高考物理二輪復(fù)習(xí)小題狂做專練二十七波粒二象性原子結(jié)構(gòu)與原子核2

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1、 27 波粒二象性、原子結(jié)構(gòu)與原子核 一、選擇題 1．【浙江仿真模擬】2018年3月14日，英國(guó)劍橋大學(xué)著名物理學(xué)家斯蒂芬·威廉·霍金逝世，享年76歲，引發(fā)全球各界悼念。在物理學(xué)發(fā)展的歷程中，許多物理學(xué)家的科學(xué)研究推動(dòng)了人類文明的進(jìn)程，為物理學(xué)的建立，作出了巨大的貢獻(xiàn)。在對(duì)以下幾位物理學(xué)家所做的科學(xué)貢獻(xiàn)的敘述中，正確的是( ) A．卡文迪許將行星與太陽(yáng)、地球與月球、地球與地面物體之間的引力規(guī)律推廣到宇宙中的一切物體，得出萬有引力定律，并測(cè)出了引力常量G的數(shù)值 B．根據(jù)玻爾理論，原子從激發(fā)態(tài)向基態(tài)躍遷時(shí)將釋放出核能 C．布拉凱特利用云室照片發(fā)現(xiàn)，α粒子擊中氮原

2、子形成復(fù)核，復(fù)核不穩(wěn)定，會(huì)放出一個(gè)質(zhì)子 D．愛因斯坦的光子說認(rèn)為，只要增加光照時(shí)間，使電子多吸收幾個(gè)光子，所有電子最終都能躍出金屬表面成為光電子 2．【江蘇調(diào)研聯(lián)考】(多選)2017年8月28日，位于東莞市大朗鎮(zhèn)的中國(guó)散裂中子源（CSNO)首次打靶成功，獲得中子束流，標(biāo)志著三裂中子源主體工程完工，并投入試運(yùn)行。散裂中子源就是一個(gè)用中子來了解微觀世界的工具，如一臺(tái)“超級(jí)顯微鏡”，可以研究DNA、結(jié)品材料、聚合物等物質(zhì)的微觀結(jié)構(gòu)。下列關(guān)于中子的說法正確的是( ) A．盧瑟福預(yù)言了中子的存在，査德威克通過實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)了中子 B．散裂中子源中產(chǎn)生的強(qiáng)中子束流可以利用電場(chǎng)使之慢化 C．若散

3、裂中子源中的中子束流經(jīng)慢化后的速度相同，電子顯微鏡中的電子流速度相同，此時(shí)電子的物質(zhì)波波長(zhǎng)比中子的物質(zhì)波波長(zhǎng)短 D．原子核中的中子與其他核子間無庫(kù)侖力，但有核力，存助于維系原子核的穩(wěn)定 3．【大連模擬】以下有關(guān)近代物理內(nèi)容的若干敘述，其中正確的是( ) A．原子核發(fā)生一次β衰變，該原子外層就失去一個(gè)電子 B．天然放射現(xiàn)象中發(fā)出的三種射線本質(zhì)都是電磁波 C．對(duì)不同的金屬，若照射光頻率不變，光電子的最大初動(dòng)能與金屬的逸出功成線性關(guān)系 D．按玻爾理論，大量的氫原子從第4能級(jí)向低能級(jí)躍遷時(shí)會(huì)發(fā)出4種不同頻率的光子 4．【嘉興教學(xué)測(cè)試】太陽(yáng)內(nèi)部不斷進(jìn)行著各種核聚變反應(yīng)，其中一種為，

4、氘核的質(zhì)量為m1，氚核的質(zhì)量為m2，氯核的質(zhì)量為m3，中子的質(zhì)量為m4，核反應(yīng)中發(fā)射一種γ光子，該γ光子照射到逸出功為W0的金屬上打出的最大初動(dòng)能的光電子速度為v，已知光電子的質(zhì)量為m，光速為c，普朗克常量為h，則下列說法錯(cuò)誤的是( ) A．聚變反應(yīng)釋放的核能為(m1＋m2－m3－m4)c2 B．γ光子來源于原子核外電子的能級(jí)躍遷 C．光電子的德布羅意波長(zhǎng)為 D．γ光子的頻率為 5．【西藏月考】在光電效應(yīng)試驗(yàn)中，分別用頻率為νa、vb的單色光a和b照射到同種金屬上，測(cè)得相應(yīng)的遏止電壓分別為Ua和Ub、光電子的最大初動(dòng)能分別為Eka和Ekb。h為普朗克常量。下列說法正確的是(

5、 ) A．若va＞vb，則一定有Ua＜Ub B．若va＞vb，則一定有Eka ＜Ekb C．若Ua＜Ub，則一定有Eka＜Ekb D．若va＞vb，則一定有hva－Eka＞hvb－Ekb 6．【杭州模擬】氫原子光譜如甲圖所示，圖中給出了譜線對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)，已知普朗克常量h＝6.63×10-34J·s，玻爾的氫原子能級(jí)圖如乙圖所示，則下列說法錯(cuò)誤的是( ) A．Hα譜線對(duì)應(yīng)光子的能量小于Hδ譜線對(duì)應(yīng)光子的能量 B．甲圖所示的四種光均屬于可見光范疇 C．Hβ對(duì)應(yīng)光子的能量約為10.2 eV D．Hα譜線對(duì)應(yīng)的躍遷是從n＝3能級(jí)到n＝2能級(jí) 7．【天津月考】(多選)

6、如圖為氫原子能級(jí)的示意圖，現(xiàn)有大量的氫原子處于n＝4的激發(fā)態(tài)，當(dāng)向低能級(jí)躍遷時(shí)輻射出若干不同頻率的示意圖。關(guān)于這些光，下列說法正確的是( ) A．能容易表現(xiàn)出衍射現(xiàn)象的光是由n＝4能級(jí)躍遷到n＝1能級(jí)產(chǎn)生的 B．頻率最小的光是由n＝2能級(jí)躍遷到n＝1能級(jí)產(chǎn)生的 C．這些氫原子總共可輻射出6種不同頻率的光 D．用n＝2能級(jí)躍遷到n＝1能級(jí)輻射出的光照射逸出功為6.34 eV的金屬鉑能發(fā)生光電效應(yīng) 8．【西安模擬】(多選)下列說法中正確的是( ) A．衰變成要經(jīng)過6次α衰變和4次β衰變 B．湯姆孫的α粒子散射實(shí)驗(yàn)揭示了原子具有核式結(jié)構(gòu) C．衰變中產(chǎn)生的射線實(shí)際上是原

7、子的核外電子掙脫原子核的束縛而形成的 D．質(zhì)能方程反映出能量與質(zhì)量是統(tǒng)一的 9．【湖北十二校調(diào)研聯(lián)考】下列說法正確的是( ) A．某種放射性元素的半衰期為T，則這種元素的12個(gè)原子核在經(jīng)過2T時(shí)間后，這些原子核一定還有3個(gè)沒有發(fā)生衰變 B．根據(jù)愛因斯坦的光電效應(yīng)方程Ek＝hν－W，若頻率分別為ν1和ν2(ν1<ν2)的光均能使某種金屬發(fā)生光電效應(yīng)，則頻率為ν1的光照射該金屬時(shí)產(chǎn)生的光電子的初動(dòng)能一定比頻率為ν2的光照射該金屬時(shí)產(chǎn)生的光電子的初動(dòng)能更大 C．氫原子由高能級(jí)向低能級(jí)躍遷時(shí)，從n＝4能級(jí)躍遷到n＝2能級(jí)所放出的光子恰能使某種金屬發(fā)生光電效應(yīng)，則處在n＝4能級(jí)的一大群

8、氫原子躍遷時(shí)所放出的光子中有4種光子能使該金屬發(fā)生光電效應(yīng) D．放射性元素發(fā)生β衰變時(shí)，放射性元素的原子放出核外電子，形成高速電子流—即β 射線。 10．【南昌模擬】如圖1所示是研究光電效應(yīng)的電路圖。某同學(xué)利用該裝置在不同實(shí)驗(yàn)條件下得到了三條光電流I與A、K兩極之間的電壓UAK的關(guān)系曲線(甲光、乙光、丙光)，如圖2所示。則下列說法正確的是(　　) A．甲光照射光電管發(fā)出光電子的初動(dòng)能一定小于丙光照射光電管發(fā)出光電子的初動(dòng)能 B．單位時(shí)間內(nèi)甲光照射光電管發(fā)出的光電子比乙光照射時(shí)發(fā)出的少 C．用強(qiáng)度相同的甲、丙光照射該光電管，則單位時(shí)間內(nèi)逸出的光電子數(shù)相等 D．對(duì)于不同種金屬，若照

9、射光頻率不變，則逸出光電子的最大初動(dòng)能與金屬的逸出功為線性關(guān)系 11．【濰坊高考預(yù)測(cè)】下列的若干敘述中，不正確的是( ) A．核泄漏事故污染物Cs137能夠產(chǎn)生對(duì)人體有害的輻射，其核反應(yīng)方程式為，可以判斷x為β粒子 B．對(duì)于同種金屬產(chǎn)生光電效應(yīng)時(shí)，逸出光電子的最大初動(dòng)能與照射光的頻率成線性關(guān)系 C．一塊純凈的放射性元素礦石，經(jīng)過一個(gè)半衰期以后，它的總質(zhì)量剩下一半 D．按照玻爾理論，氫原子核外電子從半徑較小的軌道躍遷到半徑較大的軌道時(shí)，電子的動(dòng)能減小，原子的能量增大了 12．【石家莊模擬】下列說法正確的是( ) A．在所有核反應(yīng)中，都遵從“質(zhì)量數(shù)守恒，核電荷數(shù)守恒”

10、的規(guī)律 B．原子核的結(jié)合能是組成原子核的所有核子的能量總和 C．在天然放射現(xiàn)象中放出的β射線就是電子流，該電子是原子的內(nèi)層電子受激后輻射出來的 D．鐳226衰變?yōu)殡?22的半衰期為1620年，也就是說，100個(gè)鐳226核經(jīng)過1620年后一定還剩下50個(gè)鐳226沒有發(fā)生衰變 答案與解析 1．【解析】牛頓將行星與太陽(yáng)、地球與月球、地球與地面物體之間的引力規(guī)律推廣到宇宙中的一切物體，得出萬有引力定律，A錯(cuò)誤；根據(jù)玻爾理論，原子從激發(fā)態(tài)向基態(tài)躍遷時(shí)將釋放出光能，不是核能，B錯(cuò)誤；布拉凱特利用云室照片發(fā)現(xiàn)，α粒子擊中氮原子形成復(fù)核，復(fù)核不穩(wěn)定，會(huì)放出一個(gè)質(zhì)子，C正確；根據(jù)愛因斯坦的

11、光子說，只要入射光的頻率小于截止頻率，即使增加光照時(shí)間也不可能發(fā)生光電效應(yīng)，故D錯(cuò)誤。 【答案】C 2．【解析】盧瑟福預(yù)言了中子的存在，査德威克通過實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)了中子，故A正確；中子不帶電，則散裂中子源中產(chǎn)生的強(qiáng)中子束流不可以利用電場(chǎng)使之慢化，故B錯(cuò)誤；根據(jù)德波羅意波波長(zhǎng)表達(dá)式，若散裂中子源中的中子束流經(jīng)慢化后的速度與電子顯微鏡中的電子流速度相同，因中子的質(zhì)量大于電子的質(zhì)量，則中子的動(dòng)量大于電子的動(dòng)量，則此時(shí)電子的物質(zhì)波波長(zhǎng)比中子的物質(zhì)波波長(zhǎng)長(zhǎng)，故C錯(cuò)誤；中子不帶電，則原子核中的中子與其他核子間無庫(kù)侖力，但有核力，有助于維系原子核的穩(wěn)定，故D正確。 【答案】AD 3．【解析】β衰變的實(shí)質(zhì)是

12、原子核內(nèi)的一個(gè)中子轉(zhuǎn)變?yōu)橐粋€(gè)質(zhì)子和一個(gè)電子，電子釋放出來，故A錯(cuò)誤；α、β、γ三種射線分別是氦核、電子、電磁波，故B錯(cuò)誤；根據(jù)愛因斯坦光電效應(yīng)方程Ekm=hγ-W0，對(duì)于不同種金屬，若照射光頻率不變，Ek與金屬的逸出功成線性關(guān)系，故C正確；處于n=4能級(jí)的激發(fā)態(tài)氫原子向低能級(jí)躍遷時(shí)，能產(chǎn)生種不同頻率的光，故D錯(cuò)誤。 【答案】C 4．【解析】由愛因斯坦質(zhì)能方程可知，聚變反應(yīng)釋放的核能為(m1+m2－m3－m4)c2，故A正確；γ光子來源于聚變反應(yīng)釋放的能量，故B錯(cuò)誤；由公式，故C正確；由愛愛因斯坦光電效應(yīng)方程可知，，即 ，解得：，故D正確。 【答案】B 5．【解析】根據(jù)光電效應(yīng)方程Ekm

13、=hv-W0知，va＞vb，逸出功相同，則Eka >Ekb，又Ekm=eUc，則Ua＞Ub，故A、B錯(cuò)誤；根據(jù)Ekm=eUc知，若Ua＜Ub，則一定有Eka＜Ekb，故C正確；逸出功W0=hv-Ekm，由于金屬的逸出功相同，則有：hva-Eka=hvb-Ekb，故D錯(cuò)誤。 【答案】C 6．【解析】Hα波長(zhǎng)大于Hβ波長(zhǎng)，故Hα頻率較小，Hα譜線對(duì)應(yīng)光子的能量小于Hβ譜線對(duì)應(yīng)光子的能量，故A正確；可見光的波長(zhǎng)范圍在780~380nm左右，則選項(xiàng)B正確；Hβ譜線對(duì)應(yīng)光子的能量，故C錯(cuò)誤；Hα譜線對(duì)應(yīng)光子的能量為：E==3.03×10-19J=1.89eV，從n =3能級(jí)到n =2能級(jí)釋放的光子能

14、量為(-1.51)-(-3.4)=1.89eV，則Hα譜線對(duì)應(yīng)的躍遷是從n =3能級(jí)到n =2能級(jí)，故D正確。 【答案】C 7．【解析】由n=4能級(jí)躍遷到n=1能級(jí)產(chǎn)生的光子頻率最大，波長(zhǎng)最短，不容易發(fā)生衍射，故A錯(cuò)誤；輻射出光子的能量是躍遷兩軌道能級(jí)之差，所以由n=4能級(jí)躍遷到n=3能級(jí)產(chǎn)生的光子頻率最小，故B錯(cuò)誤；大量的氫原子處于n=4的激發(fā)態(tài)，可能發(fā)出光子頻率的種數(shù)，故C正確；n=2能級(jí)躍遷到n=1能級(jí)輻射出的光子能量E=13.6-3.40eV=10.2eV，大于逸出功，能發(fā)生光電效應(yīng)，故D正確。 【答案】CD 8．【解析】衰變釋放出，衰變釋放，由變成共釋放8個(gè)質(zhì)子，減小24個(gè)質(zhì)

15、量數(shù)，故，，滿足題中要求，故A正確；盧瑟福用粒子的散射實(shí)驗(yàn)證明了原子核式結(jié)構(gòu)，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；衰變是原子核自發(fā)地放射出粒子或獲得一個(gè)軌道電子而發(fā)生的轉(zhuǎn)變，其實(shí)質(zhì)是原子核中的一個(gè)中子轉(zhuǎn)化成一個(gè)質(zhì)子，同時(shí)產(chǎn)生一個(gè)電子，這個(gè)電子以射線的形式釋放出去，故C錯(cuò)誤；質(zhì)能方程告訴我們能量與質(zhì)量之間的統(tǒng)一關(guān)系，但質(zhì)量并不能直接轉(zhuǎn)化成能量，故D正確。 【答案】AD 9．【解析】原子核有半數(shù)發(fā)生衰變所需的時(shí)間就是該放射性元素的半衰期，是大量原子核衰變的統(tǒng)計(jì)結(jié)果，對(duì)少量的放射性元素的原子核，無法確定，故A錯(cuò)誤；根據(jù)愛因斯坦的光電效應(yīng)方程Ek=hν-W，若頻率分別為ν1和ν2（ν1<ν2）的光均能使某種金屬發(fā)生光電效

16、應(yīng)，則頻率為ν1的光照射該金屬時(shí)產(chǎn)生的光電子的最大初動(dòng)能一定比頻率為ν2的光照射該金屬時(shí)產(chǎn)生的光電子的最大初動(dòng)能更小，故B錯(cuò)誤；氫原子由高能級(jí)向低能級(jí)躍遷時(shí)，從n=4能級(jí)躍遷到n=2能級(jí)所放出的光子恰能使某種金屬發(fā)生光電效應(yīng)，從n=4能級(jí)躍遷到n=3能級(jí)所放出的光子不能使某種金屬發(fā)生光電效應(yīng)，從n=3能級(jí)躍遷到n=2能級(jí)所放出的光子不能使某種金屬發(fā)生光電效應(yīng)，其余躍遷時(shí)所放出的光子都能使某種金屬發(fā)生光電效應(yīng)，即則處在n=4能級(jí)的一大群氫原子躍遷時(shí)所放出的光子中有4種光子能使該金屬發(fā)生光電效應(yīng)．故C正確；β射線的本質(zhì)是原子核內(nèi)部一個(gè)中子變成一個(gè)質(zhì)子和電子產(chǎn)生的，故D錯(cuò)誤。 【答案】C 10．

17、【解析】當(dāng)光照射到K極時(shí)，如果入射光的頻率足夠大(大于K極金屬的極限頻率)，就會(huì)從K極發(fā)出光電子。當(dāng)反向電壓增加到某一值時(shí)，電流表A中電流就會(huì)變?yōu)榱?，此時(shí)，式中vc表示光電子的最大初速度，e為電子的電荷量，Uc為遏止電壓，丙光對(duì)應(yīng)的遏止電壓較大，可知丙光產(chǎn)生光電子的最大初動(dòng)能較大；據(jù)愛因斯坦光電效應(yīng)方程，丙光的頻率較大；但丙光照射光電管發(fā)出光電子的初動(dòng)能不一定比甲光照射光電管發(fā)出光電子的初動(dòng)能大，故A項(xiàng)錯(cuò)誤；對(duì)于甲、乙兩束頻率相同的光來說，單位時(shí)間內(nèi)甲光照射光電管發(fā)出的光電子比乙光照射時(shí)發(fā)出的多，故B項(xiàng)錯(cuò)誤；光強(qiáng)相同是單位時(shí)間內(nèi)照射到光電管單位面積上的光子的總能量相等，由于丙光的光子頻率較高，

18、每個(gè)光子的能量較大，所以單位時(shí)間內(nèi)照射到光電管單位面積上的光子數(shù)就較少，單位時(shí)間內(nèi)發(fā)出的光電子數(shù)就較少，故C項(xiàng)錯(cuò)誤；對(duì)于不同金屬，若照射光頻率不變，根據(jù)愛因斯坦光電效應(yīng)方程，知逸出光電子的最大初動(dòng)能Ek與金屬的逸出功為線性關(guān)系，故D項(xiàng)正確。 【答案】D 11．【解析】核反應(yīng)方程式為，可以根據(jù)質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)守恒判斷x為β粒子，故A說法正確；根據(jù)Ekm=hv-W0，對(duì)于同種金屬產(chǎn)生光電效應(yīng)時(shí)，逸出光電子的最大初動(dòng)能與照射光的頻率成線性關(guān)系，故B說法正確；一塊純凈的放射性元素礦石，經(jīng)過一個(gè)半衰期以后，只是這種放射性元素原子核的質(zhì)量剩下一半，但還有生成的新核的質(zhì)量，所以剩下礦石質(zhì)量肯定大于原來的一半，故C說法錯(cuò)誤；按照玻爾理論，氫原子核外電子從半徑較小的軌道躍遷到半徑較大的軌道時(shí)，吸收光子，原子的能量增大了，由庫(kù)侖力提供向心力得電子的速率，所以動(dòng)能減小，故D說法正確。 【答案】C 12．【解析】在所有核反應(yīng)中，都遵從“質(zhì)量數(shù)守恒，核電荷數(shù)守恒”的規(guī)律，選項(xiàng)A正確；原子核的結(jié)合能是核反應(yīng)前后有質(zhì)量虧損，以能量的形式釋放出來，B錯(cuò)誤；β衰變中生成的電子是一個(gè)中子轉(zhuǎn)化為一個(gè)質(zhì)子同時(shí)生成一個(gè)電子，C錯(cuò)誤；半衰期是統(tǒng)計(jì)規(guī)律，對(duì)少量原子核來講是沒有意義的，D錯(cuò)誤。 【答案】A