2020届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

2020届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

高考总复习 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λ1的中子和另一个德布罗意波长为λ2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(　　)‎ A．　　　B．　　　C．　　　D． ‎4．(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 8‎ 高考总复习 C．甲光照射时产生的光电子初动能均为eUc D．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＝(n＝1，2，3…)，处于基态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． D．－ ‎6．Th经过一系列α衰变和β衰变后变成Pb，则Pb比Th少(　　)‎ A．16个中子，8个质子　　　　　B．8个中子，16个质子 C．24个中子，8个质子 D．8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β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γ射线，下列说法正确的是(　　)‎ A．碘131释放的β射线由氦核组成，β衰变的方程是I→Xe＋e B．碘131释放的β射线是电子流，β衰变的方程是I→Xe＋e C．与铯137相比，碘131衰变更慢，且铯133和铯137含有相同的质子数 D．铯137衰变时辐射出的γ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α、β衰变后生成氡Rn，以下说法正确的是(　　)‎ A．每经过一次α衰变原子核的质量数会减少2个 B．每经过一次β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α衰变和3次β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ν 8‎ 高考总复习 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)‎ ‎1.61～2.00‎ ‎2.00～2.07‎ ‎2.07～2.14‎ ‎2.14～2.53‎ ‎2.53～2.76‎ ‎2.76～3.10‎ 氢原子部分能级的示意图如图所示。大量处于n＝4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n＝4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，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λ＝0.50 μm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h＝6.63×10－34 J·s。结合图象，求：(结果保留两位有效数字)‎ 8‎ 高考总复习 ‎(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α衰变。放射出的α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α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表示，写出该α衰变的核反应方程。‎ ‎(2)α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α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Δm。‎ 8‎ 高考总复习 答案 二、考点突破 ‎1．【答案】C 8‎ 高考总复习 ‎【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p3＝p2＋p1，所以氚核的德布罗意波长λ3＝＝，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正确；由光电效应方程Ek＝hν－W0，Ek＝eUc，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Ek＝hν－W0＝eUc，可得ν＝，选项D正确。‎ ‎5．【答案】B ‎【解析】处于基态的氢原子能量为E0，n＝2能级的原子能量为，n＝3能级的原子能量为，从n＝3能级跃迁到n＝2能级，能量变化最小，则对应的频率最小，因此从n＝3能级跃迁到n＝2能级有－＝hν，解得ν＝－，故选B。‎ ‎6．【答案】A ‎【解析】Pb比Th质子数少(90－82)＝8个，核子数少(232－208)＝24个，所以中子数少(24－8)＝16个，故A正确；B、C、D错误。‎ 8‎ 高考总复习 ‎7．【答案】BD ‎【解析】β射线实际是电子流，故A错误，B正确；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；γ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α衰变，电荷数减少2，质量数减少4，故A错误．每经过一次β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α衰变，电荷数减少2，质量数减少4，经过一次β衰变，电荷数增加1，质量数不变，可知经过了3次α衰变，2次β衰变，故D错误。‎ ‎9．【答案】ACD ‎【解析】当反向电压U与入射光频率ν一定时，光电流i与光强成正比，所以A图正确；频率为ν的入射光照射阴极所发射出的光电子的最大初动能为mevmax2＝hν－W0，而截止电压Uc与最大初动能的关系为eUc＝mvmax2，所以截止电压Uc与入射光频率ν的关系是 eUc＝hν－W0，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n＝4的能级直接跃迁到基态，辐射一个光子的能量为ΔE＝E4－E1＝－＝－，选项B正确，A、C、D错误。‎ 8‎ 高考总复习 ‎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)＝4.0×1012(个)‎ 光电子的最大初动能为：‎ Ekm＝eU0＝1.6×10－19 C×0.6 V＝9.6×10－20 J。‎ ‎(2)设阴极材料的极限波长为λ0，根据爱因斯坦光电效应方程：Ekm＝h－h，代入数据得λ0＝0.66 μm。‎ ‎13．【解析】(1)X―→Y＋He。‎ ‎(2)设α粒子的速度大小为v，由qvB＝m，T＝ 得α粒子在磁场中运动周期T＝ 环形电流大小I＝＝。‎ ‎(3)由qvB＝m，得v＝ 设衰变后新核Y的速度大小为v′，系统动量守恒 Mv′－mv＝0‎ v′＝＝ 由Δmc2＝Mv′2＋mv2‎ 得Δm＝。‎ 8‎