2020屆高考物理一輪復習 波粒二象性 新人教版選修3-5

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1、選考部分 選修3-5 第3講 (本欄目內(nèi)容，在學生用書中以活頁形式分冊裝訂！) 一、選擇題 1．科學家發(fā)現(xiàn)在月球上含有豐富的23He(氦3)．它是一種高效、清潔、安全的核聚變?nèi)剂?，其參與的一種核聚變反應(yīng)的方程式為23He＋23He―→211H＋24He.關(guān)于23He聚變下列表述正確的是(　　) A．聚變反應(yīng)不會釋放能量 B．聚變反應(yīng)產(chǎn)生了新的原子核 C．聚變反應(yīng)沒有質(zhì)量虧損 D．目前核電站都采用23He聚變反應(yīng)發(fā)電 解析：　核聚變過程中會發(fā)生質(zhì)量虧損，同時伴有巨大的核能放出，故A、C都是錯誤的；聚變反應(yīng)中會產(chǎn)生新的原子核，如本題中生成了24He，故B正確；目前核電站的核燃

2、料一般還是鈾235，故D錯誤． 答案：　B 2．如下圖所示，印度第一艘自主研發(fā)的核潛艇于2020年7月26日正式下水，成為世界第六個擁有核潛艇的國家．核動力潛艇是潛艇中的一種類型，指以核反應(yīng)堆為動力來源設(shè)計的潛艇．在核反應(yīng)中有一種是一個 92235U原子核在中子的轟擊下發(fā)生的一種可能的裂變反應(yīng)，其裂變方程為 23592U＋01n→X＋3894 Sr＋1001n，則下列敘述正確的是(　　) A．X原子核中含有54個質(zhì)子 B．X原子核中含有53個中子 C．裂變時釋放能量是因為虧損的質(zhì)量變成了能量 D．裂變時釋放能量，出現(xiàn)質(zhì)量虧損，質(zhì)量數(shù)不守恒 解析：　由核反應(yīng)方程的質(zhì)量數(shù)守恒和電

3、荷數(shù)守恒可知：X原子核中含有54個質(zhì)子，78個中子，故A正確，B、D錯，釋放能量不是質(zhì)量變成了能量，而是虧損的質(zhì)量以能量的形式釋放，C錯． 答案：　A 3.如右圖所示為氫原子的能級圖．用大量能量為12.76 eV的光子照射一群處于基態(tài)的氫原子，氫原子發(fā)射出不同波長的光波，其中最多包含有幾種不同波長的光波(　　) A．3種　　　　　　　　　 B．4種 C．5種 D．6種 解析：　本題考查波爾的能級理論．由圖可知基態(tài)氫原子的能級值為－13.61 eV，吸收12.76 eV的能量后變?yōu)椋?.85 eV，原子躍遷到了第4能級，由于氫原子是大量的，故輻射的光子種類是＝6種，故D選項正確．本

4、題難度中等． 答案：　D 4．(2020·湖北重點中學聯(lián)考)北京奧運會的相關(guān)場館建設(shè)大量采用對環(huán)境有益的新技術(shù)，如奧運會場館周圍80%的路燈利用了太陽能發(fā)電技術(shù)，奧運會90%的洗浴熱水采用了全玻真空太陽能集熱技術(shù)．太陽能的產(chǎn)生是太陽內(nèi)部高溫高壓條件下的核反應(yīng)形成的，下列說法正確的是(　　) A．該核反應(yīng)的方程可能是411H―→24He＋210e B．該核反應(yīng)的方程可能是 23592U＋01n―→ 13654Xe＋3890Sr＋1001n C．411H―→24He＋210e反應(yīng)之所以釋放出能量，是因為11H核子的平均質(zhì)量較24He的大 D．411H―→24He＋210e反應(yīng)之所以釋放

5、出能量，是因為11H核子的平均質(zhì)量較24He的小 解析：　太陽能是由太陽內(nèi)部核聚變反應(yīng)產(chǎn)生的，反應(yīng)中釋放出能量是因為11H核子的平均質(zhì)量較24He的大，故A、C正確． 答案：　AC 5．紫外線照射一些物質(zhì)時，會發(fā)生熒光效應(yīng)，即物質(zhì)發(fā)出可見光．這些物質(zhì)中的原子先后發(fā)生兩次躍遷，其能量變化分別為ΔE1和ΔE2.下列關(guān)于原子這兩次躍遷的說法中正確的是(　　) A．先向高能級躍遷，再向低能級躍遷，且|ΔE1|＜|ΔE2| B．先向高能級躍遷，再向低能級躍遷，且|ΔE1|＞|ΔE2| C．兩次均向高能級躍遷，且|ΔE1|＞|ΔE2| D．兩次均向低能級躍遷，且|ΔE1|＜|ΔE2| 解析

6、：　原子首先吸收光子(紫外線)，先向高能級躍遷，后向低能級躍遷，再輻射光子(可見光)，因紫外線頻率大于可見光頻率，故能量大于可見光的光子能量，所以|ΔE1|＞|ΔE2|，B正確． 答案：　B 6. 23892U放射性衰變有多種可能途徑，其中一種途徑是先變成 83210Bi，而 83210Bi可以經(jīng)一次衰變變成 a210X(X代表某種元素)，也可以經(jīng)一次衰變變成81 bTi, a210X和81 bTi最后都變成 82206Pb，衰變路徑如圖所示，則圖中(　　) A．a(chǎn)＝82，b＝211 B．①是β衰變，②是α衰變 C．①是α衰變，②是β衰變 D．81 bTi經(jīng)過一次α衰變變成 82206

7、Pb 解析：　由 83210Bi衰變?yōu)?a210Bi，質(zhì)量數(shù)沒有變化，所以①是β衰變，根據(jù)核電荷數(shù)守恒同時可判斷a＝84；由 83210Bi衰變?yōu)?1 bTi，因為核電荷數(shù)減2，可判斷②為α衰變，同時可判斷b＝206，所以A、C兩項錯誤，B項正確.81 bTi經(jīng)過一次β 衰變變成 82206Pb，D項錯誤．本題正確答案為B項． 答案：　B 7．靜止的氡核 86222Rn放出α粒子后變成釙核 84218Po，α粒子動能為E0.若衰變放出的能量全部變?yōu)榉礇_核和α粒子的動能，真空中的光速為c，則該反應(yīng)中的質(zhì)量虧損為(　　) A. B．0 C. D. 解析：　由于衰變過程中動量守恒

8、，則反沖核和α粒子的動量大小相等，由Ek＝∝可得它們的動能之比為，因此衰變釋放的總能量是，由質(zhì)能方程ΔE＝Δmc2可得質(zhì)量虧損Δm＝.即正確答案為C項． 答案：　C 二、非選擇題 8．(2020·海南卷)能量為Ei的光子照射基態(tài)氫原子，剛好可使該原子中的電子成為自由電子，這一能量Ei稱為氫的電離能．現(xiàn)用一頻率為ν的光子從基態(tài)氫原子中擊出了一電子，該電子在遠離核以后速度的大小為________(用光子頻率ν、電子質(zhì)量m、氫的電離能Ei與普朗克常量h表示)． 答案：　 9．(1)若規(guī)定氫原子處于基態(tài)時的能量為E1＝0，則其他各激發(fā)態(tài)的能量依次為E2＝10.2 eV、E3＝12.09 eV

9、、E4＝12.75 eV、E5＝13.06 eV……在氣體放電管中，處于基態(tài)的氫原子受到能量為12.8 eV的高速電子轟擊而躍遷到激發(fā)態(tài)，在這些氫原子從激發(fā)態(tài)向低能級躍遷的過程中(　　) A．總共能輻射出6種不同頻率的光子 B．總共能輻射出10種不同頻率的光子 C．輻射出波長最長的光子是從n＝4躍遷到n＝3能級時放出的 D．輻射出波長最長的光子是從n＝5躍遷到n＝4能級時放出的 (2)氦氖激光器能產(chǎn)生三種波長的激光，其中兩種波長分別為λ1＝0.632 8 μm，λ2＝3.39 μm.已知波長為λ1的激光是氖原子在能級間隔為ΔE1＝1.96 eV的兩個能級之間躍遷產(chǎn)生的．用ΔE2表示產(chǎn)

10、生波長為λ2的激光所對應(yīng)的躍遷的能級間隔，則ΔE2的近似值為________． 解析：　(1)基態(tài)氫原子被高速電子轟擊而躍遷時可獲得小于12.8 eV的能量，依題意可知基態(tài)的氫原子可躍遷到n＝4能級，氫原子在n＝4能級向低能級躍遷的過程中可能有：4→1、4→2、4→3、3→1、3→2、2→1等6種不同頻率的光子輻射出來，其中從n＝4躍遷到n＝3能級時輻射出的光子能量最小，頻率最低，波長最長，故A、C對． (2)光子能量與其頻率成正比，與波長成反比，根據(jù)發(fā)射(吸收)光子的能量等于對應(yīng)的兩個能級間隔．所以能級間隔與光子波長成反比，即：ΔE1∶ΔE2＝λ2∶λ1，解之得：ΔE2≈0.36 eV.

11、 答案：　(1)AC　(2)0.36 eV 10．某些建筑材料可產(chǎn)生放射性氣體——氡，氡可以發(fā)生α或β衰變，如果人長期生活在氡濃度過高的環(huán)境中，那么氡經(jīng)過人的呼吸道沉積在肺部，并放出大量射線，會危害人體健康．原來靜止的氡核( 86222Rn)發(fā)生一次α衰變生成新核釙(Po)．已知放出的α粒子的速度為v. (1)寫出衰變方程． (2)求衰變生成的釙核的速度． 解析：　(1)衰變方程為： 86222Rn―→ 84218Po＋24He (2)設(shè)放出的α粒子的速度方向為正方向，釙核和α粒子的質(zhì)量分別為M、m，由動量守恒定律得 M1v1＋mv＝0 v1＝－v＝－v＝－. 方向與α粒子速

12、度方向相反． 答案：　(1) 86222Rn―→ 84218Po＋24He (2)　方向與α粒子速度方向相反 11．(1)2020年3月23日央視報道，中科院等離子體物理研究所經(jīng)過八年的艱苦奮斗，終于率先建成了世界上第一個全超導的托克馬克試驗裝置并調(diào)試成功；這種裝置被稱為“人造太陽”(如下圖所示)，它能夠承受上億攝氏度的高溫且能夠控制等離子態(tài)的核子發(fā)生聚變并穩(wěn)定持續(xù)地輸出能量，就像太陽一樣為人類提供無限的能源．下列關(guān)于“人造太陽”的說法中正確的是(　　) A．“人造太陽”的核反應(yīng)方程是12H＋13H→24He＋01n B．“人造太陽”的核反應(yīng)方程是 23592U＋01n→ 14456

13、Ba＋3689Kr＋301n C．核燃料的質(zhì)量相同時，聚變反應(yīng)釋放的能量比裂變反應(yīng)大得多 D．核燃料的質(zhì)量相同時，聚變反應(yīng)釋放的能量與裂變反應(yīng)釋放的能量相同 (2)一個靜止的鈾核 23292U(原子質(zhì)量為232.037 2 u)放出一個α粒子(原子質(zhì)量為4.002 6 u)后衰變成釷核 22890Th(原子質(zhì)量為228.028 7 u)．(已知原子質(zhì)量單位1 u＝1.67×10－27 kg，1 u相當于931.5 MeV的能量) ①寫出鈾核的衰變反應(yīng)方程； ②算出該衰變反應(yīng)中釋放出的核能； ③若釋放的核能全部轉(zhuǎn)化為新核的動能，則α粒子的動能為多少？ 解析：　(1)由于太陽的核反應(yīng)

14、為聚變反應(yīng)，故選項A正確、B錯誤；核燃料的質(zhì)量相同時，聚變反應(yīng)時的質(zhì)量虧損大于裂變反應(yīng)時的質(zhì)量虧損，所以聚變反應(yīng)釋放的能量多，選項C正確、D錯誤． (2)① 23290U→ 22890 Th＋24He ②質(zhì)量虧損Δm＝mU－mα－mTh＝0.005 9 u ΔE＝Δmc2＝0.005 9×931.5 MeV＝5.50 MeV ③設(shè)α粒子的速度為v1，釷核的速度為v2，則由動量守恒可得： 0＝Mαv1＋mThv2 由能量守恒可得：ΔE＝mαv12＋mThv22 解得：Eα＝mαv12＝5.4 MeV. 答案：　(1)AC　 (2)① 23292U→ 22890Th＋24 He?、?.50 MeV ③5.4 MeV