新版【精选】2023届高考物理专题二十三原子物理精准培优专练练习

/【精选】2023届高考物理专题二十三原子物理精准培优专练练习一、考点分析一、考点分析1.本局部内容涉及点较多，改为必考内容后，从这两年的命题看，逐渐向着多个考点融合的方向开展，且主要以选择题的形式考查。2.记住几个二级结论：(1)遏止电压Uc与入射光频率ν、逸出功W0间的关系式：Uc＝eq\f(h,e)ν－eq\f(W0,e)。(2)截止频率νc与逸出功W0的关系：hνc－W0＝0，据此求出截止频率νc。(3)光照引起的原子跃迁，光子能量必须等于能级差；碰撞引起的跃迁，只需要实物粒子的动能大于(或等于)能级差。(4)大量处于定态的氢原子向基态跃迁时可能产生的光谱线条数：Cn2＝eq\f(nn－1,2)。(5)磁场中的衰变：外切圆是α衰变，内切圆是β衰变，半径与电荷量成反比。(6)平衡核反响方程：质量数守恒、电荷数守恒。二、考题再现二、考题再现典例1.(2023∙全国II卷∙17)用波长为300nm的光照射锌板，电子逸出锌板外表的最大初动能为1.28×10-19J。普朗克常量为6.63×10-34J·s，真空中的光速为3.00108m·s-1，能使锌产生光电效应的单色光的最低频率约为A.1×1014HzB.8×1014HzC.2×1015HzD.8×1015Hz【解析】由光电效应方程式，得，刚好发生光电效应的临界频率为，那么，代入数据可得，故B正确。【答案】B典例2.(2023∙全国III卷∙14)1934年，约里奥—居里夫妇用α粒子轰击铝核，产生了第一个人工放射性核素X：。X的原子序数和质量数分别为()A.15和28B.15和30C.16和30D.17和31【解析】此题考查核反响方程遵循的规律及其相关的知识点。根据核反响遵循的质量数守恒和电荷数守恒可知，X的电荷数为2＋13＝15，质量数为4＋27－1＝30，根据原子核的电荷数等于原子序数，可知X的原子序数为15，质量数为30，选项B正确。【答案】B三、对点速练三、对点速练1.以下说法中正确的选项是()A.在光电效应的实验中，只要入射光足够强，时间足够长，金属外表就会逸出光电子B．在光电效应的实验中，饱和光电流大小取决于入射光频率，频率越大，饱和光电流越大C．根据玻尔的原子理论，氢原子从n＝5的激发态跃迁到n＝2的激发态时，原子能量减小，电势能增加D．根据玻尔的原子理论，大量处于基态的氢原子吸收波长为λ0的光子后，如果辐射出3种频率的光子，那么其中波长最小的为λ0【答案】D2.如下图为氢原子的能级图，一群氢原子处于n＝4的激发态，在向低能级跃迁的过程中向外发出光子，用这些光照射逸出功为1.90eV的金属铯，以下说法正确的选项是()A.这群氢原子能发出6种频率不同的光，其中从n＝4跃迁到n＝3所发出的光波长最短B.这群氢原子能发出3种频率不同的光，其中从n＝4跃迁到n＝1所发出的光频率最高C.金属铯外表所逸出的光电子的初动能最大值为12.75eVD.金属铯外表所逸出的光电子的初动能最大值为10.85eV【答案】D【解析】从n＝4跃迁到n＝3所发出的光的频率最小，波长最长，选项A错误；这群氢原子能发出第=6种频率的光子，从n＝4跃迁到n＝1所发出的光的频率最高，选项B错误；光电子的最大初动能对应入射光子的频率最高时，最大入射光能量对应的入射光子的频率最高，即ΔE＝E4－E1＝－0.85eV－(－13.60eV)＝12.75eV，由光电效应方程知Ek＝ΔE－W0＝10.85eV，选项C错误，D正确。3．根据玻尔理论，氢原子的能级公式为(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)【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。4.以下说法中正确的选项是()A.铀核裂变的某种核反响方程是B.质子、中子、α粒子的质量分别为m1、m2、m3，那么2个质子和2个中子结合成一个α粒子，释放的能量是C.卢瑟福通过α粒子散射实验验证了在原子核内部存在质子D.一群处于能级态的氢原子，自发向低能级跃迁的过程中能辐射12中不同频率的电磁波【答案】B5．近几年等许多国家积极开展“月球探测方案〞，该方案中的科研任务之一是探测月球上氦3的含量。氦3是一种清洁、平安和高效的核发电燃料，可以采用在高温高压下用氘和氦3进行核聚变反响发电。假设氘核的质量为2.0136u，氦3的质量为3.0150u，氦核的质量为4.00151u，质子质量为1.00783u，中子质量为1.008665u，1u相当于931.5MeV。那么以下说法正确的选项是()A.一个氘和一个氦3的核聚变反响释放的核能约为17.9MeVB.氘和氦3的核聚变反响方程式：+→+X，其中X是中子C.因为聚变时释放能量，出现质量亏损，所以生成物的总质量数减少D.目前我国的秦山、大亚湾等核电站广泛使用氦3进行核聚变反响发电【答案】A6．光电效应实验装置如下图，用频率为ν的光源照射阴极K产生了光电效应，逸出功为W，普朗克常量为h，电子的电荷量为e。调节变阻器滑动片，使光电流逐渐减小；当灵敏电流计示数恰好减小到零时，电压表的示数U可能是以下的()A．B．C．D．【答案】A7.以下说法正确的选项是()A.铀核裂变的核反响是B.玻尔根据光的波粒二象性，大胆提出假设，认为实物粒子也具有波动性C.原子从低能级向髙能级跃迁，不吸收光子也能实现D.根据爱因斯坦的“光子说〞可知，光的波长越大，光子的能量越大【答案】C8.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【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。9．用如图甲所示的装置研究光电效应现象。闭合开关S，用频率为ν的光照射光电管时发生了光电效应。图乙是该光电管发生光电效应时光电子的最大初动能Ek与入射光频率ν的关系图象，图线与横轴的交点坐标为(a,0)，与纵轴的交点坐标为(0，－b)，以下说法中正确的选项是()A．普朗克常量为h＝eq\f(a,b)B．断开开关S后，电流表G的示数不为零C．仅增加照射光的强度，光电子的最大初动能将增大D．保持照射光强度不变，仅提高照射光频率，电流表G的示数保持不变【答案】B【解析】由hν＝W0＋Ek，变形得Ek＝hν－W0，可知图线的斜率为普朗克常量，即h＝eq\f(b,a)，故A错误；断开开关S后，初动能大的光电子，也可能到达阳极，所以电流表G的示数不为零，故B正确；只有增大入射光的频率，才能增大光电子的最大初动能，与光的强度无关，故C错误；保持照射光强度不变，仅提高照射光频率，单个光子的能量增大，而光的强度不变，那么光子数一定减少，发出的光电子数也减少，电流表G的示数要减小，故D错误。10.用图示装置研究光电效应现象，光电管阴极K与滑动变阻器的中心抽头c相连，当滑动头P从a移到c的过程中，光电流始终为零。为了产生光电流，可采取的措施是()A．增大入射光的强度B．增大入射光的频率C．把P向a移动D．把P从c向b移动【答案】B【解析】能否产生光电效应与入射光的强度无关，增大入射光的强度，仍不能产生光电流，故A错误；增大入射光的频率，当入射光的频率大于金属的极限频率时，产生光电效应，金属有光电子发出，电路中能产生光电流，故B正确；把P向a移动，P点电势大于c点的电势，光电管加上正向电压，但不能产生光电效应，没有光电流形成，故C错误；把P从c向b移动，光电管加反向电压，不能产生光电效应，没有光电流形成，故D错误。11.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