2020版高考物理总复习第十二章原子与原子核综合检测（含解析）.docx

原子与原子核 综合检测(时间:90分钟满分:100分)一、选择题(本题共12小题,每小题4分,共48分.在每小题给出的四个选项中,第17小题只有一个选项正确,第812小题有多个选项正确,全部选对的得4分,选对但不全的得2分,有选错或不选的得 0分)1.下列说法不正确的是(A)A.衰变时,射线是原子的核外电子释放出来的B.粒子散射实验中少数粒子发生了较大偏转,这是卢瑟福猜想原子核式结构模型的依据之一C.如果用紫光照射某种金属发生光电效应,改用绿光照射这种金属不一定发生光电效应D.比结合能越大,原子中核子结合得越牢固,原子核越稳定解析:衰变中产生的射线实际上是原子核中的中子转化而来的,不是原子内部核外电子释放出来的,A错误;卢瑟福用粒子散射实验现象,提出原子核式结构模型,B正确;紫光照射某种金属发生光电效应,改用绿光,因绿光的频率小于紫光,则照射这种金属不一定发生光电效应,C正确;比结合能越大,将核子分解需要的能量越大,原子核中核子结合得越牢固,原子核越稳定,D正确.2.天然放射现象中可产生,三种射线.下列说法正确的是(B)A.射线是高速的质子流BU经过一次衰变,变为ThC.射线的穿透能力比射线的穿透能力强D.放射性元素的半衰期随温度升高而减小解析:射线的实质是衰变中产生的高速电子流,故A错误;衰变过程中,一个原子核释放一个粒子(由两个中子和两个质子形成的氦原子核),并且转变成一个质量数减小4,电荷数减少2的新原子核,所以U经过一次衰变,变为Th,故B正确;,三种射线分别是氦核、电子、电磁波,三种射线的穿透能力逐渐增强,所以射线的穿透能力比射线穿透能力弱,故C错误;半衰期是由原子核内部因素决定的,与温度无关,故D错误.3.下列说法正确的(B)A.原子核的结合能是组成原子核的所有核子的能量总和B.在所有核反应中,都遵从质量数守恒和电荷数守恒的规律C.在天然放射现象中放出的射线是电子流,该电子是原子的内层电子受激后辐射出来的D.镭226衰变为氡222的半衰期为1 620年,也就是说,100个镭226核经过1 620年后一定还剩下50个镭226核没有发生衰变解析:原子核的结合能是组成原子核的所有核子结合成原子核时释放出来的能量,选项A错误;在所有核反应中,都遵从质量数守恒和电荷数守恒的规律,选项B正确;在天然放射现象中放出的射线就是电子流,该电子是原子核内的中子转化成质子和电子,从原子核中辐射出来的,选项C错误;半衰期是对大量原子核衰变的统计规律,少量原子核衰变不能运用半衰期的统计规律,所以选项D错误.4.下列核反应方程中,属于裂变的是(D)ANHeOHBUThHeCHHHenDUnBaKr+n解析NHeOH中,有粒子参与,为人工核反应,故A错误; ThHe的过程中有粒子生成,是衰变,故B错误HH Hen为核聚变反应,故C错误UnBaKr+n为裂变,是重核裂变成轻核,故D正确.5.处于基态的氢原子在某单色光束照射下,只能发出频率为1,2,3的三种光,且12BC,则(CD)A.用入射光A照射金属b和c,金属b和c均可发生光电效应现象B.用入射光A和B照射金属c,均可使金属c发生光电效应现象C.用入射光C照射金属a和b,金属a,b均可发生光电效应现象D.用入射光B和C照射金属a,均可使金属a发生光电效应现象解析:恰能使金属逸出光电子,说明入射光的频率恰好等于金属的截止频率,由题意知入射光的频率ABC,A的频率最小,用入射光A照射金属b和c,金属b和c均不能发生光电效应,A错误;A,B光的频率都小于C的频率,用入射光A和B照射金属c,金属c不能发生光电效应,B错误;C的频率比A,B的频率都大,所以用入射光C照射金属a和b,金属a,b均可发生光电效应,C正确;A的频率小于B,C的频率,所以用入射光B,C照射金属a,均可使金属a发生光电效应,D正确.12.氘核和氚核的核反应方程为HHHen,已知H的比结合能是2.78 MeVH的比结合能是 1.09 MeVHe的比结合能是7.03 MeV,下列有关核力、核能和结合能的说法正确的是(AC)A.氦原子核由两个质子和两个中子组成,其中两个质子之间三种作用力从大到小的排列顺序为核力、库仑力、万有引力B.聚变反应后生成的氦核的结合能为14.06 MeVC.该核反应过程释放出的能量为17.6 MeVD.原子核的比结合能大小可反映原子核的稳定程度,该值随质量数的增加而增大解析:核力是强相互作用的一种表现,作用力最强,其次是库仑力,最小的是万有引力,故A正确;反应后生成的氦核的结合能E1=47.03 MeV=28.12 MeV,故B错误;由核反应方程可知,该反应是核聚变反应,反应中会释放能量,放出的能量E=E1-E=28.12 MeV-(2.783+ 1.092) MeV=17.6 MeV,故C正确;比结合能越大,原子核越稳定,但该值并不随质量数的增加而增大,故D错误.二、非选择题(52分)13.(6分)已知质子的质量为m1,中子的质量为m2,碳核C)的质量为m3,则碳核C)的比结合能为 ,碳14是碳的一种具有放射性的同位素.研究发现外来的宇宙射线与大气作用产生宇宙射线中子,宇宙射线中子和大气中氮核N)起核反应产生碳14,请写出核反应方程 .解析:碳核由6个质子和6个中子组成,此核反应方程为H+nC,故碳核C)的结合能为E=mc2=(6m1+6m2-m3)c2,因核子数为12,则比结合能为=(6m1+6m2-m3)c2;根据电荷数守恒、质量数守恒,得核反应方程为nNCH.答案:(1)(2nNCH评分标准:每空3分.14.(6分)用如图(甲)所示的装置研究光电效应现象,当用光子能量为5 eV的光照射到光电管上时,测得电流计上的示数随电压变化的图像如图(乙)所示.则光电子的最大初动能为 J,金属的逸出功为J.解析:由题图(乙)可知,光电子的遏止电压为Uc=2 V,由动能定理可知光电子的最大初动能为Ekm=eUc=21.610-19 J=3.210-19 J;金属的逸出功为W0=h-Ekm=3 eV=4.810-19 J.答案:3.210-194.810-19评分标准:每空3分.15.(6分)氡222是一种天然放射性气体,被吸入后,会对人的呼吸系统造成辐射损伤.它是世界卫生组织公布的主要环境致癌物质之一.其衰变方程是RnPo+ .已知Rn的半衰期约为3.8天,则约经过天16 g的Rn衰变后还剩1 g.解析:衰变过程中质量数、电荷数守恒,有RnPoHe;由半衰期定义,1 g=16 g(),解得t=15.2天.答案He15.2评分标准:每空3分.16.(10分)用速度大小为v的中子轰击静止的锂核Li),发生核反应后生成氚核和粒子.生成的氚核速度方向与中子的速度方向相反,氚核与粒子的速度之比为78,中子的质量为m,质子的质量可近似看成m,光速为c.(1)写出核反应方程;(2)求氚核和粒子的速度大小;(3)若核反应过程中放出的核能全部转化为粒子和氚核的动能,求出质量亏损.解析:(1)根据质量数和电荷数守恒,有nLiHHe.(2分)(2)由动量守恒定律得mnv=-mHv1+mHev2.(2分)由题意得v1v2=78,解得v1=,v2=.(2分)(3)氚核和粒子的动能之和为Ek=3m+4m=mv2.(2分)释放的核能为E=Ek-Ekn=mv2-mv2=mv2.(1分)由爱因斯坦质能方程得,质量亏损为m=.(1分)答案:(1nLiHHe(2)(3)17.(12分)如图所示,一光电管的阴极用极限波长0=5 000 的钠制成.用波长=3 000 的紫外线照射阴极,光电管阳极A和阴极K之间的电势差U=2.1 V,饱和电流的值(当阴极K发射的电子全部到达阳极A时,电路中的电流达到最大值,称为饱和电流)I=0.56 A.(1)求每秒钟内由K极发射的光电子数目;(2)求电子到达A极时的最大动能;(3)如果电势差U不变,而照射光的强度增到原来的三倍,此时电子到达A极时最大动能是多大?(普朗克常量h=6.6310-34 Js,1 = 10-10 m)解析:因为饱和电流的值I与每秒阴极发射的电子数的关系是q=ne=It.(1分)电子从阴极K飞出的最大初动能Ekm=h-W0.(1分)电子从阴极K飞向阳极A时,还会被电场加速,使其动能进一步增大.(1)设每秒内发射的电子数为n,则n=3.51012(个).(2分)(2)由光电效应方程可知Ekm=h-W0=h-h=hc(-),(2分)在AK间加电压U时,电子到达阳极时的动能为Ek,则Ek=Ekm+eU=hc(-)+eU(2分)代入数值解得Ek=6.0110-19 J.(2分)(3)根据光电效应规律,光电子的最大初动能与入射光的强度无关.如果电压U不变,则电子到达A极的最大动能不会变,即为6.01 10-19 J.(2分)答案:(1)3.51012个(2)6.0110-19 J (3)6.0110-19 J18.(12分)1909年1911年,英国物理学家卢瑟福与其合作者做了用粒子轰击固定金箔的实验,发现绝大多数粒子穿过金箔后仍沿原来的方向前进,少数粒子却发生了较大的偏转,并且还有极少数粒子偏转角度超过了90,有的甚至被弹回,偏转角几乎达到180,这就是粒子散射实验.为了解释这个结果,卢瑟福在1911年提出了原子的核式结构学说:在原子的中心有一个很小的核,叫做原子核,原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在原子核上,带负电的电子在核外空间绕着核旋转.设某一次实验,有一初速度为v0的粒子正对着金箔中某一金原子核Q运动,结果被反向弹回.已知在点电荷Q的电场中,粒子在距离Q为r的点的电势能 W=,k=9.0109 Nm2/C2,金的原子序数为79,粒子质量m=6.6410-27 kg,粒子初速度v0=1.6107 m/s,电子电荷量e=1.610-19 C.(1)若该粒子距离这个金核r1时,其速度为v1,加速度为a1,则在距离这个金核r2时,其速度v2,加速度a2各为多少?(2)请估算出金原子核的直径d.解析:(1)由牛顿第二定律得aF,(1分)由