2023年高考物理二轮复习第一部分二轮专题突破专题五光电效应原子结构与原子核课时作业12光电效应原子结构与原子核

课时作业12光电效应原子结构与原子核一、选择题(1～7题为单项选择题，8～11题为多项选择题)1．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，其核反响方程为eq\o\al(210,84)Po→eq\o\al(y,82)X＋eq\o\al(4,2)He＋γ.以下说法正确的选项是()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．这种核反响为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；题中的核反响为α衰变，选项D错误．答案：B2．(2023·东北三省四市模拟)以下说法正确的选项是()A．太阳辐射的能量主要来自太阳内部的核裂变反响B．卢瑟福发现质子的核反响方程式是eq\o\al(4,2)He＋eq\o\al(14,7)N→eq\o\al(17,8)O＋eq\o\al(1,1)HC．铋210的半衰期是5天，12g铋210经过15天后还有2.0D．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，原子总能量减小解析：太阳辐射的能量主要来自太阳内部的核聚变反响，选项A错误．卢瑟福发现质子的核反响是用α粒子轰击氮核(eq\o\al(14,7)N)产生氧核和质子，选项B正确.12g铋210经过15天(三个半衰期)后还有1.5g未衰变，选项C错误．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，吸收能量，原子总能量增大，选项D错误．答案：B3．以下说法正确的选项是()A．光的波粒二象性是综合了牛顿的微粒说和惠更斯的波动说得出来的B.eq\o\al(235,92)U＋eq\o\al(1,0)n→eq\o\al(90,38)Sr＋eq\o\al(136,54)Xe＋xeq\o\al(1,0)n是核裂变方程，其中x＝10C．发生光电效应时，入射光越强，光子的能量就越大，光电子的最大初动能就越大D．爱因斯坦的质能方程E＝mc2中，E是物体以光速c运动的动能解析：光的波粒二象性不同于牛顿的微粒说和惠更斯的波动说，而是爱因斯坦的光子说和麦克斯韦的电磁说的统一，选项A错误；由核反响方程质量数守恒可得235＋1＝90＋136＋x，解得x＝10，选项B正确；由光电效应方程Ek＝hν－W0可得，发生光电效应时，入射光的频率越高，光子的能量就越大，光电子的最大初动能就越大，与光的强度无关，选项C错误；质能方程只是说明质量和能量中间存在简单的正比关系，并不是说E是物体以光速运动的动能，选项D错误．答案：B4．以下说法正确的选项是()A．汤姆孙发现了电子，并在此根底上提出了原子的核式结构模型B．根据玻尔的原子模型，氢原子从量子数n＝4的激发态跃迁到基态时最多可辐射6种不同频率的光子C．光照射某种金属时，只要光的强度足够大、照射时间足够长，总能够发生光电效应D.eq\o\al(235,92)U＋eq\o\al(1,0)n→eq\o\al(89,36)Kr＋eq\o\al(144,56)Ba＋3eq\o\al(1,0)n是聚变反响解析：汤姆孙发现了电子，并在此根底上提出了原子的枣糕模型，选项A错误；根据玻尔原子模型，氢原子从量子数n＝4的激发态跃迁到基态时最多辐射Ceq\o\al(2,4)＝6种不同频率的光子，选项B正确；当照射光的频率υ大于金属的极限频率时，金属上的电子才会逸出，频率越大，电子的初动能越大，光电效应与光的强度无关，选项C错误；eq\o\al(235,92)U＋eq\o\al(1,0)n→eq\o\al(89,36)Kr＋eq\o\al(144,56)Ba＋3eq\o\al(1,0)n是裂变反响，选项D错误．答案：B5．如下图，一天然放射性物质发出三种射线，经过一个匀强电场和匀强磁场共存的区域(方向如下图)．调整电场强度E和磁感应强度B的大小，使得在MN上只有两个点受到射线的照射，那么下面判断正确的选项是()A．射到b点的一定是α射线B．射到b点的一定是β射线C．射到b点的一定是α射线或β射线D．射到b点的一定是γ射线解析：γ射线不带电，在电场和磁场中它都不受力的作用，只能射到a点，选项D错误；调整E和B的大小，既可以使带正电的α射线沿直线前进，也可以使带负电的β射线沿直线前进，沿直线前进的条件是电场力与洛伦兹力平衡，即qE＝qBv.α粒子的速度比β粒子的速度小得多，当α粒子沿直线前进时，速度较大的β粒子向右偏转；当β粒子沿直线前进时，速度较小的α粒子也向右偏转，应选项C正确，A、B错误．答案：C6．(2023·青海省西宁市四校高三联考)如下图为查德威克发现中子的实验示意图，利用钋(eq\o\al(210,84)Po)衰变放出的α粒子轰击铍(eq\o\al(9,4)Be)，产生的粒子P能将石蜡中的质子打出来．以下说法正确的选项是()A．α粒子是氦原子B．粒子Q的穿透能力比粒子P的强C．钋的α衰变方程为eq\o\al(210,84)Po→eq\o\al(208,82)Pb＋eq\o\al(4,2)HeD．α粒子轰击铍的核反响方程为eq\o\al(4,2)He＋eq\o\al(9,4)Be→eq\o\al(12,6)C＋eq\o\al(1,0)n解析：α粒子是氦原子核，选项A错误；粒子P是中子，粒子Q是质子，由于质子带正电，当质子射入物体时，受到的库仑力作用会阻碍质子的运动，而中子不带电，不受库仑力作用，所以选项B错误；在钋衰变中，根据质量数守恒知产生的是eq\o\al(206,82)Pb，并非eq\o\al(208,82)Pb，选项C错误；eq\o\al(4,2)He＋eq\o\al(9,4)Be→eq\o\al(12,6)C＋eq\o\al(1,0)n是查德威克发现中子的核反响方程，选项D正确．答案：D7.(2023·重庆市西北狼教育联盟高中联考)如图为氢原子的能级示意图，一群氢原子处于n＝3的激发态，在向较低能级跃迁的过程中向外发出光子，用这些光照射逸出功为2.25eV的金属钾，以下说法正确的选项是()A．这群氢原子能发出3种频率不同的光，其中从n＝3跃迁到n＝2所发出的光波长最短B．这群氢原子能发出2种频率不同的光，其中从n＝3跃迁到n＝1所发出的光频率最小C．金属钾外表所发出的光电子的最大初动能为9.84eVD．金属钾外表所发出的光电子的最大初动能为12.86eV解析：一群处于第n能级的氢原子向低能级跃迁时，向外辐射光的种类有eq\f(nn－1,2)种，那么一群氢原子从n＝3能级向较低能级跃迁时能辐射3种光，由hv＝Em－En可知从n＝3跃迁到n＝2能级所发出的光能级差最小，即频率最小，由λ＝eq\f(c,v)知波长最长，选项AB错误；所发出的3种光中频率最大的是从n＝3能级跃迁到n＝1能级的光，即hv＝E3－E1＝12.09eV，由光电效应方程可得Ek＝hv－W0＝12.09eV－2.25eV＝9.84eV，选项C正确、D错误．答案：C8．(2023·武汉市毕业生调研测试)以下有关近代物理内容的表达，正确的选项是()A．紫外线照射到锌板外表时能够发生光电效应，当增大紫外线的照射强度时，从锌板外表逸出的光电子的最大初动能也随之增大B．卢瑟福α粒子散射实验证实了在原子核内部存在质子C．重核的裂变和轻核的聚变过程一定有质量亏损，释放出核能D．氢原子的核外电子由较高能级跃迁到较低能级时，辐射一定频率的光子，同时氢原子的电势能减小，电子的动能增大解析：光电子的最大初动能随入射光频率的增大而增大，与入射光的强度无关，A错误；卢瑟福通过α粒子散射实验证实了原子的核式结构，B错误；重核裂变和轻核聚变都有质量亏损，均向外界释放核能，C正确；氢原子的核外电子由较高能级跃迁到较低能级时，根据玻尔理论可知，电子的轨道半径减小，速度增大，动能增大．电场力对电子做正功，那么系统的电势能减小，D正确．答案：CD9．(2023·湖南长沙市高三模拟)金属钙的逸出功为4.3×10－19J，普朗克常量h＝6.6×10－34J·s，光速c＝3.0×108mA．用波长为400nm的单色光照射金属钙，其外表有光电子逸出B．用波长为400nm的单色光照射金属钙，不能产生光电效应现象C．假设某波长的单色光能使金属钙产生光电效应现象，那么增大光的强度将会使光电子的最大初动能增大D．假设某波长的单色光能使金属钙产生光电效应现象，那么减小光的强度将会使单位时间内发射的光电子数减少解析：波长为400nm的单色光的光子能量为E＝heq\f(c,λ)＝4.95×10－19J，大于钙的逸出功，可以产生光电效应现象．根据光电效应规律，光电子的最大初动能决定于入射光的频率而与其强度无关，但强度决定了单位时间内发射的光电子数的多少，正确选项为A、D.答案：AD10．(多项选择)静止的镭原子核eq\o\al(228,88)Ra经一次α衰变后变成一个新核Rn，那么以下相关说法正确的选项是()A．该衰变方程为eq\o\al(228,88)Ra→eq\o\al(224,86)Rn＋eq\o\al(4,2)HeB．假设该元素的半衰期为τ，那么经过2τ的时间，2kg的eq\o\al(228,88)Ra中有1.5kg已经发生了衰变C．随着该元素样品的不断衰变，剩下未衰变的原子核eq\o\al(228,88)Ra越来越少，其半衰期也变短D．假设把该元素放到密闭的容器中，那么可以减慢它的衰变速度解析：由镭的α衰变方程eq\o\al(228,88)Ra→eq\o\al(224,86)Rn＋eq\o\al(4,2)He，可判断A正确．由m＝，可知，t＝2τ时，m＝0.5kg，那么已衰变的镭为m衰＝2kg－0.5kg＝1.5kg，B正确．放射性元素衰变的快慢是由原子核内部自身因素决定的，跟原子所处的化学状态和外部条件没有关系，C、D错误．答案：AB11.(2023·湖北省襄阳市高三调研)静止在匀强磁场中的eq\o\al(238,92)U核发生α衰变，产生一个未知粒子x，它们在磁场中的运动径迹如下图，以下说法正确的选项是()A．该核反响方程为eq\o\al(238,92)U→eq\o\al(234,90)x＋eq\o\al(4,2)HeB．α粒子和粒子x在磁场中做圆周运动时转动方向相同C．轨迹1、2分别是α粒子、x粒子的运动径迹D．α粒子、x粒子运动径迹半径之比为451解析：显然选项A中核反响方程正确，A对；eq\o\al(238,92)U核静止，根据动量守恒可知α粒子和x新核速度方向相反，又都带正电，那么转动方向相同，选项B对；根据动量守恒可知α粒子和x新核的动量大小p相等．由带电粒子在磁场中运动半径公式R＝eq\f(p,qB)可知轨道半径R与其所带电荷量成反比，半径之比为45：1，选项C错、D对．答案：ABD二、非选择题12．(2023·北京卷)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AZX表示，新核的元素符号用Y表示，写出该α衰变的核反响方程．(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)设α粒子的速度大小为v，由qvB＝meq\f(v2,R)，T＝eq\f(2πR,v)，得α粒子在磁场中运动周期T＝eq\f(2πm,qB)环形电流大小I＝eq\f(q,T)＝eq\f(q2B,2πm)(3)由qvB＝meq\f(v2,R)，得v＝eq\f