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第十六章檢測　近代物理初步(加試) (時間:60分鐘　滿分:100分) 一、不定項(xiàng)選擇題(每小題可能只有一個選項(xiàng)正確,也可能有多個選項(xiàng)正確,共65分) 1.關(guān)于光的本性,下列說法正確的是(　　) A.光電效應(yīng)反映光的粒子性 B.光電子的最大初動能和入射光的頻率成正比 C.光子的能量與光的頻率成正比 D.光在空間傳播時,是不連續(xù)的,是一份一份的,每一份光叫做一個光子 2.根據(jù)玻爾理論,以下說法正確的是(　　) A.電子繞核運(yùn)動有加速度,就要向外輻射電磁波 B.處于定態(tài)的原子,其電子做變速運(yùn)動,但它并不向外輻射能量 C.原子內(nèi)電子的可能軌道是不連續(xù)的 D.原子能級躍遷時,輻射或吸收光子的能量取決于兩個軌道的能量差 3.下列光的波粒二象性的說法中,正確的是(　　) A.有的光是波,有的光是粒子 B.光的波長越長,其波動性越顯著;波長越短,其粒子性越顯著 C.光的粒子性說明每個光子就像極小的小球體一樣 D.光波不同于宏觀概念中的那種連續(xù)的波,它是表明大量光子運(yùn)動規(guī)律的一種概率波 4.(2017年4月浙江選考)下列說法正確的是(　　) A.β、γ射線都是電磁波 B.原子核中所有核子單獨(dú)存在時質(zhì)量總和大于該原子核的總質(zhì)量 C.在LC振蕩電路中,電容器剛放電時,電容器極板上電荷量最多,回路電流最小 D.處于n=4激發(fā)態(tài)的氫原子共能輻射出4種不同頻率的光子 5.以下說法正確的是(　　) A.氫原子能吸收任意頻率的光子并躍遷到高能態(tài) B.愛因斯坦為解釋光電效應(yīng)現(xiàn)象提出了光子說 C.太陽輻射的能量主要來自太陽內(nèi)部的核聚變反應(yīng) D.放射性物質(zhì)放出的射線中,α粒子的貫穿本領(lǐng)最強(qiáng) 6.下列說法正確的是(　　) A.根據(jù)天然放射現(xiàn)象,盧瑟福提出了原子的核式結(jié)構(gòu) B.一個氫原子從n=3的能級躍遷到n=2的能級,該氫原子吸收光子,能量增加 C.鈾(92238U)經(jīng)過多次α、β衰變形成穩(wěn)定的鉛(82206Pb)的過程中,有6個中子轉(zhuǎn)變成質(zhì)子 D.機(jī)場、車站等地進(jìn)行安全檢查時,能輕而易舉地窺見箱內(nèi)物品,利用了γ射線較強(qiáng)的穿透能力 7.一個德布羅意波波長為λ1的中子和另一個德布羅意波波長為λ2的氘核同向正碰后結(jié)合成一個氚核,該氚核的德布羅意波波長為(　　) A.λ1λ2λ1+λ2 B.λ1λ2λ1-λ2 C.λ1+λ22 D.λ1-λ22 8.如下的說法正確的是(　　) A.12H+13H→24He+01n是輕核聚變反應(yīng) B.β衰變說明了原子核中有電子 C.光電效應(yīng)說明了光具有粒子性 D.γ射線可用來消除靜電 9.以下是有關(guān)近代物理內(nèi)容的若干敘述,其中正確的是(　　) A.太陽內(nèi)部發(fā)生的核反應(yīng)是熱核反應(yīng) B.一束光照射到某種金屬上不能發(fā)生光電效應(yīng),可能是因?yàn)檫@束光的光強(qiáng)太小 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,電子的動能減小,但原子的能量增大 D.原子核發(fā)生一次β衰變,該原子外層就失去一個電子 10.太陽內(nèi)部持續(xù)不斷地發(fā)生著4個質(zhì)子(11H)聚變?yōu)?個氦核(24He)的熱核反應(yīng),核反應(yīng)方程是411H→24He+2X,這個核反應(yīng)釋放出大量核能。已知質(zhì)子、氦核、X的質(zhì)量分別為m1、m2、m3,真空中的光速為c。下列說法正確的是(　　) A.方程中的X表示中子(01n) B.方程中的X表示電子(-1　0e) C.這個核反應(yīng)中質(zhì)量虧損Δm=4m1-m2 D.這個核反應(yīng)中釋放的核能ΔE=(4m1-m2-2m3)c2 11.放射性元素90234Th的衰變方程為90234Th→91234Pa+X,下列表述正確的是(　　) A.X是由Th原子釋放的核外電子 B.該衰變是β衰變 C.加壓或加溫不能改變其衰變的快慢 D.Th發(fā)生衰變時原子核要吸收能量 12. 右圖為氫原子能級圖,A、B、C分別表示電子三種不同能級躍遷時放出的光子,其中(　　) A.頻率最高的是B B.波長最長的是C C.頻率最高的是A D.波長最長的是B 13. 在光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)中,小宇同學(xué)用同一光電管在不同實(shí)驗(yàn)條件下得到了三條光電流與電壓之間的關(guān)系曲線(甲光、乙光、丙光),如圖所示。則可判斷出(　　) A.甲光的頻率高于乙光的頻率 B.乙光的波長大于丙光的波長 C.乙光對應(yīng)的截止頻率高于丙光的截止頻率 D.甲光對應(yīng)的光電子最大初動能大于丙光的光電子最大初動能 二、非選擇題(本題共4小題,共35分) 14.(6分)核電站利用原子核鏈?zhǔn)椒磻?yīng)放出的巨大能量進(jìn)行發(fā)電,92235U是核電站常用的核燃料。92235U受一個中子轟擊后裂變成56144Ba和3689Kr兩部分,并產(chǎn)生　　　　個中子。要使鏈?zhǔn)椒磻?yīng)發(fā)生,裂變物質(zhì)的體積要　　　　(選填“大于”或“小于”)它的臨界體積。 15.(9分)(2017臺州市聯(lián)考)現(xiàn)有五個核反應(yīng): A.12H+13H→24He+01n B.92235U+01n→X+3894Sr+201n C.1124Na→1224Mg+-1　0e D.88220Ra→86216Rn+24He E.24He+49Be→01n+612C (1)　　　　是發(fā)現(xiàn)中子的核反應(yīng)方程,　　　　是研究原子彈和氫彈的基本核反應(yīng)方程。 (2)求B項(xiàng)中X的質(zhì)量數(shù)和中子數(shù)。 (3)判斷以上五個核反應(yīng)的反應(yīng)類型。 16.(10分)三個α粒子結(jié)合成一個碳612C,已知碳原子的質(zhì)量為12.000 0 u,氦原子質(zhì)量為4.002 6 u。 (1)寫出核反應(yīng)方程; (2)這個核反應(yīng)放出的能量是多少焦? (3)這個能量合多少M(fèi)eV? 17.(10分) 在勻強(qiáng)磁場中,一個原來靜止的原子核,由于放出一個α粒子,結(jié)果得到一張兩個相切圓的徑跡照片(如圖所示),今測得兩個相切圓半徑之比r1∶r2=44∶1。求: (1)這個原子核原來所含的質(zhì)子數(shù)是多少? (2)圖中哪一個圓是α粒子的徑跡?(說明理由) 第十六章檢測　近代物理初步(加試) 1.ACD　光電效應(yīng)反映光的粒子性,故A正確;根據(jù)光電效應(yīng)方程Ekm=hν-W0可知,光電子的最大初動能與入射光的頻率成一次函數(shù)關(guān)系,不是正比關(guān)系,故B錯誤;根據(jù)E=hν,可知光子的能量與光的頻率成正比,故C正確;由愛因斯坦的光子說:光在空間傳播時,是不連續(xù)的,是一份一份的,每一份光叫作一個光子,故D正確。 2.BCD　根據(jù)玻爾理論,電子繞核運(yùn)動有加速度,但并不向外輻射能量,也不會向外輻射電磁波,故選項(xiàng)A錯誤,選項(xiàng)B正確;玻爾理論中的第二條假設(shè),就是電子繞核運(yùn)動可能的軌道半徑是量子化的,不連續(xù)的,選項(xiàng)C正確;原子在發(fā)生能級躍遷時,要放出或吸收一定頻率的光子,光子能量取決于兩個軌道的能量差,故選項(xiàng)D正確。 3.BD　光既是波又是粒子,故A錯誤;光的波長越長,其波動性越顯著,波長越短,其粒子性越顯著,選項(xiàng)B正確;光具有波動性,但不是經(jīng)典理論中的波,光具有粒子性,也不是傳統(tǒng)概念中的粒子,光與物質(zhì)作用時,即發(fā)生能量交換時,不是連續(xù)進(jìn)行的,而是“一份一份”進(jìn)行的,表現(xiàn)出粒子性,光在空間的分布規(guī)律符合波動規(guī)律,表現(xiàn)出波動性,故選項(xiàng)C錯誤;光的波粒二象性學(xué)說是建立在麥克斯韋的光的電磁說和愛因斯坦的光子說的基礎(chǔ)上,由光子說中提出的光子能量的計(jì)算公式E=hν可知,反映粒子的特征的E與反映波動特征的ν相聯(lián)系,進(jìn)一步分析可知,當(dāng)光子的能量比較小即頻率ν較小,波長λ較大,波動性明顯,粒子性不明顯,反之,當(dāng)光子的能量比較大,頻率ν較大,波長λ較小,粒子性明顯,波動性不明顯,故選項(xiàng)D正確。 4.BC 5.BC　氫原子在從低能級向高能級躍遷時,只能吸收特定頻率的光子;太陽內(nèi)部發(fā)生的核聚變,會產(chǎn)生大量的能量,這些能量以太陽光的形式輻射出來;放射性物質(zhì)放出的射線中,α粒子動能很大,但由于電荷量大,體積大,故電離本領(lǐng)很強(qiáng),貫穿本領(lǐng)很弱,一張紙就能把它擋住。故B、C正確。 6.C　盧瑟福提出原子的核式結(jié)構(gòu)的實(shí)驗(yàn)依據(jù)是α粒子散射實(shí)驗(yàn),A錯誤;氫原子從n=3能級躍遷到n=2能級,氫原子要放出光子,能量減小,B錯誤;機(jī)場、車站等地進(jìn)行安全檢查,利用的是X射線的穿透本領(lǐng),D錯誤。 7.A　中子的動量p1=hλ1,氘核的動量p2=hλ2,對撞后形成的氚核的動量p3=p2+p1,所以氚核的德布羅意波波長λ3=hp3=λ1λ2λ1+λ2,A正確。 8.AC　12H+13H→24He+01n是輕核聚變反應(yīng),太陽輻射能量來自于輕核的聚變,故A正確;β衰變是中子轉(zhuǎn)變成質(zhì)子而放出的電子,故B錯誤;光電效應(yīng)說明了光具有粒子性,故C正確;γ射線是高能光子,即高能電磁波,它是不帶電的,所以γ射線的電離作用很弱,故D錯誤。 9.AC　太陽內(nèi)部發(fā)生的核反應(yīng)是熱核反應(yīng),A正確;一束光照射到金屬表面不能發(fā)生光電效應(yīng),是因?yàn)楣獾念l率小于金屬的截止頻率,與光強(qiáng)無關(guān),B錯誤;按照玻爾理論,C正確;原子核發(fā)生一次β衰變,是核內(nèi)一個中子轉(zhuǎn)變?yōu)橐粋€質(zhì)子時,放出一個電子,D錯誤。 10.D　由核質(zhì)量數(shù)守恒、電荷數(shù)守恒可推斷出X為+1　0e,A、B錯;質(zhì)量虧損為Δm=4m1-m2-2m3,釋放的核能為ΔE=Δmc2=(4m1-m2-2m3)c2,C錯,D對。 11.BC　根據(jù)電荷數(shù)守恒、質(zhì)量數(shù)守恒知,X的電荷數(shù)為-1,質(zhì)量數(shù)為0,則X為電子,該衰變?yōu)棣滤プ?β衰變的本質(zhì)是其中的一個中子變成一個質(zhì)子和一個電子,故A錯誤,B正確;衰變的快慢與溫度、壓強(qiáng)無關(guān),由原子核內(nèi)部因素決定,故C正確;衰變時原子核會放出熱量,故D錯誤。 12.AB　根據(jù)hν=ΔE和c=λν可知,ΔE大,頻率就大,波長就短,選項(xiàng)A、B正確。 13.B　因光電管不變,所以逸出功不變。由圖象知甲光、乙光對應(yīng)的遏止電壓相等,且小于丙光對應(yīng)的遏止電壓,所以甲光和乙光對應(yīng)的光電子最大初動能相等且小于丙光光電子的最大初動能,故D錯誤;根據(jù)愛因斯坦光電效應(yīng)方程Ek=hν-W0知甲光和乙光的頻率相等,且小于丙光的頻率,故A錯誤,B正確;截止頻率是由金屬決定的,與入射光無關(guān),故C錯誤。 14.答案 3　大于 解析 由質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)守恒可知92235U+01n→56144Ba+3689Kr+301n,可見產(chǎn)生了3個中子,鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的一個條件是鈾燃料的體積必須大于或等于臨界體積。 15.答案 (1)E　B、A　(2)質(zhì)量數(shù)為140,中子數(shù)為86　(3)見解析 解析 (1)E是查德威克發(fā)現(xiàn)中子的核反應(yīng)方程,A是氫彈的核反應(yīng)方程,B是原子彈的核反應(yīng)方程。 (2)由電荷數(shù)守恒和質(zhì)量數(shù)守恒可以判定X的質(zhì)量數(shù)為140,電荷數(shù)為54,所以中子數(shù)為140-54=86。 (3)衰變是原子核自發(fā)地放出α粒子或β粒子的反應(yīng),C是β衰變,D是α衰變,E是人工控制的原子核的變化,屬人工轉(zhuǎn)變,裂變是重核吸收中子后分裂成幾個中等質(zhì)量的核的反應(yīng),B是裂變,聚變是幾個輕核結(jié)合成較大質(zhì)量的核的反應(yīng),A是聚變。 16.答案 (1)324He→612C+ΔE　(2)1.16510-12 J　(3)7.29 MeV 解析 (1)324He→612C+ΔE。 (2)Δm=34.002 6 u-12.000 0 u=0.007 8 u, Δm=0.007 81.6610-27 kg=12.94810-30 kg, ΔE=Δmc2=1.16510-12 J。 (3)ΔE=1.16510-121.610-19 eV=7.29106 eV=7.29 MeV。 17.答案 (1)90　(2)圓軌道1　理由見解析 解析 (1)設(shè)衰變后α粒子的電荷量為q1=2e,新生核的電荷量為q2,它們的質(zhì)量分別為m1和m2,衰變后的速度分別為v1和v2,則原來原子核的電荷量q=q1+q2,根據(jù)軌道半徑公式有r1r2=m1v1Bq1m2v2Bq2=m1v1q2m2v2q1 又由于衰變過程中遵循動量守恒定律,則m1v1=m2v2 以上三式聯(lián)立解得q=90e。 即這個原子核原來所含的質(zhì)子數(shù)為90。 (2)由于動量大小相等,因此軌道半徑與粒子的電荷量成反比。所以圓軌道1是α粒子的徑跡,圓軌道2是新生核的徑跡,兩者電性相同,運(yùn)動方向相反。