1、单元测评十四 波粒二象性 原子结构 原子核时间：90 分钟 满分：100 分第卷(选择题 共 40 分)一、选择题(本题有 10 小题，每小题 4 分，共 40 分，在每小题给出的四个选项中，至少有一个选项是正确的，全部选对的得 4 分，选对但不全的得 2 分，选错或不答的得 0 分)1如图 141(a) 是 、 三种射线穿透能力的示意图，图( b)是工业上利用射线的穿透性来检查金属内部的伤痕的示意图，请问图141( b)中的检查是利用了哪种射线( )图 141A 射线 B 射线C 射线 D三种射线都可以解析：由图(a) 可知 射线和 射线都不能穿透钢板， 射线的穿透力最强，可用来检查金属内部
2、的伤痕，答案为 C.答案：C2欲使处于基态的氢原子电离，下列措施可行的是( )A用能量为 11.0 eV 的电子碰撞B用能量为 10.2 eV 的光子照射C用能量为 14.0 eV 的光子照射D用能量为 14.0 eV 的电子碰撞答案：CD3在 X 射线管中，由阴极发射的电子被加速后打到阳极，会产生包括 X 光在内的各种能量的光子，其中光子能量的最大值等于电子的动能已知阳极与阴极之间的电势差 U、普朗克常量 h、电子电荷量 e 和光速 c，则可知该 X 射线管发出的 X 光的( )A最短波长为 B最长波长为ceUh hceUC最小频率为 D最大频率为eUh eUh解析：由动能定理知加速电场对电
3、子所做的功等于电子动能的增量由题意知光子的最大能量等于电子的动能，则有：h maxeU，故 X光的最大频率 max ，D 选项正确 X 光的最小波长为： eUh cmax，A 选项错因光子的最小能量无法确定，所以 X 光的最小频率和cheU最长波长无法确定，B、 C 选项均错答案：D图 1424图 142 中画出了氢原子的几个能级，并注明了相应的能量En，处在 n4 能级的一群氢原子向低能级跃迁时，能够发出若干种不同频率的光波已知金属钾的逸出功为 2.22 eV.在这些光波中，能够从金属钾的表面打出光电子的总共有( )A二种 B三种C四种 D五种解析：由题意和能级图知，能够发出 6 种不同频率
4、的光波而逸出功 Wh 0E nE m可产生光电子代入数据，有E4 E30.66 eV，E3E 21.89 eV，E4 E22.55 eV，E3E 112.09 eV，E4 E112.75 eV，E2E 110.20 eV，显然总共有 4 种答案：C5处于激发态的原子，如果在入射光子的电磁场的影响下，从高能态向低能态跃迁，同时两个状态之间的能量差以光子的形式辐射出去，这种辐射叫做受激辐射原子发生受激辐射时，发出的光子的频率、发射方向等都跟入射光子完全一样，这样使光得到加强，这就是激光产生的机理发生受激辐射时，产生激光的原子的总能量En、电子的电势能 Ep、电子的动能 Ek的变化是 ( )A Ep
5、增大、 Ek减小 BE p减小、E k增大C Ep减小、 En 减小 DE p增大、E n 增大解析：根据激光产生的机理，发生受激辐射而产生激光的原子的总能量 En会降低，由于从高能态向低能态跃 迁时电场力做功所以电势能减少， 电子靠近原子核，动能增加，所以 B、C 对答案：BC图 1436在垂直于纸面的匀强磁场中，有一原来静止的原子核，该核衰变后，放出的带电粒子和反冲核的运动轨迹分别是图 143 所示的a、b ，由图可以判定 ( )A该核发生的是 衰变B该核发生的是 衰变C磁场方向一定垂直纸面向里D磁场方向向里还是向外无法判定解析：由左手定则，当粒子在磁场中反向运动时，若两粒子电性相同，则所
6、形成的圆轨迹应外切；电性相反，则所形成的圆轨迹内切，由图知核与粒子电性相反，又因反冲核带正电，所以带电粒子应带负电，即核反 应为 衰变，A 错，B 正确不管磁场方向向里还是向外，电性相反的粒子轨迹都为内切圆，所以 D 正确综上所述，本题的正确选项为 B、D.答案：BD7某原子核 X 的质量为 m，若用 mp和 mn分别表示一个质子AZ和一个中子的质量，那么核子组成一个这种原子核释放的核能是( )A mZm p(A Z)m nc2B Zmp(AZ)m nmc 2C mZm n(AZ)m pc2DZm n(AZ)m pmc 2解析：核子组成该种原子核后亏损的质量为 Zmp(AZ)mnm ，据质能方
7、程可知 释放的能量为Zm p(AZ)m nmc 2，故正确答案为 B.答案：B8. Th(钍)经过一系列 衰变和 衰变，变成 Pb(铅) ，下列23290 20882说法正确的是( )A铅核比钍核少 8 个质子B铅核比钍核少 16 个中子C共经过 4 次 衰变和 6 次 衰变D共经过 6 次 衰变和 4 次 衰变解析：由原子核的构成，容易判断 A、B 是正确的，至于衰 变次数，由于 衰变 不会引起质 量数的减少，故可先根据 质量数的减少确定 衰变的次数：X 次6 次，再结合核 电荷数的变化情况和衰232 2084变规律判定 衰变的次数 Y,2XY9082 8，Y4 次，即选项 D也正确答案：A
8、BD图 1449图 144 所示是氢原子能级的示意图，现有大量的氢原子处于 n4 的激发态，当向低能级跃迁时辐射出若干不同频率的光关于这些光下列说法正确的是( )A最容易表现出衍射现象的光是由 n4 能级跃迁到 n1 能级产生的B频率最小的光是由 n2 能级跃迁到 n1 能级产生的C这些氢原子总共可辐射出 3 种不同频率的光D用 n2 能级跃迁到 n1 能级辐射出的光照射逸出功为 6.34 eV 的金属铂能发生光电效应解析：波长最长的光最容易发生衍射现象，是由 n4 能级跃迁到 n3 能级产 生的，因此，从 n4 能级跃 迁到 n3 能级放出的光子的频率也是最小的，故 A、B 错；由 n4 能
9、级向低能级跃迁可辐射 6种不同频率的光，从 n2 能级到 n1 能级跃 迁时放出光子的能量为 10.2 eV，能使逸出功 为 6.34 eV 的金属 铂发生光电效应，故 C 错、D 对 答案：D图 14510如图 145 所示是原子核的核子平均质量与原子序数 Z 的关系图像下列说法中正确的是( )A若 D 和 E 能结合成 F，结合过程一定要释放能量B若 D 和 E 能结合成 F，结合过程一定要吸收能量C若 A 能分裂成 B 和 C，分裂过程一定要释放能量D若 A 能分裂成 B 和 C，分裂过程一定要吸收能量解析：题目图像说明不同的原子核，其核子的平均质量( 原子核的质量除以核子数)与原子序数
10、的关系从图中可以看出， Fe 的核子的平均质量最小，D、 E 的核子的平均 质量比 F 大，故 D、E 结合成 F 时，总质量会减少，应释放核能同样的理由， A 分裂成 B 和 C 时，总质量也会减少，一定会释放核能答案：AC第卷(非选择题 共 60 分)二、计算题(本题有 5 小题，共 60 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)图 14611(10 分) 图 146 所示为氢原子能级示意图，现有动能是E(eV)的某个粒子与处在基态的一个氢原子在同一直线上相向运动，并发生碰撞已知碰撞前粒子的动量和氢原子的动量大
11、小相等碰撞后氢原子受激发跃迁到 n4 的能级(粒子的质量 m 与氢原子的质量mH之比为 k)求：(1)碰前氢原子的动能；(2)若有一群氢原子处在 n4 的能级，会辐射出几种频率的光？其中频率最高的光的光子能量多大？解析：(1) 设 v 和 vH分别表示粒子和氢原子的速率，由题意可知mv mHvH0， EH mHv kE.12 2H(2)会辐 射出 6 种不同频率的光，频率最高的光的光子能量为E E4E 10.85 eV(13.60) eV 12.75 eV.答案：(1)kE (2)6 种 12.75 eV12(12 分) 镭(Ra)是历史上第一个被分离出来的放射性元素，已知 Ra 能自发地放出
12、 粒子而变成新核 Rn，已知 Ra 的质量22688 22688M13.753 31025 kg，新核 Rn 的质量 M23.686 71025 kg， 粒子的质量 m6.646 61027 kg，现有一个静止的 Ra 核发生 衰22688变，衰变后 粒子的速度为 8.68105m/s.(计算结果保留两个有效数字)(1)写出该核反应的方程；(2)求此反应过程中放出的能量；(3)求反应后新核 Rn 的速度大小解析：(1) Ra He Rn.22688 42 22286(2)Emc 2(M 1M 2m)c 21.210 12 J.(3)M2v2mv0，所以 v2mv/M 26.610 3m/s.答
13、案：(1) 见解析 (2)1.210 12 J (3)6.610 3m/s13(12 分) 在 衰变中常伴有一种称为“中微子”的粒子放出中微子的性质十分特别，因此在实验中很难探测.1953 年，莱尼斯和柯文建造了一个由大水槽和探测器组成的实验系统，利用中微子与水中 H 的核反应，间接地证实了中微子的存在1(1)中微子与水中的 H 发生核反应，产生中子( n)和正电子( e)，1 10 0 1即中微子 H n e1 10 0 1可以判定，中微子的质量数和电荷数分别是_(填写选项前的字母)A 0 和 0 B0 和 1C 1 和 0 D1 和 1(2)上述核反应产生的正电子与水中的电子相遇，与电子形
14、成几乎静止的整体后，可以转变为两个光子()，即 e e20 1 0 1已知正电子和电子的质量都为 9.11031 kg，反应中产生的每个光子的能量约为_J正电子与电子相遇不可能只转变为一个光子，原因是_(3)试通过分析比较，具有相同动能的中子和电子的物质波波长的大小解析：(1) 发 生核反应前后，粒子的质量数和核电荷数均不变，据此可知中微子的质量数和电荷数都是 0，A 项正确(2)产生的能量是由于质量亏损两个电子转变为两个光子之后，质量变为零，由 Emc 2，故一个光子的能量为 ，带入数据得E2 8.21014 J.E2正电子与水中的电子相遇，与电子形成几乎静止的整体，故系统总动量为零，故如果
15、只产生一个光子是不可能的，因为此过程遵循动量守恒(3)物质 波的波 长为 ，粒子动量 p ，因为 mnm e，所hp 2mEk以 pnp e，故 n e.答案：(1) A (2)8.2 1014 遵循动量守恒 (3) n e14(12 分) 云室处在磁感应强度为 B 的匀强磁场中，一静止的质量为 M 的原子核在云室中发生一次 衰变， 粒子的质量为 m，电荷量为 q，其运动轨迹在与磁场垂直的平面内现测得 粒子运动的轨道半径为 R，试求在衰变过程中的质量亏损( 涉及动量问题时，亏损的质量可以不计)解析：由洛伦兹力和牛顿运动定律可得 qvBm ，v2R式中 v 为 粒子运动的速度设 v为衰变后反冲核的速度，由动量守恒定律可得：
