2019版高考物理二轮复习专题检测：19 “活学巧记”应对点散面广的原子物理学(含解析)

专题检测（十九）  “活学巧记”应对点散面广的原子物理学

1．[多选]波粒二象性是微观世界的基本特征，以下说法正确的有(　　)

A．光电效应现象揭示了光的粒子性

B．热中子束射到晶体上产生衍射图样说明中子具有波动性

C．黑体辐射的实验规律可用光的波动性解释

D．动能相等的质子和电子，它们的德布罗意波波长也相等

解析：选AB　光电效应现象、黑体辐射的实验规律都可以用光的粒子性解释，选项A正确，C错误；热中子束射到晶体上产生衍射图样说明中子具有波动性，选项B正确；由德布罗意波波长公式λ＝和p2＝2mEk知，动能相等的质子和电子动量不同，德布罗意波波长不相等，选项D错误。

2．(2018·广州高三检测)氢原子第n能级的能量为En＝(n＝1,2,3，…)，其中E1是基态能量。若氢原子从第k能级跃迁到第p能级，辐射的光子能量为－E1，第p能级比基态能量高－E1，则(　　)

A．k＝3，p＝2　　　　　 B．k＝4，p＝3

C．k＝5，p＝3  D．k＝6，p＝2

解析：选A　根据玻尔理论，氢原子辐射光子能量ΔE＝－＝－E1，－E1＝

－E1，联立解得：k＝3，p＝2，故A正确。

3．(2019届高三·北京海淀区检测)下列说法正确的是(　　)

A．爱因斯坦提出的光子说，成功解释了光电效应现象

B．氢原子的电子由激发态向基态跃迁时，向外辐射光子，原子能量增加

C．卢瑟福通过α粒子的散射实验发现了质子并预言了中子的存在

D．汤姆孙发现了电子并提出了原子核式结构模型

解析：选A　根据光学发展的历程可知，1905年，爱因斯坦提出的光子说很好地解释了光电效应现象，故A正确；氢原子的电子由激发态向基态跃迁时，向外辐射光子，原子能量减小，故B错误；汤姆孙通过阴极射线的研究发现了电子，卢瑟福通过对α粒子散射实验的研究提出了原子的核式结构模型，此实验不能说明原子核内存在质子，故C、D错误。

4.静止在匀强电场中的碳14原子核，某时刻放射的某种粒子与反冲核的初速度方向均与电场方向垂直，且经过相等的时间后形成的轨迹如图所示(a、b表示长度)。那么碳14的核反应方程可能是(　　)

A.C→He＋Be      B.C→e＋B

C.C→e＋N      D.C→H＋B

解析：选A　由轨迹弯曲方向可以看出，反冲核与放出的粒子的受力方向均与电场强度方向相同，均带正电，C错误；反冲核、粒子在电场中偏转时，竖直方向上做匀速直线运动，水平方向上做初速度为零的匀加速直线运动，发生核反应时反冲核、粒子的速度大小分别为v1、v2，由动量守恒有m1v1＝m2v2，结合题图有b＝v1t，a＝v2t，4b＝t2,2a＝

t2，解得＝，比较选项A、B、D可得，A正确。

5．[多选]静止的Bi原子核在磁场中发生衰变后运动轨迹如图所示，大、小圆半径分别为R1、R2；则下列关于此核衰变方程和两圆轨迹半径比值判断正确的是(　　)

A.Bi→Tl＋He      B.Bi→Po＋e

C．R1∶R2＝84∶1      D．R1∶R2＝207∶4

解析：选BC　原子核发生衰变时，根据动量守恒可知两粒子的速度方向相反，由题图可知两粒子的运动轨迹为内切圆，根据左手定则可以得知，衰变后的两粒子带的电性相反，所以释放的粒子应该是电子，原子核发生的应该是β衰变，衰变方程为：Bi→Po＋e，故A错误，B正确；根据R＝且两粒子动量等大，可得R1∶R2＝q2∶q1＝84∶1，故C正确，D错误。

6．[多选]下列说法正确的是(　　)

A.Th经过6次α衰变和4次β衰变后成为Pb

B．在核反应堆中，为使快中子减速，在铀棒周围要放“慢化剂”，常用的慢化剂有石墨、重水和普通水

C．当用蓝光照射某金属表面时有电子逸出，则改用红光照射也一定会有电子逸出

D．将由放射性元素组成的化合物进行高温分解，会改变该放射性元素的半衰期

解析：选AB　发生α衰变是放出He，发生β衰变是放出e，设发生了x次α衰变和y次β衰变，则根据质量数守恒和电荷数守恒有2x－y＋82＝90,4x＋208＝232，解得x＝6，y＝4，故衰变过程中共发生6次α衰变和4次β衰变，A正确；在核反应堆中，为使快中子减速，在铀棒周围要放“慢化剂”，常用的慢化剂有石墨、重水和普通水，B正确；发生光电效应的条件是入射光的频率大于金属的极限频率，红光的频率小于蓝光，不一定能发生光电效应，C错误；放射性元素的半衰期只由自身性质决定，与外界条件无关，D

错误。

7．(2018·桂林、崇左调研)下列描述中正确的是(　　)

A．质子与中子结合成氘核的过程中吸收能量

B．某原子核经过一次α衰变和两次β衰变后，核内中子数减少2个

C.U(铀核)衰变为Rn(氡核)要经过3次α衰变和4次β衰变

D．发生光电效应时入射光波长相同，从金属表面逸出的光电子最大初动能越大，这种金属的逸出功越小

解析：选D　中子和质子结合成氘核有质量亏损，释放能量，选项A错误；某原子核经过一次α衰变和两次β衰变后，核内中子数减少4个，选项B错误；U(铀核)衰变为

Rn(氡核)质量数减小16，故要经过4次α衰变，根据电荷数守恒，则应该经过2次β衰变，选项C错误；发生光电效应时入射光波长相同，即光的频率相同，根据hν＝W逸出功＋Ek，从金属表面逸出的光电子最大初动能越大，这种金属的逸出功越小，选项D正确。

8．(2018·龙岩模拟)1995年科学家“制成”了反氢原子，它是由一个反质子和一个围绕它运动的正电子组成的。反质子和质子有相同的质量，带有等量异种电荷。反氢原子和氢原子有相同的能级分布，氢原子能级如图所示。下列说法中正确的是(　　)

A．反氢原子光谱与氢原子光谱不同

B．基态反氢原子的电离能是13.6 eV

C．基态反氢原子能吸收11 eV的光子发生跃迁

D．在反氢原子谱线中，从n＝2能级跃迁到基态时放出光子的波长最长

解析：选B　反氢原子和氢原子有相同的能级分布，所以反氢原子光谱与氢原子光谱相同，故A错误；由题图知，处于基态的氢原子的电离能是13.6 eV，则基态反氢原子的电离能也是13.6 eV，故B正确；基态的反氢原子吸收11 eV光子，能量为－13.6 eV＋11 eV＝－2.6 eV，不能发生跃迁，所以该光子不能被吸收，故C错误；在反氢原子谱线中，从

n＝2能级跃迁到基态时放出光子的能量不是最小，故对应波长不是最长，故D错误。

9．[多选]用如图甲所示的装置研究光电效应现象。闭合开关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的关系图像，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＝

B．断开开关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：选AB　由Ek＝hν－W0，可知题图乙中图线的斜率为普朗克常量，即h＝，故A正确；断开开关S后，初动能大的光电子也可能到达阳极，所以电流表G的示数不为零，故B正确；只有增大照射光的频率，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，发出的光电子数也减少，电流表G的示数要减小，故D错误。

10.[多选]“核反应堆”是通过可控的链式反应实现核能的释放的装置(如图所示)，核燃料是铀棒，在铀棒周围要放“慢化剂”，快中子和慢化剂中的碳原子核碰撞后，中子能量减少变为慢中子，碳核的质量是中子的12倍，假设中子与碳核发生弹性正碰，而且认为碰撞前中子动能是E0，碳核都是静止的，则(　　)

A．链式反应是指由重核裂变产生的中子使裂变反应一代接一代继续下去的过程

B．镉棒的作用是与铀棒发生化学反应，消耗多余的铀原子核，从而达到控制链式反应速度的目的

C．经过一次碰撞，中子失去的动能为E0

D．在反应堆的外面修建很厚的水泥防护层是用来屏蔽裂变产物放出的各种射线

解析：选ACD　链式反应是指由重核裂变产生的中子使裂变反应一代又一代继续下去的过程，选项A正确；核反应堆中，镉棒的作用是吸收中子，以控制链式反应速度，选项B错误；根据动量守恒定律有mv0＝mv1＋12mv2，根据能量守恒定律有mv02＝mv12＋

×12mv22，联立可得v1＝－v0，解得中子损失的动能为E0，选项C正确；水泥防护层的作用是屏蔽裂变产物放出的射线，选项D正确。

11．(2018·北京朝阳区模拟)从1907年起，密立根就开始测量金属的遏止电压Uc(即图甲所示的电路中电流表G的读数减小到零时，加在电极K、A之间的反向电压)与入射光的频率ν，由此算出普朗克常量h，并与普朗克根据黑体辐射得出的h相比较，以检验爱因斯坦光电效应方程的正确性。按照密立根的方法，某实验小组利用图示装置进行实验，得到了某金属的Uc­ν图像如图乙所示。下列说法正确的是(　　)

A．该金属的截止频率约为4.30×1014 Hz

B．该金属的截止频率约为5.50×1014 Hz

C．该图线的斜率为普朗克常量

D．该图线的斜率为这种金属的逸出功

解析：选A　设金属的逸出功为W0，截止频率为νc，则W0＝hνc。光电子的最大初动能Ek与遏止电压Uc的关系是Ek＝eUc，光电效应方程为Ek＝hν－W0，联立两式可得：

Uc＝ν－，故Uc­ν图像的斜率为，C、D错误；当Uc＝0时，可解得：ν＝＝νc，由题图乙可知，νc≈4.30×1014 Hz，即金属的截止频率约为4.30×1014 Hz，A正确，B错误。

12．[多选](2018·湖北七市联考)如图所示是氢原子的能级图，大量处于n＝5激发态的氢原子向低能级跃迁时，一共可以放出10种不同频率的光子。其中莱曼系是指氢原子由高能级向n＝1能级跃迁时放出的光子，则(　　)

A．10种光子中波长最短的是n＝5激发态跃迁到基态时产生的

B．10种光子中有4种属于莱曼系

C．使n＝5能级的氢原子电离至少要0.85 eV的能量

D．从n＝2能级跃迁到基态释放光子的能量等于从n＝3能级跃迁到n＝2能级释放光子的能量

解析：选AB　由题图可知，10种光子中，从n＝5激发态跃迁到基态放出的光子能量最大，频率最大，波长最短，故A正确；10种光子中，包括从n＝5、n＝4、n＝3和n＝2能级向n＝1 能级跃迁时放出的4种光子，这4种属于莱曼系，故B正确；n＝5能级的氢原子具有的能量为－0.54 eV，故要使其发生电离，至少需要0.54 eV的能量，故C错误；根据玻尔理论，从n＝2能级跃迁到基态释放光子的能量：ΔE1＝E2－E1＝－3.4 eV－(－13.6 eV)＝10.2 eV，从n＝3能级跃迁到n＝2能级释放光子的能量：ΔE2＝E3－E2＝－1.51 eV－(－3.4 eV)＝1.89 eV，二者不相等，故D错误。

13．[多选](2018·西工大附中模拟)如图所示，用某单色光照射光电管的阴板K，会发生光电效应。在阳极A和阴极K之间加上反向电压，通过调节滑动变阻器的滑片，逐渐增大加在光电管上的电压，直至电流表中电流恰为零，此时电压表的电压值U称为遏止电压。现分别用频率为ν1和ν2的单色光照射阴极，测得遏止电压分别为U1和U2，设电子的质量为m、电荷量为e，下列说法正确的是(　　)

A．频率为ν1的光照射时，光电子的最大初速度为

B．频率为ν2的光照射时，光电子的最大初速度为

C．阴极K的逸出功为

D．阴极K的极限频率为

解析：选ACD　在阳极A和阴极K之间加上反向电压，逸出的光电子在反向电场中做减速运动，根据动能定理可得－eU＝0－mvm2，解得光电子的最大初速度为vmax＝ ，所以频率为ν1的光照射时，光电子的最大初速度为 ，频率为ν2的光照射时，光电子的最大初速度为 ，A正确，B错误；根据光电效应方程可得hν1＝eU1＋W，hν2＝eU2＋W，联立可得W＝，h＝，阴极K的极限频率ν0＝＝，C、D正确。

14．[多选](2018·焦作模拟)如图所示，人工元素原子核Nh开

始静止在匀强磁场B1、B2的边界MN上，某时刻发生裂变生成一个氦原子核He和一个Rg原子核，裂变后的微粒速度方向均垂直于B1、B2的边界MN。氦原子核通过B1区域第一次经过MN边界时，距出发点的距离为l，Rg原子核第一次经过MN边界距出发点的距离也为l。则下列有关说法正确的是(　　)

A．两磁场的磁感应强度B1∶B2为111∶2

B．两磁场的磁感应强度B1∶B2为111∶141

C．氦原子核和Rg原子核各自旋转第一个半圆的时间比为2∶141

D．氦原子核和Rg原子核各自旋转第一个半圆的时间比为111∶141

解析：选AC　由核反应过程中电荷数守恒、质量数守恒知，Rg即Rg。原子核裂变

过程系统动量守恒，以氦原子核的速度方向为正方向，由动量守恒定律得：m1v1－m2v2＝0，即p1＝p2，粒子在磁场中做匀速圆周运动，由题意可知粒子轨道半径：r1＝r2＝，洛伦兹力提供向心力，由牛顿第二定律得：qvB＝，解得：B＝＝，则：＝＝，A正确，B错误；粒子在磁场中做圆周运动的周期：T＝，粒子旋转第一个半圆需要的时间：t＝T＝，时间之比：＝＝＝××＝，C正确，D错误。