高二物理选修知识点定时检测试题11.doc

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选考部分 选修3-5 第3讲

(本栏目内容，在学生用书中以活页形式分册装订！)
一、选择题
1．科学家发现在月球上含有丰富的23He(氦3)．它是一种高效、清洁、安全的核聚变燃料，其参与的一种核聚变反应的方程式为23He＋23He―→211H＋24He.关于23He聚变下列表述正确的是(　　)
A．聚变反应不会释放能量 B．聚变反应产生了新的原子核
C．聚变反应没有质量亏损 D．目前核电站都采用23He聚变反应发电
解析：　核聚变过程中会发生质量亏损，同时伴有巨大的核能放出，故A、C都是错误的；聚变反应中会产生新的原子核，如本题中生成了24He，故B正确；目前核电站的核燃料一般还是铀235，故D错误．
答案：　B
2．如下图所示，印度第一艘自主研发的核潜艇于2009年7月26日正式下水，成为世界第六个拥有核潜艇的国家．核动力潜艇是潜艇中的一种类型，指以核反应堆为动力来源设计的潜艇．在核反应中有一种是一个 92235U原子核在中子的轰击下发生的一种可能的裂变反应，其裂变方程为 23592U＋01n→X＋3894 Sr＋1001n，则下列叙述正确的是(　　)

A．X原子核中含有54个质子
B．X原子核中含有53个中子
C．裂变时释放能量是因为亏损的质量变成了能量
D．裂变时释放能量，出现质量亏损，质量数不守恒
解析：　由核反应方程的质量数守恒和电荷数守恒可知：X原子核中含有54个质子，78个中子，故A正确，B、D错，释放能量不是质量变成了能量，而是亏损的质量以能量的形式释放，C错．
答案：　A
3.如右图所示为氢原子的能级图．用大量能量为12.76 eV的光子照射一群处于基态的氢原子，氢原子发射出不同波长的光波，其中最多包含有几种不同波长的光波(　　)
A．3种　　　　　　　　　 B．4种
C．5种 D．6种
解析：　本题考查波尔的能级理论．由图可知基态氢原子的能级值为－13.61 eV，吸收12.76 eV的能量后变为－0.85 eV，原子跃迁到了第4能级，由于氢原子是大量的，故辐射的光子种类是＝6种，故D选项正确．本题难度中等．
答案：　D
4．(2011·湖北重点中学联考)北京奥运会的相关场馆建设大量采用对环境有益的新技术，如奥运会场馆周围80%的路灯利用了太阳能发电技术，奥运会90%的洗浴热水采用了全玻真空太阳能集热技术．太阳能的产生是太阳内部高温高压条件下的核反应形成的，下列说法正确的是(　　)
A．该核反应的方程可能是411H―→24He＋210e
B．该核反应的方程可能是 23592U＋01n―→ 13654Xe＋3890Sr＋1001n
C．411H―→24He＋210e反应之所以释放出能量，是因为11H核子的平均质量较24He的大
D．411H―→24He＋210e反应之所以释放出能量，是因为11H核子的平均质量较24He的小
解析：　太阳能是由太阳内部核聚变反应产生的，反应中释放出能量是因为11H核子的平均质量较24He的大，故A、C正确．
答案：　AC
5．紫外线照射一些物质时，会发生荧光效应，即物质发出可见光．这些物质中的原子先后发生两次跃迁，其能量变化分别为ΔE1和ΔE2.下列关于原子这两次跃迁的说法中正确的是(　　)
A．先向高能级跃迁，再向低能级跃迁，且|ΔE1|＜|ΔE2|
B．先向高能级跃迁，再向低能级跃迁，且|ΔE1|＞|ΔE2|
C．两次均向高能级跃迁，且|ΔE1|＞|ΔE2|
D．两次均向低能级跃迁，且|ΔE1|＜|ΔE2|
解析：　原子首先吸收光子(紫外线)，先向高能级跃迁，后向低能级跃迁，再辐射光子(可见光)，因紫外线频率大于可见光频率，故能量大于可见光的光子能量，所以|ΔE1|＞|ΔE2|，B正确．
答案：　B
6. 23892U放射性衰变有多种可能途径，其中一种途径是先变成 83210Bi，而 83210Bi可以经一次衰变变成 a210X(X代表某种元素)，也可以经一次衰变变成81 bTi, a210X和81 bTi最后都变成 82206Pb，衰变路径如图所示，则图中(　　)
A．a＝82，b＝211 B．①是β衰变，②是α衰变
C．①是α衰变，②是β衰变 D．81 bTi经过一次α衰变变成 82206Pb
解析：　由 83210Bi衰变为 a210Bi，质量数没有变化，所以①是β衰变，根据核电荷数守恒同时可判断a＝84；由 83210Bi衰变为81 bTi，因为核电荷数减2，可判断②为α衰变，同时可判断b＝206，所以A、C两项错误，B项正确.81 bTi经过一次β 衰变变成 82206Pb，D项错误．本题正确答案为B项．
答案：　B
7．静止的氡核 86222Rn放出α粒子后变成钋核 84218Po，α粒子动能为E0.若衰变放出的能量全部变为反冲核和α粒子的动能，真空中的光速为c，则该反应中的质量亏损为(　　)
A. B．0
C. D.
解析：　由于衰变过程中动量守恒，则反冲核和α粒子的动量大小相等，由Ek＝∝可得它们的动能之比为，因此衰变释放的总能量是，由质能方程ΔE＝Δmc2可得质量亏损Δm＝.即正确答案为C项．
答案：　C
二、非选择题
8．(2010·海南卷)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、氢的电离能Ei与普朗克常量h表示)．
答案：　
9．(1)若规定氢原子处于基态时的能量为E1＝0，则其他各激发态的能量依次为E2＝10.2 eV、E3＝12.09 eV、E4＝12.75 eV、E5＝13.06 eV……在气体放电管中，处于基态的氢原子受到能量为12.8 eV的高速电子轰击而跃迁到激发态，在这些氢原子从激发态向低能级跃迁的过程中(　　)
A．总共能辐射出6种不同频率的光子
B．总共能辐射出10种不同频率的光子
C．辐射出波长最长的光子是从n＝4跃迁到n＝3能级时放出的
D．辐射出波长最长的光子是从n＝5跃迁到n＝4能级时放出的
(2)氦氖激光器能产生三种波长的激光，其中两种波长分别为λ1＝0.632 8 μm，λ2＝3.39 μm.已知波长为λ1的激光是氖原子在能级间隔为ΔE1＝1.96 eV的两个能级之间跃迁产生的．用ΔE2表示产生波长为λ2的激光所对应的跃迁的能级间隔，则ΔE2的近似值为________．
解析：　(1)基态氢原子被高速电子轰击而跃迁时可获得小于12.8 eV的能量，依题意可知基态的氢原子可跃迁到n＝4能级，氢原子在n＝4能级向低能级跃迁的过程中可能有：4→1、4→2、4→3、3→1、3→2、2→1等6种不同频率的光子辐射出来，其中从n＝4跃迁到n＝3能级时辐射出的光子能量最小，频率最低，波长最长，故A、C对．
(2)光子能量与其频率成正比，与波长成反比，根据发射(吸收)光子的能量等于对应的两个能级间隔．所以能级间隔与光子波长成反比，即：ΔE1∶ΔE2＝λ2∶λ1，解之得：ΔE2≈0.36 eV.
答案：　(1)AC　(2)0.36 eV
10．某些建筑材料可产生放射性气体——氡，氡可以发生α或β衰变，如果人长期生活在氡浓度过高的环境中，那么氡经过人的呼吸道沉积在肺部，并放出大量射线，会危害人体健康．原来静止的氡核( 86222Rn)发生一次α衰变生成新核钋(Po)．已知放出的α粒子的速度为v.
(1)写出衰变方程．
(2)求衰变生成的钋核的速度．
解析：　(1)衰变方程为： 86222Rn―→ 84218Po＋24He
(2)设放出的α粒子的速度方向为正方向，钋核和α粒子的质量分别为M、m，由动量守恒定律得
M1v1＋mv＝0
v1＝－v＝－v＝－.
方向与α粒子速度方向相反．
答案：　(1) 86222Rn―→ 84218Po＋24He
(2)　方向与α粒子速度方向相反
11．(1)2006年3月23日央视报道，中科院等离子体物理研究所经过八年的艰苦奋斗，终于率先建成了世界上第一个全超导的托克马克试验装置并调试成功；这种装置被称为“人造太阳”(如下图所示)，它能够承受上亿摄氏度的高温且能够控制等离子态的核子发生聚变并稳定持续地输出能量，就像太阳一样为人类提供无限的能源．下列关于“人造太阳”的说法中正确的是(　　)
A．“人造太阳”的核反应方程是12H＋13H→24He＋01n
B．“人造太阳”的核反应方程是 23592U＋01n→ 14456Ba＋3689Kr＋301n
C．核燃料的质量相同时，聚变反应释放的能量比裂变反应大得多
D．核燃料的质量相同时，聚变反应释放的能量与裂变反应释放的能量相同
(2)一个静止的铀核 23292U(原子质量为232.037 2 u)放出一个α粒子(原子质量为4.002 6 u)后衰变成钍核 22890Th(原子质量为228.028 7 u)．(已知原子质量单位1 u＝1.67×10－27 kg，1 u相当于931.5 MeV的能量)
①写出铀核的衰变反应方程；
②算出该衰变反应中释放出的核能；
③若释放的核能全部转化为新核的动能，则α粒子的动能为多少？
解析：　(1)由于太阳的核反应为聚变反应，故选项A正确、B错误；核燃料的质量相同时，聚变反应时的质量亏损大于裂变反应时的质量亏损，所以聚变反应释放的能量多，选项C正确、D错误．
(2)① 23290U→ 22890 Th＋24He
②质量亏损Δm＝mU－mα－mTh＝0.005 9 u
ΔE＝Δmc2＝0.005 9×931.5 MeV＝5.50 MeV
③设α粒子的速度为v1，钍核的速度为v2，则由动量守恒可得：
0＝Mαv1＋mThv2
由能量守恒可得：ΔE＝mαv12＋mThv22
解得：Eα＝mαv12＝5.4 MeV.
答案：　(1)AC　
(2)① 23292U→ 22890Th＋24 He　②5.50 MeV ③5.4 MeV
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