2023年度高二物理期末复习单元检测：波粒二象性 原子结构

第5页波粒二象性原子结构与原子核1．用一束紫外线照射某金属时不能发生光电效应，可能使该金属发生光电效应的措施是()A．改用红光照射B．改用X射线照射C．改用强度更大的原紫外线照射D．延长原紫外线的照射时间2．关于光电效应的规律，以下说法中正确的选项是()B．光电子的最大初动能跟入射光强度成正比C．发生光电效应的反响时间一般都大于10－7sD．只有入射光的波长大于该金属的极限波长，光电效应才能发生3．[多项选择]以下关于波粒二象性的说法正确的选项是()A．光电效应揭示了光的波动性B．使光子一个一个地通过单缝，假设时间足够长，底片上也会出现衍射图样C．黑体辐射的实验规律可用光的粒子性解释D．热中子束射到晶体上产生衍射图样说明中子具有波动性4．以下说法正确的选项是()A．光子像其他粒子一样，不但具有能量，也具有动量B．比结合能越大，原子核越不稳定C．将由放射性元素组成的化合物进行高温分解，会改变放射性元素的半衰期D．原子核的质量大于组成它的核子的质量之和，这个现象叫做质量亏损5．以下核反响方程中，属于α衰变的是()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．根据氢原子的能级图，现让一束单色光照射到大量处于基态(量子数n＝1)的氢原子上，受激的氢原子能自发地发出6种不同频率的光，那么照射氢原子的单色光的光子能量为()A．12．75eVB．13．06eVC．13．6eVD．0．85eV7．根据玻尔理论，氢原子的能级公式为En＝eq\f(A,n2)(n为能级，A为基态能量)，一个氢原子中的电子从n＝4的能级直接跃迁到基态，在此过程中()A．氢原子辐射一个能量为eq\f(15A,16)的光子B．氢原子辐射一个能量为－eq\f(15A,16)的光子C．氢原子辐射一系列频率的光子，其中频率最大的光子能量为eq\f(15A,16)D．氢原子辐射一系列频率的光子，其中频率最大的光子能量为－eq\f(15A,16)8．静止在匀强电场中的碳14原子核，某时刻放射的某种粒子与反冲核的初速度方向均与电场方向垂直，且经过相等的时间后形成的轨迹如下图(a、b表示长度)。那么碳14的核反响方程可能是()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．[多项选择]用中子(eq\o\al(2,0)n)轰击铀核(eq\o\al(235,92)U)产生裂变反响，会产生钡核(eq\o\al(144,56)Ba)和氪核(eq\o\al(89,36)Kr)并释放出中子(eq\o\al(1,0)n)，当到达某些条件时可发生链式反响。一个铀核(eq\o\al(235,92)U)裂变时，释放的能量约为200MeV(1eV＝1．6×10－19J)。以下说法正确的选项是()A．eq\o\al(235,92)U的裂变方程为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的裂变方程为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发生链式反响的条件与铀块的体积有关D．一个eq\o\al(235,92)U裂变时，质量亏损约为3．6×10－28kg10．[多项选择]研究光电效应规律的实验装置如下图，以频率为ν的光照射光电管阴极K时，有光电子产生。由于光电管K、A间加的是反向电压，光电子从阴极K发射后将向阳极A做减速运动。光电流i由图中电流计测出，反向电压U由电压表测出。当电流计的示数恰好为零时，电压表的示数称为反向遏止电压Uc，在以下图所表示光电效应实验规律的图像中，正确的选项是()11．如图甲所示是研究光电效应规律的光电管。用波长λ＝0．50μm的绿光照射阴极K，实验测得流过表的电流I与AK之间的电势差UAK满足如图乙所示规律，取h＝6．63×10－34J·s。结合图像，求：(结果保存两位有效数字)(1)每秒钟阴极发射的光电子数和光电子飞出阴极K时的最大动能。(2)该阴极材料的极限波长。12．在磁感应强度为B的匀强磁场中，一个静止的放射性原子核发生了一次α衰变。放射(1)放射性原子核用eq\o\al(A,Z)X表示，新核的元素符号用Y表示，写出该α衰变的核反响方程。(2)α粒子的圆周运动可以等效成一个环形电流，求圆周运动的周期和环形电流大小。(3)设该衰变过程释放的核能都转化为α粒子和新核的动能，新核的质量为M，求衰变过程的质量亏损Δm。参考答案1.【答案】B【解析】根据光电效应发生的条件ν＞ν0，必须用能量更大，即频率更高的粒子。能否发生光电效应与光的强度和照射时间无关。X射线的频率大于紫外线的频率，故A、C、D错误，B正确。2.【答案】A【解析】发生光电效应时，不改变入射光的频率，增大入射光强度，那么单位时间内打到金属上的光子个数增加，那么从金属内逸出的光电子数目增多，选项A正确；光电子的最大初动能跟入射光强度无关，随入射光的频率增大而增大，选项B错误；发生光电效应的反响时间一般都不超过10－9s，选项C错误；只有入射光的频率大于该金属的极限频率时，即入射光的波长小于该金属的极限波长时，光电效应才能发生，选项D错误。3.【答案】BCD【解析】光电效应揭示了光的粒子性，A错误；单个光子通过单缝后在底片上呈现出随机性，但大量光子通过单缝后在底片上呈现出波动性，B正确；黑体辐射的实验规律说明了电磁辐射是量子化的，即黑体辐射是不连续的、一份一份的，所以黑体辐射可用光的粒子性来解释，C正确；热中子束射在晶体上产生衍射图样，是由于运动的实物粒子具有波的特性，即说明中子具有波动性，D正确。4.【答案】A【解析】光子像其他粒子一样，不但具有粒子性，而且也有波动性，那么不但具有能量，也具有动量，故A正确；比结合能越大的原子核越稳定，B错误；放射性元素的半衰期与外界因素没有任何关系，只和本身性质有关，C错误；原子核的质量小于组成它的核子的质量之和，这个现象叫做质量亏损，故D错误。5.【答案】B【解析】α衰变是放射性元素的原子核放出α粒子(eq\o\al(4,2)He)的核反响，选项B正确。6.【答案】A【解析】受激的氢原子能自发地发出6种不同频率的光，知跃迁到第4能级，那么吸收的光子能量为ΔE＝－0.85eV＋13.6eV＝12.75eV，故A正确。7.【答案】B【解析】根据玻尔理论，一个氢原子中的电子从n＝4的能级直接跃迁到基态，辐射一个光子的能量为ΔE＝E4－E1＝eq\f(A,42)－eq\f(A,12)＝－eq\f(15A,16)，选项B正确，A、C、D错误。8.【答案】A【解析】设时间为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，又因为动量守恒m1v1＝m2v2，故q1∶q2＝1∶2，故只有A正确。9.【答案】BC【解析】铀核在裂变过程中需要中子的轰击，产生链式反响，所以选项A错误，选项B正确。而链式反响在进行过程中，还需要铀矿到达临界体积才能维持链式反响持续不断进行下去，所以选项C正确。根据释放出来的核能，结合质能方程可知ΔE＝Δmc2，反响过程中，亏损质量为Δm＝eq\f(200×106×1.6×10－19,〔3×108〕2)kg＝1×10－28kg，选项D错误。10.【答案】ACD【解析】当反向电压U与入射光频率ν一定时，光电流i与光强成正比，所以A图正确；频率为ν的入射光照射阴极所发射出的光电子的最大初动能为eq\f(1,2)mevmax2＝hν－W0，而截止电压Uc与最大初动能的关系为eUc＝eq\f(1,2)mvmax2，所以截止电压Uc与入射光频率ν的关系是eUc＝hν－W0，其函数图像不过原点，所以B图错误；当光强与入射光频率一定时，单位时间内单位面积上逸出的光电子数及其最大初动能是一定的，所形成的光电流强度会随反向电压的增大而减少，所以C图正确；根据光电效应的瞬时性规律，不难确定D图是正确的。11.【答案】(1)4.0×1012个9.6×10－20J(2)0.66μm【解析】(1)光电流到达饱和时，阴极发射的光电子全部到达阳极A，阴极每秒钟发射的光电子的个数n＝eq\f(Im,e)＝eq\f(0.64×10－6,1.6×10－19)(个)＝4.0×1012(个)光电子的最大初动能为：Ekm＝eU0＝1.6×10－19C×0.6V＝9.6×10－20J(2)设阴极材料的极限波长为λ0，根据爱因斯坦光电效应方程：Ekm＝heq\f(c,λ)－heq\f(c,λ0)，代入数据得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)设α粒子的速度大小为v，由qvB＝meq\f(v2,R)，T＝eq\f(2πR,v)，得α粒子在磁场中运动周期T