2024年高考物理二轮复习专题强化练十四原子与原子核物理含解析

PAGE7-专题强化练(十四)题型一波粒二象性1．下列选项中，说法正确的是()A．卢瑟福提出核式结构模型，很好地说明白α粒子散射试验中的现象B．电子穿过晶体时会产生衍射图样，这证明白电子具有粒子性C．借助于能量子的假说，爱因斯坦得出了黑体辐射的强度按波长分布的公式，与试验符合得特别好D．β射线是高速电子流，它的穿透实力比α射线和γ射线都弱解析：卢瑟福提出核式结构模型，很好地说明白α粒子散射试验中的现象，A正确；衍射是波的特性，故电子穿过晶体时会产生衍射图样，证明白电子具有波动性，B错误；普朗克引入能量子的概念，得出黑体辐射的强度按波长分布的公式，与试验符合得特别好，并由此开创了物理学的新纪元，故C错误；β射线是高速电子流，它的穿透实力比γ射线弱，比α射线强，故D错误．答案：A2.利用光电管可以把光信号转变为电信号，现把光电管接入如图所示的电路中，闭合开关S，用波长为λ的单色光照耀光电管时发生了光电效应，下列说法正确的是()A．照耀光电管的单色光越强，光电管中金属的逸出功越大B．照耀光电管的单色光波长越长，光电管中金属的逸出功越大C．若把滑片c向左滑动，电流表G的示数肯定增大D．若把电源正负极反接，电流表G的示数可能为零解析：光电管中金属的逸出功与入射光的强弱和波长无关，由金属本身确定，选项A、B错误；若光电流达到了饱和值，把滑片c向左滑动，电流不会随电压的增大而增大，选项C错误；若把电源正负极反接，当光电管两端所加的电压与电子电荷量的乘积大于光电子的最大初动能时，光电子不能到达阳极，光电流为0，选项D正确．答案：D3.某金属在光的照耀下产生光电效应，其遏止电压Uc与入射光频率ν的关系图象如图所示．则由图象可知()A．入射光的频率越大，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：当遏止电压为零时，最大初动能为零，则入射光的能量等于逸出功，所以W0＝hν0，逸出功与入射光频率无关，是由金属材料确定的，故A错误；依据光电效应方程Ekm＝hν－W0与eUc＝Ekm得：Uc＝eq\f(hν,e)－eq\f(W0,e)，当入射光的频率大于极限频率时，入射光的频率越大，则遏止电压越大，故B正确；由Uc＝eq\f(hν,e)－eq\f(W0,e)，知图线的斜率等于eq\f(h,e)，从图象上可以得出斜率的大小，可以求出普朗克常量为：h＝eq\f(Ue,ν0)，故C错误；依据光电效应方程Ekm＝hν－W0，得光电子的最大初动能与入射光的频率成线性关系，不是成正比，故D错误．答案：B4.(多选)如图所示，两平行金属板A、B板间电压恒为U，一束波长为λ的入射光射到金属板B上，使B板发生了光电效应，已知该金属板的逸出功为W，电子的质量为m.电荷量为e，已知普朗克常量为h，真空中光速为c，下列说法中正确的是()A．若增大入射光的频率，金属板的逸出功将大于WB．到达A板的光电子的最大动能为heq\f(c,λ)－W＋eUC．若减小入射光的波长肯定会有光电子逸出D．入射光子的能量为heq\f(c,λ)解析：金属板的逸出功取决于金属材料，与入射光的频率无关，故A错误；由爱因斯坦光电效应方程可知，光电子的逸出最大动能Ekm＝heq\f(c,λ)－W，依据动能定理E′km－Ekm＝eU，则当到达A板的光电子的最大动能为E′km＝heq\f(c,λ)－W＋eU，故B正确；若减小入射光的波长，那么频率增大，仍肯定会有光电子逸出，故C正确；依据E＝hν，而ν＝eq\f(c,λ)，则光子的能量为E＝heq\f(c,λ)，故D正确．答案：BCD题型二原子结构与能级5.氢原子能级图如图所示，当氢原子从n＝3的能级跃迁到n＝2的能级时，辐射光的波长为656nm，下列推断正确的是()A．氢原子从n＝2的能级跃迁到n＝1的能级时，辐射光的波长大于656nmB．当氢原子从n＝4的能级跃迁到n＝2的能级时，辐射出的光子不能使逸出功为2.25eV的钾发生光电效应C．一个处于n＝4能级的氢原子向低能级跃迁时最多产生6种谱线D．用能量为1.0eV的光子照耀处于n＝4能级的氢原子，可以使氢原子电离解析：氢原子从n＝2的能级跃迁到n＝1的能级时，辐射光的能量大于氢原子从n＝3的能级跃迁到n＝2的能级时辐射光的能量，依据E＝eq\f(hc,λ)可知，辐射光的波长肯定小于656nm，故A错误；从n＝4的能级跃迁到n＝2的能级时辐射出的光子能量为2.55eV，大＝4能级的氢原子向低能级跃迁时最多产生3种谱线，故C错误；当处于n＝4能级的氢原子汲取的能量大于或等于0.85eV时，将会被电离，故D正确．答案：D6．氢原子从能级A跃迁到能级B，汲取频率为ν1的光子，从能级A跃迁到能级C释放频率为ν2的光子，若ν2＞ν1则当它从能级C跃迁到能级B将()A．汲取频率为ν2＋ν1的光子B．汲取频率为ν2－ν1的光子C．放出频率为ν2＋ν1的光子D．放出频率为ν2－ν1的光子解析：从能级A跃迁到能级B，汲取频率为ν1的光子，A、B间的能级差为hν1，且能级B的能量高于能级A的能量；从能级A跃迁到能级C释放频率为ν2的光子，A、C间的能级差为hν2，且能级A的能量高于能级C的能量；所以C的能级低于B的能级，两者的能级差为hν1＋hν2，则从能级C跃迁到能级B时，汲取频率为ν3的光子，有hν3＝hν1＋hν2，所以ν3＝ν1＋ν2，故A正确．答案：A7．已知氢原子的基态能量为E1，激发态能量En＝eq\f(E1,n2)，其中n＝2，3，4…，h表示普朗克常量，c表示真空中的光速．有一氢原子处于n＝3的激发态，在它向低能级跃迁时，可能辐射的光子的最大波长为()A．－eq\f(9hc,8E1) B．－eq\f(4hc,3E1)C．－eq\f(hc,E1) D．－eq\f(36hc,5E1)解析：一群氢原子处于n＝3激发态，可释放出的光子频率种类有3种，据玻尔理论在这3种频率光子中，当氢原子从n＝3能级向n＝2能级跃迁时辐射的光子频率最小，波长最长，E2＝eq\f(E1,4)，E3＝eq\f(E1,9)，eq\f(hc,λ)＝E3－E2，λ＝eq\f(hc,E3－E2)＝－eq\f(36hc,5E1)，故D正确，A、B、C错误．答案：D题型三原子核与核能8．大科学工程“人造太阳”主要是将氘核聚变反应释放的能量用来发电．氘核聚变反应方程是：eq\o\al(2,1)H＋eq\o\al(2,1)H→eq\o\al(3,2)He＋eq\o\al(1,0)n.已知eq\o\al(2,1)H的质量为2.0136u,eq\o\al(3,2)He的质量为3.0150u，eq\o\al(1,0)n的质量为1.0087u，1u＝931MeV/c2.氘核聚变反应中释放的核能约为()A．3.7MeV B．3.3MeVC．2.7MeV D．0.93MeV＋1.0087u)＝0.0035u，释放的核能为ΔE＝Δmc2＝0.0035×931MeV/c2×c2≈3.3MeV，选项B正确．答案：B9．“人造太阳”试验中的可控热核反应的聚变方程是eq\o\al(2,1)H＋eq\o\al(3,1)H→eq\o\al(4,2)He＋eq\o\al(1,0)n，反应原料氘(eq\o\al(2,1)H)富存于海水中，氚(eq\o\al(3,1)H)可以用中子轰击锂核(eq\o\al(6,3)Li)得到，则关于中子轰击锂核(eq\o\al(6,3)Li)产生一个氚(eq\o\al(3,1)H)和一个新核，下列说法正确的是()A．该核反应方程为eq\o\al(6,3)Li＋eq\o\al(1,0)n→eq\o\al(3,2)He＋eq\o\al(2,1)HB．核反应生成物中的α粒子具有很强的电离本事，但穿透实力较弱C．在中子轰击锂核(eq\o\al(6,3)Li)的核反应生成物中有α粒子，故该核反应属于α衰变D．核聚变的条件是要达到高温高压的热核反应状态，故核聚变过程不能释放出核能解析：依据题意以及质量数守恒和电荷数守恒可得中子轰击锂核的核反应方程为eq\o\al(6,3)Li＋eq\o\al(1,0)n→eq\o\al(4,2)He＋eq\o\al(3,1)H，A错误；核反应生成物中的α粒子具有很强的电离本事，但穿透实力较弱，B正确；伴随着自然放射现象发生的衰变中产生α粒子，这样的核反应才是α衰变，而中子轰击锂核(eq\o\al(6,3)Li)的核反应是原子核的人工转变，故C错误；核反应中释放的核能来源于核反应过程中的质量亏损，与核反应的条件无关，故D错误．答案：B10．一静止的磷原子核eq\o\al(32,15)P发生β衰变转变成eq\o\al(32,16)S，核反应方程为eq\o\al(32,15)P→eq\o\al(32,16)S＋eq\o\al(0,－1)e，下列说法正确的是()A．核反应产生的eq\o\al(32,16)S与eq\o\al(0,－1)e动能相等B．核反应产生的eq\o\al(32,16)S与eq\o\al(0,－1)e速度等大反向C．核反应产生的eq\o\al(32,16)S与eq\o\al(0,－1)e动量等大反向D．核反应产生的eq\o\al(32,16)S与eq\o\al(0,－1)e的质量之和与eq\o\al(32,15)P相等解析：核反应前后动量守恒，核反应前eq\o\al(32,15)P是静止的，动量等于零，可知核反应后两生成物的动量等大反向，选项C正确；依据动能和动量的关系Ek＝eq\f(p2,2m)可知eq\o\al(32,16)S与eq\o\al(0,－1)e的动能不相等，选项A错误；因为eq\o\al(32,16)S与eq\o\al(0,－1)e质量不相等，动量大小相等，所以速度大小不相等，选项B错误；由于核反应存在质量亏损，选项D错误．答案：C题型四综合练11.(多选)如图所示为氢原子的能级图．用光子能量为12.75eV的光照耀一群处于基态的氢原子，下列说法正确的是()A．原子可以辐射出连续的各种波长的光B．氢原子从n＝4的能级向n＝3的能级跃迁时辐射光的能量最大C．辐射光中，光子能量为0.66eV的光波长最长D．用光子能量为14.2eV的光照耀基态的氢原子，能够使其电离解析：设氢原子汲取该光子后能跃迁到第n能级，依据能级之间能量差可有：12.75eV＝En－E1其中E1＝－13.6eV，所以En＝－0.85eV，故基态的氢原子跃迁到n＝4的激发态．所以辐射出不同频率的光子种数为：eq\f(n（n－1）,2)＝6种，A错误；氢原子从n＝4的能级向n＝3的能级跃迁时辐射光的能量为0.66eV，最小，波长最长，B错误，C正确；用光子能量为14.2eV的光照耀基态的氢原子，能够使其跃迁到无穷远，发生电离，D正确．答案：CD12．目前，在居室装修中常常用到的花岗岩、大理石等装修材料，都不同程度地含有放射性元素，装修污染已经被列为“危害群众最大的五种环境污染”之一．有关放射性元素的下列说法正确的是()A．放射性元素发出的α、β、γ三种射线的成分均为带电粒子B．每发生一次α衰变，原子核内的中子数削减4C．β衰变所释放的电子是原子核中的中子转化为质子时所产生的D．γ射线一般伴随着α或β射线产生，在这三种射线中，γ射线的穿透实力最强，电离实力也最强解析：γ射线是高频电磁波，不带电，A错误；依据质量数和电荷数守恒可知：发生α衰变放出eq\o\al(4,2)He，导致质子数减小2个，质量数减小4，故中子数减小2，故B错误；发生β衰变的过程是：一个中子变为质子同时放出一个电子，故C正确；γ射线是在α衰变或β衰变过程中产生的，依据α、β、γ三种射线特点可知，γ射线穿透实力最强，电离实力最弱，α射线电离能量最强，穿透实力最弱，故D错误．答案：C13．(多选)1905年，爱因斯坦把普朗克的量子化概念进一步推广，胜利地说明白光电效应现象，提出了光子说．在给出与光电效应有关的四个图象中，下列说法正确的是()A．图甲中，当紫外线照耀锌板时，发觉验电器指针发生了偏转，说明锌板带正电，验电器带负电B．图乙中，从光电流与电压的关系图象中可以看出，电压相同时，光照越强，光电流越大，说明遏止电压和光的强度有关C．图丙中，若电子电量用e表示，ν1、νc、U1已知，由Ucν图象可求得普朗克常量的表达式为h＝eq\f(U1e,ν1－νc)D．图丁中，由光电子最大初动能Ek与入射光频率ν的关系图象可知该金属的逸出功为E或hν0解析：图甲中用紫外线灯发出的紫外线照耀锌板，锌板失去电子带正电，验电器与锌板相连，则验电器的金属球和金属指针带正电，故选项A错误；由图乙可知电压相同时，光照越强，光电流越大，只能说明光电流强弱与光的强度有关，遏止电压只与入射光的频率有关，与入射光的强度无关，故选项B错误；图丙中依据爱因斯坦光电效应方程Uce＝hν－W0，可知Uc＝eq\f(h,e)ν－eq\f(W0,e)，图象Ucν的斜率表示eq\f(h,e)，即