1、单元综合测试十六(波粒二象性原子结构和原子核)本试卷分第卷(选择题)和第卷(非选择题)两部分，试卷满分为100分考试时间为90分钟第卷(选择题，共40分)一、选择题(本题共10小题，每题4分，共40分有的小题只有一个选项正确，有的小题有多个选项正确，把正确选项前的字母填在题后的括号内)1(2012北京理综)“约瑟夫森结”由超导体和绝缘体制成若在结两端加恒定电压U，则它会辐射频率为的电磁波，且与U成正比，即kU.已知比例系数k仅与元电荷e的2倍和普朗克常量h有关你可能不了解此现象的机理，但仍可运用物理学中常用的方法，在下列选项中，推理判断比例系数k的值可能为()A. B.C2he D.解析：根据
2、物理单位知识，表达式及变形式两侧单位是一致的，由本题中涉及的物理量：、U、e、h及与其有联系的能量表达式Eh，EUe，由得h的单位与的单位相同，即h单位可用VCs表示，题中kU，即k，单位可用表示，选项B中单位等效于，故选项B正确，A、C、D错误答案：B2(2012福建理综)关于近代物理，下列说法正确的是()A射线是高速运动的氦原子B核聚变反应方程HHHen中，n表示质子C从金属表面逸出的光电子的最大初动能与照射光的频率成正比D玻尔将量子观念引入原子领域，其理论能够解释氢原子光谱的特征解析：射线是高速运动的氦原子核，选项A错误；选项B中n表示中子；根据光电效应方程mv2hW可知最大初动能与照射
3、光的频率成线性关系而非正比关系，选项C错误；根据玻尔的原子理论可知，选项D正确答案：D3(2012广东理综)能源是社会发展的基础，发展核能是解决能源问题的途径之一下列释放核能的反应方程，表述正确的有()A.HHHen是核聚变反应B.HHHen是衰变C.UnBaKr3n是核裂变反应D.UnXeSr2n是衰变解析：B项为轻核聚变，衰变的实质为一个中子转化为一个质子后释放出一个电子，选项B错误；衰变的实质是释放氦核(粒子)，而D项只是重核裂变，并未释放粒子，选项D错误，正确选项为A、C.答案：AC4(2012大纲全国理综)U经过m次衰变和n次衰变，变成Pb，则 ()Am7，n3 Bm7，n4Cm14
4、，n9 Dm14，n18解析：发生一次衰变，质量数减4，电荷数减2，故衰变次数为m(235207)7，选项C、D错误；发生一次衰变质量数不变，核电荷数增1，故衰变次数为n72(9282)4次，选项A错误，B正确答案：B5(2013江苏苏、锡、常、镇四市调研)1927年戴维逊和革末完成了电子衍射实验，该实验是荣获诺贝尔奖的重大近代物理实验之一如图所示的是该实验装置的简化图，下列说法不正确的是()A亮条纹是电子到达概率大的地方B该实验说明物质波理论是正确的C该实验再次说明光子具有波动性D该实验说明实物粒子具有波动性解析：亮条纹是电子到达概率大的地方，该实验说明物质波理论是正确的，该实验说明实物粒子
5、具有波动性，该实验不能说明光子具有波动性，选项C说法不正确答案：C6(2013江苏淮阴三校联考)下列说法正确的是()A电子的衍射现象说明实物粒子的波动性B235U的半衰期约为7亿年，随地球环境的变化，半衰期可能变短C原子核内部某个质子转变为中子时，放出射线D氢原子的核外电子由较高能级跃迁到较低能级时，要释放一定频率的光子，同时电子的动能增加，电势能减小解析：电子的衍射现象说明实物粒子的波动性，选项A正确；235U的半衰期约为7亿年，随地球环境的变化，半衰期不变，选项B错误；原子核内部某个中子转变为质子时，放出射线，选项C错误；氢原子的核外电子由较高能级跃迁到较低能级时，要释放一定频率的光子，由
6、km知，电子的动能增加，则电势能一定减小，选项D正确答案：AD7(2013江苏淮安一模)如图所示为氢原子的能级示意图现用能量介于10 eV12.9 eV范围内的光子去照射一群处于基态的氢原子，则下列说法正确的是()A照射光中只有一种频率的光子被吸收B照射光中有三种频率的光子被吸收C氢原子发射出三种不同波长的光D氢原子发射出六种不同波长的光解析：氢原子只能吸收特定频率的光子，才能从低能态跃迁到高能态，题中氢原子可能吸收的光子能量有：12.75 eV、12.09 eV、10.20 eV、2.55 eV、1.89 eV和0.66 eV，其中只有三种光子能量处在10 eV12.9 eV范围内，所以照射
7、光中有三种频率的光子被吸收，选项A错误，B正确；氢原子可以吸收大量能量为12.75 eV的光子，从n1的基态跃迁到n4的激发态，因为大量处于n4的激发态的氢原子极不稳定，又会发射出光子跃迁到低能态，共可发射出C6种不同波长的光，选项C错误，D正确答案：BD8如下图所示是查德威克实验示意图，在这个实验中发现了一种不可见的贯穿能力很强的粒子，这种粒子是()A正电子 B中子C光子 D电子解析：查德威克发现中子的核反应方程式：HeBeCn，是用钋(Po)放出的粒子轰击铍(Be)，选项B正确答案：B9核聚变与核裂变相比几乎不会带来放射性污染等环境问题，而且其原料可直接取自海水中的氘，来源几乎取之不尽，是
8、理想的获取能源的方式EAST装置是中国耗时8年、耗资2亿元人民币自主设计、自主建造而成的，它成为世界上第一个建成并真正运行的全超导非圆截面核聚变实验装置已知两个氘核聚变生成一个氦3和一个中子的核反应方程是2HHen3.26 MeV若有2 g氘全部发生聚变，则释放的能量是(NA为阿伏加德罗常数)()A0.53.26 MeV B3.26 MeVC0.5NA3.26 MeV DNA3.26 MeV解析：根据核反应方程可知，两个氘核聚变释放的能量为3.26 MeV，那么2 g氘核(即1 mol氘核)聚变释放的能量为0.5NA3.26 MeV，所以C正确答案：C10设氢原子由n3的状态向n2的状态跃迁时
9、放出能量为E、频率为的光子氢原子()A跃迁时可以放出或吸收能量为任意值的光子B由n2的状态向n1的状态跃迁时放出光子的能量大于EC由n3的状态向n1的状态跃迁时放出光子的能量等于6.4ED由n4的状态向n3的状态跃迁时放出光子的频率大于解析：由玻尔理论知，hE3E2.当由n2的状态向n1的状态跃迁时，EE2E1E；由n3的状态向n1的状态跃迁时放出光子的能量为EE3E16.4E；由n4的状态向n3的状态跃迁时，hE4E3r)的圆形径迹其中R是质量较小核的径迹，r是质量较大核的径迹(1)请写出该核反应方程；(2)求出碰前粒子的速度(质子质量为m，电荷量为e)解析：(1)NHeOH(2)粒子在磁场
10、中做匀速圆周运动，洛仑兹力提供向心力，则由qvBm得O核的动量pOmOvO8eBrH核的动量pHmHvHeBR由动量守恒定律pHepOpHpHeeB(8rR)vHe答案：(1)NHeOH(2)15用中子轰击锂核(Li)发生核反应，产生氚和粒子并放出4.8 MeV的能量(1)写出核反应方程式；(2)求上述反应中的质量亏损为多少(保留两位有效数字)；(3)若中子与锂核是以等大反向的动量相碰，则粒子和氚的动能之比是多少？解析：(1)LinHHe4.8 MeV(2)m kg8.51030 kg(3)设m1、m2、v1、v2分别为氦核、氚核的质量和速度，由动量守恒定律得0m1v1m2v2氦核、氚核的动能
11、之比Ek1:Ek2m2:m13:4.答案：(1)LinHHe4.8 MeV(2)8.51030 kg(3)3:416(1)核能作为一种新能源在现代社会中已不可缺少，但安全是核电站面临的非常严峻的问题核泄露中的钚(Pu)是一种具有放射性的超铀元素，钚的危险性在于它对人体的毒性，与其他放射性元素相比钚在这方面更强，一旦侵入人体，就会潜伏在人体肺部、骨骼等组织细胞中，破坏细胞基因，提高罹患癌症的风险已知钚的一种同位素Pu的半衰期为24 100年，其衰变方程为PuXHe，下列有关说法正确的是()AX原子核中含有143个中子B100个Pu经过24 100年后一定还剩余50个C由于衰变时释放巨大能量，根据
12、Emc2，衰变过程总质量增加D衰变发出的放射线是波长很短的光子，具有很强的穿透能力(2)氢原子核的光谱在可见光范围内有四条谱线，其中在靛紫色区内的一条是处于量子数n4的能级氢原子跃迁到n2的能级发出的，氢原子的能级如下图所示，已知普朗克常量h6.631034 JS，则该条谱线光子的能量为_ eV，该条谱线光子的频率为_ Hz.(结果保留3位有效数字)(3)已知金属铷的极限频率为5.151014 Hz，现用波长为5.0107 m的一束光照射金属铷，能否使金属铷产生光电效应？若能，请算出逸出光电子的最大初动能(结果保留2位有效数字)解析：(1)由衰变过程中核电核数守恒得X，其中中子数为23592143，A项对半衰期对大量原子核的衰变才有意义，B项错衰变过程中核子总质量减小，质量必亏损，C项错衰变后产生巨大的能量以光子的形式释放，D项对(2)光子的能量EE4E2(0.85) eV(3.4) eV2.55 eV.由Eh得6.151014 Hz.(3)因入射光子的频率得6.01014 Hz，大于金属铷的极限频率，故能使金属铷产生光电效应由爱因斯坦光电效应方程EkmhWWh0代入数值得Ekm5.61020 J.答案：(1)AD(2)2.556.151014(3)能5.61020 J