知识点十五 波粒二象性 原子结构、原子核-2022年高考物理分类题库

知识点十五波粒二象性1.(2022·湖北选择考)上世纪四十年代初,我国科学家王淦昌先生首先提出证明中微子存在的实验方案:如果静止原子核

47Be俘获核外K层电子e,可生成一个新原子核X,并放出中微子νe,即

47Be+

-1000e→X+00νe。根据核反应后原子核XA.原子核X是

3B.核反应前后的总质子数不变C.核反应前后总质量数不同D.中微子νe的电荷量与电子的相同【解析】选A。根据质量数守恒和电荷数守恒有,X的质量数为7,电荷数为3,可知原子核X是

37Li,A正确、C错误;由选项A可知,原子核X是

37Li,则核反应方程为

47Be+-1000e→37Li+

00νe,则反应前的总质子数为4,反应后的总质子数为32.(2022·山东等级考)碘125衰变时产生γ射线,医学上利用此特性可治疗某些疾病。碘125的半衰期为60天,若将一定质量的碘125植入患者病灶组织,经过180天剩余碘125的质量为刚植入时的 ()A.116B.18C.1【解析】选B。设刚植入时碘的质量为m0,经过180天后的质量为m,根据m=m0(12)tT,代入数据解得m=m0(12)18060=m0(12)3.(2022·湖南选择考)关于原子结构和微观粒子波粒二象性,下列说法正确的是 ()A.卢瑟福的核式结构模型解释了原子光谱的分立特征B.玻尔的原子理论完全揭示了微观粒子运动的规律C.光电效应揭示了光的粒子性D.电子束穿过铝箔后的衍射图样揭示了电子的粒子性【解析】选C。玻尔的量子化模型很好地解释了原子光谱的分立特征,A错误;玻尔的原子理论成功地解释了氢原子的分立光谱,但不足之处是它保留了经典理论中的一些观点,如电子轨道的概念,还不能完全揭示微观粒子的运动规律,B错误;光电效应揭示了光的粒子性,C正确;电子束穿过铝箔后的衍射图样,证实了电子的波动性,D错误。4.(2022·湖南选择考)1932年,查德威克用未知射线轰击氢核,发现这种射线是由质量与质子大致相等的中性粒子(即中子)组成。如图,中子以速度v0分别碰撞静止的氢核和氮核,碰撞后氢核和氮核的速度分别为v1和v2。设碰撞为弹性正碰,不考虑相对论效应,下列说法正确的是 ()A.碰撞后氮核的动量比氢核的小B.碰撞后氮核的动能比氢核的小C.v2大于v1D.v2大于v0【解析】选B。设中子的质量为m,氢核的质量为m,氮核的质量为14m,设中子和氢核碰撞后中子速度为v3,由动量守恒定律和能量守恒定律可得mv0=mv1+mv3,12mv02=12mv12+12mv32,联立解得v1=v0,设中子和氮核碰撞后中子速度为v4,由动量守恒定律和能量守恒定律可得mv0=14mv2+mv4,12mv02=12·14mv22+12mv42,联立解得v2=215v0,可得v1=v0>v2,碰撞后氢核的动量为pH=mv1=mv0,氮核的动量为pN=14mv2=28mv015,可得pN>pH,碰撞后氢核的动能为EkH=12mv12=12mv02,5.(2022·全国甲卷)两种放射性元素的半衰期分别为t0和2t0,在t=0时刻这两种元素的原子核总数为N,在t=2t0时刻,尚未衰变的原子核总数为N3,则在t=4t0时刻,尚未衰变的原子核总数为 (A.N12B.N9C.N8【解析】选C。设半衰期为t0的元素原子核数为x,半衰期为2t0的元素原子核数为y,依题意有x+y=N,经历2t0后有14x+12y=N3,联立可得x=23N,y=13N,在t=4t0时,原子核数为x的元素经历了4个半衰期,原子核数为y的元素经历了2个半衰期,则此时未衰变的原子核总数为n=124x+16.(2022·浙江6月选考)如图为氢原子的能级图。大量氢原子处于n=3的激发态,在向低能级跃迁时放出光子,用这些光子照射逸出功为2.29eV的金属钠。下列说法正确的是 ()A.逸出光电子的最大初动能为10.80eVB.n=3跃迁到n=1放出的光电子动量最大C.有3种频率的光子能使金属钠产生光电效应D.用0.85eV的光子照射,氢原子跃迁到n=4激发态【解析】选B。从n=3跃迁到n=1放出的光电子能量最大,根据Ek=E-W0可得此时最大初动能为Ek=9.8eV,故A错误;根据p=hλ=hνc,E=hν,又因为从n=3跃迁到n=1放出的光电子能量最大,故可知动量最大,故B正确;大量氢原子从n=3的激发态跃迁到基态能放出C32=3种频率的光子,其中从n=3跃迁到n=2放出的光子能量为ΔEk=3.4eV-1.51eV=1.89eV<2.29eV,不能使金属钠产生光电效应,其他两种均可以,故C错误;由于从n=3跃迁到n=4能级需要吸收的光子能量为ΔE=1.51eV-0.85eV=0.66eV≠0.85eV,所以用0.85eV的光子照射,不能使氢原子跃迁到n=4激发态7.(2022·浙江6月选考)秦山核电站生产

0614C的核反应方程为

0714N+01n→0614C+X,其产物

0614C的衰变方程为

A.X是

1B.0614C.-1D.经过一个半衰期,10个

0614C将剩下【解析】选A、B。根据质量数守恒和电荷数守恒可知,X的质子数为1,质量数为1,即为

11H,故A正确;常用的示踪原子有

0614C、0818O、13H,故B正确;原子核内的一个中子转化为一个质子和一个电子,电子被释放出来,所以

-1000e来自原子核内,故C8.(2022·辽宁选择考)2022年1月,中国锦屏深地实验室发表了首个核天体物理研究实验成果。表明我国核天体物理研究已经跻身国际先进行列。实验中所用核反应方程为X+1223Mg→1326Al,己知X、1223Mg、1326Al的质量分别为m1、m2、m3,真空中的光速为cA.X为氘核

1B.X为氚核

1C.E=(m1+m2+m3)c2D.E=(m1+m2-m3)c2【解析】选B。根据核反应的质量数和电荷数守恒可知,X的质量数为3,电荷数为1,为氚核

13H,选项A错误,B正确;因该反应为人工转变,反应前两种粒子都有动能(总动能设为Ek1),反应后的生成物也有动能Ek2,根据质能方程可知,由于质量亏损反应放出的能量为ΔE=Δmc2=(m1+m2-m3)c2,则反应释放的能量为E=Ek1+ΔE-Ek2=Ek1-Ek2+(m1+m2-m3)c2,选项C、9.(2022·广东选择考)目前科学家已经能够制备出能量量子数n较大的氢原子。氢原子第n能级的能量为En=E1n2,其中E1=-13.6eV。如图是按能量排列的电磁波谱,要使n=20的氢原子吸收一个光子后,恰好失去一个电子变成氢离子,被吸收的光子是 A.红外线波段的光子B.可见光波段的光子C.紫外线波段的光子D.X射线波段的光子【解析】选A。要使处于n=20的氢原子吸收一个光子后恰好失去一个电子变成氢离子,则需要吸收光子的能量为E=0-(-13.6202)eV=0.034eV(2022·河北选择考)如图是密立根于1916年发表的钠金属光电效应的遏止电压Uc与入射光频率ν的实验曲线,该实验直接证明了爱因斯坦光电效应方程,并且第一次利用光电效应实验测定了普朗克常量h。由图像可知 ()A.钠的逸出功为hνcB.钠的截止频率为8.5×1014HzC.图中直线的斜率为普朗克常量hD.遏止电压Uc与入射光频率ν成正比【解析】选A。根据遏止电压与最大初动能的关系有eUc=Ekmax,根据光电效应方