【物理】2019届二轮复习波粒二象性原子与原子核作业（江苏专用） 9页

专题强化练 ‎1．下列说法正确的是(　　)‎ A．太阳内部发生的核反应是重核裂变 B．光电效应说明光具有粒子性，康普顿效应说明光具有波动性 C．氢原子核外电子从半径较小的轨道跃迁到半径较大的轨道时，由于电子的动能减少，所以原子总能量减少 D．碳14的半衰期为5 730年，若测得一古生物遗骸中碳14含量只有活体中的，则此遗骸距今约有17 190年 答案　D 解析　太阳内部发生的核反应是轻核聚变，A错误；光电效应与康普顿效应都说明光具有粒子性，B错误；氢原子核外电子从半径较小的轨道跃迁到半径较大的轨道时需要吸收一定的能量，所以原子总能量增加，C错误；测得一古生物遗骸中的C含量只有活体中的，知经过了3个半衰期，则此遗骸距今约有5 730×3年＝17 190年，D正确．‎ ‎2．(多选)现用某一光电管进行光电效应实验，当用某一频率的光入射时，有光电流产生．下列说法正确的是(　　)‎ A．保持入射光的频率不变，入射光的光照强度变大，饱和光电流变大 B．入射光的频率变高，饱和光电流变大 C．入射光的频率变高，光电子的最大初动能变大 D．保持入射光的光照强度不变，不断减小入射光的频率，始终有光电流产生 答案　AC 解析　保持入射光的频率不变，因为饱和光电流与入射光的强度成正比，所以入射光的光照强度变大，饱和光电流变大，故A正确；饱和光电流的大小与入射光的强度有关，与入射光的频率无关，故B错误；根据光电效应方程Ekm＝hν－W0，光电子的最大初动能随入射光频率的增大而增大，所以入射光的频率变高，光电子的最大初动能变大，故C正确；如果入射光的频率小于极限频率将不会发生光电效应，不会有光电流产生，故D错误．‎ ‎3.如图1所示是光电管的原理图，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1‎ A．若增大电路中电源电压，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的光照射阴极K，电路中一定没有光电流 D．若换用波长为λ2的光照射阴极K，电路中一定有光电流 答案　D ‎4．(多选)下列说法正确的是(　　)‎ A．汤姆孙发现了电子并精确测定了电子的电荷 B．玻尔理论成功解释了所有原子的光谱 C．一群处于n＝4能级激发态的氢原子，自发跃迁时能发出6种不同频率的光 D．居里夫人通过对天然放射性的研究，发现了放射性元素钋(Po)和镭(Ra)‎ 答案　CD 解析　汤姆孙发现了电子，密立根精确测定了电子的电荷，故A错误．玻尔理论只成功解释了氢原子的光谱，故B错误．一群处于n＝4能级激发态的氢原子向低能级跃迁时能发出C ‎＝6种不同频率的光，故C正确．居里夫人通过对天然放射性的研究，发现了放射性元素钋(Po)和镭(Ra)，故D正确．‎ ‎5．(多选)(2018·盐城市东台市模拟)下列说法中正确的是(　　)‎ A．电子的衍射图样证实了实物粒子具有波动性 B．为了解释黑体辐射规律，普朗克提出了能量量子化的观点 C．氢原子核外电子从半径较小的轨道跃迁到半径较大的轨道时将放出光子 D．光电效应现象中存在极限频率，导致含有光电管的电路存在饱和电流 答案　AB 解析　衍射是波的特有现象，电子的衍射图样证实了实物粒子具有波动性，故A正确；为了解释黑体辐射规律，普朗克提出了能量量子化的观点，故B正确；氢原子核外电子从半径较小的轨道跃迁到半径较大的轨道时，能量增大，需吸收光子，故C错误；饱和电流的大小与极限频率无关，与入射光的强度有关，故D错误．‎ ‎6．(2018·江苏押题卷)氢原子能级图如图2所示，现用下列几种能量的光子照射处于基态的氢原子，则能被氢原子吸收并发生跃迁的光子是(　　)‎ 图2‎ A．10.25 eV B．12.09 eV C．12.45 eV D．13.15 eV 答案　B 解析　根据玻尔原子理论可知，原子要吸收光子并发生跃迁需要满足的条件是光子的能量必须恰好等于两个能级的能量差，由氢原子能级图可知，只有选项B正确．‎ ‎7．(多选)如图3所示为氢原子能级图，一群处于n＝5能级的氢原子在向n＝1的能级跃迁的过程中(　　)‎ 图3‎ A．放出4种不同频率的光子 B．放出10种不同频率的光子 C．放出的光子的最大能量为13.06 eV，最小能量为0.66 eV D．放出的光子有的能使逸出功为13 eV的金属发生光电效应现象 答案　BD 解析　一群处于n＝5的能级的氢原子向低能级跃迁，共产生C＝＝10种不同频率的光子，故A项错误，B项正确；根据玻尔理论知能级差越大跃迁放出的光子能量越大，故ΔEmax＝E5－E1＝－0.54 eV－(－13.6 eV)＝13.06 eV，ΔEmin＝E5－E4＝－0.54 eV－(－0.85 eV)＝0.31 eV，C项错误；因ΔEmax＝13.06 eV＞13 eV，故放出的光子可以使此金属发生光电效应，D项正确．‎ ‎8.(2018·镇江市三模)如图4所示，某原子的三个能级的能量分别为E1、E2和E3.a、b、c 为原子跃迁所发出的三种波长的光，下列判断正确的是(　　)‎ 图4‎ A．E1 >E3>E2‎ B．E3－E2＝E2－E1‎ C．b光的波长最长 D．c光的频率最高 答案　D 解析　结合题图和电子跃迁时发出的光子的能量为E＝Em－En可知，Ec＝Ea＋Eb，能量差E3－E2等于光子a的能量，能量差E2－E1等于光子b的能量，能量差E3－E1等于光子c的能量，那么c对应的能量最大，而a对应的能量最小，因为E1＜E2＜E3，且En＝，则有E3－E2＜E2－E1，故A、B错误；又E＝，可知c光的频率最高，a光的波长最长，故C错误，D正确．‎ ‎9．下列说法中正确的是(　　)‎ A．天然放射现象中产生的α射线速度与光速相同，穿透能力很强 B.U(铀238)核放出一个α粒子后就变为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He＋7N→8O＋n D．丹麦物理学家玻尔发现了放射性元素钋和镭 答案　B 解析　天然放射现象中产生的α射线速度只有光速的十分之一，穿透能力很弱，选项A错误；U(铀238)核放出一个α粒子后就变为Th(钍234)，故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He＋N→O＋H，故C错误；居里夫妇发现了放射性元素钋和镭，故D错误．‎ ‎10．2017年量子通信卫星“墨子号”首席科学家潘建伟获得“物质科学奖”，对于有关粒子的研究，下列说法正确的是(　　)‎ A．在铀核的裂变中，当铀块的体积小于“临界体积”时，不能发生链式反应 B．铀元素的半衰期为T，当温度发生变化时，铀元素的半衰期也发生变化 C．轻核聚变的过程质量增大，重核裂变的过程有质量亏损 D．比结合能小的原子核结合成(或分裂成)比结合能大的原子核时一定吸收能量 答案　A 解析　在铀核的裂变中，当铀块的体积小于“临界体积”时，不能发生链式反应，故A正确；半衰期的大小与温度无关，由原子核内部因素决定，故B错误；重核裂变和轻核聚变都有质量亏损，向外辐射能量，故C错误；比结合能小的原子核结合成(或分裂成)比结合能大的原子核时有质量亏损，释放能量，故D错误．‎ ‎11.光电效应实验装置如图5所示．用频率为ν的光源照射阴极K产生了光电效应，已知阴极材料的逸出功为W，普朗克常量为h，电子电荷量为e.调节滑动变阻器滑片，使光电流逐渐减小；当电流表示数恰好减小到零时，电压表的示数为(　　)‎ 图5‎ A．U＝－ B．U＝－ C．U＝2hν－W D．U＝－ 答案　A 解析　根据光电效应方程可知光电子的最大初动能为：Ek＝hν－W 根据动能定理可得：eU＝Ek＝hν－W 解得：U＝－，故A正确，B、C、D错误．‎ ‎12.某同学在研究光电效应时，不同光照射到同一光电管时得到的光电流与电压的关系图象如图6所示．则下列有关说法中正确的是(　　)‎ 图6‎ A．光线1、3为同一色光，光线3的光照强度更强 B．光线1、2为同一色光，光线1的光照强度更强 C．光线1、2为不同色光，光线2的频率较大 D．保持光线1的强度不变，光电流强度将随加速电压的增大一直增大 答案　C 解析　由题图图象可知，光线1和光线3的遏止电压相同，所以它们是同一色光，电压相同时，光线1对应的光电流更大，说明单位时间内照射的光电子数更多，即光线1的光照强度更强，A错误；光线1和光线2的遏止电压不同，所以它们是不同色光，B错误；由于光线2的遏止电压较大，由eUc＝mvm2，mvm2＝hν－W可知，光线2的频率较大，C正确；由题图可知，在光照条件不变的情况下，随着所加电压的增大，光电流趋于一个饱和值(饱和电流)，D错误．‎ ‎13．(多选)(2018·江苏省高考压轴卷)关于原子核的结合能，下列说法正确的是(　　)‎ A．一重原子核衰变成α粒子和另一原子核，衰变产物的结合能之和一定大于原来重核的结合能 B．铯原子核(Cs)的结合能小于铅原子核(Pb)的结合能 C．比结合能越大，原子核越不稳定 D．自由核子组成原子核时，其质量亏损所对应的能量大于该原子核的结合能 答案　AB 解析　比结合能越大，原子核越稳定，重核衰变放出能量，转化为比结合能更大的衰变产物，A项正确，C项错误；组成原子核的核子越多，它的结合能越高，故铯原子核的结合能小于铅原子核的结合能，B项正确；自由核子组成原子核时，放出的能量与组成的原子核的结合能相等，D项错误．‎ ‎14．(多选)如图7所示是原子核的核子平均质量与原子序数Z的关系图象，下列说法中正确的是(　　)‎ 图7‎ A．若原子核D和E结合成F，结合过程一定会释放核能 B．若原子核A分裂成B和C，分裂过程一定会吸收核能 C．若原子核A分裂成B和C，分裂过程一定会释放核能 D．在核反应堆的铀棒之间插入镉棒是为了控制核反应速度 答案　ACD 解析　D和E结合成F，属于轻核的聚变，有质量亏损，根据爱因斯坦质能方程知，有能量释放，A正确；若A能分裂成B和C，则属于重核的裂变，分裂过程有质量亏损，一定要释放能量，B错误，C正确；在核反应堆的铀棒之间插入镉棒是为了吸收裂变过程中释放的一部分中子，控制核反应速度，D正确. ‎ ‎15．(多选)目前核电站都是利用铀核裂变释放大量核能进行发电，其发生的核反应方程是U＋n→Ba＋Kr＋Xn，一座发电功率为P＝1.00×106 kW的核电站，核能转化为电能的效率η＝50%，每次核反应过程中放出的核能ΔE＝2.78×10－11 J，铀核的质量mU＝390×10－27 kg，则下列说法正确的是(　　)‎ A．X＝3‎ B．每年核电站消耗U的能量约为6.3×1016 J C．每年消耗U的数目约为2.27×1024个 D．每年消耗U的质量约为885 kg 答案　ABD 解析　‎ 根据核反应方程遵循质量数和电荷数守恒知，X＝3，A正确；因核电站发电效率为50%，核电站每年消耗U的能量为W＝t＝2.00×109×365×24×3 600 J≈6.3×1016 J，B正确；产生这些能量消耗的铀核的数目n＝＝≈2.27×1027(个)，C错误；每年消耗U的质量为M＝nmU＝2.27×1027×390×10－27 kg＝885.3 kg，D正确．‎