高三物理二輪復(fù)習(xí) 專題限時(shí)集訓(xùn) 第1部分 專題突破篇 專題12 近代物理初步

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專題限時(shí)集訓(xùn)(十二)　近代物理初步 一、選擇題(本題共8小題，每小題6分．在每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中，第1～5題只有一項(xiàng)符合題目要求，第6～8題有多項(xiàng)符合題目要求．全部選對(duì)的得6分，選對(duì)但不全的得3分，有選錯(cuò)的得0分．) 1．物理學(xué)重視邏輯，崇尚理性，其理論總是建立在對(duì)事實(shí)觀察的基礎(chǔ)上．下列說(shuō)法正確的是(　　) A．天然放射現(xiàn)象說(shuō)明原子核內(nèi)部是有結(jié)構(gòu)的 B．電子的發(fā)現(xiàn)使人們認(rèn)識(shí)到原子具有核式結(jié)構(gòu) C．α粒子散射實(shí)驗(yàn)的重要發(fā)現(xiàn)是電荷是量子化的 D．密立根油滴實(shí)驗(yàn)表明核外電子的軌道是不連續(xù)的 A　[α粒子散射實(shí)驗(yàn)的重要發(fā)現(xiàn)使人們認(rèn)識(shí)到原子具有核式結(jié)構(gòu)，B、C項(xiàng)錯(cuò)誤；密立根的油滴實(shí)驗(yàn)測(cè)出了電子的電荷量，D項(xiàng)錯(cuò)誤．] 2．實(shí)物粒子和光都具有波粒二象性．下列事實(shí)中不能突出體現(xiàn)波動(dòng)性的是(　　) A．電子束通過(guò)雙縫實(shí)驗(yàn)裝置后可以形成干涉圖樣 B．β射線在云室中穿過(guò)會(huì)留下清晰的徑跡 C．人們利用慢中子衍射來(lái)研究晶體的結(jié)構(gòu) D．人們利用電子顯微鏡觀測(cè)物質(zhì)的微觀結(jié)構(gòu) B　[電子束具有波動(dòng)性，通過(guò)雙縫實(shí)驗(yàn)裝置后可以形成干涉圖樣，β射線在云室中高速運(yùn)動(dòng)時(shí)，徑跡又細(xì)又直，表現(xiàn)出粒子性．人們利用慢中子衍射來(lái)研究晶體的結(jié)構(gòu)，體現(xiàn)出波動(dòng)性．電子顯微鏡是利用電子束工作的，體現(xiàn)了波動(dòng)性，故選B.] 3．(2016北京高考)處于n＝3能級(jí)的大量氫原子，向低能級(jí)躍遷時(shí)，輻射光的頻率有(　　) A．1種 B．2種 C．3種 D．4種 C　[大量氫原子從n＝3能級(jí)向低能級(jí)躍遷時(shí)，能級(jí)躍遷圖如圖所示，有3種躍遷情況，故輻射光的頻率有3種，選項(xiàng)C正確．] 4．鈾是常用的一種核燃料，若它的原子核發(fā)生了如下的裂變反應(yīng)：U＋n→a＋b＋2n 則a＋b可能是(　　) A.Xe＋Kr B.Ba＋Kr C.Ba＋Sr D.Xe＋Sr D　[根據(jù)核反應(yīng)中的質(zhì)量數(shù)守恒可知，a＋b的質(zhì)量數(shù)應(yīng)為235＋1－2＝234，質(zhì)子數(shù)應(yīng)為92，A項(xiàng)中的質(zhì)量數(shù)為140＋93＝233，B項(xiàng)中質(zhì)量數(shù)是141＋92＝233，C項(xiàng)中質(zhì)量數(shù)為141＋93＝234，質(zhì)子數(shù)為56＋38＝94，D項(xiàng)中質(zhì)量數(shù)為140＋94＝234，質(zhì)子數(shù)為54＋38＝92，綜上可知，答案為D.] 5．關(guān)于原子核的結(jié)合能，下列說(shuō)法不正確的是(　　) A．原子核的結(jié)合能等于使其完全分解成自由核子所需的最小能量 B．一重原子核衰變成α粒子和另一原子核，衰變產(chǎn)物的結(jié)合能之和一定大于原來(lái)重核的結(jié)合能 C．銫原子核(Cs)的結(jié)合能小于鉛原子核(Pb)的結(jié)合能 D．比結(jié)合能越大，原子核越不穩(wěn)定 D　[原子核分解成自由核子時(shí)，需要的最小能量就是原子核的結(jié)合能，選項(xiàng)A正確．重核衰變時(shí)釋放能量，衰變產(chǎn)物更穩(wěn)定，即衰變產(chǎn)物的比結(jié)合能更大，衰變前后核子數(shù)不變，所以衰變產(chǎn)物的結(jié)合能之和一定大于原來(lái)重核的結(jié)合能，選項(xiàng)B正確．銫核的核子數(shù)比鉛核的核子數(shù)少，其結(jié)合能也小，選項(xiàng)C正確．比結(jié)合能越大，原子核越穩(wěn)定，選項(xiàng)D錯(cuò)誤．] 6．鈾核裂變是核電站核能的重要來(lái)源，其中一種裂變反應(yīng)式是U＋n→Ba＋Kr＋3n.下列說(shuō)法正確的有(　　) A．上述裂變反應(yīng)中伴隨著中子放出 B．鈾塊體積對(duì)鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的發(fā)生無(wú)影響 C．鈾核的鏈?zhǔn)椒磻?yīng)可人工控制 D．鈾核的半衰期會(huì)受到環(huán)境溫度的影響 AC　[n表示中子，反應(yīng)式中有n放出，A項(xiàng)正確．當(dāng)鈾塊體積小于臨界體積時(shí)鏈?zhǔn)椒磻?yīng)不會(huì)發(fā)生，B項(xiàng)錯(cuò)誤．鈾核的核反應(yīng)中釋放出的快中子被減速劑減速后變?yōu)槁凶?，而慢中子?huì)被鈾核吸收發(fā)生鏈?zhǔn)椒磻?yīng)，減速劑可由人工控制，C項(xiàng)正確．鈾核的半衰期只由自身決定，而與其他外部因素?zé)o關(guān)，D項(xiàng)錯(cuò)誤．] 7．下列有關(guān)原子結(jié)構(gòu)和原子核的認(rèn)識(shí)，其中正確的是(　　) A．γ射線是高速運(yùn)動(dòng)的電子流 B．氫原子輻射光子后，其繞核運(yùn)動(dòng)的電子動(dòng)能增大 C．太陽(yáng)輻射能量的主要來(lái)源是太陽(yáng)中發(fā)生的重核裂變 D.Bi的半衰期是5天，100克Bi經(jīng)過(guò)10天后還剩下25克 BD　[γ射線是光子流，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；氫原子輻射光子后能量減小，軌道半徑減小，其繞核運(yùn)動(dòng)的電子動(dòng)能增大，總能量減小，選項(xiàng)B正確；太陽(yáng)輻射能量的主要來(lái)源是太陽(yáng)中發(fā)生的氫核聚變，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；由m＝，n＝得m＝＝ g＝25 g，選項(xiàng)D正確．] 8．如圖5所示，氫原子可在下列各能級(jí)間發(fā)生躍遷，設(shè)從n＝4到n＝1能級(jí)輻射的電磁波的波長(zhǎng)為λ1，從n＝4到n＝2能級(jí)輻射的電磁波的波長(zhǎng)為λ2，從n＝2到n＝1能級(jí)輻射的電磁波的波長(zhǎng)為λ3，則下列關(guān)系式中正確的是(　　) 圖5 A．λ1<λ3 B．λ3<λ2 C．λ3>λ2 D.＝＋ AB　[已知從n＝4到n＝1能級(jí)輻射的光的波長(zhǎng)為λ1，從n＝4到n＝2能級(jí)輻射的光的波長(zhǎng)為λ2，從n＝2到n＝1能級(jí)輻射的光的波長(zhǎng)為λ3，則λ1、λ2、λ3的關(guān)系為h>h>h，即>，λ1<λ3，>，λ3<λ2，又h＝h＋h，即＝＋，則＝－，即正確選項(xiàng)為A、B.] 二、非選擇題(共2小題，32分) 9．(16分)假設(shè)高速運(yùn)動(dòng)的α粒子與一個(gè)靜止于磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中某點(diǎn)的氮核(N)發(fā)生正碰．碰后產(chǎn)生兩個(gè)新核，在磁場(chǎng)中形成如圖6所示的兩條半徑分別為R和r(R>r)的圓形徑跡，其中R是質(zhì)量較小的核的徑跡，r是質(zhì)量較大的核的徑跡． 圖6 (1)請(qǐng)寫出該核反應(yīng)方程； (2)求碰撞前α粒子的速度大小(質(zhì)子質(zhì)量為m，電荷量為e)． 【解析】　(1)根據(jù)質(zhì)量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒可得核反應(yīng)方程為 N＋He→O＋H. (2)帶電粒子在磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，洛倫茲力提供向心力， 則有qvB＝m 可得O核的動(dòng)量為pO＝mOvO＝8eBr H核的動(dòng)量為pH＝mHvH＝eBR 由動(dòng)量守恒定律得 pHe＝pO＋pH 所以pHe＝eB(8r＋R) 故vHe＝＝. 【答案】　(1)N＋He―→O＋H　(2) 10．(16分)用速度大小為v的中子轟擊靜止的鋰核(Li)，發(fā)生核反應(yīng)后生成氚核和α粒子．生成的氚核速度方向與中子的初速度方向相反，氚核與α粒子的速度之比為7∶8，中子的質(zhì)量為m，質(zhì)子的質(zhì)量可近似看作m，光速為c. (1)寫出核反應(yīng)方程； (2)求氚核和α粒子的速度大??； (3)若核反應(yīng)過(guò)程中放出的核能全部轉(zhuǎn)化為α粒子和氚核的動(dòng)能，求質(zhì)量虧損． 【解析】　(1)由題意可得，核反應(yīng)方程為 n＋Li→H＋He. (2)由動(dòng)量守恒定律得 mv＝－3mv1＋4mv2 由題意得v1∶v2＝7∶8 解得v1＝v，v2＝v. (3)氚核和α粒子的動(dòng)能之和為 Ek＝3mv＋4mv＝mv2 釋放的核能為 ΔE＝Ek－Ekn＝mv2－mv2＝mv2 由愛(ài)因斯坦質(zhì)能方程得，質(zhì)量虧損為 Δm＝＝. 【答案】　(1)n＋Li→H＋He (2)v　v　(3)