高考物理創(chuàng)新（基礎(chǔ)課能力課實(shí)驗(yàn)課）粵教版章末檢測(cè)第十二章波粒二象性原子結(jié)構(gòu)和原子核

章末質(zhì)量檢測(cè)（十二）（時(shí)間：40分鐘滿分：80分）一、選擇題（本題共11小題，每小題6分，共66分。1～7題為單項(xiàng)選擇題，8～11題為多項(xiàng)選擇題）1.關(guān)于光電效應(yīng)，下列說(shuō)法正確的是（）A.極限頻率越大的金屬材料逸出功越大B.只要光照射的時(shí)間足夠長(zhǎng)，任何金屬都能發(fā)生光電效應(yīng)C.從金屬表面逸出的光電子的最大初動(dòng)能越大，這種金屬的逸出功越小D.入射光的光強(qiáng)一定時(shí)，頻率越高，單位時(shí)間內(nèi)逸出的光電子數(shù)就越多解析逸出功W＝hν0，W∝ν0，選項(xiàng)A正確；只有照射光的頻率ν大于金屬的極限頻率ν0，才能發(fā)生光電效應(yīng)現(xiàn)象，若照射光的頻率小于金屬的極限頻率，不管光照射時(shí)間多長(zhǎng)，都不能發(fā)生光電效應(yīng)現(xiàn)象，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；由光電效應(yīng)方程hν＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,max)＋W知，因ν不確定，無(wú)法確定eq\f(1,2)mveq\o\al(2,max)與W的關(guān)系，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；光強(qiáng)E＝nhν，ν越大，E一定，則光子數(shù)n越小，單位時(shí)間內(nèi)逸出的光電子數(shù)就越少，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。答案A2.放射性元素釙（eq\o\al(210,84)Po）發(fā)生衰變時(shí)，會(huì)產(chǎn)生eq\o\al(4,2)He和一種未知粒子，并放出γ射線，其核反應(yīng)方程為eq\o\al(210,84)Po→eq\o\al(y,82)X＋eq\o\al(4,2)He＋γ。下列說(shuō)法正確的是（）A.eq\o\al(4,2)He的穿透能力比γ射線強(qiáng)B.y＝206C.X核的中子個(gè)數(shù)為126D.這種核反應(yīng)為β衰變解析eq\o\al(4,2)He的穿透能力比γ射線弱，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；y＝210－4＝206，選項(xiàng)B正確；X核的中子個(gè)數(shù)為206－82＝124，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；題中的核反應(yīng)為α衰變，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。答案B3.某一放射性物質(zhì)發(fā)生衰變時(shí)放出α、β、γ三種射線，讓這三種射線進(jìn)入磁場(chǎng)，運(yùn)動(dòng)情況如圖1所示，下列說(shuō)法正確的是（）圖1A.該放射性物質(zhì)的半衰期隨著溫度的升高會(huì)增大B.C粒子是原子核的重要組成部分C.A粒子一定帶正電D.B粒子的穿透性最弱解析半衰期是由放射性元素本身決定的，不隨溫度的升高發(fā)生變化，故選項(xiàng)A錯(cuò)誤；根據(jù)左手定則可知，C粒子帶負(fù)電，所以是電子，電子是原子核內(nèi)的一個(gè)中子轉(zhuǎn)化為一個(gè)質(zhì)子時(shí)放出的，電子不是原子核的組成部分，故選項(xiàng)B錯(cuò)誤；A粒子在垂直于紙面向里的磁場(chǎng)中向上運(yùn)動(dòng)，向左偏轉(zhuǎn)，由左手定則可知，A粒子一定帶正電，故選項(xiàng)C正確；B粒子在磁場(chǎng)中不發(fā)生偏轉(zhuǎn)，可知B為γ射線，B粒子的穿透性最強(qiáng)，故選項(xiàng)D錯(cuò)誤。答案C4.一個(gè)靜止的放射性同位素的原子核eq\o\al(30,15)P衰變?yōu)閑q\o\al(30,14)Si，另一個(gè)靜止的天然放射性元素的原子核eq\o\al(234,90)Th衰變?yōu)閑q\o\al(234,91)Pa，在同一磁場(chǎng)中，得到衰變后粒子的運(yùn)動(dòng)徑跡1、2、3、4，如圖2所示，則這四條徑跡依次是（）圖2A.電子，eq\o\al(234,91)Pa，eq\o\al(30,14)Si、正電子B.eq\o\al(234,91)Pa，電子，正電子，eq\o\al(30,14)SiC.eq\o\al(30,14)Si，正電子，電子，eq\o\al(234,91)PaD.正電子，eq\o\al(30,14)Si，eq\o\al(234,91)Pa，電子解析衰變前后動(dòng)量守恒，由運(yùn)動(dòng)半徑r＝eq\f(mv,qB)知，1、4為反沖核，根據(jù)旋轉(zhuǎn)方向知2是電子，3是正電子。選項(xiàng)B正確。答案B5.在某次光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)中，得到的遏止電壓Uc與入射光的頻率ν的關(guān)系如圖3所示。若該直線的斜率和截距分別為k和b，電子電荷量的絕對(duì)值為e，則普朗克常量和所用材料的逸出功可分別表示為（）圖3A.ekeb B.－ekebC.ek－eb D.－ek－eb解析光電效應(yīng)中，入射光子能量hν，克服逸出功W0后多余的能量轉(zhuǎn)換為電子動(dòng)能，反向遏制電壓為Uc，有eUc＝hν－W0，整理得Uc＝eq\f(h,e)ν－eq\f(W0,e)，斜率即eq\f(h,e)＝k，所以普朗克常量h＝ek，截距為b，即－eq\f(W0,e)＝b，所以逸出功W0＝－eb。故選項(xiàng)C正確。答案C6.關(guān)于波粒二象性，下列說(shuō)法正確的是（）圖4A.圖甲中紫光照射到鋅板上可以發(fā)生光電效應(yīng)，則其他可見(jiàn)光照射到鋅板上也一定可以發(fā)生光電效應(yīng)B.圖乙中入射光的強(qiáng)度越大，則在陰極板上產(chǎn)生的光電子的最大初動(dòng)能越大C.圖丙說(shuō)明光子既有粒子性也有波動(dòng)性D.戴維孫和湯姆孫利用圖丁證明了電子具有波動(dòng)性解析在可見(jiàn)光中，紫光的頻率最大，故紫光光子的能量最大，紫光照射到鋅板上可以發(fā)生光電效應(yīng)，但其他可見(jiàn)光照射到鋅板上不一定發(fā)生光電效應(yīng)，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；入射光的強(qiáng)度只能改變單位時(shí)間內(nèi)逸出光電子的數(shù)量，但不能增大逸出光電子的最大初動(dòng)能，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；光的散射揭示了光的粒子性，沒(méi)有揭示光的波動(dòng)性，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；衍射是波特有的現(xiàn)象，故電子束衍射實(shí)驗(yàn)證明了電子具有波動(dòng)性，選項(xiàng)D正確。答案D7.（2018·河北省石家莊聯(lián)考）如圖5所示是原子物理史上幾個(gè)著名的實(shí)驗(yàn)，關(guān)于這些實(shí)驗(yàn)，下列說(shuō)法正確的是（）圖5A.盧瑟福通過(guò)α粒子散射實(shí)驗(yàn)否定了原子的核式結(jié)構(gòu)模型B.放射線在磁場(chǎng)中偏轉(zhuǎn)，中間沒(méi)有偏轉(zhuǎn)的為γ射線，電離能力最強(qiáng)C.電壓相同時(shí)，光照越強(qiáng)，光電流越大，說(shuō)明遏止電壓和光的強(qiáng)度有關(guān)D.鏈?zhǔn)椒磻?yīng)屬于重核的裂變解析盧瑟福通過(guò)α粒子散射實(shí)驗(yàn)，提出了原子的核式結(jié)構(gòu)模型，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；放射線在磁場(chǎng)中偏轉(zhuǎn)，中間沒(méi)有偏轉(zhuǎn)的為γ射線，電離能力最弱，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；電壓相同時(shí)，光照越強(qiáng)，光電流越大，說(shuō)明光電流和光的強(qiáng)度有關(guān)，不能說(shuō)明遏止電壓和光的強(qiáng)度有關(guān)，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；鏈?zhǔn)椒磻?yīng)屬于重核的裂變，選項(xiàng)D正確。答案D8.如圖6所示為氫原子能級(jí)圖，A、B、C分別表示電子三種不同能級(jí)躍遷時(shí)放出的光子，其中（）圖6A.頻率最大的是B B.波長(zhǎng)最長(zhǎng)的是CC.頻率最大的是A D.波長(zhǎng)最長(zhǎng)的是B解析根據(jù)hν＝ΔE和c＝λν可知，ΔE大，頻率就大，波長(zhǎng)就小。選項(xiàng)A、B正確。答案AB9.（2017·湖北襄陽(yáng)一模）以下有關(guān)原子核的敘述正確的是（）A.質(zhì)子和中子結(jié)合成新原子核一定有質(zhì)量虧損，釋放出能量B.有4個(gè)放射性元素的原子核，若有2個(gè)原子核發(fā)生衰變，則所需要的時(shí)間就是該放射性元素的半衰期C.核電站發(fā)電是利用重核聚變反應(yīng)所釋放的核能轉(zhuǎn)化為電能D.原子核釋放出α粒子即發(fā)生α衰變，α衰變的實(shí)質(zhì)是一個(gè)中子轉(zhuǎn)化為一個(gè)質(zhì)子和電子解析質(zhì)子和中子結(jié)合成新原子核一定有質(zhì)量虧損，根據(jù)質(zhì)能方程知，有能量放出，故選項(xiàng)A正確；半衰期具有統(tǒng)計(jì)規(guī)律，對(duì)大量原子核適用，故選項(xiàng)B錯(cuò)誤；核電站是利用重核裂變反應(yīng)所釋放的核能轉(zhuǎn)化為電能，故選項(xiàng)C正確；α衰變是一種放射性衰變，在此過(guò)程中，一個(gè)原子核釋放一個(gè)α粒子，并且轉(zhuǎn)變成一個(gè)質(zhì)量數(shù)減少4、核電荷數(shù)減少2的新原子核，故選項(xiàng)D錯(cuò)誤。答案AC10.圖7為一真空光電管的應(yīng)用電路，其金屬材料的極限頻率為4.5×1014Hz，則以下判斷正確的是（）圖7A.發(fā)生光電效應(yīng)時(shí)，電路中光電流的飽和值取決于入射光的頻率B.發(fā)生光電效應(yīng)時(shí)，電路中光電流的飽和值取決于入射光的強(qiáng)度C用λ＝0.5μm的光照射光電管時(shí)，電路中有光電流產(chǎn)生D.光照射時(shí)間越長(zhǎng)，電路中的電流越大解析在光電管中若發(fā)生了光電效應(yīng)，單位時(shí)間內(nèi)發(fā)射光電子的數(shù)目只與入射光的強(qiáng)度有關(guān)，光電流的飽和值只與單位時(shí)間內(nèi)發(fā)射光電子的數(shù)目有關(guān)。據(jù)此可判斷選項(xiàng)A、D錯(cuò)誤，B正確；波長(zhǎng)λ＝0.5μm的光子的頻率ν＝eq\f(c,λ)＝eq\f(3×108,0.5×10－6)Hz＝6×1014Hz＞4.5×1014Hz，可發(fā)生光電效應(yīng)，所以選項(xiàng)C正確。答案BC11.圖示8為氫原子能級(jí)圖以及從n＝3、4、5、6能級(jí)躍遷到n＝2能級(jí)時(shí)輻射的四條光譜線，已知從n＝3躍遷到n＝2的能級(jí)時(shí)輻射光的波長(zhǎng)為656nm，下列敘述正確的有（）圖8A.四條譜線中頻率最大的是HδB.用633nm的光照射能使氫原子從n＝2躍遷到n＝3的能級(jí)C.一群處于n＝3能級(jí)上的氫原子向低能級(jí)躍遷時(shí)，最多產(chǎn)生3種譜線D.如果Hδ可以使某種金屬發(fā)生光電效應(yīng)，只要照射時(shí)間足夠長(zhǎng)，光的強(qiáng)度足夠大，Hβ也可以使該金屬發(fā)生光電效應(yīng)解析頻率最大的光子對(duì)應(yīng)的能量最大，即躍遷時(shí)能量差最大，故從n＝6躍遷到n＝2的頻率最大，選項(xiàng)A正確；原子躍遷過(guò)程中，吸收光子的能量應(yīng)剛好等于兩能級(jí)的能量差，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；從n＝3能級(jí)向低能級(jí)躍遷時(shí)，可以是從3→2、2→1或者是3→1，即可發(fā)生三種頻率不同的光子，選項(xiàng)C正確；光電效應(yīng)與光照的時(shí)間無(wú)關(guān)，Hδ光子的能量最大，故其他光子不一定可以使該金屬發(fā)生光電效應(yīng)，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。答案AC二、非選擇題（共14分）12.（2017·北京理綜，23）在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，一個(gè)靜止的放射性原子核發(fā)生了一次α衰變。放射出的α粒子（eq\o\al(4,2)He）在與磁場(chǎng)垂直的平面內(nèi)做圓周運(yùn)動(dòng)，其軌道半徑為R。以m、q分別表示α粒子的質(zhì)量和電荷量。（1）放射性原子核用eq\o\al(A,Z)X表示，新核的元素符號(hào)用Y表示，寫(xiě)出該α衰變的核反應(yīng)方程；（2）α粒子的圓周運(yùn)動(dòng)可以等效成一個(gè)環(huán)形電流，求圓周運(yùn)動(dòng)的周期和環(huán)形電流大??；（3）設(shè)該衰變過(guò)程釋放的核能都轉(zhuǎn)化為α粒子和新核的動(dòng)能，新核的質(zhì)量為M，求衰變過(guò)程的質(zhì)量虧損Δm。解析（1）eq\o\al(A,Z)X→eq\o\al(A－4,Z－2)Y＋eq\o\al(4,2)He（2）洛倫茲力提供向心力，有qvB＝meq\f(v2,R)所以v＝eq\f(qBR,m)，T＝eq\f(2πR,v)＝eq\f(2πm,qB)等效電流I＝eq\f(q,T)＝eq\f(q2B,2πm)。（3）衰變過(guò)程動(dòng)量守恒，有0＝pY＋pα所以pY＝－pα，“－”表示方向相反。因?yàn)閜＝mv，Ek＝eq\f(1,2)mv2所以Ek＝eq\f(p2,2m)即EkY∶Ekα＝m∶M由能量守恒Δmc2＝EkY＋EkαΔm＝eq\f(Ekα,c2)eq