高考物理二轮复习 疯狂专练20 波粒二象性 原子结构与原子核(含解析)-人教版高三全册物理试题.docx

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1、波粒二象性 原子结构与原子核(1)光电效应现象与光电效应方程的应用;(2)原子核式结构;(3)氢原子光谱规律、能级跃迁;(4)核衰变与核反应方程;(5)核能与爱因斯坦质能方程。二、考点突破1下列几种说法中有一种是错误的,它是()A大如太阳、地球等这些宏观的运动物体也具有波动性,这种波是物质波B光子与物质微粒发生相互作用时,不仅遵循能量守恒,还遵循动量守恒C光子与光电子是同一种粒子,它们对应的波也都是概率波D核力是一种强相互作用力,热核反应中库仑力做功与核力做功相比能忽略2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

2、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3一个德布罗意波长为1的中子和另一个德布罗意波长为2的氘核同向正碰后结合成一个氚核,该氚核的德布罗意波长为()ABCD4(多选)用甲、乙两种单色光照射同一金属做光电效应实验,发现光电流与电压的关系如图5所示。已知普朗克常量为h,被照射金属的逸出功为W0,遏止电压为Uc,电子的电荷量为e,则下列说法正确的是()A甲光的强度大于乙光的强度B甲光的频率大于乙光的频率C甲光照射时产生的光电子初动能均为eUcD乙光的频率为5氢原子处于基态时的能量为E0,激发态与基态之间的能量关系为En(n1,2,3),处于基态

3、的大量氢原子由于吸收某种单色光后,最多能产生3种不同频率的光,已知普朗克常量为h,则产生的3种不同频率的光中,最小的频率为()A B C D6Th经过一系列衰变和衰变后变成Pb,则Pb比Th少()A16个中子,8个质子B8个中子,16个质子C24个中子,8个质子 D8个中子,24个质子7(多选)核电站核泄漏的污染物中含有碘131和铯137。碘131的半衰期约为8天,会释放射线;铯137是铯133的同位素,半衰期约为30年,发生衰变时会辐射射线,下列说法正确的是()A碘131释放的射线由氦核组成,衰变的方程是IXeeB碘131释放的射线是电子流,衰变的方程是IXeeC与铯137相比,碘131衰变

4、更慢,且铯133和铯137含有相同的质子数D铯137衰变时辐射出的光子能量大于可见光光子能量8放射性同位素钍Th经一系列、衰变后生成氡Rn,以下说法正确的是()A每经过一次衰变原子核的质量数会减少2个B每经过一次衰变原子核的质子数会增加1个C放射性元素钍Th的原子核比氡Rn原子核的中子数少4个D钍Th衰变成氡Rn一共经过2次衰变和3次衰变9(多选)研究光电效应规律的实验装置如图所示,以频率为的光照射光电管阴极K时,有光电子产生。由于光电管K、A间加的是反向电压,光电子从阴极K发射后将向阳极A做减速运动。光电流i由图中电流计G测出,反向电压U由电压表V测出。当电流计的示数恰好为零时,电压表的示数

5、称为反向遏止电压Uc,在下图所表示光电效应实验规律的图象中,正确的是()10不同色光的光子能量如下表所示:色光红橙黄绿蓝靛紫光子能量范围(eV)1.612.002.002.072.072.142.142.532.532.762.763.10氢原子部分能级的示意图如图所示。大量处于n4能级的氢原子,发射出的光的谱线在可见光范围内,其颜色分别为()A红、蓝靛 B红、紫C橙、绿 D蓝靛、紫11根据玻尔理论,氢原子的能级公式为En(n为能级,A为基态能量),一个氢原子中的电子从n4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的光子B氢原子辐射一个能量为的光子C氢原子辐射一系列频率的光子,

6、其中频率最大的光子能量为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12如图甲所示是研究光电效应规律的光电管。用波长0.50 m的绿光照射阴极K,实验测得流过表的电流I与AK之间的电势差UAK满足如图乙所示规律,取h6.631034 Js。结合图象,求:(结果保留两位有效数字)(1)每秒钟阴极发射的光电子数和光电子飞出阴极K时的最大动能。(2)该阴极材料的极限波长。13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衰变。放射出的粒子(He)在与磁场垂直的平面内做圆周运动,其轨道半径为R。以m、q分别表示粒子的质量和电荷量。(1)放射性原子核用X表示,新核的元素符号用Y

7、表示,写出该衰变的核反应方程。(2)粒子的圆周运动可以等效成一个环形电流,求圆周运动的周期和环形电流大小。(3)设该衰变过程释放的核能都转化为粒子和新核的动能,新核的质量为M,求衰变过程的质量亏损m。答案二、考点突破1【答案】C【解析】大如太阳、地球等这些宏观的运动物体也具有波动性,这种波是物质波,故A正确;光子与物质微粒发生相互作用时,不仅遵循能量守恒,还遵循动量守恒,故B正确;光子是光的组成部分,而光电子是电子,故二者不相同,故C错误;根据核力的特点可知,核力是一种强相互作用力,热核反应中库仑力做功与核力做功相比能忽略,故D正确;本题选错误的,故选C。2【答案】B【解析】能否产生光电效应与

8、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。3【答案】A【解析】中子的动量p1,氘核的动量p2,同向正碰后形成的氚核的动量p3p2p1,所以氚核的德布罗意波长3,A正确。4【答案】AD【解析】根据光的强度越强,则光电子数目越多,对应的饱和电流越大,即可判定甲光的强度较大,选项A正

9、确;由光电效应方程EkhW0,EkeUc,由图可知,甲、乙的遏止电压相同,故甲、乙的频率相同,选项B错误;甲光照射时产生的光电子的最大初动能为eUc,选项C错误;根据EkhW0eUc,可得,选项D正确。5【答案】B【解析】处于基态的氢原子能量为E0,n2能级的原子能量为,n3能级的原子能量为,从n3能级跃迁到n2能级,能量变化最小,则对应的频率最小,因此从n3能级跃迁到n2能级有h,解得,故选B。6【答案】A【解析】Pb比Th质子数少(9082)8个,核子数少(232208)24个,所以中子数少(248)16个,故A正确;B、C、D错误。7【答案】BD【解析】射线实际是电子流,故A错误,B正确

10、;半衰期是放射性元素的原子核有半数发生衰变时所需的时间,碘131的半衰期约为8天,铯137的半衰期约为30年,碘131衰变更快;同位素是具有相同的质子数和不同的中子数的元素,故铯133和铯137含有相同的质子数,故C错误;射线是高频电磁波,其光子能量大于可见光的光子能量,故D正确。8【答案】B【解析】每经过一次衰变,电荷数减少2,质量数减少4,故A错误每经过一次衰变,电荷数增加1,质量数不变,质子数等于电荷数,则质子数增加1个,故B正确元素钍Th的原子核的质量数为232,质子数为90,则中子数为142,氡Rn原子核的质量数为220,质子数为86,则中子数为134,可知放射性元素钍Th的原子核比

11、氡Rn原子核的中子数多8个,故C错误钍Th衰变成氡Rn,可知质量数减少12,电荷数减少4,因为经过一次衰变,电荷数减少2,质量数减少4,经过一次衰变,电荷数增加1,质量数不变,可知经过了3次衰变,2次衰变,故D错误。9【答案】ACD【解析】当反向电压U与入射光频率一定时,光电流i与光强成正比,所以A图正确;频率为的入射光照射阴极所发射出的光电子的最大初动能为mevmax2hW0,而截止电压Uc与最大初动能的关系为eUcmvmax2,所以截止电压Uc与入射光频率的关系是eUchW0,其函数图象不过原点,所以B图错误;当光强与入射光频率一定时,单位时间内单位面积上逸出的光电子数及其最大初动能是一定

12、的,所形成的光电流强度会随反向电压的增大而减少,所以C图正确;根据光电效应的瞬时性规律,不难确定D图是正确的。10【答案】A【解析】计算出各种光子能量然后和表格中数据进行对比,便可解决本题。氢原子处于第四能级,能够发出12.75 eV、12.09 eV、10.2 eV、2.55 eV、1.89 eV、0.66 eV的六种光子,1.89 eV和2.55 eV属于可见光,1.89 eV的光子为红光,2.55 eV的光子为蓝靛光。11【答案】B【解析】根据玻尔理论,一个氢原子中的电子从n4的能级直接跃迁到基态,辐射一个光子的能量为EE4E1,选项B正确,A、C、D错误。12【解析】(1)光电流达到饱和时,阴极发射的光电子全部到达阳极A,阴极每秒钟发射的光电子的个数n(个)4.01012(个)光电子的最大初动能为:EkmeU01.61019 C0.6 V9.61020 J。(2)设阴极材料的极限波长为0,根据爱因斯坦光电效应方程:Ekmhh,代入数据得00.66 m。13【解析】(1)XYHe。(2)设粒子的速度大小为v,由qvBm,T得粒子在磁场中运动周期T环形电流大小I。(3)由qvBm,得v设衰变后新核Y的速度大小为v,系统动量守恒Mvmv0v由mc2Mv2mv2得m。

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