2024年高考物理二輪復(fù)習(xí)專題強(qiáng)化練十四原子與原子核物理含解析

PAGE7-專題強(qiáng)化練(十四)題型一波粒二象性1．下列選項(xiàng)中，說法正確的是()A．盧瑟福提出核式結(jié)構(gòu)模型，很好地說明白α粒子散射試驗(yàn)中的現(xiàn)象B．電子穿過晶體時(shí)會(huì)產(chǎn)生衍射圖樣，這證明白電子具有粒子性C．借助于能量子的假說，愛因斯坦得出了黑體輻射的強(qiáng)度按波長(zhǎng)分布的公式，與試驗(yàn)符合得特別好D．β射線是高速電子流，它的穿透實(shí)力比α射線和γ射線都弱解析：盧瑟福提出核式結(jié)構(gòu)模型，很好地說明白α粒子散射試驗(yàn)中的現(xiàn)象，A正確；衍射是波的特性，故電子穿過晶體時(shí)會(huì)產(chǎn)生衍射圖樣，證明白電子具有波動(dòng)性，B錯(cuò)誤；普朗克引入能量子的概念，得出黑體輻射的強(qiáng)度按波長(zhǎng)分布的公式，與試驗(yàn)符合得特別好，并由此開創(chuàng)了物理學(xué)的新紀(jì)元，故C錯(cuò)誤；β射線是高速電子流，它的穿透實(shí)力比γ射線弱，比α射線強(qiáng)，故D錯(cuò)誤．答案：A2.利用光電管可以把光信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)，現(xiàn)把光電管接入如圖所示的電路中，閉合開關(guān)S，用波長(zhǎng)為λ的單色光照耀光電管時(shí)發(fā)生了光電效應(yīng)，下列說法正確的是()A．照耀光電管的單色光越強(qiáng)，光電管中金屬的逸出功越大B．照耀光電管的單色光波長(zhǎng)越長(zhǎng)，光電管中金屬的逸出功越大C．若把滑片c向左滑動(dòng)，電流表G的示數(shù)肯定增大D．若把電源正負(fù)極反接，電流表G的示數(shù)可能為零解析：光電管中金屬的逸出功與入射光的強(qiáng)弱和波長(zhǎng)無關(guān)，由金屬本身確定，選項(xiàng)A、B錯(cuò)誤；若光電流達(dá)到了飽和值，把滑片c向左滑動(dòng)，電流不會(huì)隨電壓的增大而增大，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；若把電源正負(fù)極反接，當(dāng)光電管兩端所加的電壓與電子電荷量的乘積大于光電子的最大初動(dòng)能時(shí)，光電子不能到達(dá)陽極，光電流為0，選項(xiàng)D正確．答案：D3.某金屬在光的照耀下產(chǎn)生光電效應(yīng)，其遏止電壓Uc與入射光頻率ν的關(guān)系圖象如圖所示．則由圖象可知()A．入射光的頻率越大，該金屬的逸出功越大B．入射光的頻率越大，則遏止電壓越大C．由圖可求出普朗克常量h＝eq\f(U,ν0)D．光電子的最大初動(dòng)能與入射光的頻率成正比解析：當(dāng)遏止電壓為零時(shí)，最大初動(dòng)能為零，則入射光的能量等于逸出功，所以W0＝hν0，逸出功與入射光頻率無關(guān)，是由金屬材料確定的，故A錯(cuò)誤；依據(jù)光電效應(yīng)方程Ekm＝hν－W0與eUc＝Ekm得：Uc＝eq\f(hν,e)－eq\f(W0,e)，當(dāng)入射光的頻率大于極限頻率時(shí)，入射光的頻率越大，則遏止電壓越大，故B正確；由Uc＝eq\f(hν,e)－eq\f(W0,e)，知圖線的斜率等于eq\f(h,e)，從圖象上可以得出斜率的大小，可以求出普朗克常量為：h＝eq\f(Ue,ν0)，故C錯(cuò)誤；依據(jù)光電效應(yīng)方程Ekm＝hν－W0，得光電子的最大初動(dòng)能與入射光的頻率成線性關(guān)系，不是成正比，故D錯(cuò)誤．答案：B4.(多選)如圖所示，兩平行金屬板A、B板間電壓恒為U，一束波長(zhǎng)為λ的入射光射到金屬板B上，使B板發(fā)生了光電效應(yīng)，已知該金屬板的逸出功為W，電子的質(zhì)量為m.電荷量為e，已知普朗克常量為h，真空中光速為c，下列說法中正確的是()A．若增大入射光的頻率，金屬板的逸出功將大于WB．到達(dá)A板的光電子的最大動(dòng)能為heq\f(c,λ)－W＋eUC．若減小入射光的波長(zhǎng)肯定會(huì)有光電子逸出D．入射光子的能量為heq\f(c,λ)解析：金屬板的逸出功取決于金屬材料，與入射光的頻率無關(guān)，故A錯(cuò)誤；由愛因斯坦光電效應(yīng)方程可知，光電子的逸出最大動(dòng)能Ekm＝heq\f(c,λ)－W，依據(jù)動(dòng)能定理E′km－Ekm＝eU，則當(dāng)?shù)竭_(dá)A板的光電子的最大動(dòng)能為E′km＝heq\f(c,λ)－W＋eU，故B正確；若減小入射光的波長(zhǎng)，那么頻率增大，仍肯定會(huì)有光電子逸出，故C正確；依據(jù)E＝hν，而ν＝eq\f(c,λ)，則光子的能量為E＝heq\f(c,λ)，故D正確．答案：BCD題型二原子結(jié)構(gòu)與能級(jí)5.氫原子能級(jí)圖如圖所示，當(dāng)氫原子從n＝3的能級(jí)躍遷到n＝2的能級(jí)時(shí)，輻射光的波長(zhǎng)為656nm，下列推斷正確的是()A．氫原子從n＝2的能級(jí)躍遷到n＝1的能級(jí)時(shí)，輻射光的波長(zhǎng)大于656nmB．當(dāng)氫原子從n＝4的能級(jí)躍遷到n＝2的能級(jí)時(shí)，輻射出的光子不能使逸出功為2.25eV的鉀發(fā)生光電效應(yīng)C．一個(gè)處于n＝4能級(jí)的氫原子向低能級(jí)躍遷時(shí)最多產(chǎn)生6種譜線D．用能量為1.0eV的光子照耀處于n＝4能級(jí)的氫原子，可以使氫原子電離解析：氫原子從n＝2的能級(jí)躍遷到n＝1的能級(jí)時(shí)，輻射光的能量大于氫原子從n＝3的能級(jí)躍遷到n＝2的能級(jí)時(shí)輻射光的能量，依據(jù)E＝eq\f(hc,λ)可知，輻射光的波長(zhǎng)肯定小于656nm，故A錯(cuò)誤；從n＝4的能級(jí)躍遷到n＝2的能級(jí)時(shí)輻射出的光子能量為2.55eV，大＝4能級(jí)的氫原子向低能級(jí)躍遷時(shí)最多產(chǎn)生3種譜線，故C錯(cuò)誤；當(dāng)處于n＝4能級(jí)的氫原子汲取的能量大于或等于0.85eV時(shí)，將會(huì)被電離，故D正確．答案：D6．氫原子從能級(jí)A躍遷到能級(jí)B，汲取頻率為ν1的光子，從能級(jí)A躍遷到能級(jí)C釋放頻率為ν2的光子，若ν2＞ν1則當(dāng)它從能級(jí)C躍遷到能級(jí)B將()A．汲取頻率為ν2＋ν1的光子B．汲取頻率為ν2－ν1的光子C．放出頻率為ν2＋ν1的光子D．放出頻率為ν2－ν1的光子解析：從能級(jí)A躍遷到能級(jí)B，汲取頻率為ν1的光子，A、B間的能級(jí)差為hν1，且能級(jí)B的能量高于能級(jí)A的能量；從能級(jí)A躍遷到能級(jí)C釋放頻率為ν2的光子，A、C間的能級(jí)差為hν2，且能級(jí)A的能量高于能級(jí)C的能量；所以C的能級(jí)低于B的能級(jí)，兩者的能級(jí)差為hν1＋hν2，則從能級(jí)C躍遷到能級(jí)B時(shí)，汲取頻率為ν3的光子，有hν3＝hν1＋hν2，所以ν3＝ν1＋ν2，故A正確．答案：A7．已知?dú)湓拥幕鶓B(tài)能量為E1，激發(fā)態(tài)能量En＝eq\f(E1,n2)，其中n＝2，3，4…，h表示普朗克常量，c表示真空中的光速．有一氫原子處于n＝3的激發(fā)態(tài)，在它向低能級(jí)躍遷時(shí)，可能輻射的光子的最大波長(zhǎng)為()A．－eq\f(9hc,8E1) B．－eq\f(4hc,3E1)C．－eq\f(hc,E1) D．－eq\f(36hc,5E1)解析：一群氫原子處于n＝3激發(fā)態(tài)，可釋放出的光子頻率種類有3種，據(jù)玻爾理論在這3種頻率光子中，當(dāng)氫原子從n＝3能級(jí)向n＝2能級(jí)躍遷時(shí)輻射的光子頻率最小，波長(zhǎng)最長(zhǎng)，E2＝eq\f(E1,4)，E3＝eq\f(E1,9)，eq\f(hc,λ)＝E3－E2，λ＝eq\f(hc,E3－E2)＝－eq\f(36hc,5E1)，故D正確，A、B、C錯(cuò)誤．答案：D題型三原子核與核能8．大科學(xué)工程“人造太陽”主要是將氘核聚變反應(yīng)釋放的能量用來發(fā)電．氘核聚變反應(yīng)方程是：eq\o\al(2,1)H＋eq\o\al(2,1)H→eq\o\al(3,2)He＋eq\o\al(1,0)n.已知eq\o\al(2,1)H的質(zhì)量為2.0136u,eq\o\al(3,2)He的質(zhì)量為3.0150u，eq\o\al(1,0)n的質(zhì)量為1.0087u，1u＝931MeV/c2.氘核聚變反應(yīng)中釋放的核能約為()A．3.7MeV B．3.3MeVC．2.7MeV D．0.93MeV＋1.0087u)＝0.0035u，釋放的核能為ΔE＝Δmc2＝0.0035×931MeV/c2×c2≈3.3MeV，選項(xiàng)B正確．答案：B9．“人造太陽”試驗(yàn)中的可控?zé)岷朔磻?yīng)的聚變方程是eq\o\al(2,1)H＋eq\o\al(3,1)H→eq\o\al(4,2)He＋eq\o\al(1,0)n，反應(yīng)原料氘(eq\o\al(2,1)H)富存于海水中，氚(eq\o\al(3,1)H)可以用中子轟擊鋰核(eq\o\al(6,3)Li)得到，則關(guān)于中子轟擊鋰核(eq\o\al(6,3)Li)產(chǎn)生一個(gè)氚(eq\o\al(3,1)H)和一個(gè)新核，下列說法正確的是()A．該核反應(yīng)方程為eq\o\al(6,3)Li＋eq\o\al(1,0)n→eq\o\al(3,2)He＋eq\o\al(2,1)HB．核反應(yīng)生成物中的α粒子具有很強(qiáng)的電離本事，但穿透實(shí)力較弱C．在中子轟擊鋰核(eq\o\al(6,3)Li)的核反應(yīng)生成物中有α粒子，故該核反應(yīng)屬于α衰變D．核聚變的條件是要達(dá)到高溫高壓的熱核反應(yīng)狀態(tài)，故核聚變過程不能釋放出核能解析：依據(jù)題意以及質(zhì)量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒可得中子轟擊鋰核的核反應(yīng)方程為eq\o\al(6,3)Li＋eq\o\al(1,0)n→eq\o\al(4,2)He＋eq\o\al(3,1)H，A錯(cuò)誤；核反應(yīng)生成物中的α粒子具有很強(qiáng)的電離本事，但穿透實(shí)力較弱，B正確；伴隨著自然放射現(xiàn)象發(fā)生的衰變中產(chǎn)生α粒子，這樣的核反應(yīng)才是α衰變，而中子轟擊鋰核(eq\o\al(6,3)Li)的核反應(yīng)是原子核的人工轉(zhuǎn)變，故C錯(cuò)誤；核反應(yīng)中釋放的核能來源于核反應(yīng)過程中的質(zhì)量虧損，與核反應(yīng)的條件無關(guān)，故D錯(cuò)誤．答案：B10．一靜止的磷原子核eq\o\al(32,15)P發(fā)生β衰變轉(zhuǎn)變成eq\o\al(32,16)S，核反應(yīng)方程為eq\o\al(32,15)P→eq\o\al(32,16)S＋eq\o\al(0,－1)e，下列說法正確的是()A．核反應(yīng)產(chǎn)生的eq\o\al(32,16)S與eq\o\al(0,－1)e動(dòng)能相等B．核反應(yīng)產(chǎn)生的eq\o\al(32,16)S與eq\o\al(0,－1)e速度等大反向C．核反應(yīng)產(chǎn)生的eq\o\al(32,16)S與eq\o\al(0,－1)e動(dòng)量等大反向D．核反應(yīng)產(chǎn)生的eq\o\al(32,16)S與eq\o\al(0,－1)e的質(zhì)量之和與eq\o\al(32,15)P相等解析：核反應(yīng)前后動(dòng)量守恒，核反應(yīng)前eq\o\al(32,15)P是靜止的，動(dòng)量等于零，可知核反應(yīng)后兩生成物的動(dòng)量等大反向，選項(xiàng)C正確；依據(jù)動(dòng)能和動(dòng)量的關(guān)系Ek＝eq\f(p2,2m)可知eq\o\al(32,16)S與eq\o\al(0,－1)e的動(dòng)能不相等，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；因?yàn)閑q\o\al(32,16)S與eq\o\al(0,－1)e質(zhì)量不相等，動(dòng)量大小相等，所以速度大小不相等，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；由于核反應(yīng)存在質(zhì)量虧損，選項(xiàng)D錯(cuò)誤．答案：C題型四綜合練11.(多選)如圖所示為氫原子的能級(jí)圖．用光子能量為12.75eV的光照耀一群處于基態(tài)的氫原子，下列說法正確的是()A．原子可以輻射出連續(xù)的各種波長(zhǎng)的光B．氫原子從n＝4的能級(jí)向n＝3的能級(jí)躍遷時(shí)輻射光的能量最大C．輻射光中，光子能量為0.66eV的光波長(zhǎng)最長(zhǎng)D．用光子能量為14.2eV的光照耀基態(tài)的氫原子，能夠使其電離解析：設(shè)氫原子汲取該光子后能躍遷到第n能級(jí)，依據(jù)能級(jí)之間能量差可有：12.75eV＝En－E1其中E1＝－13.6eV，所以En＝－0.85eV，故基態(tài)的氫原子躍遷到n＝4的激發(fā)態(tài)．所以輻射出不同頻率的光子種數(shù)為：eq\f(n（n－1）,2)＝6種，A錯(cuò)誤；氫原子從n＝4的能級(jí)向n＝3的能級(jí)躍遷時(shí)輻射光的能量為0.66eV，最小，波長(zhǎng)最長(zhǎng)，B錯(cuò)誤，C正確；用光子能量為14.2eV的光照耀基態(tài)的氫原子，能夠使其躍遷到無窮遠(yuǎn)，發(fā)生電離，D正確．答案：CD12．目前，在居室裝修中常常用到的花崗巖、大理石等裝修材料，都不同程度地含有放射性元素，裝修污染已經(jīng)被列為“危害群眾最大的五種環(huán)境污染”之一．有關(guān)放射性元素的下列說法正確的是()A．放射性元素發(fā)出的α、β、γ三種射線的成分均為帶電粒子B．每發(fā)生一次α衰變，原子核內(nèi)的中子數(shù)削減4C．β衰變所釋放的電子是原子核中的中子轉(zhuǎn)化為質(zhì)子時(shí)所產(chǎn)生的D．γ射線一般伴隨著α或β射線產(chǎn)生，在這三種射線中，γ射線的穿透實(shí)力最強(qiáng)，電離實(shí)力也最強(qiáng)解析：γ射線是高頻電磁波，不帶電，A錯(cuò)誤；依據(jù)質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)守恒可知：發(fā)生α衰變放出eq\o\al(4,2)He，導(dǎo)致質(zhì)子數(shù)減小2個(gè)，質(zhì)量數(shù)減小4，故中子數(shù)減小2，故B錯(cuò)誤；發(fā)生β衰變的過程是：一個(gè)中子變?yōu)橘|(zhì)子同時(shí)放出一個(gè)電子，故C正確；γ射線是在α衰變或β衰變過程中產(chǎn)生的，依據(jù)α、β、γ三種射線特點(diǎn)可知，γ射線穿透實(shí)力最強(qiáng)，電離實(shí)力最弱，α射線電離能量最強(qiáng)，穿透實(shí)力最弱，故D錯(cuò)誤．答案：C13．(多選)1905年，愛因斯坦把普朗克的量子化概念進(jìn)一步推廣，勝利地說明白光電效應(yīng)現(xiàn)象，提出了光子說．在給出與光電效應(yīng)有關(guān)的四個(gè)圖象中，下列說法正確的是()A．圖甲中，當(dāng)紫外線照耀鋅板時(shí)，發(fā)覺驗(yàn)電器指針發(fā)生了偏轉(zhuǎn)，說明鋅板帶正電，驗(yàn)電器帶負(fù)電B．圖乙中，從光電流與電壓的關(guān)系圖象中可以看出，電壓相同時(shí)，光照越強(qiáng)，光電流越大，說明遏止電壓和光的強(qiáng)度有關(guān)C．圖丙中，若電子電量用e表示，ν1、νc、U1已知，由Ucν圖象可求得普朗克常量的表達(dá)式為h＝eq\f(U1e,ν1－νc)D．圖丁中，由光電子最大初動(dòng)能Ek與入射光頻率ν的關(guān)系圖象可知該金屬的逸出功為E或hν0解析：圖甲中用紫外線燈發(fā)出的紫外線照耀鋅板，鋅板失去電子帶正電，驗(yàn)電器與鋅板相連，則驗(yàn)電器的金屬球和金屬指針帶正電，故選項(xiàng)A錯(cuò)誤；由圖乙可知電壓相同時(shí)，光照越強(qiáng)，光電流越大，只能說明光電流強(qiáng)弱與光的強(qiáng)度有關(guān)，遏止電壓只與入射光的頻率有關(guān)，與入射光的強(qiáng)度無關(guān)，故選項(xiàng)B錯(cuò)誤；圖丙中依據(jù)愛因斯坦光電效應(yīng)方程Uce＝hν－W0，可知Uc＝eq\f(h,e)ν－eq\f(W0,e)，圖象Ucν的斜率表示eq\f(h,e)，即