2023年度高二物理期末復習單元檢測：波粒二象性 原子結(jié)構(gòu)

第5頁波粒二象性原子結(jié)構(gòu)與原子核1．用一束紫外線照射某金屬時不能發(fā)生光電效應，可能使該金屬發(fā)生光電效應的措施是()A．改用紅光照射B．改用X射線照射C．改用強度更大的原紫外線照射D．延長原紫外線的照射時間2．關(guān)于光電效應的規(guī)律，以下說法中正確的選項是()B．光電子的最大初動能跟入射光強度成正比C．發(fā)生光電效應的反響時間一般都大于10－7sD．只有入射光的波長大于該金屬的極限波長，光電效應才能發(fā)生3．[多項選擇]以下關(guān)于波粒二象性的說法正確的選項是()A．光電效應揭示了光的波動性B．使光子一個一個地通過單縫，假設(shè)時間足夠長，底片上也會出現(xiàn)衍射圖樣C．黑體輻射的實驗規(guī)律可用光的粒子性解釋D．熱中子束射到晶體上產(chǎn)生衍射圖樣說明中子具有波動性4．以下說法正確的選項是()A．光子像其他粒子一樣，不但具有能量，也具有動量B．比結(jié)合能越大，原子核越不穩(wěn)定C．將由放射性元素組成的化合物進行高溫分解，會改變放射性元素的半衰期D．原子核的質(zhì)量大于組成它的核子的質(zhì)量之和，這個現(xiàn)象叫做質(zhì)量虧損5．以下核反響方程中，屬于α衰變的是()A．eq\o\al(14,7)N＋eq\o\al(4,2)He→eq\o\al(17,8)O＋eq\o\al(1,1)H B．eq\o\al(238,92)U→eq\o\al(234,90)Th＋eq\o\al(4,2)HeC．eq\o\al(2,1)H＋eq\o\al(3,1)H→eq\o\al(4,2)He＋eq\o\al(1,0)n D．eq\o\al(234,90)Th→eq\o\al(234,91)Pa＋eq\o\al(0,－1)e6．根據(jù)氫原子的能級圖，現(xiàn)讓一束單色光照射到大量處于基態(tài)(量子數(shù)n＝1)的氫原子上，受激的氫原子能自發(fā)地發(fā)出6種不同頻率的光，那么照射氫原子的單色光的光子能量為()A．12．75eVB．13．06eVC．13．6eVD．0．85eV7．根據(jù)玻爾理論，氫原子的能級公式為En＝eq\f(A,n2)(n為能級，A為基態(tài)能量)，一個氫原子中的電子從n＝4的能級直接躍遷到基態(tài)，在此過程中()A．氫原子輻射一個能量為eq\f(15A,16)的光子B．氫原子輻射一個能量為－eq\f(15A,16)的光子C．氫原子輻射一系列頻率的光子，其中頻率最大的光子能量為eq\f(15A,16)D．氫原子輻射一系列頻率的光子，其中頻率最大的光子能量為－eq\f(15A,16)8．靜止在勻強電場中的碳14原子核，某時刻放射的某種粒子與反沖核的初速度方向均與電場方向垂直，且經(jīng)過相等的時間后形成的軌跡如下圖(a、b表示長度)。那么碳14的核反響方程可能是()A．eq\o\al(14,6)C→eq\o\al(4,2)He＋eq\o\al(10,4)Be B．eq\o\al(14,6)C→eq\o\al(0,1)e＋eq\o\al(14,5)BC．eq\o\al(14,6)C→eq\o\al(0,－1)e＋eq\o\al(14,7)N D．eq\o\al(14,6)C→eq\o\al(2,1)H＋eq\o\al(12,5)B9．[多項選擇]用中子(eq\o\al(2,0)n)轟擊鈾核(eq\o\al(235,92)U)產(chǎn)生裂變反響，會產(chǎn)生鋇核(eq\o\al(144,56)Ba)和氪核(eq\o\al(89,36)Kr)并釋放出中子(eq\o\al(1,0)n)，當?shù)竭_某些條件時可發(fā)生鏈式反響。一個鈾核(eq\o\al(235,92)U)裂變時，釋放的能量約為200MeV(1eV＝1．6×10－19J)。以下說法正確的選項是()A．eq\o\al(235,92)U的裂變方程為eq\o\al(235,92)U→eq\o\al(144,56)Ba＋eq\o\al(89,36)Kr＋eq\o\al(1,0)nB．eq\o\al(235,92)U的裂變方程為eq\o\al(235,92)U＋eq\o\al(1,0)n→eq\o\al(144,56)Ba＋eq\o\al(89,36)Kr＋3eq\o\al(1,0)nC．eq\o\al(235,92)U發(fā)生鏈式反響的條件與鈾塊的體積有關(guān)D．一個eq\o\al(235,92)U裂變時，質(zhì)量虧損約為3．6×10－28kg10．[多項選擇]研究光電效應規(guī)律的實驗裝置如下圖，以頻率為ν的光照射光電管陰極K時，有光電子產(chǎn)生。由于光電管K、A間加的是反向電壓，光電子從陰極K發(fā)射后將向陽極A做減速運動。光電流i由圖中電流計測出，反向電壓U由電壓表測出。當電流計的示數(shù)恰好為零時，電壓表的示數(shù)稱為反向遏止電壓Uc，在以下圖所表示光電效應實驗規(guī)律的圖像中，正確的選項是()11．如圖甲所示是研究光電效應規(guī)律的光電管。用波長λ＝0．50μm的綠光照射陰極K，實驗測得流過表的電流I與AK之間的電勢差UAK滿足如圖乙所示規(guī)律，取h＝6．63×10－34J·s。結(jié)合圖像，求：(結(jié)果保存兩位有效數(shù)字)(1)每秒鐘陰極發(fā)射的光電子數(shù)和光電子飛出陰極K時的最大動能。(2)該陰極材料的極限波長。12．在磁感應強度為B的勻強磁場中，一個靜止的放射性原子核發(fā)生了一次α衰變。放射(1)放射性原子核用eq\o\al(A,Z)X表示，新核的元素符號用Y表示，寫出該α衰變的核反響方程。(2)α粒子的圓周運動可以等效成一個環(huán)形電流，求圓周運動的周期和環(huán)形電流大小。(3)設(shè)該衰變過程釋放的核能都轉(zhuǎn)化為α粒子和新核的動能，新核的質(zhì)量為M，求衰變過程的質(zhì)量虧損Δm。參考答案1.【答案】B【解析】根據(jù)光電效應發(fā)生的條件ν＞ν0，必須用能量更大，即頻率更高的粒子。能否發(fā)生光電效應與光的強度和照射時間無關(guān)。X射線的頻率大于紫外線的頻率，故A、C、D錯誤，B正確。2.【答案】A【解析】發(fā)生光電效應時，不改變?nèi)肷涔獾念l率，增大入射光強度，那么單位時間內(nèi)打到金屬上的光子個數(shù)增加，那么從金屬內(nèi)逸出的光電子數(shù)目增多，選項A正確；光電子的最大初動能跟入射光強度無關(guān)，隨入射光的頻率增大而增大，選項B錯誤；發(fā)生光電效應的反響時間一般都不超過10－9s，選項C錯誤；只有入射光的頻率大于該金屬的極限頻率時，即入射光的波長小于該金屬的極限波長時，光電效應才能發(fā)生，選項D錯誤。3.【答案】BCD【解析】光電效應揭示了光的粒子性，A錯誤；單個光子通過單縫后在底片上呈現(xiàn)出隨機性，但大量光子通過單縫后在底片上呈現(xiàn)出波動性，B正確；黑體輻射的實驗規(guī)律說明了電磁輻射是量子化的，即黑體輻射是不連續(xù)的、一份一份的，所以黑體輻射可用光的粒子性來解釋，C正確；熱中子束射在晶體上產(chǎn)生衍射圖樣，是由于運動的實物粒子具有波的特性，即說明中子具有波動性，D正確。4.【答案】A【解析】光子像其他粒子一樣，不但具有粒子性，而且也有波動性，那么不但具有能量，也具有動量，故A正確；比結(jié)合能越大的原子核越穩(wěn)定，B錯誤；放射性元素的半衰期與外界因素沒有任何關(guān)系，只和本身性質(zhì)有關(guān)，C錯誤；原子核的質(zhì)量小于組成它的核子的質(zhì)量之和，這個現(xiàn)象叫做質(zhì)量虧損，故D錯誤。5.【答案】B【解析】α衰變是放射性元素的原子核放出α粒子(eq\o\al(4,2)He)的核反響，選項B正確。6.【答案】A【解析】受激的氫原子能自發(fā)地發(fā)出6種不同頻率的光，知躍遷到第4能級，那么吸收的光子能量為ΔE＝－0.85eV＋13.6eV＝12.75eV，故A正確。7.【答案】B【解析】根據(jù)玻爾理論，一個氫原子中的電子從n＝4的能級直接躍遷到基態(tài)，輻射一個光子的能量為ΔE＝E4－E1＝eq\f(A,42)－eq\f(A,12)＝－eq\f(15A,16)，選項B正確，A、C、D錯誤。8.【答案】A【解析】設(shè)時間為t，那么eq\f(\f(1,2)a1t2,v1t)＝2，eq\f(\f(1,2)a2t2,v2t)＝4，而a＝eq\f(qE,m)，故有eq\f(q1,m1v1)∶eq\f(q2,m2v2)＝1∶2，又因為動量守恒m1v1＝m2v2，故q1∶q2＝1∶2，故只有A正確。9.【答案】BC【解析】鈾核在裂變過程中需要中子的轟擊，產(chǎn)生鏈式反響，所以選項A錯誤，選項B正確。而鏈式反響在進行過程中，還需要鈾礦到達臨界體積才能維持鏈式反響持續(xù)不斷進行下去，所以選項C正確。根據(jù)釋放出來的核能，結(jié)合質(zhì)能方程可知ΔE＝Δmc2，反響過程中，虧損質(zhì)量為Δm＝eq\f(200×106×1.6×10－19,〔3×108〕2)kg＝1×10－28kg，選項D錯誤。10.【答案】ACD【解析】當反向電壓U與入射光頻率ν一定時，光電流i與光強成正比，所以A圖正確；頻率為ν的入射光照射陰極所發(fā)射出的光電子的最大初動能為eq\f(1,2)mevmax2＝hν－W0，而截止電壓Uc與最大初動能的關(guān)系為eUc＝eq\f(1,2)mvmax2，所以截止電壓Uc與入射光頻率ν的關(guān)系是eUc＝hν－W0，其函數(shù)圖像不過原點，所以B圖錯誤；當光強與入射光頻率一定時，單位時間內(nèi)單位面積上逸出的光電子數(shù)及其最大初動能是一定的，所形成的光電流強度會隨反向電壓的增大而減少，所以C圖正確；根據(jù)光電效應的瞬時性規(guī)律，不難確定D圖是正確的。11.【答案】(1)4.0×1012個9.6×10－20J(2)0.66μm【解析】(1)光電流到達飽和時，陰極發(fā)射的光電子全部到達陽極A，陰極每秒鐘發(fā)射的光電子的個數(shù)n＝eq\f(Im,e)＝eq\f(0.64×10－6,1.6×10－19)(個)＝4.0×1012(個)光電子的最大初動能為：Ekm＝eU0＝1.6×10－19C×0.6V＝9.6×10－20J(2)設(shè)陰極材料的極限波長為λ0，根據(jù)愛因斯坦光電效應方程：Ekm＝heq\f(c,λ)－h(huán)eq\f(c,λ0)，代入數(shù)據(jù)得λ0＝0.66μm。12.【答案】(1)eq\o\al(A,Z)X→eq\o\al(A－4,Z－2)Y＋eq\o\al(4,2)He(2)eq\f(2πm,qB)eq\f(q2B,2πm)(3)eq\f(〔M＋m〕〔qBR〕2,2mMc2)【解析】(1)eq\o\al(A,Z)X→eq\o\al(A－4,Z－2)Y＋eq\o\al(4,2)He。(2)設(shè)α粒子的速度大小為v，由qvB＝meq\f(v2,R)，T＝eq\f(2πR,v)，得α粒子在磁場中運動周期T