（北京專用）2020版高考物理總復習 第十六章 全章闖關(guān)檢測（含解析）

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1、全章闖關(guān)檢測 一、選擇題 1.根據(jù)α粒子散射實驗,盧瑟福提出了原子的核式結(jié)構(gòu)模型。 圖中虛線表示原子核所形成的電場等勢線,實線表示一個α粒子的運動軌道。在α粒子從a運動到b再運動到c的過程中,下列說法中正確的是(　　) A.動能先增大,后減小 B.電勢能先減小,后增大 C.電場力先做負功,后做正功,總功等于零 D.加速度先變小,后變大 答案　C　α粒子帶正電,它跟靶核之間存在排斥力。在α粒子由a運動到c的過程中,排斥力先做負功后做正功,故α粒子的動能先減小后增大,電勢能先增大后減小,故選項A和B均錯誤;由于a和c在同一等勢面上,故α粒子由a運動到c的全過程中電場力對它做的總功

2、為零,故選項C正確;由庫侖定律知α粒子受到的電場力先增大后減小,則其加速度先增大后減小,故選項D錯誤。 2.鋁箔被α粒子轟擊后發(fā)生了以下核反應:1327Al+24He→X+01n。下列判斷正確的是(　　) A.01n是質(zhì)子 B.01n是中子 C.X是?1423Si的同位素 D.X共有31個核子 答案　B　01n的質(zhì)量數(shù)為1應為中子,則A錯誤、B正確;從反應方程知X為?1530X ,其電荷數(shù)為15,質(zhì)量數(shù)為30,是磷元素的同位素,所以選項C、D均錯誤。 3.氫原子的核外電子從距核較近的軌道躍遷到距核較遠的軌道過程中(　　) A.原子要吸收光子,電子的動能增大,原子的電勢能增大,原

3、子的能量增大 B.原子要放出光子,電子的動能減小,原子的電勢能減小,原子的能量也減小 C.原子要吸收光子,電子的動能增大,原子的電勢能減小,原子的能量增大 D.原子要吸收光子,電子的動能減小,原子的電勢能增大,原子的能量增大 答案　D　氫原子的核外電子從距核較近軌道躍遷到距核較遠的軌道過程中,原子的能量要增大,原子要吸收光子,因克服靜電引力做功,原子的電勢能要增大,但其動能減小,故A、B、C錯誤,D正確。 4.圖中所示為氫原子能級示意圖,則關(guān)于氫原子發(fā)生能級躍遷的過程中,下列說法中正確的是　(　　) A.從高能級向低能級躍遷,氫原子放出光子 B.從高能級向低能級躍遷,氫原子核

4、外電子軌道半徑變大 C.從高能級向低能級躍遷,氫原子吸收能量 D.從n=4能級躍遷到n=3能級比從n=3能級躍遷到n=2能級輻射出的電磁波的波長短 答案　A　氫原子從高能級向低能級躍遷時,氫原子會放出光子,A正確;從高能級向低能級躍遷,氫原子放出光子,核外電子軌道半徑變小,B錯誤;從高能級向低能級躍遷,氫原子釋放能量,故C錯誤;從n=4能級躍遷到n=3能級時釋放的能量比從n=3能級躍遷到n=2能級時釋放的能量小,故輻射光的頻率也小,光的波長較長,D錯誤。 5.μ子與氫原子核(質(zhì)子)構(gòu)成的原子稱為μ氫原子(hydrogen-muon atom),它在原子核物理的研究中有重要作用。圖為μ氫

5、原子的能級示意圖。假定光子能量為E的一束光照射容器中大量處于n=2能級的μ氫原子,μ氫原子吸收光子后,發(fā)出頻率為ν1、ν2、ν3、ν4、ν5和ν6的光,且頻率依次增大,則E等于(　　) A.h(ν3-ν1) B.h(ν5+ν6) C.hν3 D.hν4 答案　D　由能級躍遷知識及題意可知,處于n=2能級的μ氫原子吸收能量為E的光子后,發(fā)出6種頻率的光,說明μ氫原子是從n=4能級躍遷的,而ν1、ν2、ν3、ν4、ν5和ν6頻率依次增大,說明從n=4能級躍遷到n=2能級時,輻射能量為hν3的光子,綜上可知E=hν3,D正確,A、B、C錯誤。 6.已知氫原子的基態(tài)能量為E1,激發(fā)態(tài)能量En

6、=E1/n2,其中n=2,3,…。用h表示普朗克常量,c表示真空中的光速。能使氫原子從第一激發(fā)態(tài)電離的光子的最大波長為(　　) A.-4hc3E1 B.-2hcE1 C.-4hcE1 D.-9hcE1 答案　C　處于第一激發(fā)態(tài)時n=2,故其能量E2=E14,電離時釋放的能量ΔE=0-E2=-E14,而光子能量ΔE=hcλ,則解得λ=-4hcE1,故C正確,A、B、D均錯。 7.(2017朝陽一模)開發(fā)更為安全、清潔的能源是人類不懈的追求。關(guān)于核反應?12H+13H→24He+01n,下列說法正確的是(　　) A.該核反應屬于重核的裂變 B.該核反應屬于輕核的聚變 C.該核反應過程沒

7、有質(zhì)量虧損 D.目前核電站利用的就是該核反應所釋放的能量 答案　B　該核反應屬于輕核的聚變,A錯、B對;核反應過程中有質(zhì)量虧損,C錯;核電站中的核反應屬于重核的裂變,D錯。 8.已知氦原子的質(zhì)量為MHe(u),電子的質(zhì)量為me(u),質(zhì)子的質(zhì)量為mp(u),中子的質(zhì)量為mn(u),u為原子質(zhì)量單位,且由愛因斯坦質(zhì)能方程E=mc2可知:1 u對應于931.5 MeV的能量,若取光速c=3×108 m/s,則兩個質(zhì)子和兩個中子聚變成一個氦核,釋放的能量為(　　) A.[2×(mp+mn)-MHe]×931.5 MeV B.[2×(mp+mn+me)-MHe]×931.5 MeV C.[

8、2×(mp+mn+me)-MHe]×c2 J D.[2×(mp+mn)-MHe]×c2 J 答案　B　核反應方程為211H+201n→24He,質(zhì)量虧損Δm=2×(mp+mn)-(MHe-2me)=2×(mp+mn+me)- MHe,所以釋放的能量為ΔE=Δm×931.5 MeV=[2×(mp+mn+me)-MHe]×931.5 MeV,選項B正確。 9.如圖所示是原子核的核子平均質(zhì)量與原子序數(shù)Z的關(guān)系圖像。下列說法中正確的是(　　) A.若D、E能結(jié)合成F,結(jié)合過程一定要釋放能量 B.若D、E能結(jié)合成F,結(jié)合過程一定要吸收能量 C.若A能分裂成B、C, 分裂過程一定

9、要吸收能量 D.若A能分裂成B、C, 則分裂后的原子核的總質(zhì)量必定增大 答案　A　核反應過程中,核子數(shù)守恒,如果反應后比反應前核子平均質(zhì)量減小,則反應過程一定要放出能量;如果反應后核子平均質(zhì)量增大,則反應過程中一定要吸收能量。則由圖像易知A正確。 10.關(guān)于愛因斯坦的狹義相對論,下列說法正確的是(　　) A.狹義相對論的基本假設之一是光速不變原理 B.有些運動物體相對于觀察者的速度可以大于真空中的光速 C.力學規(guī)律在任何參考系中都是相同的 D.對于不同的慣性系,物理規(guī)律(包括力學和電磁學)都是不同的 答案　A　狹義相對論的基本假設:(1)狹義相對性原理:在不同的慣性參考系中,一

10、切物理規(guī)律都是相同的;(2)光速不變原理:真空中的光速在不同的慣性參考系中都是相同的,所以只有A項正確。 二、非選擇題 11.飛船在高空以110c的速度向目標飛行,從飛船上向目標方向發(fā)射一個光信號,則在地面的觀察者看來,光信號的速度是1.1c嗎? 答案　在地面的觀察者來看光信號的速度為c,不是1.1c。 解析　由經(jīng)典力學的相對性原理可知,光信號相對地面的速度v=c+110c=1.1c,但這一結(jié)論是錯誤的。根據(jù)狹義相對論的光速不變原理,真空中的光速相對于飛船為c,相對于地面也為c,對不同慣性參考系是相同的。 12.如圖所示為氫原子最低的四個能級,當一群氫原子處于n=4的能級上向低能

11、級躍遷時: (1)有可能放出　　　種能量的光子。? (2)在哪兩個能級間躍遷時,所放出光子波長最長?波長是多少? (3)已知金屬鈉的截止頻率為5.53×1014 Hz,普朗克常量h=6.63×10-34 J·s。請通過計算判斷,氫原子從第二激發(fā)態(tài)躍遷到第一激發(fā)態(tài)過程中發(fā)出的光照射金屬鈉板,能否發(fā)生光電效應。 答案　見解析 解析　(1)N=n(n-1)2=4×(4-1)2=6。 (2)由題圖知,氫原子由第四能級向第三能級躍遷時,能級差最小,輻射的光子波長最長。 由hν=E4-E3,得hcλ=E4-E3,所以λ=hcE4-E3=6.63×10-34×3×108[-0.85-(-1

12、.51)]×1.6×10-19 m ≈1.88×10-6 m。 (3)氫原子放出的光子能量E=E2-E1, 代入數(shù)據(jù)得E=1.89 eV 金屬鈉的逸出功W0=hνc,代入數(shù)據(jù)得W0=2.3 eV 因為E

13、.904 7 u,試計算1 kg鈾235裂變釋放的能量為多少焦耳?(已知1 u質(zhì)量相當于931.5 MeV的能量,且1 u=1.660 6×10-27 kg) 答案　(1)40　90　(2)8.1×1013 J 解析　(1)鋯的電荷數(shù)Z=92-60+8=40, 質(zhì)量數(shù)A=236-146=90。 (2)1 kg鈾235中鈾核的個數(shù)為 n=1235.0439×1.6606×10-27≈2.56×1024(個) 不考慮核反應中生成的電子質(zhì)量,1個鈾235核裂變產(chǎn)生的質(zhì)量虧損為Δm=0.212 u,釋放的能量為 ΔE=0.212×931.5 MeV≈197.5 MeV 則1 kg鈾23

14、5完全裂變釋放的能量為 E=nΔE=2.56×1024×197.5 MeV=5.056×1026 MeV≈8.1×1013 J。 14.一個靜止的氮核?714N俘獲一個速度為2.3×107 m/s的中子生成一個復核A,A又衰變成B、C兩個新核。設B、C的速度方向與中子速度方向相同,B的質(zhì)量是中子的11倍,速度是106 m/s,B、C在同一勻強磁場中做圓周運動的半徑比為RB∶RC=11∶30。求: (1)C核的速度大小; (2)根據(jù)計算判斷C核是什么核; (3)寫出核反應方程。 答案　(1)3×106 m/s　(2)24He　 (3)714N+01n?511B+24He 解析　(1)設中子的質(zhì)量為m,則氮核的質(zhì)量為14m,B核的質(zhì)量為11m,C核的質(zhì)量為4m,根據(jù)動量守恒可得:mv0=11mvB+4mvC,代入數(shù)值解得vC=3×106 m/s (2)根據(jù)帶電粒子在磁場中做勻速圓周運動的軌道半徑公式R=mvqB,可得RBRC=mBvBqCmCvCqB=1130,所以qCqB=25;又qC+qB=7e,解得qC=2e,qB=5e,所以C核為?24He。 (3)核反應方程為 ?714N+01n?511B+24He。 8