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高考单元复习质量评估(十八)十八、物理光学 原子物理第卷(选择题 共40分)一、本题共10小题;每小题4分,共40分,在每小题给出的四个选项中,有的小题只有一个选项正确,有的小题有多个选项正确,全部选对的得4分,选不全的得2分,有选错或不答的得0分.请将答案填入答题栏内.1.一种电磁波在射过半径为1m的孔时发生了较为明显的衍射现象,则该电磁波肯定不会是A.射线 B.无线电波 C.X射线 D.紫外线解析:考查光发生明显衍射现象的条件及电磁波谱.答案:ACD 2.两束单色光a、b从空气射向玻璃,经折射后形成复合光束C.(如图181所示),则下列说法正确的是A.a光光子的能量比b光光子的能量大B.在玻璃中,a光的光速小于b光的光速 图181C.从玻璃射向空气,a光的临界角大于b光的临界角 D.经同一双缝所得干涉条纹,a光条纹宽度小于b光条纹宽度解析:据折射定律n=,光在介质中的传播速度v=,光子能量E=hv,干涉条纹宽度=k等可讨论出C正确.答案:C3.按照玻尔理论,在氢原子中,当电子从半径为rn的轨道跃迁到半径为rm(rnrm)的轨道时,它的能量变化情况是A.电势能增加,动能增加 B.电势能减少,动能减少C.电势能的减少等于动能的增加量 D.电势能的减少大于动能的增加量解析:氢原子核外电子绕核运转的动能由k得Ek=mv2=k, r减小,Ek增大. 再由能量守恒式E电减=EK增hv (原子向外辐射光子)得E电减Ek增.答案:D 图1824.利用光电管研究光电效应的实验电路如图182所示,用频率为v0的可见光照射阴极K,电流表中有电流通过,则A.用紫外光照射K,电流表中不一定有电流通过B.用红外光照射K,电流表中一定无电流通过C.用频率为v0的可见光照射K,当滑动变阻器的滑片移到A端,电流表中一定无电流通过D.有频率为v0的可见光照射K,当滑动变阻器的滑片向B端滑动时,电流表示数可能不变解析:D选项若原来电流已饱和,则滑片向B端移动电流表示数将不变.答案:D5.根据经典电磁理论,从卢瑟福原子模型可以得到的结论是A.原子十分稳定,原子光谱是连续光谱 B.原子十分稳定,原子光谱是线状光谱C.原子很不稳定,原子光谱是连续光谱 D.原子很不稳定,原子光谱是线状光谱解析:考查对物理模型的来龙去脉的了解.答案:C6.下列哪些现象是光的干涉造成的A.雨后天空出现的彩虹B.阳光下水面上油膜的彩色条纹C.隔着棱镜看到物体的边缘呈现的彩色D.透过手指缝观察太阳时看到的彩色光芒解析:D应为衍射现象.答案:B7.关于光谱的产生,下列说法正确的是A.正常发光的霓虹灯属稀薄气体发光,产生的是明线光谱B.白光通过某种温度较低的蒸气后将产生吸收光谱C.撒上食盐的酒精灯火焰发出的光是明线光谱D.高压气体发光产生的是明线光谱答案:ABC8.处于基态的氢原子在单色光束照射下,只能发出频率为v1、v2、v3的三种光,且v1v2v3,则该照射光的光子能量为A.hv3 B.hv2 C.hv1 D.h(v1v2v3)解析:据题意,在单色光的照射下,氢原子跃迁到n=3的激发态.其中从n=3跃迁到n=1时辐射光子的频率最大为v3,恰等于氢原子从n=1的基态跃迁到n=3的激发态所吸收的光子的能量.答案:A9.放射性元素的半衰期是A.质量减少一半需要的时间 B.原子量减少一半需要的时间C.原子核全部衰变需要时间的一半 D.原子核有半数发生衰变需要的时间答案:D10.下列哪些应用是把放射性同位素作为示踪原子的A.射线探伤义B.利用含有放射性碘B1的油,检测地下油管的漏油情况C.利用钴60治疗肿瘤等疾病D.把含有放射性元素的肥料施给农作物,用来检测放射性元素在农作物内转移和分布情况,找出合理施肥的规律答案:BD第卷(共110分)二、本题共三小题,共18分.把答案直接填在题中的横线上或按要求作图.11.由天然放射性元素(Po)放出的射线X,轰击铍(Be)时会产生粒子流A,用粒子流A轰击石蜡时会打出粒子流B,经研究知道,X为_,A为_,B为_(如图183).图183答案:粒子; 中子; 质子12.在蜡烛焰和光屏间放一遮光板,遮光板上有一个孔径可调的圆孔,在圆孔的直径由几米逐渐减到圆孔闭合的过程中,光屏上先后观察到的现象是(1)_, (2)_,(3)_, (4)_.答案: (1)圆形的亮斑; (2)倒立的烛焰的像; (3)明暗相间的圆环(衍射条纹); (4)一片黑暗13.完成下列核反应方程并说出反应类型Rn_属_Kr_属_He_n,属_答案:He, 衰变; 3n, 裂变; C, 原子核的人工转变三、本题共三小题,共22分.把答案直接填在题中的横线上或按要求作图.14.1956年李政道和杨振宁提出在弱相互作用下宇称不守恒,并由吴健雄用Co放射源进行实验验证.次年,李、杨两人为此获得诺贝尔物理奖, Co的衰变过程是CoNi.其中是反中微子,它的电荷为零,静止质量可认为是零.在上述衰变过程中,衰变产物Ni的质量数A是_,核电荷数Z是_.在衰变前Co核静止,根据云室照片可以看出,衰变产物Ni和e的运动径迹不在一条直线上.如果认为衰变产物只有Ni和e, 那么衰变过程将违背_守恒定律.答案: 60; 28; 动量15.由中国提供永磁体的阿尔法磁谱仪如图184所示,它曾由航天飞机携带升空,将来安装在阿尔法国际空间站中,主要使命之一是探索宇宙中的反物质.所谓的反物质即质量与正粒子相等,带电量与正粒子相等但电性相反的物质.例如反质子即为H,假若使一束质子、反质子、粒子和反粒子组成的射线,沿OO进入匀强磁场B2而形成4条径迹,则下列说法正确的是_.图184A.1、2是反粒子的径迹 B.3、4为反粒子的径迹C.2为反粒子径迹 D.4为反粒子径迹解析:本题考查带电粒子在磁场中的匀速圆周运动及速度选择器、粒子的性质.由于4种射线均能沿OO直线通过B1, 因此它们的速率相等(v=).进入B2后做匀速圆周运动的半径r=. 由于粒子和反粒子的大,所以半径也大.答案:AC16.如图185所示是工业生产中使用的光控高频感应炉工作原理图,它由电源A、光电管、放大器、电磁继电器,电源B、高频感应炉等几部分组成.(1)示意图中,电源A是_电源,电源B是_电源.(填“交流”或“直流”)(2)这一装置的工作原理是_.(3)当用绿光照射光电管阴极K时,可以使高频感应炉停止工作,则下列_说法正确图185A.增大绿光强度,光电子最大初动能增大B.增大绿光照射强度,电路中光电流增大C.改用比绿光波长大的光照射光电管阴极K时,高频感应炉一定停止工作D.改用比绿光频率大的光照射光电管阴极K时,高频感应炉一定停止工作答案:(1)直流;交流(2)当光照射到光电管时,电路中有电流通过,电磁铁将衔铁吸引下来,高频感应炉电路断开.感应炉停止工作.(3)BD四、本题共5小题,共70分,解答应写明必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤.只写出答案的不能得分,有数值计算的题,答案中必须明确写出数值和单位.17.镜头上氟化镁薄膜的折射率为1.38,对于真空中波长为5500埃的黄绿光来说,这层膜的厚度至少是多少埃？解析:真空中波长、波速、频率的关系式: c=f在介质中设光的传播速度为v.有:v=介f再由n=得介=膜的厚度d=介=996答案:99618.已知人眼瞳孔的直径为d,在1s内进入瞳孔N个波长为的光子时就能引起视觉,若辐射功率为P的点光源发出波长为的光,则人眼能看到此光源时距光源的最大距离是多少？解析:瞳孔的面积S1=.设光源均匀辐射.瞳孔至光源的距离为R时,恰能引起视觉. 在此距离上1s内眼睛接收的光能E1=Nh.1s内光源辐射的总能量就是以R为半径的球面接收到的光能.设为E2. 球面积S2=4R2由 得:E2=由题意E2=P代入上式求得R=.答案: 19.某核电站发电功率为5105kW, 用铀235作为核燃料,已知每个U235裂变后能释放200MeV的能量,设释放的核能全部转化为电能,则该核电站每天消耗的铀为多少？解析:核电站每天总的发电能量E=Pt=4.321013J设每天消耗的铀核数为n个,有:E=n2001061.61019Jn=1.351024个摩尔数=2.24mol所消耗的铀的质量m=2.24235g527g答案:527g20.云室处在磁感应强度为B的匀强磁场中,一静止的质量为M的原子核在云室中发生一次衰变, 粒子的质量为m,电量为q,其运动轨迹在与磁场垂直的平面内.现测得粒子的轨道半径为R,试求在衰变过程中的质量亏损.(注:涉及动量问题时,亏损的质量可忽略不计)解析:用v表示粒子的速度,由洛伦兹力和牛顿定律可得qvB=m用v表示衰变后剩余核的速度,在考虑衰变过程中系统的动量守恒时,因为亏损质量很小,可不予考虑,由动量守恒可知:(Mm)v=mv在衰变过程中, 粒子和剩余核的动能来自于亏损质量的质量mc2=(Mm)v 2mv2解得m=.答案: 21.太阳现正处于主序星演化阶段,它主要是由电子和H、He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2e4HHe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H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H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=6.4106m,地球质量m=6.01024kg,日地中心的距离r=1.51011m,地球表面的重力加速度g=10m/s2,1年约为3.2107s.试估算目前太阳的质量M.(2)已知质子质量mp=1.67261027kg, He核质量m=6.64581027kg,电子质量me=0.91030kg,光速c=3108m/s.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=1.35103W/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)解析:本题考查万有引力定律、牛顿运动定律、质能关系及能量守恒等众多知识点及综合运用的能力.(1)估算太阳的质量M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Gr地球表面处重力加速度g= (式中m为地球的质量)上述两式联立解得: M=m(代入数值得M=21030kg(2)根据质量亏损和质能公式,该核反应每发生一次释放的核能为E=(4mp2mem)c2代入数值解得E=4.21012J(3)根据题给假定,在太阳继续保持在主序星阶段的时间内,发生题中所述的核聚变反应的次数为:N=10因此太阳总共辐射出的能量为E=NE设太阳辐射是各向同性的,则每秒内太阳向外放出的辐射能为=4r2w所以太阳继续保持在主序星阶段的时间为t=由以上各式解得t=解得:t=11010年答案:(1)21030kg (2)4.21012J (3)11010年