高三物理一轮复习练习及解析-第十五单元-近代物理初步-新人教版.doc

第十五单元　近代物理初步

第73讲　量子论初步

体验成功
1.下表给出了一些金属材料的逸出功.
材料
铯
钙
镁
铍
钛
逸出功(×10－19 J)
3.0
4.3
5.9
6.2
6.6
现用波长为400 nm的单色光照射上述材料，能产生光电效应的材料有(普朗克常量h＝6.63×10－34 J·s，光速c＝3.0×108 m/s)(　　)
A.2种　　　B.3种　　　C.4种　　　D.5种
解析：λ＝400 nm光子的能量为：
E＝h＝4.97×10－19 J
故可使铯、钙发生光电效应.
答案：A
2.已知氢原子的能级为：E1＝－13.6 eV，E2＝－3.4 eV，E3＝－1.51 eV，E4＝－0.85 eV.现用光子能量介于11 eV～12.5 eV之间的某单色光去照射一群处于基态的氢原子，则下列说法正确的是(　　)
A.照射光的光子一定会被某一能级态的氢原子吸收
B.照射光的光子可能会被几个能级态的氢原子吸收
C.激发后的氢原子发射的不同能量的光子最多有3种
D.激发后的氢原子发射的不同能量的光子最多有2种
解析：单色光的能量等于E1－E2＝11.2 eV或E1－E3＝12.09 eV时才能被基态原子吸收，此外不能被吸收，故选项A、B错误.
若光子能量为12.09 eV时，被激发后的氢原子处于n＝3能级，可能发射3种光子，故选项C正确、D错误.
答案：C
3.在双缝干涉实验中，在光屏处放上照相底片，若减弱光的强度使光子只能一个一个地通过狭缝.实验结果表明，如果曝光时间不太长，底片上只能出现一些无规则的亮点；如果曝光时间足够长，底片上就会出现规则的干涉条纹.下列与这个实验结果相关的分析中，不正确的是(　　)
A.曝光时间不长时，光的能量太小，底片上的条纹看不清楚，故出现无规则的亮点
B.单个光子的运动没有确定的轨道
C.干涉条纹中明亮的部分是光子到达机会较多的地方
D.只有大量光子才能表现出波动性
解析：少量的光子表现为粒子性，波动性不明显，大量的光子才表现为波动性，光子表现的波动性为一种概率波，故选项B、C、D正确.
答案：A
4.可见光的光子能量在1.61 eV～3.10 eV 范围内，若氢原子从高能级跃迁到量子数为n的低能级的谱线中有可见光，根据如图所示的氢原子能级图可判断n为[2007年高考·重庆理综卷](　　)

A.1　　　　B.2　　　　C.3　　　　D.4
解析：由题图可以看出，若n＝1，则由高能级向低能级跃迁时，释放出的光子的最小能量E＝E2－E1＝10.2 eV；若n＝2，则由高能级向低能级跃迁时释放出的光子的最小能量E＝E3－E2＝1.89 eV；若n＝3，则释放光子的最大能量E＝1.51 eV.由此可知，只有选项B正确.
答案：B

5.图示是利用光电管研究光电效应的实验原理示意图，用一定强度的某频率的可见光照射光电管的阴极K，电流表中有电流通过，则(　　)
A.若将滑动变阻器的滑动触头移到a端，电流表中一定无电流通过
B.滑动变阻器的滑动触头由a端向b端滑动的过程中，电流表的示数可能会减小
C.将滑动变阻器的滑动触头置于b端，改用紫外线照射阴极K，电流表中一定有电流通过
D.若将电源反接，光电管中一定无电流通过
解析：若滑动触头移到a端，UKA＝0，但由于光电子具有初动能向A端运动，电流表中仍有电流通过，故选项A错误；在滑动触头由a端向b端滑动的过程中电流增大，达到饱和电流后不变，故选项B错误；紫外线的频率大于可见光，一定有光电流，故选项C正确；电源反接后，若UKA＜，仍有光电流通过，故选项D错误.
答案：C
6.氢原子处于基态时，原子能量E1＝－13.6 eV，已知电子的电荷量e＝1.6×10－19 C，质量m＝0.91×10－30 kg，普朗克常量h＝6.63×10－34 J·s，处于量子数为n的氢原子具有的能量En＝　(n＝1,2,3…).
(1)若要使处于n＝2的氢原子电离，则至少要用多大频率的电磁波照射？
(2)已知钠的极限频率为6.00×1014 Hz，今用一群处于n＝4的激发态的氢原子发射的光谱照射钠，试通过计算说明有几条光谱线可使钠发生光电效应.
解析：(1)要使处于n＝2的氢原子电离，照射光的光子能量应能使电子从第2能级跃迁到无限远处，最小频率的电磁波的光子能量应为：hν＝0－
得：ν＝8.21×1014 Hz.
(2)由于钠的极限频率为6.00×1014 Hz，则能使钠发生光电效应的光子的能量至少为：
E0＝hν＝ eV＝2.486 eV
由ΔE＝Em－En(m＞n)知，处于n＝4激发态的氢原子向低能级跃迁可能辐射出的光子的能量分别为：
E43＝－＝0.66 eV
E42＝－＝2.55 eV
E41＝－E1＝12.75 eV
E32＝－＝1.89 eV
E31＝－E1＝12.09 eV
E21＝－E1＝10.2 eV
故能使钠发生光电效应的有4条谱线.
答案：(1)8.21×1014 Hz　(2)4
第74讲　原子和原子核

体验成功
1.氢有三种同位素，分别是氕 H、氘 H、氚 H，则下列说法正确的是(　　)
A.它们的质子数相等
B.它们的核外电子数相等
C.它们的核子数相等
D.它们的中子数相等
答案：AB
2.下列说法正确的是(　　)
A.玛丽·居里首先提出了原子的核式结构模型
B.卢瑟福在α粒子散射实验中发现了电子
C.查德威克在原子核人工转变的实验中发现了中子
D.爱因斯坦为解释光电效应的实验规律提出了光子说
解析：玛丽·居里首先发现了放射性元素镭，而不是提出原子的核式结构模型，故选项A错误；卢瑟福在α粒子散射实验中并没有发现电子，故选项B错误；根据物理学史可知选项C、D正确.
答案：CD
3.为了探究宇宙起源，“阿尔法磁谱仪”(AMS)将在太空中寻找“反物质”.所谓“反物质”是由“反粒子”构成的.“反粒子”与其对应的正粒子具有相同的质量和相同的电荷量，但电荷的符号相反.由此可知反氢原子是(　　)
A.由1个带正电荷的质子和1个带负电荷的电子构成
B.由1个带负电荷的反质子和1个带正电荷的正电子构成
C.由1个带负电荷的反质子和1个带负电荷的电子构成
D.由1个不带电的中子和1个带正电荷的正电子构成
解析：氢原子由一个电子和一个质子组成，根据“反物质”和“反粒子”的概念，可知反氢原子由一个带负电荷的反质子和一个带正电荷的正电子组成，故选项B正确.
答案：B

4.卢瑟福根据α粒子散射实验提出了原子的核式结构模型.如图所示，虚线表示原子核所形成的电场的等势线，实线表示一个α粒子的运动轨迹.在α粒子从a点运动到b点再运动到c点的过程中，下列说法正确的是(　　)
A.动能先增大，后减小
B.电势能先减小，后增大
C.电场力先做负功，后做正功，总功为零
D.加速度先变小，后变大
解析：α粒子从a点运动到b点的过程中电场力做负功，动能减小，电势能增大；从b点运动到c点的过程中电场力做正功，动能增大，电势能减小，故选项A、B错误；a与c在同一等势面上，故a→c的过程中电场力做的总功为零，故选项C正确；越靠近原子核，α粒子受到的电场力越大，加速度越大，故选项D错误.
答案：C
5.目前，普遍认为质子和中子都是由被称为u夸克和d夸克的两类夸克组成，u夸克所带的电荷量为e，d夸克所带的电荷量为－e，e为元电荷.则下列论断中，可能正确的是(　　)
A.质子由1个u夸克和1个d夸克组成，中子由1个u夸克和2个d夸克组成
B.质子由2个u夸克和1个d夸克组成，中子由1个u夸克和2个d夸克组成
C.质子由1个u夸克和2个d夸克组成，中子由2个u夸克和1个d夸克组成
D.质子由2个u夸克和1个d夸克组成，中子由1个u夸克和1个d夸克组成
解析：质子带电荷量为e，中子不带电，故质子由2个u夸克和1个d夸克组成；中子由1个u夸克和2个d夸克组成.
答案：B
6.卢瑟福通过　　　　　　实验，推断原子中间有一个很小的核，并由此提出了原子的核式结构模型.图甲中的四条线表示α粒子运动的可能轨迹，请在图中完成中间两条α粒子的运动轨迹.

　　解析： 甲 乙

在卢瑟福的α粒子散射实验中，观察到了离原子核较近的那些α粒子的运动方向发生了很大改变，有的甚至完全反弹.由此，卢瑟福提出原子中间存在聚集着全部正电荷和几乎所有的原子质量的核式结构.中间两条α粒子的运动轨迹如图乙所示.
答案：α粒子散射　如图乙所示

金典练习三十七　量子论初步　原子和原子核

选择题部分共10小题，每小题6分.在每小题给出的四个选项中，有的小题只有一个选项正确，有的小题有多个选项正确.
　　1.在α粒子散射实验中，α粒子可以表示为He，则He中的4和2分别表示(　　)
A.4为核子数，2为中子数
B.4为质子数和中子数之和，2为质子数
C.4为核外电子数，2为中子数
D.4为中子数，2为质子数
答案：B
2.关于物质的波粒二象性，下列说法错误的是(　　)
A.不仅光子具有波粒二象性，一切运动的微观粒子都具有波粒二象性
B.高速运动的微观粒子跟光子一样，它们都不会发生衍射现象
C.波粒二象性中的波动性，是大量光子或大量高速运动的微观粒子的行为，这种波动性与机械波在本质上是完全不相同的
D.波动性和粒子性在宏观现象中是矛盾的、对立的，但在微观现象中是统一的
解析：在微观领域，各种粒子均具有波粒二象性，即出现各个位置的概率不同，均会出现加强区和减弱区，形成干涉、衍射现象；从公式E＝hν可知，微观粒子的波动性和粒子性是统一的，故选项A、C、D正确.
答案：B
3.在光电效应实验中，下列结果正确的是(　　)
A.当光照时间增大为原来的两倍时，光电流强度也增大为原来的两倍
B.当入射光频率增大为原来的两倍时，光电子的最大初动能也增大为原来的两倍
C.当入射光的强度增大为原来的两倍时，可能不产生光电效应
D.当入射光的波长增大为原来的两倍时，单位时间内发射光电子的数量也增大为原来的两倍
解析：电流是瞬时量，与时间的积累无关，故选项A错误；由Ek＝hν－W逸可知，Ek′＝h·2ν－W逸，故选项B错误；当入射光的频率小于极限频率时，无论入射光的强度多大都不会发生光电效应，故选项C正确；当入射光的波长增大为原来的两倍时，有可能不发生光电效应，故选项D错误.
答案：C

4.在卢瑟福的α粒子散射实验中，某一α粒子经过某一金原子核附近的运动轨迹如图中的实线所示.图中P、Q是轨迹上的两点，虚线是经过P、Q两点并与轨迹相切的直线，两虚线和轨迹将平面分为四个区域.不考虑其他原子核和α粒子的作用，则原子核的位置(　　)
A.一定在①区　　　　　　　　B.可能在②区
C.可能在③区 D.一定在④区
解析：原子核和α粒子的库仑力沿两者连线方向，以P和Q两点为例，库仑力又应指向轨迹曲线“凹”的一侧，满足要求的只有①区.
答案：A
5.分别用波长为λ和λ的单色光照射同一金属板，发出的光电子的最大初动能之比为1∶2，以h表示普朗克常量，c表示真空中的光速，则此金属板的逸出功为(　　)
A.　　　B.　　　C.hcλ　　　D.
解析：由光电效应方程得：－W＝2(－W)
解得：W＝.
答案：B

6.如图所示，a、b、c分别表示氢原子不同能级间的三种跃迁，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(　　)
A.从n＝3能级跃迁到n＝1能级时，释放光子的波长可表示为λb＝
B.从n＝3能级跃迁到n＝2能级时，核外电子的电势能减小，动能也减小
C.若用波长为λa的光照射某金属恰好能发生光电效应，则波长为λc的光照射该金属时也一定能发生光电效应
D.若用11 eV的光子照射时，至少可以使处于某一能级上的氢原子吸收光子而发生跃迁
解析：由波尔理论可知h＝E2－E1，h＝E3－E2，h＝E3－E1＝hc(＋)
可得：λb＝
故选项A正确.
从n＝3能级跃迁到n＝2能级电子的电势能减小，动能增大，总能量减小，故选项B错误.
h＞h，故波长为λc的光不一定能使该金属发生光电效应，故选项C错误.
氢原子任意两能级之差都不等于11 eV，故11 eV的光子不能使任一能级的氢原子发生跃迁，选项D错误.
答案：A
7.使氢原子能级受激发跃迁有两种途径——光照和实物粒子撞击.氢原子辐射能量时每个原子的每一次跃迁辐射一个光子.欲使处于基态的氢原子激发，下列措施可行的是(E1＝13.6 eV，En＝)(　　)
A.用10.2 eV的光子照射 B.用11 eV的光子照射
C.用14 eV的光子照射 D.用11 eV的电子碰撞
解析：氢原子能级跃迁时，只能吸收能量值刚好等于某两能级之差的光子，故选项A正确.对于14 eV的光子，其能量大于氢原子的电离能(13.6 eV)，足以使氢原子电离，故选项C正确.用电子去碰撞氢原子时，入射电子的动能可全部或部分被氢原子吸收，所以只要入射电子的动能大于或等于基态和某个激发态量的能量之差，也可使氢原子激发，故选项D正确.
答案：ACD

8.氦原子被电离一个核外电子，形成类似氢结构的氦离子.已知基态的氦离子能量E1＝－54.4 eV，氦离子能级的示意图如图所示.在具有下列能量的光子中，不能被基态氦离子吸收而发生跃迁的是(　　)
A.40.8 eV　　B.43.2 eV　　C.51.0 eV　　D.54.4 eV
解析：大于等于基态能级的绝对值或等于两能级差的光子能被吸收，选B.
答案：B

9.某同学采用了如图所示的实验装置来研究光电效应现象.当用某单色光照射光电管的阴极K时，会发生光电效应现象.闭合开关S，在阳极A和阴极K之间加上反向电压，通过调节滑动变阻器的滑片逐渐增大电压，直至电流计中电流恰为零，此电压表的电压值U称为反向截止电压，根据反向截止电压，可以计算到光电子的最大初动能Ekm.现分别用频率为ν1和ν2的单色光照射阴极，测量到反向截止电压分别为U1和U2，设电子的质量为m，电荷量为e，则下列关系式正确的是(　　)
A.频率为ν1的光照射时，光电子的最大初速度v＝
B.阴极K金属的逸出功W＝hν1－eU1
C.阴极K金属的极限频率ν0＝
D.普朗克常数h＝
解析：反向截止电压的物理意义为恰好使具有最大初动能的光电子不能达到A极，由此得eU1＝mv＝hν1－W；eU2＝mv＝hν2－W.故选项A、B正确.
又因为金属的逸出功W＝hν0，故有：
eU1＝hν1－hν0
eU2＝hν2－hν0
解得：ν0＝
h＝
故选项C错误、D正确.
答案：ABD
10.氢原子的能级如图所示，已知可见光的光子能量范围约为1.62 eV～3.11 eV，下列说法错误的是(　　)
A.处于n＝3能级的氢原子可以吸收任意频率的紫外线，并发生电离
B.大量氢原子从高能级向n＝3能级跃迁时，发出的光具有显著的热效应
C.大量处于n＝4能级的氢原子向低能级跃迁时，可能发出6种不同频率的光
D.大量处于n＝4能级的氢原子向低能级跃迁时，可能发出3种不同频率的可见光
解析：处于n＝3能级的氢原子吸收光子而发生电离的最小能量是1.51 eV，又因紫外线的频率大于可见光的频率，所以紫外线的光子能量E≥3.11 eV，故选项A正确.
由能级跃迁理论知，氢原子由高能级向n＝3能级跃迁时，发出光子的能量E≤1.51 eV，所以发出光子能量小于可见光的光子能量.由E＝hν知，发出光子频率小于可见光的光子频率，发出光子为红外线，具有较强的热效应，故选项B正确.
　　由能级跃迁理论知，n＝4能级的氢原子向低能级跃迁时，最多可发出6种不同频率的光子，故选项C正确.
由能级跃迁理论知，大量处于n＝4能级的氢原子向低能级跃迁时，发出光子的能量分别为：0.66 eV(4→3)，2.55 eV(4→2),12.75 eV(4→1),1.89 eV(3→2),12.09 eV(3→1)，10.2 eV(2→1)，所以只有3→2和4→2跃迁时发出的2种频率的光子属于可见光，故选项D错误.
答案：D
非选择题部分共3小题，共40分.
11.(13分)德国物理学家弗兰克林和赫兹进行过气体原子激发的实验研究.如图甲所示，他们在阴极射线管中充入要考察的汞蒸气，阴极发射出的电子经阴极K和栅极R之间的电压UR加速，电子到达栅极R时，电场力做的功为eUR.此后电子通过栅极R和阳极A之间的减速电压UA.通过阳极的电流如图乙所示，随着加速电压增大，阳极电流在短时间内也增大，但是电压达到一个特定的值UR后，观察到电流突然减小.在这个电压值上，电子的能量刚好能够激发和它们碰撞的原子.而参加碰撞的电子放出能量，速度减小，因此到达不了阳极，阳极电流减小.eUR即为基态气体原子的激发能.得到汞原子的各个能级比基态高以下能量值：4.88 eV,6.68 eV,8.87 eV,10.32 eV.由此可知图乙中的U1＝　　　　V，U2＝　　　　V.

甲　　　　　　　　　　　　乙　　
解析：由题意知，eUR＝En－E1时电流突然减小，则：
U1＝4.88 eV，U2＝6.68 eV.
答案：4.88　6.68
12.(13分)金属晶体中晶格大小约为1×10－10 m，电子经加速电场加速后形成一电子束，电子束照射到该金属晶格时，获得明显的衍射图样，则这个加速电场的电压约为多少？(已知电子的电荷量e＝1.6×10－19 C，电子的质量me＝9.1×10－31 kg，普朗克常量h＝6.63×10－34 J·s，物质波的波长λ＝，p为动量.结果保留两位有效数字)
解析：当电子运动的德布罗意波长与晶格大小差不多时，可以得到明显的衍射图样，由此可估算出加速电场的电压.
设加速电场的电压为U，则电子加速获得的动能Ek＝eU，而电子的动量p＝.
电子的德布罗意波长λ＝＝
加速电压U＝
把已知数据代入解得：U＝1.5×102 V.
答案：1.5×102 V
13.(14分)(1)发生光电效应时，光电子的最大初动能由光的　　　　 和　　　　决定.

(2)图示为测定光电效应产生的光电子比荷的实验原理简图.将两块相距为d的平行板放在真空容器中，其中金属板N受光线照射时发射出沿不同方向运动的光电子，形成电流，从而引起电流表指针偏转.若调节R，逐渐增大极板间的电压，可以发现电流逐渐减小，当电压表的示数为U时，电流恰好为零；断开开关，在MN间加上垂直纸面的匀强磁场，逐渐增大磁感应强度，也能使电流为零.当磁感应强度为B时，电流恰好为零.由此可算得光电子的比荷＝　　　　.(用已知量U、B、d表示)
解析：(2)当电压表的示数为U时，垂直N板并具有最大初动能的电子恰好不能到达M板，则eU＝mv.
断开开关，在M、N两板间加上垂直纸面、磁感应强度为B的匀强磁场时，电流恰好为零.根据圆周运动和几何关系有：
evmB＝m
联立解得：＝.
答案：(1)频率　金属的逸出功　(2)
第75讲　天然放射现象　衰变　核反应　核能

体验成功
1.关于下列核反应方程的说法中，正确的是(　　)
P → Si＋X
Be＋H → B＋Y
He＋He → Li＋Z
A.X是质子，Y是中子，Z是正电子
B.X是正电子，Y是质子，Z是中子
C.X是中子，Y是正电子，Z是质子
D.X是正电子，Y是中子，Z是质子
答案：D

2.图示是原子核人工转变的实验装置示意图，A是α粒子源，F是铝箔，S为荧光屏.在容器中充入氮气后屏S上出现闪光，该闪光是由于(　　)
A.α粒子射到屏上产生的
B.α粒子从氮核里打出的粒子射到屏上产生的
C.α粒子从F上打出的某种粒子射到屏上产生的
D.氮气能加速α粒子，从而穿过铝箔打在荧光屏上产生的
解析：α粒子的贯穿能力很弱，无法穿过铝箔，充入氮气后反而有粒子穿过铝箔说明是α粒子与氮核反应生成了新的粒子.
答案：B
3.近几年来，朝鲜的“核危机”引起了全世界的瞩目，其焦点问题就是朝鲜核电站采用的是轻水堆还是重水堆.因为重水堆核电站在发电的同时还可以产生供研究核武器的钚239(Pu)，这种94Pu可由铀239(92U)经过衰变而产生，则(　　)
A.94Pu与92U的核内具有相同的中子数
B.94Pu与92U的核内具有相同的质子数
C.92U经过2次β衰变产生94Pu
D.92U经过1次α衰变产生94Pu
解析：94Pu和92U的质量数相同，但质子数和中子数都不相同，衰变方程为：
92U→2　0－1e＋94Pu
即92U经过2次β衰变而产生94Pu.
答案：C

4.如图所示，R是一种放射性物质，虚线框内是匀强磁场B，LL′是一厚纸板，MM′是荧光屏.实验时，发现在荧光屏O、P两处有亮斑，则下列关于磁场方向、到达O点的射线、到达P点的射线与实验相符的有(　　)

磁场方向
到达O点的射线
到达P点的射线
A
竖直向上
β射线
α射线
B
竖直向下
α射线
β射线
C
垂直纸面向内
γ射线
β射线
D
垂直纸面向外
γ射线
α射线
解析：由三种射线的本质可知：γ射线在磁场中不偏转；α射线的贯穿本领很弱，不能穿透厚纸板而到达荧光屏；β射线垂直进入磁场发生偏转，由左手定则知磁场方向垂直纸面向内.故选项C正确.
答案：C
5.太阳内部进行着剧烈的轻核聚变反应.氦核是由4个质子聚变生成的，同时有正电子放出，正电子又会和负电子湮灭成一对光子，在这一核反应过程中放出4.5×10－12 J的能量.已知现在太阳每秒辐射5.0×1026 J的能量.
(1)写出上述两个核反应的反应方程.
(2)计算出太阳每秒产生的氦核数目及每年减少的质量.(结果保留两位有效数字)
解析：(1)4H→He＋2e　 e＋e→2γ.
(2)太阳每形成一个氦核产生的能量为4.5×10－12 J.
太阳每秒发射的能量为5.0×1026 J，所以每秒形成的氦核数目为：
n＝个＝1.1×1038个
一年内太阳释放的总能量为：
E＝5×1026×365×24×3600 J＝1.6×1034 J
太阳每年减少的质量为：
Δm＝＝1.8×1017 kg.
答案：(1)4H→He＋2e　 e＋e→2γ
(2)1.1×1038个　1.8×1017 kg

金典练习三十八　天然放射现象　衰变　核反应　核能

选择题部分共10小题，每小题6分.在每小题给出的四个选项中，有的小题只有一个选项正确，有的小题有多个选项正确.
　　1.关于α、β、γ三种射线，下列说法正确的是(　　)
A.α射线是原子核发射出的氦核，它的贯穿能力最强
B.β射线是原子核外电子电离形成的电子流，它具有中等的贯穿能力
C.γ射线一般伴随着α射线或β射线产生，它的贯穿能力最强
D.γ射线是电磁波，它的贯穿能力最弱
答案：C
2.正电子发射计算机断层显像(PET)的基本原理是：将放射性同位素 O注入人体内，O在人体内衰变放出的正电子与人体内的负电子相遇而湮灭转化为一对γ光子，被探测器探测到，经计算机处理后产生清晰的图像.根据PET的原理，下列说法正确的是(　　)
A.O在人体内的衰变方程是：O→N＋e
B.正负电子的湮灭方程式是：e＋e→2γ
C.在PET中，O的主要用途是作为示踪原子
D.在PET中，O的主要用途是参与人体的代谢过程
答案：ABC
3.在北京奥运会场馆的建设中，大量采用了环保新技术，如场馆周围的路灯用太阳能电池供电，洗浴热水通过太阳能集热器产生等.太阳能产生于太阳内部的核聚变，其核反应方程是(　　)
A.4H→He＋2e　　　　　　B.N＋He→O＋H
C.U＋n→Xe＋Sr＋10n D.U→Th＋He
答案：A
4.下列说法正确的是(　　)
A.α射线的本质是高速氦核流
B.γ射线是原子核发生γ衰变时发出的独有粒子流
C.天然放射现象表明原子核也是可分的
D.同一原子核在发生衰变时，会同时产生三种射线
解析：α射线为氦核(He)流.
γ射线是伴随α、β衰变时放出的光子，没有所谓的γ衰变，故选项B错误.
α、β射线都是从原子核放出的，说明原子核可以再分，故选项C正确.
同一原子不会同时发生α衰变和β衰变，故选项D错误.
答案：AC
5.图甲是α、β、γ三种射线穿透能力的示意图，图乙是工业上利用射线的穿透性来检查金属内部伤痕的示意图.图乙中检查所利用的射线是(　　)

　　甲　　　　　　　　　　　　　乙
A.α射线　　　　　　　　B.β射线
C.γ射线 D.三种射线都可以
解析：γ射线的穿透能力足够强，它能穿透薄金属板.
答案：C
6.在居室装修中经常使用到花岗岩、大理石等材料，这些材料都不同程度地含有放射性元素.比如，有一些含镭的材料会释放出放射性惰性气体氡，而氡产生后很快衰变成一系列放射性产物，最终成为稳定元素铅，这一过程会放出α、β、γ射线.根据有关放射性知识，下列说法正确的是(　　)
A.随着气温的升高，氡的半衰期会变小
B.氡被吸入人体后，放射性衰变将会停止
C.三种射线中，α粒子的质量最大，穿透能力最强
D.三种射线中，γ射线的速度最大，穿透能力最强
答案：D
7.U放射性衰变有多种可能途径，其中一种途径是先变成 83Bi，而 83Bi可以经一次衰变变成 X(X代表某种元素)，也可以经一次衰变变成 b81Ti， X和 b81Ti最后都变成82Pb，衰变路径如图所示.可知图中(　　)

A.a＝82，b＝206
B.①是β衰变，放出电子，电子是由中子转变成质子时产生的
C.②是β衰变，放出电子，电子是由中子转变成质子时产生的
D.92U可经过若干次衰变都放出同一种粒子生成新的原子核 83Bi
解析：衰变①的方程式为：83Bi―→84X＋e，为β衰变，放出电子，选项B正确、A错误；衰变②的方程式为：83Bi―→81Ti＋He，为α衰变，故选项C错误；92U需经过8次α衰变和6次β衰变后可生成新核 82Pb，故选项D错误.
答案：B
8.下列说法正确的是(　　)
A.如果地球表面没有大气层，太阳照亮地球的范围要比有大气层时略大些
B.医院中用于检查病情的“B超”是利用了电磁波能产生干涉的原理
C.原子核能发生β衰变，说明原子核内含有电子
D.在原子核的人工转变过程中，科学家常用中子(而不是质子)轰击原子核，这主要是因为中子是电中性的
解析：光线经过大气层时发生折射，使得照亮地球的范围略大于半个地球表面，故选项A错误；医院中用“B超”检查病情是利用“B型超声波”(一种机械波)的直线传播与反射原理，故选项B错误；β衰变是原子核中的中子放出一个电子后变成一个质子，原子核中不含有单独存在的电子，故选项C错误；由于中子不带电，它与原子核之间不存在电排斥力，因而用它来产生核反应时，比用其他带电高能粒子的效果好得多，故选项D正确.
答案：D
9.美国科研人员在研制一种新型镍铜长效电池，它采用了半衰期长达100年的放射性同位素镍63(Ni)和铜两种金属作为长寿命电池的材料，利用镍63发生衰变时释放电子给铜片的特性，用镍63和铜片做电池的两极，为外接负载提供电能.下列有关该电池的说法正确的是(　　)
A.镍63的衰变方程是：Ni→e＋Cu
B.镍63的衰变方程是：Ni→e＋Cu
C.外接负载时，镍63的电势比铜片高
D.该电池内电流的方向是从镍63到铜片
解析：衰变前后质量数守恒、电荷量守恒，衰变方程应为：Ni→e＋Cu，故选项A、B错误；Ni原子放出一个电子后，变成29个质子、28个核外电子的Cu＋.故选项C正确、D错误.
答案：C
10.雷蒙德·戴维斯因研究来自太阳的电子中微子(νe)而获得了2002年度诺贝尔物理学奖.他探测中微子所用的探测器的主体是一个贮满615 t四氯乙烯(C2Cl4)的溶液的巨桶.电子中微子可以将一个氯核转变为一个氩核，其核反应方程为νe＋Cl→Ar＋e，已知 Cl的质量为36.95658 u，Ar的质量为36.95691 u，　0－1e的质量为0.00055 u,1 u质量对应的能量为931.5 MeV.根据以上数据可知，参与上述反应的电子中微子的最小能量为(　　)
A.0.82 MeV B.0.31 MeV
C.1.33 MeV D.0.51 MeV
解析：核反应增加的质量为：
Δm＝36.95691 u＋0.00055 u－36.95658 u＝0.00088 u
需吸收的能量ΔE＝Δmc2＝0.82 MeV.
答案：A
非选择题部分共3小题，共40分.
11.(8分)1999年4月，人类在合成超重元素方面进入了一个新的里程，美国劳伦斯—柏克莱国家实验室的领导人、核化学家Kenneth E.Gregorieh宣布：在该实验室的88英寸回旋加速器上，研究者用高能 Kr离子轰击 82Pb靶，氪核与铅核结合，放出1个中子，形成了一种新元素A；120 μs后，该A元素的原子核分裂出一个α粒子，衰变成另一种新元素B；600 μs后B元素又释放出一个α粒子，形成另一种新元素C.写出生成新元素A的原子核的核反应方程和新元素B的原子核发生衰变的衰变方程：　　　　　　　　　　　　　　，　　　　　　　　　　　　.
答案：Kr＋82Pb→A＋n　B→C＋He
12.(15分)裂变反应是目前核能利用中常用的反应，以原子核为燃料的反应堆中，当俘获一个慢中子后发生的裂变反应可以有多种方式，其中一种可表示为：
U　＋　nXe　 ＋　　Sr＋3n
235.0439　　1.0087 138.9178　93.9154
反应方程下方的数字是中子及有关原子核的静止质量(以原子质量单位u为单位).已知1 u的质量对应的能量为9.3×102 MeV，此裂变反应释放的能量是　　　　MeV.
解析：由题中给出的核反应方程计算质量亏损Δm，即：
Δm＝m－m′
＝(235.0439＋1.0087－138.9178－93.9154－3×　　1.0087) u
＝0.1933 u
所以释放的能量为：
ΔE＝Δmc2＝0.193 3×9.3×102 MeV
＝1.8×102 MeV.
答案：1.8×102
13.(17分)核聚变能是一种具有经济性能好、安全可靠、无环境污染等优势的新能源.近年来，受控核聚变的科学可行性已得到验证，目前正在突破关键技术，最终将建成商用核聚变电站.一种常见的核聚变反应是由氢的同位素氘(又叫重氢)和氚(又叫超重氢)聚合成氦，并释放一个中子.若已知氘原子的质量为2.0141 u，氚原子的质量为3.0160 u，氦原子的质量为4.0026 u，中子的质量为1.0087 u,1 u＝1.66×10－27 kg.
(1)写出氘和氚聚合的反应方程.
(2)试计算这个核反应释放出来的能量.
(3)若建一座发电功率为3.0×105 kW的核聚变电站，假设聚变所产生的能量有一半转变成了电能，则每年要消耗多少千克氘？(一年按3.2×107 s计算，光速c＝3.0×108 m/s，结果取两位有效数字)
解析：(1)H＋H → He＋n.
(2)质量亏损Δm＝[(2.0141 u＋3.0160 u)－(4.0026 u＋1.0087 u)]
＝0.0188 u＝3.12×10－29 kg
产生的核能ΔE＝Δmc2＝2.8×10－12 J.
(3)核电站在一年中产生的核能为：
E＝2E电＝2Pt＝1.92×1016 J
1 mol的 H的质量m0＝2 g，含有n＝6.02×1023个H原子
所以一年中消耗的H的质量为：
M＝m0＝ kg≈23 kg.
答案：(1)H＋H → He＋n
(2)2.8×10－12 J　(3)23 kg

第76讲　单 元 小 结

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1.有关氢原子光谱的说法正确的是[2008年高考·广东物理卷](　　)
A.氢原子的发射光谱是连续光谱
B.氢原子光谱说明氢原子只发出特定频率的光
C.氢原子光谱说明氢原子能级是分立的
D.氢原子光谱的频率与氢原子能级的能量差无关
解析：氢原子的发射光谱是不连续的，只能发出特定频率的光，说明氢原子的能级是分立的，选项B、C正确.根据玻尔理论可知，选项D错误.
答案：BC
2.一个 92U的原子核在中子的轰击下发生一种可能的裂变反应，其裂变方程为 92U＋n→X＋Sr＋2n，则下列叙述正确的是[2006年高考·天津理综卷](　　)
A.X原子核中含有86个中子
B.X原子核中含有141个核子
C.因为裂变时释放能量，根据E＝mc2，所以裂变后的总质量数增加
D.因为裂变时释放能量，出现质量亏损，所以生成物的总质量数减少
解析：由质量数守恒、电荷量守恒可得X原子核含质子数为54，中子数为86.故选项A正确，B错误.
核反应吸收或释放能量并不是因为粒子数的增加或减少，故选项C、D错误.
答案：A
3.92U 衰变为 86Rn 要经过m次α衰变和n次β衰变，则m、n分别为[2007年高考·上海物理卷](　　)
A.2、4　　B.4、2　　C.4、6　　D.16、6
解析：由质量数守恒：238＝222＋m×4
可得：m＝4
由电荷数守恒：92＝86＋m×2－n
可得：n＝2.
答案：B
4.关于天然放射现象，下列说法正确的是[2007年高考·四川理综卷](　　)
A.放射性元素的原子核内的核子有半数发生变化所需的时间就是半衰期
B.放射性物质放出的射线中，α粒子动能很大，因此贯穿物质的本领很强
C.当放射性元素原子的核外电子具有较高能量时，将发生β衰变
D.放射性的原子核发生衰变后产生的新核从高能级向低能级跃迁时，辐射出γ射线
解析：衰变是指原子核的变化，并不是指核子的变化，选项A错误.α粒子的贯穿本领最低，选项B错误.β衰变在原子核内部发生，与核外电子无关，选项C错误.
答案：D
5.铝箔被α粒子轰击后发生了以下核反应：Al＋He→X＋n.下列判断正确的是[2008年高考·广东物理卷](　　)
A.n是质子
B.n是中子
C.X是 Si的同位素
D.X是 P的同位素
解析：根据核反应方程质量数和电荷数守恒可知选项B、D正确.
答案：BD
6.下列说法正确的是[2008年高考·四川理综卷](　　)
A.γ射线在电场和磁场中都不会发生偏转
B.β射线比α射线更容易使气体电离
C.太阳辐射的能量主要来源于重核裂变
D.核反应堆产生的能量来自轻核聚变
解析：γ射线中的γ光子不带电，故在电场与磁场中都不会发生偏转，故选项A正确；α粒子的特点是电离能力很强，故选项B错误；太阳辐射的能量主要来源于轻核的聚变，故选项C错误；目前核反应堆产生的能量都来源于重核的裂变，故选项D错误.
｀｀答案：A
7.一个氡核 Rn衰变成钋核 Po并放出一个粒子，其半衰期为3.8天.1 g氡经过7.6天衰变掉氡的质量，以及Rn 衰变成 Po的过程放出的粒子是[2008年高考·天津理综卷](　　)
A.0.25 g，α粒子　　　　　　B.0.75 g，α粒子
C.0.25 g，β粒子 D.0.75 g，β粒子
解析：经过了2个半衰期，1 g的氡剩下了0.25 g，衰变了0.75 g，根据核反应方程的规律知，在反应前后的质量数和核电荷数守恒可得出是α粒子，所以选项B正确.
答案：B
8.放射性同位素钍232经α、β衰变会生成氡，其衰变方程为Th→Rn＋xα＋yβ，其中[2008年高考·重庆理综卷](　　)
A.x＝1，