物理高考新素养总复习教科版讲义第十二章原子结构和原子核波粒二象性章末质量检测（十二）Word版含答案

章末质量检测(十二)(时间：50分钟)一、选择题(本题共13小题。1～8题为单项选择题，9～13题为多项选择题)1.下列说法正确的是()A.实物的运动有特定的轨道，所以实物不具有波粒二象性B.康普顿效应说明光子既有能量又有动量C.光是高速运动的微观粒子，单个光子不具有波粒二象性D.宏观物体的物质波波长非常小，极易观察到它的波动解析由德布罗意理论知，宏观物体的德布罗意波的波长太小，实际很难观察到波动性，但仍具有波粒二象性，选项A、D错误；康普顿效应说明光子除了具有能量之外还有动量，选项B正确；波粒二象性是光子的特性，单个光子也具有波粒二象性，选项C错误。答案B2.下列与α粒子相关的说法中正确的是()A.天然放射现象中产生的α射线速度与光速相当，贯穿能力很强B.eq\o\al(238,92)U(铀238)核放出一个α粒子后就变为eq\o\al(234,90)Th(钍234)C.高速α粒子轰击氮核可从氮核中打出中子，核反应方程为eq\o\al(4,2)He＋eq\o\al(17,7)N→eq\o\al(16,8)O＋eq\o\al(1,0)nD.丹麦物理学家玻尔进行了α粒子散射实验并首先提出了原子的核式结构模型解析天然放射现象中产生的α射线的速度约为光速的eq\f(1,10)，穿透能力不强，A错误；根据质量数和电荷数守恒可知，eq\o\al(238,92)U(铀238)核放出一个α粒子后就变为eq\o\al(234,90)Th(钍234)，B正确；高速α粒子轰击氮核可从氮核中打出质子，核反应方程为eq\o\al(4,2)He＋eq\o\al(14,7)N→eq\o\al(17,8)O＋eq\o\al(1,1)H，C错误；卢瑟福进行了α粒子散射实验并首先提出了原子的核式结构模型，D错误。答案B3.如图1所示为氢原子的能级结构示意图，一群氢原子处于n＝3的激发态，在向较低能级跃迁的过程中向外辐射出光子，用这些光子照射逸出功为2.49eV的金属钠。下列说法中正确的是()图1A.这群氢原子能辐射出三种不同频率的光，其中从n＝3能级跃迁到n＝2能级所发出的光波长最短B.这群氢原子在辐射光子的过程中电子绕核运动的动能减小，电势能增大C.能发生光电效应的光有三种D.金属钠表面所发出的光电子的最大初动能是9.60eV解析这群氢原子向低能级跃迁有三种可能，从n＝3到n＝2放出光子波长最长，A错误；因向低能级跃迁电场力做正功，电势能减小，动能增大，B错误；能使钠发生光电效应只有两种，能量为12.09eV和10.20eV，C错误；最大初动能Ek＝12.09eV－2.49eV＝9.60eV，D正确。答案D4.根据所给图片结合课本相关知识，下列说法正确的是()图2A.图甲是电子束穿过铝箔后的衍射图样，证明电子具有粒子性B.图乙是利用不同气体制成的五颜六色的霓虹灯，原因是各种气体原子的能级不同，跃迁时发射光子的能量不同，光子的频率不同C.图丙是工业上使用的用射线检测金属板厚度的装置，在α、β、γ三种射线中，最有可能使用的射线是β射线D.图丁是原子核的比结合能与质量数A的关系图像，由图可知中等大小的核的比结合能最大，即(核反应中)平均每个核子的质量亏损最小解析题图甲是电子束穿过铝箔后的衍射图样，证明电子具有波动性，选项A错误；题图乙是利用不同气体制成的五颜六色的霓虹灯，原因是各种气体原子的能级不同，跃迁时发射光子的能量不同，光子的频率不同，选项B正确；题图丙是工业上使用的用射线检测金属板厚度的装置，在α、β、γ三种射线中，由于γ射线穿透能力最强，最有可能使用的射线是γ射线，选项C错误；题图丁是原子核的比结合能与质量数A的关系图像，可知中等大小的核的比结合能最大，即在核子结合成原子核时平均每个核子释放的能量最大，平均每个核子的质量亏损最大，选项D错误。答案B5.关于核反应方程eq\o\al(234,90)Th→eq\o\al(234,91)Pa＋X＋ΔE(ΔE为释放的核能，X为新生成的粒子)，已知eq\o\al(234,90)Th的半衰期为1.2min，则下列说法正确的是()A.此反应为β衰变B.eq\o\al(234,91)Pa核和eq\o\al(234,90)Th核具有相同的质量C.eq\o\al(234,91)Pa不具有放射性D.64g的eq\o\al(234,90)Th经过6min还有1geq\o\al(234,90)Th尚未衰变解析根据核反应方程质量数和电荷数守恒可判断出X为eq\o\al(0,－1)e，所以此反应为β衰变，A正确；eq\o\al(234,91)Pa核与eq\o\al(234,90)Th核质量并不同，B错误；根据化学元素周期表及化学知识知，eq\o\al(234,91)Pa为放射性元素，C错误；利用半衰期公式m余＝(eq\f(1,2))eq\f(t,τ)m原，解得m余＝2g，则D错误。答案A6.如图3是光电管的原理图。已知当有波长为λ0的光照到阴极K上时，电路中有光电流，则()图3A.若增加电路中电源电压，电路中光电流一定增大B.若将电源极性反接，电路中一定没有光电流产生C.若换用波长为λ1(λ1>λ0)的光照射阴极K时，电路中一定没有光电流D.若换用波长为λ2(λ2<λ0)的光照射阴极K时，电路中一定有光电流解析若光电流已经达到饱和，增加电路中电源电压，电路中光电流也不再增大，选项A错误；将电源极性反接，若加在光电管上的电压小于遏止电压，电路中仍然有光电流产生，选项B错误；换用波长为λ1(λ1>λ0)的光照射阴极K时，即便光子的能量小，但若波长小于极限波长，仍然有光电流产生，选项C错误，D正确。答案D7.某金属在光的照射下产生光电效应，其遏止电压Uc与入射光频率ν的关系图像如图4所示。则由图像可知()图4A.入射光频率越大，该金属的逸出功越大B.入射光的频率越大，则遏止电压越大C.由图可求出普朗克常量h＝eq\f(U,ν0)D.光电子的最大初动能与入射光的频率成正比解析金属的逸出功只与金属本身有关，与入射光的频率无关，选项A错误；根据爱因斯坦光电效应方程Ek＝hν－W0，由动能定理，eUc＝Ek，联立解得Uc＝eq\f(h,e)ν－eq\f(W0,e)，由此可知，入射光的频率越大，则遏止电压越大，选项B正确；将遏止电压Uc与入射光频率ν的关系式Uc＝eq\f(h,e)ν－eq\f(W0,e)，对照题给的遏止电压Uc与入射光频率ν的关系图像，可知图像斜率为eq\f(U,ν0)＝eq\f(h,e)，得出普朗克常量h＝eeq\f(U,ν0)，选项C错误；由爱因斯坦光电效应方程Ek＝hν－W0，可知光电子的最大初动能与入射光的频率成线性增大关系，但不是成正比关系，选项D错误。答案B8.如图5所示为氢原子能级图，氢原子中的电子从n＝4能级跃迁到n＝1能级可产生a光；从n＝3能级跃迁到n＝1能级可产生b光，a光和b光的波长分别为λa和λb，a、b两光照射逸出功为4.5eV的金属钨表面均可产生光电效应，遏止电压分别为Ua和Ub，则()图5A.λa>λbB.Ua<UbC.a光的光子能量为12.55eVD.b光照射金属钨产生的光电子的最大初动能Ekb＝7.59eV解析氢原子中的电子从n＝4能级跃迁到n＝1能级产生a光，a光的光子能量hνa＝Ea＝E4－E1＝12.75eV，氢原子中的电子从n＝3能级跃迁到n＝1能级产生b光，b光的光子能量hνb＝Eb＝E3－E1＝12.09eV，a光的光子能量高，则a光的频率大，波长小，即λa<λb，选项A、C错误；由光电效应方程Ek＝hν－W0和Ek＝eUc可知，频率越大，对应遏止电压Uc越大，即Ua>Ub，选项B错误；Ekb＝hνb－W0＝7.59eV，选项D正确。答案D9.以下说法正确的是()A.根据玻尔原子理论可知，氢原子辐射光子后，电子的动能减小B.核反应堆中，通过改变镉棒插入的深度，可以控制核反应的速度C.一个原子核在一次衰变中可放出α、β和γ三种射线D.比结合能越大的原子核越稳定解析根据玻尔的原子理论，氢原子辐射光子后，电子跃迁到离核较近的轨道上，电子的动能增大，选项A错误；根据链式反应可知，改变镉棒插入的深度，可以控制核反应的速度，选项B正确；衰变类型有α衰变和β衰变，在一次衰变中可同时放出α射线和γ射线，也可以同时放出β射线和γ射线，不可能同时放出α、β和γ三种射线，选项C错误；比结合能越大的原子核越稳定，选项D正确。答案BD10.如图6为氢原子的能级示意图，锌的逸出功是3.34eV，那么对氢原子在能级跃迁过程中发射或吸收光子的特征认识正确的是()图6A.一群处于n＝3能级的氢原子向基态跃迁时，能放出3种不同频率的光B.一群处于n＝3能级的氢原子向基态跃迁时，发出的光照射锌板，锌板表面所发出的光电子的最大初动能为8.75eVC.用能量为10.3eV的光子照射，可使处于基态的氢原子跃迁到激发态D.用能量为14.0eV的光子照射，可使处于基态的氢原子电离解析从n＝3可跃迁到n＝1和n＝2，从n＝2可跃迁到n＝1，A正确；从氢原子高能级向基态跃迁时发射的光子能量至少为10.2eV，大于锌的逸出功3.34eV，最大初动能为(13.6－1.51－3.34)eV＝8.75eV，B正确；光子能量为10.3eV，不等于任意两能级差，不能使处于基态的氢原子跃迁到激发态，能量为14.0eV的光子照射，可使处于基态的氢原子电离，C错误，D正确。答案ABD11.一静止的原子核eq\o\al(238,92)U发生了某种衰变，衰变方程为eq\o\al(238,92)U→eq\o\al(234,90)Th＋X，其中X是未知粒子，下列说法正确的是()A.eq\o\al(238,92)U发生的是α衰变B.eq\o\al(238,92)U发生的是β衰变C.衰变后新核eq\o\al(234,90)Th和粒子X的动能相等D.衰变后新核eq\o\al(234,90)Th和粒子X的动量大小相等解析根据质量数守恒和电荷数守恒可知，未知粒子X的质量数为4，电荷数为2，即未知粒子X是eq\o\al(4,2)He，因此发生的是α衰变，选项A正确，B错误；衰变前后动量守恒，即：0＝pTh－pX，即pTh＝pX，选项D正确；根据动量与动能的关系p＝eq\r(2mEk)，由于eq\o\al(234,90)Th和X的质量数不同，因此衰变后新核eq\o\al(234,90)Th和粒子X的动能不同，选项C错误。答案AD12.如图7所示为用某金属研究光电效应规律得到的光电流随电压变化关系的图像，用单色光1和单色光2分别照射该金属时，逸出的光电子的最大初动能分别为Ek1和Ek2，普朗克常量为h，则下列说法正确的是()图7A.Ek1＜Ek2B.单色光1的频率比单色光2的频率高C.增大单色光1的强度，其遏止电压会增大D.单色光1和单色光2的频率之差为eq\f(Ek1－Ek2,h)解析由于Ek1＝e|Uc1|，Ek2＝e|Uc2|，所以Ek1<Ek2，选项A正确；由Ek＝hν－W0可知，单色光1的频率比单色光2的频率低，选项B错误；只增大照射光的强度，光电子的最大初动能不变，因此遏止电压不变，选项C错误；Ek1＝hν1－W0，Ek2＝hν2－W0，得ν1－ν2＝eq\f(Ek1－Ek2,h)，选项D正确。答案AD13.一个静止的放射性原子核处于匀强磁场中，由于发生了衰变而在磁场中形成如图8所示的两个圆形径迹，两圆半径之比为1∶16，下列判断正确的是()图8A.该原子核发生了α衰变B.反冲原子核在小圆上逆时针运动C.原来静止的核，其原子序数为15D.放射性的粒子与反冲核运动周期相同解析衰变后产生的新核——即反冲核及放射的带电粒子在匀强磁场中均做匀速圆周运动，轨道半径r＝eq\f(mv,qB)，因反冲核与放射的粒子动量守恒，而反冲核电荷量较大，所以其半径较小，并且反冲核带正电荷，由左手定则可以判定反冲核在小圆上做逆时针运动，在大圆上运动的放射粒子在衰变处由动量守恒可知其向上运动，且顺时针旋转，由左手定则可以判定一定带负电荷。因此，这个衰变为β衰变，放出的粒子为电子，衰变方程为eq\o\al(M,Q)A→eq\o\al(M′,Q′)B＋eq\o\al(0,－1)e，选项A错误，选项B正确；由两圆的半径之比为1∶16可知，B核的核电荷数为16。原来的放射性原子核的核电荷数为15，其原子序数为15。即A为P(磷)核，B为S(硫)核，选项C正确；由周期公式T＝eq\f(2πm,qB)可知，因电子与反冲核的比荷不同，它们在匀强磁场中做匀速圆周运动的周期不相同，反冲核的周期较大，选项D错误。答案BC二、非选择题14.(2017·北京理综)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。放射出的α粒子(eq\o\al(4,2