（新课标）2020版高考物理复习专题五光电效应原子结构原子核精练（含解析）.docx

光电效应 原子结构 原子核(45分钟)刷基础1(2019北京市海淀区高三3月理综)下列说法正确的是()A放射性元素的半衰期与外界压强有关B天然放射现象说明原子具有核式结构C原子核放出射线说明原子核内有光子D原子核内的一个中子转化为一个质子和一个电子的过程属于衰变解析：原子核的衰变是由原子核的内部结构决定的，与外界环境无关，故A错误；天然放射现象说明原子核是有内部结构的，故B错误；射线一般伴随着或射线产生，当原子核发生衰变或衰变时，新的原子核处于高能级，原子核从高能级向低能级跃迁时，放出射线，故C错误；原子核发生衰变时，原子核内的一个中子转化为一个质子和一个电子，故D正确答案：D2(2018高考天津卷)国家大科学工程中国散裂中子源(CSNS)于2017年8月28日首次打靶成功，获得中子束流，可以为诸多领域的研究和工业应用提供先进的研究平台下列核反应中放出的粒子为中子的是()A.N俘获一个粒子，产生O并放出一个粒子B.Al俘获一个粒子，产生P并放出一个粒子C.B俘获一个质子，产生Be并放出一个粒子D.Li俘获一个质子，产生He并放出一个粒子解析：由核反应过程中遵循质量数、电荷数均守恒的原则，可写出选项中的四个核反应方程.NHeOH，选项A错误.AlHePn，选项B正确.BHBeHe，选项C错误.LiHHeHe，选项D错误答案：B3(多选)(2019四川树德中学高三二诊)下列四幅图涉及到不同的物理知识，其中说法正确的是() A图甲：普朗克通过研究黑体辐射提出能量子的概念，成功解释了光电效应B图乙：玻尔理论指出氢原子能级是分立的，所以原子发射光子的频率是不连续的C图丙：卢瑟福通过分析粒子散射实验结果，发现了质子和中子D图丁：根据电子束通过铝箔后的衍射图样，可以说明电子具有波动性解析：普朗克通过研究黑体辐射提出能量子的概念，成为量子力学的奠基人之一，爱因斯坦第一个成功的解释了光电效应，故A错误；玻尔理论指出氢原子能级是分立的，所以原子发射光子的频率也是不连续的，故B正确；卢瑟福通过分析粒子散射实验结果，提出了原子的核式结构模型，故C错误；根据电子束通过铝箔后的衍射图样，说明电子具有波动性，故D正确答案：BD4. 氢原子的能级图如图所示，现让一束单色光照射到大量处于基态(量子数n1)的氢原子上，受激的氢原子能自发地发出6种不同频率的光则照射氢原子的单色光的光子能量为()A12.75 eV B13.06 eV C13.6 eV D0.85 eV解析：受激的氢原子能自发地发出6种不同频率的光子，则基态氢原子能跃迁到第4能级，吸收的光子能量E0.85 eV13.6 eV12.75 eV，故A正确答案：A5(2018高考江苏卷)已知A和B两种放射性元素的半衰期分别为T和2T，则相同质量的A和B经过2T后，剩有的A和B质量之比为()A14B12C21D41解析：根据半衰期公式mm0()知，经过2T，A剩有的质量为mAm0()m0, B剩有的质量为mBm0()m0，故mAmB12，选项B正确答案：B6(2018高考天津卷)氢原子光谱在可见光区域内有四条谱线H、H、H和H，都是氢原子中电子从量子数n2的能级跃迁到n2的能级发出的光，它们在真空中的波长由长到短，可以判定()AH对应的前后能级之差最小B同一介质对H的折射率最大C同一介质中H的传播速度最大D用H照射某一金属能发生光电效应，则H也一定能解析：波长越大，频率越小，故H的频率最小，根据Eh可知H对应的能量最小，根据hEmEn可知H对应的前后能级之差最小，A正确；H的频率最小，同一介质对应的折射率最小，根据v可知H的传播速度最大，B、C错误；H的波长小于H的波长，故H的频率大于H的频率，若用H照射某一金属能发生光电效应，则H不一定能，D错误答案：A7(多选)(2017高考江苏卷)原子核的比结合能曲线如图所示，根据该曲线，下列判断中正确的有() A.He核的结合能约为14 MeVB.He核比Li核更稳定C两个H核结合成He核时释放能量D.U核中核子的平均结合能比Kr核中的大解析：由图知He核的比结合能约为7 MeV，所以结合能约为47 MeV28 MeV，故A错误；He核比Li核的比结合能大，所以He核比Li核更稳定，B正确；两个H核结合成He核时，即由比结合能小的原子核反应生成比结合能大的原子核，释放能量，C正确；由图知U核中核子的平均结合能比Kr核中的小，所以D错误答案：BC8下列说法正确的是()A原子核内的一个中子转化成一个质子和一个电子，这种转化产生的电子发射到核外，就是粒子，这就是衰变B氡222的半衰期是3.8天，镭226的半衰期是1 620年，所以一个确定的氡222核一定比一个确定的镭226核先衰变C按照玻尔理论，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，电势能增大，电子的动能减小，原子的总能量减小D原子核越大，它的结合能越高，原子核能级越稳定解析：原子核内的中子转化成一个质子和一个电子，这种转化产生的电子发射到核外，就是粒子，这就是衰变的实质，故A正确；对于大量原子有半数发生衰变所用的时间是半衰期，对于一个确定的原子核，半衰期没有意义，故B错误；按照玻尔理论，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，电子的动能减小，电势能增大，原子的总能量增加，故C错误；结合能越高，原子核不一定稳定，比结合能越大，原子核越稳定，故D错误答案：A9(多选)(2019安徽定远重点中学高三第一次模拟)下列说法正确的是()A卢瑟福通过对粒子散射实验结果的分析，提出了原子核内有中子存在B核泄漏事故污染物Cs能够产生对人体有害的辐射，其核反应方程式为CsBaX，可以判断X为电子C若氢原子从n6能级向n1能级跃迁时辐射出的光不能使某金属发生光电效应，则氢原子从n6能级向n2能级跃迁时辐射出的光也不能使该金属发生光电效应D质子、中子、粒子的质量分别是m1、m2、m3，质子和中子结合成一个粒子，释放的能量是( 2m12m2m3)c2解析：卢瑟福通过对粒子散射实验结果的分析，提出了原子的核式结构模型，故A错误；根据电荷数守恒、质量数守恒知，X的电荷数为55561，质量数为1371370，可知X为电子，故B正确；n6与n1间的能级差大于n6与n2间的能级差，则氢原子从n6能级向n1能级跃迁时辐射出的光子频率大于氢原子从n6能级向n2能级跃迁时辐射出的光子频率，可知从n6能级向 n2能级跃迁时辐射出的光不能使金属发生光电效应，故C正确；质子和中子结合成一个粒子，需要两个质子和两个中子，质量亏损m2m12m2m3，由质能方程可知，释放的能量Emc2(2m12m2m3)c2，故D正确答案：BCD10(2019江西南昌高三模拟)如图a所示是研究光电效应的电路图某同学利用该装置在不同实验条件下得到了三条光电流I与A、K两极之间的电压UAK的关系曲线(甲光、乙光、丙光)，如图b所示则下列说法正确的是() A甲光照射光电管发出光电子的初动能一定小于丙光照射光电管发出光电子的初动能B单位时间内甲光照射光电管发出的光电子比乙光照射时发出的少C用强度相同的甲、丙光照射该光电管，则单位时间内逸出的光电子数相等D对于不同种金属，若照射光频率不变，则逸出光电子的最大初动能与金属的逸出功为线性关系 解析：当光照射到K极时，如果入射光的频率足够大(大于K极金属的极限频率)，就会从K极发出光电子当反向电压增加到某一值时，电流表A中电流就会变为零，此时meveUc，式中vc表示光电子的最大初速度，e为电子的电荷量，Uc为遏止电压，据爱因斯坦光电效应方程知，丙光的频率较大，乙、丙两光频率相等，且较丙小丙光对应的遏止电压较大，可知丙光产生光电子的最大初动能较大，但丙光照射光电管发出光电子的初动能不一定比甲光照射光电管发出光电子的初动能大，故A项错误当入射光的频率大于金属的极限频率时，饱和光电流的强度与入射光的强度成正比，对于甲、乙两束频率相同的光来说，甲光的强度大于乙光强度，则单位时间内甲光照射光电管发出的光电子比乙光照射时发出的多，故B项错误光强相同是单位时间内照射到光电管单位面积上的光子的总能量相等，由于丙光的光子频率较高，每个光子的能量较大，所以单位时间内照射到光电管单位面积上的光子数就较少，单位时间内发出的光电子数就较少，故C项错误对于不同金属，若照射光频率不变，根据爱因斯坦光电效应方程EkhW0，知逸出光电子的最大初动能Ek与金属的逸出功为线性关系，故D项正确答案：D刷综合11.氢原子能级图如图所示，当氢原子从n3的能级跃迁到n2的能级时，辐射光的波长为656 nm.下列判断正确的是()A当氢原子从n2跃迁到n1的能级时，辐射光的波长大于656 nmB当氢原子从n4跃迁到n2的能级时，辐射出的光子不能使逸出功为2.25 eV的钾发生光电效应C一个处于n4能级上的氢原子向低能级跃迁时最多产生6种谱线D用能量为1.0 eV的光子照射处于n4能级上的氢原子，可以使氢原子电离解析：氢原子从n2跃迁到n1的能级时，辐射光的能量大于氢原子从n3跃迁到n2的能级时辐射光的能量，根据E，可知，辐射光的波长一定小于656 nm，故A错误；从n4能级跃迁到n2能级时辐射出的光子能量为2.55 eV，大于金属的逸出功，能使钾发生光电效应，故B错误；一个处于n4能级上的氢原子向低能级跃迁时最多产生3种谱线，故C错误；当处于n4能级上的氢原子吸收的能量大于或等于0.85 eV时，将会被电离，故D正确答案：D12某原子K层失去一个电子后，其K层出现一个电子空位，当L层上有电子跃迁到K层填补空位时会释放一定的能量：一种情况是辐射频率为0的X射线；另一种情况是跃迁释放的能量被其他核外电子层的电子吸收，使电子发生电离成为自由电子若跃迁释放的能量被M层的一个电子吸收，电离后的自由电子的动能是E0，已知普朗克常量为h，则电子处于M层时原子的能级(即能量值)为() Ah0BE0CE0h0DE0h0解析：首先理解，核外电子层与能级不是同一概念，如氢原子只有一个核外电子层和一个电子，但氢原子有若干能级多电子原子的电子排布由里向外依次为K、L、M、N、O、层，电子离原子核的平均距离也越来越大，能量逐渐升高根据题意，知L层上有电子跃迁到K层填补空位时，会释放一定的能量E：一种情况是辐射频率为0的X射线，故Eh0，则电子处于L层与处于K层时原子的能级差值为ELEKEh0.设电子处于M层时原子的能量为EM，若上述电子从L层K层跃迁释放的能量Eh0被M层上的一个电子吸收，电离后的自由电子的动能是E0，由能量守恒定律知，E0(0EM)h0，故EME0h0，故选项C正确答案：C13.(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，电压表的示数称为反向遏止电压Uc.在下列表示光电效应实验规律的图象中，正确的是()解析：反向电压U和频率一定时，发生光电效应产生的光电子数与光强成正比，则单位时间到达阳极A的光电子数与光强也成正比，故光电流i与光强I成正比，A正确由动能定理知qUc0Ekm，又因EkmhW0，所以Uc，可知遏止电压Uc与频率是线性关系，不是正比关系，故B错误光强I与频率一定时，光电流i随反向电压的增大而减小，又据光电子动能大小的分布概率及发出后的方向性可知，C正确由光电效应知金属中的电子对光子的吸收是十分迅速的，时间小于109 s,109 s后，光强I和频率一定时，光电流恒定，故D正确答案：ACD14一个静止的铀核U(质量为232.037 2 u)放出一个粒子(质量为4.002 6 u)后衰变成钍核Th(质量为228.028 7 u)已知1 u相当于931 MeV的能量下列说法正确的是()A该核衰变反应方程为UThHeB该核衰变反应中释放出的核能为0.059 MeVC该反应产生的钍核和粒子的动量相同D假设反应中释放出的核能全部转化为钍核和粒子的动能，则钍核获得的动能约为0.017 MeV解析：由题意可知，该核衰变反应方程为UThHe，选项A正确；质量亏损m0.005 9 u，释放出的核能E0.005 9931 MeV5.49 MeV，选项B错误；由该核衰变反应过程中系统动量守恒，可知反应后的钍核和粒子的动量大小相等、方向相反，即pThp，又EkTh，Ek，EkThEkE，所以钍核获得的动能EkThE5.49 MeV0.09 MeV，选项C、D错误答案：A15(多选)如图所示，人工元素原子核 Nh开始静止在匀强磁场B1、B2的边界MN上，某时刻发生裂变生成一个氦原子核He和一个Rg原子核，裂变后的粒子速度方向均垂直于B1、B2的边界MN.氦原子核通过B1区域第一次经过MN边界时，距出发点的距离为l，Rg原子核第一次经过MN边界距出发点的距离也为l.则下列有关说