高中物理粤教版选修3-5 综合测试题2 Word版含解析

综合测试题2
一、选择题(本题共10小题，每小题7分，共70分。在每小题给出的四个选项中第1～6题只有一项符合题目要求，第7～10题有多项符合题目要求，全选对的得7分，选对但不全的得4分，有选错的得0分)
1．(2019·晋城检测)关于原子核，下列说法正确的是(　　)
A．原子核发生一次β衰变，该原子外层就失去一个电子
B．铀235裂变方程为U→Ba＋Kr＋2n
C．原于核的比结合能越大越稳定
D．把放射性元素掺杂到其他稳定元素中，放射性元素的衰变会变慢
C　[原子核的β衰变过程是中子转变为质子而释放出电子的过程，核外电子没有参与该反应，A错误。铀235必须吸收慢中子后才能发生裂变，B错误。原子核的比结合能越大，原子核越难分离，原子核越稳定，C正确。放射性元素衰变的快慢与其物理、化学状态无关，D错误。]
2．(2019·宿州检测)下列说法正确的是(　　)
A．法国物理学家库仑利用扭秤实验发现了点电荷间的相互作用规律，并通过油滴实验测定了元电荷的电荷量
B．基态氢原子吸收一个光子跃迁到激发态后，在向低能级跃迁时放出光子的波长一定大于或等于入射光子的波长
C．若α衰变X→Y＋He中释放的能量为E，则平均每个核子释放的能量为
D.Th(钍)核衰变为Pa(镤)核时，衰变前Th核质量等于变后Pa核与β粒子的总质量
B　[法国物理学家库仑利用扭秤实验发现了点电荷间的相互作用规律，美国物理学家密立根通过油滴实验测定了元电荷的电荷量，A错误。氢原子在向低能级跃迁过程中可能放出多种频率的光子，其中频率最大的光子的能量等于向激发态跃迁时吸收的能量；光子的频率越大，波长越短，因此放出光子的频率不大于入射光子的频率，即放出光子的波长一定大于等于入射光子的波长，B正确。若α衰变X→Y＋He中释放的能量为E，则平均每个核子释放的能量为，C错误。核反应过程中质量数守恒，但是质量不守恒，伴随着质量亏损，D错误。]
3．(2019·晋城检测)下列对原子核及其性质的描述正确的是(　　)
A．若使放射性物体的温度升高，其半衰期将减小
B．原子核发生一次β衰变，该原子核外层就失去一个电子
C．比结合能越大，原子核越稳定
D．α粒子散射实验说明原子核具有复杂结构
C　[半衰期与外界环境无关，选项A错误；原子核发生一次β衰变，生成的新核内增加一个质子，减少一个中子，选项B错误；比结合能越大，原子核越稳定，选项C正确；放射性现象的发现说明原子核具有复杂结构，选项D错误。]
4．(2019·周口模拟)在下列关于近代物理知识的说法中，正确的是(　　)
A．玻尔理论可以成功解释氢原子的光谱现象
B．氢原子的核外电子从半径较小的轨道跃迁到半径较大的轨道时，原子的能量减小
C．β射线为原子的核外电子电离后形成的电子流
D．铀元素的半衰期为T，当温度发生变化时，铀元素的半衰期也发生变化
A　[玻尔理论成功地解释了氢原子的光谱现象，故A正确。氢原子的核外电子从半径较小的轨道跃迁到半径较大的轨道时，原子的能量增大，故B错误。β射线是原子核中的一个中子转变为一个电子和一个质子，电子释放出来，故C错误。半衰期的大小与温度无关，由原子核内部因素决定，故D错误。]
5.如图所示为氢原子的能级示意图，假设氢原子从n能级向较低的各能级跃迁的概率均为。则对300个处于n＝4能级的氢原子，下列说法正确的是(　　)
A．向低能级跃迁时，向外辐射的光子的能量可以是任意值
B．向低能级跃迁时，向外辐射的光子能量的最小值为12.75 eV
C．辐射的光子的总数为550个
D．吸收大于1 eV的光子时不能电离
C　[向低能级跃迁时，向外辐射的光子的能量一定等于两能级的能量差，A错误；当氢原子由第4能级跃迁到第1能级时，向外辐射的光子能量最大，其值为12.75 eV，B错误；这300个氢原子向低能级跃迁时，分别向第3、2、1能级跃迁100个，第3能级的100个氢原子分别向第2、1能级跃迁50个，第2能级的150个氢原子直接跃迁到第1能级，因此总共向外辐射550个光子，C正确；只要吸收的光子具有的能量大于等于0.85 eV就能使氢原子电离，D错误。]
6.用如图所示的光电管研究光电效应的实验中，用某种频率的单色光a照射光电管阴极K，电流计G的指针发生偏转。而用另一频率的单色光b照射光电管阴极K时，电流计G的指针不发生偏转，那么(　　)
A．a光的频率一定小于b光的频率
B．只增加a光的强度可使通过电流计G的电流增大
C．增加b光的强度可能使电流计G的指针发生偏转
D．用a光照射光电管阴极K时通过电流计G的电流是由d到c
B　[由于用单色光a照射光电管阴极K，电流计G的指针发生偏转，说明发生了光电效应，而用另一频率的单色光b照射光电管阴极K时，电流计G的指针不发生偏转，说明b光不能发生光电效应，即a光的频率一定大于b光的频率；增加a光的强度可使单位时间内逸出光电子的数量增加，则通过电流计G的电流增大，因为b光不能发生光电效应，所以即使增加b光的强度也不可能使电流计G的指针发生偏转；用a光照射光电管阴极K时，通过电流计G的电子的方向是由d到c，所以电流方向是由c到d。故选项B正确。]
7．(2019·重庆模拟)下列说法正确的是(　　)
A．卢瑟福通过α粒子散射实验证实了在原子核内部存在质子
B．铀核(U)衰变为铅核(Pb)的过程中，要经过8次α衰变和6次β衰变
C．按照爱因斯坦的理论，在光电效应中，金属中的电子吸收一个光子获得的能量是hν，这些能量的一部分用来克服金属的逸出功W0，剩下的表现为逸出后电子的初动能Ek
D．玻尔的原子理论第一次将量子观念引入原子领域，提出了定态和跃迁的概念，成功地解释了所有原子光谱的实验规律
BC　[卢瑟福的实验提出了原子的核式结构模型：原子是由原子核和核外电子构成，并不是证实了在原子核内部存在质子，故A错误；设发生x次α衰变，y次β衰变，衰变方程为：U→Pb＋xα＋yβ，则238＝206＋4x，解得x＝8，又92＝82＋8×2－y，解得y＝6，故B正确；按照爱因斯坦的理论，在光电效应中，金属中的电子吸收一个光子获得的能量是hν，这些能量的一部分用来克服金属的逸出功W0，剩下的表现为逸出后电子的初动能Ek，故C正确；玻尔的原子理论第一次将量子观念引入原子领域，提出了定态和跃迁的概念，成功地解释了氢原子光谱的实验规律，不能解释复杂的原子光谱的规律，故D错误。]
8．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
AC　[β衰变时释放出电子(e)，α衰变时释放出氦原子核(He)，可知选项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；选项C中一个U 235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核裂变反应，选项A、C正确。]
9.人们发现，不同的原子核，其核子的平均质量(原子核的质量除以核子数)与原子序数有如图所示的关系。下列关于原子结构和核反应的说法正确的是(　　)
A．由图可知，原子核D和E聚变成原子核F时会有质量亏损，要吸收能量
B．由图可知，原子核A裂变成原子核B和C时会有质量亏损，要放出核能
C．已知原子核A裂变成原子核B和C时放出的γ射线能使某金属板逸出光电子，若增加γ射线强度，则逸出光电子的最大初动能增大
D．在核反应堆的铀棒之间插入镉棒是为了控制核反应速度
BD　[原子核D、E聚变成原子核F，放出能量，A错；A裂变成B、C，放出能量，B对；增加入射光强度，光电子的最大初动能不变，C错；镉棒能吸收中子，可控制核反应速度，D对。 ]
10．14C发生放射性衰变成为14N，半衰期约5 700年。已知植物存活期间，其体内14C与12C的比例不变；生命活动结束后，14C的比例持续减小。现通过测量得知，某古木样品中14C的比例正好是现代植物所制样品的二分之一。下列说法正确的是(　　)
A．该古木的年代距今约5 700年
B．12C、13C、14C具有相同的中子数
C．14C衰变为14N的过程中放出β射线
D．增加样品测量环境的压强将加速14C的衰变
AC　[古木样品中14C的比例是现代植物所制样品的二分之一，根据半衰期的定义知该古木的年代距今约5 700年，选项A正确。同位素具有相同的质子数，不同的中子数，选项B错误。14C的衰变方程为C→N＋e，所以此衰变过程放出β射线，选项C正确。放射性元素的半衰期与核内部自身因素有关，与原子所处的化学状态和外部条件无关，选项D错误。]
二、非选择题(本题共2小题，共30分，按题目要求作答。计算题要有必要的文字说明和解题步骤，有数值计算的要注明单位)
11．(14分)(2019·长春检测)氡Rn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，它发生衰变之后生成P0，已知氡的半衰期约为3.8天，则完成下列问题。
(1)写出氡的衰变方程；
(2)16 g氡经过多少天变成1 g?
解析：(1)根据质量数和电荷数守恒可得
Rn→Po＋He。
(2)根据m＝m0得，＝＝，
解得n＝4，则t＝4τ＝4×3.8天＝15.2天。
答案：(1)Rn→Po＋He　(2)15.2天
12.(16分)在匀强磁场中，一个原来静止的原子核，由于放出一个α粒子，结果得到一张两个相切圆的径迹照片，如图所示，今测得两个相切圆半径之比r1∶r2＝44∶1，求：
(1)这个原子核原来所含的质子数是多少？
(2)图中哪一个是α粒子的径迹？
解析：(1)设衰变后新核的带电荷量为qx，α粒子的带电荷量为qα＝2e，它们的质量分别为mx和mα，衰变后的速度分别为vx和vα，所以原来原子核的带电荷量(即质子数)q＝qx＋qα(或Z＝Zx＋Zα) ①
根据轨道半径公式r＝可知，在同一磁场中r∝，所以qx∶qα＝()∶() ②
又由于衰变过程中遵循动量守恒定律，即
mxvx＝mαvα ③
解②和③式，得：qx∶qα＝rα∶rx
qx＝(rα∶rx)×qα＝88e，(只能是rα∶rx＝44∶1，否则qx＝无意义)。
代入①式得：q＝90e，Z＝90。
(2)由于轨道半径与粒子带电量(在本题中)成反比，所以圆轨道1是α粒子的径迹，圆轨道2是新核的径迹，两者电性相同，运动方向相反。
答案：(1)90　(2)1