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【章节通关套卷】2014人教物理选修3-5 第十七-十九章 测试B卷
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高二物理选修3-5第十七—十九章测试卷 B卷
（考查内容：波粒二象性、原子结构、原子核）
（满分100分，考试时间90分钟）
一、单项选择题（本题共8小题，每小题3分，共24分。每小题给出的四个选项中，只有一个选项正确，全部选对的得3分，错选或不答的不得分。）
1．关于物质的波粒二象性，下列说法中不正确的是 ( )
A．不仅光子具有波粒二象性，一切运动的微粒都具有波粒二象性
B．运动的微观粒子与光子一样，当它们通过一个小孔时，都没有特定的运动轨道
C．波动性和粒子性，在宏观现象中是矛盾、对立的，但在微观高速运动的现象中是统一的
D．实物的运动有特定的轨道，所以实物不具有波粒二象性
2．下列描绘两种温度下黑体辐射强度与波长关系的图中，符合黑体辐射实验规律的是（ ）
3．如图所示是卢瑟福的α粒子散射实验装置，在一个小铅盒里放有少量的放射性元素钋，它发出的α粒子从铅盒的小孔射出，形成很细的一束射线，射到金箔上，最后打在荧光屏上产生闪烁的光点．下列说法正确的是 ( )
A．该实验是卢瑟福建立原子核式结构模型的重要依据
B．该实验证实了汤姆孙原子模型的正确性
C．α粒子与原子中的电子碰撞会发生大角度偏转
D．绝大多数的α粒子发生大角度偏转
4．如图所示为氢原子能级示意图的一部分，则氢原子 ( )
A．从n＝4能级跃迁到n＝3能级比从n＝3能级跃迁到n＝2能级辐射出电磁波的波长长
B．从n＝5能级跃迁到n＝1能级比从n＝5能级跃迁到n＝4能级辐射出电磁波的速度大
C．处于不同能级时，核外电子在各处出现的概率是一样的
D．从高能级向低能级跃迁时，氢原子核一定向外放出能量
5．一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，那么下列说法中正确的是 ( )
A．经过2个半衰期后，这块矿石中基本不再含有铀
B．经过2个半衰期后，原来所含的铀元素的原子核有发生了衰变
C．经过3个半衰期后，其中铀元素的质量还剩
D．经过1个半衰期后该矿石的质量剩下
6．以下是物理学史上3个著名的核反应方程：x＋Li→2y y＋N→x＋O，y＋Be→z＋C，x、y和z是3种不同的粒子，其中z是 ( )
A．α粒子 B．质子 C．中子 D．电子
7．研究光电效应的电路如图3所示．用频率相同、强度不同的光分别照射密封真空管的钠极板(阴极K)，钠极板发射出的光电子被阳极A吸收，在电路中形成光电流．下列光电流I与A、K之间的电压UAK的关系图象中，正确的是 （ ）
8．太阳内部持续不断地发生着4个质子(H)聚变为1个氦核(He)的热核反应，核反应方程是4H→He＋2X，这个核反应释放出大量核能．已知质子、氦核、X的质量分别为m1、m2、m3，真空中的光速为c.下列说法中正确的是 ( )
A．方程中的X表示中子(n)
B．方程中的X表示电子(e)
C．这个核反应中质量亏损Δm＝4m1－m2
D．这个核反应中释放的核能ΔE＝(4m1－m2－2m3)c2
二、多项选择题（本题共4小题，每小题4分，共16分。每小题给出的四个选项中，有的只有一个选项正确，有的有多个选项正确，全部选对的得4分，选不全的得2分，有选错的或不答的不得分。）
9．1905年是爱因斯坦的“奇迹”之年，这一年他先后发表了三篇具有划时代意义的论文，其中关于光量子的理论成功的解释了光电效应现象．关于光电效应，下列说法正确的是（ )
A．当入射光的频率低于极限频率时，不能发生光电效应
B．光电子的最大初动能与入射光的频率成正比
C．光电子的最大初动能与入射光的强度成正比
D．某单色光照射一金属时不发生光电效应，改用波长较短的光照射该金属可能发生光电效应
10．钴60是金属元素钴的放射性同位素之一，其半衰期为5.27年．它会通过β衰变放出能量高达315 keV的高速电子衰变为镍60，同时会放出两束γ射线，其能量分别为1.17 MeV及1.33 MeV.钴60的应用非常广泛，几乎遍及各行各业．在农业上，常用于辐射育种、食品辐射保藏与保鲜等；在工业上，常用于无损探伤、辐射消毒、辐射加工、辐射处理废物以及自动控制等；在医学上，常用于癌和肿瘤的放射治疗．关于钴60下列说法不正确的是( )
A．衰变方程为2760Co→2860Ni＋－1 0e
B．利用钴60对人体肿瘤进行放射治疗是利用其衰变放出的电子流
C．钴60可以作为示踪原子研究人体对药物的吸收
D．钴60衰变过程中不会有质量亏损
11．三个原子核X、Y、Z，X核放出一个正电子后变为Y核，Y核与质子发生核反应后生成Z核并放出一个氦核(He)，则下面说法正确的是 ( )
A．X核比Z核多一个质子
B．X核比Z核少一个中子
C．X核的质量数比Z核的质量数大3
D．X核与Z核的总电荷数是Y核电荷数的2倍
12．能源是社会发展的基础，发展核能是解决能源问题的途径之一．下列释放核能的反应方程，表述正确的有 ( )
A．H＋H→He＋n是核聚变反应
B．H＋H→He＋n是β衰变
C．U＋n→Ba＋Kr＋3n是核裂变反应
D．U＋n→Xe＋Sr＋2n是α衰变
三、填空和实验（本题3个小题，共20分；把答案填在题中的横线上或按题目要求作答）
13．（6分）按照玻尔原子理论，氢原子中的电子离原子核越远，氢原子的能量________(选填“越大”或“越小”)．已知氢原子的基态能量为E1(E1<0)，电子质量为m，基态氢原子中的电子吸收一频率为ν的光子被电离后，电子速度大小为________(普朗克常量为h)．
14．（8分）2011年3月11日，日本发生九级大地震，造成福岛核电站严重的核泄漏事故．在泄漏的污染物中含有131I和137Cs两种放射性核素，它们通过一系列衰变产生对人体有危害的辐射．在下列四个式子中，有两个能分别反映131I和137Cs的衰变过程，它们分别是_____和________(填入正确选项前的字母).131I和137Cs原子核中的中子数分别是______和________．
A．X1―→56Ba＋n B．X2―→54Xe＋e
C．X3―→56Ba＋e D．X4―→54Xe＋p
15．（6分） (新题) 氦3是一种十分清洁、安全的能源，开发月壤中蕴藏丰富的氦3资源，对人类社会今后的可持续发展具有深远意义．研究发现在太阳内部两个氘核可聚变成氦3，已知氘核的质量为2.0136u，中子的质量为1.0087u，He核质量为3. 0150u.若质量亏损1u释放的核能为＝931.5MeV，则两个氘核聚变成He核的核反应方程为___________；上述反应中释放的核能为__________________．
四、计算与论述题（本题4个小题，共40分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤。只写出最后答案的不能得分。有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位。）
16．（8分）纳米技术现在已经广泛应用到社会生产、生活的各个方面．将激光束的宽度聚光到纳米级范围内，可以精确地修复人体损坏的器官．糖尿病引起视网膜病变是导致成年人失明的一个重要原因，利用聚光到纳米级的激光束进行治疗，90%的患者都可以避免失明的严重后果．一台功率为10 W氩激光器，能发出波长λ=500 nm的激光，用它“点焊”视网膜，每次“点焊”需要2×10-3 J的能量，则每次“点焊”视网膜的时间是多少？在这段时间内发出的激光光子的数量是多少？
17．（8分）A、B两种光子的能量之比为2∶1，它们都能使某种金属发生光电效应，且所产生的光电子最大初动能分别为EA、EB.求
（1）A、B两种光子的动量之比；
（2）该金属的逸出功。
18．（10分）室内装修污染四大有害气体是苯系物、甲醛、氨气和氡．氡存在于建筑水泥、矿渣砖、装饰石材及土壤中．氡看不到，嗅不到，即使在氡浓度很高的环境里，人们对它也毫无感觉．氡进入人的呼吸系统能诱发肺癌，是除吸烟外导致肺癌的第二大因素．静止的氡核Rn放出某种粒子X后变成钋核Po，粒子X的动能为Ek1，若衰变放出的能量全部变成钋核和粒子X的动能．试回答以下问题：
(1)写出上述衰变的核反应方程(请用物理学上规定的符号表示粒子X)；
(2)求钋核的动能Ek2.
19．（14分）一个静止的钚核Pu自发衰变成一个铀核U和另一个原子核X，并释放出一定的能量．其核衰变方程为：Pu―→U＋X.。求
(1)写出方程中的“X”核符号；
(2)钚核的质量为239.052 2 u，铀核的质量为235.043 9 u，X核的质量为4.002 6 u，已知1 u相当于931 MeV，则该衰变过程放出的能量；
(3)若钚核衰变释放的能量全部转变为铀核和X核的动能，则X核与铀核的动能之比．
参考解答：
[来源:]
1．D 解析：光具有波粒二象性是微观世界具有的特殊规律，大量光子运动的规律表现出光的波动性，而单个光子的运动表现出光的粒子性．光的波长越长，波动性越明显，光的频率越高，粒子性越明显．而宏观物体的德布罗意波的波长太小，实际很难观察到波动性，不是不具有波粒二象性．
2． A 解析：随着温度的升高，黑体辐射的强度与波长有这样的关系：一方面，各种波长的辐射强度都有增加，另一方面，辐射强度的极大值向波长较短的方向移动．由此规律可知应选A。
3． A解析：卢瑟福根据α粒子散射实验，提出了原子核式结构模型，选项A正确，B错误；电子质量太小，对α粒子的影响不大．选项C错误；绝大多数α粒子穿过金箔后，基本上仍沿原方向前进，D错误．
4． A 解析：因为E4－E3＝0.66 eV<E3－E2＝1.89 eV，根据c＝λν和hν＝Em－En得，从n＝4 能级跃迁到n＝3能级比从n＝3能级跃迁到n＝2能级辐射出电磁波的波长长，选项A正确；电磁波在真空中的传播速度都相等，与光子的频率无关，选项B错误；氢原子的核外电子处于不同能级时在各处出现的概率是不同的，能级越低，在靠近原子核较近的地方出现概率越大，选项C错误；氢原子从高能级跃迁到低能级时，是氢原子核外的电子从高能级跃迁到低能级时向外放出的能量，选项D错误．
5．C 解析：经过2个半衰期后矿石中剩余的铀元素应该有，经过3个半衰期后矿石中剩余的铀元素还有.因为衰变产物大部分仍然留在矿石中，所以矿石质量没有太大的改变．
6．C 解析：第二、三个核反应分别是发现质子和中子的核反应方程，根据核反应方程的质量数和电荷数守恒可得，x、y、z分别是H、He、n，C正确．
7．C 解析：由于光的频率相同，所以对应的反向截止电压相同，选项A、B错误；发生光电效应时，在同样的加速电压下，光强度越大，逸出的光电子数目越多，形成的光电流越大，所以选项C正确，D错误．
8．D 解析：由质量数守恒、电荷数守恒可推断出X为e，A、B错；质量亏损为Δm＝4m1－m2－2m3，释放的核能为ΔE＝Δmc2＝(4m1－m2－2m3)c2，C错，D对．
9．AD解析：根据光电效应现象的实验规律，只有入射光频率大于极限频率才能发生光电效应，故A、D正确．根据光电效应方程，最大初动能与入射光频率为线性关系，但非正比关系，B错误；根据光电效应现象的实验规律，光电子的最大初动能与入射光强度无关，C错误．
10．BD 解析：据质量数守恒及电荷数守恒，可判断A项正确．钴60半衰期太长，且衰变放出的高能粒子对人体伤害太大，不能作为药品的示踪原子，C项不正确；利用钴60对人体肿瘤进行放射治疗是利用其衰变放出的 γ射线，因为衰变释放能量，必然存在质量亏损，B、D项都不正确．
11． CD 解析：设原子核X的符号为X，则原子核Y为Y，X→e＋Y，H＋Y→He＋Z，故原子核Z为Z。
12． AC 解析：β衰变时释放出电子(e)，α衰变时释放出氦原子核(He)，可知B、D错误；选项A中一个氚核和一个氘核结合成一个氦核并释放出一个中子是典型的核聚变反应，A正确；选项C中一个U235原子核吸收一个中子，生成一个Ba原子核和一个Kr原子核并释放出三个中子是典型的核裂变反应，C正确．
13．答案：越大，
解析：根据玻尔理论可知，氢原子中的电子离核越远，氢原子的能量越大，由mv2＝hν＋E1可得v＝ 。
14．答案：B，C，78 ，82
解析：根据核反应方程的质量数、电荷数守恒知，131I的衰变为选项B，137Cs的衰变为选项C，131I的中子数为131－53＝78，137Cs的中子数为137－55＝82。
15．答案：2H→He＋n 3.26MeV
解析：由质量数守恒和电荷数守恒可得核反应方程为2H→He＋n；在核反应中质量亏损为Δm＝2×2.0136u－1.0087u－3.0150u＝0.0035u，所以释放的核能为0.0035×931.5MeV＝3.26MeV.
16．答案：（1）2×10-4 s；（2）5×1015个。
解析：（1）根据E=Pt，所以t=s=2×10-4 s．
（2）由E=n=nh得：
n=个=5×1015个．
17．答案：（1）2∶1 ；（2）EA－2EB
解析：（1）光子能量ε＝hν，动量p＝，且ν＝，
得p＝，则pA∶pB＝2∶1，
（3）A照射时，光电子的最大初动能EA＝εA－W0，同理，EB＝εB－W0，
又εA∶εB＝2∶1，联立解得W0＝EA－2EB.
18．答案：(1)Rn→Po＋He ，(2)
解析：(1)题述衰变的核反应方程为Rn→Po＋He.
(2)设粒子X的质量为m1、速度为v1，钋核的质量为m2、速度为v2，根据动量守恒定律有0＝m1v1－m2v2，所以钋核的动能Ek2＝＝×＝.
19．答案：(1)He； (2)5.31； (3)58.7
解析：(1)根据质量数、电荷数守恒，得X核的质量数为239－235＝4，核电核数为94－92＝2，故“X”核为氦核，符号为He；
(2)钚核衰变过程中的质量亏损Δm＝239.052 2 u－235.043 9 u－4.002 6 u＝0.005 7 u，根据爱因斯坦质能方程，得出衰变过程中放出的能量E＝0.005 7×931 MeV≈5.31 MeV.；
(3)钚核衰变成铀核和X核，根据动量守恒定律，两者动量大小相等，根据Ek＝mv2＝，得X核和铀核的动能之比＝≈58.7。
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