全章闖關檢測一、選擇題1.根據α粒子散射實驗,盧瑟福提出了原子的核式結構模型。圖中虛線表示原子核所形成的電場等勢線,實線表示一個α粒子的運動軌道。在α粒子從a運動到b再運動到c的過程中,下列說法中正確的是()A.動能先增大,后減小B.電勢能先減小,后增大C.電場力先做負功,后做正功,總功等于零D.加速度先變小,后變大答案Cα粒子帶正電,它跟靶核之間存在排斥力。在α粒子由a運動到c的過程中,排斥力先做負功后做正功,故α粒子的動能先減小后增大,電勢能先增大后減小,故選項A和B均錯誤;由于a和c在同一等勢面上,故α粒子由a運動到c的全過程中電場力對它做的總功為零,故選項C正確;由庫侖定律知α粒子受到的電場力先增大后減小,則其加速度先增大后減小,故選項D錯誤。2.鋁箔被α粒子轟擊后發生了以下核反應:1327Al+24He→X+0A.01B.01C.X是

1423D.X共有31個核子答案B01n的質量數為1應為中子,則A錯誤、B正確;從反應方程知X為

1530X,其電荷數為15,質量數為30,是磷元素的同位素,所以選項3.氫原子的核外電子從距核較近的軌道躍遷到距核較遠的軌道過程中()A.原子要吸收光子,電子的動能增大,原子的電勢能增大,原子的能量增大B.原子要放出光子,電子的動能減小,原子的電勢能減小,原子的能量也減小C.原子要吸收光子,電子的動能增大,原子的電勢能減小,原子的能量增大D.原子要吸收光子,電子的動能減小,原子的電勢能增大,原子的能量增大答案D氫原子的核外電子從距核較近軌道躍遷到距核較遠的軌道過程中,原子的能量要增大,原子要吸收光子,因克服靜電引力做功,原子的電勢能要增大,但其動能減小,故A、B、C錯誤,D正確。4.圖中所示為氫原子能級示意圖,則關于氫原子發生能級躍遷的過程中,下列說法中正確的是()A.從高能級向低能級躍遷,氫原子放出光子B.從高能級向低能級躍遷,氫原子核外電子軌道半徑變大C.從高能級向低能級躍遷,氫原子吸收能量D.從n=4能級躍遷到n=3能級比從n=3能級躍遷到n=2能級輻射出的電磁波的波長短答案A氫原子從高能級向低能級躍遷時,氫原子會放出光子,A正確;從高能級向低能級躍遷,氫原子放出光子,核外電子軌道半徑變小,B錯誤;從高能級向低能級躍遷,氫原子釋放能量,故C錯誤;從n=4能級躍遷到n=3能級時釋放的能量比從n=3能級躍遷到n=2能級時釋放的能量小,故輻射光的頻率也小,光的波長較長,D錯誤。5.μ子與氫原子核(質子)構成的原子稱為μ氫原子(hydrogen-muonatom),它在原子核物理的研究中有重要作用。圖為μ氫原子的能級示意圖。假定光子能量為E的一束光照射容器中大量處于n=2能級的μ氫原子,μ氫原子吸收光子后,發出頻率為ν1、ν2、ν3、ν4、ν5和ν6的光,且頻率依次增大,則E等于()A.h(ν3-ν1) B.h(ν5+ν6) C.hν3 D.hν4答案D由能級躍遷知識及題意可知,處于n=2能級的μ氫原子吸收能量為E的光子后,發出6種頻率的光,說明μ氫原子是從n=4能級躍遷的,而ν1、ν2、ν3、ν4、ν5和ν6頻率依次增大,說明從n=4能級躍遷到n=2能級時,輻射能量為hν3的光子,綜上可知E=hν3,D正確,A、B、C錯誤。6.已知氫原子的基態能量為E1,激發態能量En=E1/n2,其中n=2,3,…。用h表示普朗克常量,c表示真空中的光速。能使氫原子從第一激發態電離的光子的最大波長為()A.-4hc3E1 B.-答案C處于第一激發態時n=2,故其能量E2=E14,電離時釋放的能量ΔE=0-E2=-E14,而光子能量ΔE=hcλ,則解得λ=-4hcE17.(2017朝陽一模)開發更為安全、清潔的能源是人類不懈的追求。關于核反應

12H+13H→24HeA.該核反應屬于重核的裂變B.該核反應屬于輕核的聚變C.該核反應過程沒有質量虧損D.目前核電站利用的就是該核反應所釋放的能量答案B該核反應屬于輕核的聚變,A錯、B對;核反應過程中有質量虧損,C錯;核電站中的核反應屬于重核的裂變,D錯。8.已知氦原子的質量為MHe(u),電子的質量為me(u),質子的質量為mp(u),中子的質量為mn(u),u為原子質量單位,且由愛因斯坦質能方程E=mc2可知:1u對應于931.5MeV的能量,若取光速c=3×108m/s,則兩個質子和兩個中子聚變成一個氦核,釋放的能量為()A.[2×(mp+mn)-MHe]×931.5MeVB.[2×(mp+mn+me)-MHe]×931.5MeVC.[2×(mp+mn+me)-MHe]×c2JD.[2×(mp+mn)-MHe]×c2J答案B核反應方程為211H+201n→24He,質量虧損Δm=2×(mp+mn)-(MHe-2me)=2×(mMHe,所以釋放的能量為ΔE=Δm×931.5MeV=[2×(mp+mn+me)-MHe]×931.5MeV,選項B正確。9.如圖所示是原子核的核子平均質量與原子序數Z的關系圖像。下列說法中正確的是()A.若D、E能結合成F,結合過程一定要釋放能量B.若D、E能結合成F,結合過程一定要吸收能量C.若A能分裂成B、C,分裂過程一定要吸收能量D.若A能分裂成B、C,則分裂后的原子核的總質量必定增大答案A核反應過程中,核子數守恒,如果反應后比反應前核子平均質量減小,則反應過程一定要放出能量;如果反應后核子平均質量增大,則反應過程中一定要吸收能量。則由圖像易知A正確。10.關于愛因斯坦的狹義相對論,下列說法正確的是()A.狹義相對論的基本假設之一是光速不變原理B.有些運動物體相對于觀察者的速度可以大于真空中的光速C.力學規律在任何參考系中都是相同的D.對于不同的慣性系,物理規律(包括力學和電磁學)都是不同的答案A狹義相對論的基本假設:(1)狹義相對性原理:在不同的慣性參考系中,一切物理規律都是相同的;(2)光速不變原理:真空中的光速在不同的慣性參考系中都是相同的,所以只有A項正確。二、非選擇題11.飛船在高空以110c的速度向目標飛行,從飛船上向目標方向發射一個光信號,則在地面的觀察者看來,光信號的速度是1.1c嗎答案在地面的觀察者來看光信號的速度為c,不是1.1c。解析由經典力學的相對性原理可知,光信號相對地面的速度v=c+110c=1.1c,但這一結論是錯誤的。根據狹義相對論的光速不變原理,真空中的光速相對于飛船為c,相對于地面也為c,12.如圖所示為氫原子最低的四個能級,當一群氫原子處于n=4的能級上向低能級躍遷時:(1)有可能放出種能量的光子。

(2)在哪兩個能級間躍遷時,所放出光子波長最長?波長是多少?(3)已知金屬鈉的截止頻率為5.53×1014Hz,普朗克常量h=6.63×10-34J·s。請通過計算判斷,氫原子從第二激發態躍遷到第一激發態過程中發出的光照射金屬鈉板,能否發生光電效應。答案見解析解析(1)N=n(n-1(2)由題圖知,氫原子由第四能級向第三能級躍遷時,能級差最小,輻射的光子波長最長。由hν=E4-E3,得hcλ=E4-E3,所以λ=hcE4≈1.88×10-6m。(3)氫原子放出的光子能量E=E2-E1,代入數據得E=1.89eV金屬鈉的逸出功W0=hνc,代入數據得W0=2.3eV因為E<W0,所以不能發生光電效應。13.現有的核電站常用的核反應之一是:

92235U+01n→60143(1)核反應方程中的v是反中微子,它不帶電,質量數為零,試確定生成物鋯(Zr)的電荷數與質量數。(2)已知鈾核的質量為235.0439u,中子的質量為1.0087u,釹(Nd)核的質量為142.9098u,鋯核的質量為89.9047u,試計算1kg鈾235裂變釋放的能量為多少焦耳?(已知1u質量相當于931.5MeV的能量,且1u=1.6606×10-27kg)答案(1)4090(2)8.1×1013J解析(1)鋯的電荷數Z=92-60+8=40,質量數A=236-146=90。(2)1kg鈾235中鈾核的個數為n=1235.0439×1.6606×1不考慮核反應中生成的電子質量,1個鈾235核裂變產生的質量虧損為Δm=0.212u,釋放的能量為ΔE=0.212×931.5MeV≈197.5MeV則1kg鈾235完全裂變釋放的能量為E=nΔE=2.56×1024×197.5MeV=5.056×1026MeV≈8.1×1013J。14.一個靜止的氮核

714N俘獲一個速度為2.3×107m/s的中子生成一個復核A,A又衰變成B、C兩個新核。設B、C的速度方向與中子速度方向相同,B的質量是中子的11倍,速度是106m/s,B、C在同一勻強磁場中做圓周運動的半徑比為RB∶RC=11∶30(1)C核的速度大小;(2)根據計算判斷C核是什么核;(3)寫出核反應方程。答案(1)3×106