《 备考指南 物理 》课件-第14章 第2讲

第十四章第2讲知识巩固练习1．如图为卢瑟福的α粒子散射实验，①、②两条线表示实验中α粒子运动的轨迹．则沿③所示方向射向原子核的α粒子可能的运动轨迹为()A．轨迹a B．轨迹bC．轨迹c D．轨迹d【答案】A【解析】卢瑟福通过α粒子散射提出了原子的核式结构模型，正电荷全部集中在金原子核内，α粒子带正电，同种电荷相互排斥，所以沿③所示方向射向原子核的α粒子可能的运动轨迹为a，因离原子核越近，受到的库仑斥力越强，则偏转程度越强．故A正确．2．根据玻尔理论，氢原子的能级公式为En＝eq\f(A,n2)(n为能级，A为基态能量)．一个氢原子中的电子从n＝4能级直接跃迁到基态，在此过程中()A．氢原子辐射一个能量为eq\f(15A,16)的光子B．氢原子辐射一个能量为－eq\f(15A,16)的光子C．氢原子辐射一系列频率的光子，其中频率最高的光子能量为eq\f(15A,16)D．氢原子辐射一系列频率的光子，其中频率最高的光子能量为－eq\f(15A,16)【答案】B【解析】一个氢原子中的电子从n＝4能级直接跃迁到基态的过程中只能向外辐射一个光子．由玻尔理论可知辐射的光子的能量ΔE＝E4－E1＝eq\f(A,42)－A＝－eq\f(15A,16).故B正确，A、C、D错误．3．(2021届黑龙江名校模拟)如图所示为氢原子能级．当氢原子从n＝3能级跃迁到n＝2能级时，辐射出波长为658nm的光．下列说法正确的是()A．氢原子从n＝2能级跃迁到n＝1能级时，辐射光的波长大于658nmB．用一束光子能量为15eV的光照射氢原子时，氢原子不会发生电离C．一群处于n＝3能级的氢原子向低能级跃迁时最多可产生3种频率的光D．用波长为686mm的光照射，能使处于n【答案】C【解析】氢原子从n＝2能级跃迁到n＝1能级时的能量比氢原子从n＝3能级跃迁到n＝2能级时的能量大，由公式E＝hν＝heq\f(c,λ)可知，能量越大，波长越小，所以氢原子从n＝2能级跃迁到n＝1能级时，辐射光的波长小于658nm，故A错误．由于基态氢原子的能量为－13.6eV，所以用15eV的光照射氢原子时，能使氢原子电离，多余的能量转换为电离后电子的动能，故B错误．一群处于n＝3能级的氢原子向低能级跃迁时最多可产生Ceq\o\al(2,3)＝3种频率的光，故C正确．氢原子从n＝3能级跃迁到n＝2能级时，辐射出波长为658nm的光，当用波长为686mm的光照射即波长更长，频率更小，能量更小，所以不能使处于n＝2的氢原子跃迁到高能级，故D错误．4．(2021年如皋质检)图为α粒子散射实验中α粒子穿过某金属原子核附近时的示意图．A、B、C三点分别位于两个等势面上．则下列说法正确的是()A．α粒子在A处的速度比在B处的速度小B．α粒子在B处的速度最大C．α粒子在A、C处的速度相同D．α粒子在B处的速度比在C处的速度小【答案】D【解析】由A到B，库仑力做负功，动能减小，则A处的动能大于B处的动能，A处的速度大于B处的速度，故A、B错误．由A运动到C，库仑力做功为零，则动能不变，所以经过A、C的速度大小相等，但方向不同，故C错误．由B到C，库仑力做正功，根据动能定理知，动能增大，则C点的速度大于B点的速度，故D正确．5．(2021年莆田名校质检)下列关于卢瑟福α粒子散射实验结果的叙述，正确的是()A．全部α粒子都穿过金箔未发生偏转B．绝大多数α粒子穿过金箔未发生偏转，少数发生较大偏转，极少数被弹回C．绝大多数α粒子发生很大偏转，只有少数穿过金箔D．所有α粒子都发生较大偏转【答案】B【解析】当α粒子穿过原子时，电子对α粒子影响很小，影响α粒子运动的主要是原子核．离核远则α粒子受到的库仑斥力很小，运动方向改变小．只有当α粒子与核十分接近时才会受到库仑斥力的显著影响．原子核很小，所以α粒子接近它的机会很小，所以只有极少数大角度偏转，而绝大多数基本按直线方向前进．实验结果是：离金原子核远的α粒子偏转角度小，离金原子核近的α粒子偏转角度大，正对金原子核的α粒子被弹回．故A、C、D错误，B正确．6．(2021届上海名校模拟)汤姆孙通过实验研究发现了电子，其研究的是()A．α射线 B．β射线C．X射线 D．阴极射线【答案】D【解析】汤姆孙在研究阴极射线时发现了电子，但汤姆孙并未得出电子的电荷量，最早测出电子电荷量的是美国物理学家密立根，故D正确，A、B、C错误．7．(2021年上海模拟)下列关于α、β、γ三种射线的说法正确的是()A．β射线电离本领最强B．γ射线穿透本领最强C．α射线在真空中的传播速度与光速相同D．α、β、γ射线都能在电场中发生偏转【答案】B【解析】三种射线中α射线电离本领最强，穿透能力最弱；γ射线穿透能力最强，电离本领最弱．故B正确，A错误．α射线不属于电磁波，在真空中的传播速度与光速不相同，故C错误．γ射线在电场中不发生偏转，故D错误．8．14C是碳元素的一种具有放射性的同位素，其半衰期约为5700年．在某次研究中，测得考古样品中14C的含量大约是鲜活生命体中14C含量的eq\f(1,8)，则样品生活的年代约是()A．11400年前 B．17100年前C．22800年前 D．45600年前【答案】B【解析】设原来14C的质量为M0，衰变后剩余质量为M，则有M＝M0×eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,2)))n，其中n为发生半衰期的次数．由题意可知剩余质量为原来的eq\f(1,8)，故n＝3，所以样品生活年代约为3×5700＝17100年前．故B正确．9．一块含铀的矿石质量为M，其中铀元素的质量为m.铀发生一系列衰变，最终生成物为铅．已知铀的半衰期为T.那么下列说法正确的有()A．经过两个半衰期后这块矿石中基本不再含有铀B．经过两个半衰期后原来所含的铀元素的原子核有eq\f(m,4)发生了衰变C．经过三个半衰期后，其中铀元素的质量还剩eq\f(m,8)D．经过一个半衰期后该矿石的质量剩下eq\f(m,2)【答案】C【解析】总质量m，衰变质量m1，衰变时间t，半衰期t0之间的关系为m1＝m×eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,2)))n，n为半衰期数，即n＝eq\f(t,t0).所以，经过2T后剩余质量为m1＝m×eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,2)))n，发生衰变的为eq\f(3,4)m；经过时间2T后该矿石的质量为M′＝M－eq\f(3,4)m.故A、B错误．由以上分析可知，经过三个半衰期后，其中铀元素的质量还剩m1＝m×eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,2)))3＝eq\f(m,8)，故C正确．经过一个半衰期后该矿石的质量剩下M－eq\f(1,2)m，故D错误．10．(2022年景洪名校模拟)以下核反应中的x代表中子的是()A．eq\o\al(4,2)He＋eq\o\al(14,)7N→eq\o\al(17,)8O＋x B．eq\o\al(4,2)He＋eq\o\al(9,4)Be→eq\o\al(12,)6C＋xC．eq\o\al(238,92)U→eq\o\al(234,90)Th＋x D．eq\o\al(2,1)H＋x→eq\o\al(3,2)He【答案】B11．下列核反应方程属于α衰变的是()A．eq\o\al(14,7)N＋eq\o\al(4,2)He→eq\o\al(17,8)O＋eq\o\al(1,1)H B．eq\o\al(238,92)U→eq\o\al(234,90)Th＋eq\o\al(4,2)HeC．eq\o\al(2,1)H＋eq\o\al(3,1)H→eq\o\al(4,2)He＋eq\o\al(1,0)n D．eq\o\al(234,90)Th→eq\o\al(234,91)Pa＋0－1e【答案】B【解析】eq\o\al(14,7)N＋eq\o\al(4,2)He→eq\o\al(17,8)O＋eq\o\al(1,1)H是发现质子的核反应，不是α衰变，故A错误.eq\o\al(238,92)U→eq\o\al(234,90)Th＋eq\o\al(4,2)He，该反应自发进行，产生氦核，是α衰变，故B正确.eq\o\al(2,1)H＋eq\o\al(3,1)H→eq\o\al(4,2)He＋eq\o\al(1,0)n是聚变反应，故C错误.eq\o\al(234,90)Th→eq\o\al(234,91)Pa＋eq\o\al(0,－1)e是β衰变，故D错误．12．用中子轰击eq\o\al(27,13)Al产生eq\o\al(24,11)Na和x.eq\o\al(24,11)Na具有放射性，它衰变后变成eq\o\al(24,12)Mg和y.则x和y分别是()A．质子和α粒子 B．电子和α粒子C．α粒子和正电子 D．α粒子和电子【答案】D【解析】用中子轰击eq\o\al(27,13)Al产生eq\o\al(24,11)Na和x.根据质量数和电荷数守恒有eq\o\al(1,0)n＋eq\o\al(27,13)Al→eq\o\al(24,11)Na＋eq\o\al(4,2)He，可知x是α粒子.eq\o\al(24,11)Na具有放射性，它衰变后变成eq\o\al(24,12)Mg和y.根据质量数和电荷数守恒有eq\o\al(24,11)Na→eq\o\al(24,12)Mg＋eq\o\al(0,－1)e，可知y是电子．故D正确．综合提升练习13．(多选)用频率为ν0的光照射大量处于基态的氢原子，在所发射的光谱中仅能观测到频率分别为ν1、ν2、ν3的三条谱线，且ν3＞ν2＞ν1，对应光子的能量分别为E1、E2、E3.已知普朗克常数为h.则下面说法正确的是()A．E1＜E2＜E3B．ν3＝ν2＋ν1C．观测到的频率分别为ν1、ν2、ν3的三条谱线都能使极限频率为ν0的金属表面逸出电子D．eq\f(1,ν1)＋eq\f(1,ν2)＝eq\f(1,ν3)【答案】AB14．(多选)(2021年石河子名校期末)关于玻尔的原子模型，下列说法正确的是()A．原子只能处于一系列不连续的状态中，每个状态都对应一定的能量B．原子中，虽然核外电子不断地做加速运动，但只要能量状态不改变，就不会向外辐射能量C．原子从一种定态跃迁到另一种定态，一定要辐射一定频率的光子D．原子的每一个能量状态都对应一个电子轨道，并且这些轨道是不连续的【答案】ABD【解析】根据玻尔理论可知，电子的轨道半径是量子化的，半径是一系列不连续的特定值，且电子绕核旋转是定态，不向外辐射能量，原子的能量状态不是连续的，故A正确．原子从高能级跃迁到低能级一定会辐射出一定频率的光子，原子吸收了一定频率的光子后能从低能级跃迁到高能级，而原子的核外电子在轨道上运动时，既不吸收能量，也不辐射能量．故C错误，B、D正确．15．下列与α粒子相关的说法正确的是()A．天然放射现象中产生的α射线速度与光速相当，穿透能力很强B．eq\o\al(238,92)U(铀238)核放出一个α粒子后就变为eq\o\al(234,90)Th(钍234)C．高速α粒子轰击氮核可从氮核中打出中子，核反应方程为eq\o\al(4,2)He＋eq\o\al(14,7)N→eq\o\al(16,8)O＋eq\o\al(1,0)nD．丹麦物理学家玻尔用α粒子轰击氮核，第一次实现了人工转变【答案】B16．(多选)下面关于近代物理学的结论中，叙述正确的是()A．比结合能越大表示原子核中的核子结合得越牢固B．β衰变所释放的电子是原子核内的中子转化成质子和电子所产生的C．一个氘核(eq\o\al(2,1)H)与一个氚核(eq\o\al(3,1)H)聚变生成一个氦核(eq\o\al(4,2)He)的同时，放出一个质子D．按照玻尔理论，一群处于第三激发态的氢原子在向低能级自发跃迁时，最多辐射3种不同频率的光子【答案】ABD【解析】比结合能越大表示原子核中的核子结合得越牢固，故A正确．β衰变所释放的电子是原子核内的中子转化成质子和电子所产生的，不是来自核外电子，故B正确．根据电荷数守恒、质量数守恒，一个氘核eq\o\al(2,1)H与一个氚核eq\o\al(3,1)H聚变生成一个氦核eq\o\al(4,2)He的同时放出中子，故C错误．按照玻尔理论，一群处于第三激发态的氢原子在向低能级自发跃迁时，根据Ceq\o\al(2,3)＝3知，最多辐射3种不同频率的光子，故D正确．17．(多选)(2021年甘肃质检)如图所示是原子核的核子平均质量与原子序数Z的关系图像．下列说法正确的是()A．若原子核D和E结合成F，结合过程一定会吸收核能B．若原子核D和E结合成F，结合过程一定会释放核能C．若原子核A分裂成B和C，分裂过程一定会吸收核能D．若原子核A分裂成B和C，分裂过程一定会释放核能【答案】BD【解析】D和E结合成F，属于轻核的聚变，有质量亏损，根据爱因斯坦质能方程，有能量释放，故A错误，B正确．若A能分裂成B和C，则属于重核的裂变，分裂过程有质量亏损，一定要释放能量，故C错误，D正确．18．(2022年福州质检)参考以下几个示意图，关于