PAGE8-階段滾動檢測(十一)(第十二章)(45分鐘100分)一、選擇題(本題共8小題,每小題6分,共48分。1～6小題為單選,7、8小題為多選)1．下列對物理現象的說法中不正確的是()A．α粒子散射試驗現象說明原子核是可以再分的B．壓強和溫度對放射性元素衰變的快慢都沒有影響C．光電效應試驗顯示了光的粒子性D．依據玻爾理論，氫原子核外電子從半徑較小的軌道躍遷到半徑較大的軌道時，電子的動能減小，原子總能量增大【解析】選A。α粒子散射試驗現象說明白原子的核式結構模型，自然放射性現象才說明原子核是可以再分的，選項A錯誤；壓強和溫度對放射性元素衰變的快慢都沒有影響，選項B正確；光電效應試驗顯示了光的粒子性，選項C正確；依據玻爾理論，氫原子核外電子從半徑較小的軌道躍遷到半徑較大的軌道時，電子的動能減小，原子總能量增大，選項D正確，故該題A符合題意。2．下列說法正確的是()A．德布羅意指出微觀粒子的動量越大，其對應的波長就越長B．γ射線是頻率極高的電磁波，其在云室中穿過會留下清楚的徑跡C．依據玻爾原子模型，氫原子輻射光子后，其繞核運動的電子動能將增大D．自然放射現象與原子內部改變有關【解析】選C。依據德布羅意波長公式，λ＝eq\f(h,p)可知，微觀粒子的動量越大，其對應的波長就越短，選項A錯誤；γ射線是頻率極高的電磁波，電離作用很弱，云室是依靠帶電粒子電離作用留下徑跡的，所以γ射線在云室中穿過不會留下清楚的徑跡，選項B錯誤；依據玻爾原子模型，氫原子輻射光子后，其繞核運動的電子的運動半徑將減小，電勢能減小，總能量減小，但運動速度增大，電子動能將增大，選項C正確；自然放射現象是原子核內部發生改變自發的放射出α粒子或電子，從而發生α衰變或β衰變，選項D錯誤。3．(2024·宜賓模擬)某同學在探討光電效應時測得不同光照耀到同一光電管時得到的光電流與電壓的關系圖象如圖所示。則下列有關說法中正確的是()A.光線1、3為同一色光，光線3的光強更強B．光線1、2為同一色光，光線1的光強更強C．光線1、2為不同色光，光線2的頻率較大D．保持光線1的強度不變，光電流強度將隨加速電壓的增大始終增大【解析】選C。由圖象可知，光線1和光線3的遏止電壓相同，所以它們是同一色光，電壓相同時，光線1對應的光電流更大，說明單位時間內照耀的光電子數更多，即光線1更強，故A項錯誤；光線1和光線2的遏止電壓不同，所以它們是不同色光，故B項錯誤；由于光線2的遏止電壓較大，由eUc＝eq\f(1,2)mveq\o\al(\s\up1(2),\s\do1(m))、eq\f(1,2)mveq\o\al(\s\up1(2),\s\do1(m))＝hν－W可知，光線2的頻率較大，故C項正確；由圖可知，在光照條件不變的狀況下，隨著所加電壓的增大，光電流趨于一個飽和值(飽和電流)，故D項錯誤。4．(2024·通遼模擬)關于下列物理問題的理解，正確的是()A．康普頓探討X射線被較輕物質(石墨)散射后光的成分，發覺散射譜線中除了有波長與原波長相同的成格外，還有波長較長的成分，所以康普頓效應說明光具有波動性B．光電效應試驗中，用某一頻率的光照耀金屬，電壓不變時，光照越強，光電流越大，說明遏止電壓和光的強度有關C．當用能量為11eV的電子撞擊處于基態的氫原子(E1＝－13.6eV)時，氫原子肯定不能躍遷到激發態D．氘核分別成質子與中子的過程中須要汲取的最小能量就是氘核的結合能【解析】選D。康普頓依據X射線的光子與石墨中的電子碰撞的過程，發覺既滿意能量守恒又滿意動量守恒，證明白光子不但具有能量還具有動量，揭示了光的粒子性，選項A錯誤；依據光電效應方程和動能定理有eUc＝Ek＝hν－W，可知入射光的頻率越大，遏止電壓越大，與入射光的強度無關；入射光的強度影響的是光電流的大小，選項B錯誤；當用能量為11eV的電子撞擊處于基態的氫原子時，氫原子可以汲取其中的10.2eV的能量，可能躍遷到激發態，選項C錯誤；質子與中子結合成氘核的過程中放出的能量或者氘核分別成質子與中子的過程中須要汲取的最小能量就是氘核的結合能，選項D正確。故選D。【加固訓練】(2024·海淀區模擬)1885年瑞士的中學老師巴耳末發覺，氫原子光譜中可見光部分的四條譜線的波長可歸納成一個簡潔的閱歷公式：，n為大于2的整數，R為里德伯常量。1913年，丹麥物理學家玻爾受到巴耳末公式的啟發，同時還吸取了普朗克的量子假說、愛因斯坦的光子假說和盧瑟福的原子核式結構模型，提出了自己的原子理論。依據玻爾理論，推導出了氫原子光譜譜線的波長公式：，m與n都是正整數，且n>m。當m取定一個數值時，不同數值的n得出的譜線屬于同一個線系。如：m＝1，n＝2、3、4、……組成的線系叫賴曼系；m＝2，n＝3、4、5、……組成的線系叫巴耳末系；m＝3，n＝4、5、6、……組成的線系叫帕邢系；m＝4，n＝5、6、7、……組成的線系叫布喇開系；m＝5，n＝6、7、8、……組成的線系叫普豐德系；以上線系只有一個在紫外光區，這個線系是()A．賴曼系B．帕邢系C．布喇開系D．普豐德系【解析】選A。在真空中，電磁波的波長和頻率成反比關系，波長最長的頻率最小。紫外光區的頻率較大，依據氫原子光譜譜線的波長公式：eq\f(1,λ)＝R(eq\f(1,m2)－eq\f(1,n2))得這個線系是賴曼系。故A正確，B、C、D錯誤。5．靜止在勻強電場中的碳14原子核，某時刻放射的某種粒子與反沖核的初速度方向均與電場方向垂直，且經過相等的時間后形成的軌跡如圖所示(a、b表示長度)。那么碳14的核反應方程可能是()A.eq\o\al(\s\up1(14),\s\do1(06))C→eq\o\al(\s\up1(4),\s\do1(2))He＋eq\o\al(\s\up1(10),\s\do1(04))BeB．eq\o\al(\s\up1(14),\s\do1(06))C→eq\o\al(\s\up1(0),\s\do1(1))e＋eq\o\al(\s\up1(14),\s\do1(05))BC．eq\o\al(\s\up1(14),\s\do1(06))C→eq\o\al(\s\up1(000),\s\do1(－1))e＋eq\o\al(\s\up1(14),\s\do1(07))ND．eq\o\al(\s\up1(14),\s\do1(06))C→eq\o\al(\s\up1(2),\s\do1(1))H＋eq\o\al(\s\up1(12),\s\do1(05))B【解析】選A。設時間為t，則eq\f(\f(1,2)a1t2,v1t)＝2，①eq\f(\f(1,2)a2t2,v2t)＝4，②而加速度a＝eq\f(qE,m)，則eq\f(①,②)得eq\f(q1,m1v1)∶eq\f(q2,m2v2)＝1∶2，又因為動量守恒m1v1＝m2v2，故q1∶q2＝1∶2，故只有A正確。6．(2024·滁州模擬)重元素的放射性衰變共有四個系列，分別是U238系列(從eq\o\al(\s\up1(238),\s\do1(92))U起先到穩定的eq\o\al(\s\up1(208),\s\do1(082))Pa為止)、Th232系列、U235系列及Np237系列(從eq\o\al(\s\up1(237),\s\do1(93))Np起先到穩定的eq\o\al(\s\up1(209),\s\do1(083))Bi為止)，其中，前三個系列都已在自然界找到，而第四個系列在自然界始終沒有被發覺，只是在人工制造出Np237后才發覺的，下面的說法正確的是()A．eq\o\al(\s\up1(238),\s\do1(92))U的中子數比eq\o\al(\s\up1(209),\s\do1(83))Bi的中子數少20個B．從eq\o\al(\s\up1(237),\s\do1(93))Np到eq\o\al(\s\up1(209),\s\do1(83))Bi，共發生7次α衰變和4次β衰變C．Np237系列中全部放射性元素的半衰期隨溫度的改變而改變D．eq\o\al(\s\up1(238),\s\do1(92))U與eq\o\al(\s\up1(235),\s\do1(92))U是不同的元素【解析】選B。eq\o\al(\s\up1(238),\s\do1(92))U的中子數為238－92＝146個，eq\o\al(\s\up1(209),\s\do1(83))Bi的中子數為209－83＝126個，則eq\o\al(\s\up1(238),\s\do1(92))U的中子數比eq\o\al(\s\up1(209),\s\do1(83))Bi的中子數多20個，A錯誤；依據質量數守恒有：237－209＝4×7，知發生了7次α衰變，依據電荷數守恒有：93－83＝2×7－4，知發生了4次β衰變，B正確；放射性物質的半衰期不受外界因素的影響，C錯誤；eq\o\al(\s\up1(238),\s\do1(92))U與eq\o\al(\s\up1(235),\s\do1(92))U的質子數相同，中子數不同，它們是相同的元素，D錯誤。7．在磁感應強度為B的勻強磁場中，一個靜止的放射性原子核(eq\o\al(\s\up1(A),\s\do1(Z))X)發生了一次α衰變。放射出的α粒子(eq\o\al(\s\up1(4),\s\do1(2))He)在與磁場垂直的平面內做圓周運動，其軌道半徑為R。以m、q分別表示α粒子的質量和電荷量，生成的新核用Y表示。若原子核衰變時釋放的核能全部轉化為新核和粒子的動能，下列說法正確的是()A.圖甲、乙、丙、丁表示發生衰變后產生的α粒子與新核Y在磁場中的運動軌跡，其中正確的是圖丙B．新核Y在磁場中做圓周運動的半徑為RY＝eq\f(2,Z－2)RC．α粒子的圓周運動可以等效成一個環形電流，且電流大小為I＝eq\f(Bq2,2πm)D．若衰變過程中釋放的核能都轉化為α粒子和新核的動能，則衰變過程中的質量虧損為Δm＝eq\f(A（qBR）2,2m（A－4）c2)【解析】選B、C、D。衰變后產生的α粒子與新核Y運動方向相反，兩者運動軌跡圓應外切，由動量守恒定律可知，α粒子與新核動量大小相等，由圓周運動的半徑公式r＝eq\f(mv,qB)可知，α粒子軌跡半徑大，由左手定則可知α粒子與新核Y做圓周運動的方向相同，圖丁正確，選項A錯誤；由圓周運動的半徑公式r＝eq\f(mv,qB)可知，eq\f(RY,R)＝eq\f(2,Z－2)，選項B正確；圓周運動周期T＝eq\f(2πm,qB)，環形電流I＝eq\f(q,T)＝eq\f(Bq2,2πm)，選項C正確；對α粒子，由洛倫茲力供應向心力有qvB＝meq\f(v2,R)，解得v＝eq\f(BqR,m)①，由質量關系可知，衰變后新核Y的質量為M＝eq\f(A－4,4)m②，由衰變過程中動量守恒定律可得Mv′－mv＝0③，系統增加的能量為ΔE＝eq\f(1,2)Mv′2＋eq\f(1,2)mv2④，由質能方程得ΔE＝Δmc2⑤，聯立①②③④⑤可得Δm＝eq\f(A（qBR）2,2m（A－4）c2)，選項D正確。8．氘核eq\o\al(\s\up1(2),\s\do1(1))H可通過一系列聚變反應釋放能量，其總效果可用反應式6eq\o\al(\s\up1(2),\s\do1(1))H→2eq\o\al(\s\up1(4),\s\do1(2))He＋2eq\o\al(\s\up1(1),\s\do1(1))H＋2X＋43.15MeV表示。海水中富含氘，已知1kg海水中含有的氘核約為1.0×1022個，以下說法正確的是()A．X粒子是中子B．能夠發生聚變反應的條件是反應物的體積超過臨界體積C．若1kg海水中含有的氘核全部發生上述聚變反應，釋放的能量為4.315×1023MeVD．上述反應過程發生的質量虧損為eq\f(43.15MeV,c2)，其中c為真空中的光速【解析】選A、D。依據質量數守恒和電荷數守恒知，X的質量數為：m＝eq\f(6×2－4×2－1×2,2)＝1，核電荷數：Z＝eq\f(1×6－2×2－1×2,2)＝0，所以X是中子eq\o\al(\s\up1(1),\s\do1(0))n，故A正確；由核聚變的條件可知，發生核聚變時不須要達到臨界體積，故B錯誤；1kg海水中的氘核全部發生聚變反應釋放的能量為ΔE＝eq\f(1.0×1022,6)×43.15MeV≈7.19×1022MeV，故C錯誤；依據愛因斯坦質能方程ΔE＝Δmc2可得，質量虧損Δm＝eq\f(ΔE,c2)＝eq\f(43.15MeV,c2)，故D正確。二、計算題(本題共2小題，共52分。需寫出規范的解題步驟)9．(25分)為確定愛因斯坦的質能方程ΔE＝Δmc2的正確性，設計了如下試驗：用動能為E1＝0.60MeV的質子轟擊靜止的鋰核eq\o\al(\s\up1(7),\s\do1(3))Li，生成兩個α粒子，測得兩個α粒子的動能之和為E2＝17.9MeV，已知質子、α粒子、鋰核的質量分別取mp＝1.0073u、mα＝4.0026u、mLi＝7.0160u。(1)寫出核反應方程。(2)通過計算說明ΔE＝Δmc2正確。(1u＝1.6606×10－27kg)【解析】(1)核反應方程為eq\o\al(\s\up1(7),\s\do1(3))Li＋eq\o\al(\s\up1(1),\s\do1(1))H→2eq\o\al(\s\up1(4),\s\do1(2))He(2)核反應的質量虧損：Δm＝mLi＋mp－2mα＝7.0160u＋1.0073u－2×4.0026u＝0.0181u由質能方程可得與質量虧損相當的能量：ΔE＝Δmc2＝0.0181×1.6606×10－27×(3×108)2J＝16.9MeV而系統增加的能量：ΔE′＝E2－E1＝17.3MeV這些能量來自核反應中，在誤差允許的范圍內可認為相等，所以ΔE＝Δmc2正確。答案：(1)eq\o\al(\s\up1(7),\s\do1(3))Li＋eq\o\al(\s\up1(1),\s\do1(1))H→2eq\o\al(\s\up1(4),\s\do1(2))He(2)見解析10．(27分)(帶電粒子在磁場中運動)如圖所示，有界勻強磁場的磁感應強度為B，區域足夠大，方向垂直于xOy平面，y軸為磁場的左邊界，A為固定在x軸上的一個內裝鐳核(eq\o\al(\s\up1(226),\s\do1(088))Ra)的放射源，放射源垂直于磁場方向釋放一個α粒子后衰變成氡(Rn)核。α粒子偏轉后從y軸上的