高考物理总复习 第十二章 原子与原子核综合检测（含解析）-人教版高三全册物理试题.doc

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1、原子与原子核 综合检测(时间:90分钟满分:100分)一、选择题(本题共12小题,每小题4分,共48分.在每小题给出的四个选项中,第17小题只有一个选项正确,第812小题有多个选项正确,全部选对的得4分,选对但不全的得2分,有选错或不选的得 0分)1.下列说法不正确的是(A)A.衰变时,射线是原子的核外电子释放出来的B.粒子散射实验中少数粒子发生了较大偏转,这是卢瑟福猜想原子核式结构模型的依据之一C.如果用紫光照射某种金属发生光电效应,改用绿光照射这种金属不一定发生光电效应D.比结合能越大,原子中核子结合得越牢固,原子核越稳定解析:衰变中产生的射线实际上是原子核中的中子转化而来的,不是原子内部

2、核外电子释放出来的,A错误;卢瑟福用粒子散射实验现象,提出原子核式结构模型,B正确;紫光照射某种金属发生光电效应,改用绿光,因绿光的频率小于紫光,则照射这种金属不一定发生光电效应,C正确;比结合能越大,将核子分解需要的能量越大,原子核中核子结合得越牢固,原子核越稳定,D正确.2.天然放射现象中可产生,三种射线.下列说法正确的是(B)A.射线是高速的质子流BU经过一次衰变,变为ThC.射线的穿透能力比射线的穿透能力强D.放射性元素的半衰期随温度升高而减小解析:射线的实质是衰变中产生的高速电子流,故A错误;衰变过程中,一个原子核释放一个粒子(由两个中子和两个质子形成的氦原子核),并且转变成一个质量

3、数减小4,电荷数减少2的新原子核,所以U经过一次衰变,变为Th,故B正确;,三种射线分别是氦核、电子、电磁波,三种射线的穿透能力逐渐增强,所以射线的穿透能力比射线穿透能力弱,故C错误;半衰期是由原子核内部因素决定的,与温度无关,故D错误.3.下列说法正确的(B)A.原子核的结合能是组成原子核的所有核子的能量总和B.在所有核反应中,都遵从质量数守恒和电荷数守恒的规律C.在天然放射现象中放出的射线是电子流,该电子是原子的内层电子受激后辐射出来的D.镭226衰变为氡222的半衰期为1 620年,也就是说,100个镭226核经过1 620年后一定还剩下50个镭226核没有发生衰变解析:原子核的结合能是

4、组成原子核的所有核子结合成原子核时释放出来的能量,选项A错误;在所有核反应中,都遵从质量数守恒和电荷数守恒的规律,选项B正确;在天然放射现象中放出的射线就是电子流,该电子是原子核内的中子转化成质子和电子,从原子核中辐射出来的,选项C错误;半衰期是对大量原子核衰变的统计规律,少量原子核衰变不能运用半衰期的统计规律,所以选项D错误.4.下列核反应方程中,属于裂变的是(D)ANHeOHBUThHeCHHHenDUnBaKr+n解析NHeOH中,有粒子参与,为人工核反应,故A错误; ThHe的过程中有粒子生成,是衰变,故B错误HH Hen为核聚变反应,故C错误UnBaKr+n为裂变,是重核裂变成轻核,

5、故D正确.5.处于基态的氢原子在某单色光束照射下,只能发出频率为1,2,3的三种光,且12BC,则(CD)A.用入射光A照射金属b和c,金属b和c均可发生光电效应现象B.用入射光A和B照射金属c,均可使金属c发生光电效应现象C.用入射光C照射金属a和b,金属a,b均可发生光电效应现象D.用入射光B和C照射金属a,均可使金属a发生光电效应现象解析:恰能使金属逸出光电子,说明入射光的频率恰好等于金属的截止频率,由题意知入射光的频率ABC,A的频率最小,用入射光A照射金属b和c,金属b和c均不能发生光电效应,A错误;A,B光的频率都小于C的频率,用入射光A和B照射金属c,金属c不能发生光电效应,B错

6、误;C的频率比A,B的频率都大,所以用入射光C照射金属a和b,金属a,b均可发生光电效应,C正确;A的频率小于B,C的频率,所以用入射光B,C照射金属a,均可使金属a发生光电效应,D正确.12.氘核和氚核的核反应方程为HHHen,已知H的比结合能是2.78 MeVH的比结合能是 1.09 MeVHe的比结合能是7.03 MeV,下列有关核力、核能和结合能的说法正确的是(AC)A.氦原子核由两个质子和两个中子组成,其中两个质子之间三种作用力从大到小的排列顺序为核力、库仑力、万有引力B.聚变反应后生成的氦核的结合能为14.06 MeVC.该核反应过程释放出的能量为17.6 MeVD.原子核的比结合

7、能大小可反映原子核的稳定程度,该值随质量数的增加而增大解析:核力是强相互作用的一种表现,作用力最强,其次是库仑力,最小的是万有引力,故A正确;反应后生成的氦核的结合能E1=47.03 MeV=28.12 MeV,故B错误;由核反应方程可知,该反应是核聚变反应,反应中会释放能量,放出的能量E=E1-E=28.12 MeV-(2.783+ 1.092) MeV=17.6 MeV,故C正确;比结合能越大,原子核越稳定,但该值并不随质量数的增加而增大,故D错误.二、非选择题(52分)13.(6分)已知质子的质量为m1,中子的质量为m2,碳核C)的质量为m3,则碳核C)的比结合能为 ,碳14是碳的一种具

8、有放射性的同位素.研究发现外来的宇宙射线与大气作用产生宇宙射线中子,宇宙射线中子和大气中氮核N)起核反应产生碳14,请写出核反应方程 .解析:碳核由6个质子和6个中子组成,此核反应方程为H+nC,故碳核C)的结合能为E=mc2=(6m1+6m2-m3)c2,因核子数为12,则比结合能为=(6m1+6m2-m3)c2;根据电荷数守恒、质量数守恒,得核反应方程为nNCH.答案:(1)(2nNCH评分标准:每空3分.14.(6分)用如图(甲)所示的装置研究光电效应现象,当用光子能量为5 eV的光照射到光电管上时,测得电流计上的示数随电压变化的图像如图(乙)所示.则光电子的最大初动能为 J,金属的逸出

9、功为J.解析:由题图(乙)可知,光电子的遏止电压为Uc=2 V,由动能定理可知光电子的最大初动能为Ekm=eUc=21.610-19 J=3.210-19 J;金属的逸出功为W0=h-Ekm=3 eV=4.810-19 J.答案:3.210-194.810-19评分标准:每空3分.15.(6分)氡222是一种天然放射性气体,被吸入后,会对人的呼吸系统造成辐射损伤.它是世界卫生组织公布的主要环境致癌物质之一.其衰变方程是RnPo+ .已知Rn的半衰期约为3.8天,则约经过天16 g的Rn衰变后还剩1 g.解析:衰变过程中质量数、电荷数守恒,有RnPoHe;由半衰期定义,1 g=16 g(),解得

10、t=15.2天.答案He15.2评分标准:每空3分.16.(10分)用速度大小为v的中子轰击静止的锂核Li),发生核反应后生成氚核和粒子.生成的氚核速度方向与中子的速度方向相反,氚核与粒子的速度之比为78,中子的质量为m,质子的质量可近似看成m,光速为c.(1)写出核反应方程;(2)求氚核和粒子的速度大小;(3)若核反应过程中放出的核能全部转化为粒子和氚核的动能,求出质量亏损.解析:(1)根据质量数和电荷数守恒,有nLiHHe.(2分)(2)由动量守恒定律得mnv=-mHv1+mHev2.(2分)由题意得v1v2=78,解得v1=,v2=.(2分)(3)氚核和粒子的动能之和为Ek=3m+4m=

11、mv2.(2分)释放的核能为E=Ek-Ekn=mv2-mv2=mv2.(1分)由爱因斯坦质能方程得,质量亏损为m=.(1分)答案:(1nLiHHe(2)(3)17.(12分)如图所示,一光电管的阴极用极限波长0=5 000 的钠制成.用波长=3 000 的紫外线照射阴极,光电管阳极A和阴极K之间的电势差U=2.1 V,饱和电流的值(当阴极K发射的电子全部到达阳极A时,电路中的电流达到最大值,称为饱和电流)I=0.56 A.(1)求每秒钟内由K极发射的光电子数目;(2)求电子到达A极时的最大动能;(3)如果电势差U不变,而照射光的强度增到原来的三倍,此时电子到达A极时最大动能是多大?(普朗克常量

12、h=6.6310-34 Js,1 = 10-10 m)解析:因为饱和电流的值I与每秒阴极发射的电子数的关系是q=ne=It.(1分)电子从阴极K飞出的最大初动能Ekm=h-W0.(1分)电子从阴极K飞向阳极A时,还会被电场加速,使其动能进一步增大.(1)设每秒内发射的电子数为n,则n=3.51012(个).(2分)(2)由光电效应方程可知Ekm=h-W0=h-h=hc(-),(2分)在AK间加电压U时,电子到达阳极时的动能为Ek,则Ek=Ekm+eU=hc(-)+eU(2分)代入数值解得Ek=6.0110-19 J.(2分)(3)根据光电效应规律,光电子的最大初动能与入射光的强度无关.如果电压

13、U不变,则电子到达A极的最大动能不会变,即为6.01 10-19 J.(2分)答案:(1)3.51012个(2)6.0110-19 J (3)6.0110-19 J18.(12分)1909年1911年,英国物理学家卢瑟福与其合作者做了用粒子轰击固定金箔的实验,发现绝大多数粒子穿过金箔后仍沿原来的方向前进,少数粒子却发生了较大的偏转,并且还有极少数粒子偏转角度超过了90,有的甚至被弹回,偏转角几乎达到180,这就是粒子散射实验.为了解释这个结果,卢瑟福在1911年提出了原子的核式结构学说:在原子的中心有一个很小的核,叫做原子核,原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在原子核上,带负电的电子在核外空

14、间绕着核旋转.设某一次实验,有一初速度为v0的粒子正对着金箔中某一金原子核Q运动,结果被反向弹回.已知在点电荷Q的电场中,粒子在距离Q为r的点的电势能 W=,k=9.0109 Nm2/C2,金的原子序数为79,粒子质量m=6.6410-27 kg,粒子初速度v0=1.6107 m/s,电子电荷量e=1.610-19 C.(1)若该粒子距离这个金核r1时,其速度为v1,加速度为a1,则在距离这个金核r2时,其速度v2,加速度a2各为多少?(2)请估算出金原子核的直径d.解析:(1)由牛顿第二定律得aF,(1分)由库仑定律知F,(1分)故有=,(1分)解得a2=()2a1,(1分)忽略金原子内电子产生的电场的影响,由能量守恒定律得+m=+m(1分)解得v2= .(1分)(2)设粒子从零势能位置以速度v0对准金原子核运动,能到达离核最近的距离为s,由能量守恒定律得m=,(2分)解得s= m4.310-14 m.(2分)金原子核的直径d=2s=24.310-14 m=8.610-14 m.(2分)答案:(1)()2a1 (2)8.610-14 m