章末檢測一、選擇題1.鋁箔被粒子轟擊后發(fā)生了以下核反應:1327Al+24HeX+01n。下列判斷正確的是()A.01n是質子B.01n是中子C.X是 1423Si的同位素D.X共有31個核子答案B01n的質量數為1應為中子,則A選項錯誤而選項B正確;從反應方程知X為 1530X,其電荷數為15,質量數為30,是磷元素的同位素,所以選項C和選項D均錯誤。2.根據粒子散射實驗,盧瑟福提出了原子的核式結構模型。 圖中虛線表示原子核所形成的電場等勢線,實線表示一個粒子的運動軌道。在粒子從a運動到b再運動到c的過程中,下列說法中正確的是()A.動能先增大,后減小B.電勢能先減小,后增大C.電場力先做負功,后做正功,總功等于零D.加速度先變小,后變大答案C粒子帶正電,它跟靶核之間存在排斥力。在粒子由a運動到c的過程中,排斥力先做負功后做正功,故粒子的動能先減小后增大,電勢能先增大后減小,故選項A和B均錯誤;由于a和c在同一等勢面上,故粒子由a運動到c的全過程中電場力對它做的總功為零,故選項C正確;由庫侖定律知粒子受到的電場力先增大后減小,則其加速度先增大后減小,故選項D錯誤。3.氫原子的核外電子從距核較近的軌道躍遷到距核較遠的軌道過程中()A.原子要吸收光子,電子的動能增大,原子的電勢能增大,原子的能量增大B.原子要放出光子,電子的動能減小,原子的電勢能減小,原子的能量也減小C.原子要吸收光子,電子的動能增大,原子的電勢能減小,原子的能量增大D.原子要吸收光子,電子的動能減小,原子的電勢能增大,原子的能量增大答案D氫原子的核外電子從距核較近軌道躍遷到距核較遠的軌道過程中,原子的能量要增大,原子要吸收光子,因克服靜電引力做功,原子的電勢能要增大,但其動能減小,故ABC錯誤,D正確。4.用不同頻率的紫外線分別照射鎢和鋅的表面而產生光電效應,可得到光電子最大初動能Ek隨入射光頻率變化的Ek-圖像。已知鎢的逸出功是3.28eV,鋅的逸出功是3.24eV,若將二者的圖線畫在同一個Ek-坐標圖中,用實線表示鎢,虛線表示鋅,則能正確反映這一過程的是下圖中的()答案B圖像斜率表示普朗克常量h,因此兩條線應平行;橫截距代表了極限頻率0,0=W0h,因此鎢的0大些,故B正確。5.下列說法正確的是()A.對于某種金屬,無論入射光多強,只要其頻率低于極限頻率就不能發(fā)生光電效應B.由玻爾理論可知,氫原子的核外電子由較高能級躍遷到較低能級時,要輻射一定頻率的光子,同時電子的動能減小,電勢能增大C.微波和聲波一樣都只能在介質中傳播D.氡原子核的半衰期為3.8天,4個氡原子核經過7.6天一定只剩下一個未發(fā)生衰變答案A根據光電效應方程Ek=h-W,可以知道,當入射光的頻率低于極限頻率就不能發(fā)生光電效應,與入射光的強弱無關,故A正確;由玻爾理論可以知道,氫原子的核外電子由較高能級躍遷到較低能級時,要輻射一定頻率的光子,電子的軌道半徑減小,該過程中電場力做正功,電子的動能增大,電勢能減小,故B錯誤;微波屬于電磁波,能在真空中傳播,而聲波只能在介質中傳播,不能在真空中傳播,故C錯誤;半衰期具有統(tǒng)計規(guī)律,對大量的原子核適用,對少量的原子核不適用,故D錯誤。6.用某種頻率的光照射鋅板,使其發(fā)射出光電子。為了增大光電子的最大初動能,下列措施可行的是()A.增大入射光的強度B.增加入射光的照射時間C.換用頻率更高的入射光照射鋅板D.換用波長更長的入射光照射鋅板答案C由光電效應方程Ek=h-W知光電子的最大初動能取決于入射光的頻率與光電材料的逸出功,而與入射光的強度、照射時間無關,可見增大入射光的頻率即降低入射光的波長,可增大光電子的最大初動能,C正確。7.甲、乙光子的能量之比為21,它們都能使某種金屬發(fā)生光電效應,且所產生的光電子最大初動能分別為E1、E2。該金屬的逸出功為()A.E1+E2B.E1-E2C.E1+2E2D.E1-2E2答案D根據光電效應方程Ek=h-W0,對應甲光子有h甲=E1+W0,對應乙光子有h乙=E2+W0,又知h甲=2h乙,解得W0=E1-2E2,故選項D正確,選項A、B、C錯誤。8.在光電效應實驗中,飛飛同學用同一光電管在不同實驗條件下得到了三條光電流與電壓之間的關系曲線(甲光、乙光、丙光),如圖所示。則可判斷出()A.甲光的頻率大于乙光的頻率B.乙光的波長大于丙光的波長C.乙光對應的截止頻率大于丙光的截止頻率D.甲光對應的光電子最大初動能大于丙光的光電子最大初動能答案B由于是同一光電管,因而不論對哪種光,極限頻率和金屬的逸出功相同,對于甲、乙兩種光,反向遏止電壓相同,因而頻率相同,A項錯誤;丙光對應的反向遏止電壓較大,因而丙光的頻率較高,波長較短,對應的光電子的最大初動能較大,故C、D均錯,只有B項正確。9.子與氫原子核(質子)構成的原子稱為氫原子(hydrogenmuonatom),它在原子核物理的研究中有重要作用。圖為氫原子的能級示意圖。假定光子能量為E的一束光照射容器中大量處于n=2能級的氫原子,氫原子吸收光子后,發(fā)出頻率為1、2、3、4、5和6的光,且頻率依次增大,則E等于()A.h(3-1)B.h(5+6)C.h3D.h4答案D由能級躍遷知識及題意可知,處于n=2能級的氫原子吸收能量為E的光子后,發(fā)出6種頻率的光,說明氫原子是從n=4能級躍遷的,而1、2、3、4、5和6頻率依次增大,說明從n=4能級躍遷到n=2能級時,輻射能量為h3的光子,綜上可知E=h3,C正確,A、B、C錯誤。10.已知氦原子的質量為MHe(u),電子的質量為me(u),質子的質量為mp(u),中子的質量為mn(u),u為原子質量單位,且由愛因斯坦質能方程E=mc2可知:1u對應于931.5MeV的能量,若取光速c=3×108m/s,則兩個質子和兩個中子聚變成一個氦核,釋放的能量為()A.2×(mp+mn)-MHe×931.5MeVB.2×(mp+mn+me)-MHe×931.5MeVC.2×(mp+mn+me)-MHe×c2JD.2×(mp+mn)-MHe×c2J答案B核反應方程為211H+201n24He,質量虧損m=2×(mp+mn)-(MHe-2me)=2×(mp+mn+me)-MHe,所以釋放的能量為E=m×931.5MeV=2×(mp+mn+me)-MHe×931.5MeV,選項B正確。二、非選擇題11. 如圖所示為氫原子最低的四個能級,當一群氫原子處于n=4的能級上向低能級躍遷時:(1)有可能放出種能量的光子。 (2)在哪兩個能級間躍遷時,所放出光子波長最長?波長是多少?(3)已知金屬鈉的截止頻率為5.53×1014Hz,普朗克常量h=6.63×10-34J·s。請通過計算判斷,氫原子從第二激發(fā)態(tài)躍遷到第一激發(fā)態(tài)過程中發(fā)出的光照射金屬鈉板,能否發(fā)生光電效應。答案見解析解析(1)N=n(n-1)2=4×(4-1)2=6。(2)由題圖知,氫原子由第四能級向第三能級躍遷時,能級差最小,輻射的光子波長最長。由h=E4-E3,得:hc=E4-E3,所以=hcE4-E3=6.63×10-34×3×108-0.85-(-1.51)×1.6×10-19m1.88×10-6m。(3)氫原子放出的光子能量E=E2-E1,代入數據得E=1.89eV金屬鈉的逸出功W0=hc,代入數據得W0=2.3eV因為E<W0,所以不能發(fā)生光電效應。12.如圖所示,有界的勻強磁場磁感應強度為B=0.05T,磁場方向垂直于紙面向里,MN是磁場的左邊界。在磁場中A處放一個放射源,內裝 88226Ra,88226Ra放出某種射線后衰變成  86222Ra。(1)試寫出  88226Ra衰變成  86222Rn的核反應方程;(2)若A距磁場邊界MN的距離OA=1.0m時,放在MN左側的粒子接收器收到垂直于邊界MN方向射出的質量較小的粒子,此時接收器距過OA的直線1.0m。據此可推算出一個靜止鐳核衰變過程中釋放的核能有多少?(取1u=1.6×10-27kg,e=1.6×10-19C,結果保留三位有效數字)答案(1)88226Ra86222Rn+24He(2)2.04×10-14J解析(1)根據核反應過程中質量數守恒和電荷數守恒,可寫出該衰變方程為 88226Ra86222Rn+24He,放出的粒子為粒子。(2)垂直MN穿出磁場的粒子在磁場中運動的軌跡如圖所示,即其軌跡半徑R=OA=1.0m。由qvB=mv2R得v=qBRm=3.2×10-19×0.05×1.01.6×10-27×4m/s=2.5×106m/sEk=12mv2=12×6.4×10-27×(2.5×106)2J=2.0×10-14J又衰變過程中動量守恒,即mv=mRnvRn所以vRnv=mmRn,EkRnEk=12mRnvRn212mv2=mmRn所以EkRn=mmRnEk由能的轉化和守恒定律得,釋放的核能為E=Ek+EkRn=(1+mmRn)Ek=(1+4226)×2.0×10-14J=2.04×10-14J。7