高考物理一輪復(fù)習(xí)-章末檢測卷(十二)-原子結(jié)構(gòu)與原子核-波粒二象性

章末檢測卷(十二)原子結(jié)構(gòu)與原子核波粒二象性(滿分：100分時間：60分鐘)一、選擇題(共8小題，每小題6分，共48分。1～5題只有一個選項正確，6～8題有多個選項正確，全選對得6分，選對但不全得3分)1．(2020·高考浙江卷)下列說法正確的是()A．質(zhì)子的德布羅意波長與其動能成正比B．天然放射的三種射線，穿透能力最強的是α射線C．光電效應(yīng)實驗中的截止頻率與入射光的頻率有關(guān)D．電子束穿過鋁箔后的衍射圖樣說明電子具有波動性解析：由公式λ＝eq\f(h,p)＝eq\f(h,\r(2mEk))可知，質(zhì)子的德布羅意波長λ∝eq\f(1,p)，λ∝eq\f(1,\r(Ek))，故A錯誤；天然放射的三種射線，穿透能力最強的是γ射線，故B錯誤；截止頻率與入射光頻率無關(guān)，由材料決定，故C錯誤；電子束穿過鋁箔后的衍射圖樣說明電子具有波動性，故D正確。答案：D2．(2021·四川德陽高三診測)下列說法正確的是()A．太陽輻射的能量主要來自太陽內(nèi)部的熱核反應(yīng)B．只要光子能量大于氫原子能級差，就能使氫原子躍遷C．光電效應(yīng)中光電子的最大初動能與入射光的頻率成正比D．eq\o\al(\s\up1(15),\s\do1(7))N＋eq\o\al(\s\up1(1),\s\do1(1))H→eq\o\al(\s\up1(12),\s\do1(6))C＋eq\o\al(\s\up1(4),\s\do1(2))He是α衰變方程解析：太陽輻射的能量主要來自太陽內(nèi)部的熱核反應(yīng)，A正確；只有光子能量等于氫原子兩個能級間的能級差，才能使氫原子發(fā)生躍遷，B錯誤；根據(jù)光電效應(yīng)方程hν－W0＝Ek可知，光電子的最大初動能與入射光的頻率有關(guān)，頻率越高，最大初動能越大，但不成正比，C錯誤；核反應(yīng)方程eq\o\al(\s\up1(15),\s\do1(7))N＋eq\o\al(\s\up1(1),\s\do1(1))H→eq\o\al(\s\up1(12),\s\do1(6))C＋eq\o\al(\s\up1(4),\s\do1(2))He，是原子核的人工轉(zhuǎn)變，D錯誤。答案：A3．關(guān)于原子和原子核，下列說法正確的是()A．甲圖所示的氫原子光譜的分立特征可以用經(jīng)典物理學(xué)解釋B．由乙圖可知，eq\o\al(\s\up1(6),\s\do1(3))Li原子核中的平均核子質(zhì)量比eq\o\al(\s\up1(16),\s\do1(8))O的要小C．要產(chǎn)生丙圖所示的鏈式反應(yīng)，裂變物質(zhì)必須具有一定的體積或質(zhì)量D．根據(jù)丁圖可知，1g氡經(jīng)過38天還剩下0.1g解析：經(jīng)典物理學(xué)不能解釋氫原子光譜的分立特征，故A錯誤；由圖乙知，eq\o\al(\s\up1(16),\s\do1(8))O原子核的比結(jié)合能大于eq\o\al(\s\up1(6),\s\do1(3))Li的比結(jié)合能，eq\o\al(\s\up1(16),\s\do1(8))O核比eq\o\al(\s\up1(6),\s\do1(3))Li核穩(wěn)定，原子核中平均核子質(zhì)量越大越不穩(wěn)定，所以eq\o\al(\s\up1(16),\s\do1(8))O原子核的平均核子質(zhì)量比eq\o\al(\s\up1(6),\s\do1(3))Li的要小，故B錯誤；要產(chǎn)生丙圖所示的鏈式反應(yīng)，裂變物質(zhì)的體積或質(zhì)量必須大于臨界值，故C正確；氡核的半衰期為3.8天，1g氡經(jīng)過38天衰變，剩下氡的質(zhì)量為1g×(eq\f(1,2))eq\s\up6(\f(38,3.8))＝eq\f(1,1024)g，故D錯誤。答案：C4．近代物理取得了非常輝煌的成就，下列關(guān)于近代物理的說法正確的是()A．用同頻率的光照射不同的金屬表面時均有光電子逸出，從金屬表面逸出的光電子的最大初動能Ek越大，則這種金屬的逸出功W0就越大B．eq\o\al(\s\up1(137),\s\do1(55))Cs是核泄漏時對人體產(chǎn)生有害輻射的重要污染物，其核反應(yīng)方程式eq\o\al(\s\up1(137),\s\do1(55))Cs→eq\o\al(\s\up1(137),\s\do1(56))Ba＋X其中X為電子C．一個氫原子處在n＝4的能級，當(dāng)它躍遷到較低能級時，最多可發(fā)出6種頻率的光子D．每個核子只與鄰近核子產(chǎn)生核力作用，比結(jié)合能越大的原子核越不穩(wěn)定解析：根據(jù)愛因斯坦的光電效應(yīng)方程hν－W0＝Ek，同種光照射金屬，初動能Ek越大，該金屬的逸出功W0就越小，A錯誤；在核反應(yīng)方程中，根據(jù)質(zhì)量數(shù)守恒，電荷數(shù)守恒，可以求得X的質(zhì)量數(shù)為零，帶一個單位負電荷，因此它一定是電子，B正確；因為只有一個氫原子，處在n＝4的能級，當(dāng)它躍遷到較低能級時，最多可發(fā)出3種頻率的光子，C錯誤；比結(jié)合能越大，原子核結(jié)合得越牢固，也就是原子核越穩(wěn)定，D錯誤。答案：B5．下列說法中正確的是()A．若氫原子從n＝6能級向n＝1能級躍遷時輻射出的光不能使某金屬發(fā)生光電效應(yīng)，則氫原子從n＝6能級向n＝2能級躍遷時輻射出的光能使該金屬發(fā)生光電效應(yīng)B．玻爾通過α粒子散射實驗，提出了原子的核式結(jié)構(gòu)模型C.原子核發(fā)生一次β衰變，該原子的核外就失去一個電子D.質(zhì)子、中子、α粒子的質(zhì)量分別是m1、m2、m3，c為光速，則質(zhì)子和中子結(jié)合成一個α粒子釋放的能量是(2m1＋2m2－m3解析：從6→1輻射的光子能量大于從6→2輻射的光子能量，根據(jù)光電效應(yīng)方程hν＝W0＋Ekm可知，從6→2輻射的光子能量不能使該金屬發(fā)生光電效應(yīng)，A錯誤；盧瑟福通過α粒子散射實驗，提出了原子的核式結(jié)構(gòu)模型，B錯誤；β衰變的實質(zhì)是原子核中的一個中子轉(zhuǎn)化為一個質(zhì)子的同時放出一個電子，與核外電子無關(guān)，C錯誤；根據(jù)質(zhì)能方程可知，兩個質(zhì)子和兩個中子結(jié)合成一個α粒子釋放的能量是(2m1＋2m2－m3)c2答案：D6．1905年，愛因斯坦把普朗克的量子化概念進一步推廣，成功地解釋了光電效應(yīng)現(xiàn)象，提出了光子說。在給出與光電效應(yīng)有關(guān)的四個圖像中，下列說法正確的是()A．圖1中，當(dāng)紫外線照射鋅板時，發(fā)現(xiàn)驗電器指針發(fā)生了偏轉(zhuǎn)，說明鋅板帶正電，驗電器帶負電B．圖2中，從光電流與電壓的關(guān)系圖像中可以看出，電壓相同時，光照越強，光電流越大，說明遏止電壓和光的強度有關(guān)C．圖3中，若電子電荷量用e表示，ν1、νc、U1已知，由Ucν圖像可求得普朗克常量的表達式為h＝eq\f(U1e,ν1－νc)D．圖4中，由光電子最大初動能Ek與入射光頻率ν的關(guān)系圖像可知該金屬的逸出功為E或hνc解析：用紫外線燈發(fā)出的紫外線照射鋅板，鋅板失去電子帶正電，驗電器與鋅板相連，則驗電器的金屬球和金屬指針帶正電，故選項A錯誤；由題圖可知，電壓相同時，光照越強，光電流越大，只能說明光電流強度與光的強度有關(guān)，遏止電壓只與入射光的頻率有關(guān)，與入射光的強度無關(guān)，故選項B錯誤；根據(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)，圖像Ucν的斜率表示eq\f(h,e)，即eq\f(h,e)＝eq\f(U1,ν1－νc)，解得h＝eq\f(U1e,ν1－νc)，故選項C正確；根據(jù)光電效應(yīng)方程Ek＝hν－W0知，Ekν圖線的縱軸截距的絕對值表示逸出功，則逸出功為E，當(dāng)最大初動能為零，入射光的頻率等于金屬的極限頻率，則金屬的逸出功等于hνc，故選項D正確。答案：CD7．在足夠大的勻強磁場中，靜止的鈉的同位素eq\o\al(\s\up1(24),\s\do1(11))Na發(fā)生衰變，沿與磁場垂直的方向釋放出一個粒子后，變?yōu)橐粋€新核，新核與放出粒子在磁場中運動的軌跡均為圓，如圖所示，下列說法正確的()A．新核為eq\o\al(\s\up1(24),\s\do1(12))MgB．軌跡2是新核的徑跡C．eq\o\al(\s\up1(24),\s\do1(11))Na發(fā)生的是α衰變D．新核沿順時針方向旋轉(zhuǎn)解析：根據(jù)動量守恒得知，放出的粒子與新核的速度方向相反，由左手定則判斷得知，放出的粒子應(yīng)帶負電，是β粒子，所以發(fā)生的是β衰變，根據(jù)電荷數(shù)守恒、質(zhì)量數(shù)守恒知，衰變方程為eq\o\al(\s\up1(24),\s\do1(11))Na→eq\o\al(\s\up1(24),\s\do1(12))Mg＋eq\o\al(\s\up1(0),\s\do1(－1))e，可知新核為eq\o\al(\s\up1(24),\s\do1(12))Mg，故A正確，C錯誤。由題意，靜止的鈉核eq\o\al(\s\up1(24),\s\do1(11))Na發(fā)生衰變時動量守恒，釋放出的粒子與新核的動量大小相等，兩個粒子在勻強磁場中都做勻速圓周運動，因為新核的電荷量大于所釋放出的粒子電荷量，由半徑公式r＝eq\f(mv,qB)可知，新核的半徑小于放出粒子的半徑，所以軌跡2是新核的軌跡，故B正確。根據(jù)洛倫茲力提供向心力，由左手定則判斷可知，新核沿逆時針方向旋轉(zhuǎn)，故D錯誤。答案：AB8．(2021·河北唐山高三模擬)用金屬銣為陰極的光電管，觀測光電效應(yīng)現(xiàn)象，實驗裝置示意如圖甲所示，實驗中測得銣的遏止電壓Uc與入射光頻率ν之間的關(guān)系如圖乙所示，圖線與橫軸交點的橫坐標為5.15×1014Hz。已知普朗克常量h＝6.63×10－34J·s，則下列說法正確的是()A．欲測遏止電壓，應(yīng)選擇電源左端為負極B．當(dāng)電源左端為正極時，滑動變阻器的滑片向右滑動，電流表的示數(shù)持續(xù)增大C．增大照射光的強度，產(chǎn)生的光電子的最大初動能一定增大D．如果實驗中入射光的頻率ν＝7.00×1014Hz，則產(chǎn)生的光電子的最大初動能Ek＝1.2×10－19J解析：圖甲所示的實驗裝置測量銣的遏止電壓Uc與入射光頻率ν，因此光電管左端應(yīng)該是陰極，則電源左端為負極，故A正確；當(dāng)電源左端為正極時，將滑動變阻器的滑片從圖示位置向右滑動的過程中，則電壓增大，光電流增大，當(dāng)電流達到飽和值，不再增大，即電流表示數(shù)的變化是先增大，后不變，故B錯誤；光電子的最大初動能與入射光的頻率和金屬的逸出功有關(guān)，與入射光的強度無關(guān)，故C錯誤；根據(jù)圖像可知，銣的截止頻率νc＝5.15×1014Hz，根據(jù)hνc＝W0，則可求出該金屬的逸出功大小W0＝6.63×10－34×5.15×1014J≈3.41×10－19J，根據(jù)光電效應(yīng)方程Ekm＝hν－W0，當(dāng)入射光的頻率為ν＝7.00×1014Hz時，則最大初動能為Ekm＝(6.63×10－34×7.0×1014－3.41×10－19)J≈1.2×10－19J，故D正確。答案：AD二、非選擇題(共3小題，52分)9．(16分)從1907年起，美國物理學(xué)家密立根開始以精湛的技術(shù)測量光電效應(yīng)中幾個重要的物理量。他通過如圖甲所示的實驗裝置測量某金屬的遏止電壓Uc與入射光頻率ν，作出Ucν圖像，如圖乙所示，由此算出普朗克常量h，并與普朗克根據(jù)黑體輻射測出的h相比較，以檢驗愛因斯坦光電效應(yīng)方程的正確性。圖中頻率ν1、ν2，遏止電壓Uc1、Uc2及電子的電荷量e均為已知，求普朗克常量h及該金屬的截止頻率ν0。解析：根據(jù)愛因斯坦光電效應(yīng)方程Ek＝hν－W0、逸出功W0＝hν0及動能定理eUc＝Ek，可得Uc＝eq\f(h,e)ν－eq\f(h,e)ν0，結(jié)合圖像知k＝eq\f(Uc2－Uc1,ν2－ν1)＝eq\f(Uc1,ν1－ν0)＝eq\f(h,e)，則普朗克常量h＝eq\f(e（Uc2－Uc1）,ν2－ν1)，截止頻率ν0＝eq\f(Uc2ν1－Uc1ν2,Uc2－Uc1)。答案：eq\f(e（Uc2－Uc1）,ν2－ν1)eq\f(Uc2ν1－Uc1ν2,Uc2－Uc1)10．(16分)(1)eq\o\al(\s\up1(232),\s\do1(90))Th(釷)經(jīng)過一系列α衰變和β衰變，變成eq\o\al(\s\up1(208),\s\do1(82))Pb(鉛)，下列說法正確的是________。A．鉛核比釷核少8個質(zhì)子B．鉛核比釷核少16個中子C．共經(jīng)過4次α衰變和6次β衰變D．共經(jīng)過6次α衰變和4次β衰變(2)約里奧·居里夫婦因發(fā)現(xiàn)人工放射性元素而獲得了1935年的諾貝爾化學(xué)獎。他們發(fā)現(xiàn)的放射性元素eq\o\al(\s\up1(30),\s\do1(15))P衰變成eq\o\al(\s\up1(30),\s\do1(14))Si的同時放出另一種粒子，這種粒子是________，eq\o\al(\s\up1(32),\s\do1(15))P是eq\o\al(\s\up1(30),\s\do1(15))P的同位素，被廣泛應(yīng)用于生物示蹤技術(shù)。1mgeq\o\al(\s\up1(32),\s\do1(15))P隨時間衰變的關(guān)系如圖所示，請估算4mg的eq\o\al(\s\up1(32),\s\do1(15))P經(jīng)多少天的衰變后還剩0.25mg?解析：(1)設(shè)α衰變次數(shù)為x，β衰變次數(shù)為y，由質(zhì)量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒得232＝208＋4x90＝82＋2x－y解得x＝6，y＝4，C錯，D對。鉛核、釷核的質(zhì)子數(shù)分別為82、90，故A對。鉛核、釷核的中子數(shù)分別為126、142，故B對。(2)寫出衰變方程eq\o\al(\s\up1(30),\s\do1(15))P→eq\o\al(\s\up1(30),\s\do1(14))Si＋eq\o\al(\s\up1(0),\s\do1(＋1))e，故這種粒子為eq\o\al(\s\up1(0),\s\do1(＋1))e(正電子)由mt圖知eq\o\al(\s\up1(30),\s\do1(15))P的半衰期為14天，由m＝m0(eq\f(1,2))eq\s\up6(\f(t,τ))得，0．25mg＝4mg×(eq\f(1,2))eq\s\up6(\f(t,14))，故t＝56天。答案：(1)ABD(2)正電子(eq\o\al(\s\up1(0),\s\do1(＋1))e)56天11．(20分)已知氘核質(zhì)量為2.0136u，中子質(zhì)量為1.0087u，eq\o\al(\s\up1(3),\s\do1(2))He核的質(zhì)量為3.0150u。(已知1u相當(dāng)于931.5MeV能量)(1)寫出兩個氘核聚變成eq\o\al(\s\up1(3),\s\do1(2))He的核反應(yīng)方程。(2)計算上述核反應(yīng)中釋放的核能。(3)若兩