2020高考物理單元卷 第16章原子結(jié)構(gòu) 原子核 章末綜合檢測

《2020高考物理單元卷 第16章原子結(jié)構(gòu) 原子核 章末綜合檢測》由會員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《2020高考物理單元卷 第16章原子結(jié)構(gòu) 原子核 章末綜合檢測（12頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。

1、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(xué)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(yīng)的方程式為He＋He―→2H＋He.關(guān)于He聚變下列表述正確的是 (　　) A．聚變反應(yīng)不會釋放能量 B．聚變反應(yīng)產(chǎn)生了新的原子核 C．聚變反應(yīng)沒有質(zhì)量虧損 D．目前核電站都采用He聚變反應(yīng)發(fā)電 解析：輕核聚變而生成質(zhì)量較大(中等)的新核．故B正確． 答案：B

2、2．(2020年宜昌模擬)如圖1甲是α、β、γ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1 A．α射線　　　　　　 B．β射線 C．γ射線 D．三種射線都可以 解析：由圖甲可知α射線和β射線都不能穿透鋼板，γ射線的穿透力最強(qiáng)，可用來檢查金屬內(nèi)部的傷痕，答案為C. 答案：C 圖2 3．靜止在勻強(qiáng)磁場中的某放射性元素的原子核，當(dāng)它放出一個α粒子后，其速度方向與磁場方向垂直，測得α粒子和反沖核軌道半徑之比為44∶1，如圖2所示(圖中直徑?jīng)]有按比例畫)，則

3、 (　　) A．α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90 C．反沖核的核電荷數(shù)是88 D．α粒子和反沖核的速度之比為1∶88 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：α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α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(yùn)動，所以由牛頓第二定律得： qvB＝m，得R＝. 若原來放射性元素的核電荷數(shù)為Q，則對α粒子： R1＝. 對反沖核：R2＝. 由于p1＝p2，所以有：＝. 解得：Q

4、＝90. 它們的速度大小與質(zhì)量成反比．所以B、C正確，D錯誤． 答案：ABC 4．(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λ1＝0.6328 μm，λ2＝3.39 μm.已知波長為λ1的激光是氖原子在能級間隔為ΔE1＝1.96 eV的兩個能級之間躍遷產(chǎn)生的．用ΔE2表示產(chǎn)生波長為λ2的激光所對應(yīng)的躍遷的能級間隔，則ΔE2的近似值為 (　　) A．10.50 eV B．0.98 eV C．0.53 eV D．0.36 eV 解析：由躍遷公式得ΔE1＝，ΔE2＝，聯(lián)立可得ΔE2＝.ΔE1＝0.36 eV，選項D對． 圖3 答

5、案：D 5．用于火災(zāi)報警的離子煙霧傳感器如圖3所示，在網(wǎng)罩Ⅰ內(nèi)有電極Ⅱ和Ⅲ，a、b端接電源，Ⅳ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(qiáng)的電流．發(fā)生火災(zāi)時，煙霧進(jìn)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(dǎo)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(guān)這種報警器的說法正確的是 (　　) A．镅241發(fā)出的是α粒子，有煙霧時電流增強(qiáng) B．镅241發(fā)出的是α粒子，有煙霧時電流減弱 C．镅241發(fā)出的是β粒子，有煙霧時電流增強(qiáng) D．镅241發(fā)出的是β粒子，有煙霧時電流減弱 解析：三

6、種射線中α射線的電離本領(lǐng)最強(qiáng)，當(dāng)有煙塵時，由于煙塵吸收空氣中的離子和α粒子，所以電流會減弱．故B正確． 答案：B 6．(2020年上海卷)光電效應(yīng)的實驗結(jié)論是：對于某種金屬 (　　) A．無論光強(qiáng)多強(qiáng)，只要光的頻率小于極限頻率就不能產(chǎn)生光電效應(yīng) 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(yīng) C．超過極限頻率的入射光強(qiáng)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(yīng)規(guī)律可知A正確，B、C錯誤．根據(jù)光電效應(yīng)方程mv＝hν－W，頻率ν越高，初動能就越大，D正確． 答案：AD 7．裂變反應(yīng)是

7、目前核能利用中常見的反應(yīng)．以原子核為燃料的反應(yīng)堆中，當(dāng)俘獲一個慢中子后發(fā)生的裂變反應(yīng)可以有多種方式，其中一種可表示為： U　＋　n　→　Xe?。r＋3X 235．0432　1.0087　138.9178　93.9154 反應(yīng)方程下方的數(shù)字是中子及有關(guān)原子核的靜止質(zhì)量(以原子質(zhì)量單位 u 為單位，取1 u 的質(zhì)量對應(yīng)的能量為9.3×102 MeV，此裂變反應(yīng)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(zhì)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(zhì)子 解析：據(jù)核

8、反應(yīng)過程中質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)守恒可判斷X是中子．Δm＝(235.0432＋1.0087－138.9178－93.9154－3×1.0087) u＝0.1926 u，可見該反應(yīng)釋放能量，釋放的能量ΔE＝0.1926×9.3×102 MeV＝1.8×102 MeV.故C正確． 答案：C 圖4 8．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α、β、γ三種射線，而根據(jù)設(shè)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(dāng)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(biāo)準(zhǔn)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 (　

9、　) A．α射線；大 B．β射線；大 C．γ射線；小 D．γ射線；大 解析：α射線不能穿過3 mm厚的鋁板，γ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β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β射線的強(qiáng)度發(fā)生較明顯變化．即β射線對控制厚度起主要作用．若超過標(biāo)準(zhǔn)值，說明鋁板太薄了，應(yīng)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(xué)的發(fā)展，大量的科學(xué)發(fā)現(xiàn)促進(jìn)了人們對原子、原子核的認(rèn)識，下列有關(guān)原子、原子核的敘述正確的是________．(填選項

10、前的編號) ①盧瑟福α粒子散射實驗說明原子核內(nèi)部具有復(fù)雜的結(jié)構(gòu) ②天然放射現(xiàn)象表明原子核內(nèi)部有電子 ③輕核聚變反應(yīng)方程有：H＋H―→He＋n ④氫原子從n＝3能級躍遷到n＝1能級和從n＝2能級躍遷到n＝1能級，前者躍遷輻射出的光子波長比后者的長 解析：盧瑟福α粒子散射實驗說明的是原子內(nèi)部的結(jié)構(gòu)而不是原子核內(nèi)部的結(jié)構(gòu)，故①錯；天然放射現(xiàn)象說明原子核具有復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，而不是內(nèi)部有電子，故②錯；氫原子從n＝3能級躍遷到n＝1能級放出的光子能量大于從n＝2能級躍遷到n＝1能級放出的光子能量，故前者波長小于后者，即④錯．由核反應(yīng)規(guī)律可知③正確． 答案：③ 10．(2020年天津海濱新區(qū)重點學(xué)

11、校聯(lián)考)氣墊導(dǎo)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(dǎo)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(xué)將實驗原理設(shè)定為：m1v0＝(m1＋m2)v ①針對此原理，我們應(yīng)選擇的器材編號為：__________； ②在我們所選的器材中：__________器材對應(yīng)原理中的m1(填寫器材編號)． 解析：①題給原理是動量守恒，故應(yīng)選擇器材為ABC. ②由題意知B對應(yīng)原理中的m1. 答案：①ABC?、?/p>

12、B 三、計算題(本題包括7小題，共58分．解答應(yīng)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α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(xué)獎． (1)寫出這個過程的核反應(yīng)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(yīng)，該粒子碰后的速度大小為v1，運(yùn)動方向與原運(yùn)動方向相反，求碰撞后12C核的速度． 解析：(1)核反應(yīng)方程式為：He＋Al―→P＋n (2)設(shè)該種粒子的質(zhì)量為m，則12

13、C核的質(zhì)量為12m.由動量守恒定律可得：mv0＝m(－v1)＋12mv2 解得：v2＝ 則碰撞后該種粒子運(yùn)動方向與原粒子運(yùn)動方向相同． 答案：(1)He＋Al―→P＋n (2)　與原粒子運(yùn)動方向相同 圖6 12．(2020年寧夏卷)某同學(xué)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(zhì)量之比為1∶2.當(dāng)兩擺均處于自由靜止?fàn)顟B(tài)時，其側(cè)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(jié)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？

14、 解析：設(shè)擺球A、B的質(zhì)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(zhì)量的情況下，根據(jù)題意及機(jī)械能守恒定律得h1＝l(1－cos45°)① mBv＝mBgh1② 設(shè)碰撞前、后兩擺球的總動量的大小分別為p1、p2，有 p1＝mBvB③ 聯(lián)立①②③式得p1＝mB④ 同理可得p2＝(mB＋mB)⑤ 聯(lián)立④⑤式得＝⑥ 代入已知條件得()2＝1.03⑦ 由此可以推出||≤4%⑧ 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7 13．(2020年全國卷)如圖7所示，一質(zhì)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

15、.一質(zhì)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(jī)械能； (2)此后物塊落地點離桌面邊緣的水平距離． 解析：(1)設(shè)子彈穿過物塊后物塊的速度為v，由動量守恒得mv0＝m＋Mv① 解得v＝v0② 系統(tǒng)的機(jī)械能損失為 ΔE＝mv－[m()2＋Mv2]③ 由②③式得ΔE＝(3－)mv.④ (2)設(shè)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h＝gt2⑤ s＝vt⑥ 由②⑤⑥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r1＝0.53×10－10 m，基態(tài)的能級

16、值為E1＝－13.6 eV. (1)求電子在n＝1的軌道上運(yùn)動形成的等效電流． (2)有一群氫原子處于量子數(shù)n＝3的激發(fā)態(tài)，畫出能級圖，在圖上用箭頭標(biāo)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(yùn)動具有周期性，設(shè)運(yùn)轉(zhuǎn)周期為T，由牛頓第二定律和庫侖定律有：k＝m2r1① 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＝② 聯(lián)立①②式得 I＝ ＝× A ＝1.05×10－3 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

17、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n＝3的能級躍遷到n＝2的能級 設(shè)波長為λ，由h＝E3－E2，得 λ＝ ＝m ＝6.58×10－7m 答案：(1)1.05×10－3A　(2)如圖8所示　(3)6.58×10－7m 15．2020年，我國自行設(shè)計并研制的“人造太陽”——托卡馬克實驗裝置運(yùn)行獲得重大進(jìn)展，這標(biāo)志著我國已經(jīng)邁入可控?zé)岷朔磻?yīng)領(lǐng)域先進(jìn)國家行列．該反應(yīng)所進(jìn)行的聚變過程是H＋H→He＋n，反應(yīng)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(zhuǎn)變得到．則： (1)請把下列用中子

18、轟擊鋰核(Li)產(chǎn)生一個氚核(H)和一個新核的人工核轉(zhuǎn)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(zhuǎn)變？(阿伏加德羅常數(shù)NA取6.0×1023mol－1) (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5.6×10－13 J，求該核聚變過程中的質(zhì)量虧損． 解析：(1)Li＋n→He＋H (2)因為1 g氚為 mol，根據(jù)核反應(yīng)方程，實現(xiàn)核轉(zhuǎn)變的Li也為 mol，所以有2.0×1023個Li實現(xiàn)了核轉(zhuǎn)變． (3)根據(jù)愛因斯坦質(zhì)能方程ΔE＝Δmc2. 核聚變反應(yīng)中有5個核子參加了反應(yīng)，所

19、以質(zhì)量虧損為Δm＝3.1×10－29 kg. 答案：(1)n；He　(2)2.0×1023個　(3)3.1×10－29kg 16．1930年科學(xué)家發(fā)現(xiàn)釙放出的射線貫穿能力極強(qiáng)，它甚至能穿透幾厘米厚的鉛板，1932年，英國年輕物理學(xué)家查德威克用這種未知射線分別轟擊氫原子和氮原子，結(jié)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(zhì)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vH＝3.3×107m/s，被打出的氮核的最大速度vN＝4.5×106m/s，假定正碰時無機(jī)械能損失，設(shè)未知射線中粒子質(zhì)量為m，初速為v，質(zhì)子的質(zhì)量為m′. (1)推導(dǎo)被

20、打出的氫核和氮核的速度表達(dá)式； (2)根據(jù)上述數(shù)據(jù)，推算出未知射線中粒子的質(zhì)量m與質(zhì)子的質(zhì)量m′之比．(已知氮核質(zhì)量為氫核質(zhì)量的14倍，結(jié)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(jī)械能守恒，與氫核碰撞時有mv＝mv1＋mHvH，mv2＝mv＋mHv，解之得vH＝v，同理可得vN＝v. (2)由上面可得＝，代入數(shù)據(jù)得＝＝1.05. 答案：(1)vH＝v　vN＝v　(2)＝1.05 圖9 17．(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)n＝1)的氫原子上

21、，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v1＝7.7×104 m/s的中子而發(fā)生核反應(yīng)，生成兩個新核．已知生成物中He的速度v2＝2.0×104 m/s，其方向與反應(yīng)前中子速度方向相同． ①寫出上述反應(yīng)方程． ②求另一生成物的速度． 解析：(1)由C＝3可知n＝3，故照射光的光子能量為E3－E1＝12.09 eV 由EK＝hν－W知EK＝(12.09－4.54) eV＝7.55 eV. (2)①核反應(yīng)方程式為Li＋n→H＋He. ②設(shè)中子、氦核、新核的質(zhì)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：m1v1＝m2v2＋m3v3 v3＝＝－1×103 m/s 負(fù)號說明新核運(yùn)動方向與氦核相反． 答案：(1)12.09　7.55　(2)①Li＋n→H＋He ②1×103 m/s　運(yùn)動方向與氦核相反