1、第十三章 波粒二象性 原子結(jié)構(gòu) 原子核單元滾動檢測卷考生注意：1.本試卷分第卷(選擇題)和第卷(非選擇題)兩部分，共4頁.2.答卷前，考生務(wù)必用藍、黑色字跡的鋼筆或圓珠筆將自己的姓名、班級、學(xué)號填寫在相應(yīng)位置上.3.本次考試時間90分鐘，滿分100分.第卷一、選擇題(本題共4小題，每小題2分，共8分.每小題列出的四個備選項中只有一個是符合題目要求的，不選、多選、錯選均不得分)1.下列說法中正確的是()A.放射性元素發(fā)生一次衰變，原子序數(shù)減小1B.一群氫原子從n5的激發(fā)態(tài)躍遷到基態(tài)時，有可能輻射出10種不同頻率的光子C.盧瑟福通過粒子散射實驗說明了原子核內(nèi)部是有結(jié)構(gòu)的D.原子核衰變時電荷數(shù)和質(zhì)量

2、都守恒答案B解析放射性元素發(fā)生一次衰變，原子序數(shù)增加1，故A錯誤；一群氫原子從n5的激發(fā)態(tài)躍遷到基態(tài)時，有可能輻射出10種不同頻率的光子，故B正確；粒子散射實驗說明了原子的核式結(jié)構(gòu)，C錯誤；原子核衰變時電荷數(shù)和質(zhì)量數(shù)守恒，質(zhì)量不守恒，D錯誤.2.一群氫原子處于同一較高的激發(fā)態(tài)，它們向較低激發(fā)態(tài)或基態(tài)躍遷的過程中()A.可能吸收一系列頻率不同的光子，形成光譜中的若干條暗線B.可能發(fā)出一系列頻率不同的光子，形成光譜中的若干條亮線C.只吸收頻率一定的光子，形成光譜中的一條暗線D.只發(fā)出頻率一定的光子，形成光譜中的一條亮線答案B解析處于較高能級的電子可以向較低的能級躍遷，能量減小，原子要發(fā)出光子，由于

3、放出光子的能量滿足hEmEn，處于較高能級的電子可以向較低的激發(fā)態(tài)躍遷，激發(fā)態(tài)不穩(wěn)定可能繼續(xù)向較低能級躍遷，所以原子要發(fā)出一系列頻率的光子.故A、C、D錯誤，B正確.3.1966年，在地球的上空完成了用動力學(xué)方法測質(zhì)量的實驗.實驗時，用雙子星號宇宙飛船m1去接觸正在軌道上運行的火箭組m2(后者的發(fā)動機已熄火).接觸以后，開動雙子星號飛船的推進器，使飛船和火箭組共同加速.推進器的平均推力F895 N，推進器開動時間t7 s，測出飛船和火箭組的速度變化v0.91 m/s.已知雙子星號飛船的質(zhì)量m13 400 kg.由以上實驗數(shù)據(jù)可計算出火箭組的質(zhì)量m2為()A.3 400 kg B.3 485 k

4、gC.6 265 kg D.6 885 kg答案B解析根據(jù)動量定理Ft(m1m2)v，可得m23 485 kg，B正確.4.現(xiàn)有三個核反應(yīng)NaMgeUnBaKr3nHHHen下列說法正確的是()A.是裂變，是衰變，是聚變B.是聚變，是裂變，是衰變C.是衰變，是裂變，是聚變D.是衰變，是聚變，是裂變答案C二、選擇題(本題共13小題，每小題3分，共39分.每小題列出的四個備選項中至少有一個是符合題目要求的，全部選對的得3分，選對但不全的得2分，有錯選的得0分)5.按照玻爾的理論，氫原子的能級是氫原子處于各個定態(tài)時的能量值，它包括氫原子系統(tǒng)的電勢能和電子在軌道上運動的動能.當(dāng)一個氫原子從n4能級向低

5、能級躍遷時，下列說法正確的是()A.氫原子系統(tǒng)的電勢能增加，電子的動能增加B.氫原子系統(tǒng)的電勢能減小，電子的動能增加C.氫原子可能輻射6種不同波長的光D.氫原子可能輻射3種不同波長的光答案BD6.如圖1所示，甲木塊的質(zhì)量為m1，以速度v沿光滑水平地面向前運動，正前方有一靜止的、質(zhì)量為m2的乙木塊，乙上連有一輕質(zhì)彈簧.甲木塊與彈簧接觸后()圖1A.甲木塊的動量守恒B.乙木塊的動量守恒C.甲、乙兩木塊所組成的系統(tǒng)動量守恒D.甲、乙兩木塊所組成的系統(tǒng)動能減少答案CD解析甲木塊與彈簧接觸后，由于彈簧彈力的作用，甲、乙的動量都要發(fā)生變化，但對于甲、乙所組成的系統(tǒng)，因所受合力的沖量為零，故動量守恒，故A、

6、B錯誤，C正確；甲、乙兩木塊所組成系統(tǒng)的動能，一部分轉(zhuǎn)化為彈簧的彈性勢能，故系統(tǒng)動能減少，故D正確.7.下列說法正確的是()A.德布羅意指出微觀粒子的動量越大，其對應(yīng)的波長就越短B.射線是頻率極高的電磁波，其在云室中穿過會留下清晰的徑跡C.根據(jù)玻爾原子模型，氫原子輻射光子后，其繞核運動的電子動能將增大D.太陽輻射能量的主要來源與核電站發(fā)生的核反應(yīng)一樣，都是重核裂變答案AC解析依據(jù)德布羅意波長公式可知，微觀粒子的動量越大，其對應(yīng)的波長就越短，故A正確；射線是頻率極高的電磁波，但其電離本領(lǐng)最弱，在云室中穿過不會留下清晰的徑跡，故B錯誤；根據(jù)玻爾原子模型，氫原子輻射光子后，電子從能量較高的定態(tài)軌道躍

7、遷到能量較低的定態(tài)軌道，電子繞核運動的動能增大，故C正確；太陽輻射能量的主要來源是輕核聚變，故D錯誤.8.(2017嘉興一中等五校聯(lián)考)波粒二象性是微觀世界的基本特征，以下說法正確的有()A.光電效應(yīng)現(xiàn)象揭示了光的粒子性B.熱中子束射到晶體上產(chǎn)生衍射圖樣說明中子具有波動性C.黑體輻射的實驗規(guī)律可用光的波動性解釋D.動能相等的質(zhì)子和電子，它們的德布羅意波長也相等答案AB9.如圖2所示是某金屬在光的照射下產(chǎn)生的光電子的最大初動能Ek與入射光頻率的關(guān)系圖象.由圖象可知下列說法正確的是()圖2A.該金屬的逸出功等于EB.該金屬的逸出功等于hcC.入射光的頻率為2c時，產(chǎn)生的光電子的最大初動能為ED.入

8、射光的頻率為時，產(chǎn)生的光電子的最大初動能為答案ABC解析根據(jù)EkhW0得，該金屬的截止頻率等于c；縱軸截距的絕對值等于金屬的逸出功，所以逸出功等于E，且Ehc，故A、B正確；當(dāng)入射光的頻率為2c時，代入方程可知產(chǎn)生的光電子的最大初動能為Ek2hchcE，故C正確；當(dāng)入射光的頻率為時，小于極限頻率，不能發(fā)生光電效應(yīng)，故D錯誤.10.氫原子的能級圖如圖3所示，一群氫原子處于n3的激發(fā)態(tài)，這群氫原子輻射出的光子的能量可能是()圖3A.13.6 eV B.12.09 eVC.10.2 eV D.1.89 eV答案BCD解析一群氫原子處于n3的激發(fā)態(tài)可能發(fā)生的躍遷有32,31,21，根據(jù)公式hEmEn可

9、得，若32，放出的光子能量為1.89 eV，若31，放出的光子能量為12.09 eV，若21，放出的光子能量為10.2 eV，故A錯誤，B、C、D正確.11.(2017臺州市9月選考)在勻強磁場中有一個靜止放置的放射性元素的原子核X，某時刻沿垂直磁場方向放射出一個粒子后新核和粒子的運動軌跡如圖4所示.已知兩個圓軌跡的半徑之比為911，其中一個的運動方向如圖所示，則可知()圖4A.a是新核的軌跡B.磁場方向垂直于紙面向里C.該放射性元素進行的是衰變D.該放射性元素原子核的核電荷數(shù)為90答案CD12.(2017“七彩陽光”聯(lián)考)子與氫原子核(質(zhì)子)構(gòu)成的原子稱為氫原子，它在原子核物理的研究中有重要

10、作用.圖5為氫原子的能級示意圖.假定光子能量為E的一束光照射容器中大量處于n2能級的氫原子，氫原子吸收光子后，發(fā)出頻率為f1、f2和f3的光，且頻率依次增大，則E等于()圖5A.h(f2f1) B.h(f3f2)C.hf3 D.hf1答案BD解析氫原子吸收能量后從n2能級躍遷到較高m能級，然后從m能級向較低能級躍遷，總共可以產(chǎn)生的輻射光子的種類為3種，可知m3.輻射的光子按能量(頻率)從小到大的順序排列為能級3到能級2，能級2到能級1，能級3到能級1，所以能量E與hf1相等，也等于h(f3f2)，故A、C錯誤，B、D正確.13.(2017溫州市9月選考)圖6所示四幅圖涉及不同的物理知識，其中說

11、法正確的是()圖6A.圖甲：B處能觀察到大量的亮點，A處能看到較少的亮點B.圖乙：用弧光燈照射鋅板時，驗電器的箔片帶正電而張開C.圖丙：射線2的貫穿本領(lǐng)很強，射線1的電離作用很強D.圖?。阂粋€處于n3能級的氫原子向低能級躍遷時，最多可放出3種頻率不同的光子答案BC14.(2017金華市9月十校聯(lián)考)如圖7甲是研究光電效應(yīng)的電路圖，將三束不同的可見光a、b、c分別從窗口射向陰極K，得到對應(yīng)三條光電流與電壓的關(guān)系圖線a、b、c，如圖乙所示.下列結(jié)論正確的是()圖7A.三束光分別照射K極時，射出光電子的最大初動能分別為Eka、Ekb、Ekc，其中Eka最大，Ekc最小B.分別利用這三束光做雙縫干涉實

12、驗時(其他條件相同)，b光產(chǎn)生的條紋間距最大C.分別讓這三束光射入同一透明的玻璃介質(zhì)，b光在該介質(zhì)中傳播速度最小D.將分別發(fā)出a、b這兩種光的燈泡以同樣方式分別安裝在范圍足夠大的水池底部同一位置，在水面上有被照亮的圓面，b光所對應(yīng)的圓比a光所對應(yīng)的圓小答案CD15.圖8所示四幅圖涉及不同的物理知識，下列說法正確的是()圖8A.圖甲：a、b兩種光通過玻璃磚的折射情況，可知a、b光通過同一雙縫干涉實驗裝置時，a光相鄰干涉條紋間距小于b光相鄰干涉條紋間距B.圖乙：各種電磁波都是橫波，電磁波和機械波都能產(chǎn)生反射、折射、干涉、衍射等現(xiàn)象以及多普勒效應(yīng)C.圖丙： 一群氫原子躍遷時，發(fā)出波長為1、2、3的三

13、條譜線，它們的關(guān)系是123D.圖?。簣D示中強黃光和弱黃光曲線交于U軸同一點，說明發(fā)生光電效應(yīng)時最大初動能與光的強度無關(guān)答案ABD解析題圖丙中一群氫原子躍遷時，發(fā)出波長為1、2、3的三條譜線，它們的關(guān)系是hhh，故C錯誤.16.(2017金華市9月十校聯(lián)考)如圖9所示，下列說法正確的是()圖9A.圖甲是氡衰變圖，由圖可知：氡的半衰期為3.8天.若取8個氡原子核，經(jīng)7.6天后就一定剩下2個氡原子核了B.圖乙是利用射線進行鋁板厚度測量的裝置，為了能夠準(zhǔn)確測量鋁板的厚度，探測射線應(yīng)該用射線，探測器探測到的射線越強說明厚度越薄C.圖丙是電子束穿過鋁箔后的衍射圖樣，有力地說明了德布羅意波的存在，證明了實物

14、粒子也具有波動性D.圖丁是康普頓利用光子去碰撞電子發(fā)生散射的實驗?zāi)Ｐ?，碰撞后的光子的頻率比原來光子的頻率小答案CD17.(2017“七彩陽光”聯(lián)考)2006年美國和俄羅斯的科學(xué)家利用回旋加速器，通過Ca(鈣48)轟擊Cf(锎249)發(fā)生核反應(yīng)，成功合成了質(zhì)量數(shù)為297的第118號元素，這是迄今為止門捷列夫元素周期表中原子序數(shù)最大的元素.實驗表明，該元素的原子核先放出3個相同的質(zhì)量不為零的粒子X，再連續(xù)經(jīng)過3次衰變后，變成質(zhì)量數(shù)為282的第112號元素的原子核.則()A.上述過程中的粒子X是電子B.118號元素的核內(nèi)含有179個中子C.在衰變過程中，起主要作用的是強相互作用D.在合成第118號元

15、素的核反應(yīng)過程中，質(zhì)量數(shù)守恒，所以質(zhì)量不變答案BC解析因為在衰變的過程中質(zhì)量數(shù)守恒，電荷數(shù)守恒.根據(jù)電荷數(shù)守恒定律可得，118321120，所以X粒子的電荷量為零，再根據(jù)質(zhì)量數(shù)守恒，297432823，所以X粒子的質(zhì)量數(shù)為1，所以X粒子為中子，A錯誤；118號元素的核內(nèi)含有中子數(shù)297118179個，B正確；衰變是原子核內(nèi)的質(zhì)子和中子結(jié)合成粒子的過程，故起主要作用的是強相互作用，C正確；在合成第118號元素的核反應(yīng)過程中，質(zhì)量數(shù)守恒，質(zhì)量會虧損，D錯誤.第卷三、非選擇題(本題共5小題，共53分)18.(6分)(2017寧波市9月聯(lián)考)(1)驗證“碰撞中的動量守恒”的實驗裝置示意圖如圖10所示，

16、其中1是入射小球，2是被碰小球.為完成該實驗，要求下列條件中必須滿足的是_.圖10A.m1m2B.軌道應(yīng)是光滑的C.兩小球的半徑要相同D.每次小球1都要從同一高度由靜止?jié)L下(2)另一位同學(xué)設(shè)計了如圖11所示實驗.質(zhì)量為mA的鋼球A用細線懸掛于O點，質(zhì)量為mB的鋼球B放在離地面高度為H的平臺邊緣N點(O點在N點正上方)，懸線在A球釋放前伸直，且懸線與豎直線的夾角為，O點到A球球心的距離為L；A球釋放后擺動到最低點時恰與B球正碰，碰撞后，A球把輕質(zhì)指示針OC推到與豎直線夾角為處，B球落到地面上，地面上鋪一張蓋有復(fù)寫紙的白紙D，保持角度不變，多次重復(fù)上述實驗，白紙上記錄到多個B球的落點，確定平均落點

17、到平臺的水平距離s，得出的表達式為_.(利用圖中的物理量給出).圖11答案(1)ACD (2)mAmAmB19.(10分)某些建筑材料可產(chǎn)生放射性氣體氡，氡可以發(fā)生或衰變，如果人長期生活在氡濃度過高的環(huán)境中，那么，氡經(jīng)過人的呼吸道沉積在肺部，并放出大量的射線，從而危害人體健康，原來靜止的氡核(Rn)發(fā)生一次衰變生成新核釙(Po)，并放出一個能量為E00.09 MeV的光子.已知放出的粒子動能為E5.55 MeV；忽略放出光子的動量，但考慮其能量；1 u931.5 MeV/c2.(1)寫出衰變的核反應(yīng)方程；(2)衰變過程中總的質(zhì)量虧損為多少？(保留三位有效數(shù)字)答案(1)RnPoHe (2)6.

18、16103 u解析(1)衰變方程為：RnPoHe(2)忽略放出光子的動量，根據(jù)動量守恒定律，0ppPo，即新核釙(Po)的動量與粒子的動量大小相等，又Ek，可求出新核釙(Po)的動能為EPoE，由題意，質(zhì)量虧損對應(yīng)的能量以光子的能量和新核、粒子動能形式出現(xiàn)，衰變時釋放出的總能量為EEEPoE0mc2故衰變過程中總的質(zhì)量虧損m，代入數(shù)據(jù)，解得m6.16103 u.20.(12分)某研究所正在研究一種電磁剎車裝置.如圖12所示，實驗小車質(zhì)量m2 kg，底部有一個匝數(shù)n100匝、邊長a0.1 m的正方形線圈，線圈總電阻r1 .在實驗中，小車(形狀可簡化為上述正方形線圈)從軌道起點由靜止出發(fā)，進入右邊

19、的勻強磁場區(qū)域ABCD，BC長d0.20 m，磁感應(yīng)強度B1 T，磁場方向豎直向上，整個運動過程中不計小車所受的摩擦及空氣阻力，小車在軌道連接處運動時無能量損失.求：(g10 m/s2)圖12(1)當(dāng)實驗小車從h1.25 m高度無初速度釋放，小車前端剛進入AB邊界時產(chǎn)生感應(yīng)電動勢的大?。?2)在第(1)問，小車進入磁場后做減速運動，當(dāng)小車末端到達AB邊界時速度剛好減為零，求此過程中線圈產(chǎn)生的熱量；(3)再次改變小車釋放的高度，使得小車尾端剛好能到達CD處，求此高度h.答案見解析解析(1)根據(jù)動能定理有mghmv2根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律有EnBav代入數(shù)據(jù)可得E50 V(2)根據(jù)動能定理，在整個

20、運動過程中，有WGW安0又WGmgh則QW安25 J(3)對于線圈進出磁場過程，設(shè)當(dāng)小車前端剛到達AB時的速度為v，由動量定理有nBiatmv小車尾端剛好能到達CD處，在這一段時間內(nèi)微元積累得nBqamv小車由靜止釋放到前端剛到達AB的過程，根據(jù)機械能守恒有mghmv2又qn2 C，代入數(shù)據(jù)得h5 m.21.(12分)(2017麗水、衢州、湖州9月聯(lián)考)課外興趣小組設(shè)計了一套利用電磁阻尼測速的裝置.如圖13所示，MP、NQ為兩根水平固定的足夠長的光滑金屬導(dǎo)軌，用一定值電阻將導(dǎo)軌左端MN相連，邊界ef右邊加有豎直向下的勻強磁場，兩根完全相同的金屬棒ab、cd垂直導(dǎo)軌放置，與導(dǎo)軌接觸良好.利用彈射

21、裝置將ab棒以初速度v0彈出，并與靜止于導(dǎo)軌上的cd棒發(fā)生碰撞，碰撞以后兩金屬棒粘合在一起，接觸良好.兩金屬棒一起進入磁場滑行x距離后靜止.已知，導(dǎo)軌間距為L0.5 m，電阻的阻值為R4.0 ，磁感應(yīng)強度為B0.4 T，兩金屬棒的質(zhì)量均為m0.05 kg，阻值均為r2.0 .求：圖13(1)若ab棒的初速度v04 m/s，求兩金屬棒剛進入磁場時，流過電阻R的電流大小和方向；(2)在(1)問中，兩金屬棒進入磁場到停止運動，電阻R產(chǎn)生的焦耳熱Q；(3)ab棒的初速度v0與兩金屬棒在磁場中滑行的距離x的函數(shù)關(guān)系式.答案(1)0.08 A方向由MN(2)0.16 J (3)v00.16x解析(1)對金屬棒ab、cd的碰撞過程，由動量守恒定律得，mv02mv共，EBLv共，I，r并r，解得：I0.08 A，由右手定則知方向由MN.(2)根據(jù)能量守恒，Q總Ek2mv共20.2 J由焦耳定律可知QRQ總0.16 J.(3)由動量定理，安t2mv共，由動量守恒得mv02mv共又有：F安BL，BLx，可得：v00.16x.22.(13分)(2017“超級全能生”8月聯(lián)考)如圖14所示，間距為l0.5 m的兩條平行金屬導(dǎo)軌由水平部分和傾斜部分平滑連接而成.傾角為37的傾斜導(dǎo)軌處在磁感應(yīng)強度大小為B12 T，方向垂直導(dǎo)軌平面向下的勻強磁場區(qū)域中