1、单元评估检测(十三)(第十五章)(45分钟100分)一、选择题(本题共8小题,每小题6分,共48分,15题为单选题,68题为多选题)1.如图所示,当弧光灯发出的光经一狭缝后,在锌板上形成明暗相间的条纹,同时与锌板相连的验电器铝箔有张角,则该实验()A.只能证明光具有波动性B.只能证明光具有粒子性C.只能证明光能够发生衍射D.证明光具有波粒二象性【解析】选D。弧光灯发出的光经一狭缝后,在锌板上形成明暗相间的条纹,这是光的衍射,证明了光具有波动性;验电器铝箔有张角,说明锌板发生了光电效应,则证明了光具有粒子性,所以该实验证明了光具有波粒二象性,选项D正确,A、B、C错误。2.中国承诺到2020年碳
2、排放量下降40%45%。为了实现负责任大国的承诺,我国将新建核电站项目。目前关于核电站获取核能的基本核反应方程可能是()AUnnBNaeCHeHDUHe【解析】选A。重核的裂变是指质量数较大的原子核分裂成两个中等质量的原子核,A是裂变反应,选项A正确;B为衰变,C是发现质子的反应,D是衰变,都不是核电站获取核能的基本核反应方程,选项B、C、D错误。【加固训练】下列核反应方程及其表述中错误的是()ANaMge是原子核的衰变BHeAlPn是原子核的人工转变CHHHen是原子核的衰变DUnKrBa+n是重核裂变【解析】选C。NaMge是原子核的衰变,选项A正确HeAlPn是原子核的人工转变,选项B正
3、确HHHen是轻核聚变方程,选项C错误UnKrBa+n是重核裂变,选项D正确。3.下列描绘三种温度下黑体辐射强度与波长关系的图中,符合黑体辐射实验规律的是()【解析】选B。黑体辐射以电磁辐射的形式向外辐射能量,温度越高,辐射越强越大,选项A、D错误;黑体辐射的波长分布情况也随温度而变,如温度较低时,主要以不可见的红外光进行辐射,在500 以至更高的温度时,则顺次发射可见光以至紫外辐射,即温度越高,辐射的电磁波的波长越短,选项C错误,B正确。4.(2019西安模拟)现用电子显微镜观测某生物大分子的结构。为满足测量要求,将显微镜工作时电子的德布罗意波长设定为,其中n1。已知普朗克常量h、电子质量m
4、和电子电荷量e,电子的初速度不计,则显微镜工作时电子的加速电压应为()A.B.C.D.【解析】选D。物质波的波长=,则有=,解得v=,由动能定理可得Ue=mv2,解得U=,选项D正确,A、B、C错误。5.(2019黄冈模拟)如图为氢原子的能级示意图,大量处于激发态(n=4)的氢原子,当向低能级跃迁过程中辐射出N种不同频率的光子,用这些光子照射逸出功为2.29 eV的金属钠,下列说法正确的是()A.N=5B.其中从n=4跃迁到n=3所发出的光子频率最高C.N种频率的光子中,共有4种光子能使金属钠发生光电效应D.金属钠表面逸出的光电子最大初动能为 11.31 eV【解析】选C。大量氢原子向低能级跃
5、迁时能辐射光子的频率种类数N=,得N=6种,选项A错误;光子的频率由能级差决定,其中从n=4跃迁到n=1能级差最大,所发出的光子频率最高,选项B错误;由能级差可确定出6种光子的能量为:0.66 eV、1.89 eV、2.55 eV、10.2 eV、12.09 eV、12.75 eV,有4种光子能使金属钠发生光电效应,选项C正确;金属钠表面逸出的光电子最大初动能为12.75 eV-2.29 eV=10.46 eV,选项D错误。【加固训练】(2019运城模拟)如图所示为氢原子的能级图,用某种频率的光照射大量处于基态的氢原子,受到激发后的氢原子只辐射出三种不同频率的光a、b、c,频率abc,让这三种
6、光照射逸出功为10.2 eV的某金属表面,则()A.照射氢原子的光子能量为12.75 eVB.从n=3能级跃迁到n=2能级辐射出的光频率为aC.逸出的光电子的最大初动能为1.89 eVD.光a、b、c均能使金属发生光电效应【解析】选C。根据公式=3,可知n=3,因此受到激发后的氢原子处于第n=3能级。根据氢原子由n=3跃迁到n=1产生的光子能量与从n=1跃迁到n=3所吸收的光子能量相等可知,照射氢原子的光子能量为:E31=E3-E1=-1.51 eV-(-13.6 eV)=12.09 eV,选项A错误;频率大小关系为abc,从n=3跃迁到n=2辐射出的能量最小,即其对应的光频率为c,选项B错误
7、;氢原子由n=2向n=1能级跃迁时辐射的光子能量为E21=E2-E1=10.2 eV,而由n=3跃迁到n=1产生的光的能量12.09 eV,依据光电效应方程,逸出的光电子的最大初动能为12.09 eV-10.2 eV=1.89 eV,选项C正确;氢原子由n=3跃迁到n=2能级时,辐射的光子能量为E32=E3-E2=1.89 eV,所以不能使逸出功为10.2 eV的金属发生光电效应,选项D错误。6.放射性元素X的衰变反应是XY+N,其中N是未知的射线,则下列说法正确的是()A.若此衰变为衰变,则b=d+1B.若此衰变为衰变,则a=c+4C.射线N是从Y核中放出的D.若放射性元素X经过6 h还剩下
8、没有衰变,则它的半衰期为2 h【解析】选B、D。核反应遵循质量数守恒与电荷数守恒,若此衰变为衰变,则b=d-1,选项A错误;若此衰变为衰变,则a=c+4,选项B正确;若N为或射线,则其是从X核中放出的,选项C错误X经过6 h还剩下没有衰变,则它的半衰期是2 h,选项D正确。7.科幻大片流浪地球影片中的行星发动机为“聚变发动机”,通过燃烧石头获得能量,其燃烧石头指的是石头里的Si原子核聚变生成Fe原子核。原子核的比结合能(即平均结合能)曲线如图所示,根据该曲线,下列判断正确的是()AH核比He核更稳定BHe核的结合能约为28 MeVCSi核的比结合能比Fe核大DSi核聚变生成Fe核的过程要释放能
9、量【解析】选B、D。比结合能越大,核越稳定He核比H核的比结合能大,所以He核更稳定,选项A错误;根据图象知He核的比结合能约为7 MeV,所以结合能E=74 MeV=28 MeV,选项B正确;根据图象得Fe核比Si核的比结合能大,选项C错误;轻核聚变成重核会放出能量,所以Si核聚变生成Fe核要释放出能量,选项D正确。【总结提升】结合能与比结合能的比较结合能是核子结合成原子核放出的能量或原子核拆散成核子吸收的能量,而比结合能是核子结合成原子核时每个核子平均放出的能量或原子核拆散成核子时每个核子平均吸收的能量,结合能大的原子核,比结合能不一定大;结合能小的原子核,比结合能不一定小。8.美国物理学
10、家密立根利用图甲所示的电路研究金属的遏止电压Uc与入射光频率的关系,描绘出图乙中的图象,由此算出普朗克常量h。电子电荷量用e表示,下列说法正确的是()A.入射光的频率增大,为了测遏止电压,则滑动变阻器的滑片P应向M端移动B.由Uc-图象可知,这种金属的截止频率为cC.增大入射光的强度,光电子的最大初动能也增大D.由Uc-图象可求普朗克常量表达式为h=【解析】选B、D。入射光的频率增大,光电子的最大初动能增大,则遏止电压增大,测遏止电压时,应使滑动变阻器的滑片向N端移动,选项A错误;当遏止电压为零时,=c,根据Ekm=h-W0=eUc,解得Uc=-,则h=,选项B、D正确;根据光电效应方程Ekm
11、=h-W0知,光电子的最大初动能与入射光的强度无关,选项C错误。二、实验题(本题共2小题,共15分)9.(6分)当前,发电站温室气体排放问题引起了越来越多的关注,相比煤炭等传统能源,核电能够大幅降低二氧化碳、二氧化硫、氮氧化物和粉尘等物质的排放,已成为世界快速发展的电力工业。经广大科技工作者的不懈努力,我国的核电技术已进入世界的先进行列,世界各地现在正在兴建的核电反应堆达到57座,我国以20座名列第一。核电站的最核心部分是核反应堆,核反应堆中的燃料U产生裂变,在短时间内释放出大量的核能可供人类利用。核反应堆中的镉棒起_的作用,核反应方程应为U+_KrBa+n,其质量分别为mU=390.3131
12、0-27 kg,mn=1.674910-27 kg,mBa=234.0 01610-27 kg,mKr=152.60410-27 kg,核反应中释放的能量为E=_J。【解析】核反应堆中的镉棒起控制反应速度的作用。根据电荷数守恒、质量数守恒,知未知粒子为中子,即n。根据爱因斯坦质能方程得,释放的核能E=(mU-mKr-mBa-2mn)c2=(390.313-152.604-234.0016-21.6749)10-2791016 J=3.218410-11 J。答案:控制反应速度n3.218410-1110.(9分)(2019吉林模拟)用金属铷为阴极的光电管观测光电效应现象,实验装置如图甲所示。已
13、知普朗克常量h=6.6310-34 Js。(1)图甲中电极A为光电管的_(填“阴极”或“阳极”);(2)要观察饱和电流,电源正负极的情况是_;要观察遏止电压,电源正负极的情况是_。(均选填“左正右负”或“左负右正”)(3)实验中测得铷的遏止电压Uc与入射光频率之间的关系如图乙所示,则铷的截止频率c=_Hz,逸出功W0=_J(保留3位有效数字);(4)如果实验中入射光的频率=7.001014 Hz,则产生的光电子的最大初动能Ek=_J(保留3位有效数字)。【解析】(1)由光电管的结构可知A板为正极,即为阳极。(2)观察饱和电流,加正向电压,光电子加速,则电源正负极的情况是左正右负;要观察遏止电压
14、,加反向电压,光电子减速,则电源正负极的情况是左负右正;(3)由Ekm=h-W0和eUc=Ekm得:eUc=h-W0,因此当遏止电压为零时,hc=W0,根据图象可知,铷的截止频率c=5.151014 Hz;根据hc=W0,则可求出该金属的逸出功大小W0=6.6310-345.151014 J=3.4110-19 J;(4)Ek=h-W0=6.6310-347.01014 J-3.4110-19 J=1.2310-19 J。答案:(1)阳极(2)左正右负左负右正(3)5.15(5.125.18均可)10143.41(3.393.43均可)10-19(4)1.23(1.211.25均可)10-19
15、三、计算题(本题共2小题,共37分,需写出规范的解题步骤)11.(15分)中国在“人造太阳”方面的研究取得了较大的成就,“人造太阳”被评为2018年中国10大科技之一。其原理是一个质量mD=3.343610-27 kg的氘核H)与一个质量mT=5.008510-27 kg的氚核H)发生核聚变,结合后生成了一个质量大小为m=6.646710-27 kg的新核,同时放出一个质量mn=1.675010-27 kg的中子n),并释放出大小为E的能量。(光的速度c=3.0108 m/s,结果保留三位有效数字)(1)写出“人造太阳”轻核聚变的方程式;(2)求该聚变释放的能量E。【解题指导】解答本题应注意以
16、下两点:(1)根据质量数与质子数守恒,书写核反应方程;(2)由爱因斯坦质能方程求出释放的核能。【解析】(1)轻核聚变的方程式:HHHen(2)轻核聚变中质量亏损为:m=mD+mT-m-mn=3.343610-27 kg+5.008510-27 kg-6.646710-27 kg-1.675010-27 kg=0.030410-27 kg轻核聚变中释放的能量为:E=mc2由两式可得:E=0.030410-27(3108)2 J2.7410-12 J答案:(1HHHen(2)2.7410-12 J12.(22分)如图甲为氢原子的能级图,设一群处于n=4能级的氢原子向基态跃迁时,频率最大的光照射光电
17、管阴极K。阴极K在极短时间内吸收频率最大的光子后逸出光电子,实验测得其反向遏止电压为10.92 V(如图乙所示)。求:(1)一群处于n=4能级氢原子向基态跃迁时能发出多少种频率不同的光子?其中频率最大的光子能量为多大?(2)阴极K逸出的光电子的最大初动能为多大?(3)阴极K的逸出功为多大?【解析】(1)发出的光子种类数N=6种频率最大的光子能量Em=E4-E1=12.75 eV(2)由动能定理-eUc=0-EkmEkm=10.92 eV(3)根据光电效应方程Ekm=h-W0n=4向基态跃迁h=E4-E1得W0=E4-E1-EkmW0=1.83 eV答案:(1)6种12.75 eV(2)10.92 eV(3)1.83 eV
