大二轮高考总复习物理第13讲光电效应原子与原子核（专题强化训练）

专题强化训练(十三)光电效应、原子与原子核一、选择题(1～9为单选题，10～16为多选题)1．(2017·南昌市高三模拟)下列说法正确的是()A．光子像其他粒子一样，不但具有能量，也具有动量B．比结合能越大，原子核越不稳定C．将由放射性元素组成的化合物进行高温分解，会改变放射性元素的半衰期D．原子核的质量大于组成它的核子的质量之和，这个现象叫做质量亏损解析：光子像其他粒子一样，不但具有粒子性，而且也有波动性，则不但具有能量，也具有动量，故A正确；比结合能越大的原子核越稳定，B错误；放射性元素的半衰期与外界因素没有任何关系，只和本身性质有关，C错误；原子核的质量小于组成它的核子的质量之和，这个现象叫做质量亏损，故D错误．答案：A2．(2017·怀化市高三模拟)下列说法中错误的是()A．光电效应和康普顿效应都说明光具有粒子性B．光电效应中光电子的最大动能与入射光频率有关，与入射光强度无关C．通过α粒子散射实验卢瑟福提出了原子核式结构模型D．太阳辐射能量主要来自于太阳内部的裂变反应解析：光电效应和康普顿效应都说明光具有粒子性，选项A正确；光电效应中光电子的最大动能与入射光频率有关，与入射光强度有关，选项B正确；通过α粒子散射实验卢瑟福提出了原子核式结构模型，选项C正确；太阳辐射能量主要来自于太阳内部的聚变反应，选项D错误；此题选择错误的选项，故选D．答案：D3．(2017·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()A．eq\o\al(2,1)H＋eq\o\al(3,1)H→eq\o\al(4,2)He＋eq\o\al(1,0)n B．eq\o\al(14,7)N＋eq\o\al(4,2)He→eq\o\al(17,8)O＋eq\o\al(1,1)HC．eq\o\al(4,2)He＋eq\o\al(27,13)Al→eq\o\al(30,15)P＋eq\o\al(1,0)n D．eq\o\al(235,92)U＋eq\o\al(1,0)n→eq\o\al(144,56)Ba＋eq\o\al(89,36)Kr＋3eq\o\al(1,0)n解析：本题考查核反应类型．选项A是质量小的核结合成质量较大的核，属于核聚变．选项B是卢瑟福发现质子的人工转变方程．选项C是约里奥·居里夫妇发现人工放射性同位素的人工转变方程．选项D是铀核在中子轰击下分裂为中等质量的核的过程，属于核裂变．答案：A4．(2017·苏锡常镇四市高三调研)如图所示为研究光电效应现象的实验，电路中所有元件完好，当光照射到光电管上时，灵敏电流计中没有电流通过，可能的原因是()A．入射光强度较弱 B．入射光波长太长C．电源电压太高 D．光照射时间太短解析：光的强度和光照时间都不能决定能否发生光电效应；光照射到光电管上时，灵敏电流计中没有电流通过，则可能是没有发生光电效应，即入射光的频率过小，波长较大造成的；电源电压也不能决定光电管中能否有光电流；故选项B正确，ACD错误；故选B．答案：B5．(2017·甘肃省高三诊断)如图为氢原子的能级示意图，现有大量的氢原子处于n＝4的激发态，当原子向低能级跃迁时辐射出若干不同频率的光．关于这些光下列说法正确的是()A．最容易发生衍射现象的光是由n＝4能级跃迁到n＝1能级产生的B．频率最小的光是由n＝2能级跃迁到n＝1能级产生的C．这些氢原子总共可辐射出3种不同频率的光D．用n＝2能级跃迁到n＝1能级辐射出的光去照射逸出功为6.34eV的金属铂能发生光电效应解析：由n＝4能级跃迁到n＝3能级产生的光，能量最小，波长最长，因此最容易表现出衍射现象，故A错误；由能级差可知能量最小的光频率最小，是由n＝4能级跃迁到n＝3能级产生的，故B错误；处于n＝4能级的氢原子能发射eq\f(nn－1,2)＝6种频率的光，故C错误；由n＝2能级跃迁到n＝1能级辐射出的光的能量为ΔE＝－3.4－(－13.6)＝10.2eV，大于6.34eV，能使该金属发生光电效应，故D正确．故选D．答案：D6．(2017·宜宾市二诊)有关原子结构和原子核的认识，下列说法正确的是()A．居里夫人最先发现天然放射现象B．伦琴射线的发现揭示了原子具有核式结构C．在光电效应中，光电子的最大初动能与入射光的频率有关D．在衰变方程eq\o\al(239,94)Pu→X＋eq\o\al(4,2)He＋γ中，X原子核的质量数是234解析：贝克勒尔首先发现了天然放射性现象，证明原子核有复杂的结构；故AB错误；在光电效应中，光电子的最大初动能与入射光的频率有关，选项C正确；在衰变方程eq\o\al(239,94)Pu→X＋eq\o\al(4,2)He＋γ中，X原子核的质量数是235，电荷数为92，选项D错误；故选C．答案：C7．(2017·包头市高三模拟)下列说法正确的是()A．β衰变所释放的电子是原子核外的电子电离形成的B．对于某种金属，超过极限频率的入射光频率越高，所产生的光电子的最大初动能就越大C．原子从较高的激发态向较低的激发态或基态跃迁的过程，是吸收能量的过程．D．用能量等于氘核结合能的光子照射静止氘核，可使氘核分解为一个质子和一个中子解析：β衰变所释放的电子是原子核内中子转化而来的，不是原子核外的电子电离形成的，故A错误；根据光电效应方程知，Ekm＝hν－W0，入射光子频率越高，光电子的最大初动能越大．光电子的最大初动能与入射光的强度无关，B正确；原子从较高的激发态向较低的激发态或基态跃迁的过程，根据玻尔理论得知，释放能量；C错误；核子结合成原子核与原子核分解为核子是逆过程，质量的变化相等，能量变化也相等，故用能量等于氘核结合能的光子照射静止氘核，但分解后不可能都静止，需要能量大于氘核结合能的光子照射静止氘核，才可能使氘核分解为一个质子和一个中子，D错误；故选B．答案：B8．(2017·南平市高中检测)用如图甲所示的装置研究光电效应现象．闭合电键S，用频率为ν的光照射光电管时发生了光电效应．图乙是该光电管发生光电效应时光电子的最大初动能Ek与入射光频率ν的关系图象，图线与横轴的交点坐标为(a,0)，与纵轴的交点坐标为(0，－b)，下列说法中正确的是()A．普朗克常量为h＝eq\f(a,b)B．断开电键S后，电流表G的示数不为零C．仅增加照射光的强度，光电子的最大初动能将增大D．保持照射光强度不变，仅提高照射光频率，电流表G的示数保持不变解析：由hν＝W0＋Ek，变形得Ek＝hν－W0，可知图线的斜率为普朗克常量，即h＝eq\f(b,a)，故A错误；断开电键S后，初动能大的光电子，也可能达到阴极，所以电流表G的示数不为零，故B正确；只有增大入射光的频率，才能增大光电子的最大初动能，与光的强度无关，故C错误；保持照射光强度不变，仅提高照射光频率，单个光子的能量增大，而光的强度不变，那么光子数一定减少，发出的光电数也减少，电流表G的示数要减小，故D错误．答案：B9．(2017·江西师范大学附属中学高三月考)匀强电场中有一个原来静止的碳14原子核，它放射出的粒子与反冲核的径迹是两个内切的圆，两圆的直径之比为7∶1，如图所示，那么碳14的衰变方程为()A．eq\o\al(14,6)C→eq\o\al(0,1)e＋eq\o\al(14,5)B B．eq\o\al(14,6)C→eq\o\al(4,2)He＋eq\o\al(10,4)BeC．eq\o\al(14,6)C→eq\o\al(2,1)H＋eq\o\al(14,5)B D．eq\o\al(14,6)C→eq\o\al(0,－1)e＋eq\o\al(14,7)N解析：原子核的衰变过程满足动量守恒，粒子与反冲核的速度方向相反，根据左手定则判断得知，粒子与反冲核的电性相反，则知粒子带负电，所以该衰变是β衰变，此粒子是β粒子，符号为eq\o\al(0,－1)e.两带电粒子动量大小相等，方向相反，就动量大小而言有：m1v1＝m2v2，由带电粒子在匀强磁场中圆周运动的半径公式可得r＝eq\f(mv,qB)，可见r与q成反比．由题意，大圆与小圆的直径之比为7∶1，半径之比为7∶1，则得：粒子与反冲核的电荷量之比为1∶7，所以反冲核的电荷量为7e，电荷数是7，其符号为eq\o\al(14,7)N，所以碳14的衰变方程为eq\o\al(14,6)C→eq\o\al(14,7)N＋eq\o\al(0,－1)e，故D正确．答案：D10．(2017·江苏省联盟高三联考)下列关于物理史实的说法中正确的是()A．普朗克根据黑体辐射的规律，提出了能量子的观点B．贝克勒尔通过研究铀矿石，发现了天然放射现象C．玻尔根据α粒子散射实验，提出了原子的核式结构模型D．汤姆逊通过研究阴极射线发现了电子，并精确测量出电子的电荷量解析：普朗克为解释黑体辐射的规律，提出了能量子的观点，所以A正确；贝克勒尔通过研究铀矿石，发现了天然放射现象，故B正确；卢瑟福根据α粒子散射实验，提出了原子的核式结构模型，所以C错误；汤姆逊通过研究阴极射线发现了电子，密立根通过油滴实验精确测量出电子的电荷量，故D错误．答案：AB11．(2017·第一次全国大联考卷Ⅰ)下列说法中正确的是()A．光子具有能量，但是没有动量B．玻尔认为，原子中电子轨道是量子化的，能量也是量子化的C．用X射线和紫光照射同一金属表面都能发生光电效应，则用X射线照射时光电子的最大初动能较大D．轻核聚变更为清洁、安全，目前大型核电站都是利用轻核的聚变发电的解析：光子不仅具有能量，也具有动量，A错误；玻尔认为，原子中电子轨道是量子化的，能量也是量子化的，B正确；用X射线和紫光照射同一金属表面都能发生光电效应，由光电效应方程Ekm＝hν－W可知，用频率比较大的X射线照射时光电子的最大初动能较大，C正确；目前核电站是利用重核的裂变发电的，D错误．答案：BC12．(2017·第一次全国大联考卷Ⅰ)下列说法正确的是()A．光电效应揭示了光的粒子性，而康普顿效应从动量方面进一步揭示了光的粒子性B．爱因斯坦曾经大胆假设：振动着的带电微粒的能量只能是某一最小能量值ε的整数倍，这个不可再分的最小能量值ε也叫做能量子C．比结合能小的原子核结合成或分解成比结合能大的原子核时一定放出核能D．放射性元素的半衰期与元素所处环境的温度无关，但与原子所处的化学状态有关解析：光电效应、康普顿效应都揭示了光的粒子性，故A正确；普朗克曾经大胆假设：振动着的带电微粒的能量只能是某一最小能量的整数倍，这个不可再分的最小能量也叫做能量子，故B错误；中等核的比结合能较大，比结合能小的原子核结合成或分解成比结合能大的原子核时，都有质量亏损，会放出核能，故C正确；放射性元素的半衰期由原子核内部决定，与外界的温度无关，与原子所处的化学状态也无关，故D错误．答案：AC13．(2017·太原市高三模拟)钍eq\o\al(234,90)Th具有放射性，它能放出一个新的粒子而变为镤eq\o\al(234,91)Pa，同时伴随有γ射线产生，其方程为eq\o\al(234,90)Th→eq\o\al(234,91)Pa＋X，钍的半衰期为24天．则下列说法中正确的是()A．一块纯净的钍234矿石经过24天，矿石的质量仅剩下原来质量的一半B．X是钍核中的一个中子转化成一个质子时产生的C．γ射线是钍原子核发生衰变后产生的镤234的原子核释放的D．γ射线具有很强的电离作用，对人体细胞破坏能力较大解析：一块纯净的钍234矿石经过24天，钍核有半数发生衰变，不是矿石的质量仅剩下原来质量的一半，故A错误；根据质量数、电荷数守恒得出X是电子，其产生的本质是钍核中的一个中子转化成一个质子时产生的，所以B正确；钍原子核发生衰变后产生的镤234的原子核处于激发态，不稳定，向基态跃迁的过程以γ射线向外释放能量，所以C正确；γ射线具有很强的穿透本领，电离作用很弱，所以D错误．答案：BC14．(2017·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()A．eq\o\al(4,2)He核的结合能约为14MeVB．eq\o\al(4,2)He核比eq\o\al(6,3)Li核更稳定C．两个eq\o\al(2,1)H核结合成eq\o\al(4,2)He核时释放能量D．eq\o\al(235,92)U核中核子的平均结合能比eq\o\al(89,36)Kr核中的大解析：由图象可知，eq\o\al(4,2)He的比结合能约为7MeV，其结合能应为28MeV，故A错误．比结合能较大的核较稳定，故B正确．比结合能较小的核结合成比结合能较大的核时释放能量，故C正确．比结合能就是平均结合能，故由图可知D错误．答案：BC15．(2017·河南省天一高三联考)1905年，爱因斯坦把普朗克的量子化概念进一步推广，成功地解释了光电效应现象，提出了光子说．在给出与光电效应有关的四个图象中，下列说法正确的是()A．图1中，当紫外线照射锌板时，发现验电器指针发生了偏转，说法锌板带正电，验电器带负电B．图2中，从光电流与电压的关系图象中可以看出，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C．图3中，若电子电量用e表示，ν1、νc、U1已知，由Uc－ν图象可求得普朗克常量的表达式为h＝eq\f(U1e,ν1－νc)D．图4中，由光电子最大初动能Ek与入射光频率ν的关系图象可知该金属的逸出功为E或hν0解析：用紫外线灯发出的紫外线照射锌板，锌板失去电子带正电，验电器与锌板相连，则验电器的金属球和金属指针带正电，故选项A错误；由图可知电压相同时，光照越强，光电流越大，只能说明光电流强度与光的强度有关，遏止电压只与入射光的频率有关，与入射光的强度无关，故选项B错误；根据爱因斯坦光电效应方程Uce＝hν－W0，可知Uc＝eq\f(h,e)ν－eq\f(W0,e)，图像Uc－ν的斜率表示eq\f(h,e)，即eq\f(h,e)＝eq\f(U1,ν1－νc)，解得h＝eq\f(U1e,ν1－νc)，故选项C正确；根据光电效应方程Ekm＝hν－W0知道Ek－ν图线的纵轴截距的绝对值表示逸出功，则逸出功为E，当最大初动能为