原子物理单元测试卷(含答案)

1图1普通高中课程标准实验教科书—物理（选修3－5）[人教版]波粒二象性原子结构原子核检测题一、选择题（每小题4分，共54分。在每小题给出的四个选项中只有一个选项正确。全部选对的得4分，错选或不选得0分。）21世纪教育网1．卢瑟福的原子核式结构学说可以解决的问题是（）A．解释α粒子散射现象B．用α粒子散射的实验数据估算原子核的大小C．结合经典电磁理论，解释原子的稳定性D．结合经典电磁理论，解释氢原子光谱2．光电效应的规律关于光电效应，有如下几种陈述，其中正确的是（）A．金属电子的逸出功与入射光的频率成正比B．光电流的强度与入射光的强度无关C．用不可见光照射金属一定比用可见光照射同种金属产生的光电子的初动能要大D．对于任何一种金属都存在一个“最大波长”，入射光的波长必须小于这个波长，才能产生光电效应3．放射性元素衰变时放出三种射线，按穿透能力由强到弱的排列顺序是（）A．射线，射线，射线B．射线，射线，射线，C．射线，射线，射线D．射线，射线，射线4．在下列各组所说的两个现象中，都表现出光具有粒子性的是（）21世纪教育网A．光的折射现象、偏振现象B．光的反射现象、干涉现象21世纪教育网C．光的衍射现象、色散现象D．光电效应现象、康普顿效应21世纪教育网5．氢原子的核外电子从距核较近的轨道跃迁到距核较远的轨道过程中（）Ａ.原子要吸收光子，电子的动能增大，原子的电势能增大Ｂ.Ｃ.Ｄ.原子要吸收光子，电子的动能减小，原子的电势能增大6．关于光的波粒二象性的理解正确的是（）21世纪教育网A．大量光子的效果往往表现出波动性，个别光子的行为往往表现出粒子性21世纪教育网B．光在传播时是波，而与物质相互作用时就转变成粒子21世纪教育网C．高频光是粒子，低频光是波21世纪教育网D．波粒二象性是光的根本属性，有时它的波动性显著，有时它的粒子性显著21世纪教育网7．如图1所示，电路中所有元件完好，光照射到阴极上时，灵敏电流计中没有电流通过，其原因可能是（）2A.入射光太弱；B.入射光波长太长；C.光照时间短；D.电源电压太低8．用波长为1λ和2λ的单色光A和B分别照射两种金属C和D的表面。单色光A照射两种金属时都能产生光电效应现象；单色光B照射时，只能使金属C产生光电效应现象，不能使金属D产生光电效应现象．设两种金属的逸出功分别为CW和DW，则下列选项正确的是（）A．1λ＞2λ，CW＞DWB．1λ＞2λ，CW＜DW21世纪教育网C．1λ＜2λ，CW＞DWD．1λ＜2λ，CW＜DW21世纪教育网9．在中子衍射技术中，常利用热中子研究晶体的结构，因为热中子的德布罗意波长与晶体中原子间距相近，已知中子质量m=1.67×10-27kg，普朗克常量h=6.63×10-34J·s，可以估算出德布罗意波长λ=1.82×10-10m的热中子的动量的数量级可能是（）21世纪教育网A．10-17kg·m/sB．10-18kg·m/sC．10-20kg·m/sD．10-24kg·m/s21世纪教育网10．要观察纳米级以下的微小结构，需要利用分辨率比光学显微镜更高的电子显微镜．有关电子显微镜的下列说法正确的是（）21世纪教育网A．它是利用了电子物质波的波长比可见光短，因此不容易发生明显衍射21世纪教育网B．它是利用了电子物质波的波长比可见光长，因此不容易发生明显衍射21世纪教育网C．它是利用了电子物质波的波长比可见光短，因此更容易发生明显衍射21世纪教育网D．它是利用了电子物质波的波长比可见光长，因此更容易发生明显衍射21世纪教育网11．14C是一种半衰期为5730年的放射性同位素．若考古工作者探测到某古木中14C的含量为原来的14，则该古树死亡的时间距今大约()A．22920年B．11460年C．5730年D．2865年12．光子能量为E的一束单色光照射到容器中的氢气上，氢原子吸收光子能量后处于激发态，并能发射光子．现测得该氢气发射的光子共有3种，其频率分别为ν1、ν2、ν3，且ν1ν2ν3，那么入射光光子的能量E值是()A．h(ν1＋ν2＋ν3)B．h(ν2＋ν1)C．hν1D．hν313．现有核反应方程为2713Al＋42He→3015P＋X，新生成的3015P具有放射性，继续发生衰变，核反应方程为：3015P→3014Si＋Y.平行金属板M、N间有匀强电场，且φMφN，X、Y两种微粒竖直向上离开放射源后正确的运动轨迹是()14.某科学家提出年轻热星体中核聚变的一种理论，其中的两个核反应方程为11H＋126C→137N＋Q111H＋157N→126C＋X＋Q2方程中Q1、Q2表示释放的能量，相关的原子核质量见下表：3图3原子核11H32He42He126C137N157N质量/u1.00783.01604.002612.000013.005715.0001下列判断正确的是()A．X是32He，Q2Q1B．X是42He，Q2Q1C．X是32He，Q2Q1D．X是42He，Q2Q115．如图2所示，N为钨板，M为金属网，它们分别与电池两极相连，电池的电动势E和极性已在图中标出，钨的逸出功为4.5eV，现分别用氢原子跃迁发出的能量不同的光照射钨板，下列判断正确的是()A．用n＝3能级跃迁到n＝2能级发出的光照射，N板会发出电子B．用n＝2能级跃迁到n＝1能级发出的光照射，N板会发出电子C．用n＝3能级跃迁到n＝1能级发出的光照射，不会有电子到达金属网MD．用n＝4能级跃迁到n＝1能级发出的光照射，不会有电子到达金属网M16.2006年3月24日，由中国自行研究、设计的世界上第一个全超导非圆截面托卡马克EAST核聚变实验装置(又称“人造太阳”)，如图3所示，已成功完成首次工作调试．由于它和太阳产生能量的原理相同，都是热核聚变反应，所以被外界称为“人造太阳”．“人造太阳”的原理就是在这台装置的真空室内加入少量氢的同位素氘和氚，使其在一定条件下发生聚变反应，反应过程中会产生巨大的能量．核聚变的主要原料是氘和氚，在海水中含量极其丰富．则下列说法中错误．．的是()A．“人造太阳”的核反应方程是21H＋31H→42He＋10nB．“人造太阳”的核反应方程是23592U＋10n→14156Ba＋9236Kr＋310nC．“人造太阳”释放的能量大小的计算公式是ΔE＝Δmc2D．与这种热核聚变比较，核裂变反应堆产生的废物具有放射性二、填空题。本题共3小题，共24分．把答案填在题中的横线上．21世纪教育网17．（8分）现有三个核反应：①2411Na→2412Mg＋____；②23592U＋10n→14156Ba＋9236Kr＋____；图24图4图5③21H＋31H→42He＋____．完成上述核反应方程，并判断下列说法正确的是()A．①是裂变，②是β衰变，③是聚变B．①是聚变，②是裂变，③是β衰变C．①是β衰变，②是裂变，③是聚变D．①是β衰变，②是聚变，③是裂变18．（8分）如右图4所示，一验电器与锌板相连，在A处用一紫外线灯照射锌板，关灯后，指针保持一定偏角。21世纪教育网（1）现用一带负电的金属小球与锌板接触，则验电器指针偏角将（填“增大”“减小”或“不变”）。（2）使验电器指针回到零，再用相同强度的钠灯发出的黄光照射锌板，验电器指针无偏转。那么，若改用强度更大的红外线灯照射锌板，可观察到验电器指针（填“有”或“无”）偏转。19.（4分）如右5图所示为氢原子的能级图．用大量能量为12.76eV的光子照射一群处于基态的氢原子，氢原子发射出不同波长的光波，其中最多包含有种不同波长的光波。20．（4分）放射性元素的原子核在衰变或衰变生成新原子核时，往往会同时伴随着________辐射。已知A、B两种放射性元素的半衰期分别为T1和T2，t＝T1T2时间测得这两种放射性元素的质量相等，那么它们原来的质量之比mA：mB＝_________。三、计算题。本题共4小题，40分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤，只写出最后答案的不能得分。有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位。21．（8分）已知金属铯的逸出功为1.9eV，在光电效应实验中，要使铯表面发出的光电子的最大功能为1.0eV，入射光的波长应为多少米？522．（8分）氢原子处于基态时，原子能量E1=-13.6eV，已知电子电量e=1.6×10-19C，电子质量m=0.91×10-30kg，氢的核外电子的第一条可能轨道的半径为r1=0.53×10-10m.（1）若要使处于n=2的氢原子电离，至少要用频率多大的电磁波照射氢原子？（2）若已知钠的极限频率为6.00×1014Hz，今用一群处于n=4的激发态的氢原子发射的光谱照射钠，试通过计算说明有几条谱线可使钠发生光电效应？23.（12分）一个静止的铀核23292U(原子质量为232.0372u)放出一个α粒子(原子质量为4.0026u)后衰变成钍核22890Th(原子质量为228.0287u)．(已知原子质量单位1u＝1.67×10－27kg，1u相当于931.5MeV的能量)①写出铀核的衰变反应方程；②算出该衰变反应中释放出的核能；③若释放的核能全部转化为新核的动能，则α粒子的动能为多少？6图624．（12分）汤姆生用来测定电子的比荷（电子的电荷量与质量之比）的实验装置如图6所示，真空管内的阴极K发出的电子（不计初速、重力和电子间的相互作用）经加速电压加速后，穿过A'中心的小孔沿中心轴O1O的方向进入到两块水平正对放置的平行极板P和P'间的区域．当极板间不加偏转电压时，电子束打在荧光屏的中心O点处，形成了一个亮点；加上偏转电压U后，亮点偏离到O'点，（O'与O点的竖直间距为d，水平间距可忽略不计．此时，在P和P'间的区域，再加上一个方向垂直于纸面向里的匀强磁场．调节磁场的强弱，当磁感应强度的大小为B时，亮点重新回到O点．已知极板水平方向的长度为L1，极板间距为b，极板右端到荧光屏的距离为L2（如图所示）．（1）求打在荧光屏O点的电子速度的大小。（2）推导出电子的比荷的表达式7波粒二象性原子结构原子核检测题（答案）一、选择题（每小题4分，共54分。在每小题给出的四个选项中只有一个选项正确。全部选对的得4分，错选或不选得0分。）21世二、填空题。本题共3小题，共24分。17．①01e②310n③10n（C）18．（1）减少；（2）无19．620．γ辐射；12TTBA2:2m:m三、计算题。本题共4小题，40分。21.4.3×10—7m解由爱因斯坦光电效应方程可得：hv=W+21m2m∴hv=1.9+1.0=2.9eV=2.9×1.6×10—19J∴λ=19106.19.2103106.6834=4.3×10—7m22.（1）141021.8Hz；（2）有41E、31E、21E、42E四条谱线可使钠发生光电效应解（1）要使处于n=2的氢原子电离，照射光光子的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：)4(01Eh得141021.8Hz，（2）由于钠的极限频率为6.00×1014Hz，则使钠发生光电效应的光子的能量至少为1914340106.11000.61063.6hEeV=2.486eV一群处于n=4的激发态的氢原子发射的光子，要使钠发生光电效应，应使跃迁时两能级的差0EE，所以在六条光谱线中有41E、31E、21E、42E四条谱线可使钠发生光电效应。23.解①23292U→22890Th＋24He②质量亏损Δm＝mU－mα－mTh＝0.0059uΔE＝Δmc2＝0.0059×931.5MeV＝5.50MeV③设α粒子的速度为v1，钍核的速度为v2，则由动量守恒可得：0＝Mαv1＋mThv2由能量守恒可得：ΔE＝12mαv12＋12mThv22题序12345678910111213141516答案ADBDDDBDDABCBBBB8解得：Eα＝12mαv12＝5.4MeV.24．解（1）当电子受到的电场力与洛伦兹力平衡时，电子做匀速直