2014高三物理专项训练步步高课时复习原子世界探秘原子核核能

高考学习网－中国最大高考学习网站Gkxx.com|我们负责传递知识！2014高三物理专项训练步步高课时复习：原子世界探秘原子核核能1．与原子核内部变化有关的现象是()A．电离现象B．光电效应现象C．天然放射现象D．α粒子散射现象2．下列能揭示原子具有核式结构的实验是()A．光电效应实验B．伦琴射线的发现C．α粒子散射实验D．氢原子光谱的发现3．氢原子从能级m跃迁到能级n时辐射红光的频率为ν1，从能级n跃迁到能级k时吸收紫光的频率为ν2，已知普朗克常量为h，若氢原子从能级k跃迁到能级m，则()A．吸收光子的能量为hν1＋hν2B．辐射光子的能量为hν1＋hν2C．吸收光子的能量为hν2－hν1D．辐射光子的能量为hν2－hν14．在轧制钢板时需要动态地监测钢板厚度，其检测装置由放射源、探测器等构成，如图所示．该装置中探测器接收到的是()A．X射线B．α射线C．β射线D．γ射线5．下列说法正确的是()A.23290Th经过6次α衰变和4次β衰变后成为稳定的原子核20882PbB．发现中子的核反应方程是94Be＋42He→126C＋10nC．20个23892U的原子核经过两个半衰期后剩下5个23892UD.23592U在中子轰击下生成9438Sr和14054Xe的过程中，原子核中的平均核子质量变小6．(2013·苏北四市联考)一个铀核(23892U)放出一个α粒子后衰变成钍核(23490Th)，其衰变方程为____________；已知静止的铀核、钍核和α粒子的质量分别为m1、m2和m3，真空中的光速为c，上述衰变过程中释放出的核能为____________．7．(2013·徐州第二次质检)如图所示为氢原子的能级图．用光子能量为13.06eV的光照射一群处于基态的氢原子，可能观测到氢原子发射的不同波长的光有________，其中最短波长为________m(已知普朗克常量h＝6.63×10－34J·s)．高考学习网－中国最大高考学习网站Gkxx.com|我们负责传递知识！8．(2013·南京模拟)(1)北京时间2011年3月11日在日本发生强烈地震，强震引发了福岛核电站危机．下列关于核裂变和核辐射的方程中正确的是()A.23592U＋10n→14156Ba＋9236Kr＋1011nB.23994Pu→23592u＋42HeC.13755Cs→13756Ba＋0－1eD.13153I→13154Xe＋0－1e(2)已知中子的质量mn，质子的质量mp，α粒子的质量mα，真空中光速为c.求α粒子的比结合能．9.(1)氢原子的能级如图所示．有一群处于n＝4能级的氢原子，这群氢原子能发出________种谱线，发出的光子照射某金属能产生光电效应，则该金属的逸出功应小于________eV.(2)近年来，国际热核聚变实验堆计划取得了重大进展，它利用的核反应方程是21H＋31H―→42He＋10n.若21H和31H迎面碰撞，初速度大小分别为v1、v2.21H、31H、42He、10n的质量分别为m1、m2、m3、m4，反应后42He的速度大小为v3，方向与21H的运动方向相同．求中子10n的速度(选取21H的运动方向为正方向，不计释放的光子的动量，不考虑相对论效应)．高考学习网－中国最大高考学习网站Gkxx.com|我们负责传递知识！10．(1)一个质子以1.0×107m/s的速度撞入一个静止的铝原子核后被俘获，铝原子核变为硅原子核，已知铝核的质量是质子的27倍，硅核的质量是质子的28倍，则下列判断中正确的是()A．核反应方程为2713AI＋11H→2814SiB．核反应方程为2713AI＋10n→2814SiC．硅原子核速度的数量级为107m/s，方向跟质子的初速度方向一致D．硅原子核速度的数量级为105m/s，方向跟质子的初速度方向一致(2)日本的“核危机”引起了全世界的瞩目，核辐射放出的三种射线超过了一定的剂量会对人体产生伤害，三种射线穿透物质的本领由弱到强的排列是()A．α射线，β射线，γ射线B．β射线，α射线，γ射线C．γ射线，α射线，β射线D．γ射线，β射线，α射线(3)太阳能量来源于太阳内部氢核的聚变，设每次聚变反应可以看做是4个氢核(11H)结合成1个氦核(42He)，同时释放出正电子(01e)．已知氢核的质量为mP，氦核的质量为mα，正电子的质量为me，真空中光速为c.计算每次核反应中的质量亏损及氦核的比结合能．高考学习网－中国最大高考学习网站Gkxx.com|我们负责传递知识！11.(1)在如图所示的光电效应现象中，光电管阴极K的极限频率为ν0，现用频率为ν(ν＞ν0)的光照射在阴极上，下列说法正确的有()A．照射光强度越大，单位时间内产生的光电子数目就越多B．阴极材料的逸出功等于hνC．当在A、K之间加一数值为U的反向电压时，光电流恰好为零，则光电子的最大初动能为eUD．当入射光频率增大为原来的2倍时，光电子的最大初动能也增大2倍(2)一个氢原子的质量为1.6736×10－27kg一个锂原子的质量为11.6505×10－27kg，一个氦原子的质量为6.6467×10－27kg.一个锂核受到一个质子轰击变为2个α粒子．①写出核反应方程，并计算该反应释放的核能是多少？②1mg锂原子发生这样的反应共释放多少核能？12．(1)下列说法正确的有()A．光电子的最大初动能和照射光的频率成正比B．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C．卢瑟福用α粒子散射实验的数据估算原子核的大小D．玻尔的原子模型彻底否定了经典的电磁理论高考学习网－中国最大高考学习网站Gkxx.com|我们负责传递知识！(2)放射性原子核23892U先后发生α衰变和β衰变后，变为原子核23491Pa.已知23892U质量为m1＝238.0290u，23491Pa质量为m2＝234.0239u，α粒子的质量为mα＝4.0026u，电子的质量为me＝0.0005u．(原子质量单位1u相当于931.5MeV的能量)则：①放射性衰变方程为：________________________________________________.②原子核23892U衰变为23491Pa的过程中释放能量为________MeV(保留三位有效数字)．(3)在第(2)问中，若原来23892U静止，衰变后放出的α粒子速度为vα＝3×107m/s，不计电子和衰变过程中释放光子的动量，则23491Pa的速度大小约为多少(保留两位有效数字)？(请写出必要的解答过程)答案1．C电离现象是原子核外电子脱离电子轨道，与原子核内部变化无关，故选项A错误．光电效应现象是照射到金属表面的光，能使金属中的电子从表面逸出，故选项B错误．天然放射现象最早揭开了原子核内部变化的秘密，故选项C正确．由α粒子散射现象提出了原子的核式结构模型，故选项D错误．2．C光电效应实验说明了光的粒子性，A错；伦琴射线的发现说明了原子内部有能级结构，B错；α粒子散射实验揭示了原子的核式结构，C对；氢原子光谱的发现说明原子内轨道量子化，D错．3．D氢原子从能级m跃迁到能级n时辐射红光，说明能级m高于能级n，而从能级n跃迁到能级k时吸收紫光，说明能级k也比能级n高，而紫光的频率ν2大于红光的频率ν1，所以hν2hν1，因此能级k比能级m高，所以若氢原子从能级k跃迁到能级m，应辐射光子，且光子能量应为hν2－hν1.故选项D正确．4．D放射源发出的只有α、β、γ三种射线，故选项A错误．在α、β、γ三种射线中，只有γ射线能穿透钢板，故选项B、C错误，D正确．5．ABD23290Th经过6次α衰变和4次β衰变后生成核的质子数和质量数分别为90－6×2＋4×1＝82个和232－6×4＝208个，即变成稳定的原子核20882Pb，A正确；发现中子的核反应方程是94Be＋42He→126C＋10n，B正确；原子核的半衰期是一个统计规律，只对大量的原子核才适用，C错误；23592U在中子轰击下生成9438Sr和14054Xe的过程中，原子核中的平均核子质量变小，所以该反应过程会产生质量亏损，从而放出核能，D正确．6．解析：根据题述可写出衰变方程为23892U→23490Th＋42He.由质能方程得出衰变过程中释放出的核能为(m1－m2－m3)c2.答案：23892U→23490Th＋42He(m1－m2－m3)c27．解析：由E＝En－E1可知En＝E＋E1＝13.06eV－13.60eV＝－0.54eV.吸收13.06eV能量后氢原子处于量子数n＝5的激发态，由N＝nn－2＝10得知可产生10种不同波长的高考学习网－中国最大高考学习网站Gkxx.com|我们负责传递知识！光．因hcλ＝E5－E1代入数据6.63×10－34×3×108λ＝(－0.54＋13.6)×1.6×10－19解得最短波长λ≈1.05×10－7m.答案：101.05×10－78．解析：(1)选项A中，质量数不守恒，故A错误；核辐射是放出α、β、γ三种射线，选项B为α衰变，放出α射线，选项C、D为β衰变，放出β射线，故B、C、D正确．(2)α粒子是由两个质子和两个中子结合而成，即210n＋211H→42He.核反应中的质量亏损为Δm＝(2mn＋2mp)－mα.由质能方程得，释放的核能为ΔE＝Δmc2α粒子的比结合能为ΔEN＝mn＋2mp－mαc24.答案：(1)BCD(2)mn＋2mp－mαc249．解析：(1)一群处于n＝4能级的氢原子跃迁时共有C24＝6种谱线．能产生光电效应，说明能量最大的光子一定能产生光电效应，所以逸出功应小于ΔE＝E4－E1＝12.75eV.(2)设中子的速度为v，由动量守恒定律有m1v1－m2v2＝m3v3＋m4v解得v＝m1v1－m2v2－m3v3m4答案：(1)612.75(2)m1v1－m2v2－m3v3m410．答案：(1)AD(2)A(3)Δm＝4mP－mα－2memP－mα－2mec2411．解析：(1)在光电效应现象中，当频率一定时，单位时间内逸出的光电子数与光的强度成正比，故A选项正确；逸出功W＝hν0，B选项错误；若加反向电压U，光电流恰好为零，由动能定理可得，eU＝Ekm，故C选项正确；根据光电效应方程，有hν＝W＋Ekm，显然，Ekm与ν不成正比，但Ekm随ν的增大而增大，D选项错误．(2)①核反应方程为11H＋73Li→242He反应前一个氢原子和一个锂原子共有8个核外电子，反应后两个氦原子共有8个核外电子，因此只要将一个氢原子和一个锂原子的总质量减去两个氦原子的质量，得到的恰好是反应前后核的质量亏损，电子质量自然消掉．由质能方程ΔE＝Δmc2得释放核能ΔE＝2.76×10－12J.②1mg锂原子含锂原子个数为n＝10－611.6505×10－27＝8.58×1019，每个锂原子对应的核能是ΔE＝2.76×10－12J，所以共释放W＝nΔE＝2.37×108J核能．答案：(1)AC(2)①2.76×10－12J②2.37×108J高考学习网－中国最大高考学习网站Gkxx.com|我们负责传递知识！12．解析：(1)由光电效应方程Ek＝hν－W可知，光电子的最大初动能和照射光的频率成一次函数关系，选项A错误；波尔从基本假设出发，运用经典电磁学和经典力学的理论，计算出氢原子中电子的可能轨道半径及相应的能量，选项D错误．(2)亏损的质量Δm＝m1－m2－mα－me＝0.0020u；释放的能量ΔE＝0.0020×931.5MeV≈1.86MeV.(3)由动量守恒可得，mPa·vPa＝mα·vα，解得mPa＝mαmPa·vα≈5.1×105m/s.答案：(1)BC(2)23892U→23491Pa＋42He＋0－1e1.86(3)5.1×105m/s