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2025粤教版高中物理选择性必修第三册
第五章综合训练
一、选择题
1.(2023全国甲卷)在下列两个核反应方程中
XN→YO
YLi→2X
X和Y代表两种不同的原子核,以Z和A分别表示X的电荷数和质量数,则(　　)
A.Z=1,A=1
B.Z=1,A=2
C.Z=2,A=3
D.Z=2,A=4
2.下列核反应方程正确的是(　　)
A.铀核发生α衰变的核反应方程是UTh+
e
B.轻核聚变反应方程HHe+X中,X表示中子
C.铀核裂变的一种核反应方程为UBa+
Kr+n
DC发生β衰变的核反应方程为CBe
3.如图所示,一个原子核X经图中所示的14次衰变,其中有m次α衰变、n次β衰变,生成稳定的原子核Y,则(　　)
A.m=8,n=6
B.m=6,n=8
C.m=4,n=10
D.m=2,n=12
4.(多选)下列四幅图涉及的物理知识,说法正确的是(　　)
A.图甲:普朗克通过研究黑体辐射提出能量子的概念,成为量子力学的奠基人之一
B.图乙:康普顿效应说明光子具有粒子性,光子不但具有能量,还有动量
C.图丙:汤姆孙研究α粒子散射实验,提出了原子的核式结构模型
D.图丁:玻尔研究阴极射线管证实了阴极射线是带电粒子流
5.氢原子的能级公式为En=(E1<0,量子数n=2,3,4,…),E1是基态氢原子的能量值,光在真空中的传播速度为c,大量处于n=4能级的氢原子向低能级跃迁辐射的多种不同频率的光子中,动量最大值为(　　)
A.- B.
C.- D.
6.(2023全国乙卷)2022年10月,全球众多天文设施观测到迄今最亮伽马射线暴,其中我国的“慧眼”卫星、“极目”空间望远镜等装置在该事件观测中作出重要贡献.由观测结果推断,该伽马射线暴在1分钟内释放的能量量级为1048 J.假设释放的能量来自物质质量的减少,则每秒钟平均减少的质量量级为(光速为3×108 m/s)(　　)
A.1019 kg B.1024 kg
C.1029 kg D.1034 kg
7.(多选)氢原子的能级图如图甲所示,大量处于某激发态的氢原子向低能级跃迁时,发出的复色光通过玻璃三棱镜后能分成如图乙所示的a、b、c、d四条可见光束.已知可见光的光子能量在1.62 eV到3.11 eV之间,则下列说法正确的是(　　)
A.四条可见光中a光波长最大
B.四条可见光中d光波长最大
C.b光为第6能级向第2能级跃迁产生的
D.b光为第4能级向第2能级跃迁产生的
8.如图所示,甲图为研究光电效应规律的实验装置,乙图为用a、b、c三种光分别照射装置甲得到的三条电流表与电压表示数关系的曲线,丙图为氢原子的能级图.下列说法正确的是(　　)
甲
乙
丙
A.若b光为紫光,c光可能是绿光
B.b光的强度等于c光的强度
C.若b光光子能量为11 eV,用它直接照射大量处于基态的氢原子,可使其跃迁
D.若b光光子能量为2.55 eV,用它直接照射大量处于n=2激发态的氢原子,氢原子可以产生6种不同频率的光
二、计算题
9.H的质量是3.016 050 u,质子的质量是1.007 277 u,中子的质量是1.008 665 u,已知1 u相当于931.5 MeV的能量,普朗克常量h=6.63×10-34 J·s,元电荷e=1.6×10-19 C.(计算结果保留三位有效数字)
(1)一个质子和两个中子结合为氚核,是吸收能量还是释放能量 该能量为多少MeV
(2)氚核的结合能和比结合能各是多少
(3)如果(1)中的能量以光子的形式放出,则光子的频率是多少Hz (用科学记数法表示)
参考答案
第五章综合训练
1.D　设Y的电荷数为Z1,质量数为A1,由质量数守恒和电荷数守恒得A+14=A1+17,Z+7=Z1+8,A1+7=2A,Z1+3=2Z,解得Z=2,A=4,选项D正确.
2.B　铀核发生α衰变的核反应方程是UTh+He,故A错误;根据质量数守恒和电荷数守恒可知X的核电荷数和质量数分别为Z=0,A=1,所以X表示中子,故B正确;铀核裂变的一种核反应方程为nBaKr+n,反应前后的中子数不可以约掉,表示是中子轰击引起的反应,故C错误C发生β衰变的核反应方程为CNe,故D错误.
3.A　衰变过程满足质量数守恒和电荷数守恒,则有238=206+4m,92=82+2m-n,联立解得m=8,n=6,故选A.
4.AB　普朗克通过研究黑体辐射提出能量子的概念,成为量子力学的奠基人之一,故A正确;康普顿效应、光电效应说明光具有粒子性,光子具有能量,康普顿效应还表明光子具有动量,故B正确;卢瑟福研究α粒子散射实验,提出了原子的核式结构模型,故C错误;汤姆孙研究阴极射线管证实了阴极射线是带电粒子流,故D错误.
5.A　从n=4能级直接跃迁到n=1能级辐射的光子能量最大,动量最大,即E4-E1==pc,解得p==-,故选A.
6.C　由爱因斯坦质能方程E=mc2可得 kg/s=5×1029 kg/s,选项C正确.
7.AD　由图乙偏折程度可知,a光的折射率最小,d光的折射率最大,所以四条可见光中a光波长最大,d光波长最小,A正确,B错误.根据玻尔原子模型理论,因可见光的光子能量在1.62 eV到3.11 eV之间,故不可能是任何一个较高能级向第1能级跃迁产生的,也不可能是更高能级向第3能级跃迁产生的,所以一定是从较高能级向第2能级跃迁时产生的,即a、b、c、d四条光束只能是第6、5、4、3能级向第2能级跃迁时辐射产生的,且辐射光子能量依次减小;a、b、c、d四条可见光通过三棱镜,根据偏折程度可知,d光光子能量最大,b光光子能量第三,所以b光为第4能级向第2能级跃迁产生的,C错误,D正确.
8.D　由图乙可知,b对应的遏止电压等于c对应的遏止电压,由eUc=Ek=hν-W0,知b的频率等于c的频率,b与c是同一种色光,故A错误;由图乙可知,b对应的饱和电流大于c对应的饱和电流,则b光的光照强度大于c光的光照强度,故B错误;若b光光子能量为11 eV,用它直接照射大量处于基态的氢原子,如果氢原子吸收该光子,则其能量值变为E=E1+ΔE=-13.6 eV+11 eV=-2.6 eV,氢原子没有对应该能量的能级,所以不能使其跃迁,故C错误;若b光光子能量为2.55 eV,用它直接照射大量处于n=2激发态的氢原子,能量值可以达到2.55 eV-3.4 eV=-0.85 eV=E4,即可以使氢原子跃迁到n=4能级,当大量处于n=4能级的氢原子向低能级跃迁时,可以产生=6种不同频率的光,故D正确.
9.答案 (1)释放能量　7.97 MeV
(2)7.97 MeV　2.66 MeV
(3)1.92×1021 Hz
解析 (1)一个质子和两个中子结合成氚核的核反应方程是H+nH
反应前各核子总质量为mp+2mn=1.007 277 u+2×1.008 665 u=3.024 607 u
反应后新核的质量为mH=3.016 050 u
质量亏损为Δm=3.024 607 u-3.016 050 u=0.008 557 u
因反应前的总质量大于反应后的总质量,故此核反应释放能量,释放的核能为ΔE=0.008 557×931.5 MeV=7.97 MeV.
(2)氚核的结合能即为ΔE=7.97 MeV
它的比结合能为=2.66 MeV.
(3)放出的光子的频率为ν= Hz=1.92×1021 Hz.
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