2019届人教版 波粒二象性 原子结构与原子核 单元测试

滚动复习十四波粒二象性原子结构与原子核基础通关训练一、选择题1．对近代物理史，下列说法正确的是()玛丽•居里首先发现天然放射现象卢瑟福通过用«粒子轰击氮原子核发现了质子查德威克猜想原子核内存在中子并通过实验证实了这个猜想贝克勒尔通过对天然放射现象的研究，发现原子核由质子和中子组成【答案】B【解析】：贝克勒尔首先发现天然放射现象，去错误，卢瑟福用主粒子轰击氮原子核，发现了质子，B正确；卢瑟福猜想原子核内存在中子，卢瑟福的学生查德威克通过实验证实了这个猜想，C错误，风克勒尔通过对天然放射现象的研究，但没有发现原子核由质子和中子组成，二错误.2．(2017年广东深圳模拟)如图是核子平均质量与原子序数的关系图象，下列说法中正确的是()卢瑟福在«粒子散射实验的基础上提出了原子的核式结构模型天然放射性元素在衰变过程中核电荷数和质量数守恒，其放射线在磁场中不偏转的是Y射线图中原子核d和e聚变成原子核f要吸收能量图中原子核a裂变成原子核b和c要放出核能【答案】：C【解析】«粒子散射实验中，绝大多数«粒子能够穿过原子，只有极少数发生偏转，故卢瑟福在此基础上提出了原子的核式结构模型，A正确；天然放射性元素在衰变过程中电荷数和质量数守恒，其放射线有a，“，y三种射线，其中Y射线不带电，在磁场中不偏转，B正确；据图可知，d和e聚变成f的过程中有质量亏损，会放出核能，故C错误；由图可知，a裂变成b和c的过程中有质量亏损，会放出核能，D正确.

放射性同位素钍232经a、B衰变会生成氡，其衰变方程^292Th^280Rn+xa+珈.若钍232的质量为%］,氡220的质量为m2，a粒子的质量为m3，“粒子的质量为m4，光在真空中的速度为c,则下列说法正确的是（）氡220不再具有放射性衰变方程中x=3,y=2C•核反应中放出的B粒子（辛）来自于原子核外D.核反应中释放的核能为（血厂m?—2m3—3m4）c2【答案】B【解析】：原子序数犬于82的元素的原子檢都具有放射性，為错误］樓反应方+xa+1/?中的武⑴分别为虫巴和-担根据电荷数守恒和质量数守恒有?3=£（5+2a-i.;232=220+4a-,联立解得S丁=3£正确；核反应中放出的F粒子［-沁是原子核内的中子变成一个质子时释放出来，c错误：核反应中的质量亏损为加二臥］-脸-环-加,由爱因斯坦质能方程得」耳=⑷］-验-环-加步，D项错误.如图所示为氢原子的能级图，当一群氢原子从n=3能级向低能级跃迁时，共辐射出三种不同频率的光子，光子的频率分别为片、”2、卩3，且V1>V2>V3，贝y下列说法正确的是（）TOC\o"1-5"\h\z九£/eVOO05-0.544-0.8531.5123.4113.61,11A._+=_”””123B.v=v+vB.123C.D.从n=3能级跃迁到n=C.D.辐射出频率为”1的光子后的氢原子的电势能比辐射出频率为”2的光子后的氢原子的电势能大答案】：B【解析】由题意及玻尔理论可知，E—E=hv，E-E=^2,E3—左2=加3，因此有加1=加2十加3,即v1=v2+v3，A项错误，B项正确；从n=3能级跃迁到n=2能级，辐射出的光子频率为v3，C项错误;辐射出频率为气的光子后的氢原子处于基态，辐射出频率为卩2的光子后氢原子也处于基态，因此氢原子的电势能相同，D项错误.5．（多选）（2017年山西吕梁期末）黑体辐射的实验规律如图所示，由图可知（）随着温度升高，各种波长的辐射强度都增加随着温度降低，各种波长的辐射强度都增加随着温度升高，辐射强度的极大值向波长较短的方向移动随着温度升高，辐射强度的极大值向波长较长的方向移动【答案】：AC【解析】：由题图可知，随着温度的升高，各种波长的辐射强度都増加，且随着温度的升高，辐射强度的极大值向波长较短的方向移动，故丸、匚正确，玄二错误.（2017年高考•北京卷）2017年年初，我国研制的“大连光源”——极紫外自由电子激光装置，发生了波长在100nm（1nm=10-9m）附近连续可调的世界上最强的极紫外激光脉冲.大连光源因其光子的能量大、密度高，可在能源利用、光刻技术、雾霾治理等领域的研究中发挥重要作用.一个处于极紫外波段的光子所具有的能量可以电离一个分子，但又不会把分子打碎.据此判断，能够电离一个分子的能量约为（取普朗克常量h=6.6x10-34J・s，真空光速c=3x108m/s）（）A.10-21JB.10-18JC.10-15JD.10-12J【答案】：B【解析】：光子的能量E=hv,c=kv，联立解得E~2x10-18J，B项正确.（2017年高考•天津卷）我国自主研发制造的国际热核聚变核心部件在国际上率先通过权威机构认证,这是我国对国际热核聚变项目的重大贡献.下列核反应方程中属于聚变反应的是（）2H+1H—-4He+jn!4N+4He—-170+1H5矗+13川一-器+机D.295U+ln_j46Ba+36+0n【答案】A【解析】A项是氢元素的两种同位素氘和氚聚变成氦元素的核反应方程，B项是用a粒子轰击氮原子核发现质子的核反应方程，C项属于原子核的人工转变，D项属于重核的裂变，因此只有A项符合要求.（2016年高考•北京卷）处于n=3能级的大量氢原子，向低能级跃迁时，辐射光的频率有（）A．1种B．2种3种D.4种【答案】：C【解析】：因为是:犬量氢原子S所以可能有从门=2直接跃迁到冷=1的，也有先从冷=3跃迁到芒=2之后，再跃迁到冷=1的，如團所示，即应有汀中不同能量的辐射光，故辐射光的频率有3种.I"：•9.（2017年银川一中一模）（多选）下列说法正确的是（）放射性元素的半衰期与原子所处的化状态和外部条件无关0衰变所释放的电子是原子核内的中子转化成质子和电子时所产生的结合能越大，原子中核子结合的越牢固，原子核越稳定各种气体原子的能级不同，跃迁时发射光子的能量（频率）不同，因此利用不同的气体可以制成五颜六色的霓虹灯根据玻尔理论，氢原子的核外电子由较高能级跃迁到较低能级时，要释放一定频率的光子，同时电子的动能减小，电势能增大【答案】：ABD【解析】：放射性元素的半衰期由放射性元素本身属性决定，与原子所处的化学状态和外部条件无关，选项為正确；"衰变所释放的电子是原子樓内的中子转化成质子时所产生的，迩页E正确：比结合能越犬,原子中檢子结合的越牢固，原子檢越稳定，选项匚错误,各种气体原子的能圾不同，紙迁时发射光子的能量（频率）不同，因此利用不同的气体可以制成五颜六色的霓虹灯，选项D正确,根据玻尔理论，氢原子的核外电子由较高能级跃迁到较1■氐能级时，要释放一定频率的光子，同时电子的动能増大，电势能腹小，选项E错误.10．（2017年河南九校联考）（多选）用同一实验装置甲研究光电效应现象，分别用A、B、C三束光照射光电管阴极，得到光电管两端电压与相应的光电流的关系如图18－6乙所示，其中A、C两束光照射时对应的遏止电压相同，均为ucl,根据你所的相关理论下列论述正确的是（）A．B光束光子的动量最大A、C两束光的波长相同，要比B的波长长三个光束中B光束照射时单位时间内产生的光电子数量最多三个光束中A光束照射时光电管发出的光电子最大，初动能最大若B光是氢原子由第2能级向基态跃迁时产生的，则A光一定不是氢原子由高能级跃迁到基态产生的【答案】：ABE【解析】：A、B、C光电流恰为零，此时光电管两端加的电压为截止电压，对应光的频率为截止频率，可知，据eU截=2mvm=hv~w，入射光的频率越高，对应的截止电压u截越大•A光、c光的截止电压相等,所以A光、C光的频率相等，则它们的最大初动能也相等，而B光的频率最大，对应的波长最小，根据p=扌知，B光束光子的动量最大，故A、B对，D错；C.由图知A的饱和电流最大，因此A光束照射时单位时间内产生的光电子数量最多，故C错；E.若B光是氢原子由第2能级向基态跃迁时产生的，因为B光的频率最大，因此A光一定不是氢原子由高能级跃迁到基态产生的，故E对.（多选）（2017年高考•江苏卷）原子核的比结合能曲线如图所示.根据该曲线，下列判断正确的有（）

比结合能/MeV1020501001502（K）250比结合能/MeV4He核的结合能约为14MeV4He核比6Li核更稳定C•两个fH核结合成4He核时释放能量D.295U核中核子的平均结合能比86r核中的大9236【答案】：BC【解析】：由题團可知，血的比结合能7MeV,因此它的结合能7MeVx4=2SM?V,A项错误；比结合能越犬，表明原子核中樓子结合得越牢固，原子核越稳定，结合题團可知B项正确；两个比结合能小的扌H檢结合成比结合能犬的WH芒时，会释放能量，匚项正确；由题圄可知，召旳的比结合能（即平均结合能）比附的小，D项错误.（2017年高考•课标全国卷I）大工程“人造太阳”主要是将氘核聚变反应释放的能量用来发电，氘核聚变反应方程是：2H+2H^3He+（1n.已知2H的质量为2.0136u,fHe的质量为3.0150u,Jn的质量为1.0087u,1u=931MeV/c2.氘核聚变反应中释放的核能约为（）A.3.7MeVB.3.3MeVC.2.7MeVD.0.93MeV【答案】：B【解析】：氘核聚变反应的质量亏损为Jm=2x2.0136u—（3.0150u+1.0087u）=0.0035u,释放的核能为AE=Amc2=0.0035x931M|Vxc2~3.3MeV，选项B正确.13.（2017年高考•课标全国卷II）一静止的铀核放出一个a粒子衰变成钍核，衰变方程^232U^23JTh+4He.下列说法正确的是（）衰变后钍核的动能等于a粒子的动能衰变后钍核的动量大小等于a粒子的动量大小铀核的半衰期等于其放出一个a粒子所经历的时间衰变后a粒子与钍核的质量之和等于衰变前铀核的质量答案】：B【解析】：静止的铀核在衰变过程中遵循动量守恒，由于系统的总动量为零，因此衰变后产生的社核和a粒子的动量等大反向，即三项正确；因此有迈花瓦2=VI嬴瓦^由于社核和必粒子的质量不等，因此衰变后社核和/粒子的动能不等，盒项错误,半衰期是有半数铀核衰变所用的时间，并不是一个铀核衰变所用的时间，C项错误；由于衰变过程释放能量，根据爱因斯坦质能方程可知，衰变过程有质量亏损，因此D项错i吴.侈选）（2017年高考•课标全国卷III）在光电效应实验中，分别用频率为va、vb的单色光a、b照射到同种金属上,测得相应的遏止电压分别为U和匕、光电子的最大初动能分别为E和E.h为普朗克常量.下abab列说法正确的是（）若v>v，则一定有U<Uabab若v>v，则一定有E>Eabab若U<U，则一定有E<Ehabab若v>v，则一定有hv一E>hvt—Eiabaabb【答案】：BC【解析】：设该金属的逸出功为W,根据爱因斯坦光电效应方程有E=hv—W，同种金属的W不变，则逸出光电子的最大初动能随v的增大而增大，B项正确；又E=eU，则最大初动能与遏止电压成正比，C项正确；根据上述有eU=hv—W，遏止电压U随v增大而增大，A项错误；又有hv—E=W，W相同，则D项错误.（多选）（2016年高考•课标全国卷I）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，入射光的光强变大，饱和光电流变大入射光的频率变高，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保持入射光的光强不变，不断减小入射光的频率，始终有光电流产生遏止电压的大小与入射光的频率有关，与入射光的光强无关【答案】：ACE【解析】：保持入射光的频率不变，人射光的光强变犬，饱和光电流变犬，典正确，入射光的频率变高，光电子的初动能变犬，E错C对，保持入射光的光强不变，不断减小入射光的频率，当低于截止频率就没有光电子逸出，D错,遏止电压的犬小与入射光的频率有关，与入射光的光强无关，E正确.（2016年高考•课标全国卷III）一静止的铝原子核23A1俘获一速度为1.0x107m/s的质子p后，变为处于激发态的硅原子核14Si•下列说法正确的是（）核反应方程为p+^Al—gSi核反应过程中系统动量守恒核反应过程中系统能量不守恒核反应前后核子数相等，所以生成物的质量等于反应物的质量之和硅原子核速度的数量级为105m/s,方向与质子初速度的方向一致【答案】：ABE【解析】：由质量数守恒、电荷数守恒可知A正确；核反应过程中，内力远大于外力，动量守恒，B正确；核反应过程中，能量也是守恒的，C错误；核反应中由于有质量亏损，从而放出大量的能量，故质量不守恒，但质量数守恒，D错误；由动量守恒可知，mv=28mv1，可得v1=28x107m/s，数量级为105m/s,E正确.（2017•荆门期末）如图所示是根据密立根研究某金属的遏止电压Uc与光的频率v之间关系的实验数据得到的图像，则下列说法正确的是（）由图像可知，该金属的截止频率约为5.5x1014H由图像可知，当用频率为5.5x1014H的光照射该金属时，不能产生光电效应由图像可知，当用频率为5.5x1014H的光照射该金属时，产生的光电子的最大初动能约为0.5eV若普朗克常量h=6.6x10-34Js,由图像可知，该金属的逸出功约为3.6x10-19J【答案】C【解析】A项，此时读图可知，W4.3X1014H，即金属的截止频率约为4.3x1014H，故A项错误；BC项，由图可知，当用频率为5.5x1014H的光照射该金属时，能产生光电效应，而且产生的光电子的最大初动能约为0.5eV.故B项错误，C项正确；D项，设金属的逸出功为W0，截止频率为v,则有W0=hv=0c0c6.6x10-34x4.3x1014J=2.84x10-19J.故D项错误.（2017・西城区模拟）在光电效应实验中，先后用频率相同但光强不同的两束光照射同一个光电管.若实验a中的光强大于实验b中的光强，实验所得光电流I与光电管两端所加电压U间的关系曲线分别以a、b表示，则下列图中可能正确的是（答案】A【解析】光电流恰为零，此时光电管两端加的电压为截止电压，对应的光的频率为截止频率，入射光的频率越高，对应的截止电压越犬，由于入射光的频率没有变，故遏止电压相同，即團线与横轴的交点相同■由于a光的光强犬于b光的光强，所以a的饱和电流大于b的饱和电流.故A项正确、瓦：D三项错误•故选A项•（2017・江苏二模）如图是研究光电效应的实验装置，用一定频率的光照射阴极，当滑片P处于图示位置时，电流表的示数不为零，为使电流表示数减小，下列办法可行的是（）A.将滑片P向右移动B.减小入射光的强度换用电动势更大的电源D.将电源的正、负极对调【答案】B【解析】A项，若滑片P向右移动，导致正向电压增大，而光子的最大初动能不变，饱和光电流不会变，则光电流的大小不变.故A项错误；B项，若减小入射光的强度，导致光子数目减小，则电流表的示数会减小.故B项正确；C项，若换用电动势更大的电源，与滑片向右移动一样，饱和电流不变，则电流表示数不变.故C项错误；D项，若电源的正、负极对调，则光电管两端的电压为反向电压，若保持照射光的频率和强度不变，反向电压会阻碍光电子的移动，导致光电流可能会减小，但并不一定会减小，故D项错误.侈选）N为钨板，M为金属，它们分别与电池的两极相连，各电池的电动势和极性如图所示，已知金属钨的逸出功为4.5eV.现分别用不同能量的光子照射钨板（各光子的能量已在图上标出），那么如图中,没有光电子到达金属的是（）答案】AC【解析】扣反向电压时，只要入射光子的能量即有光电子到达金属网，将各数值代入上式可判D项中光电子能到达金属网，三项扣正向电压，且入射光电子能量犬于逸出功，所以■有光电子到达金属网.综上所述,・心两项符合題意.21．如图所示，真空中有一平行板电容器，两极板分别用锌板和铜板制成（锌板和铜板的截止频率分别为V]和v2,且V]Vv2）,极板的面积为S,间距为d.锌板与灵敏静电计相连，锌板和铜板原来都不带电.现用频率为v（v]<v<v2）的单色光持续照射两板内表面，假设光电子全部到达另一极板，则电容器的最终带电荷量Q正比于（）A.S（vi_v）B.S（vi_v2）奇旨）D'S（v-v1）【答案】D【解析】现用频率为v（v1<v<v2）的单色光持续照射两板内表面，根据光电效应的条件，知该单色光照射锌板能发生光电效应，照射铜板不能发生光电效应.通过光电效应方程知，光电子的最大初动能E=mhv-hv,.临界状态是电子减速到负极板时速度刚好为零.根据动能定理有eU=E=hv-hv,.平行板电容器的1m1电容C*S，而Q=CU，所以Q*S（v—V]）,故D项正确.（2017・湖北二模）下表是按照密立根的方法进行光电效应实验时得到的某金属的遏止电压Uc和入射光的频率v的几组数据.U/Vc0.5410.6370.7140.8090.878

v/1014H5.6445.8886.0986.3036.501由以上数据应用Execl描点连线，可得直线方程Uc=0.3973孟一1.7024,如图所示.则这种金属的截止频率约为（）A.3.5x1014HB.4.3x1014则这种金属的截止频率约为（）A.3.5x1014HB.4.3x1014HC.5.5x1014HD.6.0x1014H答案】B【解析】根据光电效应方程得：2工=--Ik：解得：□=»¥=»竽与直线方程U.：=0.3973^7-1.7^24,比较可知，图线的斜率为：£=晋器2同时：^=1.7024.联立得：故E项正确J3■三项错误.（2017・潍坊二模）（多选）如图所示，真空中金属板M上方存在一垂直纸面向里的矩形，有界磁场由边界ON到M板的距离为d.用频率为v的紫外线照射M板（接地），只要磁感应强度不大于B。，就有电子越过边界N,已知电子的电荷量为e,质量为m,普朗克常量为h,以下说法正确的是（）A.若增大紫外线的照射强度，单位时间从M板逸出的电子增多B•若减小紫外线的照射强度，电子从M板逸出的最大初动能减小e2B2d2从M板逸出电子的最大初动能为2希e2B2d2该金属的逸出功为hv—答案】AD【解析】A项，若増犬紫外线的照射强度，单位时间的光子数目増务,那么单位时间从M板逸出的电子也増多，故典项正确,E项，若减小紫外线的照射强度，电子从M板逸出的数目会减小，而最犬初动能只与人射光的频率有关，故E项错误；匚项，只要磁感应强度不犬于场，就有电子越过边界则有光电子轨迹最大半径为R=p再结合洛伦兹力提供向心力，与牛顿第二定律，及动能表达式，那么从则板逸出电子的最犬初动能为:E込=养(瓷：匸=黑虫，故C项错误；二项，依据光电效应方程:Wa=hY-|mvax-j-養^故D项正确.二、非选择题在“衰变中常伴有一种称为“中微子”的粒子放出.中微子的性质十分特别，因此在实验中很难探测.1953年，莱尼斯和柯文建造了一个由大水槽和探测器组成的实验系统，利用中微子与水中JH的核反应，间接地证实了中微子的存在.中微子与水中的；H发生核反应，产生中子(0n)和正电子£e)，即中微子+llHf0n+h