学年度高考物理四海八荒易错集专题12近代物理初步Word文档下载推荐.docx
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C.U=2hν-WD.U=-
【答案】B 【解析】同频率的光照射K极,普通光不能使其发生光电效应,而强激光能使其发生光电效应,说明一个电子吸收了多个光子.设吸收的光子个数为n,光电子逸出的最大初动能为Ek,由光电效应方程知Ek=nhν-W(n≥2);
光电子逸出后克服减速电场做功,由动能定理知Ek=eU,联立上述两式得U=-,当n=2时,B正确,其他选项均不可能.
3.(多选)氢原子部分能级示意图如图3所示,不同色光的光子能量如下表,有关处于某激发态的氢原子发射的光谱线,下列判断正确的是( )
图3
不同色光光子能量范围/eV
红
橙
黄
1.61~2.00
2.00~2.07
2.07~2.14
绿
蓝~靛
紫
2.14~2.53
2.53~2.76
2.76~3.10
A.从n=3到n=2,发出的光谱线在红色光范围内
B.从n=3到n=2,发出的光谱线在蓝~靛光范围内
C.从n=4到n=3,发出的光谱线在蓝~靛光范围内
D.从n=4到n=3,发出的光谱线不在色光范围内
4.(多选)静止的镭原子核Ra经一次α衰变后变成一个新核Rn,则下列相关说法正确的是( )
A.该衰变方程为Ra→Rn+He
B.若该元素的半衰期为τ,则经过2τ的时间,2kg的Ra中有1.5kg已经发生了衰变
C.随着该元素样品的不断衰变,剩下未衰变的原子核Ra越来越少,其半衰期也变短
D.若把该元素放到密闭的容器中,则可以减慢它的衰变速度
【答案】AB 【解析】由镭的α衰变方程Ra→Rn+He,可判断A正确.由m=m0,可知,t=2τ时,m=0.5kg,则已衰变的镭为m衰=2kg-0.5kg=1.5kg,B正确.放射性元素衰变的快慢是由原子核内部自身因素决定的,跟原子所处的化学状态和外部条件没有关系,C、D错误.
5.在下列描述核过程的方程中,属于α衰变的是________,属于β衰变的是________,属于裂变的是________,属于聚变的是________.(填正确答案标号)
A.C→N+e
B.P→S+e
C.U→Th+He
D.N+He→O+H
E.U+n→Xe+Sr+2n
F.H+H→He+n
【答案】 C AB E F
6.自然界里一些放射性重元素往往会发生一系列连续的衰变,形成放射系.如图4所示为锕系图的一部分,纵坐标N表示中子数,则图中U衰变成Po,经历了__________次α衰变,__________次β衰变.
图4
【解析】 由题图得出U变为Po时,U的中子数为143,质子数为92,Po的中子数为131,质子数为84,设发生x次α衰变,y次β衰变,则有
235=4x+215,92=2x-y+84
联立两方程得x=5,y=2.
【答案】 5 2
7.已知氘核的平均结合能为1.1MeV,氦核的平均结合能为7.1MeV,则两个氘核结合成一个氦核时( )
A.释放出4.9MeV的能量
B.释放出6.0MeV的能量
C.释放出24.0MeV的能量
D.吸收4.9MeV的能量
C 【解析】根据题意可写出两个氘核结合成一个氦核的核反应方程为H+H→He,由于氘核的平均结合能为1.1MeV,氦核的平均结合能为7.1MeV,故结合前氘核的结合能为E1=2×
1.1MeV,结合后氦核的结合能为E2=4×
7.1MeV,故ΔE=2E1-E2=-24.0MeV,负号表示释放能量,选项C正确.
易错起源1、光电效应与原子结构
例1、(多选)如图1为玻尔为解释氢原子光谱画出的氢原子能级示意图,一群氢原子处于n=4的激发态,当它们自发地跃迁到较低能级时,以下说法符合玻尔理论的有( )
图1
A.电子轨道半径减小,动能增大
B.氢原子跃迁时,可发出连续不断的光谱线
C.由n=4跃迁到n=1时发出光子的频率最小
D.金属钾的逸出功为2.21eV,能使金属钾发生光电效应的光谱线有4条
【名师点睛】
处理氢原子能级跃迁问题,应注意以下几点:
1.氢原子能量:
氢原子在各个不同的能量状态对应不同的电子轨道,电子绕核做圆周运动的动能和系统的电势能之和即为原子的能量,即En=Ekn+Epn.,电子绕核做圆周运动由库仑力提供向心力,有k=m.电子的动能Ekn=mv=.
2.系统的电势能变化根据库仑力做功来判断:
靠近核,库仑力对电子做正功,系统电势能减小;
远离核,库仑力对电子做负功,系统电势能增大.,2氢原子在跃迁时辐射或吸收光子的频率或波长的计算:
首先由能级的高低或轨道半径的大小确定是吸收还是放出光子,然后由玻尔理论Em-En=hν或Em-En=h求频率ν或波长λ.
3.辐射的光谱条数:
一个氢原子核外只有一个电子,在一次跃迁时只能辐射或吸收一个光子,因而只能辐射或吸收某一特定频率的光谱.一个氢原子处于量子数为n的激发态时,可辐射的光谱条数为N=n-1;
而一群氢原子处于量子数为n的激发态时,由于向各个低能级跃迁的可能性均存在,因此可辐射的光谱条数为N=.
易错起源2、核反应方程及核能的计算
例2、两个动能均为0.35MeV的氘核对心碰撞,聚变后生成氦核,同时放出一个中子,已知氘核的质量为3.3436×
10-27kg,氦核的质量为5.0049×
10-27kg,中子质量为1.6749×
10-27kg,设聚变中放出的能量全部转化为氦核和中子的动能,求氦核的动能是多少?
【答案】 1.22MeV
1.书写核反应方程的原则及方法
(1)无论何种核反应方程,都必须遵守电荷数守恒和质量数守恒(注意:
不是质量守恒),有些核反应方程还要考虑能量守恒及动量守恒.
(2)核反应过程一般是不可逆的,所以核反应方程只能用单向箭头“→”表示反应进行的方向,不能把箭头写成等号.
(3)核反应的生成物一定要以实验为基础,不能凭空地只依据两个守恒规律杜撰出生成物来写核反应方程.
2.根据爱因斯坦质能方程ΔE=Δmc2计算核能
质能方程ΔE=Δmc2中Δm的单位用“kg”,c的单位用“m/s”,则ΔE的单位为“J”.
1.物理学重视逻辑,崇尚理性,其理论总是建立在对事实观察的基础上.下列说法正确的是( )
A.天然放射现象说明原子核内部是有结构的
B.电子的发现使人们认识到原子具有核式结构
C.α粒子散射实验的重要发现是电荷是量子化的
D.密立根油滴实验表明核外电子的轨道是不连续的
【答案】A 【解析】α粒子散射实验的重要发现使人们认识到原子具有核式结构,B、C项错误;
密立根的油滴实验测出了电子的电荷量,D项错误.
2.实物粒子和光都具有波粒二象性.下列事实中不能突出体现波动性的是( )
A.电子束通过双缝实验装置后可以形成干涉图样
B.β射线在云室中穿过会留下清晰的径迹
C.人们利用慢中子衍射来研究晶体的结构
D.人们利用电子显微镜观测物质的微观结构
3.处于n=3能级的大量氢原子,向低能级跃迁时,辐射光的频率有( )
A.1种B.2种
C.3种D.4种
【答案】C 【解析】大量氢原子从n=3能级向低能级跃迁时,能级跃迁图如图所示,有3种跃迁情况,故辐射光的频率有3种,选项C正确.
4.铀是常用的一种核燃料,若它的原子核发生了如下的裂变反应:
U+n→a+b+2n
则a+b可能是( )
A.Xe+KrB.Ba+Kr
C.Ba+SrD.Xe+Sr
【答案】D 【解析】根据核反应中的质量数守恒可知,a+b的质量数应为235+1-2=234,质子数应为92,A项中的质量数为140+93=233,B项中质量数是141+92=233,C项中质量数为141+93=234,质子数为56+38=94,D项中质量数为140+94=234,质子数为54+38=92,综上可知,答案为D.
5.关于原子核的结合能,下列说法不正确的是( )
A.原子核的结合能等于使其完全分解成自由核子所需的最小能量
B.一重原子核衰变成α粒子和另一原子核,衰变产物的结合能之和一定大于原来重核的结合能
C.铯原子核(Cs)的结合能小于铅原子核(Pb)的结合能
D.比结合能越大,原子核越不稳定
6.铀核裂变是核电站核能的重要来源,其中一种裂变反应式是U+n→Ba+Kr+3n.下列说法正确的有( )
A.上述裂变反应中伴随着中子放出
B.铀块体积对链式反应的发生无影响
C.铀核的链式反应可人工控制
D.铀核的半衰期会受到环境温度的影响
【答案】AC 【解析】n表示中子,反应式中有n放出,A项正确.当铀块体积小于临界体积时链式反应不会发生,B项错误.铀核的核反应中释放出的快中子被减速剂减速后变为慢中子,而慢中子会被铀核吸收发生链式反应,减速剂可由人工控制,C项正确.铀核的半衰期只由自身决定,而与其他外部因素无关,D项错误.
7.下列有关原子结构和原子核的认识,其中正确的是( )
A.γ射线是高速运动的电子流
B.氢原子辐射光子后,其绕核运动的电子动能增大
C.太阳辐射能量的主要来源是太阳中发生的重核裂变
D.Bi的半衰期是5天,100克Bi经过10天后还剩下25克
【答案】BD 【解析】γ射线是光子流,选项A错误;
氢原子辐射光子后能量减小,轨道半径减小,其绕核运动的电子动能增大,总能量减小,选项B正确;
太阳辐射能量的主要来源是太阳中发生的氢核聚变,选项C错误;
由m=,n=得m==g=25g,选项D正确.
8.如图5所示,氢原子可在下列各能级间发生跃迁,设从n=4到n=1能级辐射的电磁波的波长为λ1,从n=4到n=2能级辐射的电磁波的波长为λ2,从n=2到n=1能级辐射的电磁波的波长为λ3,则下列关系式中正确的是( )
图5
A.λ1<
λ3B.λ3<
λ2
C.λ3>
λ2D.=+
9.假设高速运动的α粒子与一个静止于磁感应强度为B的匀强磁场中某点的氮核(N)发生正碰.碰后产生两个新核,在磁场中形成如图6所示的两条半径分别为R和r(R>
r)的圆形径迹,其中R是质量较小的核的径迹,r是质量较大的核的径迹.
图6
(1)请写出该核反应方程;
(2)求碰撞前α粒子的速度大小(质子质量为m,电荷量为e).
【答案】
(1)N+He―→O+H
(2)
10.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α粒子.生成的氚核速度方向与中子的初速度方向相反,氚核与α粒子的速度之比为7∶8,中子的质量为m,质子的质量可近似看作m,光速为c.
(1)写出核反应方程;
(2)求氚核和α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α粒子和氚核的动能,求质量亏损.
【解析】
(1)由题意可得,核反应方程为
n+Li→H+He.
(2)由动量守恒定律得
mv=-3mv1+4mv2
由题意得v1∶v2=7∶8
解得v1=v,v2=v.
【答案】
(1)n+Li→H+He
(2)v v (3)
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