16章末綜合檢測 一、選擇題(本題共8小題，每小題4分，共32分在每小題給出的四個選項中，有的只有一個選項正確，有的有多個選項正確，全部選對的得4分，選對但不全的得2分，有錯選的得0分)1(2020年廣東卷)科學家發(fā)現(xiàn)在月球上含有豐富的He(氦3)它是一種高效、清潔、安全的核聚變?nèi)剂希鋮⑴c的一種核聚變反應的方程式為HeHe2HHe.關于He聚變下列表述正確的是()A聚變反應不會釋放能量B聚變反應產(chǎn)生了新的原子核C聚變反應沒有質量虧損D目前核電站都采用He聚變反應發(fā)電解析：輕核聚變而生成質量較大(中等)的新核故B正確答案：B2(2020年宜昌模擬)如圖1甲是、三種射線穿透能力的示意圖，圖乙是工業(yè)上利用射線的穿透性來檢查金屬內(nèi)部的傷痕的示意圖，請問圖乙中的檢查是利用了哪種射線()圖1A射線B射線C射線 D三種射線都可以解析：由圖甲可知射線和射線都不能穿透鋼板，射線的穿透力最強，可用來檢查金屬內(nèi)部的傷痕，答案為C.答案：C圖23靜止在勻強磁場中的某放射性元素的原子核，當它放出一個粒子后，其速度方向與磁場方向垂直，測得粒子和反沖核軌道半徑之比為441，如圖2所示(圖中直徑?jīng)]有按比例畫)，則 ()A粒子和反沖核的動量大小相等，方向相反B原來放射性元素的原子核電荷數(shù)是90C反沖核的核電荷數(shù)是88D粒子和反沖核的速度之比為188解析：粒子之間相互作用的過程中遵循動量守恒定律，由于原來的原子核是靜止的，初動量為零，則末動量也為零，即：粒子和反沖核的動量大小相等，方向相反，所以A正確由于釋放的粒子和反沖核，在垂直于磁場的平面內(nèi)且在洛倫茲力作用下做勻速圓周運動，所以由牛頓第二定律得：qvBm，得R.若原來放射性元素的核電荷數(shù)為Q，則對粒子：R1.對反沖核：R2.由于p1p2，所以有：.解得：Q90.它們的速度大小與質量成反比所以B、C正確，D錯誤答案：ABC4(2020年全國卷)氦氖激光器能產(chǎn)生三種波長的激光，其中兩種波長分別為10.6328 m，23.39 m.已知波長為1的激光是氖原子在能級間隔為E11.96 eV的兩個能級之間躍遷產(chǎn)生的用E2表示產(chǎn)生波長為2的激光所對應的躍遷的能級間隔，則E2的近似值為()A10.50 eV B0.98 eVC0.53 eV D0.36 eV解析：由躍遷公式得E1，E2，聯(lián)立可得E2.E10.36 eV，選項D對圖3答案：D5用于火災報警的離子煙霧傳感器如圖3所示，在網(wǎng)罩內(nèi)有電極和，a、b端接電源，是一小塊放射性同位素镅241，它能放射出一種很容易使氣體電離的粒子平時，镅放射出的粒子使兩個電極間的空氣電離，在a、b間形成較強的電流發(fā)生火災時，煙霧進入網(wǎng)罩內(nèi)，煙塵顆粒吸收空氣中的離子和镅發(fā)出的粒子，導致電流發(fā)生變化，電路檢測到這種變化從而發(fā)生警報下列有關這種報警器的說法正確的是()A镅241發(fā)出的是粒子，有煙霧時電流增強B镅241發(fā)出的是粒子，有煙霧時電流減弱C镅241發(fā)出的是粒子，有煙霧時電流增強D镅241發(fā)出的是粒子，有煙霧時電流減弱解析：三種射線中射線的電離本領最強，當有煙塵時，由于煙塵吸收空氣中的離子和粒子，所以電流會減弱故B正確答案：B6(2020年上海卷)光電效應的實驗結論是：對于某種金屬()A無論光強多強，只要光的頻率小于極限頻率就不能產(chǎn)生光電效應B無論光的頻率多低，只要光照時間足夠長就能產(chǎn)生光電效應C超過極限頻率的入射光強度越弱，所產(chǎn)生的光電子的最大初動能就越小D超過極限頻率的入射光頻率越高，所產(chǎn)生的光電子的最大初動能就越大解析：根據(jù)光電效應規(guī)律可知A正確，B、C錯誤根據(jù)光電效應方程mvhW，頻率越高，初動能就越大，D正確答案：AD7裂變反應是目前核能利用中常見的反應以原子核為燃料的反應堆中，當俘獲一個慢中子后發(fā)生的裂變反應可以有多種方式，其中一種可表示為：UnXeSr3X23504321.0087138.917893.9154反應方程下方的數(shù)字是中子及有關原子核的靜止質量(以原子質量單位 u 為單位，取1 u 的質量對應的能量為9.3×102 MeV，此裂變反應中()A釋放出的能量是30×102 MeV，X是中子B釋放出的能量是30 MeV，X是質子C釋放出的能量是1.8×102 MeV，X是中子D釋放出的能量是1.8×102 MeV，X是質子解析：據(jù)核反應過程中質量數(shù)和電荷數(shù)守恒可判斷X是中子m(235.04321.0087138.917893.91543×1.0087) u0.1926 u，可見該反應釋放能量，釋放的能量E0.1926×9.3×102 MeV1.8×102 MeV.故C正確答案：C圖48如圖4所示，是利用放射線自動控制鋁板厚度的裝置假如放射源能放射出、三種射線，而根據(jù)設計，該生產(chǎn)線壓制的是3 mm厚的鋁板，那么這三種射線中的哪種射線對控制厚度起主要作用？當探測接收器單位時間內(nèi)接收到的放射性粒子的個數(shù)超過標準值時，將會通過自動裝置將M、N兩個軋錕間的距離調(diào)大還是調(diào)小()A射線；大 B射線；大C射線；小 D射線；大解析：射線不能穿過3 mm厚的鋁板，射線又很容易穿過3 mm厚的鋁板，基本不受鋁板厚度的影響而射線剛好能穿透幾毫米厚的鋁板，因此厚度的微小變化會使穿過鋁板的射線的強度發(fā)生較明顯變化即射線對控制厚度起主要作用若超過標準值，說明鋁板太薄了，應該將兩個軋輥間的距離調(diào)節(jié)得大些故B正確答案：B二、實驗題(本題包括2小題，共10分)9(2020年福建卷)隨著現(xiàn)代科學的發(fā)展，大量的科學發(fā)現(xiàn)促進了人們對原子、原子核的認識，下列有關原子、原子核的敘述正確的是_(填選項前的編號)盧瑟福粒子散射實驗說明原子核內(nèi)部具有復雜的結構天然放射現(xiàn)象表明原子核內(nèi)部有電子輕核聚變反應方程有：HHHen氫原子從n3能級躍遷到n1能級和從n2能級躍遷到n1能級，前者躍遷輻射出的光子波長比后者的長解析：盧瑟福粒子散射實驗說明的是原子內(nèi)部的結構而不是原子核內(nèi)部的結構，故錯；天然放射現(xiàn)象說明原子核具有復雜的結構，而不是內(nèi)部有電子，故錯；氫原子從n3能級躍遷到n1能級放出的光子能量大于從n2能級躍遷到n1能級放出的光子能量，故前者波長小于后者，即錯由核反應規(guī)律可知正確答案：10(2020年天津海濱新區(qū)重點學校聯(lián)考)氣墊導軌工作時能夠通過噴出的氣體使滑塊懸浮從而基本消除掉摩擦力的影響，因此成為重要的實驗器材，氣墊導軌和光電門、數(shù)字毫秒計配合使用能完成許多實驗現(xiàn)提供以下實驗器材：(名稱、圖象、編號如圖5所示)圖5利用以上實驗器材還可以完成“驗證動量守恒定律”的實驗，為完成此實驗，某同學將實驗原理設定為：m1v0(m1m2)v針對此原理，我們應選擇的器材編號為：_；在我們所選的器材中：_器材對應原理中的m1(填寫器材編號)解析：題給原理是動量守恒，故應選擇器材為ABC.由題意知B對應原理中的m1.答案：ABCB三、計算題(本題包括7小題，共58分解答應寫出必要的文字說明、方程式和重要演算步驟只寫出最后答案的不能得分有數(shù)值計算的題，答案中必須明確寫出數(shù)值和單位)11(2020年山東臨沂)1934年約里奧居里夫婦用粒子轟擊靜止的Al，發(fā)現(xiàn)了放射性磷P和另一種粒子，并因這一偉大發(fā)現(xiàn)而獲得諾貝爾物理學獎(1)寫出這個過程的核反應方程式(2)若該種粒子以初速度v0與一個靜止的12C核發(fā)生碰撞，但沒有發(fā)生核反應，該粒子碰后的速度大小為v1，運動方向與原運動方向相反，求碰撞后12C核的速度解析：(1)核反應方程式為：HeAlPn(2)設該種粒子的質量為m，則12C核的質量為12m.由動量守恒定律可得：mv0m(v1)12mv2解得：v2則碰撞后該種粒子運動方向與原粒子運動方向相同答案：(1)HeAlPn(2)與原粒子運動方向相同圖612(2020年寧夏卷)某同學利用如圖6所示的裝置驗證動量守恒定律圖中兩擺擺長相同，懸掛于同一高度，A、B兩擺球均很小，質量之比為12.當兩擺均處于自由靜止狀態(tài)時，其側面剛好接觸向右上方拉動B球使其擺線伸直并與豎直方向成45°角，然后將其由靜止釋放結果觀察到兩擺球粘在一起擺動，且最大擺角為30°.若本實驗允許的最大誤差為±4%，此實驗是否成功地驗證了動量守恒定律？解析：設擺球A、B的質量分別為mA、mB，擺長為l，B球的初始高度h1，碰撞前B球的速度為vB.在不考慮擺線質量的情況下，根據(jù)題意及機械能守恒定律得h1l(1cos45°)mBvmBgh1設碰撞前、后兩擺球的總動量的大小分別為p1、p2，有p1mBvB聯(lián)立式得p1mB同理可得p2(mBmB)聯(lián)立式得代入已知條件得()21.03由此可以推出|4%所以，此實驗在規(guī)定的范圍內(nèi)驗證了動量守恒定律答案：是圖713(2020年全國卷)如圖7所示，一質量為M的物塊靜止在桌面邊緣，桌面離水平地面的高度為h.一質量為m的子彈以水平速度v0射入物塊后，以水平速度v0/2射出重力加速度為g.求：(1)此過程中系統(tǒng)損失的機械能；(2)此后物塊落地點離桌面邊緣的水平距離解析：(1)設子彈穿過物塊后物塊的速度為v，由動量守恒得mv0mMv解得vv0系統(tǒng)的機械能損失為Emvm()2Mv2由式得E(3)mv.(2)設物塊下落到地面所需時間為t，落地點距桌面邊緣的水平距離為s，則hgt2svt由式得s.答案：(1)(3)mv(2)14已知氫原子基態(tài)的電子軌道半徑r10.53×1010 m，基態(tài)的能級值為E113.6 eV.(1)求電子在n1的軌道上運動形成的等效電流(2)有一群氫原子處于量子數(shù)n3的激發(fā)態(tài)，畫出能級圖，在圖上用箭頭標明這些氫原子能發(fā)出哪幾條光譜線(3)計算這幾條光譜線中最長的波長解析：(1)電子繞核運動具有周期性，設運轉周期為T，由牛頓第二定律和庫侖定律有：km2r1又軌道上任一處，每一周期通過該處的電荷量為e，由電流的定義式得所求等效電流I聯(lián)立式得I× A1.05×103 A圖8(2)由于這群氫原子的自發(fā)躍遷輻射，會得到三條光譜線，如右圖8所示(3)三條光譜線中波長最長的光子能量最小，發(fā)生躍遷的兩個能級的能量差最小，根據(jù)氫原子能級的分布規(guī)律可知，氫原子一定是從n3的能級躍遷到n2的能級設波長為，由hE3E2，得m6.58×107m答案：(1)1.05×103A(2)如圖8所示(3)6.58×107m152020年，我國自行設計并研制的“人造太陽”托卡馬克實驗裝置運行獲得重大進展，這標志著我國已經(jīng)邁入可控熱核反應領域先進國家行列該反應所進行的聚變過程是HHHen，反應原料氘(H)富存于海水中，而氚(H)是放射性元素，自然界中不存在，但可以通過中子轟擊鋰核(Li)的人工核轉變得到則：(1)請把下列用中子轟擊鋰核(Li)產(chǎn)生一個氚核(H)和一個新核的人工核轉變方程填寫完整；Li_H.(2)在(1)中，每生產(chǎn)1 g的氚同時有多少個Li核實現(xiàn)了核轉變？(阿伏加德羅常數(shù)NA取6.0×1023mol1)(3)一個氘核和一個氚核發(fā)生核聚變時，平均每個核子釋放的能量為5.6×1013 J，求該核聚變過程中的質量虧損解析：(1)LinHeH(2)因為1 g氚為 mol，根據(jù)核反應方程，實現(xiàn)核轉變的Li也為 mol，所以有2.0×1023個Li實現(xiàn)了核轉變(3)根據(jù)愛因斯坦質能方程Emc2.核聚變反應中有5個核子參加了反應，所以質量虧損為m3.1×1029 kg.答案：(1)n；He(2)2.0×1023個(3)3.1×1029kg161930年科學家發(fā)現(xiàn)釙放出的射線貫穿能力極強，它甚至能穿透幾厘米厚的鉛板，1932年，英國年輕物理學家查德威克用這種未知射線分別轟擊氫原子和氮原子，結果打出一些氫核和氮核，測量出被打出的氫核和氮核的速度，并由此推算出這種粒子的質量若未知射線均與靜止的氫核和氮核正碰，測出被打出的氫核最大速度為vH3.3×107m/s，被打出的氮核的最大速度vN4.5×106m/s，假定正碰時無機械能損失，設未知射線中粒子質量為m，初速為v，質子的質量為m.(1)推導被打出的氫核和氮核的速度表達式；(2)根據(jù)上述數(shù)據(jù)，推算出未知射線中粒子的質量m與質子的質量m之比(已知氮核質量為氫核質量的14倍，結果保留三位有效數(shù)字)解析：(1)碰撞過程滿足動量守恒且機械能守恒，與氫核碰撞時有mvmv1mHvH，mv2mvmHv，解之得vHv，同理可得vNv.(2)由上面可得，代入數(shù)據(jù)得1.05.答案：(1)vHvvNv(2)1.05圖917(2020山東聊城模擬)(1)原子處于基態(tài)時最穩(wěn)定，處于較高能級時會自發(fā)地向低能級躍遷如圖9所示為氫原子的能級圖現(xiàn)讓一束單色光照射到大量處于基態(tài)(量子數(shù)n1)的氫原子上，被激發(fā)的氫原子能自發(fā)地發(fā)出3種不同頻率的色光，則照射氫原子的單色光的光子能量為多少eV？用這種光照射逸出功為4.54 eV的金屬表面時，逸出的光電子的最大初動能是多少eV?(2)靜止的Li核俘獲一個速度v17.7×104 m/s的中子而發(fā)生核反應，生成兩個新核已知生成物中He的速度v22.0×104 m/s，其方向與反應前中子速度方向相同寫出上述反應方程求另一生成物的速度解析：(1)由C3可知n3，故照射光的光子能量為E3E112.09 eV由EKhW知EK(12.094.54) eV7.55 eV.(2)核反應方程式為LinHHe.設中子、氦核、新核的質量分別為m1、m2、m3，它們的速度分別為v1、v2、v3，根據(jù)動量守恒有：m1v1m2v2m3v3v31×103 m/s負號說明新核運動方向與氦核相反答案：(1)12.097.55(2)LinHHe1×103 m/s運動方向與氦核相反