高考物理二轮复习高频考点专项训练---波粒二象性　原子与原子核（2份打包，解析版+原卷版，可预览）

高考物理二轮复习高频考点专项训练---

波粒二象性　原子与原子核

1.(2019·河南九师联盟质检)关于光电效应，下列说法正确的是(　　)

A．在光电效应实验中，用不同频率的光照射相同的金属表面，这种金属的逸出功不同

B.若用紫光照射某金属表面能发生光电效应，用黄光照射该金属表面时一定能发生光电效应

C．用同一种频率的单色光照射不同的金属(都有光电效应发生)，光电子的最大初动能与金属的逸出功成线性关系

D．只要增加光照时间和光照强度照射金属表面，该金属一定能发生光电效应

答案　C

解析　在光电效应实验中，金属的逸出功是由金属本身决定的物理量，与入射光的频率无关，选项A错误；黄光的频率小于紫光，则若用紫光照射某金属表面能发生光电效应，用黄光照射该金属表面时不一定能发生光电效应，选项B错误；根据Ek＝hν－W0可知，用同一种频率的单色光照射不同的金属(都有光电效应发生)，光电子的最大初动能与金属的逸出功成线性关系，选项C正确；能否发生光电效应，由入射光的频率决定，与光照时间和光照强度无关，选项D错误．

2.(2019·河南濮阳市5月模拟)He－Ne激光器产生的波长为6.33×10－7 m的谱线是Ne原子从激发态能级(用E1表示)向能量较低的激发态能级(用E2表示)跃迁时发生的；波长为3.39×10－6 m的谱线是Ne原子从激发态能级E1向能量较低的激发态能级(用E3表示)跃迁时发生的．已知普朗克常量h与光速c的乘积hc＝1.24×10－6 m·eV.由此可知Ne的激发态能级E2与E3的能量差为(结果保留两位有效数字)(　　)

A．1.6 eV   B．2.6 eV

C．3.6 eV   D．4.0 eV

答案　A

解析　由Em－En＝，

有E2－E1＝，

E3－E1＝，

则ΔE＝E2－E3＝－

代入数值得ΔE≈1.6 eV，故A项正确．

3．(2019·四川综合能力提升卷)用一种红光照射某种金属，发生了光电效应．现改用紫光照射该金属，下列说法正确的是(　　 )

A．若紫光强度较小，可能不会产生光电子

B．用红光照射时，该金属的逸出功小，用紫光照射时该金属的逸出功大

C．用紫光照射时，光电子的最大初动能更大

D．两种光比较，用红光照射产生的光电子的动能都比用紫光照射产生的光电子的动能小

答案　C

解析　因为紫光的频率大于红光的频率，红光照射某种金属，发生了光电效应，则紫光一定发生光电效应，选项A错误；某种金属的逸出功与入射光的频率无关，选项B错误；照射在都能产生光电效应的同一种金属上，紫光的光子能量较大，则用紫光照射时，光电子的最大初动能更大，选项C正确；两种光比较，用红光照射产生的光电子的最大初动能比用紫光照射产生的光电子的最大初动能小，但用红光照射产生的光电子的动能不一定都比用紫光照射产生的光电子的动能小，选项D错误．

4.(2019·安徽A10联盟开年考)关于核反应方程U→Th＋He，其中X为Th原子核的质量数，则下列说法正确的是(　　)

A．该反应属于β衰变

B.Th中含有148个中子

C.U的平均结合能比Th大

D．该反应新生成的粒子Th具有放射性

答案　D

解析　该反应放出α粒子，属于α衰变，选项A错误；根据电荷数守恒可知X＝238－4＝234，则Th中含有234－90＝144个中子，选项B错误；核电荷数越小的平均结合能越大，则U的平均结合能比Th小，选项C错误；该反应新生成的粒子Th原子序数大于83，具有放射性，选项D正确．

5.(多选)(2019·浙江绍兴市3月选考)一座核电站反应堆产生的热功率为3 400 MW，发电功率为1 100 MW.已知一个铀235核裂变时释放的能量约为200 MeV，下列说法正确的是(　　)

A．核裂变的反应方程为U＋n→Ba＋Kr＋2n

B．核反应后总质量增加了

C．核电站的发电效率约为32%

D．每秒钟约有1.1×1020个铀235核发生裂变

答案　CD

解析　根据质量数守恒和电荷数守恒，核反应方程应为U＋n→Ba＋Kr＋3n，由于释放核能，据ΔE＝Δmc2，总质量一定减小；发电效率η＝×100%≈32%；由Pt＝nE，每秒发生裂变的铀核n＝≈1.1×1020 个．

6．(2019·天津市和平区上学期期末)天然放射现象的发现，证明了原子核具有复杂的结构．关于原子核，下列说法正确的是(　　)

A．β射线是原子的核外电子电离后形成的电子流

B．某原子核经过一次α衰变后，核内质子数减少4个

C．增大压强不能改变原子核衰变的半衰期

D．α射线的贯穿作用很强，可用来进行金属探伤

答案　C

解析　β射线是原子核内的一个中子转化为一个质子同时生成一个电子形成的，故A错误；α衰变是原子核自发放射α粒子的核衰变过程．α粒子是核电荷数为2、质量数为4的氦核．质子数等于核电荷数2，所以“核内质子数减少4个”是错误的，则B错误；原子核的半衰期有其自身决定，与原子所处的物理、化学状态和外部条件无关，故改变压强不能改变半衰期，C正确；γ射线的贯穿作用很强，可用来进行金属探伤，α射线的电离本领最强，D错误．

7．(2019·湖北武汉市二月调研)据悉我国第四代先进核能系统之一的钍基熔盐堆核能系统(TMSR)研究已获重要突破．该反应堆以钍为核燃料，钍俘获一个中子后经过若干次β衰变转化成铀；铀的一种典型裂变产物是钡和氪，同时释放巨大能量．下列说法正确的是(　　)

A．钍核Th有90个中子，142个质子

B．铀核裂变的核反应方程为U＋n→Ba＋Kr＋3n

C．放射性元素衰变的快慢与核内部自身因素无关，由原子所处的化学状态和外部条件决定

D．重核分裂成中等大小的核，核子的比结合能减小

答案　B

解析　钍核Th有90个质子，142个中子，故A错误；根据反应前后质量数守恒，电荷数守恒可知，故B正确；根据半衰期的特点可知，放射性元素衰变的快慢是由核内部自身的因素决定的，跟原子所处的化学状态和外部条件没有关系，故C错误；较重的核分裂成中等质量大小的核或较轻的核合并成中等质量大小的核的过程中会释放一定的能量，所以核子的比结合能都会增大，故D错误．

8.(多选)(2019·浙江嘉丽3月联考)某同学用某一金属为阴极的光电管，观测光电效应现象，实验装置示意图如图甲所示．测得该金属的遏止电压Uc与入射光频率ν之间的关系如图乙所示，已知普朗克常量h＝6.63×10－34J·s.则(　　)

A．图甲中电极A为光电管的阳极

B．探究遏止电压Uc与入射光频率ν关系时，电源的左侧是正极

C．该金属的截止频率νc为5.15×1014 Hz

D．该金属的逸出功为3.41×10－19 eV

答案　AC

解析　电子从金属板上射出后被电场加速，知A板为阳极，故选项A正确；探究遏止电压Uc与入射光频率ν关系时，应让电子减速，直至光电流为零，故电源左侧是负极，选项B错误；由Ek＝hν－W0和eUc＝Ek知，当Uc＝0时，hνc＝W0.据题图乙知截止频率νc＝5.15×1014Hz，故选项C正确；W0＝hνc＝6.63×10－34×5.15×1014 J≈3.41×10－19 J，故D错误．

9.(2019·山东日照市上学期期末)用光电管进行光电效应实验中，分别用频率不同的单色光照射到同种金属上，下列说法正确的是(　　)

A．频率较小的入射光，需要经过足够长的时间照射才能发生光电效应

B．入射光的频率越大，极限频率就越大

C．入射光的频率越大，遏止电压就越大

D．入射光的强度越大，光电子的最大初动能就越大

答案　C

解析　只要入射光的频率低于金属的极限频率，无论时间多长，无论光的强度多大，都不会发生光电效应，故A错误；金属材料的性质决定金属的逸出功，而逸出功决定金属的极限频率，与入射光的频率无关，故B错误；根据eUc＝hν－W0可知，入射光的频率越大，遏止电压就越大，故C正确；根据爱因斯坦光电效应方程Ek＝hν－W0，可知光电子的最大初动能随照射光的频率增大而增大，与入射光的强度无关，故D错误．

10．(2019·江西宜春市上学期期末)下列说法中不正确的是(　　)

A．光电效应表明光子有能量，康普顿效应表明光子有动量，这两者均证明了光的粒子性

B．卢瑟福根据α粒子散射实验，提出了原子的核式结构

C．玻尔的原子理论第一次将量子观念引入原子领域，成功地解释了所有原子的光谱

D．天然放射现象表明原子核有更为精细的结构

答案　C

解析　光电效应表明光子具有能量，康普顿效应表明光子除了具有能量之外还具有动量，它们都是光的粒子性的证明，故A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，故B正确；玻尔原子理论第一次将量子观念引入原子领域，成功地解释了氢原子光谱的实验规律，不能解释所有原子光谱的实验规律，故C错误；天然放射现象表明原子核有更为精细的结构，故D正确．

11.(2019·贵州安顺市上学期质量监测)下列说法正确的是(　　)

A．电子在核外绕核旋转，向心力为万有引力

B．一个氢原子从n＝3能级跃迁到n＝2能级，该氢原子吸收光子，能量增加

C．根据α粒子散射实验，卢瑟福提出了原子的核式结构模型

D．光电子的最大初动能随着入射光的强度增大而增大

答案　C

解析　电子在核外绕核旋转，向心力为原子核对电子的静电引力，选项A错误；一个氢原子从n＝3能级跃迁到n＝2能级，该氢原子释放光子，能量减小，选项B错误；根据α粒子散射实验，卢瑟福提出了原子的核式结构模型，选项C正确；根据爱因斯坦光电效应方程可知，光电子的最大初动能随着入射光的频率增大而增大，选项D错误．

12．(2019·辽宁沈阳市第一次质检)贝可勒尔在120年前首先发现了天然放射现象，如今原子核的放射性在众多领域中有着重要作用，下列属于放射性元素衰变的是(　　)

A.U→Th＋He

B.U＋n→I＋Y＋2n

C.H＋H→He＋n

D.He＋Al→P＋n

答案　A

解析　A选项的反应释放出α粒子，属于α衰变，故A正确；B选项属于重核裂变，故B错误；C选项属于轻核聚变，故C错误；D选项是原子核的人工转变，不是放射性衰变，故D错误．

13.(2019·辽宁葫芦岛市一模)如图所示，氢原子在不同能级间发生的a、b、c三种跃迁时，释放光子的频率分别是νa、νb、νc，下列关系式正确的是(　　)

A．νb＝νa＋νc

B．νa＝

C．νb＝

D．νc＝

答案　A

解析　因为Em－En＝hν，知Eb＝Ea＋Ec，即hνb＝hνa＋hνc，解得νb＝νa＋νc，故选A.

14．(2019·福建泉州市第一次质量检查)重核裂变的一个核反应方程为U＋n→Xe＋Sr＋хn，已知U、Xe、Sr的平均结合能分别为7.6 MeV、8.4 MeV、8.7 MeV，则(　　)

A．该核反应方程中x＝10

B.U的中子数为92

C．该核反应中质量增加

D.U的平均结合能比Xe小，U比Xe更稳定

答案　A

解析　根据质量数和电荷数守恒可知，x＝10，故A正确；U的质子数为92，质量数为235，所以中子数为143，故B错误；该核反应是重核裂变，质量会发生亏损，故C错误；平均结合能越大，表示原子越稳定，故D错误．

15．(多选)(2019·山东实验中学第二次模拟)核泄漏中的钚(Pu)是一种具有放射性的元素，它可破坏细胞基因，增加患癌的风险．已知钚的一种同位素Pu的半衰期为24 100年，其衰变方程为Pu→X＋He＋γ，则下列说法中正确的是(　　 )

A．衰变发出的γ射线是波长很短的光子，穿透能力很强

B．上述衰变方程中的X 含有143个中子

C. 8个Pu经过24 100年后一定还剩余4个

D．衰变过程中总质量不变

答案　AB

解析　衰变发出的γ射线是频率很大的电磁波，具有很强的穿透能力，不带电，故A正确；根据电荷数守恒和质量数守恒得，X的质量数为239－4＝235，质子数为94－2＝92，则中子数为235－92＝143，故B正确；半衰期具有统计规律，对大量的原子核适用，故C错误；在衰变的过程中，根据质能方程知，有能量产生，则有质量亏损，不过质量数不变，故D错误．

16.(2019·湖北恩施州2月教学质量检测)利用氢原子能级跃迁时辐射出来的电磁波去控制校准石英钟，可以制成氢原子钟；如图所示为氢原子的能级图，一群处于n＝4能级的氢原子向低能级跃迁，能辐射出波长最短的电磁波的频率约为(已知普朗克常量为6.63×10－34 J·s)(　　)

A．3.08×1014 Hz   B．3.08×1015 Hz

C．1.93×1014 Hz   D．1.93×1015 Hz

答案　B

解析　辐射出的波长最短的电磁波为频率最高的电磁波，即为能量最大的电磁波，根据玻尔理论可知：E4－E1＝hν，解得ν＝ Hz≈3.08×1015 Hz，故选B.