2024年高考物理专题13回归基础专题训练-光电效应原子物理含解析

PAGEPAGE5专题13回来基础专题训练——光电效应原子物理1．如图2所示，用导线把验电器与锌板相连接，当用紫外线照耀锌板时，发生的现象是()图2A．有光子从锌板逸出B．有电子从锌板逸出C．验电器指针张开一个角度D．锌板带负电【解析】选C用紫外线照耀锌板是能够发生光电效应的，锌板上的电子汲取紫外线的能量从锌板表面逸出，称之为光电子，故A错误，B正确；锌板与验电器相连，带有相同电性的电荷，锌板失去电子应当带正电，且失去电子越多，带正电的电荷量越多，验电器指针张角越大，故C正确，D错误。2．关于光电效应的规律，下列说法中正确的是()A．只有入射光的波长大于该金属的极限波长，光电效应才能产生B．光电子的最大初动能跟入射光强度成正比C．发生光电效应的反应时间一般都大于10－7sD．发生光电效应时，单位时间内从金属内逸出的光电子数目与入射光强度成正比【解析】选D由ε＝hν＝heq\f(c,λ)知，当入射光波长小于金属的极限波长时，发生光电效应，故A错；由Ek＝hν－W0知，最大初动能由入射光频率确定，与入射光强度无关，故B错；发生光电效应的时间一般不超过10－9s，故C错误；发生光电效应时，单位时间内从金属内逸出的光电子数目与入射光的强度是成正比的，D正确。3图3为一真空光电管的应用电路，其金属材料的极限频率为4.5×1014Hz，则以下推断中正确的是()图3A．发生光电效应时，电路中光电流的饱和值取决于入射光的频率B．发生光电效应时，电路中光电流的饱和值取决于入射光的强度C用λ＝0.5μm的光照耀光电管时，电路中有光电流产生D．光照耀时间越长，电路中的电流越大【解析】选C在光电管中若发生了光电效应，单位时间内放射光电子的数目只与入射光的强度有关，光电流的饱和值只与单位时间内放射光电子的数目有关。据此可推断A、D错误，B正确；波长λ＝0.5μm的光子的频率ν＝eq\f(c,λ)＝eq\f(3×108,0.5×10－6)Hz＝6×1014Hz＞4.5×1014Hz，可发生光电效应，所以C正确。4．在某次光电效应试验中，得到的遏止电压Uc与入射光的频率ν的关系如图6所示。若该直线的斜率和截距分别为k和b，电子电荷量的肯定值为e，则普朗克常量和所用材料的逸出功可分别表示为()图6A．ekeb B．－ekeb C．ek－eb D．－ek－eb【解析】选C光电效应中，入射光子能量hν，克服逸出功W0后多余的能量转换为电子动能，反向遏制电压，有eU＝hν－W0，整理得U＝eq\f(h,e)ν－eq\f(W0,e)，斜率即eq\f(h,e)＝k，所以普朗克常量h＝ek，截距为b，即eb＝－W0，所以逸出功W0＝－eb。故选项C正确。5．如图3所示为氢原子的四个能级，其中E1为基态，若氢原子A处于激发态E2，氢原子B处于激发态E3，则下列说法正确的是（）图3A．原子A可能辐射出3种频率的光子B．原子B可能辐射出3种频率的光子C．原子A能够汲取原子B发出的光子并跃迁到能级E4D．原子B能够汲取原子A发出的光子并跃迁到能级E4【解析】选B原子A从激发态E2跃迁到E1，只辐射一种频率的光子，A错误；原子B从激发态E3跃迁到基态E1可能辐射三种频率的光子，B正确；由原子能级跃迁理论可知，原子A可能汲取原子B由E3跃迁到E2时放出的光子并跃迁到E3，但不能跃迁到E4，C错误；A原子发出的光子能量ΔE＝E2－E1大于E4－E3，故原子B不行能跃迁到能级E4，D错误。6．（多选）14C发生放射性衰变成为14N，半衰期约5700年。已知植物存活期间，其体内14C与12C的比例不变；生命活动结束后，14C的比例持续削减。现通过测量得知，某古木样品中14C的比例正好是现代植物所制样品的二分之一。下列说法正确的是（）A．该古木的年头距今约5700年B．12C、13C、14C具有相同的中子数C．14C衰变为14N的过程中放出β射线D．增加样品测量环境的压强将加速14C的衰变【解析】选AC因古木样品中14C的比例正好是现代植物所制样品的二分之一，则可知经过的时间为一个半衰期，即该古木的年头距今约为5700年，选项A正确；12C、13C、14C具有相同的质子数，由于质量数不同，故中子数不同，选项B错误；依据核反应方程可知，14C衰变为14N的过程中放出电子，即发出β射线，选项C正确；外界环境不影响放射性元素的半衰期，选项D错误。7．(多选）一个静止的放射性原子核处于匀强磁场中，由于发生了衰变而在磁场中形成如图5所示的两个圆形径迹，两圆半径之比为1∶16，下列推断中正确的是（）图5A．该原子核发生了α衰变B．反冲原子核在小圆上逆时针运动C．原来静止的核，其原子序数为15D．放射性的粒子与反冲核运动周期相同【解析】选BC衰变后产生的新核——即反冲核及放射的带电粒子在匀强磁场中均做匀速圆周运动，轨道半径r＝eq\f(mv,qB)，因反冲核与放射的粒子动量守恒，而反冲核电荷量较大，所以其半径较小，并且反冲核带正电荷，由左手定则可以判定反冲核在小圆上做逆时针运动，在大圆上运动的放射粒子在衰变处由动量守恒可知其向上运动，且顺时针旋转，由左手定则可以判定肯定带负电荷。因此，这个衰变为β衰变，放出的粒子为电子，衰变方程为eq\o\al(M,Q)A→eq\o\al(M′,Q′)B＋eq\o\al(0,－1)e。由两圆的半径之比为1∶16可知，B核的核电荷数为16。原来的放射性原子核的核电荷数为15，其原子序数为15。即A为P（磷）核，B为S（硫）核。由周期公式T＝eq\f(2πm,qB)可知，因电子与反冲核的比荷不同，它们在匀强磁场中做匀速圆周运动的周期不相同，反冲核的周期较大。8．（多选）关于核衰变和核反应的类型，下列表述正确的有（）A.eq\o\al(238,92)U→eq\o\al(234,90)Th＋eq\o\al(4,2)He是α衰变B.eq\o\al(14,7)N＋eq\o\al(4,2)He→eq\o\al(17,8)O＋eq\o\al(1,1)H是β衰变C.eq\o\al(2,1)H＋eq\o\al(3,1)H→eq\o\al(4,2)He＋eq\o\al(1,0)n是轻核聚变D.eq\o\al(82,34)Se→eq\o\al(82,36)Kr＋2eq\o\al(0,－1)e是重核裂变【解析】选ACα衰变是放射出氦核的自然放射现象，A正确；β衰变是放射出电子的自然放射现象，而B项是发觉质子的原子核人工转变，故B错误；C项是轻核聚变，D项是β衰变现象，故C正确，D错误。9．（多选）关于原子核的结合能，下列说法正确的是（）A．原子核的结合能等于使其完全分解成自由核子所需的最小能量B．一重原子核衰变成α粒子和另一原子核，衰变产物的结合能之和肯定大于原来重核的结合能C．铯原子核（eq\o\al(133,55)Cs）的结合能小于铅原子核（eq\o\al(208,82)Pb）的结合能D．比结合能越大，原子核越不稳定【解析】选ABC由原子核的结合能定义可知，原子核分解成自由核子时所需的最小能量为原子核的结合能，选项A正确；重原子核的核子平均质量大于轻原子核的核子平均质量，因此原子核衰变产物的结合能之和肯定大于衰变前的结合能，选项B正确；铯原子核的核子数少，因此其结合能小，选项C正确；比结合能越大的原子核越稳定，选项D错误。10．下列有关原子结构和原子核的相识，其中正确的是（）A．γ射线是高速运动的电子流B．氢原子辐射光子后，其绕核运动的电子动能增大C．太阳辐射能量的主要来源是太阳中发生的重核裂变D.eq\o\al(210,)83Bi的半衰期是5天，100克eq\o\al(210,)83Bi经过10天后还剩下50克【解析】选Bγ射线是光子流，故A错误；氢原子辐射光子后，由高能级向低能级跃迁，半径减小，绕核运动的动能增大，故B正确；太阳辐射能量主要来源是太阳中发生的轻核聚变，故C错误；100克eq\o\al(210,)83Bi经过10天即2个半衰期还剩下eq\f(1,22)×100克＝25克，故D错误。11．（多选）下列说法正确的是（）A．Th核发生一次α衰变时，新核与原来的原子核相比，中子数削减了4B．太阳辐射的能量最主要来自太阳内部的热核反应C．若使放射性物质的温度上升，其半衰期可能变小D．用14eV的光子照耀处于基态的氢原子，可使其电离【解析】选BD因α衰变的本质是发生衰变的核中削减2个质子和2个中子形成氦核，所以一次α衰变，新核与原来的核相比，中子数削减了2，A项错；太阳辐射的能量是太阳内部核聚产生的，所以B项正确；半衰期由核内部自身因素确定，与其他因素无关，所以C项错；因为氢原子基态的能量为－13.6eV，所以用14eV光子照耀肯定能电离，D项正确。12．(多选）下列说法中正确的是（）A．卢瑟福的α粒子散射试验揭示了原子核有困难的结构B.eq\o\al(232,90)Th衰变成eq\o\al(208,82)Pb要经过6次α衰变和4次β衰变C．β衰变中产生的β射线事实上是原子的核外电子摆脱原子核的束缚而形成的D．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【解析】选BD卢瑟福的α粒子散射试验揭示了原子具有核式结构，但并不能说明原子核有困难的结构，A错；据α衰变、β衰变的实质可知eq\o\al(232,90)Th→eq\o\al(208,82)Pb＋neq\o\al(4,2)He＋meq\o\al(0,－1)e，得n＝6，m＝4，故B正确；β衰变中β射线是由原子核中的中子转变形成的，C错；据光电效应方程Ek＝hν－W0得入射光频率ν越高，所产生的光电子的最大初动能Ek就越大，D正确。13．氢原子核外电子由离核较远的轨道跃迁到离核较近的轨道时（）A．要汲取光子，电子的动能、电势能都减小B．要汲取光子，电子的动能增大，电势能减小C．要放出光子，电子的动能、电势能都减小D．要放出光子，电子的动能增大，电势能减小【解析】选D依据Ek＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,n)，而eq\f(ke2,req\o\al(2,n))＝eq\f(mveq\o\al(2,n),rn)，有Ek＝eq\f(ke2,2rn)，当rn减小时，Ek增加，而氢原子的能量（包括动能和电势能）En＝eq\f(E1,n2)＝－eq\f(13.6,n2)eV，所以当rn减小时，氢原子的能量要削减，原子能量中动能增加，总能量削减，所以电势能必定削减。选项D正确。14．（多选）氘核、氚核、中子、氦核的质量分别是m1、m2、m3和m4，假如氘核和氚核结合生成氦核，则下列说法中正确的是（）A．核反应方程式为eq\o\al