包头一中2012——2013学年度高二年级四月份月考

物理能力测试

21．目前，在居室装修中经常用花岗岩、大理石等装修材料，这些岩石都不同程度地含有放射性元素。比如，这些含有铀、钍的花岗岩等会释放出惰性气体氡，而氡会发生放射性衰变，放射出α、β、γ射线，这些射线会导致细胞发生癌变及呼吸道等方面的疾病。根据有关放射性知识可知，下列说法正确的是（ ）

A．放射线改变了布料性质使其不再因摩擦而生电，达到了消除有害静电目的

B．原子核衰变可同时放出α、β、γ射线，其贯穿能力依次增强

C．治疗脑肿瘤的“γ刀”是利用了γ射线电离本领大的特性

D．β射线的电子是原子核外电子释放出来而形成的

22.下列说法正确的是（ ）

A.核裂变和核聚变过程质量数一定减小

B.同种放射性元素在化合物中半衰期比单质中长，且升高温度可以使半衰期缩短

C.根据质能方程，1μ对应931.5MeV的能量。质能方程中的E是指物体的能量，而不是指核反应中的核能

D.氡的半衰期为3.8天，若有四个氡原子核，经过7.6天就只剩下一个

23．“朝核危机”引起全球瞩目，其焦点就是朝鲜核电站采用轻水堆还是重水堆．重水堆核电站在发电的同时还可以生产出可供研制核武器的钚239（
），这种钚239可由铀239（
）经过n次
衰变而产生，则n为(　　)

A．2 B．239 C．145 D．92

24．下列说法正确的是（ ）

A.康普顿发现了电子

B.卢瑟福提出了原子的核式结构模型

C.贝克勒耳发现了铀和含铀矿物的天然放射现象

D.组成原子核的核子越多，它的结合能越高，核子结合得越牢固，原子核越稳定

25．用蓝光照射某种金属表面发生了光电效应．现将该蓝光的强度减弱，则(　　)

A．从光照至金属表面上到发射出光电子之间的时间间隔将明显增加

B．逸出的光电子的最大初动能将减少

C．单位时间内从金属表面逸出的光电子数目将减少

D．有可能不发生光电效应

26．当两个中子和两个质子结合成一个
粒子时，放出28．30MeV的能量，当三个
粒子结合成一个碳核时，放出7．26MeV的能量，则当6个中子和6个质子结合成一个碳核时，释放的能量为(　　)

A．21．04MeV B．35．56MeV C．92．16MeV D．77．64MeV

27.下列说法正确的是 (　　)

A. 是α衰变方程

B. 是核聚变反应方程

C. 是核裂变反应方程

D. 是原子核的人工转变方程

28.在光电效应实验中,飞飞同学用同一光电管在不同实验条件下得到了三条光电流与电压之间的关系曲线(甲光、乙光、丙光),如上图所示.则可判断出( )

A.甲光的频率大于乙光的频率

B.乙光的波长大于丙光的波长

C.乙光对应的截止频率大于丙光的截止频率

D.甲光对应的光电子最大初动能大于丙光的光电子最大初动能

29．处于激发状态的原子，如果在入射光电磁场的影响下，引起高能态向低能态跃迁，这种辐射叫做受激辐射．原子发生受激辐射时发出的光子的频率、发射方向等，都跟入射光子完全一样，这样使光得到加强，这就是激光产生的机理．在受激辐射时，产生激光的原子的总能量En、系统的电势能Ep、电子的动能Ek的变化情况是(　　)

A．En减小、Ep增大、Ek减小 B．En不变、Ep减小、Ek增大

C．En增大、Ep增大、Ek增大 D．En减小、Ep减小、Ek增大

30．用光子能量为E的单色光照射容器中处于基态的氢原子，发现该容器内的氢能够释放出三种不同频率的光子，它们的频率由低到高依次为ν1、ν2、ν3，由此可知，开始用来照射容器的单色光的光子能量可以表示为 (　　)

A．hν1 B．hν3

C．hν1＋hν2 D．hν1＋hν2＋hν3

31．用大量具有一定能量的电子轰击大量处于基态的氢原子，观测到了一定数目的光谱线．调高电子的能量再次进行观测，发现光谱线的数目比原来增加了5条．用Δn表示两次观测中最高激发态的量子数n之差，E表示调高后电子的能量．如图所示，可知Δn和E的可能值为 (　 　)

A．Δn＝1,13.22 eV

B．Δn＝2,13.22 eV

C．Δn＝1,12.75 eV

D．Δn＝2,12.75 eV

32．在氢原子的能级示意图，一群氢原子处于n＝3的激发态，在向较低能级跃迁的过程中向外发出光子，用这些光照射逸出功为2.49 eV的金属钠，下列说法中正确的是 (　　)

A．这群氢原子能发出三种频率不同的光，其中从n＝3跃迁到n＝2所发出的光的波长最短

B．这群氢原子能发出两种频率不同的光，其中从n＝3跃迁到n＝1所发出的光的频率最高

C．金属钠表面所发出的光电子的初动能最大值为11.11 eV

D．金属钠表面所发出的光电子的初动能最大值为9.60 eV

第Ⅱ卷（非选择题）

33.(16分)已知氢原子基态的电子轨道半径为r1=0.528×10-10m,量子数为n的能级值为

(1) 求电子在基态轨道上运动时的动能

(2) 有一群氢原子处于量子数n=3的激发态。画一能级图，在图上用箭头标明这些氢原子能发出哪几条光谱线

(3) 计算这几条光谱线中波长最短的一条的波长

（4）若要使处于基态的氢原子电离，至少要用多大频率的电磁波照射原子。(其中静电力恒量K=9.0×109N·m2/C2，电子电量e=1.6×10-19C，普朗克恒量h=6.63×10-34J·s，真空中光速c=3.0×108m/s)。

34．（18分）钚的放射性同位素Pu静止时衰变为铀核激发态U*和α粒子，而铀核激发态U*立即衰变为铀核U，并放出能量为0.097 MeV的γ光子．已知：Pu、U和α粒子的质量分别为mPu＝239.0521 u、mU＝235.0439 u和mα＝4.0026 u，1 u＝931.5 MeV/c2.

(1)写出衰变方程

(2)已知衰变放出的光子的动量可忽略，求α粒子的动能

35．(18分)设太阳内部持续不断地发生着4个质子聚变为1个氦核放出2个正电子的热核反应，这个核反应释放的大量能量就是太阳的能源．已知mp＝1.007276 u，mHe＝4.002603 u，me＝0.000548 u.

(1)写出这个核反应方程

(2)这一核反应释放出的能量有多少焦

(3)若太阳向空间辐射的总功率为3.8×1026W，则太阳质量每秒将减少多少千克

21.B 22.C 23.A 24.BC 25.C 26.C 27.BD 28.B 29.D 30.BC 31.AD 32.D

33.(1)设电子的质量为m，电子在基态轨道上的速率为v1，根据牛顿第

(2)当氢原子从量子数n=3的能级跃迁到较低能级时，可以得到3条光谱线。

(3)与波长最短的一条光谱线对应的能级差为E3-E1。

(4)欲使氢原子电离，即将电子移到离核无穷远处，此处E∞＝0，

故ΔE≥E∞－E1＝0－(－13.6 eV)＝13.6 eV

对应光子的最小频率应为：ν＝
＝3.28×1015 Hz.

34.解析：(1)衰变方程为

Pu→U*＋He

U*→U＋γ

或合起来有

Pu→U＋He＋γ

(2)上述衰变过程的质量亏损为

Δm＝mPu－mU－mα 放出的能量为ΔE＝c2·Δm

这些能量是铀核U的动能EU、 α粒子的动能Eα和γ光子的能量Eγ之和ΔE＝EU＋Eα＋Eγ EU＋Eα＝(mPu－mU－mα)c2－Eγ

设衰变后的铀核和α粒子的速度分别为vU和vα，则由动量守恒有

mUvU＝mαvα

又由动能的定义知EU＝mUv，Eα＝mαv 得＝ Eα＝[(mPu－mU－mα)c2－Eγ]

代入题给数据得Eα＝5.034 MeV.

35.(1)核反应方程式为：4H―→He＋2e

(2)该核反应中放出的结合能为：

ΔE＝(4mp－mHe－2me)c2

解得ΔE≈23.7 MeV≈3.79×10－12 J

(3)太阳每秒减少的质量为：Δm＝

解得：Δm≈4.2×109 kg