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专题十三近代物理初步专题检测
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这是一份专题十三近代物理初步专题检测，共11页。试卷主要包含了单项选择题，多项选择题等内容，欢迎下载使用。
(时间:50分钟 满分:82分)
一、单项选择题(每小题4分,共40分)
1.(2022届湛江10月联考,1)关于原子和原子核,下列说法正确的是( )
A.α粒子散射实验揭示了原子核内部是有结构的
B.某衰变方程为 1326Al→1226Mg+Y,Y为正电子
C.若 90234Th的半衰期是24天,则48个 90234Th原子核经过72天后一定衰变了42个
D.氢原子由低能级向高能级跃迁时,电子吸收的能量必须大于两能级间的能量差
答案 B α粒子散射实验揭示了原子内部是有结构的,但不能说明原子核内部有结构,A错误;根据核反应前后质量数和电荷数守恒,可知Y为正电子,B正确;半衰期是对大量的原子核衰变进行研究得出的规律,对少量原子核不适用,C错误;氢原子由低能级向高能级跃迁时,电子吸收的能量必须等于两能级间的能量差,D错误。
2.(2022届广东七校联考,1)2020年12月4日,我国自主设计建造的新一代“人造太阳”——“中国环流器二号M”装置(HL-2M)在成都建成并实现首次放电,标志着中国核聚变发展获得重大突破。关于核聚变和核能,下列说法正确的是( )
A.核聚变通常需要几百万开尔文以上的超高温,又称热核反应
B.太阳辐射的能量来自核聚变,核聚变又称链式反应
C.一个氘核和一个氚核发生聚变的方程为 12H+13H→24He+10e
D.核子平均质量越大,原子核越稳定
答案 A 当物质的温度达到几百万开尔文时,剧烈的热运动使得一部分原子核具有足够的动能,可以克服库仑斥力,而发生聚变,因此,核聚变又叫热核反应,A正确;太阳辐射的能量来自核聚变,而链式反应发生在核裂变中,B错误;一个氘核和一个氚核发生聚变的方程为 12H+13H→24He+01n,C错误;原子核中核子平均质量越小,原子核越稳定,D错误。
3.(2021韶关一模,1)太阳向外辐射的能量来自其内部发生的各种热核反应,当太阳内部达到一定温度时,会发生“核燃烧”,其“核燃烧”的核反应方程为 24He+X→48Be+γ,方程中X表示某种粒子,48Be是不稳定的粒子,其半衰期为T,这个核反应释放出的能量为ΔE,光在真空中的传播速度为c,下列说法正确的是( )
A.若使 48Be的温度降低,其半衰期会减小
B.方程中的X为电子 -10e
C.该核反应过程产生的质量亏损为Δm=ΔEc2
D.“核燃烧”的核反应是裂变反应
答案 C 半衰期与温度无关,若使 48Be的温度降低,其半衰期不变,故A错误;根据电荷数守恒、质量数守恒知,X的电荷数为2,质量数为4,即X粒子是 24He,故B错误;这个核反应释放出的能量为ΔE,根据质能方程可知该核反应过程产生的质量亏损为Δm=ΔEc2,故C正确;由核反应的特点可知,“核燃烧”的核反应是聚变反应,故D错误。
4.(2021广州二模,2)如图为氢原子光谱,Hα、Hβ、Hγ、Hδ是其中的四条光谱线,下列说法正确的是( )
A.氢原子发射的光谱属于连续光谱
B.Hα谱线对应光子的能量最大
C.Hδ谱线对应光子的频率最小
D.该光谱由氢原子核外电子的跃迁产生
答案 D 氢原子光谱是氢原子内的核外电子在不同能级跃迁时所发射或吸收不同波长、能量的光子而得到,氢原子光谱为不连续的线状谱,A错误,D正确;由图可知Hα谱线对应光子的波长最大,其相应的频率最小,能量也最小,B错误;同理,从图可知Hδ谱线对应光子的波长最小,其相应的频率最大,C错误。
5.(2020广东一模,14)科研人员正在研制一种新型镍铜电池,它采用半衰期长达100年的放射性同位素镍(2863Ni)和铜作为电池的正负极,利用镍63发生β衰变释放电子给铜片,为负载提供电能。下面说法正确的是( )
A.镍63的β衰变方程为 2863Ni→-10e+2964Cu
B.β衰变释放的电子是核内 01n→-10e+11H所产生的
C.提高温度、增大压强可以改变镍63的半衰期
D.经过200年该电池中的镍将全部变为其他金属
答案 B 根据电荷数守恒、质量数守恒知镍63的β衰变方程是 2863Ni→-10e+ 2963Cu,A错误;β衰变所释放的电子是原子核内的中子转化成质子同时释放电子所产生的,B正确;半衰期由原子核本身决定,与外界因素无关,C错误;根据半衰期公式知经过200年该电池中的镍有四分之三发生衰变,不会全部变成其他金属,D错误。
名师点拨 放射性元素衰变的快慢是由原子核内部自身因素决定的,与原子所处的状态无关。
6.(2022届烟台二中周测,6)质子和中子是由更基本的粒子即所谓“夸克”组成的。两个作用电荷相反(类似于正负电荷)的夸克在距离很近时几乎没有相互作用(称为“渐近自由”);在距离较远时,它们之间就会出现很强的引力(导致所谓“夸克禁闭”)。一个简单的模型,设这样的两夸克之间的相互作用力F与它们之间的距离r的关系为:F=0,0r2
式中F0为大于零的常量,负号表示引力。用U表示夸克间的势能,令U0=F0(r2-r1),取无穷远为势能零点。下列U-r图示中正确的是( )
答案 B 从无穷远处势能零点开始到r=r2位置,势能恒定为零,在r=r2到r=r1过程中,恒定引力做正功,势能逐渐均匀减小,即势能为负值且越来越小,此部分图像为A、B选项图所示;r7.(2022届滨州模拟,6)在光电效应实验中,光照的频率ν与遏止电压Uc的关系如图所示。下列说法正确的是( )
A.图像斜率代表ℎe
B.a是金属的极限频率ν0
C.b=-hν0
D.增大光照强度,可以增大光电子的最大初动能
答案 B 当光电流为零时所加电压为遏止电压,则由动能定理可得0-Ek=-eUc,由光电效应方程知Ek=hν-W0=hν-hν0,联立可得ν=eℎUc+ν0,斜率代表eℎ,纵截距a代表ν0,横截距b=-ℎν0e,A、C错误,B正确;增大光照强度不能提高光电子的最大初动能,D错误。
8.(2020长沙统考)如图所示是光电管的原理图,已知当有波长为λ0的光照到阴极K上时,电路中有光电流,则( )
A.若仅增大光照强度,电路中光电流一定增大
B.若仅将电源极性反接,电路中一定没有光电流
C.若仅换用波长为λ1(λ1>λ0)的光照射阴极K,电路中一定没有光电流
D.若仅将电路中滑动变阻器的滑片向右滑动,电路中光电流一定增大
答案 A 图中光电管加的是正向电压,若仅增大光照强度,电路中光电流一定增大,故A正确。若将电源极性反接,其电压小于遏止电压时仍有电流,故B错误。 由题意知,入射光的波长为λ0时,能发生光电效应,若换用波长为λ1(λ1>λ0)的光照射阴极K,入射光的频率减小,仍然可能发生光电效应,电路中可能有光电流,故C错误。若仅将电路中滑动变阻器的滑片向右滑动,光电管两端电压增大,如果已经达到饱和电流,则光电流不会增大,故D错误。
解题指导 理解光电效应中的遏止电压:是指光电子不能到达阳极的最小反向电压,如果反向电压没有达到遏止电压,则还是有光电流存在。
9.(2021河南九师联盟联考,1)某光源发出的光由不同波长的光组成,不同波长的光的强度如图所示。表中给出了一些材料的极限波长,用该光源发出的光照射表中材料( )
A.仅钠能产生光电子 B.仅钠、铜能产生光电子
C.仅铜、铂能产生光电子 D.都能产生光电子
答案 D 本题考查波粒二象性,属于必备知识。根据爱因斯坦光电效应方程可知,只要光源的波长小于某金属的极限波长,就有光电子逸出,该光源发出的光的波长有小于100 nm,小于钠、铜、铂的极限波长,都能产生光电子,故D正确,A、B、C错误。
10.(2021江苏常州一模,4)关于核反应方程 92238U→90234 Th+X,下列说法正确的是( )
A.此核反应一定会释放能量
B.通过降低温度的方法,一定能缩短U的半衰期
C.此核反应方程中的X代表的粒子为氢原子核
D.铀核的比结合能大于钍核的比结合能
答案 A 根据质量数守恒和电荷数守恒可知X的质量数为4,电荷数为2,X是α粒子即氦原子核,此反应是α衰变,衰变的过程中释放能量,故A正确,C错误;放射性元素的半衰期是由原子核本身性质决定的,与外界的温度等条件无关,故B错误;由于衰变的过程中释放能量,可知铀核的比结合能小于钍核的比结合能,故D错误。
二、多项选择题(每小题6分,共42分)
11.(2022届双峰一中入学考)(多选)如图所示为氢原子的能级示意图,则下列说法正确的是( )
A.氢原子由n=1能级跃迁到n=2能级时,电子的电势能减小
B.如果n=1能级的氢原子吸收某光子跃迁到n=3能级,则该光子的能量一定大于12.09 eV
C.大量处于基态的氢原子吸收某频率的光子跃迁到n=3能级后,可向外辐射三种不同频率的光子
D.用氢原子从n=4能级跃迁到n=1能级辐射出的光照射逸出功为2.25 eV的金属时,逸出的光电子的最大初动能为10.5 eV
答案 CD 氢原子由n=1能级跃迁到n=2能级时核外电子轨道半径变大,克服库仑力做功,则电子的电势能变大,A错误;如果n=1能级的氢原子吸收光子跃迁到n=3能级,吸收的光子能量一定等于12.09 eV,B错误;大量处于基态的氢原子吸收某频率的光子跃迁到n=3能级后,由C32=3知可向外辐射三种不同频率的光子,C正确;氢原子从n=4能级跃迁到n=1能级辐射出的光子的能量为12.75 eV,用该光照射逸出功为2.25 eV的金属时,由爱因斯坦光电效应方程Ek=hν-W0得逸出的光电子的最大初动能为10.5 eV,D正确。
12.(2021深圳高级中学月考,10)(多选)能源是社会发展的基础,发展核能是解决能源问题的途径之一,下列释放核能的反应方程,表述正确的有( )
A.12H+13H→24He+01n是核聚变反应
B.13H+12H→24He+01n是β衰变
C.92235U+01n→56144Ba+3689Kr+301n是核裂变反应
D.92235U+01n→54140Xe+3894Sr+201n是α衰变
答案 AC 衰变是一个原子核放出α粒子或者β粒子的反应,聚变是两个较轻的原子核聚合成一个较重的原子核的反应,裂变是重核俘获一个中子后分裂成两个较轻原子核的反应,故选A、C。
13.(2022届日照一中10月月考,9)(多选)如图所示是用光照射某种金属时,逸出的光电子的最大初动能随入射光频率的变化图线(图线与横轴的交点横坐标为4.27×1014 Hz,与纵轴交点纵坐标为0.5 eV)。由图可知( )
A.该金属的截止频率为4.27×1014 Hz
B.该金属的截止频率为5.5×1014 Hz
C.该图线的斜率表示普朗克常量
D.该金属的逸出功为0.5 eV
答案 AC 由Ek=hν-W0=hν-hνc,知图线在横轴上的截距表示截止频率,图线的斜率表示普朗克常量,A、C正确,B错误;金属的逸出功为W0=hνc=6.63×10-34×4.27×10141.6×10-19 eV=1.77 eV,D错误。
14.(2022届德州一中月考,11)(多选)如图所示为氢原子能级图以及氢原子从n=3、4、5、6能级跃迁到n=2能级时辐射的四条光谱线,已知氢原子从n=3能级跃迁到n=2能级时辐射光子的波长为656 nm,下列叙述正确的有( )
A.四条谱线中频率最大的是Hδ
B.用633 nm的光照射能使氢原子从n=2能级跃迁到n=3能级
C.一群处于n=3能级上的氢原子向低能级跃迁时,最多产生3种谱线
D.如果用能量为10.3 eV的电子轰击,可以使基态的氢原子受激发
答案 ACD 频率最大的光子对应的能量最大,即跃迁时能量差最大,故氢原子从n=6能级跃迁到n=2能级时辐射光子的频率最大,A正确;在氢原子跃迁过程中,吸收光子的能量应刚好等于两能级的能量差,波长为633 nm的光子能量大于波长为656 nm的光子能量,即大于n=2能级与n=3能级之间的能量差,B错误;一群处于n=3能级上的氢原子向低能级跃迁时,可以是3→2、2→1或者是3→1,即有3种频率不同的谱线,C正确;如果用10.3 eV的电子轰击,基态氢原子吸收部分能量而受激发,D正确。
15.(2021聊城一中期末,10)(多选)如图所示,静止的 92238U核发生α衰变后生成反冲Th核,两个产物都在垂直于它们速度方向的匀强磁场中做匀速圆周运动。下列说法中正确的是 ( )
A.衰变方程可表示为 92238U→90234Th+24He
B.Th核和α粒子的圆周轨道半径之比为1∶45
C.Th核和α粒子的动能之比为1∶45
D.Th核和α粒子在匀强磁场中转动的方向相反
答案 AB 已知α粒子为 24He,则由电荷数守恒及质量数守恒可知,衰变方程为 92238U→90234Th+24He,故A正确;Th核和α粒子都带正电荷,则在匀强磁场中都沿逆时针转动,故D错误;由动量守恒可得mαvα=mThvTh,衰变后vThvα=mαmTh=4234,则Th核和α粒子的动能之比12mThvTh212mαvα2=vThvα=2117,故C错误;粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动,洛伦兹力提供向心力,所以有Bvq=mv2R,则R=mvBq,所以Th核和α粒子的圆周轨道半径之比RThRα=mThvThBqThmαvαBqα=qαqTh=145,故B正确。
16.(2022届湘潭9月一模)(多选)有一匀强磁场,磁感应强度为B,方向垂直纸面向外,一个原来静止在A处的原子核,发生衰变放射出某种粒子,两个新核的运动轨迹如图所示,已知两个相切圆半径分别为r1、r2。下列说法正确的是( )
A.原子核发生α衰变,根据已知条件可以算出两个新核的质量比
B.衰变形成的两个粒子带同种电荷
C.衰变过程中原子核遵循动量守恒定律
D.衰变形成的两个粒子电荷量的关系为q1∶q2=r1∶r2
答案 BC 衰变后两个新核速度方向相反,受力方向也相反,根据左手定则可判断出,带同种电荷,所以衰变是α衰变,衰变后的新核由洛伦兹力提供向心力,有Bqv=mv2r,可得r=mvqB。衰变过程遵循动量守恒定律,即mv大小相等,所以半径与电荷量成反比,则q1∶q2=r2∶r1,但无法求出质量比。A、D错误,B、C正确。
17.(2022届邵东一中月考)(多选)下列四幅图的有关说法中正确的是( )
图1图2
图3图4
A.图1中的人用大锤连续敲打,小车能在光滑的水平面上持续向右运动
B.图2中若改用绿光照射,验电器金属箔可能不张开
C.图3为氢原子能级示意图,一群氢原子处于n=4的激发态,当它们自发地跃迁到较低能级时,能使逸出功为2.21 eV的金属钾发生光电效应的光谱线有4条
D.由图4可以得知原子核F的比结合能小于原子核E的比结合能,原子核D和E聚变成原子核F时会有质量亏损,要释放能量
答案 BC 用锤打车,撞击力是人(包括铁锤)和车系统的内力,系统在水平方向所受的外力之和为零,系统水平方向的总动量守恒,人和车的初动量为零,根据动量守恒定律,锤头打下去时锤头向右运动,车就向左运动,举起锤头时锤头向左运动,车就向右运动,用锤头连续敲打时,车只是左右运动,一旦锤头不动,车就停下来,A错误。紫光灯照射时,金属板发生光电效应,换用频率更小的绿光照射,可能不发生光电效应,验电器金属箔可能不张开,B正确。一群氢原子处于n=4的激发态,当它们自发地跃迁到较低能级时,一共能产生6条光谱线,其中从n=4能级跃迁到n=3能级放出的光子能量为0.66 eV<2.21 eV,不能使钾发生光电效应,从n=3能级跃迁到n=2能级放出的光子能量为1.89 eV<2.21 eV,也不能使钾发生光电效应,其余4种光子能量都大于2.21 eV,能使钾发生光电效应,C正确。原子核F的核子平均质量小于原子核E的核子平均质量,原子核F的比结合能大于原子核E的比结合能,D错误。
材料
钠
铜
铂
极限波长/nm
541
268
196
(时间:50分钟 满分:82分)
一、单项选择题(每小题4分,共40分)
1.(2022届湛江10月联考,1)关于原子和原子核,下列说法正确的是( )
A.α粒子散射实验揭示了原子核内部是有结构的
B.某衰变方程为 1326Al→1226Mg+Y,Y为正电子
C.若 90234Th的半衰期是24天,则48个 90234Th原子核经过72天后一定衰变了42个
D.氢原子由低能级向高能级跃迁时,电子吸收的能量必须大于两能级间的能量差
答案 B α粒子散射实验揭示了原子内部是有结构的,但不能说明原子核内部有结构,A错误;根据核反应前后质量数和电荷数守恒,可知Y为正电子,B正确;半衰期是对大量的原子核衰变进行研究得出的规律,对少量原子核不适用,C错误;氢原子由低能级向高能级跃迁时,电子吸收的能量必须等于两能级间的能量差,D错误。
2.(2022届广东七校联考,1)2020年12月4日,我国自主设计建造的新一代“人造太阳”——“中国环流器二号M”装置(HL-2M)在成都建成并实现首次放电,标志着中国核聚变发展获得重大突破。关于核聚变和核能,下列说法正确的是( )
A.核聚变通常需要几百万开尔文以上的超高温,又称热核反应
B.太阳辐射的能量来自核聚变,核聚变又称链式反应
C.一个氘核和一个氚核发生聚变的方程为 12H+13H→24He+10e
D.核子平均质量越大,原子核越稳定
答案 A 当物质的温度达到几百万开尔文时,剧烈的热运动使得一部分原子核具有足够的动能,可以克服库仑斥力,而发生聚变,因此,核聚变又叫热核反应,A正确;太阳辐射的能量来自核聚变,而链式反应发生在核裂变中,B错误;一个氘核和一个氚核发生聚变的方程为 12H+13H→24He+01n,C错误;原子核中核子平均质量越小,原子核越稳定,D错误。
3.(2021韶关一模,1)太阳向外辐射的能量来自其内部发生的各种热核反应,当太阳内部达到一定温度时,会发生“核燃烧”,其“核燃烧”的核反应方程为 24He+X→48Be+γ,方程中X表示某种粒子,48Be是不稳定的粒子,其半衰期为T,这个核反应释放出的能量为ΔE,光在真空中的传播速度为c,下列说法正确的是( )
A.若使 48Be的温度降低,其半衰期会减小
B.方程中的X为电子 -10e
C.该核反应过程产生的质量亏损为Δm=ΔEc2
D.“核燃烧”的核反应是裂变反应
答案 C 半衰期与温度无关,若使 48Be的温度降低,其半衰期不变,故A错误;根据电荷数守恒、质量数守恒知,X的电荷数为2,质量数为4,即X粒子是 24He,故B错误;这个核反应释放出的能量为ΔE,根据质能方程可知该核反应过程产生的质量亏损为Δm=ΔEc2,故C正确;由核反应的特点可知,“核燃烧”的核反应是聚变反应,故D错误。
4.(2021广州二模,2)如图为氢原子光谱,Hα、Hβ、Hγ、Hδ是其中的四条光谱线,下列说法正确的是( )
A.氢原子发射的光谱属于连续光谱
B.Hα谱线对应光子的能量最大
C.Hδ谱线对应光子的频率最小
D.该光谱由氢原子核外电子的跃迁产生
答案 D 氢原子光谱是氢原子内的核外电子在不同能级跃迁时所发射或吸收不同波长、能量的光子而得到,氢原子光谱为不连续的线状谱,A错误,D正确;由图可知Hα谱线对应光子的波长最大,其相应的频率最小,能量也最小,B错误;同理,从图可知Hδ谱线对应光子的波长最小,其相应的频率最大,C错误。
5.(2020广东一模,14)科研人员正在研制一种新型镍铜电池,它采用半衰期长达100年的放射性同位素镍(2863Ni)和铜作为电池的正负极,利用镍63发生β衰变释放电子给铜片,为负载提供电能。下面说法正确的是( )
A.镍63的β衰变方程为 2863Ni→-10e+2964Cu
B.β衰变释放的电子是核内 01n→-10e+11H所产生的
C.提高温度、增大压强可以改变镍63的半衰期
D.经过200年该电池中的镍将全部变为其他金属
答案 B 根据电荷数守恒、质量数守恒知镍63的β衰变方程是 2863Ni→-10e+ 2963Cu,A错误;β衰变所释放的电子是原子核内的中子转化成质子同时释放电子所产生的,B正确;半衰期由原子核本身决定,与外界因素无关,C错误;根据半衰期公式知经过200年该电池中的镍有四分之三发生衰变,不会全部变成其他金属,D错误。
名师点拨 放射性元素衰变的快慢是由原子核内部自身因素决定的,与原子所处的状态无关。
6.(2022届烟台二中周测,6)质子和中子是由更基本的粒子即所谓“夸克”组成的。两个作用电荷相反(类似于正负电荷)的夸克在距离很近时几乎没有相互作用(称为“渐近自由”);在距离较远时,它们之间就会出现很强的引力(导致所谓“夸克禁闭”)。一个简单的模型,设这样的两夸克之间的相互作用力F与它们之间的距离r的关系为:F=0,0
式中F0为大于零的常量,负号表示引力。用U表示夸克间的势能,令U0=F0(r2-r1),取无穷远为势能零点。下列U-r图示中正确的是( )
答案 B 从无穷远处势能零点开始到r=r2位置,势能恒定为零,在r=r2到r=r1过程中,恒定引力做正功,势能逐渐均匀减小,即势能为负值且越来越小,此部分图像为A、B选项图所示;r
A.图像斜率代表ℎe
B.a是金属的极限频率ν0
C.b=-hν0
D.增大光照强度,可以增大光电子的最大初动能
答案 B 当光电流为零时所加电压为遏止电压,则由动能定理可得0-Ek=-eUc,由光电效应方程知Ek=hν-W0=hν-hν0,联立可得ν=eℎUc+ν0,斜率代表eℎ,纵截距a代表ν0,横截距b=-ℎν0e,A、C错误,B正确;增大光照强度不能提高光电子的最大初动能,D错误。
8.(2020长沙统考)如图所示是光电管的原理图,已知当有波长为λ0的光照到阴极K上时,电路中有光电流,则( )
A.若仅增大光照强度,电路中光电流一定增大
B.若仅将电源极性反接,电路中一定没有光电流
C.若仅换用波长为λ1(λ1>λ0)的光照射阴极K,电路中一定没有光电流
D.若仅将电路中滑动变阻器的滑片向右滑动,电路中光电流一定增大
答案 A 图中光电管加的是正向电压,若仅增大光照强度,电路中光电流一定增大,故A正确。若将电源极性反接,其电压小于遏止电压时仍有电流,故B错误。 由题意知,入射光的波长为λ0时,能发生光电效应,若换用波长为λ1(λ1>λ0)的光照射阴极K,入射光的频率减小,仍然可能发生光电效应,电路中可能有光电流,故C错误。若仅将电路中滑动变阻器的滑片向右滑动,光电管两端电压增大,如果已经达到饱和电流,则光电流不会增大,故D错误。
解题指导 理解光电效应中的遏止电压:是指光电子不能到达阳极的最小反向电压,如果反向电压没有达到遏止电压,则还是有光电流存在。
9.(2021河南九师联盟联考,1)某光源发出的光由不同波长的光组成,不同波长的光的强度如图所示。表中给出了一些材料的极限波长,用该光源发出的光照射表中材料( )
A.仅钠能产生光电子 B.仅钠、铜能产生光电子
C.仅铜、铂能产生光电子 D.都能产生光电子
答案 D 本题考查波粒二象性,属于必备知识。根据爱因斯坦光电效应方程可知,只要光源的波长小于某金属的极限波长,就有光电子逸出,该光源发出的光的波长有小于100 nm,小于钠、铜、铂的极限波长,都能产生光电子,故D正确,A、B、C错误。
10.(2021江苏常州一模,4)关于核反应方程 92238U→90234 Th+X,下列说法正确的是( )
A.此核反应一定会释放能量
B.通过降低温度的方法,一定能缩短U的半衰期
C.此核反应方程中的X代表的粒子为氢原子核
D.铀核的比结合能大于钍核的比结合能
答案 A 根据质量数守恒和电荷数守恒可知X的质量数为4,电荷数为2,X是α粒子即氦原子核,此反应是α衰变,衰变的过程中释放能量,故A正确,C错误;放射性元素的半衰期是由原子核本身性质决定的,与外界的温度等条件无关,故B错误;由于衰变的过程中释放能量,可知铀核的比结合能小于钍核的比结合能,故D错误。
二、多项选择题(每小题6分,共42分)
11.(2022届双峰一中入学考)(多选)如图所示为氢原子的能级示意图,则下列说法正确的是( )
A.氢原子由n=1能级跃迁到n=2能级时,电子的电势能减小
B.如果n=1能级的氢原子吸收某光子跃迁到n=3能级,则该光子的能量一定大于12.09 eV
C.大量处于基态的氢原子吸收某频率的光子跃迁到n=3能级后,可向外辐射三种不同频率的光子
D.用氢原子从n=4能级跃迁到n=1能级辐射出的光照射逸出功为2.25 eV的金属时,逸出的光电子的最大初动能为10.5 eV
答案 CD 氢原子由n=1能级跃迁到n=2能级时核外电子轨道半径变大,克服库仑力做功,则电子的电势能变大,A错误;如果n=1能级的氢原子吸收光子跃迁到n=3能级,吸收的光子能量一定等于12.09 eV,B错误;大量处于基态的氢原子吸收某频率的光子跃迁到n=3能级后,由C32=3知可向外辐射三种不同频率的光子,C正确;氢原子从n=4能级跃迁到n=1能级辐射出的光子的能量为12.75 eV,用该光照射逸出功为2.25 eV的金属时,由爱因斯坦光电效应方程Ek=hν-W0得逸出的光电子的最大初动能为10.5 eV,D正确。
12.(2021深圳高级中学月考,10)(多选)能源是社会发展的基础,发展核能是解决能源问题的途径之一,下列释放核能的反应方程,表述正确的有( )
A.12H+13H→24He+01n是核聚变反应
B.13H+12H→24He+01n是β衰变
C.92235U+01n→56144Ba+3689Kr+301n是核裂变反应
D.92235U+01n→54140Xe+3894Sr+201n是α衰变
答案 AC 衰变是一个原子核放出α粒子或者β粒子的反应,聚变是两个较轻的原子核聚合成一个较重的原子核的反应,裂变是重核俘获一个中子后分裂成两个较轻原子核的反应,故选A、C。
13.(2022届日照一中10月月考,9)(多选)如图所示是用光照射某种金属时,逸出的光电子的最大初动能随入射光频率的变化图线(图线与横轴的交点横坐标为4.27×1014 Hz,与纵轴交点纵坐标为0.5 eV)。由图可知( )
A.该金属的截止频率为4.27×1014 Hz
B.该金属的截止频率为5.5×1014 Hz
C.该图线的斜率表示普朗克常量
D.该金属的逸出功为0.5 eV
答案 AC 由Ek=hν-W0=hν-hνc,知图线在横轴上的截距表示截止频率,图线的斜率表示普朗克常量,A、C正确,B错误;金属的逸出功为W0=hνc=6.63×10-34×4.27×10141.6×10-19 eV=1.77 eV,D错误。
14.(2022届德州一中月考,11)(多选)如图所示为氢原子能级图以及氢原子从n=3、4、5、6能级跃迁到n=2能级时辐射的四条光谱线,已知氢原子从n=3能级跃迁到n=2能级时辐射光子的波长为656 nm,下列叙述正确的有( )
A.四条谱线中频率最大的是Hδ
B.用633 nm的光照射能使氢原子从n=2能级跃迁到n=3能级
C.一群处于n=3能级上的氢原子向低能级跃迁时,最多产生3种谱线
D.如果用能量为10.3 eV的电子轰击,可以使基态的氢原子受激发
答案 ACD 频率最大的光子对应的能量最大,即跃迁时能量差最大,故氢原子从n=6能级跃迁到n=2能级时辐射光子的频率最大,A正确;在氢原子跃迁过程中,吸收光子的能量应刚好等于两能级的能量差,波长为633 nm的光子能量大于波长为656 nm的光子能量,即大于n=2能级与n=3能级之间的能量差,B错误;一群处于n=3能级上的氢原子向低能级跃迁时,可以是3→2、2→1或者是3→1,即有3种频率不同的谱线,C正确;如果用10.3 eV的电子轰击,基态氢原子吸收部分能量而受激发,D正确。
15.(2021聊城一中期末,10)(多选)如图所示,静止的 92238U核发生α衰变后生成反冲Th核,两个产物都在垂直于它们速度方向的匀强磁场中做匀速圆周运动。下列说法中正确的是 ( )
A.衰变方程可表示为 92238U→90234Th+24He
B.Th核和α粒子的圆周轨道半径之比为1∶45
C.Th核和α粒子的动能之比为1∶45
D.Th核和α粒子在匀强磁场中转动的方向相反
答案 AB 已知α粒子为 24He,则由电荷数守恒及质量数守恒可知,衰变方程为 92238U→90234Th+24He,故A正确;Th核和α粒子都带正电荷,则在匀强磁场中都沿逆时针转动,故D错误;由动量守恒可得mαvα=mThvTh,衰变后vThvα=mαmTh=4234,则Th核和α粒子的动能之比12mThvTh212mαvα2=vThvα=2117,故C错误;粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动,洛伦兹力提供向心力,所以有Bvq=mv2R,则R=mvBq,所以Th核和α粒子的圆周轨道半径之比RThRα=mThvThBqThmαvαBqα=qαqTh=145,故B正确。
16.(2022届湘潭9月一模)(多选)有一匀强磁场,磁感应强度为B,方向垂直纸面向外,一个原来静止在A处的原子核,发生衰变放射出某种粒子,两个新核的运动轨迹如图所示,已知两个相切圆半径分别为r1、r2。下列说法正确的是( )
A.原子核发生α衰变,根据已知条件可以算出两个新核的质量比
B.衰变形成的两个粒子带同种电荷
C.衰变过程中原子核遵循动量守恒定律
D.衰变形成的两个粒子电荷量的关系为q1∶q2=r1∶r2
答案 BC 衰变后两个新核速度方向相反,受力方向也相反,根据左手定则可判断出,带同种电荷,所以衰变是α衰变,衰变后的新核由洛伦兹力提供向心力,有Bqv=mv2r,可得r=mvqB。衰变过程遵循动量守恒定律,即mv大小相等,所以半径与电荷量成反比,则q1∶q2=r2∶r1,但无法求出质量比。A、D错误,B、C正确。
17.(2022届邵东一中月考)(多选)下列四幅图的有关说法中正确的是( )
图1图2
图3图4
A.图1中的人用大锤连续敲打,小车能在光滑的水平面上持续向右运动
B.图2中若改用绿光照射,验电器金属箔可能不张开
C.图3为氢原子能级示意图,一群氢原子处于n=4的激发态,当它们自发地跃迁到较低能级时,能使逸出功为2.21 eV的金属钾发生光电效应的光谱线有4条
D.由图4可以得知原子核F的比结合能小于原子核E的比结合能,原子核D和E聚变成原子核F时会有质量亏损,要释放能量
答案 BC 用锤打车,撞击力是人(包括铁锤)和车系统的内力,系统在水平方向所受的外力之和为零,系统水平方向的总动量守恒,人和车的初动量为零,根据动量守恒定律,锤头打下去时锤头向右运动,车就向左运动,举起锤头时锤头向左运动,车就向右运动,用锤头连续敲打时,车只是左右运动,一旦锤头不动,车就停下来,A错误。紫光灯照射时,金属板发生光电效应,换用频率更小的绿光照射,可能不发生光电效应,验电器金属箔可能不张开,B正确。一群氢原子处于n=4的激发态,当它们自发地跃迁到较低能级时,一共能产生6条光谱线,其中从n=4能级跃迁到n=3能级放出的光子能量为0.66 eV<2.21 eV,不能使钾发生光电效应,从n=3能级跃迁到n=2能级放出的光子能量为1.89 eV<2.21 eV,也不能使钾发生光电效应,其余4种光子能量都大于2.21 eV,能使钾发生光电效应,C正确。原子核F的核子平均质量小于原子核E的核子平均质量,原子核F的比结合能大于原子核E的比结合能,D错误。
材料
钠
铜
铂
极限波长/nm
541
268
196
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