浙江省2020高考物理二轮复习专题五第三讲原子物理课后作业含解析

浙江省2020高考物理二轮复习专题五第三讲原子物理课后作业含解析

原子物理 ‎(建议用时：30分钟)‎ ‎1．(2019·杭州模拟)如图所示为卢瑟福α粒子散射实验装置的示意图，图中的显微镜可在圆周轨道上运动，通过显微镜前相连的荧光屏可观察α粒子在各个角度的散射情况，下列说法中正确的是(　　)‎ A．在图中的A、B两位置分别进行观察，相同时间内观察到屏上的闪光次数一样多 B．在图中的B位置进行观察，屏上观察不到任何闪光 C．卢瑟福选用不同金属箔片作为α粒子散射的靶，观察到的实验结果基本相似 D．α粒子发生散射的主要原因是α粒子撞击到金箔原子后产生的反弹 解析：选C.α粒子散射实验现象：绝大多数α粒子沿原方向前进，少数α粒子有大角度散射，所以A处观察到的粒子数多，B处观察到的粒子数少，所以选项A、B错误；α粒子发生散射的主要原因是受到原子核库仑斥力的作用，所以选项D错误，C正确．‎ ‎2．在光电效应的实验结果中，与光的波动理论不矛盾的是(　　)‎ A．光电效应是瞬时发生的 B．所有金属都存在极限频率 C．光电流随着入射光增强而变大 D．入射光频率越大，光电子最大初动能越大 解析：选C.按照光的波动理论，电子吸收光子的能量需要时间，因此光电效应不可能瞬时发生，这与光电效应具有瞬时性矛盾；按照光的波动理论，只要有足够长的时间，电子会吸收足够的能量，克服原子的束缚成为光电子，因此所有金属均可以发生光电效应，这与光电效应有极限频率矛盾；按照光的波动理论，照射光越强，电子获得的能量越大，打出的光电子的最大初动能越大，这与光电效应中打出的光子的最大初动能与光强无关，而与照射光的频率有关矛盾；按照光的波动理论也可以得到光越强打出的光电子越多，光电流越大，因此C项正确．‎ ‎3．(2018·高考全国卷Ⅲ)1934年，约里奥—居里夫妇用α粒子轰击铝核Al，产生了第一个人工放射性核素X：α＋Al→n＋X.X的原子序数和质量数分别为(　　)‎ A．15和28　　　　　　　 B．15和30‎ C．16和30 D．17和31‎ 解析：选B.据α粒子和中子的质量数和电荷数写出核反应方程：He＋Al―→n＋X，结合质量数守恒和电荷数守恒得，A＝4＋27－1＝30，Z＝2＋13－0＝15，原子序数等于核电荷数，故B - 6 -‎ 正确．‎ ‎4．一静止的铝原子核 Al俘获一速度为1.0×107 m/s的质子p后，变为处于激发态的硅原子核 Si，下列说法正确的是(　　)‎ A．核反应方程为p＋Al―→Si B．核反应过程中系统动量守恒 C．核反应过程中系统能量不守恒 D．核反应前后核子数相等，所以生成物的质量等于反应物的质量之和 解析：选AB.核反应方程满足质量数守恒和电荷数守恒，A项正确；微观粒子相互作用过程中，满足动量守恒定律，B项正确；题述核反应过程属于“二合一”形式的完全非弹性碰撞，机械能有损失，但对于封闭的系统，能量仍然守恒，C项错误；核反应过程中的机械能有损失，故存在质量亏损现象，D项错误．‎ ‎5．(2018·浙江选考4月)氢原子的能级图如图所示，关于大量氢原子的能级跃迁，下列说法正确的是(可见光的波长范围为4.0×10－7～7.6×10－7 m，普朗克常量h＝6.6×10－34 J·s ，真空中的光速＝3.0×108 m/s)(　　)‎ A．氢原子从高能级跃迁到基态时，会辐射γ射线 B．氢原子处在n＝4能级，会辐射可见光 C．氢原子从高能级向n＝3能级跃迁时，辐射的光具有显著的热效应 D．氢原子从高能级向n＝2能级跃迁时，辐射的光在同一介质中传播速度最小的光子能量为1.89 eV 解析：选BC.γ射线是原子核受激发而产生的，故氢原子的核外电子跃迁是不会辐射γ射线的，A错；氢原子在n＝4能级时会向低能级跃迁，当跃迁到n＝2能级时，ΔE＝2.55 eV，产生的波长为λ＝＝4.85×10－7 m，属于可见光区域，B正确；从高能级向n＝3能级跃迁时，发出的光在红外线部分，故有显著的热效应，C正确；不同的光在同一介质中传播速度相同，D错．‎ ‎6．质子、中子和氘核的质量分别为m1、m2和m3.当一个质子和一个中子结合成氘核时，释放的能量是(c表示真空中的光速)(　　)‎ A．(m1＋m2－m3)c　　　　 B．(m1－m2－m3)c C．(m1＋m2－m3)c2 D．(m1－m2－m3)c2‎ 解析：选C.由质能方程ΔE＝Δmc2，其中Δm＝m1＋m2－m3，可得ΔE＝(m1＋m2－m3)c2，‎ - 6 -‎ 选项C正确．‎ ‎7．如图所示是α粒子(氦原子核)被重金属原子核散射的运动轨迹，M、N、P、Q是轨迹上的四点，在散射过程中可以认为重金属原子核静止．图中所标出的α粒子在各点处的加速度方向正确的是(　　)‎ A．M点 B．N点 C．P点 D．Q点 解析：选C.α粒子(氦原子核)和重金属原子核都带正电，互相排斥，加速度方向与α粒子所受斥力方向相同．带电粒子加速度方向沿相应点与重金属原子核连线指向轨迹曲线的凹侧，故只有选项C正确．‎ ‎8．(2017·浙江选考11月)下列说法正确的是(　　)‎ A．核聚变反应方程可能为H＋H―→He＋2n B．铀核裂变的核反应方程可能为92U＋n―→54Xe＋Sr＋2n C．发生β衰变时原子核放出电子，说明电子是原子核的组成部分 D．中子和质子结合成氘核，若该过程质量亏损为Δm，则氘核的结合能为Δmc2 ‎ 解析：选BD.轻核聚变的核反应方程为H＋H→He＋n，选项A错误；根据重核裂变的核反应方程配平方式可知，质量数和电荷数均守恒，选项B正确；β衰变时原子核内部中子衰变为质子时释放出高速电子，电子并不是原子核的组成部分，选项C错误；根据质能方程可知选项D正确．‎ ‎9．图中曲线a、b、c、d为气泡室中某放射物发生衰变放出的部分粒子的径迹，气泡室中磁感应强度方向垂直于纸面向里．以下判断可能正确的是(　　)‎ A．a、b为β粒子的径迹 ‎ B．a、b为γ粒子的径迹 C．c、d为α粒子的径迹 ‎ D．c、d为β粒子的径迹 解析：选D.由于α粒子带正电，β粒子带负电，γ粒子不带电，据左手定则可判断a、b可能为α粒子的径迹，c、d可能为β粒子的径迹，选项D正确．‎ ‎10．下列有关原子结构和原子核的认识，其中正确的是(　　)‎ A．γ射线是高速运动的电子流 - 6 -‎ B．氢原子辐射光子后，其绕核运动的电子动能增大 C．太阳辐射能量的主要来源是太阳中发生的重核裂变 D.Bi的半衰期是5天，100克Bi经过10天后还剩下50克 解析：选B.β射线是高速电子流，而γ射线是一种光子流，选项A错误．氢原子辐射光子后，绕核运动的电子距核更近，动能增大，选项B正确．太阳辐射能量的主要来源是太阳内部氢核的聚变，选项C错误.10天为两个半衰期，剩余的Bi为100× g＝100× g＝25 g，选项D错误．‎ ‎11．(2018·浙江选考4月)下列说法正确的是(　　)‎ A．组成原子核的核子越多，原子核越稳定 B.U衰变为Rn经过4次α衰变，2次β衰变 C．在LC振荡电路中，当电流最大时，线圈两端电势差也最大 D．在电子的单缝衍射实验中，狭缝变窄，电子动量的不确定量变大 解析：选BD.组成原子核的核子数不是越多越稳定，最稳定是原子数处于中等数量的原子，A错误；由质量数守恒知经过铀U衰变为氡Rn要经过4次α衰变，由电荷数守恒知经过2次β衰变，B正确；LC振荡电路中，电流最大时，电容器放电完毕，线圈两端电势差最小，C错误；根据不确定关系可知，位置和动量不能同时测定，当狭缝越窄，位置的不确定量减小了，但动量不确定量却增大了，D正确．‎ ‎12．如图所示，氢原子可在下列各能级间发生跃迁，设从n＝4到n＝1能级辐射的电磁波的波长为λ1，从n＝4到n＝2能级辐射的电磁波的波长为λ2，从n＝2到n＝1能级辐射的电磁波的波长为λ3，则下列关系式中正确的是(　　)‎ A．λ1<λ3 B．λ3>λ2‎ C.＝＋ D.＝－ 解析：选AD.已知从n＝4到n＝1能级辐射的电磁波的波长为λ1，从n＝4到n＝2能级辐射的电磁波的波长为λ2，从n＝2到n＝1能级辐射的电磁波的波长为λ3，则λ1、λ2、λ3的关系为h>h>h，即>，λ1<λ3，>，λ3<λ2，又h＝h＋h，即＝＋，则＝－，即正确选项为A、D.‎ - 6 -‎ ‎13．在做光电效应实验时，某金属被光照射产生了光电效应，实验测得光电子的最大初动能Ek与入射光的频率ν的关系如图所示，C、ν0为已知量．由图线可知(　　)‎ A．普朗克常量的数值 B．该金属的逸出功 C．该金属的极限频率 D．入射光的频率增大，金属的极限频率随之增大 解析：选ABC.根据爱因斯坦光电效应方程Ek＝hν－W0，Ek－ν图象的斜率等于普朗克常量，A正确，Ek－ν图象在纵轴上的截距的绝对值表示逸出功，B正确；当Ek＝0时，ν＝ν0，极限频率为ν0，C正确；金属的极限频率是常量，D错误．‎ ‎14．科学家使用核反应获取氚，再利用氘和氚的核反应获得能量，核反应方程分别为：X＋Y→He＋H＋4.9 MeV和H＋H→He＋X＋17.6 MeV，下列表述正确的有(　　)‎ A．X是中子 B．Y的质子数是3，中子数是6‎ C．两个核反应都没有质量亏损 D．氘和氚的核反应是核聚变反应 解析：选AD.核反应方程遵守核电荷数守恒和质量数守恒，则由H＋H→He＋X＋17.6 MeV知 X为n，由X＋Y→He＋H＋4.9 MeV知Y为Li，其中Y的质子数是3，中子数也是3，选项A正确，选项B错误．两个核反应都释放出核能，故都有质量亏损，选项C错误．X＋Y→He＋H＋4.9 MeV是原子核的人工转变，H＋H→He＋n＋17.6 MeV为轻核聚变，选项D正确．‎ ‎15．如图所示是光电管的原理图，已知当有波长为λ0的光照到阴极K上时，电路中有光电流，则(　　)‎ A．若换用波长为λ1(λ1>λ0)的光照射阴极K时，电路中一定没有光电流 B．若换用波长为λ2(λ2<λ0)的光照射阴极K时，电路中一定有光电流 C．保持入射光的波长不变增大光强，光电流一定增大 - 6 -‎ D．增加电路中电源电压，电路中光电流一定增大 解析：选BC.由题设条件，不能知道光电管阴极材料极限波长的确切值，只能知道其极限波长λ极>λ0.换用的波长λ1虽比λ0大，但因为λ极大小不确定，因而无法确定是否发生光电效应，故A错误．但若λ2<λ0，则一定能发生光电效应，故B正确．增大光强，单位时间内产生的光电子数增多，光电流增大，故C正确．光电管两端电压在原来情况下，光电流是否达到最大(饱和)，题设条件并不清楚，因而增大电压，光电流是否增大也不能确定，因此D错误．‎ - 6 -‎