届人教版 第十五六章 碰撞与动量守恒 原子结构 原子核 单元测试.docx

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届人教版第十五六章碰撞与动量守恒原子结构原子核单元测试

章末检测提升（十四）　

一、选择题（本大题共10小题，共40分．在每小题给出的四个选项中，有的小题只有一个选项是正确的，有的小题有多个选项是正确的．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．（2015·上海卷）铀核可以发生衰变和裂变，铀核的（　　）

A．衰变和裂变都能自发发生

B．衰变和裂变都不能自发发生

C．衰变能自发发生而裂变不能自发发生

D．衰变不能自发发生而裂变能自发发生

答案：

C

解析：

衰变是自发进行的，铀核裂变需要中子去轰击，故C项正确．

2．（多选）（2015·上海卷）波粒二象性是微观世界的基本特征，以下说法正确的有（　　）

A．光电效应现象揭示了光的粒子性

B．热电子束射到晶体上产生衍射图样说明中子具有波动性

C．黑体辐射的实验规律可用光的波动性解释

D．动能相等的质子和电子，它们的德布罗意波长也相等

答案：

AB

解析：

光电效应说明光具有粒子性，选项A正确；衍射是波的特点，说明光具有波动性，选项B正确；黑体辐射的实验规律说明光具有粒子性，选项C错误；动能相等的质子和电子，二者质量不同，德布罗意波长不相等，选项D错误．

3．如图所示，一天然放射性物质射出三种射线，经过一个匀强电场和匀强磁场共存的区域（方向如图所示），调整电场强度E和磁感应强度B的大小，使得在MN上只有两个点受到射线照射．下面判断正确的是（　　）

A．射到b点的一定是α射线

B．射到b点的一定是β射线

C．射到b点的可能是α射线或β射线

D．射到b点的一定是γ射线

答案：

C

解析：

γ射线不带电，在电场或磁场中它都不受场的作用，只能射到a点，因此D项不对；调整E和B的大小，既可以使带正电的α射线沿直线前进，也可以使带负电的β射线沿直线前进，沿直线前进的条件是电场力与洛伦兹力平衡，即Eq＝qvB.已知α粒子的速度比β粒子的速度小得多，当我们调节电场强度和磁场强度使α粒子沿直线前进时，速度大的β粒子向右偏转，有可能射到b点；当我们调节使β粒子沿直线前进时，速度较小的α粒子也将会向右偏，也有可能射到b点，因此C项正确，而A、B两项都不对．

4．已知氢原子的基态能量为E1，激发态能量En＝，其中n＝2，3，….且h表示普朗克常量，c表示真空中的光速．能使氢原子从第一激发态电离的光子的最大波长为（　　）

A．－B．－C．－D．－

答案：

C

解析：

由En＝知，第一激发态的能量为E2＝，又≥－，得λ≤－，故C项对，A、B、D三项错．

5．以往我们认识的光电效应是单光子光电效应，即一个电子在极短时间内只能吸收到一个光子而从金属表面逸出．强激光的出现丰富了人们对于光电效应的认识，用强激光照射金属，由于其光子密度极大，一个电子在极短时间内吸收多个光子成为可能，从而形成多光子光电效应，这已被实验证实．光电效应实验装置示意如图．用频率为ν的普通光源照射阴极K，没有发生光电效应，换同样频率为ν的强激光照射阴极K，则发生了光电效应；此时，若加上反向电压U，即将阴极K接电源正极，阳极A接电源负极，在KA之间就形成了使光电子减速的电场，逐渐增大U，光电流会逐渐减小；当光电流恰好减小到零时，所加反向电压U可能是下列的（其中W为逸出功，h为普朗克常量，e为电子电荷量）（　　）

A．U＝－B．U＝2－

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）①；光电子逸出后克服减速电场做功，由动能定理知Ek＝eU②，联立上述两式得U＝－，当n＝2时，即B项正确，其他选项均不可能．

6．如图所示，细线上端固定于O点，其下端系一小球，静止时细线长L.现将悬线和小球拉至图中实线位置，此时悬线与竖直方向的夹角60°，并于小球原来所在的最低点处放置一质量相同的泥球，然后使悬挂的小球从实线位置由静止释放，它运动到最低点时与泥球碰撞并合为一体，它们一起摆动中可达到的最大高度是（　　）

A.B.C.D.

答案：

C

解析：

设小球与泥球碰前的速度为v1，碰后的速度为v2，小球下落过程中，有

mgL（1－cos60°）＝

在碰撞过程中有mv1＝（m＋m）v2

上升过程中有（m＋m）gh＝

由以上各式解得h＝.

7．（2014·重庆卷）一弹丸在飞行到距离地面5m高时仅有水平速度v＝2m/s，爆炸成为甲、乙两块水平飞出，甲、乙的质量比为3∶1，不计质量损失，重力加速度g取10m/s2，则下列图中两块弹片飞行的轨迹可能正确的是（　　）

答案：

B

解析：

弹丸在爆炸过程中，水平方向的动量守恒，有mv0＝mv甲＋mv乙，解得4v0＝3v甲＋v乙，爆炸后两块弹片均做平抛运动，竖直方向有h＝gt2，水平方向对甲、乙两弹片分别有x甲＝v甲t，x乙＝v乙t，代入各图中数据，可知B项正确．

8．如图所示为氢原子的四个能级，其中E1为基态，若氢原子A处于激发态E2，氢原子B处于激发态E3，则下列说法正确的是（　　）

A．原子A可能辐射出3种频率的光子

B．原子B可能辐射出3种频率的光子

C．原子A能够吸收原子B发出的光子并跃迁到能级E4

D．原子B能够吸收原子A发出的光子并跃迁到能级E4

答案：

B

解析：

原子A从激发态E2跃迁到E1，只辐射一种频率的光子，A项错；原子B从激发态E3跃迁到基态E1可能辐射三种频率的光子，B项对；由原子能级跃迁理论可知，原子A可能吸收原子B由E3跃迁到E2时放出的光子并跃迁到E3，但不能跃迁到E4，C项错；A原子发出的光子能量ΔE＝E2－E1大于E4－E3，故原子B不可能跃迁到能级E4，D项错．

9．下列说法中错误的是（　　）

A．卢瑟福通过实验发现了质子的核反应方程为He＋N→O＋H

B．铀核裂变的核反应是U→Ba＋Kr＋2n

C．质子、中子、α粒子的质量分别为m1，m2，m3，质子和中子结合成一个α粒子，释放的能量是（2m1＋2m2－m3）c2

D．原子从a能级状态跃迁到b能级状态时发射波长为λ1的光子；原子从b能级状态跃迁到c能级状态时吸收波长为λ2的光子，已知λ1>λ2，那么原子从a能级状态跃迁到c能级状态时将要吸收波长为的光子

答案：

B

解析：

卢瑟福用α粒子轰击N原子核发现了质子，A项正确；铀核裂变的核反应是U＋n→Ba＋Kr＋3n，所以B项错误；质子和中子结合成一个α粒子，释放能量符合质能方程，C项正确；原子从a能级状态跃迁到b能级状态时发射波长为λ1的光子；原子从b能级状态跃迁到c能级状态时吸收波长为λ2的光子，所以原子从a能级状态跃迁到c能级状态时将要吸收的能量为ab能级间与bc能级间的能量差值，即－＝hc（），所以吸收的光子的波长为，D项正确．

故本题选B.

10．（多选）雷蒙德·戴维斯因研究来自太阳的中微子而获得了2002年度诺贝尔物理学奖．他探测中微子所用的探测器的主体是一个贮满615吨四氯乙烯（C2Cl4）溶液的巨桶．中微子可以将一个氯核转变为一个氩核，其核反应方程式为νe＋Cl→Ar＋e，已知Cl核的质量为36.95658u，Ar核的质量为36.95691u，e的质量为0.00055u，1u质量对应的能量为931.5MeV.根据以上信息，可以判断（　　）

A．中微子不带电

B．中微子就是中子

C.Cl和Ar是同位素

D．参与上述反应的中微子的最小能量约为0.82MeV

答案：

AD

解析：

在核反应中，电荷数守恒，质量数守恒，可以判断中微子所带电荷数是零，质量数是零，故A项正确；而中子的质量数是1，故B项错误；同位素是电荷数相等，质量数不等的同种元素，而Cl和Ar是两种不同的元素，故C项错误；由爱因斯坦质能方程得中微子的质量m＝（0.00055＋36.95691－36.95658）u＝0.00088u，而1u质量对应的能量为931.5MeV，所以中微子的最小能量是E＝931.5×0.00088MeV≈0.82MeV，故D项正确．

二、填空题（本大题共2小题，共10分．把答案填在题中的横线上或按题目要求作答）

11．（2分）在光电效应实验中，某金属的截止频率相应的波长为λ0，该金属的逸出功为________，若用波长为λ（λ<λ0）单色光做实验，则其截止电压为________．（已知电子的电荷量、真空中的光速和普朗克常量分别为e、c和h）

答案：

解析：

由W0＝hν0和ν0＝得，W0＝；用波长为λ（λ<λ0）单色光做实验，则光电子的最大初动能Ekm＝hν－W0，又Ekm＝eU，所以截止电压U＝.

12．（8分）

（1）（2015·全国新课标Ⅰ卷）在某次光电效应实验中，得到的遏止电压Uc与入射光的频率ν的关系如图所示．若该直线的斜率和截距分别为k和b，电子电荷量的绝对值为e，则普朗克常量可表示为________，所用材料的逸出功可表示为________．

（2）A、B两种光子的能量之比为2∶1，它们都能使某种金属发生光电效应，且所产生的光电子最大初动能分别为EA、EB.求A、B两种光子的动量之比为__________，和该金属的逸出功之比为__________．

答案：

（1）ek　－eb　

（2）2∶1　EA－2EB

解析：

（1）由光电效应方程，光电子的最大初动能mv2＝hν－W.根据动能定理，eUc＝mv2，联立解得：

Uc＝ν－.对照题给遏止电压Uc与入射光的频率ν的关系图象，可知：

图象斜率k＝，解得普朗克常量h＝ek.图象在纵轴上的截距b＝－，解得所用材料的逸出功W＝－eb.

（2）光子能量E＝hν，动量p＝，且ν＝，由A、B两种光子能量之比为2∶1，

联立解得p＝

则＝

A光照射时，光电子的最大初动能

EA＝EAg－W0

B光照射时，光电子的最大初动能

EB＝EBg－W0

已知A、B两种光子的能量之比为2∶1，即＝

联立解得W0＝EA－2EB

三、计算题（本大题共4小题，共50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）

13．（10分）如图所示，光滑水平地面上停放着甲、乙两辆相同的平板车，一根轻绳跨过乙车的定滑轮（不计定滑轮的质量和摩擦），绳的一端与甲车相连，另一端被甲车上的人拉在手中，已知每辆车和人的质量均为30kg，两车间的距离足够远．现在人用力拉绳，两车开始相向运动，人与甲车始终保持相对静止，当乙车的速度为0.5m/s时，停止拉绳．求人在拉绳过程中做了多少功？

答案：

5.625J

解析：

设甲、乙两车和人的质量分别为m甲、m乙和m人，停止拉绳时，甲车的速度为v甲，乙车的速度为v乙，由动量守恒定律得：

（m甲＋m人）v甲＝m乙v乙，

求得v甲＝0.25m/s.

由功能关系可知，人拉绳过程做的功等于系统动能的增加量，

W＝（m甲＋m人）v＋m乙v＝5.625J.

14．（12分）（2014·天津卷）如图所示，水平地面上静止放置一辆小车A，质量mA＝4kg，上表面光滑，小车与地面间的摩擦力极小，可以忽略不计．可视为质点的物块B置于A的最右端，B的质量mB＝2kg.现对A施加一个水平向右的恒力F＝10N，A运动一段时间后，小车左端固定的挡板与B发生碰撞，碰撞时间极短，碰后A、B粘合在一起，共同在F的作用下继续运动，碰撞后经时间t＝0.6s，二者的速度达到vt＝2m/s.求：

（1）A开始