2019届高三物理专题训练之 原子物理

2019届高三物理专题训练之  原子物理

典例1. (2018∙全国II卷∙17)用波长为300 nm的光照射锌板，电子逸出锌板表面的最大初动能为1.28×10-19 J。已知普朗克常量为6.63×10-34 J·s，真空中的光速为3.00108 m·s-1，能使锌产生光电效应的单色光的最低频率约为(    )

A. 1×1014 Hz    B. 8×1014 Hz       C. 2×1015 Hz         D. 8×1015 Hz

典例2. (2018∙全国III卷∙14) 1934年，约里奥—居里夫妇用α粒子轰击铝核，产生了第一个人工放射性核素X：。X的原子序数和质量数分别为(    )

A. 15和28       B. 15和30       C. 16和30       D. 17和31

1. 下列说法中正确的是(    )

A. 在光电效应的实验中，只要入射光足够强，时间足够长，金属表面就会逸出光电子

B．在光电效应的实验中，饱和光电流大小取决于入射光频率，频率越大，饱和光电流越大

C．根据玻尔的原子理论，氢原子从n＝5的激发态跃迁到n＝2的激发态时，原子能量减小，电势能增加

D．根据玻尔的原子理论，大量处于基态的氢原子吸收波长为λ0的光子后，如果辐射出3种频率的光子，则其中波长最小的为λ0

2. 如图所示为氢原子的能级图，一群氢原子处于n＝4的激发态，在向低能级跃迁的过程中向外发出光子，用这些光照射逸出功为1.90 eV的金属铯，下列说法正确的是(　　)

A. 这群氢原子能发出6种频率不同的光，其中从n＝4跃迁到n＝3所发出的光波长最短

B. 这群氢原子能发出3种频率不同的光，其中从n＝4跃迁到n＝1所发出的光频率最高

C. 金属铯表面所逸出的光电子的初动能最大值为12.75 eV

D. 金属铯表面所逸出的光电子的初动能最大值为10.85 eV

3．根据玻尔理论，氢原子的能级公式为(n为能级，A为基态能量)，一个氢原子中的电子从n＝4的能级直接跃迁到基态，在此过程中(　　)

A．氢原子辐射一个能量为的光子

B．氢原子辐射一个能量为－的光子

C．氢原子辐射一系列频率的光子，其中频率最大的光子能量为

D．氢原子辐射一系列频率的光子，其中频率最大的光子能量为－

4. 下列说法中正确的是(　　)

A. 铀核裂变的某种核反应方程是

B. 已知质子、中子、α粒子的质量分别为m1、m2、m3，那么2个质子和2个中子结合成一个α粒子，释放的能量是

C. 卢瑟福通过α粒子散射实验验证了在原子核内部存在质子

D. 一群处于能级态的氢原子，自发向低能级跃迁的过程中能辐射12中不同频率的电磁波

5．近几年中国等许多国家积极发展“月球探测计划”，该计划中的科研任务之一是探测月球上氦3的含量。氦3是一种清洁、安全和高效的核发电燃料，可以采用在高温高压下用氘和氦3进行核聚变反应发电。若已知氘核的质量为2.0136 u，氦3的质量为3.0150 u，氦核的质量为4.00151 u，质子质量为1.00783 u，中子质量为1.008665 u，1 u相当于931.5 MeV。则下列说法正确的是(    )

A. 一个氘和一个氦3的核聚变反应释放的核能约为17.9 MeV

B. 氘和氦3的核聚变反应方程式：+→+ X，其中X是中子

C. 因为聚变时释放能量，出现质量亏损，所以生成物的总质量数减少

D. 目前我国的秦山、大亚湾等核电站广泛使用氦3进行核聚变反应发电

6．光电效应实验装置如图所示，用频率为ν的光源照射阴极K产生了光电效应，已知逸出功为W，普朗克常量为h，电子的电荷量为e。调节变阻器滑动片，使光电流逐渐减小；当灵敏电流计示数恰好减小到零时，电压表的示数U可能是下列的(    )

A．             B．

C．            D．

7. 下列说法正确的是(　　)

A. 铀核裂变的核反应是

B. 玻尔根据光的波粒二象性，大胆提出假设，认为实物粒子也具有波动性

C. 原子从低能级向髙能级跃迁，不吸收光子也能实现

D. 根据爱因斯坦的“光子说”可知，光的波长越大，光子的能量越大

8. 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

9．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＝

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

10. 用图示装置研究光电效应现象，光电管阴极K与滑动变阻器的中心抽头c相连，当滑动头P从a移到c的过程中，光电流始终为零。为了产生光电流，可采取的措施是(　　)

A．增大入射光的强度

B．增大入射光的频率

C．把P向a移动

D．把P从c向b移动

11. 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.

B.

C.

D.

典例1.【解析】由光电效应方程式，得，刚好发生光电效应的临界频率为，则，代入数据可得，故B正确。

【答案】B

典例2. (2018∙全国III卷∙14) 1934年，约里奥—居里夫妇用α粒子轰击铝核，产生了第一个人工放射性核素X：。X的原子序数和质量数分别为(    )

A. 15和28       B. 15和30       C. 16和30       D. 17和31

【解析】本题考查核反应方程遵循的规律及其相关的知识点。根据核反应遵循的质量数守恒和电荷数守恒

可知，X的电荷数为2＋13＝15，质量数为4＋27－1＝30，根据原子核的电荷数等于原子序数，可知X的原子序数为15，质量数为30，选项B正确。

【答案】B

1.【答案】D

2.【答案】D

【解析】从n＝4跃迁到n＝3所发出的光的频率最小，波长最长，选项A错误；这群氢原子能发出第=6种频率的光子，从n＝4跃迁到n＝1所发出的光的频率最高，选项B错误；光电子的最大初动能对应入射光子的频率最高时，最大入射光能量对应的入射光子的频率最高，即ΔE＝E4－E1＝－0.85 eV－(－13.60 eV)＝12.75 eV，由光电效应方程知Ek＝ΔE－W0＝10.85 eV，选项C错误，D正确。

3．【答案】B

【解析】根据玻尔理论，一个氢原子中的电子从n＝4的能级直接跃迁到基态，辐射一个光子的能量为ΔE＝E4－E1＝－＝－，选项B正确，A、C、D错误。

4.【答案】B

5．【答案】A

6．【答案】A

7.【答案】C

8.【答案】A

【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。

9．【答案】B

【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＝，故A错误；断开开关S后，初动能大的光电子，也可能达到阳极，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，发出的光电子数也减少，电流表G的示数要减小，故D错误。

10.【答案】B

【解析】能否产生光电效应与入射光的强度无关，增大入射光的强度，仍不能产生光电流，故A错误；增大入射光的频率，当入射光的频率大于金属的极限频率时，产生光电效应，金属有光电子发出，电路中能产生光电流，故B正确；把P向a移动，P点电势大于c点的电势，光电管加上正向电压，但不能产生光电效应，没有光电流形成，故C错误；把P从c向b移动，光电管加反向电压，不能产生光电效应，没有光电流形成，故D错误。

11.【答案】A

【解析】设时间为t，则＝2，＝4，而a＝，故有∶＝1∶2，又因为动量守恒m1v1＝m2v2，故q1∶q2＝1∶2，故只有A正确。