新课标人教版高中物理选修3-5综合训练1

第1页新课标人教版高中物理选修3-5综合训练1(时间90分钟，满分100分)一、计算题(本题共10小题，每小题3分，共30分，在每小题给出的四个选项中，有的小题只有一个正确选项，有的小题有多个正确选项．全部选对的得3分，选不全的得2分，有选错的或不答的得0分．)1．卢瑟福的原子核式结构学说可以解决的问题是()A．解释α粒子散射现象B．用α粒子散射的实验数据估算原子核的大小C．结合经典电磁理论，解释原子的稳定性D．结合经典电磁理论，解释氢原子光谱2．一列现象中，与原子核内部变化有关是()A．α粒子散射B．光电效应C．天然放射现象D．原子发光现象3．关于玻尔的原子模型，下述说法中正确的有()A．它彻底否定了经典的电磁理论B．它发展了卢瑟福的核式结构学说C．它完全抛弃了经典的电磁理论D．它引入了普朗克的量子观念4．原子从一个能级跃迁到一个较低的能级时，有可能不发射光子．例如在某种条件下，铬原子的n=2能级上的电子跃迁到n=1能级上时并不发射光子，而是将相应的能量转交给n=4能级上的电子，使之能脱离原子，这一现象叫做俄歇效应，以这种方式脱离了原子的电子叫做俄歇电子，已知铬原子的能级公式可简化表示为，式中n=l，2，3，…表示不同能级，A是正的已知常数，上述俄歇电子的动能是()A．B．C．D．5．下列说法正确的是()A．当氢原子从n=2的状态跃迁到n=6的状态时，发射出光子B．放射性元素的半衰期是指大量该元素的原子核中有半数发生衰变需要的时间C．同一元素的两种同位素具有相同的质子数D．中子与质子结合成氘核时要吸收能量6．爱因斯坦由光电效应的实验规律，猜测光具有粒子性，从而提出光子说．从科学研究的方法来说，这属于()A．等效替代B．控制变量C．科学假说D．数学归纳7．下面列出的是一些核反应方程()A．X是质子，Y是中子，Z是正电子B．X是正电子，Y是质子，Z是中子C．X是中子，Y是正电子，Z是质子2nAEnA163A167A1611A1613XSPi30143015YBHBe1052194ZLiHeHe734242第2页D．X是正电子，Y，是中子，Z是质子8．如图15-1所示的光电管的实验中，发现用一定频率的A单色光照射光电管时，电流表指针会发生偏转，而用另一频率的B单色光照射时不发生光电效应，那么()A．A光的频率大于B光的频率B．B光的频率大于A光的频率C．用A光照射光电管时流过电流表G的电流方向是a流向bD．用A光照射光电管时流过电流表G的电流方向是b流向a9．处于基态的一群氢原子受某种单色光的照射时，只发射波长为λl、λ2、λ3的三种单色光，且λl＞λ2＞λ3，则照射光的波长为()A．λ3B．λl+λ2+λ3C．D．10．目前普遍认为，质子和中子都是由被称为u夸克和d夸克的两类夸克组成．u夸克带电量为e，d夸克带电量为e，e为基元电荷．下列论断可能正确的是()A．质子由1个u夸克和1个d夸克组成，中子由1个u夸克和2个d夸克组成B．质子由2个u夸克和1个d夸克组成，中子由1个u夸克和2个d夸克组成C．质子由1个u夸克和2个d夸克组成，中子由2个u夸克和1个d夸克组成D．质子由2个u夸克和1个d夸克组成，中子由1个u夸克和1个d夸克组成答题卡题号l2345678910答案二、填空题(本题有6小题．每小题5分。共30分)11．假设在NaCl蒸气中存在由钠离子Na+和氯离子Cl一靠静电相互作用构成的单个氯化钠NaCl分子，若取Na+与Cl一相距无限远时其电势能为零，一个NaCl分子的电势能为一6.1eV，已知使一个中性钠原子Na最外层电子脱离钠原子而形成钠离子Na+所需的能量(电离能)为5.1ev，使一个中性氯子Cl结合一个电子形成氯离子Cl一所放出的能量(亲和能)为3.8eV．由此可算出，在将一次NaCl分子分离成彼此远离的中性钠原子Na和中性氯原子Cl的过程中，外界供给能量等于eV．12．氢原子的核外电子从第n+3能级跃迁到第n+2能级发生波长为．λ1的光；从第n+2能级跃迁到第n+1能级发出波长为λ2的光．则电子从第，n+3能级跃迁到第n+1能级发出波长为的光．13．裂变反应是目前核能利用中常用的反应，以原子核为燃料的反应堆中，当浮获一个慢中子后发生裂变反应可以有多种方式，其中一种可表示为235．04391.0087138.917893.91541.0087反应方程式下的数字是中子及有关原子的静止质量(以原子质量单位u为单位．)已知1u的质量对应的能量为9.3×102MeV，此裂变反应释放出的能量是MeV．14．为使处于基态的氢原子电离，需要用频率为Hz的电磁波照射氢原子．15．一个电子和一个正电子对撞发生湮灭而转化为一对光子，设正负电子对撞前的质量均323221213231U23592U23592U23592n10Xe13954Sr9438n103第3页为m，动能均为Ek，光速为c，普朗克恒为h，则对撞过程中的质量亏损为，转化成的光子的真空中波长λ=．16．为了测定某水库的存水量，将一瓶放射性同位素溶液倒入水库中，已知这杯溶液每分钟衰变8×107次，这种同位素的半衰期为2天，10天以后认为放射性同位素均匀分布在水中，从水库中取出lm3的水，并测得每分钟衰变10次，则水库的存水量为m3三、计算题(本题4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．)17．(10分)两个分别具有动能E1=1MeV的氘核正面相碰，结果出现生成氦核(32He)的核反应，粒子和核的名称及它们的质量分别为：n1.0087u，11H1.0078u,21H2.0141u,32He3.0160u求出粒子的动能.18．(10分)处于静止状态的某原子核X，发生α衰变后变成质量为M的原子核Y，被释放的α粒子垂直射人磁感强度为B的匀强磁场中，测得其圆周与运动的半径为r，设α粒子质量为m，质子的电量为e，试求：(1)衰变后α粒子的速率υa。和动能Eka；(2)衰变后Y核的速率υy和动能Eky；(3)衰变前X核的质量Mx．19．(10分)用粒子轰击原子可使其从基态跃迁到激发态，设原子基态和激态的能量差为△E现分别用电子和质子轰击质量为M的静止原子，试问欲使上述跃迁发生，所需的最小动能是否相等?对你的回答给出相应的分析和计算．第4页20．(10分)太阳现正处于主序星演化阶段，它主要是由电子和等原子核组成，维持太阳辐射的是它内部的核聚变反应，核反应方程是+释放的核能，这些核能最后转化为辐射能，根据目前关于恒星演化的理论，若由于聚变反应而使太阳中的核数目从现有数减少10％，太阳将离开主序星阶段而转入红巨星的演化阶段，为了简化，假定目前太阳全部由电子和核组成．(1)为了研究太阳演化进程，需知道目前太阳的质量M，已知地球半径R=6.4×1011m，地球表面处的重力加速度g=10m／s2，1年约为2.3×107s，试估算目前太阳的质量M．(2)已知质子质量mp=1.6726×10—27kg，质量mA=6.6458×10-27kg，电子质量me=0.9×10—30kg，光速c=3×108m/8，求每发生一次题中所述的核聚变反应所释放的核能．(3)又知地球上与太阳光垂直的每平方米截面上，每秒通过的太阳辐射能W=1.35×103W／m2，试估算太阳继续保持在主序星阶段还有多少年的寿命．(估算结果只要求一位有效数字)参考答案1．AB2．C3．BD4.C，点拨：先计算铬原子的n=2能级上的电子跃迁到n=l能级上时应释放的能量ΔE=E2一E1=+A=A·n=4能级上的电子要电离所需的能量E4=，则n=4能级上的电子得到ΔE的能量后，首先需要能量使之电离，然后多余的能量以动能的形式存在，所HeH42e4211H11HeH4211H11He424A4A16AA1611第5页以EK=△E—E4=5.BC6.C7．D，提示：根据核反应过程中，电荷数、质量数守恒可知：故X是正电子、Y是中子、Z是质子，所以仅D选项正确．8．AC9．AD10．B，点拨：质子的电量为e，而中子不带电，由电荷数守恒可以判断出答案．11．4.8eV，点拨：一个NaCl分子的电势能为一6.1eV，将其分离到无穷远成为两个离子所需的能量为E1=6.1eV。一个钠离子Na+与一个电子结合成一个中性钠原子Na需放出E2=5.1eV的结合能，使一个C1一离子外层电子电离所需的能量为E3=3.8eV，所以外界供给的能量为E=E1+E3一E2=6.1+3.85.1=4.8(eV)．12．，点拨：根据玻尔理论，氢原子的核外电子从第n+3能级跃迁到第，n+2能级发生波长为λ1的光子的能量为,则电子从第n+3能级跃迁到第n+1能级发出光子的能量为，其中E=E1+E2，代入数据可求解。13．179．8MeV，点拨：Δm=235.0439+1.0087138.917893.9154—3×1.0087=0.1933uΔE=0.1933×9.3×102=179.8MeV14．3.26×1015，点拨：氢原子在基态时所具有的能量为一13.6eV，将其电离变是使电子跃迁到无穷远，根据玻尔理论所需的能量为13.6eV的能量．15．点拨：由于光子的静止质量为零，所以质量的亏损为△m=2m，对应的能量为ΔE=2mC2，根据能量守恒可知2hv=2EK+△E，即有．16．2.5×1015点拨：设水库中的水量为Qm3，10天后水库中所有放射性元素每分钟衰变的次数为10Q)，放射性元素原有质量为mo，10天后剩余质量为m．则有17．解析：核反应方程为：质量分别为ml、m2、m3，反应后的总动能为E.由能量守恒得2El+2mlc2=(m2+m3)c2+E则：E=2El+(2m1m2一m3)c2=2×1+(2×2.01413.01601.0087)×931=5.25MeV由动能守恒有nYYe,XX10101010HZZ1111212122hCEhCE2,2mCEhCmK22222mCEKhCmCEhCK所以3557on7o7m102.5解得,)21o(10810)21o(又因为,108m10mo:108:10QmQmmmQmmQnHe和H，n设HeHH1032211032212123233232333322223322)(22121EnE,mmmmmmmmmm又第6页上式中只，En,E2都未知，而En+E2=E，则合分比定理将上式变为故放出粒子的动能18．解析：(1)因为粒子的带电量为q=2e所以(2)由动量守恒(3)由质能方程：衰变前X核的质量：19．解原子跃迁所需要的能量来自粒子与原子碰撞过程中损失的机械能．要使入射粒子的动能最小，△E一定，据能量守恒知，需碰撞过程中机械能损最大，即必须发生完全非弹性碰撞．设入射粒子的质量为m，与原子碰撞前后动量和能量守恒分别得：mυ1=mυ2+Mυ①②又因为υ2=υ（因为完全非弹性碰撞）③解以三式得入射粒子的最小动能为④令电子、质子质量分别为m1、m2，因m1m2，则由④式知，电子的最小动能E1小于质子的最小动能E2．20．解析(1)设T为地球绕日心运动的周期，则由万有引力定律和牛顿定律可知：①地球表面处的重力加速度：②由①②式联立解得：以题给数值代入得：M=2×1030kg3222mmmEnEnEMeVEmmmEEmmmEnn9.325.50087.10160.30160.3)(3222322,2rmBqaamreBmEmBerkx22222212MreBmEMbermmykyyy222222120所以)11(2EE2222kx2MmcreBmEmcExy所以而)11(22222MmcreBMmmMmMxEmmm22221212121EMmmE)1(2121gRrT