物理学与人类文明名师教学设计2

单元质量检测（十二）

一、选择题（1～9题为单项选择题，10～14题为多项选择题）

1．下列说法正确的是（

）

A．卢瑟福的原子结构模型很好地解释了α粒子散射实验

B．β衰变中产生的β射线是原子核外电子挣脱原子核束缚后形成的

C．某放射性元素的4个原子核经过一个半衰期后一定还剩下2个没有发生衰变

D．利用γ射线可以消除静电

解析

卢瑟福做了α粒子散射实验，并根据实验结果提出了原子的核式结构模型，所以卢瑟福的原子结构模型很好地解释了α粒子散射实验，选项A正确；β衰变中产生的β射线是原子核内的中子转变为质子时产生的高速电子流，所以β射线来自原子核内，选项B错误；原子核的半衰期是一个统计规律，只对大量的原子核才适用，所以选项C错误；γ射线是高频电磁波，其电离本领很弱，不可以用来消除静电，α粒子的电离本领较强，可以用来消除静电，选项D错误。

答案

A 2．放射性元素发生β衰变放出一个电子，这个电子是（

）

A．核外电子向内层轨道跃迁时放出来的

B．核内有一个质子分裂时放出的

C．核内有电子受激发后由核内射出来的

D．核内中子转化为质子时放出来的

10解析

10n→1H＋－1e，核内的一个中子转化为一个质子和一个电子，质子留在

核内，而电子放射出来，选项D正确。

答案

D 3．玻尔的原子模型在解释原子的下列问题时，和卢瑟福的核式结构学说观点不同的是（

）

A．电子绕核运动的向心力，就是电子与核之间的静电引力

B．电子只能在一些不连续的轨道上运动

C．电子在不同轨道上运动时能量不同

D．电子在不同轨道上运动时静电引力不同

解析

卢瑟福的核式结构学说的内容是原子有一个很小的核，集中了原子的全部正电荷和几乎全部的质量，核外电子绕核旋转，由此得出向心力和能量等与半径关系的描述。而玻尔的原子模型提出核外电子只能在某些不连续的轨道上运动，即轨道量子化，而在可能的轨道上的运动仍遵守牛顿运动定律。选项B正确。

答案

B 4．氢原子从能级m跃迁到能级n时辐射红光的频率为ν1，从能级n跃迁到能级k时吸收紫光的频率为ν2，已知普朗克常量为h，若氢原子从能级k跃迁到能级m，则

（

）

A．吸收光子的能量为hν1＋hν2

B．辐射光子的能量为hν1＋hν2

C．吸收光子的能量为hν2－hν1

D．辐射光子的能量为hν2－hν1

解析

氢原子从能级m跃迁到能级n时辐射红光，说明能级m高于能级n，而从能级n跃迁到能级k时吸收紫光，说明能级k也比能级n高，而紫光的频率ν2大于红光的频率ν1，所以hν2＞hν1，因此能级k比能级m高，所以若氢原子从能级k跃迁到能级m，应辐射光子，且光子能量应为hν2－hν1。故选项D正确。

答案

D 5．若元素甲的半衰期为4天，元素乙的半衰期为5天，经过20天后两种放射性元素的质量恰好相等，则在这20天前这两种元素的质量比m（

）

A．5∶4

B．4∶5

C．1∶2

D．2∶1 甲∶m乙等于解析

20天是元素甲的5个半衰期，是元素乙的4个半衰期，由题意有

11m甲（2）5＝m乙（2）4，m甲∶m乙＝2∶1 选项D正确。

答案

D 6．图1为X射线管的结构示意图，E为灯丝电源。要使射线管发出X射线，须在K、A两电极间加上几万伏的直流高压（

）

图1

A．高压电源正极应接在P点，X射线从K极发出

B．高压电源正极应接在P点，X射线从A极发出

C．高压电源正极应接在Q点，X射线从K极发出

D．高压电源正极应接在Q点，X射线从A极发出

解析

K受热放出电子，电子通过电场加速，高速撞击A，使A原子的内层电子受激发发出X射线，加速电场方向应由A到K，故Q接高压电源正极。

答案

D 307．一个静止的放射性同位素的原子核3015P衰变为14Si，另一个静止的天然放射性234元素的原子核234

90Th衰变为

91Pa，在同一磁场中，得到衰变后粒子的运动径迹1、2、3、4，如图2所示，则这四条径迹依次是（

）

图2

30A．电子，234

91Pa，14Si、正电子

30B.234

91Pa，电子，正电子，14Si 234C.3014Si，正电子，电子，

91Pa 234D．正电子，3014Si，

91Pa，电子

mv解析

衰变前后动量守恒，由运动半径r＝qB知，1、4为反冲核，根据旋转方向知2是电子，3是正电子。选项B正确。

答案

B

8．如图3所示，为氢原子的能级图，处于n＝4能级的氢原子向低能级跃迁时，若从n＝3能级跃迁到n＝2能级，辐射的光子恰能使某种金属发生光电效应，则其他跃迁中能使该金属发生光电效应的有（

）

图3

A．5种

B．4种

C．3种

D．2种

解析

根据玻尔理论和光电效应规律，光子能量与跃迁的能级差有关，能级差越大，辐射光子的能量越高，光电效应越容易发生。氢原子在如图所示的各能级间跃迁时能产生6种不同能量的光子，除由n＝4能级向n＝3能级跃迁时辐射的光子不能使金属产生光电效应外，其余4种均可。选项B正确。

答案

B 9．氢原子核外电子由离核较远的轨道跃迁到离核较近的轨道时（

）

A．要吸收光子，电子的动能、电势能都减小

B．要吸收光子，电子的动能增大，电势能减小

C．要放出光子，电子的动能、电势能都减小

D．要放出光子，电子的动能增大，电势能减小

12ke2mv2ke2n解析

根据Ek＝2mvn，而r2＝r，有Ek＝2r，当rn减小时，Ek增加，而nnnE113.6氢原子的能量（包括动能和电势能）En＝n2＝－n2

eV，所以当rn减小时，氢原子的能量要减少，原子能量中动能增加，总能量减少，所以电势能必然减少。选项D正确。

答案

D 10．（2017·广东梅州一模）关于天然放射现象，以下叙述正确的是（

）

A．若使某放射性物质的温度升高，其半衰期将变短

B．β衰变所释放的电子是原子核外的电子电离形成的

C．在α、β、γ这三种射线中，γ射线的穿透能力最强，α射线的电离能力最强

206D．铀核（238

92U）衰变为铅核（

82Pb）的过程中，要经过8次α衰变和6次β

衰变

解析

半衰期是放射性元素有半数发生衰变的时间，由原子核的种类决定，与温度等外界因素无关，故A错误；β衰变的实质是原子核中的中子转变成质子和电子，即电子来源于原子核，故B错误；在α、β、γ这三种射线中，γ射线是波长很短的电磁波，其穿透能力最强，α射线是He原子核，带正电，故其电离能力最强，故C正确；铀核（238

92U）衰变为铅核（206

82Pb）

238

92U→206

82Pb＋84的过程的方程为：即每次α衰变放出一个2He＋60－1e，α粒子，每次β衰变放出一个电子，故D正确。

答案

CD 11．下列说法正确的是（

）

9121A．发现中子的核反应方程是4Be＋42He→

6C＋0n 238B．20个238

92U的原子核经过两个半衰期后剩下5个

92U 94140C.235

92U在中子轰击下生成38Sr和

54Xe的过程中，原子核中的平均核子质量变小

D．原子从一种定态跃迁到另一种定态时，一定辐射出一定频率的光子

4121解析

发现中子的核反应方程是94Be＋2He→

6C＋0n，A正确；原子核的半衰期是一个统计规律，只对大量的原子核才适用，所以B错误；235

92U在中子轰140击下生成9438Sr和

54Xe的过程中，原子核中的平均核子质量变小，所以该反应过程会产生质量亏损，从而放出核能，C正确；原子从一种定态跃迁到另一种定态时，可能辐射出一定频率的光子，也可能会吸收一定频率的光子，所以D错误。

答案

AC 12．下列说法正确的是（

）

A．一个氢原子从n＝3的能级发生跃迁，可能只辐射一种频率的光子

B．太阳辐射的能量主要来自太阳内部的聚变反应

C．比结合能越小，表示原子核中核子结合得越牢固，原子核越稳定

D．放射性元素的半衰期随温度的升高而变短

解析

一个氢原子从n＝3的能级发生跃迁，可能辐射一种或者两种频率的光子，选项A正确；太阳辐射的能量是氢核聚变产生的能量，选项B正确；比

结合能越大，核子结合得越牢固，原子核越稳定，选项C错误；半衰期由原子核内部因素决定，与元素的化学状态、温度、压强等因素无关，选项D错误。

答案

AB

13．氘核、氚核、中子、氦核的质量分别是m1、m2、m3和m4，如果氘核和氚核结合生成氦核，则下列说法中正确的是（

）

241A．核反应方程式为1H＋31H→2He＋0n B．这是一个裂变反应

C．核反应过程中的质量亏损Δm＝m1＋m2－m3

D．核反应过程中释放的核能ΔE＝（m1＋m2－m3－m4）c2

解析

由氘核和氚核的结合以及电荷数、质量数守恒可知选项A正确；该核反应为聚变反应，选项B错误；核反应过程中的质量亏损为Δm＝m1＋m2－m3－m4，选项C错误；由爱因斯坦质能方程可知核反应过程中释放的核能ΔE＝Δmc2，可知选项D正确。

答案

AD 14．如图4所示，为汞原子的能级图，一个自由电子的总能量为9 eV，和处于基态的汞原子碰撞后（不计汞原子能量的变化），该电子剩余能量可能为（碰撞时系统无能量损失）（

）

图4

A．0.2 eV

B．1.4 eV

C．2.3 eV

D．5.5 eV 解析

由能级图知E2－E1＝4.9 eV，E3－E1＝6.7 eV，E4－E1＝8.8 eV。电子碰撞激发汞原子跃迁，电子剩余能量可能为（9－4.9）eV＝4.1 eV，（9－6.7）eV＝2.3 eV，（9－8.8）eV＝0.2 eV。选项A、C正确。

答案

AC 二、非选择题

415．如图5所示，静止在匀强磁场中的63Li核俘获一个速度为v0＝7.7×10

m/s

13444的中子而发生核反应63Li＋0n→1H＋2He。若已知2He的速度v2＝2.0×10 m/s，其方向与反应前中子速度方向相同，求：

图5

（1）31H的速度是多大；

（2）在图中画出两粒子的运动轨迹并求出轨道半径之比；

3（3）当粒子42He旋转3圈时，粒子1H旋转几圈。

解析

（1）中子撞击锂核生成氚核和氦核过程中动量守恒，有m0v0＝m1v1＋m2v2

式中m0，m1，m2分别为中子、氚核、氦核的质量，v1为氚核速度，

代入数据得v1＝1.0×103 m/s，方向与v0相反（即与v2相反）。

（2）氚核、氦核在磁场中做匀速圆周运动的半径之比为

m1v1m2v2r1∶r2＝∶

Bq1Bq23×0.1×1044×2×104＝∶

B×1B×2＝3∶40 运动轨迹如图所示。

（3）氚核、氦核做圆周运动的周期之比为

2πm12πm22π×32π×4T1∶T2＝Bq∶Bq＝∶＝3∶2 B×1B×212所以它们旋转周数之比为n1∶n2＝T2∶T1＝2∶3 当α粒子旋转3圈时，氚核旋转2圈。

答案

（1）1.0×103

m/s

（2）见解析图

3∶40

（3）2