2023年高考物理總復(fù)習(xí)專題能力進階練(十二)波粒二象性原子結(jié)構(gòu)和原子核

專題能力進階練(十二)波粒二象性原子結(jié)構(gòu)和原子核【核心題?達標練】1.原子核的比結(jié)合能與質(zhì)量數(shù)的關(guān)系圖像如圖所示,下列說法錯誤的是()A.原子核的結(jié)合能等于把其完全分解成自由核子所需的最小能量B.比結(jié)合能越大,核子平均質(zhì)量越小,原子核越穩(wěn)定CgLi核比4He核的比結(jié)合能小,所以6Li核比4He核更穩(wěn)定D.292U裂變成中等質(zhì)量的核,會發(fā)生質(zhì)量虧損,釋放能量【解析】選C。根據(jù)結(jié)合能的定義可知,分散的核子組成原子核時放出的能量叫作原子核結(jié)合能,所以原子核的結(jié)合能等于使其完全分解成自由核子所需的最小能量,A正確；比結(jié)合能越大,核子平均質(zhì)量越小，原子核越穩(wěn)定,B正確;gLi核比4He核的比結(jié)合能小,所以6Li核比4He核更不穩(wěn)定,C錯誤;235U裂變成中等質(zhì)量的核,會發(fā)生質(zhì)量虧損,釋放能量,D正確。2.(2022?湖北選擇考)上世紀四十年代初,我國科學(xué)家王淦昌先生首先提出證明中微子存在的實驗方案:如果靜止原子核4Be俘獲核外K層電子e,可生成一個新原子核X,并放出中微子V,即7Be+0e→X+0v。根據(jù)核反應(yīng)后原子核X的動能和動量,可以間接測量中微子的能量e4 -1 0e和動量,進而確定中微子的存在。下列說法正確的是( )A.原子核X是3LiB.核反應(yīng)前后的總質(zhì)子數(shù)不變C.核反應(yīng)前后總質(zhì)量數(shù)不同D.中微子Ve的電荷量與電子的相同【解析】選A。根據(jù)質(zhì)量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒有,X的質(zhì)量數(shù)為7,電荷數(shù)為3,可知原子核X是7Li,A正確、C錯誤；由選項A可知,原子核X是7Li,則核反應(yīng)方程為7Be+0e→Li+0V,3 3 4 -1 3 0e則反應(yīng)前的總質(zhì)子數(shù)為4,反應(yīng)后的總質(zhì)子數(shù)為3,B錯誤；中微子不帶電,則中微子V的電荷e量與電子的不相同,D錯誤。3.（2022?莆田模擬）下列關(guān)于放射性元素半衰期的說法正確的是（）A.半衰期越長對環(huán)境的影響時間越長B.通過化學(xué)方法可以改變放射性元素的半衰期C.通過物理方法可以改變放射性元素的半衰期D.100個放射性元素原子核經(jīng)過一個半衰期后剩余50個未衰變的原子核【解析】選A。半衰期越長的放射性元素存在的時間越長,則對環(huán)境的影響時間越長,故A正確;元素原子核的半衰期是由元素本身決定,與元素所處的物理和化學(xué)狀態(tài)無關(guān),故B、C錯誤;半衰期是對大量原子核的統(tǒng)計規(guī)律,對于單個或者少數(shù)是不成立的,故D錯誤。4.（多選）（2022?浙江6月選考）秦山核電站生產(chǎn)14C的核反應(yīng)方程為14N+0n→14C+X,其產(chǎn)物14C6的衰變方程為14C→14N+-10。下列說法正確的是（）A.X是1HB.14C可以用作示蹤原子6C.10來自原子核外-1D.經(jīng)過一個半衰期,10個14C將剩下5個【解析】選A、B。根據(jù)質(zhì)量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒可知,X的質(zhì)子數(shù)為1,質(zhì)量數(shù)為1,即為1H,故A正確;常用的示蹤原子有14C618O83H,故B正確;原子核內(nèi)的一個中子轉(zhuǎn)化為一個質(zhì)子和一個電子，電子被釋放出來,所以1e來自原子核內(nèi)，故C錯誤;半衰期是一個統(tǒng)計規(guī)律,對于大-1量原子核衰變是成立的,個數(shù)較少時規(guī)律不成立,故D錯誤。5.（多選）在光電效應(yīng)實驗中，用頻率為V的光照射光電管陰極,發(fā)生了光電效應(yīng)。下列說法正確的是（）A.增大入射光的強度,光電流增大B.減小入射光的強度,光電效應(yīng)現(xiàn)象消失C.改用頻率小于V的光照射,一定不發(fā)生光電效應(yīng)D.改用頻率大于V的光照射,光電子的最大初動能變大【解析】選A、D。增大入射光的強度,單位時間內(nèi)逸出的光電子數(shù)目增多，光電流增大,A項正確;光電效應(yīng)的發(fā)生與入射光的強度無關(guān),B項錯誤；入射光頻率小于V時,若仍大于金屬的截止頻率,仍能發(fā)生光電效應(yīng),C項錯誤;增大入射光的頻率時，由愛因斯坦光電效應(yīng)方程E=hνk-W0可知,光電子的最大初動能變大,D項正確。6.核潛艇上核反應(yīng)堆中可能的一個核反應(yīng)方程為235U+1n→144Ba+X+31n。下列說法正確的是920 56 0( )A.該過程需要吸收能量B.該過程屬于原子核衰變C.X原子核中含有53個中子D.235U核的比結(jié)合能大于144Ba核的比結(jié)合能92 56【解析】選C。該過程釋放能量,A錯誤;發(fā)生的核反應(yīng)是核裂變,不是原子核的衰變,B錯誤；由核反應(yīng)方程滿足質(zhì)量數(shù)與電荷數(shù)守恒，X原子核質(zhì)子數(shù)為92-56=36,X原子核質(zhì)量數(shù)為235+1-144-3=89得X原子核中子數(shù)為89-36=53,(正確；中等質(zhì)量原子核的比結(jié)合能較大352J核的比結(jié)合能小于144Ba核的比結(jié)合能,D錯誤。7.氫原子的能級如圖所示，已知可見光光子能量范圍為1.63~3.10eV,下列說法正確的是()n ￡/eV Q-0.853 -1-5】2- -34H.6A.氫原子從n=4能級躍遷到n=2能級,輻射出的光為紅外線B.氫原子從n=2能級躍遷到n=1能級,輻射出的光為可見光C.氫原子從n=4能級躍遷到n=2能級和從n=3能級躍遷到n=1能級相比前者輻射出的光子的波長較長D.處于基態(tài)的氫原子可以吸收能量為0.4eV的光子來實現(xiàn)躍遷【解析】選C。氫原子從n=4能級躍遷到n=2能級,發(fā)出的光子能量?E=-0.85eV-(-3.41eV)=2.55eV,因可見光光子能量范圍為1.63~3.10eV,則輻射出的光是可見光,而紅外線的能量小于可見光，故A錯誤;氫原子從n=2能級躍遷到n=1能級,發(fā)出的光子能量?E2=-3.4eV-(-13.6eV)=10.2eV,輻射的光能量不在1.63eV到.10eV之間,不是可見光,故B錯誤;氫原子從n=3能級躍遷到n=1能級,發(fā)出的光子能量ΔE3=-1.51eV-(-13.6eV)=12.09eV,因此氫原子從n=4能級躍遷到n=2能級和從n=3能級躍遷到n=1能級相比,前者輻射的光子的能量較小,對應(yīng)光子波長較長,故C正確;氫原子從n=2能級躍遷到n=1能級時發(fā)出的光子能量?E2=10.2eV,因此不可能吸收能量為10.4eV的光子來實現(xiàn)躍遷，故D錯誤。.氧化銦錫是一種半導(dǎo)體,兼具透明和導(dǎo)電的特質(zhì),常被應(yīng)用于手機和平板電腦屏幕,還做成薄膜用在擋風玻璃上防霜,涂有氧化銦錫薄膜的客機擋風上面有一些彩色條紋。氧化銦錫的相鄰能級之間的能級差是3.75~4.00eV?？梢姽獾牟ㄩL在400~780nm之間，可見光的光子能量最大為3.1eV,氧化銦錫無法吸收可見光光子從低能級向高能級躍遷。下列說法正確的是( )A.彩色條紋是光的衍射造成的B.氧化銦錫可以吸收紅外線光子從低能級向高能級躍遷C.氧化銦錫可以吸收紫外線光子從低能級向高能級躍遷D.同等條件下,紫外線比紅外線更容易發(fā)生衍射【解析】選C。彩色條紋是薄膜干涉造成的,A錯誤;根據(jù)E=hν=h^,可以知道紫外線光子能量A更大,故氧化銦錫可以吸收紫外線從低能級向高能級躍遷,B錯誤,C正確;紫外線的波長比紅外線的要短,更難發(fā)生衍射,D錯誤?！九鄡?yōu)題?提能練】.靜止在真空勻強電場中的某原子核發(fā)生衰變,其衰變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圖所示(a、b表示長度)。原子核重力不計,則該衰變方程可能是()A.29328U→24He+29304ThB.226Ra→4He+222Rn92 2 86C.29304Th→-10e+29314PaD.14C→0e+14N6 -1 7【解題指導(dǎo)】解答本題應(yīng)注意以下兩點:(1)根據(jù)軌跡的彎曲方向可判斷粒子的帶電性質(zhì)。(2)根據(jù)類平拋運動的分析方法,可分析兩粒子的速度關(guān)系?！窘馕觥窟xA。由軌跡彎曲方向可以看出,反沖核與衰變粒子的受力方向均與電場強度方向相同,帶正電,所以放出的粒子為α粒子,C、D錯誤;設(shè)運動時間為t,上軌跡粒子電荷量為q1,質(zhì)量為m1,下軌跡粒子電荷量為q2,質(zhì)量為m2,由動量守恒有m1vι=m2v2,根據(jù)類平拋運動規(guī)律,則有v1t=9a,2?空?t2=a,v2t=b,1?生?=5b,聯(lián)立得到生=41-,所以A選項中方程粒子符合,B選項方程粒子不符合,A正確,B錯誤。.某種復(fù)式光由紅、藍兩種顏色的光組成,其光強度對波長的關(guān)系如圖甲所示,紅光范圍的光強度比藍光范圍的光強度大很多。某學(xué)生以此光照射某一金屬,進行光電效應(yīng)實驗,發(fā)現(xiàn)皆可產(chǎn)生光電子,如圖乙所示。設(shè)可變直流電源的電壓為U時測得的光電流為I,測得多組數(shù)據(jù),則下列圖像中該實驗所測得的I-U關(guān)系可能正確的是（）500 600 700ROWavelungilKnin)【解析】選A。藍光的頻率高，由eU=hν-W可知,藍光的遏止電壓比較大,所以在反向電壓減可變直流電源小到紅光的遏止電壓前,只有藍光的光電子輻射出,所以光電流較小,當反向電壓達到紅光的遏止電壓之后,既有紅光的光電子發(fā)出又有藍光的光電子發(fā)出光電流變大,故A正確,B、C、D錯誤。.（2022?廣東選擇考）目前科學(xué)家已經(jīng)能夠制備出能量量子數(shù)n較大的氫原子。氫原子第n能級的能量為En=a,其中E1=-13.6eV。如圖是按能量排列的電磁波譜，要使n=20的氫原子吸收一個光子后,恰好失去一