2024高考物理大一轮复习第12章45分钟高考热点练十二波粒二象性原子结构和原子核精练含解析

PAGEPAGE145分钟高考热点练(十二)波粒二象性原子结构和原子核热点一光电效应规律及光电效应方程的应用1．(多选)关于光电效应和康普顿效应的规律，下列说法正确的是()A．光电效应中，金属板向外放射的光电子又可以叫做光子B．康普顿效应说明光具有波动性C．对于同种金属而言，遏止电压与入射光的频率有关D．石墨对X射线散射时，部分X射线的散射光波长会变长，这个现象称为康普顿效应解析：光电效应中，金属板向外放射的电子叫光电子，光子是光量子的简称，A错误；依据光电效应方程hν＝W0＋eUc可知，对于同种金属而言(逸出功一样)，入射光的频率越大，遏止电压也越大，即遏止电压与入射光的频率有关，C正确；在石墨对X射线散射时，部分X射线的散射光波长会变长的现象称为康普顿效应，康普顿效应说明光具有粒子性，B错误，D正确。答案：CD2．(2024·河北秦皇岛模拟)用不同频率的紫外线分别照耀钨和锌的表面而产生光电效应，可得到光电子最大初动能Ek随入射光频率ν改变的Ek­ν图象，已知钨的逸出功是3.28eV，锌的逸出功是3.34eV，若将二者的图线画在同一个Ek­ν图象中，如图所示，用实线表示钨的Ek­ν图象，虚线表示锌的Ek­ν图象，则正确反映这一过程的是()解析：依据光电效应方程Ek＝hν－W0可知，Ek­ν图线的斜率代表普朗克常量h，因此钨和锌的Ek­ν图线应当平行。图线在横轴的截距代表极限频率ν0，而ν0＝eq\f(W0,h)，因此钨的极限频率ν0小些。综上所述，A图正确。答案：A3.(多选)(2024·泰安市一模)用如图所示的装置探讨光电效应现象。当用光子能量为2.75eV的光照耀到光电管上时发生了光电效应，电流表G的示数不为零；移动变阻器的触头c，发觉当电压表的示数大于或等于1.7V时，电流表示数为0，则下列说法正确的是()A．光电子的最大初动能始终为1.05eVB．光电管阴极的逸出功为1.05eVC．当滑动触头向a端滑动时，反向电压增大，电流增大D．改用能量为2.5eV的光子照耀，移动变阻器的触头c，电流表G中也可能有电流解析：由爱因斯坦光电效应方程Ek＝hν－W0可知，同种金属的逸出功相同，所以光电子逸出后的初动能取决于获得的能量，A错误。当电压表示数大于或等于1.7V时，电流表无示数，说明遏止电压为1.7V，由eU＝eq\f(1,2)mv2，可求得光电管的逸出功为1.05eV，B正确。若光的频率不变，反向电压大于遏止电压后电路中就不再有电流，C错误。当入射光频率超过截止频率，且反向电压小于遏止电压，电路中就会有电流，D正确。答案：BD热点二氢原子能级跃迁4．一个氢原子从n＝3能级跃迁到n＝2能级，该氢原子()A．放出光子，能量增加B．放出光子，能量削减C．汲取光子，能量增加D．汲取光子，能量削减解析：氢原子从高能级向低能级跃迁时，放出光子，能量削减，故选项B正确，选项A、C、D错误。答案：B5.(多选)(2024·河南南阳模拟)氢原子的能级示意图如图所示。现用能量介于10～12.9eV范围内的光子去照耀一群处于基态的氢原子，则下列说法正确的是()A．照耀光中只有一种频率的光子被汲取B．照耀光中有三种频率的光子被汲取C．氢原子放射出三种不同波长的光D．氢原子放射出六种不同波长的光解析：因为(－13.6＋10)eV＝－3.6eV，－13.6eV＋12.9eV＝－0.7eV，可知照耀光中有三种频率的光子被汲取。氢原子跃迁的最高能级为n＝4能级，依据Ceq\o\al(2,n)＝6知，氢原子放射出六种不同波长的光，故B、D正确，A、C错误。答案：BD6．(2024·湖南永州二模)如图所示，图甲为氢原子的能级图，图乙为氢原子的光谱。已知谱线a是氢原子从n＝4的能级跃迁到n＝2能级时的辐射光，谱线b可能是氢原子在下列哪种情形跃迁时的辐射光()A．从n＝3的能级跃迁到n＝2的能级B．从n＝5的能级跃迁到n＝2的能级C．从n＝4的能级跃迁到n＝3的能级D．从n＝5的能级跃迁到n＝3的能级解析：由题图乙可知，谱线a的波长大于谱线b的波长，所以a光的光子频率小于b光的光子频率，则b光的光子能量大于n＝4和n＝2间的能级差，分析可知A、C、D错误，B正确。答案：B热点三核反应与核能7．以下几个原子核反应中，X代表α粒子的反应式是()A.eq\o\al(4,2)He＋eq\o\al(9,4)Be→eq\o\al(12,6)C＋X B．eq\o\al(239,90)Th→eq\o\al(234,91)Pa＋XC.eq\o\al(2,1)H＋eq\o\al(3,1)H→eq\o\al(1,0)n＋X D．eq\o\al(30,15)P→eq\o\al(30,14)Si＋X解析：依据核反应前后质量数守恒和核电荷守恒，C反应式中X的核电荷数为2，质量数为4，是α粒子。选项A是发觉中子的核反应方程，X为eq\o\al(1,0)n；选项B是239Th的衰变方程，X是eq\o\al(0,－1)e；选项D是30P的衰变方程，X是eq\o\al(0,1)e。选项C正确。答案：C8．(多选)以下说法正确的是()A．重核裂变反应过程中出现质量亏损会导致方程两边质量数不守恒B．氢原子的核外电子由较高能级跃迁到较低能级时，要释放肯定频率的光子，电势能的削减量大于动能的增加量C．依据玻尔原子理论，氢原子由高能量状态跃迁到低能量状态时，原子能量削减D.eq\o\al(238,92)U衰变成eq\o\al(206,82)Pb要经过8次β衰变和6次α衰变解析：裂变反应过程中出现质量亏损但质量数仍守恒，选项A错误；氢原子的核外电子由较高能级跃迁到较低能级时，电势能减小，动能增加，还要释放肯定频率的光子，所以电势能的削减量大于动能的增加量，B正确；玻尔认为，氢原子由高能量状态跃迁到低能量状态时，原子能量削减，故C正确。依据核反应前后的质量数和核电荷数守恒知，铀核(eq\o\al(238,92)U)衰变为铅核(eq\o\al(206,82)Pb)要经过8次α衰变和6次β衰变，D错误。答案：BC9．(多选)下列说法正确的是()A．比结合能越大，原子中核子结合的越坚固，原子核越稳定B．太阳辐射的能量主要来自太阳内部的核聚变反应C．发生β衰变时，元素原子核的质量数不变，电荷数削减1D．一束光照耀到某种金属上，没有发生光电效应现象，是因为照耀时间短。解析：比结合能越大，原子中核子结合的越坚固，原子核越稳定，A正确；太阳内部不断发生着轻核聚变反应，释放出巨大的能量，故B正确；发生β衰变时，是原子核内部的一个中子转变成一个质子并放出一个电子，故原子核的质量数不变，电荷数增加1，C错误；一束光照耀到某种金属上不能发生光电效应，是因为这束光的频率太小，而不是照耀时间短的原因，故D错误。答案：AB10．(多选)(2024·河南安阳一模)依据下面所给图片及课本中有关历史事实，结合有关物理学问，推断下列说法正确的是()A．图甲是探讨光电效应的示意图，发生光电效应的条件是入射光的波长大于金属的“极限波长”B．图乙是链式反应的示意图，发生链式反应的条件之一是裂变物质的体积大于或等于临界体积C．图丙是氢原子的能级图，一个处于n＝4能级的氢原子，跃迁时可以产生6种光子D．图丁是衰变规律的示意图，原子序数大于83的元素都具有放射性，小于83的个别元素，也具有放射性解析：依据光电效应方程Ekm＝heq\f(c,λ)－heq\f(c,λ0)，入射光的波长必需小于极限波长才能发生光电效应，故A错误；当裂变物质的体积达不到临界体积时，不会发生持续的链式反应，有利于裂变物质的贮存，当超过临界体积时，则可发生持续的裂变反应，故B正确；处于n＝4能级的氢原子向较低能级跃迁，最终跃迁到基态，跃迁状况可能是4→1，释放1种频率的光子，4→3→1,4→2→1，释放2种频率的光子，4→3→2→1，释放3种频率的光子，故C错误；原子序数大于83的元素都具有放射性，小于83的个别元素，也具有放射性，故D正确。答案：BD11．氘核eq\o\al(2,1)H和氚核eq\o\al(3,1)H结合成氦核eq\o\al(4,2)He的核反应方程如下：eq\o\al(2,1)H＋eq\o\al(3,1)H→eq\o\al(4,2)He＋eq\o\al(1,0)n＋17.6MeV，下列说法正确的是()A．这个核反应称为热核反应B．要发生这样的核反应，须要将反应物质的温度加热到几百万开尔文，式中17.6MeV是核反应中汲取的能量C．核反应后生成物的总质量比核反应前物质的总质量削减了3.1×10－29kgD．核反应后生成物的总质量比核反应前物质的总质量增加了3.1×10－29kg解析：eq\o\al(2,1)H＋eq\o\al(3,1)H→eq\o\al(4,2)He＋eq\o\al(1,0)n＋17.6MeV为轻核聚变反应(或热核反应)，选项A正确；17.6MeV是反应中释放出的能量，选项B错误；由ΔE＝Δm·c2可知，质量削减Δm＝eq\f(ΔE,c2)＝3.1×10－29kg，选项C正确，D错误。答案：AC12．室内装修污染四大有害气体是苯系物、甲醛、氨气和氡。氡存在于建筑水泥、矿渣砖、装饰石材及土壤中，氡看不到，嗅不到，即使在氡浓度很高的环境里，人们对它也毫无感觉，氡进入人的呼吸系统能诱发肺癌，是除吸烟外导致肺癌的其次大因素，静止的氡核eq\o\al(222,86)Rn放出一个粒子x后变成钋核eq\o\al(218,84)Po，钋核的动能为Ek1，若衰变放出的能量全部变成钋核和粒子x的动能。试回答以下问题：(1)写出上述衰变的核反应方程(请用物理学上规定的符号表示粒子x)。(2)求粒子x的动能Ek2。解析：(1)氡核eq\o\al(222,86)Rn放出某种粒子x后变成钋核eq\o\al(218,84)Po依据核反应前后质量数和电荷数守恒，可以推断发生的α衰变，衰变方程为eq\o\al(222,86)Rn→eq\o\al(218,84)Po＋eq\o\