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章末检测一、选择题1.铝箔被粒子轰击后发生了以下核反应:1327Al+24HeX+01n。下列判断正确的是()A.01n是质子B.01n是中子C.X是1423Si的同位素D.X共有31个核子答案B01n的质量数为1应为中子,则A选项错误而选项B正确;从反应方程知X为1530X,其电荷数为15,质量数为30,是磷元素的同位素,所以选项C和选项D均错误。2.根据粒子散射实验,卢瑟福提出了原子的核式结构模型。 图中虚线表示原子核所形成的电场等势线,实线表示一个粒子的运动轨道。在粒子从a运动到b再运动到c的过程中,下列说法中正确的是()A.动能先增大,后减小B.电势能先减小,后增大C.电场力先做负功,后做正功,总功等于零D.加速度先变小,后变大答案C粒子带正电,它跟靶核之间存在排斥力。在粒子由a运动到c的过程中,排斥力先做负功后做正功,故粒子的动能先减小后增大,电势能先增大后减小,故选项A和B均错误;由于a和c在同一等势面上,故粒子由a运动到c的全过程中电场力对它做的总功为零,故选项C正确;由库仑定律知粒子受到的电场力先增大后减小,则其加速度先增大后减小,故选项D错误。3.氢原子的核外电子从距核较近的轨道跃迁到距核较远的轨道过程中()A.原子要吸收光子,电子的动能增大,原子的电势能增大,原子的能量增大B.原子要放出光子,电子的动能减小,原子的电势能减小,原子的能量也减小C.原子要吸收光子,电子的动能增大,原子的电势能减小,原子的能量增大D.原子要吸收光子,电子的动能减小,原子的电势能增大,原子的能量增大答案D氢原子的核外电子从距核较近轨道跃迁到距核较远的轨道过程中,原子的能量要增大,原子要吸收光子,因克服静电引力做功,原子的电势能要增大,但其动能减小,故ABC错误,D正确。4.用不同频率的紫外线分别照射钨和锌的表面而产生光电效应,可得到光电子最大初动能Ek随入射光频率变化的Ek-图像。已知钨的逸出功是3.28eV,锌的逸出功是3.24eV,若将二者的图线画在同一个Ek-坐标图中,用实线表示钨,虚线表示锌,则能正确反映这一过程的是下图中的()答案B图像斜率表示普朗克常量h,因此两条线应平行;横截距代表了极限频率0,0=W0h,因此钨的0大些,故B正确。5.下列说法正确的是()A.对于某种金属,无论入射光多强,只要其频率低于极限频率就不能发生光电效应B.由玻尔理论可知,氢原子的核外电子由较高能级跃迁到较低能级时,要辐射一定频率的光子,同时电子的动能减小,电势能增大C.微波和声波一样都只能在介质中传播D.氡原子核的半衰期为3.8天,4个氡原子核经过7.6天一定只剩下一个未发生衰变答案A根据光电效应方程Ek=h-W,可以知道,当入射光的频率低于极限频率就不能发生光电效应,与入射光的强弱无关,故A正确;由玻尔理论可以知道,氢原子的核外电子由较高能级跃迁到较低能级时,要辐射一定频率的光子,电子的轨道半径减小,该过程中电场力做正功,电子的动能增大,电势能减小,故B错误;微波属于电磁波,能在真空中传播,而声波只能在介质中传播,不能在真空中传播,故C错误;半衰期具有统计规律,对大量的原子核适用,对少量的原子核不适用,故D错误。6.用某种频率的光照射锌板,使其发射出光电子。为了增大光电子的最大初动能,下列措施可行的是()A.增大入射光的强度B.增加入射光的照射时间C.换用频率更高的入射光照射锌板D.换用波长更长的入射光照射锌板答案C由光电效应方程Ek=h-W知光电子的最大初动能取决于入射光的频率与光电材料的逸出功,而与入射光的强度、照射时间无关,可见增大入射光的频率即降低入射光的波长,可增大光电子的最大初动能,C正确。7.甲、乙光子的能量之比为21,它们都能使某种金属发生光电效应,且所产生的光电子最大初动能分别为E1、E2。该金属的逸出功为()A.E1+E2B.E1-E2C.E1+2E2D.E1-2E2答案D根据光电效应方程Ek=h-W0,对应甲光子有h甲=E1+W0,对应乙光子有h乙=E2+W0,又知h甲=2h乙,解得W0=E1-2E2,故选项D正确,选项A、B、C错误。8.在光电效应实验中,飞飞同学用同一光电管在不同实验条件下得到了三条光电流与电压之间的关系曲线(甲光、乙光、丙光),如图所示。则可判断出()A.甲光的频率大于乙光的频率B.乙光的波长大于丙光的波长C.乙光对应的截止频率大于丙光的截止频率D.甲光对应的光电子最大初动能大于丙光的光电子最大初动能答案B由于是同一光电管,因而不论对哪种光,极限频率和金属的逸出功相同,对于甲、乙两种光,反向遏止电压相同,因而频率相同,A项错误;丙光对应的反向遏止电压较大,因而丙光的频率较高,波长较短,对应的光电子的最大初动能较大,故C、D均错,只有B项正确。9.子与氢原子核(质子)构成的原子称为氢原子(hydrogenmuonatom),它在原子核物理的研究中有重要作用。图为氢原子的能级示意图。假定光子能量为E的一束光照射容器中大量处于n=2能级的氢原子,氢原子吸收光子后,发出频率为1、2、3、4、5和6的光,且频率依次增大,则E等于()A.h(3-1)B.h(5+6)C.h3D.h4答案D由能级跃迁知识及题意可知,处于n=2能级的氢原子吸收能量为E的光子后,发出6种频率的光,说明氢原子是从n=4能级跃迁的,而1、2、3、4、5和6频率依次增大,说明从n=4能级跃迁到n=2能级时,辐射能量为h3的光子,综上可知E=h3,C正确,A、B、C错误。10.已知氦原子的质量为MHe(u),电子的质量为me(u),质子的质量为mp(u),中子的质量为mn(u),u为原子质量单位,且由爱因斯坦质能方程E=mc2可知:1u对应于931.5MeV的能量,若取光速c=3108m/s,则两个质子和两个中子聚变成一个氦核,释放的能量为()A.2(mp+mn)-MHe931.5MeVB.2(mp+mn+me)-MHe931.5MeVC.2(mp+mn+me)-MHec2JD.2(mp+mn)-MHec2J答案B核反应方程为211H+201n24He,质量亏损m=2(mp+mn)-(MHe-2me)=2(mp+mn+me)-MHe,所以释放的能量为E=m931.5MeV=2(mp+mn+me)-MHe931.5MeV,选项B正确。二、非选择题11. 如图所示为氢原子最低的四个能级,当一群氢原子处于n=4的能级上向低能级跃迁时:(1)有可能放出种能量的光子。(2)在哪两个能级间跃迁时,所放出光子波长最长?波长是多少?(3)已知金属钠的截止频率为5.531014Hz,普朗克常量h=6.6310-34Js。请通过计算判断,氢原子从第二激发态跃迁到第一激发态过程中发出的光照射金属钠板,能否发生光电效应。答案见解析解析(1)N=n(n-1)2=4(4-1)2=6。(2)由题图知,氢原子由第四能级向第三能级跃迁时,能级差最小,辐射的光子波长最长。由h=E4-E3,得:hc=E4-E3,所以=hcE4-E3=6.6310-343108-0.85-(-1.51)1.610-19m1.8810-6m。(3)氢原子放出的光子能量E=E2-E1,代入数据得E=1.89eV金属钠的逸出功W0=hc,代入数据得W0=2.3eV因为EW0,所以不能发生光电效应。12.如图所示,有界的匀强磁场磁感应强度为B=0.05T,磁场方向垂直于纸面向里,MN是磁场的左边界。在磁场中A处放一个放射源,内装88226Ra,88226Ra放出某种射线后衰变成 86222Ra。(1)试写出 88226Ra衰变成 86222Rn的核反应方程;(2)若A距磁场边界MN的距离OA=1.0m时,放在MN左侧的粒子接收器收到垂直于边界MN方向射出的质量较小的粒子,此时接收器距过OA的直线1.0m。据此可推算出一个静止镭核衰变过程中释放的核能有多少?(取1u=1.610-27kg,e=1.610-19C,结果保留三位有效数字)答案(1)88226Ra86222Rn+24He(2)2.0410-14J解析(1)根据核反应过程中质量数守恒和电荷数守恒,可写出该衰变方程为88226Ra86222Rn+24He,放出的粒子为粒子。(2)垂直MN穿出磁场的粒子在磁场中运动的轨迹如图所示,即其轨迹半径R=OA=1.0m。由qvB=mv2R得v=qBRm=3.210-190.051.01.610-274m/s=2.5106m/sEk=12mv2=126.410-27(2.5106)2J=2.010-14J又衰变过程中动量守恒,即mv=mRnvRn所以vRnv=mmRn,EkRnEk=12mRnvRn212mv2=mmRn所以EkRn=mmRnEk由能的转化和守恒定律得,释放的核能为E=Ek+EkRn=(1+mmRn)Ek=(1+4226)2.010-14J=2.0410-14J。7
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