2017年高考物理高考题和高考模拟题分项版汇编专题11波粒二象性原子结构和原子核含解析选修3_520.wps
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1、专题 1111 波粒二象性、原子结构和原子核 1【2017天津卷】我国自主研发制造的国际热核聚变核心部件在国际上率先通过权威机构 认证,这是我国对国际热核聚变项目的重大贡献。下列核反应方程中属于聚变反应的是 A 2 3 4 1 1H 1H 2 He 0 n B174 N 42 He 1 78O 1H C 42 He 2173 Al 3105 P 01n D 235 1 144 89 1 92 U 0 n 56 Ba 36 Kr 30 n 【答案】A 【考点定位】核反应的种类 【名师点睛】本题的关键是知道核反应的分类,区别衰变和核反应。 2【2017“”新课标 卷】大科学工程 人造太阳 主要是将
2、氘核聚变反应释放的能量用来发 2 2 3 1 2 He 的质量为 1 H 1 H2He 0 n 。已知 2 3 1 H 的质量为 2.013 6 u , 电。氘核聚变反应方程是 1 0 n 的质量为 1.008 7 u,1 u=931 MeV/c 3.015 0 u, 2。氘核聚变反应中释放的核能约为 A3.7 MeV B3.3 MeV C2.7 MeV D0.93 MeV 【答案】B 【解析】根据质能方程,释放的核能 E mc2 ,m 2m m m 0.003 5u ,则 H He n 1 E 0.003 5u931 MeV/c2 c2 3.258 5 MeV 3.3 MeV,故 B 正确,
3、ACD 错误。 【考点定位】质能方程 【名师点睛】本题考查质能方程,注意原子核的质量单位不是 kg,由质能方程求核能时要细心。 3【2017江苏卷】原子核的比结合能曲线如图所示,根据该曲线,下列判断中正确的 有 4 (A) (B) 46 3Li 核更稳定 (C)两个 2 1H 核结合成 4 (D) 235 92 U 核中核子的平均结合能比 89 36 Kr 核中的大 【答案】BC 【考点定位】比结合能 结合能 【名师点睛】本题主要是要理解比结合能的含义,知道结合能与比结合能的区分与关系以及 在核反应过程中由比结合能小的反应生成比结合能大的要释放能量 4【2017新课标卷】在光电效应实验中,分别
4、用频率为 a、b 的单色光 a、b 照射到同 种金属上,测得相应的遏止电压分别为 Ua 和 Ub、光电子的最大初动能分别为 Eka 和 Ekb。h 为普 朗克常量。下列说法正确的是 A若 ab,则一定有 Uab,则一定有 EkaEkb 2 C若 Uab,则一定有 haEkahbEkb 【答案】BC 【解析】由爱因斯坦光电效应方程 Ekm h W ,又由动能定理有E eU ,当 时, km a b E E ,U U ,A 错误,B 正确;若U U ,则有 ka kb a b a b E E ,C 正确;同种金属的逸 ka kb 出功不变,则W h Ekm 不变,D 错误。 【考点定位】光电效应
5、【名师点睛】本题主要考查光电效应。发生光电效应的条件是入射光的频率大于金属的极限频 率,光的强弱只影响单位时间内发出光电子的数目;光电子的最大初动能和遏止电压由照射光 的频率和金属的逸出功决定;逸出功由金属本身决定,与光的频率无关。 5【2017北京卷】2017 年 年 初 , 我 国 研 制 的 “大 连 光 源 ”极 紫 外 自 由 电 子 激 光装置,发出了波长在 100 nm(1 nm=109 m)附近连续可调的世界上最强的极紫外激光脉 冲。大连光源因其光子的能量大、密度高,可在能源利用、光刻技术、雾霾治理等领域的研究 中发挥重要作用。 一个处于极紫外波段的光子所具有的能量可以电离一个
6、分子,但又不会把分子打碎。据此判断, 能够电离一个分子的能量约为(取普朗克常量 h=6.61034 Js,真空光速 c=3108 m/s) A1021 J B1018 J C1015 J D1012 J 【答案】B 【考点定位】光子的能量、电离 【名师点睛】根据题意可知光子的能量足以电离一个分子,因此该光子的能量应比该分子的电 离能大,同时又不能把分子打碎,因此两者能量具有相同的数量级,不能大太多。 6【 2017 新 课 标 卷 】 一 静 止 的 铀 核 放 出 一 个 粒 子 衰 变 成 钍 核 , 衰 变 方 程 为 29328 U 23940Th 42 He 。下列说法正确的是 A衰
7、变后钍核的动能等于 粒子的动能 B衰变后钍核的动量大小等于 粒子的动量大小 3 C铀核的半衰期等于其放出一个 粒子所经历的时间 D衰变后 粒子与钍核的质量之和等于衰变前铀核的质量 【答案】B 【解析】根据动量守恒定律可知,生成的钍核的动量与 粒子的动量等大反向,选项 B 正确; 根据 p 2 E 可知,衰变后钍核的动能小于 粒子的动能,选项 A 错误;铀核的半衰期等于一 k 2 m 半数量的铀核衰变需要的时间,而放出一个 粒子所经历的时间是一个原子核衰变的时间,故 两者不等,选项 C 错误;由于该反应放出能量,由质能方程可知,衰变后 粒子与钍核的质量 之和小于衰变前铀核的质量,选项 D 错误;
8、故选 B。 【考点定位】半衰期;动量守恒定律;质能方程 【名师点睛】此题考查了原子核的反冲问题以及对半衰期的理解;对于有能量放出的核反应, 质量数守恒,但是质量不守恒;知道动量和动能的关系 p 2 E 。 k 2 m 1 4 7【2017江苏卷】质子( “”“”“”(选填 大于 、 小于 或 等于 ) 粒子的动量,质子和 粒子的德布罗意波波长之 比为 【答案】小于 2:1 【考点定位】物质波 【名师点睛】考查公式,动量与动能的关系以及物质的波的波长和公式,较容易 8【2017北京卷】(18分)在磁感应强度为 B 的匀强磁场中,一个静止的放射性原子核发生 了一次 衰变。放射出的 粒子( 24 H
9、e )在与磁场垂直的平面内做圆周运动,其轨道半径为 R。以 m、q 分别表示 粒子的质量和电荷量。 (1)放射性原子核用 A X Z 表示,新核的元素符号用 Y 表示,写出该 衰变的核反应方程。 (2) 粒子的圆周运动可以等效成一个环形电流,求圆周运动的周期和环形电流大小。 (3)设该衰变过程释放的核能都转为为 粒子和新核的动能,新核的质量为 M,求衰变过程 4 的质量亏损 m。 【答案】(1) A A X Y He 4 4 (2) Z Z2 2 2m qB q B 2 2m (3) (M m)(qBR) 2 2mMc 2 【解析】(1)根据核反应中质量数与电荷数守恒可知,该 衰变的核反应方程
10、为 A A X Y He 4 4 Z Z2 2 qvB m (2)设 粒子在磁场中做圆周运动的速度大小为 v,由洛伦兹力提供向心力有 v 2 R T 根据圆周运动的参量关系有 2R v T 得 粒子在磁场中运动的周期 2m qB 根据电流强度定义式,可得环形电流大小为I q q B 2 T 2m (3)由 v 2 qvB m ,得 R v qBR m 设衰变后新核 Y 的速度大小为 v,核反应前后系统动量守恒,有 Mvmv=0 可得 mv qBR v M M 根据爱因斯坦质能方程和能量守恒定律有 2 1 2 1 2 mc Mv mv 2 2 解得m (M m)(qBR) 2 2mMc 2 说明
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