长都将改变 D．紫光照射某金属时有电子向外发射，红光照射该金属时也一定有电子向外发射 解析：A　麦克斯韦预言了电磁波的存在，赫兹首次通过实验证实了电磁波的存在，故B错误；单色光从一种介质进入到另一种介质时，其频率是不变的，但由于光速不同，所以波长会改变，C错误；由于紫光的频率大于红光，则根据爱因斯坦的光电效应方程可知，红光照射该金属时不一定有电子向外发射，故D错误．‎ ‎2．根据爱因斯坦的光子说，光子能量E等于(h为普朗克常量，c为真空中的光速，λ为光在真空中的波长)(　　)‎ A．h B．h C．hλ D. 解析：B　根据爱因斯坦的光子说，光子能量E＝hν，根据光的传播速度和频率的关系c＝λν得E＝h，B正确．‎ ‎3．(2017·河南信阳息县一中段考)下列对题中四幅图的分析，其中正确的是 ‎(　　)‎ A．从图①可知，光电效应实验中b光的频率比a光的大 6‎ B．从图②可知，能量为5 eV的光子不能被处于n＝2能级的氢原子吸收 C．从图③可知，随着放射性物质质量的不断减少，其半衰期不断增大 D．从图④可知，α粒子散射实验表明原子核由中子和质子组成 解析：A　eUc＝hν－W0，从图①可知，Ub>Ua，故νb>νa，A正确；5 eV>3.4 eV，所以能量为5 eV的光子能被处于n＝2能级的氢原子吸收并发生电离，B错误；半衰期与物质质量无关，故C错误；α粒子散射实验不能得出原子核由质子和中子组成，故D错误；故选A.‎ ‎4.如图，天然放射源铀发出的一束射线经过匀强电场时分裂成1、2、3三种射线，下列说法正确的是(　　)‎ A．三种射线都是带电粒子流 B．射线1实质是高速的质子流 C．射线3是原子核外电子电离后形成的电子流 D．三种射线都具有很高的能量，说明原子核是一个能量宝库 解析：D　射线2是γ射线，不带电，A错误；射线1带正电，是氦核流，B错误；射线3是电子流，是原子核内部变化产生的，C错误．‎ ‎5．要使氘核聚变，必须使氘核之间的距离接近到核力能够发生作用的范围r0，物质温度很高时，氘原子将变为等离子体，等离子体的分子平均动能为Ek＝，K叫玻耳兹曼常数，T为热力学温度，两个氘核之间的电势能为Ep＝，r为电荷之间的距离，则氘核聚变的温度至少为(　　)‎ A. B. C. D. 解析：C　若两氘核从相距无穷远处到相距r0，有ΔEk减＝ΔEp增，这里要注意，如果两氘核恰好接近到r0，动能变为零，则2Ek＝，即：2×＝，解得T＝，所以选项C正确．‎ ‎6.以往我们认识的光电效应是单光子光电效应，即一个电子在极短时间内只能吸收到一个光子而从金属表面逸出．强激光的出现丰富了人们对于光电效应的认识，用强激光照射金属，由于其光子密度极大，一个电子在极短时间内吸收多个光子成为可能，从而形成多光子光电效应，这已被实验证实．‎ 光电效应实验装置示意图如图所示．用频率为ν的普通光源照射阴极K，没有发生光电效应，换用同样频率ν 6‎ 的强激光照射阴极K，则发生了光电效应；此时，若加上反向电压U，即将阴极K接电源正极，阳极A接电源负极，在K、A之间就形成了使光电子减速的电场．逐渐增大U，光电流会逐渐减小；当光电流恰好减小到零时，所加反向电压U可能是下列的(其中W为逸出功，h为普朗克常量，e为电子电量)(　　)‎ A．U＝－ B．U＝－ C．U＝2hν－W D．U＝－ 解析：B　本题中，“当增大反向电压U，使光电流恰好减小到零时”，即为：从阴极K逸出的具有最大初动能的光电子，恰好不能到达阳极A.‎ 以从阴极K逸出的且具有最大初动能的光电子为研究对象，由动能定理得：－Ue＝0－mv2①‎ 由光电效应方程得：nhν＝mv2＋W(n＝2,3,4…)②‎ 由①②式解得：U＝－(n＝2,3,4…)‎ 故选项B正确．‎ ‎7．(2017·江苏单科)原子核的比结合能曲线如图所示．根据该曲线，下列判断正确的有(　　)‎ A.He核的结合能约为14 MeV B.He核比Li核更稳定 C．两个H核结合成He核时释放能量 D.U核中核子的平均结合能比Kr核中的大 解析：BC　由图象可知，He的比结合能约为7 MeV，其结合能应为28 MeV，故A错误．比结合能较大的核较稳定，故B正确．比结合能较小的核结合成比结合能较大的核时释放能量，故C正确．比结合能就是平均结合能，故由图可知D错误．‎ ‎8.(2017·福建厦门质检)静止的Bi原子核在磁场中发生衰变后运动轨迹如图所示，大小圆半径分别为R1、R2；则下列关于此核衰变方程和两圆轨迹半径比值判断正确的是 ‎(　　)‎ A.Bi→Tl＋He B.Bi→Po＋e 6‎ C．R1∶R2＝84∶1 D．R1∶R2＝207∶4‎ 解析：BC　原子核发生衰变时，根据动量守恒可知两粒子的速度方向相反，由图可知粒子的运动轨迹在同一侧，根据左手定则可以得知，衰变后的粒子带的电性相反，所以原子核发生的应该是β衰变，衰变方程为：Bi→Po＋e，故A错误，B正确；根据R＝，结合两粒子动量大小相等，故R1∶R2＝q2∶q1＝84∶1，故C正确，D错误；故选B、C.‎ ‎9．已知氢原子的能级如图所示，现用光子能量在10～12.9 eV范围内的光去照射一群处于基态的氢原子，则下列说法中正确的是(　　)‎ A．在照射光中可能被吸收的光子能量有无数种 B．在照射光中可能被吸收的光子能量只有3种 C．照射后可观测到氢原子发射不同波长的光有6种 D．照射后可观测到氢原子发射不同波长的光有3种 解析：BC　n＝1→n＝5，hν＝E5－E1＝13.06 eV，故能量在10～12.9 eV范围内的光子，仅被吸收符合n＝1→n＝2，n＝1→n＝3，n＝1→n＝4的能级差的三种光子，A错B对；照射后处于最高能级的氢原子的量子数n＝4，故向低能级跃迁能辐射的光波长种类为N＝＝6种，C对D错．‎ ‎10．原来静止的原子核X，质量为m1，处在区域足够大的匀强磁场中，经α衰变变成质量为m2的原子核Y，α粒子的质量为m3，已测得α粒子的速度垂直于磁场B，且动能为E0.假定原子核X衰变时释放的核能全部转化为动能，则下列四个结论中，正确的是(　　)‎ A．核Y与α粒子在磁场中运动的周期之比为 B．核Y与α粒子在磁场中运动的半径之比为 C．此衰变过程中的质量亏损为m1－m2－m3‎ D．此衰变过程中释放的核能为 解析：BCD　原子核发生α衰变时质量数减小4，电荷数减小2，由题意知X核原先静止，则衰变后α粒子和反冲核Y的动量大小相筹，由R＝知，RY∶Rα＝qα∶qY＝2∶(Z－2)，故B项正确；周期之比由T＝知，TY∶Tα＝·＝ 6‎ ‎，故A项错误；该过程质量亏损Δm＝m1－(m2＋m3)，故C项正确；由Ek＝知，Y核的动能EkY＝，则释放的核能ΔE＝Ekα＋EkY＝，故D项正确．‎ 二、非选择题(本大题共2小题，每题20分，共40分．)‎ ‎11．(2017·湖北襄阳调研)氢原子基态能量E1＝－13.6 eV，电子绕核做圆周运动的半径r1＝0.53×10－‎10 m．求氢原子处于n＝4激发态时：‎ ‎(1)原子系统具有的能量；‎ ‎(2)电子在n＝4轨道上运动的动能；(已知能量关系Ee＝E1，半径关系rn＝n2r1，k＝9.0×109 N·m2/C2，e＝1.6×10－‎19 C)‎ ‎(3)若要使处于n＝2轨道上的氢原子电离，至少要用频率为多大的电磁波照射氢原子？(普朗克常量h＝6.63×10－34 J·s)‎ 解析：(1)由En＝E1得(3分)‎ E4＝＝－0.85 eV(3分)‎ ‎(2)因为rn＝n2r1，所以r4＝42r1，由圆周运动知识得(3分)‎ k＝m(3分)‎ 所以EK4＝mv2＝＝ J(3分)‎ ‎≈0.85 eV ‎(3)要使处于n＝2的氢原子电离，照射光的光子能量应能使电子从第2能级跃迁到无限远处，最小频率的电磁波的光子能量应为 hν＝0－(3分)‎ 得ν≈8.21×1014 Hz(2分)‎ 答案：(1)－0.85 eV　(2)0.85 eV　(3)8.21×1014 Hz ‎12．天文学家测得银河系中氦的含量约为25%.有关研究表明，宇宙中氦生成的途径有两条：一是在宇宙诞生后3分钟左右生成的；二是在宇宙演化到恒星诞生后，由恒星内部的氢核聚变反应生成的．‎ ‎(1)把氢核聚变反应简化为4个氢核(H)聚变成氦核(He)，同时放出2个正电子(e)和2个中微子(νe)，请写出该氢核聚变反应的方程，并计算一次反应释放的能量．‎ ‎(2)研究表明，银河系的年龄约为t＝3.8×1017 s，每秒银河系产生的能量约为1×1037 J(即P＝1×1037 J/s)．现假定该能量全部来自上述氢核聚变反应，试估算银河系中氦的含量(最后结果保留一位有效数字)．‎ 6‎ ‎(3)根据你的估算结果，对银河系中氦的主要生成途径做出判断．‎ ‎(可能用到的数据：银河系质量约为M＝3×‎1041 kg，原子质量单位1 u＝1.66×10－‎27 kg,1 u对应于1.5×10－10 J的能量，电子质量me＝0.000 5 u，氦核质量mα＝4.002 6 u，氢核质量mp＝1.007 8 u，中微子νe质量为零．)‎ 解析：(1)4H→He＋2e＋2νe(3分)‎ Δm＝4mP－mα－2me(3分)‎ ΔE＝Δmc2＝4.14×10－12 J(3分)‎ ‎(2)m＝mα≈6.1×‎1039 kg(3分)‎ 氦的含量k＝＝≈2%(3分)‎ ‎(3)由估算结果可知，2%远小于25%的实际值，所以银河系中的氦主要是宇宙诞生后不久生成的．(5分)‎ 答案：(1)4H→He＋2e＋2νe　4.14×10－12 J　(2)2%‎ ‎(3)银河系中的氦主要是宇宙诞生后不久生成的 6‎