阶段验收评估(十二) 原子结构 原子核 波粒二象性.doc

阶段验收评估(十二)　原子结构　原子核　波粒二象性(时间：90分钟　满分：100分)一、单项选择题(本题共4小题，每小题4分，共16分)1．(2012·重庆高考)以下是物理学史上3个著名的核反应方程(　　)x＋Li→2y　y＋N→x＋O　y＋Be→z＋Cx、y和z是3种不同的粒子，其中z是A．α粒子　　　　　　　 B．质子C．中子 D．电子2.氦原子被电离出一个核外电子，形成类氢结构的氦离子，已知基态的氦离子能量为E1＝－54.4 eV，氦原子的能级示意图如图1所示，在具有下列能量的光子或者电子中，不能被基态氦离子吸收而发生跃迁的是(　　)图1A．42.8 eV(光子) B．43.2 eV(电子)C．41.0 eV(电子) D．54.4 eV(光子)3．如图2甲所示为氢原子的能级，图乙为氢原子的光谱已知谱线a是氢原子从n＝4的能级跃迁到n＝2的能级时的辐射光，则谱线b是氢原子(　　)图2A．从n＝3的能级跃迁到n＝2的能级时的辐射光B．从n＝5的能级跃迁到n＝2的能级时的辐射光C．从n＝4的能级跃迁到n＝3的能级时的辐射光D．从n＝2的能级跃迁到n＝1的能级时的辐射光4．(2012·山西山大附中测试)如图3所示是光电管的原理图，已知当有波长为λ0的光照射到阴极K上时，电路中有光电流，则(　　)图3A．若换用波长为λ1(λ1>λ0)的光照射阴极K时，电路中一定没有光电流B．若换用波长为λ2(λ2<λ0)的光照射阴极K时，电路中一定有光电流C．增加电路中电源两极电压，电路中光电流一定增大D．若将电源极性反接，电路中一定没有光电流产生二、双项选择题(本题共5小题，每小题6分，共30分，选对一个得3分，有错选不得分)5．(2012·长安测试)随着科技的发展，大量的科学实验促进了人们对微观领域的认识，下列说法正确的是(　　)A．汤姆孙通过对阴极射线的研究发现了电子，从而揭示了原子核是有复杂结构的B．卢瑟福通过α粒子轰击氮核实验的研究，发现了质子C．普朗克通过对黑体辐射的研究，第一次提出了光子的概念D．德布罗意首先提出了物质波的猜想，而电子衍射实验证实了他的猜想6．下列说法中正确的是(　　)A．β衰变现象说明电子是原子核的组成部分B．目前已建成的核电站的能量来自于轻核聚变C．一群氢原子从n＝3的激发态跃迁到基态时，能辐射3种不同频率的光子D．卢瑟福根据α粒子散射实验提出了原子核式结构模型7．(2013·焦作质检)下列说法中正确的是(　　)图4A．卢瑟福通过实验发现质子的核反应方程为He＋N―→O＋HB．放射性元素的半衰期随温度的升高而增加C．一个动量为p的电子对应的物质波波长为hp(h为普朗克常量)D．从能级图中可知，氢原子从n＝2能级跃迁到n＝1能级释放出的光子能量高于从n＝4能级跃迁到n＝2能级所释放出的光子能量8．(2012·东北三省三校联考)如图5所示，氢原子在不同能级间发生a、b、c三种跃迁时，释放光子的波长分别是λa、λb、λc，则下列说法正确的是(　　)图5A．从n＝3能级跃迁到n＝1能级时，释放光子的波长可表示为B．从n＝3能级跃迁到n＝2能级时，电子的电势能减小，氢原子的能量增加C．若用波长为λc的光照射某金属时恰好能发生光电效应，则用波长为λa的光照射该金属时也一定能发生光电效应D．用12.09 eV的光子照射大量处于基态的氢原子时，可以发出3种频率的光9．(2013·潮州金中、揭阳一中联合摸底考试)用中子轰击铝27，其核反应方程：(1)Al＋n→Na＋X；Na具有放射性，其核反应方程为：(2)Na→2412Mg＋Y。

则(　　)A．X是He　　　　　　　　 B．Y是nC．(1)是α衰变 D．(2)是β衰变三、填空、计算题(本题共3题，共54分，按题目要求作答计算题应写出必要的文字说明、方程式和演算步骤，有数值计算的要注明单位)10．(18分)(2012·江苏南京二模)(1)下列说法正确的有________A．光电子的最大初动能和照射光的频率成正比B．大量光子的效果往往表现出波动性，个别光子的行为往往表现出粒子性C．卢瑟福用α粒子散射实验的数据估算原子核的大小D．玻尔的原子模型彻底否定了经典的电磁理论(2)放射性原子核U先后发生α衰变和β衰变后，变为原子核已知U质量为m1＝238.029 0 u，Pa质量为m2＝234.023 9 u，α粒子的质量为mα＝4.002 6 u，电子的质量为me＝0.000 5 u原子质量单位1 u相当于931.5 MeV的能量)则：①放射性衰变方程为：__________________________②原子核U衰变为Pa的过程中释放能量为________MeV(保留三位有效数字)3)在第(2)问中，若原来U静止，衰变后放出的α粒子速度为vα＝3×107 m/s，不计电子和衰变过程中释放光子的动量，则Pa的速度大小约为多少(保留两位有效数字)?11．(18分)(2013·德州模拟)雷蒙德·戴维斯因研究来自太阳的中微子(Ve)而获得了2002年度诺贝尔物理学奖。

他在探测中微子过程中所涉及的一个核反应方程式为：Ve＋Cl→Ar＋e，已知Cl核的质量为36.956 58 u；Ar核的质量为36.956 91 u，e的质量为0.000 55 u，1 u质量对应的能量为931.5 MeV根据以上数据，可以判断参与上述反应的电子中微子的最小能量为________MeV12．(18分)(1)能量为Ei的光子照射基态氢原子，刚好可使该原子中的电子成为自由电子这一能量Ei称为氢的电离能现用一频率为ν的光子从基态氢原子中击出了一电子，该电子在远离核以后速度的大小为________(用光子频率ν、电子质量m、氢原子的电离能Ei和普朗克常量h表示)2)氢原子在基态时轨道半径r1＝0.53×10－10 m，能量E1＝－13.6 eV，求氢原子处于基态时：①电子的动能；②原子的电势能；③用波长是多少的光照射可使其电离？ 答 案阶段验收评估(十二)1．选C　根据质量数和电荷数守恒，三个核反应方程为H＋Li→2He, He＋N→ H＋O, He＋Be→n＋C，z为中子，C选项正确2．选A　由于光子能量不可分，因此只有能量恰好等于两能级差的光子才能被氦离子吸收，故A项中光子不能被吸收，D项可以。

而实物粒子(如电子)只要能量不小于两能级差，均可能被吸收，故B、C两项中电子均能被吸收3．选B　从氢原子光谱图上可以看出谱线a、b相邻且波长λb＜λa，则谱线b光子的频率大于谱线a光子的频率，产生谱线b的能级差仅大于产生谱线a的能级差，所以B正确4．选B　当用波长为λ0的光照射阴极K时，电路中有光电流，只有换用频率更大，也就是波长比λ0小的光照射阴极K时才一定有光电流，换用波长比λ0大的光时情况不确定，A错误，B正确电路中光电流由光电子数目决定，与光的强度有关，与电路中电源两极电压无关，C错误若将电源极性反接，光电子做减速运动，若接近A板时还没有减速到零，电路中就可能有光电流产生，D错误5．选BD　汤姆孙在研究阴极射线时发现电子，电子的发现说明原子是可以再分的，汤姆孙进一步提出了原子的“枣糕式”模型，该模型被卢瑟福用α粒子散射实验给予了否定，卢瑟福提出了原子的核式结构学说，A错误爱因斯坦首先提出了光子的概念，C错误6．选CD　β衰变发生时，原子核中的中子转化为一个质子同时放出电子，电子并不是原子核的组成部分，目前建成的核电站的能量来自于重核裂变，A、B均错误；一群氢原子从n＝3的激发态跃迁到基态时，能辐射出C＝3种不同频率的光子，C正确，由物理学史可知，D也正确。

7．选AD　卢瑟福用α粒子轰击氮原子核发现了质子，A正确放射性元素的半衰期是由原子核内部的因素决定的，跟原子所处的物理状态(如温度、压强)或化学状态(如单质、化合物)无关，B错误由德布罗意波长λ＝可知一个动量为p的电子对应的物质波波长λ＝(h为普朗克常量)，C错误从能级图中可知，氢原子从n＝2能级跃迁到n＝1能级释放出的光子能量为10.2 eV，从n＝4能级跃迁到n＝2能级释放出的光子能量2.55 eV，D正确8．选AD　从n＝3能级跃迁到n＝1能级时，释放出的光子能量为(E3－E1)，由E＝hν得释放光子的波长为，A正确从n＝3能级跃迁到n＝2能级时释放光子，因此电子的电势能减小，氢原子的能量减小，B错误由能级图可知波长为λc的光对应的光子频率大于波长为λa的光所对应的光子频率，因此用波长为λc的光照射某金属时恰好能发生光电效应，用波长为λa的光照射该金属时一定不能发生光电效应，C错误用12.09 eV的光子照射大量处于基态的氢原子时，氢原子可以从n＝1能级跃迁到n＝3能级，大量氢原子再由n＝3能级跃迁到n＝1能级时将发出3种不同频率的光，D正确9．AD10．解析：(1)由光电效应方程Ek＝hν－W0可知，光电子的最大初动能和照射光的频率成一次函数关系，选项A错误；玻尔从基本假设出发，运用经典电磁学和经典力学的理论，计算出氢原子中电子的可能轨道半径及相应的能量，选项D错误。

2)亏损的质量Δm＝m1－m2－mα－me＝0.002 0 u；释放的能量ΔE＝0.002 0×931.5 MeV≈1.86 MeV3)由动量守恒可得，mPa·vPa＝mα·vα，解得vPa＝·vα≈5.1×105 m/s答案：(1)BC　(2)U―→Pa＋He＋e　1.86(3)5.1×105 m/s11．解析：核反应过程中质量增加量Δm＝mAr＋me－mCl＝36.956 91 u＋0.000 55 u－36.956 58 u＝0.000 88 u故电子中微子的最小能量为Δmc2＝0.000 88×931.5 MeV＝0.82 MeV答案：0.8212．解析：(1)由能量守恒得mv2＝hν－Ei，解得电子速度为v＝ 2)①设处于基态的氢原子核外电子速度为v1，则：k＝所以电子动能Ek1＝mv＝＝ eV＝13.6 eV②因为E1＝Ek1＋Ep1，所以Ep1＝E1－Ek1＝－13.6 eV－13.6 eV＝－27.2 eV③设用波长λ的光照射可使氢原子电离：＝0－E1所以λ＝－＝ m＝0.914×10－7 m答案：(1) 　(2)①13.6 eV　②－27.2 eV　③0.914×10－7 m。