单元测评十四文档格式.docx

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C

2．欲使处于基态的氢原子电离，下列措施可行的是（　　）

A．用能量为11.0eV的电子碰撞

B．用能量为10.2eV的光子照射

C．用能量为14.0eV的光子照射

D．用能量为14.0eV的电子碰撞

CD

3．在X射线管中，由阴极发射的电子被加速后打到阳极，会产生包括X光在内的各种能量的光子，其中光子能量的最大值等于电子的动能．已知阳极与阴极之间的电势差U、普朗克常量h、电子电荷量e和光速c，则可知该X射线管发出的X光的（　　）

A．最短波长为B．最长波长为

C．最小频率为D．最大频率为

由动能定理知加速电场对电子所做的功等于电子动能的增量．由题意知光子的最大能量等于电子的动能，则有：

hνmax＝eU，故X光的最大频率νmax＝，D选项正确．X光的最小波长为：

λ＝＝，A选项错．因光子的最小能量无法确定，所以X光的最小频率和最长波长无法确定，B、C选项均错．

D

图14－2

4．图14－2中画出了氢原子的几个能级，并注明了相应的能量En，处在n＝4能级的一群氢原子向低能级跃迁时，能够发出若干种不同频率的光波．已知金属钾的逸出功为2.22eV.在这些光波中，能够从金属钾的表面打出光电子的总共有（　　）

A．二种B．三种

C．四种D．五种

由题意和能级图知，能够发出6种不同频率的光波．而逸出功W＝hν0＜En－Em可产生光电子．

代入数据，有

E4－E3＝0.66eV，E3－E2＝1.89eV，

E4－E2＝2.55eV，E3－E1＝12.09eV，

E4－E1＝12.75eV，E2－E1＝10.20eV，显然总共有4种．

5．处于激发态的原子，如果在入射光子的电磁场的影响下，从高能态向低能态跃迁，同时两个状态之间的能量差以光子的形式辐射出去，这种辐射叫做受激辐射．原子发生受激辐射时，发出的光子的频率、发射方向等都跟入射光子完全一样，这样使光得到加强，这就是激光产生的机理．发生受激辐射时，产生激光的原子的总能量En、电子的电势能Ep、电子的动能Ek的变化是（　　）

A．Ep增大、Ek减小B．Ep减小、Ek增大

C．Ep减小、En减小D．Ep增大、En增大

根据激光产生的机理，发生受激辐射而产生激光的原子的总能量En会降低，由于从高能态向低能态跃迁时电场力做功所以电势能减少，电子靠近原子核，动能增加，所以B、C对．

BC

图14－3

6．在垂直于纸面的匀强磁场中，有一原来静止的原子核，该核衰变后，放出的带电粒子和反冲核的运动轨迹分别是图14－3所示的a、b，由图可以判定（　　）

A．该核发生的是α衰变

B．该核发生的是β衰变

C．磁场方向一定垂直纸面向里

D．磁场方向向里还是向外无法判定

由左手定则，当粒子在磁场中反向运动时，若两粒子电性相同，则所形成的圆轨迹应外切；

电性相反，则所形成的圆轨迹内切，由图知核与粒子电性相反，又因反冲核带正电，所以带电粒子应带负电，即核反应为β衰变，A错，B正确．不管磁场方向向里还是向外，电性相反的粒子轨迹都为内切圆，所以D正确．综上所述，本题的正确选项为B、D.

BD

7．某原子核X的质量为m，若用mp和mn分别表示一个质子和一个中子的质量，那么核子组成一个这种原子核释放的核能是（　　）

A．[m－Zmp－（A－Z）mn]c2

B．[Zmp＋（A－Z）mn－m]c2

C．[m－Zmn－（A－Z）mp]c2

D．[Zmn＋（A－Z）mp－m]c2

核子组成该种原子核后亏损的质量为Zmp＋（A－Z）mn－m，据质能方程可知释放的能量为[Zmp＋（A－Z）mn－m]c2，故正确答案为B.

B

8.Th（钍）经过一系列α衰变和β衰变，变成Pb（铅），下列说法正确的是（　　）

A．铅核比钍核少8个质子

B．铅核比钍核少16个中子

C．共经过4次α衰变和6次β衰变

D．共经过6次α衰变和4次β衰变

由原子核的构成，容易判断A、B是正确的，至于衰变次数，由于β衰变不会引起质量数的减少，故可先根据质量数的减少确定α衰变的次数：

X＝次＝6次，再结合核电荷数的变化情况和衰变规律判定β衰变的次数Y,2X－Y＝90－82＝8，Y＝4次，即选项D也正确．

ABD

图14－4

9．图14－4所示是氢原子能级的示意图，现有大量的氢原子处于n＝4的激发态，当向低能级跃迁时辐射出若干不同频率的光．关于这些光下列说法正确的是（　　）

A．最容易表现出衍射现象的光是由n＝4能级跃迁到n＝1能级产生的

B．频率最小的光是由n＝2能级跃迁到n＝1能级产生的

C．这些氢原子总共可辐射出3种不同频率的光

D．用n＝2能级跃迁到n＝1能级辐射出的光照射逸出功为6.34eV的金属铂能发生光电效应

波长最长的光最容易发生衍射现象，是由n＝4能级跃迁到n＝3能级产生的，因此，从n＝4能级跃迁到n＝3能级放出的光子的频率也是最小的，故A、B错；

由n＝4能级向低能级跃迁可辐射6种不同频率的光，从n＝2能级到n＝1能级跃迁时放出光子的能量为10.2eV，能使逸出功为6.34eV的金属铂发生光电效应，故C错、D对．

图14－5

10．如图14－5所示是原子核的核子平均质量与原子序数Z的关系图像．下列说法中正确的是（　　）

A．若D和E能结合成F，结合过程一定要释放能量

B．若D和E能结合成F，结合过程一定要吸收能量

C．若A能分裂成B和C，分裂过程一定要释放能量

D．若A能分裂成B和C，分裂过程一定要吸收能量

题目图像说明不同的原子核，其核子的平均质量（原子核的质量除以核子数）与原子序数的关系．从图中可以看出，Fe的核子的平均质量最小，D、E的核子的平均质量比F大，故D、E结合成F时，总质量会减少，应释放核能．同样的理由，A分裂成B和C时，总质量也会减少，一定会释放核能．

AC

第Ⅱ卷（非选择题　共60分）

二、计算题（本题有5小题，共60分．解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤，只写出最后答案的不能得分．有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位）

图14－6

11．（10分）图14－6所示为氢原子能级示意图，现有动能是E（eV）的某个粒子与处在基态的一个氢原子在同一直线上相向运动，并发生碰撞．已知碰撞前粒子的动量和氢原子的动量大小相等．碰撞后氢原子受激发跃迁到n＝4的能级（粒子的质量m与氢原子的质量mH之比为k）．求：

（1）碰前氢原子的动能；

（2）若有一群氢原子处在n＝4的能级，会辐射出几种频率的光？

其中频率最高的光的光子能量多大？

（1）设v和vH分别表示粒子和氢原子的速率，由题意可知mv－mHvH＝0，EH＝mHv＝kE.

（2）会辐射出6种不同频率的光，频率最高的光的光子能量为

ΔE＝E4－E1＝－0.85eV－（－13.60）eV＝12.75eV.

（1）kE　

（2）6种　12.75eV

12．（12分）镭（Ra）是历史上第一个被分离出来的放射性元素，已知Ra能自发地放出α粒子而变成新核Rn，已知Ra的质量M1＝3.7533×

10－25kg，新核Rn的质量M2＝3.6867×

10－25kg，α粒子的质量m＝6.6466×

10－27kg，现有一个静止的Ra核发生α衰变，衰变后α粒子的速度为8.68×

105m/s.（计算结果保留两个有效数字）

（1）写出该核反应的方程；

（2）求此反应过程中放出的能量；

（3）求反应后新核Rn的速度大小．

（1）Ra→He＋Rn.

（2）ΔE＝Δmc2＝（M1－M2－m）c2＝1.2×

10－12J.

（3）M2v2－mv＝0，所以v2＝mv/M2＝6.6×

103m/s.

（1）见解析　

（2）1.2×

10－12J　（3）6.6×

103m/s

13．（12分）在β衰变中常伴有一种称为“中微子”的粒子放出．中微子的性质十分特别，因此在实验中很难探测.1953年，莱尼斯和柯文建造了一个由大水槽和探测器组成的实验系统，利用中微子与水中H的核反应，间接地证实了中微子的存在．

（1）中微子与水中的H发生核反应，产生中子（n）和正电子（e），即

中微子＋H→n＋e

可以判定，中微子的质量数和电荷数分别是______________．（填写选项前的字母）

A．0和0B．0和1

C．1和0D．1和1

（2）上述核反应产生的正电子与水中的电子相遇，与电子形成几乎静止的整体后，可以转变为两个光子（γ），即e＋e→2γ

已知正电子和电子的质量都为9.1×

10－31kg，反应中产生的每个光子的能量约为__________J．正电子与电子相遇不可能只转变为一个光子，原因是__________________________．

（3）试通过分析比较，具有相同动能的中子和电子的物质波波长的大小．

（1）发生核反应前后，粒子的质量数和核电荷数均不变，据此可知中微子的质量数和电荷数都是0，A项正确．

（2）产生的能量是由于质量亏损．两个电子转变为两个光子之后，质量变为零，由E＝Δmc2，故一个光子的能量为，带入数据得＝8.2×

10－14J.

正电子与水中的电子相遇，与电子形成几乎静止的整体，故系统总动量为零，故如果只产生一个光子是不可能的，因为此过程遵循动量守恒．

（3）物质波的波长为λ＝，粒子动量p＝，因为mn＜me，所以pn＜pe，故λn＞λe.

（1）A　

（2）8.2×

10－14　遵循动量守恒　（3）λn＞λe

14．（12分）云室处在磁感应强度为B的匀强磁场中，一静止的质量为M的原子核在云室中发生一次α衰变，α粒子的质量为m，电荷量为q，其运动轨迹在与磁场垂直的平面内．现测得α粒子运动的轨道半径为R，试求在衰变过程中的质量亏损．（涉及动量问题时，亏损的质量可以不计）

由洛伦兹力和牛顿运动定律可得qvB＝m，

式中v为α粒子运动的速度．

设v′为衰变后反冲核的速度，由动量守恒定律可得：

（M－m）v′＝mv.

由题意知，此处不考虑质量亏损．

在衰变过程中，α粒子和反冲核的动能均来自于核反应的能量，即：

Δmc2＝（M－m）v′2＋mv2.

联立以上三式解得：

Δm＝.

15．（14分）

（1）已知：

功率为100W的灯泡消耗的电能的5%转化为所发出的可见光的能量，光速c＝3.0×

108m/s，普朗克常量h＝6.63×

10－34J·

s，假定所发出的可见光的波长都是560nm，计算灯泡每秒内发出的光子数．

（2）钚的放射性同位素Pu静止时衰变为铀核激发态U*和α粒子，而铀核激发态U*立即变为轴核U，并放出能量为0.097MeV的γ光子．已知：

Pu、U和α粒子的质量分别为mPu＝239.0521u、mU＝235.0439u和mα＝4.0026u

1u＝931.5meV/c2

①写出衰变方程；

②已知衰变放出的光子动量可忽略，求α粒子的动能．

（1）一波长为λ的光子能量为E