【物理】高三物理一轮单元卷：第十三单元原子物理B卷

【物理】高三物理一轮单元卷：第十三单元原子物理B卷

一轮单元训练金卷·高三·物理(B)卷 第十三单元 原子物理 ‎ 注意事项：‎ ‎1．答题前，先将自己的姓名、准考证号填写在试题卷和答题卡上，并将准考证号条形码粘贴在答题卡上的指定位置。‎ ‎2．选择题的作答：每小题选出答案后，用2B铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑，写在试题卷、草稿纸和答题卡上的非答题区域均无效。‎ ‎3．非选择题的作答：用签字笔直接答在答题卡上对应的答题区域内。写在试题卷、草稿纸和答题卡上的非答题区域均无效。‎ ‎4．考试结束后，请将本试题卷和答题卡一并上交。‎ 一、 (本题共14小题，每小题6分，在每小题给出的四个选项中，第1～8题只有一项符合题目要求，第9～14题有多项符合题目要求。全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分)‎ ‎1．关于天然放射性，下列说法不正确的是(　　)‎ A．所有元素都有可能发生衰变 B．放射性元素的半衰期与外界的温度无关 C．放射性元素与别的元素形成化合物时仍具有放射性 D．α、β和γ三种射线中，γ射线的穿透能力最强 ‎2. 用哪种方法可以减缓放射性元素的衰变速率(　　)‎ A. 把该元素放在低温阴凉处 B. 把该元素密封在很厚的铅盒子里 C. 把该元素同其他的稳定元素结合成化合物 D. 上述各种方法都无法减缓放射性元素的衰变速率 ‎3．关于光电效应的规律，下列说法中正确的是(　　)‎ A．发生光电效应时，不改变入射光的频率，增大入射光强度，则单位时间内从金属内逸出的光电子数目增多 B．光电子的最大初动能跟入射光强度成正比 C．发生光电效应的反应时间一般都大于10－7 s D．只有入射光的波长大于该金属的极限波长，光电效应才能发生 ‎4．在卢瑟福α粒子散射实验中，金箔中的原子核可以看成静止不动，下列各图画出的是其中两个α粒子经历金箔散射过程的径迹，其中正确的是(　　)‎ ‎5. 一群氢原子由n＝1的状态激发到n＝4的状态，在它回到n＝1的状态的过程中，有以下说法：‎ ‎①可能激发出能量不同的光子只有3种 ②可能发出6种不同频率的光子 ‎③可能发出的光子的最大能量为12.75 eV ④可能发出光子的最小能量为0.85 eV 其中正确的说法是(　　)‎ A．①③ B．②④ C．①④ D．②③‎ ‎6．由于放射性元素Np的半衰期很短，所以在自然界中一直未被发现，只是在使用人工的方法制造后才被发现。已知Np经过一系列α衰变和β衰变后变成Bi，下列选项中正确的是(　　)‎ A．Bi的原子核比Np的原子核少28个中子 B．Np经过衰变变成Bi，衰变过程可以同时放出α粒子、β粒子和γ粒子 C．衰变过程中共发生了7次α衰变和4次β衰变 D．Np的半衰期等于任一个Np原子核发生衰变的时间 ‎7. 一个德布罗意波长为λ1的中子和另一个德布罗意波长为λ2的氘核同向正碰后结合成一个氚核，该氚核的德布罗意波长为(　　)‎ A．　　　B．　　　C．　　　D． ‎8．不同色光的光子能量如下表所示：‎ 色光 红 橙 黄 绿 蓝—靛 紫 光子能量范围(eV)‎ ‎1.61～2.00‎ ‎2.00～2.07‎ ‎2.07～2.14‎ ‎2.14～2.53‎ ‎2.53～2.76‎ ‎2.76～3.10‎ 氢原子部分能级的示意图如图所示。大量处于n＝4能级的氢原子，发射出的光的谱线在可见光范围内，其颜色分别为(　　)‎ A．红、蓝—靛　　　 B．红、紫 C．橙、绿 D．蓝—靛、紫 ‎9. 以下关于玻尔原子理论的说法正确的是(　　)‎ A. 电子绕原子核做圆周运动的轨道半径不是任意的 B. 电子在绕原子核做圆周运动时，稳定地产生电磁辐射 C. 电子从量子数为2的能级跃迁到量子数为3的能级时，要辐射光子 D. 不同频率的光照射处于基态的氢原子时，只有某些频率的光可以被氢原子吸收 ‎10．用如图甲所示的装置研究光电效应现象。闭合开关S，用频率为ν的光照射光电管时发生了光电效应。图乙是该光电管发生光电效应时光电子的最大初动能Ek与入射光频率ν 的关系图像，图线与横轴的交点坐标为(a,0)，与纵轴的交点坐标为(0，－b)，下列说法中正确的是(　　)‎ A．普朗克常量为h＝ B．断开开关S后，电流表G的示数不为零 C．仅增加照射光的强度，光电子的最大初动能将增大 D．保持照射光强度不变，仅提高照射光频率，电流表G的示数保持不变 ‎11. 据媒体报道，叛逃英国的俄罗斯前特工利特维年科在伦敦离奇身亡。英国警方调查认为毒杀利特维年科的是超级毒药——放射性元素钋(Po)。若元素钋发生某种衰变，其半衰期是138天，衰变方程为Po→Pb＋Y＋γ，则下列说法正确的是(　　)‎ A．该元素发生的是β衰变 B．Y原子核含有4个核子 C．γ射线是衰变形成的铅核释放的 D．200 g的Po经276天，已发生衰变的质量为150 g ‎12．核反应堆是利用中子轰击重核发生裂变反应，释放出大量核能.U＋n→Ba＋Kr＋aX 是反应堆中发生的许多核反应中的一种，X是某种粒子，a是X粒子的个数，用mU、mBa、mKr分别表示92U、Ba、Kr核的质量，mX表示X粒子的质量，c为真空中的光速，以下说法正确的是(　　)‎ A．X为中子，a＝2‎ B．X为中子，a＝3‎ C．上述核反应中放出的核能ΔE＝(mU－mBa－mKr－2mX)c2‎ D．上述核反应中放出的核能ΔE＝(mU－mBa－mKr－3mX)c2‎ ‎13. 氦原子被电离出一个核外电子，形成类氢结构的氦离子。已知基态的氦离子能量为E1＝－54.4 eV，氦离子的能级示意图如图所示。在具有下列能量的粒子中，能被基态氦离子吸收而发生跃迁的是(　　)‎ A. 54.4 eV(光子) B. 50.4 eV(光子)‎ C. 48.4 eV(电子) D. 42.8 eV(光子)‎ ‎14．人们发现，不同的原子核，其核子的平均质量(原子核的质量除以核子数)与原子序数有如图所示的关系。下列关于原子结构和核反应的说法正确的是(　　)‎ A．由图可知，原子核D和E聚变成原子核F时会有质量亏损，要吸收能量 B．由图可知，原子核A裂变成原子核B和C时会有质量亏损，要放出核能 C．已知原子核A裂变成原子核B和C时放出的γ射线能使某金属板逸出光电子，若增加γ射线强度，则逸出光电子的最大初动能增大 D．在核反应堆的铀棒之间插入镉棒是为了控制核反应速度 二、(本题共2小题，共20分。把答案填在题中的横线上或按题目要求作答。解答题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) ‎ ‎15．(12分)如图所示是研究光电管产生的电流的电路图，A、K是光电管的两个电极，已知该光电管阴极的极限频率为ν0.现将频率为ν(大于ν0)的光照射在阴极上，则：‎ ‎(1)________是阴极，阴极材料的逸出功等于________。‎ ‎(2)加在A、K间的正向电压为U时，‎ 到达阴极的光电子的最大动能为____________，将A、K间的正向电压从零开始逐渐增加，电流表的示数的变化情况是________________。‎ ‎(3)为了阻止光电子到达阳极，在A、K间应加 U反＝________的反向电压．‎ ‎(4)下列方法一定能够增加饱和光电流的是________。‎ A．照射光频率不变，增加光强 B．照射光强度不变，增加光的频率 C．增加A、K电极间的电压 D．减小A、K电极间的电压 ‎16．(14分)在磁感应强度为B的匀强磁场中，一个静止的放射性原子核发生了一次α衰变。放射出的α粒子(He)在与磁场垂直的平面内做圆周运动，其轨道半径为R。以m、q分别表示α粒子的质量和电荷量。‎ ‎(1)放射性原子核用X表示，新核的元素符号用Y表示，写出该α衰变的核反应方程。‎ ‎(2)α粒子的圆周运动可以等效成一个环形电流，求圆周运动的周期和环形电流大小。‎ ‎(3)设该衰变过程释放的核能都转化为α粒子和新核的动能，新核的质量为M，求衰变过程的质量亏损Δm。‎ 一轮单元训练金卷·高三·物理(B)卷 第十三单元 原子物理 ‎ 答 案 一、 (本题共14小题，每小题6分，在每小题给出的四个选项中，第1～8题只有一项符合题目要求，第9～14题有多项符合题目要求。全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分)‎ ‎1．【答案】A ‎2.【答案】D ‎3．【答案】A ‎4．【答案】C ‎5.【答案】D ‎6．【答案】C ‎【解析】Bi的中子数为209－83＝126，Np的中子数为237－93＝144，Bi的原子核比Np的原子核少18个中子，A错误；Np经过一系列α衰变和β衰变后变成Bi，可以同时放出α粒子和γ粒子或者β粒子和γ粒子，不能同时放出三种粒子，B错误；衰变过程中发生α衰变的次数为＝7次，β衰变的次数为2×7－(93－83)＝4(次)，C正确；半衰期是大量原子核衰变的统计规律，对少数原子核不适用，选项D错误。‎ ‎7.【答案】A ‎【解析】中子的动量p1＝，氘核的动量p2＝，同向正碰后形成的氚核的动量p3＝p2＋p1，所以氚核的德布罗意波长λ3＝＝，A正确。‎ ‎8．【答案】A ‎【解析】计算出各种光子能量然后和表格中数据进行对比，便可解决本题。氢原子处于第四能级，能够发出12.75 eV、12.09 eV、10.2 eV、2.55 eV、1.89 eV、0.66 eV的六种光子，1.89 eV和2.55 eV属于可见光，1.89 eV的光子为红光，2.55 eV的光子为蓝—靛光。‎ ‎9.【答案】AD ‎【解析】玻尔原子理论的基本假设之一就是电子运行的轨道半径是量子化的，是不连续的.假设之二就是电子在特定轨道上绕原子核做圆周运动时，不会产生电磁辐射，只有在不同轨道间跃迁时才会产生电磁辐射，故A正确，B错误；氢原子在不同轨道上的能级表达式为En＝E1，电子从量子数为2的能级跃迁到量子数为3的能级时能量增大，要吸收光子，故C错误；由于氢原子发射的光子的能量满足E＝En－Em，即E1－E1＝hν，所以不同频率的光照射处于基态的氢原子时，只有某些频率的光可以被吸收，故D正确。‎ ‎10．【答案】AB ‎【解析】由hν＝W0＋Ek，变形得Ek＝hν－W0，可知图线的斜率为普朗克常量，即h＝ ‎，故A错误；断开开关S后，初动能大的光电子，也可能达到阳极，所以电流表G的示数不为零，故B正确；只有增大入射光的频率，才能增大光电子的最大初动能，与光的强度无关，故C错误；保持照射光强度不变，仅提高照射光频率，单个光子的能量增大，而光的强度不变，那么光子数一定减少，发出的光电子数也减少，电流表G的示数要减小，故D错误。‎ ‎11.【答案】BCD ‎【解析】根据衰变反应遵循质量数守恒和电荷数守恒，放出的粒子Y的质量数为210－206＝4，电荷数为84－82＝2，即Y为α粒子，Y原子核含有4个核子，即该元素发生的是α衰变，选项A错误，B正确。衰变形成的铅核处于激发态，回到基态时释放出γ射线，选项C正确.根据半衰期的意义，经过两个半衰期后，剩余，即200 g的Po经276天，已发生衰变的质量为150 g，选项D正确。‎ ‎12．【答案】BC ‎【解析】核反应中，质量数守恒，电荷数守恒，则知U＋n→Ba＋Kr＋aX中X为n，a＝3，则A错误，B正确；由ΔE＝Δmc2可得：ΔE＝(mU＋mX－mBa－mKr－3mX)c2＝(mU－mBa－mKr－2mX)c2，则C正确，D错误。‎ ‎13.【答案】AC ‎【解析】由玻尔理论可知，基态的氦离子要实现跃迁，入射光子的能量(光子能量不可分)应该等于氦离子在某激发态与基态的能量差，因此只有能量恰好等于两能级差的光子才能被氦离子吸收；而实物粒子(如电子)只要能量不小于两能级差，均可能被吸收。‎ 氦离子在图示的各激发态与基态的能量差为：ΔE1＝E∞－E1＝0－(－54.4 eV)＝54.4 eV，ΔE2＝E4－E1＝－3.40 eV－(－54.4 eV)＝51.0 eV，ΔE3＝E3－E1＝－6.0 eV－(－54.4 eV)＝48.4 eV，ΔE4＝E2－E1＝－13.6 eV－(－54.4 eV)＝40.8 eV。‎ 故能量为54.4 eV的光子、能量为48.4 eV的电子可使氦离子从基态发生跃迁，A、C正确。‎ ‎14．【答案】BD ‎【解析】原子核D、E聚变成原子核F，放出能量，A错误；A裂变成B、C，放出能量，B正确；增加入射光强度，光电子的最大初动能不变，C错误；镉棒能吸收中子，可控制核反应速度，D正确。‎ 二、(本题共2小题，共20分。把答案填在题中的横线上或按题目要求作答。解答题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) ‎ ‎15．(12分) ‎ ‎【答案】(1)K　hν0　(2)hν－hν0＋eU　逐渐增大，直至保持不变　(3)　(4)A ‎【解析】(1)被光照射的金属将有光电子逸出，故K是阴极，逸出功与极限频率的关系为W0＝hν0。‎ ‎(2)根据光电效应方程可知，逸出的光电子的最大初动能为hν－hν0，经过电场加速获得的能量为eU，所以到达阳极的光电子的最大动能为hν－hν0＋eU，随着电压增加，单位时间内到达阳极的光电子数量将逐渐增多，但当从阴极逸出的所有光电子都到 ‎-达阳极时，再增大电压，也不可能使单位时间内到达阳极的光电子数量增多．所以，电流表的示数先是逐渐增大，直到保持不变。‎ ‎(3)从阴极逸出的光电子在到达阳极的过程中将被减速，被电场消耗的动能为eU反，如果hν－hν0＝eU反，就将没有光电子能够到达阳极，所以U反＝。‎ ‎(4)要增加单位时间内从阴极逸出的光电子的数量，就需要增加照射光单位时间内入射光子的个数，所以只有A正确。‎ ‎16．(14分) ‎ ‎【解析】(1)X―→Y＋He。‎ ‎(2)设α粒子的速度大小为v，由qvB＝m，T＝，得 α粒子在磁场中运动周期T＝ 环形电流大小I＝＝。‎ ‎(3)由qvB＝m，得v＝ 设衰变后新核Y的速度大小为v′，系统动量守恒 Mv′－mv＝0‎ v′＝＝ 由Δmc2＝Mv′2＋mv2‎ 得Δm＝。‎