2020版高考物理大一轮复习+第十三章+波粒二象性原子结构原子核本章+综合能力提升练 8页

第十三章 波粒二象性 原子结构 原子核 本章综合能力提升练 (限时：45 分钟) 一、单项选择题 1.关于玻尔的原子模型理论，下列说法正确的是( ) A.原子可以处于连续的能量状态中 B.原子的能量状态可能是连续的 C.原子的核外电子在确定轨道上运动时，要向外辐射能量 D.原子的核外电子在确定轨道上运动时，不向外辐射能量 答案 D 2.以下是有关近代物理内容的若干叙述，其中不正确的有( ) A.每个核子只跟邻近的核子发生核力作用 B.太阳内部发生的核反应是热核反应 C.原子的核式结构模型是由汤姆孙在α粒子散射实验基础上提出的 D.关于原子核内部的信息，最早来自天然放射现象 答案 C 解析 核力为短程力，只能跟邻近的核子产生核力的作用，故 A 正确；太阳内部发生的是热 核反应，故 B 正确；原子的核式结构模型是由卢瑟福在α粒子散射实验基础上提出的，故 C 错误；关于原子核内部的信息，最早来自于天然放射现象，故 D 正确. 3.下列有关原子结构和原子核的认识，其中正确的是( ) A.γ射线是高速运动的电子流 B.氢原子辐射光子后，其绕核运动的电子动能增大 C.太阳辐射能量的主要来源是太阳中发生的重核裂变 D.210 83Bi 的半衰期是 5 天，100 克 210 83Bi 经过 10 天后还剩下 50 克 答案 B 解析 β射线是高速电子流，而γ射线是一种电磁波，选项 A 错误.氢原子辐射光子后，绕核 运动的电子距核更近，动能增大，选项 B 正确.太阳辐射能量的主要来源是太阳内部氢核的聚 变，选项 C 错误.10 天为两个半衰期，剩余的 210 83Bi 为 100×(1 2 ) t  g＝100×(1 2 )2 g＝25 g，选项 D 错误. 4.以下说法中不正确的是( ) A.不管是阴极射线还是β射线，本质上都是电子 B.根据玻尔的观点，电子若从高能级向低能级跃迁定会放出光子 C.放射性同位素的半衰期跟原子所处的化学状态和外部条件有关 D.利用γ射线来测金属的厚度，是利用γ射线具有很强的贯穿能力 答案 C 解析 阴极射线是核外电子电离后飞出的，β射线是由核内中子转化为质子时放出的电子流， 即本质上都是电子，A 选项正确；根据玻尔理论，电子从高能级向低能级跃迁过程中，会放 出光子，光子的能量就等于能级之差，B 选项正确；半衰期由核内部自身的因素决定，与其 他一切的外部条件无关，C 选项错误；三种射线中，γ射线的贯穿能力最强，可用来测金属 厚度，D 选项正确. 5.曾任美国总统的老布什曾让医生们虚惊了一场，那是在访日宴会上突然昏厥，美国政府急 忙地将他送回国，医生用 123I 进行诊断，通过体外跟踪，迅速查出了病因.123I 的特性是( ) A.半衰期长，能迅速从体内清除 B.半衰期长，并缓慢从体内清除 C.半衰期短，能迅速从体内清除 D.半衰期短，并缓慢从体内清除 答案 C 解析 利用放射性同位素 123I 放出的γ射线，穿透本领比α、β射线强.123I 的半衰期较短， 可以迅速从体内消失，不至于因长时间辐射而对身体造成伤害.故 C 对. 二、多项选择题 6.(2019 届温州市模拟)下列物理现象正确的是( ) A.电子的衍射现象说明实物粒子也具有波动性 B.链式反应属于重核的聚变 C.能量越大的光子波长越长 D.核力是强相互作用 答案 AD 7.(2017·浙江 4 月选考·14)下列说法正确的是( ) A.β、γ射线都是电磁波 B.原子核中所有核子单独存在时质量总和大于该原子核的总质量 C.在 LC 振荡电路中，电容器刚放电时，电容器极板上电荷量最多，回路电流最小 D.处于 n＝4 激发态的氢原子共能辐射出 4 种不同频率的光子 答案 BC 解析 β射线为高速电子流，不是电磁波，选项 A 错误.原子核的总质量小于组成它的所有核 子的质量之和，选项 B 正确.LC 振荡电路中，电容器开始放电时，由于自感线圈的阻碍作用， 因此回路电流从小变大，选项 C 正确.大量处于 n＝4 激发态的氢原子可以放出 C2 4＝6 种不同频 率的光子，单个处于 n＝4 激发态的氢原子最多可以放出 3 种不同频率的光子，选项 D 错误. 8.(2015·浙江 10 月选考·14 改编)氢原子从 n＝6 跃迁到 n＝2 能级时辐射出频率为ν1 的光 子，从 n＝5 跃迁到 n＝2 能级时辐射出频率为ν2 的光子.下列说法正确的是( ) A.频率为ν1 的光子的能量较大 B.频率为ν1 的光子的动量较大 C.做双缝干涉实验时，频率为ν1 的光产生的条纹间距较大 D.用同一种金属做光电效应实验时，若均可发生光电效应，频率为ν1 的光产生的光电子的最 大初动能较大 答案 ABD 解析 氢原子从高能级跃迁到低能级时会辐射出光子，有 hν＝Em－En，故可知频率为ν1 的 光子的能量较大，ν1＞ν2，故 A 正确；由λ＝h p ，λ＝ c ν 得光子的动量 p＝hν c ，频率为ν1 的光子的动量较大，故 B 正确；在双缝干涉实验中，屏上相邻的亮条纹(或暗条纹)之间距离 Δx 与波长、双缝间距 d 及屏到双缝距离 l 的关系为Δx＝l d λ＝ lc dν ，频率为ν1 的光产生的 条纹间距较小，故 C 错误；用同种金属做光电效应实验时，Ek＝hν－W0，频率为ν1 的光产生 的光电子的最大初动能较大，故 D 正确. 9.能源是社会发展的基础，发展核能是解决能源问题的途径之一，下列释放核能的反应方程， 表述正确的有( ) A.3 1H＋2 1H→4 2He＋1 0n 是核聚变反应 B.3 1H＋2 1H→4 2He＋1 0n 是β衰变 C.235 92 U＋1 0n→144 56 Ba＋89 36Kr＋31 0n 是核裂变反应 D.235 92 U＋1 0n→140 54 Xe＋94 38Sr＋21 0n 是α衰变 答案 AC 解析 两个轻核聚合成一个较重的核的反应为核聚变反应，故 A 对，B 错.重核被中子轰击后分 裂成两个中等质量的原子核并放出若干个中子的反应为核裂变反应，故 C 对.原子核放出α或β 粒子后变成另一种原子核的反应称为原子核的衰变.原子核衰变的反应物只有一种，故 D 错. 10.如图 1 所示为光电管工作原理图，当有波长(均指真空中的波长，下同)为λ的光照射阴极 K 时，电路中有光电流，则( ) 图 1 A.换用波长为λ1(λ1＞λ)的光照射阴极 K 时，电路中一定没有光电流 B.换用波长为λ2(λ2＜λ)的光照射阴极 K 时，电路中一定有光电流 C.增加电路中电源电压，电路中的光电流一定增大 D.将电路中电源的极性反接，电路中可能有光电流 答案 BD 解析 波长为λ1(λ1＞λ)的光的频率有可能大于阴极 K 的极限频率，电路中可能有光电流， A 错误；波长为λ2(λ2＜λ)的光的频率一定大于阴极 K 的极限频率，电路中一定有光电流， B 正确；增加电路中电源电压，达到饱和电流时，电路中的光电流不再增大，C 错误；将电路 中电源的极性反接，加的是反向电压，此反向电压可能低于遏止电压，D 正确. 11.甲、乙两种金属发生光电效应时，光电子的最大初动能与入射光频率间的关系分别如图 2 中的 a、b 所示.下列判断正确的是( ) 图 2 A.图线 a 与 b 不一定平行 B.图线 a 与 b 的斜率是定值，与入射光和金属材料均无关 C.乙金属的极限频率大于甲金属的极限频率 D.甲、乙两种金属发生光电效应时，若光电子的最大初动能相同，甲金属的入射光频率大 答案 BC 解析 根据光电效应方程 Ek＝hν－W0＝hν－hνc 知，图线的斜率表示普朗克常量，因此图 线 a 与 b 一定平行，且图线斜率是固定值，与入射光和金属材料皆无关，故 A 错误，B 正确； 横轴截距表示最大初动能为零时的入射光频率，此时的频率等于金属的极限频率，由题图可 知乙金属的极限频率大于甲金属的极限频率，故 C 正确；当ν＝0 时，此时图线与纵轴的截 距的绝对值就是逸出功的数值，乙金属的逸出功大于甲金属的逸出功，由光电效应方程 Ek＝ hν－W0 知，甲、乙两种金属发生光电效应时，若光电子的最大初动能相同，则甲金属的入射 光频率小，故 D 错误. 12.如图 3 所示，μ子与氢原子核(质子)构成的原子称为μ氢原子.它在原子核物理的研究中 有重要作用.图为μ氢原子的能级示意图，假定光子能量为 E 的一束光照射容器中大量处于 n ＝2 能级的μ氢原子，μ氢原子吸收光子后，发出频率为ν1、ν2、ν3、ν4、ν5 和ν6 的光， 且频率依次增大，则( ) 图 3 A.μ氢原子吸收光子后处于 n＝5 能级 B.μ氢原子吸收光子后处于 n＝4 能级 C.E 等于 h(ν6－ν4) D.E 等于 h(ν5－ν2) 答案 BC 解析 由 n＝C2 m＝6，解得：m＝4，即μ氢原子吸收能量后先从 n＝2 能级跃迁到 n＝4 能级， 然后从 n＝4 能级向低能级跃迁，故 A 错误，B 正确.辐射光子按能量从小到大的顺序排列为 能级 4 到能级 3，能级 3 到能级 2，能级 4 到能级 2，能级 2 到能级 1，能级 3 到能级 1，能 级 4 到能级 1.所以能量 E 与 hν3 相等，也等于 h(ν1＋ν2)，也等于 h(ν6－ν4)，故 C 正确， D 错误. 13.氢原子能级图如图 4 所示，a、b、c 分别表示原子在不同能级之间的三种跃迁途径，设 a、 b、c 在跃迁过程中，放出光子的能量和波长分别是 Ea、Eb、Ec 和λa、λb、λc，若 a 光恰能 使某金属发生光电效应，则( ) 图 4 A.λa＝λb＋λc B. 1 λb ＝ 1 λa ＋ 1 λc C.Eb＝Ea＋Ec D.c 光也能使该金属发生光电效应 答案 BC 解析 由 Em－En＝hν，知 Eb＝Ea＋Ec，又由ν＝ c λ ，所以 h c λb ＝h c λa ＋h c λc ，则 1 λb ＝ 1 λa ＋ 1 λc ， 故 A 错误，B、C 正确.a 光的能量大于 c 光的能量，故 a 光的频率大于 c 光的频率，因 a 光恰 能使某金属发生光电效应，即 a 光频率等于金属的截止频率，所以 c 光频率小于金属的截止 频率，故 c 光不能使该金属发生光电效应，D 错误. 14.图 5 中四幅图涉及不同的物理知识，其中说法正确的是( ) 图 5 A.图甲：用紫外线照射金属锌板表面时会发生光电效应，当增大紫外线的照射强度时，从锌 板表面逸出的光电子的最大初动能也随之增大 B.图乙：卢瑟福通过分析α粒子散射实验结果，提出了原子的核式结构模型 C.图丙：氢原子由较高能级跃迁到较低能级时，会释放出一定频率的光子 D.图丁：原来有 10 个氡 222，经过一个半衰期的时间，一定还剩余 5 个 答案 BC 解析 根据 Ek＝hν－W0，光电子的最大初动能与入射光的强度无关，故 A 错误；卢瑟福通过 分析α粒子散射实验结果，提出了原子的核式结构模型，故 B 正确；氢原子由较高能级跃迁 到较低能级时，能量减小，向外辐射光子，故 C 正确；半衰期具有统计规律，对大量的原子 核适用，对少数的原子核不适用，故 D 错误. 15.科学家通过对月壤样品进行实验分析，估计月壤中氦 3 的资源总量可达 100～500 万吨， 若能实现商业化运用，月壤中的氦 3 可供地球能源需求达数万年.利用氦 3 的核反应方程为： 3 2He＋2 1H→4 2He＋X.则下列说法中正确的是( ) A.上式中 X 应为质子 B.目前地球上的核电站正是利用氦 3 作为核燃料，因此迫切需要开发月壤的氦 3 C.反应前 3 2He 与 2 1H 的质量之和等于反应后 4 2He 与 X 的质量之和 D.反应前 3 2He 与 2 1H 的质量之和大于反应后 4 2He 与 X 的质量之和 答案 AD 解析 根据核反应过程中质量数和电荷数守恒，利用氦 3 的核反应方程为 3 2He＋2 1H→4 2He＋1 1H， 即 X 为质子，选项 A 正确；目前的核电站主要采用了铀 235 的核裂变，而核聚变仍处于实验 阶段，选项 B 错误；由于核聚变过程中存在质量亏损，故反应前 3 2He 与 2 1H 的质量之和大于反 应后 4 2He 与 X 的质量之和，选项 C 错误，D 正确. 16.如图 6 所示为氢原子的能级图.氢原子从 n＝5 能级跃迁到 n＝3 能级时辐射出 a 光子，从 n＝4 能级跃迁到 n＝2 能级时辐射出 b 光子.下列说法正确的是( ) 图 6 A.a 光子的能量比 b 光子的能量大 B.若 a、b 两种光在同一种均匀介质中传播，则 a 光的传播速度比 b 光的传播速度大 C.若 b 光能使某种金属发生光电效应，则 a 光一定能使该金属发生光电效应 D.若用同一双缝干涉装置进行实验，用 a 光照射双缝得到相邻亮条纹的间距比用 b 光照射双 缝得到的相邻亮条纹的间距大 答案 BD 解析 据题意，氢原子从 n＝5 能级跃迁到 n＝3 能级释放的光子能量为ΔEa＝0.97eV＝hνa， 氢原子从 n＝4 能级跃迁到 n＝2 能级释放的光子能量为ΔEb＝2.55eV＝hνb，则知 b 光光子的 能量大，频率也大，在同一种均匀介质中，频率越大的光传播速度越慢，A 错误，B 正确.如 果 b 光能使某种金属发生光电效应，则 a 光不一定能使其发生光电效应，C 错误.a 光频率较 小，则 a 光波长较长，所以在做双缝干涉实验时，用 a 光照射双缝时得到的干涉条纹较宽，D 正确. 17.在家居装饰中常用到花岗岩、大理石等天然石材，这些岩石都含有不同程度的放射性元素. 下列说法中正确的是( ) A.放射性元素 238 92 U 发生α衰变的方程是：238 92 U→234 90 Th＋4 2He B.α衰变中，α粒子获得的能量越大，其德布罗意波的波长越短 C.β衰变中产生的电子来源于原子核的内部，故半衰期会受元素化学状态的影响 D.若某一原子核衰变辐射出一个频率为ν的γ光子，该过程质量亏损为Δm，则 hν>Δmc2 答案 AB 解析 放射性元素 238 92U 发生α衰变的方程是：238 92U→234 90Th＋4 2He，故 A 正确；根据λ＝h p ＝ h 2mEk 知， α粒子获得的能量越大，其德布罗意波的波长越短，故 B 正确；β衰变中产生的电子来源于 原子核的内部，但是半衰期不会受元素化学状态的影响，故 C 错误；原子核衰变后，质量亏 损产生的能量为Δmc2＝hν＋Ek，可知 hν＜Δmc2，故 D 错误.