高考物理创新（基础课能力课实验课）粤教版章末检测第十二章波粒二象性原子结构和原子核

章末质量检测（十二）（时间：40分钟满分：80分）一、选择题（本题共11小题，每小题6分，共66分。1～7题为单项选择题，8～11题为多项选择题）1.关于光电效应，下列说法正确的是（）A.极限频率越大的金属材料逸出功越大B.只要光照射的时间足够长，任何金属都能发生光电效应C.从金属表面逸出的光电子的最大初动能越大，这种金属的逸出功越小D.入射光的光强一定时，频率越高，单位时间内逸出的光电子数就越多解析逸出功W＝hν0，W∝ν0，选项A正确；只有照射光的频率ν大于金属的极限频率ν0，才能发生光电效应现象，若照射光的频率小于金属的极限频率，不管光照射时间多长，都不能发生光电效应现象，选项B错误；由光电效应方程hν＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,max)＋W知，因ν不确定，无法确定eq\f(1,2)mveq\o\al(2,max)与W的关系，选项C错误；光强E＝nhν，ν越大，E一定，则光子数n越小，单位时间内逸出的光电子数就越少，选项D错误。答案A2.放射性元素钋（eq\o\al(210,84)Po）发生衰变时，会产生eq\o\al(4,2)He和一种未知粒子，并放出γ射线，其核反应方程为eq\o\al(210,84)Po→eq\o\al(y,82)X＋eq\o\al(4,2)He＋γ。下列说法正确的是（）A.eq\o\al(4,2)He的穿透能力比γ射线强B.y＝206C.X核的中子个数为126D.这种核反应为β衰变解析eq\o\al(4,2)He的穿透能力比γ射线弱，选项A错误；y＝210－4＝206，选项B正确；X核的中子个数为206－82＝124，选项C错误；题中的核反应为α衰变，选项D错误。答案B3.某一放射性物质发生衰变时放出α、β、γ三种射线，让这三种射线进入磁场，运动情况如图1所示，下列说法正确的是（）图1A.该放射性物质的半衰期随着温度的升高会增大B.C粒子是原子核的重要组成部分C.A粒子一定带正电D.B粒子的穿透性最弱解析半衰期是由放射性元素本身决定的，不随温度的升高发生变化，故选项A错误；根据左手定则可知，C粒子带负电，所以是电子，电子是原子核内的一个中子转化为一个质子时放出的，电子不是原子核的组成部分，故选项B错误；A粒子在垂直于纸面向里的磁场中向上运动，向左偏转，由左手定则可知，A粒子一定带正电，故选项C正确；B粒子在磁场中不发生偏转，可知B为γ射线，B粒子的穿透性最强，故选项D错误。答案C4.一个静止的放射性同位素的原子核eq\o\al(30,15)P衰变为eq\o\al(30,14)Si，另一个静止的天然放射性元素的原子核eq\o\al(234,90)Th衰变为eq\o\al(234,91)Pa，在同一磁场中，得到衰变后粒子的运动径迹1、2、3、4，如图2所示，则这四条径迹依次是（）图2A.电子，eq\o\al(234,91)Pa，eq\o\al(30,14)Si、正电子B.eq\o\al(234,91)Pa，电子，正电子，eq\o\al(30,14)SiC.eq\o\al(30,14)Si，正电子，电子，eq\o\al(234,91)PaD.正电子，eq\o\al(30,14)Si，eq\o\al(234,91)Pa，电子解析衰变前后动量守恒，由运动半径r＝eq\f(mv,qB)知，1、4为反冲核，根据旋转方向知2是电子，3是正电子。选项B正确。答案B5.在某次光电效应实验中，得到的遏止电压Uc与入射光的频率ν的关系如图3所示。若该直线的斜率和截距分别为k和b，电子电荷量的绝对值为e，则普朗克常量和所用材料的逸出功可分别表示为（）图3A.ekeb B.－ekebC.ek－eb D.－ek－eb解析光电效应中，入射光子能量hν，克服逸出功W0后多余的能量转换为电子动能，反向遏制电压为Uc，有eUc＝hν－W0，整理得Uc＝eq\f(h,e)ν－eq\f(W0,e)，斜率即eq\f(h,e)＝k，所以普朗克常量h＝ek，截距为b，即－eq\f(W0,e)＝b，所以逸出功W0＝－eb。故选项C正确。答案C6.关于波粒二象性，下列说法正确的是（）图4A.图甲中紫光照射到锌板上可以发生光电效应，则其他可见光照射到锌板上也一定可以发生光电效应B.图乙中入射光的强度越大，则在阴极板上产生的光电子的最大初动能越大C.图丙说明光子既有粒子性也有波动性D.戴维孙和汤姆孙利用图丁证明了电子具有波动性解析在可见光中，紫光的频率最大，故紫光光子的能量最大，紫光照射到锌板上可以发生光电效应，但其他可见光照射到锌板上不一定发生光电效应，选项A错误；入射光的强度只能改变单位时间内逸出光电子的数量，但不能增大逸出光电子的最大初动能，选项B错误；光的散射揭示了光的粒子性，没有揭示光的波动性，选项C错误；衍射是波特有的现象，故电子束衍射实验证明了电子具有波动性，选项D正确。答案D7.（2018·河北省石家庄联考）如图5所示是原子物理史上几个著名的实验，关于这些实验，下列说法正确的是（）图5A.卢瑟福通过α粒子散射实验否定了原子的核式结构模型B.放射线在磁场中偏转，中间没有偏转的为γ射线，电离能力最强C.电压相同时，光照越强，光电流越大，说明遏止电压和光的强度有关D.链式反应属于重核的裂变解析卢瑟福通过α粒子散射实验，提出了原子的核式结构模型，选项A错误；放射线在磁场中偏转，中间没有偏转的为γ射线，电离能力最弱，选项B错误；电压相同时，光照越强，光电流越大，说明光电流和光的强度有关，不能说明遏止电压和光的强度有关，选项C错误；链式反应属于重核的裂变，选项D正确。答案D8.如图6所示为氢原子能级图，A、B、C分别表示电子三种不同能级跃迁时放出的光子，其中（）图6A.频率最大的是B B.波长最长的是CC.频率最大的是A D.波长最长的是B解析根据hν＝ΔE和c＝λν可知，ΔE大，频率就大，波长就小。选项A、B正确。答案AB9.（2017·湖北襄阳一模）以下有关原子核的叙述正确的是（）A.质子和中子结合成新原子核一定有质量亏损，释放出能量B.有4个放射性元素的原子核，若有2个原子核发生衰变，则所需要的时间就是该放射性元素的半衰期C.核电站发电是利用重核聚变反应所释放的核能转化为电能D.原子核释放出α粒子即发生α衰变，α衰变的实质是一个中子转化为一个质子和电子解析质子和中子结合成新原子核一定有质量亏损，根据质能方程知，有能量放出，故选项A正确；半衰期具有统计规律，对大量原子核适用，故选项B错误；核电站是利用重核裂变反应所释放的核能转化为电能，故选项C正确；α衰变是一种放射性衰变，在此过程中，一个原子核释放一个α粒子，并且转变成一个质量数减少4、核电荷数减少2的新原子核，故选项D错误。答案AC10.图7为一真空光电管的应用电路，其金属材料的极限频率为4.5×1014Hz，则以下判断正确的是（）图7A.发生光电效应时，电路中光电流的饱和值取决于入射光的频率B.发生光电效应时，电路中光电流的饱和值取决于入射光的强度C用λ＝0.5μm的光照射光电管时，电路中有光电流产生D.光照射时间越长，电路中的电流越大解析在光电管中若发生了光电效应，单位时间内发射光电子的数目只与入射光的强度有关，光电流的饱和值只与单位时间内发射光电子的数目有关。据此可判断选项A、D错误，B正确；波长λ＝0.5μm的光子的频率ν＝eq\f(c,λ)＝eq\f(3×108,0.5×10－6)Hz＝6×1014Hz＞4.5×1014Hz，可发生光电效应，所以选项C正确。答案BC11.图示8为氢原子能级图以及从n＝3、4、5、6能级跃迁到n＝2能级时辐射的四条光谱线，已知从n＝3跃迁到n＝2的能级时辐射光的波长为656nm，下列叙述正确的有（）图8A.四条谱线中频率最大的是HδB.用633nm的光照射能使氢原子从n＝2跃迁到n＝3的能级C.一群处于n＝3能级上的氢原子向低能级跃迁时，最多产生3种谱线D.如果Hδ可以使某种金属发生光电效应，只要照射时间足够长，光的强度足够大，Hβ也可以使该金属发生光电效应解析频率最大的光子对应的能量最大，即跃迁时能量差最大，故从n＝6跃迁到n＝2的频率最大，选项A正确；原子跃迁过程中，吸收光子的能量应刚好等于两能级的能量差，选项B错误；从n＝3能级向低能级跃迁时，可以是从3→2、2→1或者是3→1，即可发生三种频率不同的光子，选项C正确；光电效应与光照的时间无关，Hδ光子的能量最大，故其他光子不一定可以使该金属发生光电效应，选项D错误。答案AC二、非选择题（共14分）12.（2017·北京理综，23）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（eq\o\al(4,2)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eq\o\al(A,Z)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。解析（1）eq\o\al(A,Z)X→eq\o\al(A－4,Z－2)Y＋eq\o\al(4,2)He（2）洛伦兹力提供向心力，有qvB＝meq\f(v2,R)所以v＝eq\f(qBR,m)，T＝eq\f(2πR,v)＝eq\f(2πm,qB)等效电流I＝eq\f(q,T)＝eq\f(q2B,2πm)。（3）衰变过程动量守恒，有0＝pY＋pα所以pY＝－pα，“－”表示方向相反。因为p＝mv，Ek＝eq\f(1,2)mv2所以Ek＝eq\f(p2,2m)即EkY∶Ekα＝m∶M由能量守恒Δmc2＝EkY＋EkαΔm＝eq\f(Ekα,c2)eq