统考版2024高考物理二轮专题复习专题强化训练12波粒二象性原子结构和原子核

这是一份统考版2024高考物理二轮专题复习专题强化训练12波粒二象性原子结构和原子核，共5页。
1．[2023·山东省泰安市期末考试]根据α粒子散射实验，卢瑟福提出了原子的核式结构模型．如图所示为α粒子散射图景，图中实线表示α粒子的运动轨迹，则关于α粒子散射实验，下列说法正确的是( )
A．根据α粒子散射实验可以估算原子大小
B．图中的α粒子反弹是因为α粒子与金原子核发生了直接碰撞
C．绝大多数α粒子沿原方向继续前进说明了带正电的原子核占据原子的空间很小
D．图中大角度偏转的α粒子的电势能先减小后增大
2．[2023·北京石景山一模]图1是α、β、γ三种射线穿透能力的示意图．图2是某轧钢厂的热轧机上安装的射线测厚仪装置示意图，让射线穿过钢板，探测器探测到的射线强度与钢板的厚度有关，将射线强度的信号输入计算机，可对钢板的厚度进行自动控制．射线测厚仪所利用的射线最适合的是( )
A．α射线B．β射线
C．γ射线D．三种射线都可以
3．[2023·河南省TOP20名校调研]放射性元素的半衰期长短差别很大，短的远小于一秒，长的可达数百亿年．铀238的半衰期是45亿年，约等于地球的年龄，也就是说，地球形成时的铀238现在还剩下一半没有衰变．假设有一块铀238矿石含有1kg的铀238，发生衰变的铀238均变成了铅206，则经过90亿年后，此矿石中含有的铅206的质量约为( )
A．0.25kgB．0.649kg
C．0.433kgD．0.216kg
4．华为手机麒麟9000型芯片是5nm制作工艺，光刻机是芯片制造的核心设备之一．光刻机通过一系列的光源能量，将光束透射过画着线路图的掩膜，用透镜将线路图成比例缩小后映射到涂有化学层的硅片上，受到光线照射的部分，可以被冲洗掉，在硅片上就得到了掩膜上的电路图．芯片的制作过程需要用较大能量光子的光照射，应选用的光源是( )
A．波长长的光源B．频率大的光源
C．强度小的光源D．强度大的光源
5．[2022·全国乙卷]一点光源以113W的功率向周围所有方向均匀地辐射波长约为6×10－7m的光，在离点光源距离为R处每秒垂直通过每平方米的光子数为3×1014个．普朗克常量为h＝6.63×10－34J·s.R约为 ( )
A．1×102mB．3×102m
C．6×102mD．9×102m
6．[2023·江苏冲刺卷]中国的火星探测车用放射性材料PuO2作为燃料．PuO2中的Pu元素是 eq \\al(238,eq \a\vs4\al(94)) Pu，已知 eq \\al(238,eq\a\vs4\al(94)) Pu发生衰变的核反应方程为 eq \\al(238,eq\a\vs4\al(94)) Pu―→eq \\al(234,eq\a\vs4\al(92))U＋mX， eq \\al(238,eq\a\vs4\al(94)) Pu的半衰期为87.7年．下列说法正确的是( )
A．衰变过程一定释放能量
B．方程中m＝2，X是 eq \\al(1,1) H
C．10000个 eq \\al(238,eq\a\vs4\al(94)) Pu原子核经过87.7年后还有5000个未衰变
D．放出的射线是高速氦核流，它的贯穿能力很强
7．[2022·广东卷]目前科学家已经能够制备出能量量子数n较大的氢原子．氢原子第n能级的能量为En＝eq \f(E1,n2)，其中E1＝－13.6eV.如图是按能量排列的电磁波谱，要使n＝20的氢原子吸收一个光子后，恰好失去一个电子变成氢离子，被吸收的光子是( )
A．红外线波段的光子
B．可见光波段的光子
C．紫外线波段的光子
D．X射线波段的光子
8．[2023·八省(市)学业质量评价联考]我国“华龙一号”核电工程采用了世界最高安全要求和最新技术标准．关于核反应堆，下列说法正确的是( )
A．华龙一号核反应堆是利用可控的核聚变释放核能的
B． eq \\al(235,92) U＋ eq \\al(1,0) n―→ eq \\al(144,56) Ba＋ eq \\al(89,36) Kr＋3 eq \\al(1,0) n是核反应堆的一种典型核反应方程
C．中等质量的原子核的比结合能最小，所以核裂变和核聚变都能释放核能
D．将控制棒插入铀棒之间深一些，可多吸收铀核，链式反应速度会慢一些
9．[2023·广东押题卷]核电站中核反应堆的核反应方程式 eq \\al(235,eq\a\vs4\al(92)) U＋ eq \\al(1,0) n―→ eq \\al(141,eq\a\vs4\al(56)) Ba＋ eq \\al(92,eq\a\vs4\al(36)) Kr＋3 eq \\al(1,0) n＋201MeV(201MeV为本核式反应释放的核能)，以下说法正确的是( )
A．这个反应属于重核裂变
B．反应条件是 eq \\al(235,eq\a\vs4\al(92)) U核要达到临界体积
C．由这个反应可知比结合能为201MeV
D．这个方程式可写为 eq \\al(235,eq\a\vs4\al(92)) U―→ eq \\al(141,eq\a\vs4\al(56)) Ba＋ eq \\al(92,eq\a\vs4\al(36)) Kr＋2 eq \\al(1,0) n
10．[2023·浙江Z20名校联考]玻尔氢原子模型成功解释了氢原子光谱的实验规律，氢原子能级图如图所示，(电子电荷量e＝1.60×10－19C，普朗克常量h＝6.63×10－34J·s)( )
A．氢原子从高能级跃迁到基态时，会辐射γ射线
B．用波长为325nm的光照射，可使氢原子从n＝1跃迁到n＝2的能级
C．当氢原子从n＝4的能级跃迁到n＝2的能级时，辐射出频率为6.2×1014Hz的光子
D．氢原子从n＝4的能级跃迁到n＝2的能级时辐射的光去照射逸出功为2.25eV的钾表面，产生的光电子的最大初动能为0.3eV
11．[2023·浙江阶段练习]在甲、乙两次不同的光电效应实验中，得到的Uc­v图象如图所示，其中Uc为反向遏止电压，v为入射光频率，已知电子电荷量为e，则下列判断正确的是( )
A．两图线的斜率相同，说明两次实验的光强度相同
B．两次实验相比，甲实验中金属的逸出功较小
C．用同一入射光做实验(均发生光电效应)，甲实验中的光电子最大初动能较大
D.两图线反向延长线与纵坐标交点的绝对值就是各自金属对应的逸出功
专题强化训练12 波粒二象性 原子结构和原子核
1．解析：根据α粒子散射实验可以估算原子核的大小，A错误；图中的α粒子反弹是因为α粒子与金原子核之间的库仑斥力作用，并没有发生碰撞，B错误；绝大多数α粒子沿原方向继续前进说明了带正电的原子核占据原子的空间很小，C正确；图中大角度偏转的α粒子，库仑斥力先做负功后做正功，故电势能先增大后减小，D错误．
答案：C
2．解析：由α、β、γ三种射线的特点和题图1可知，γ射线穿透能力最强，电离能力最弱，α射线电离能力最强，穿透能力最弱，射线测厚仪所利用的射线最适合的是γ射线，A、B、D错误，C正确．
答案：C
3．解析：经过两个半衰期，1kg铀238有eq \f(3,4)发生了衰变，又由于发生衰变的铀238均变成了铅206，所以矿石中含有铅的质量为m＝1×eq \f(3,4)×eq \f(206,238)kg≈0.649kg，B正确．
答案：B
4．解析：由光子的能量公式E＝hν可知，频率越大的光子能量越大，光子的能量与光子的强度无关，而根据公式ν＝eq \f(c,λ)可得，波长越长，光子的频率越小，A、C、D错误，B正确．
答案：B
5．解析：一个光子的能量ε＝hν＝heq \f(c,λ)，每秒放出光子总数N＝eq \f(P,ε)＝eq \f(Pλ,hc)，离点光源R处每秒垂直通过每平方米的光子数n＝eq \f(N,4πR2)＝eq \f(Pλ,4πR2hc)，则R＝eq \r(\f(Pλ,4πnhc))≈3×102m，B正确．
答案：B
6．解析：衰变过程有质量亏损，则一定释放能量，选项A正确；根据核反应的质量数和电荷数守恒可知，方程中的X质量数为4，电荷数为2，是 eq \\al(4,2) He，则m＝1，选项B错误；半衰期是统计规律，对少数原子核衰变不适用，选项C错误；放出的射线是高速氦核流，它的电离能力强，但是贯穿能力很弱，选项D错误．
答案：A
7．解析：n＝20的氢原子能量为E20＝eq \f(E1,202)＝－0.034eV，该氢原子的电离能为0.034eV.吸收一个光子，恰好失去一个电子变成氢离子，由题图所示按能量排列的电磁波谱可知，被吸收的光子是红外线波段的光子，A项正确．
答案：A
8．解析：华龙一号核反应堆是利用可控的核裂变释放核能的，A错误； eq \\al(235,92) U＋ eq \\al(1,0) n―→ eq \\al(144, 56) Ba＋ eq \\al(89,36) Kr＋3 eq \\al(1,0) n是核反应堆的一种典型核反应方程，B正确；中等质量的原子核的比结合能最大，最稳定，不易发生核反应．所以核裂变和核聚变都是变成中等大小的核而释放核能，C错误；将控制棒插入铀棒之间深一些，可多吸收中子，链式反应速度会慢一些，D错误．
答案：B
9．解析：这个反应属于重核裂变，故A正确；中子由于速度大，如果 eq \\al(235,eq\a\vs4\al(92)) U体积太小中子穿过不留在里面，故反应条件是 eq \\al(235,eq\a\vs4\al(92)) U核要达到临界体积，故B正确；201MeV是该反应所释放的能量，而比结合能是把原子核拆分成单个核子需要吸收的能量或核子结合成原子核所释放的能量，两者意义不同，故C错误； eq \\al(235,eq\a\vs4\al(92)) U―→ eq \\al(141,eq\a\vs4\al(56)) Ba＋ eq \\al(92,eq\a\vs4\al(36)) Kr＋2 eq \\al(1,0) n的写法是错误的，因为箭头左侧的 eq \\al(235,eq\a\vs4\al(92)) U是不会自发发生核反应的，也不符合重核裂变的物理含义，故D错误．
答案：AB
10．解析：γ射线是原子核受激发后产生的，与氢原子跃迁无关，A错误；根据氢原子的能级图和能级跃迁规律，当氢原子从n＝2能级跃迁到n＝1能级时，释放的能量为ΔE＝[－3.4－（－13.6）]×1.6×10－19J，辐射光的波λ＝eq \f(hc,ΔE)＝eq \f(6.63×10－34×3×108,[－3.4－（－13.6）]×1.6×10－19)nm＝122nm，根据发生跃迁时只能吸收或辐射一定频率的光子，可知，波长为325nm的光照射，不能使氢原子发生跃迁，B错误；根据E4－E2＝hν，当氢原子从n＝4的能级跃迁到n＝2的能级时，辐射出频率为ν＝eq \f(E4－E2,h)＝eq \f(（3.4－0.85）×1.6×10－19,6.63×10－34)Hz≈6.2×1014Hz，C正确；根据光电效应方程，产生的光电子的最大初动能为Ekm＝hν－W0＝2.55eV－2.25eV＝0.3eV，D正确．
答案：CD
11．解析：根据爱因斯坦光电效应方程hν－W逸＝Ekm，而根据动能定理可知Uce＝Ekm，整理得Uc＝eq \f(h,e)ν－eq \f(W逸,e)，可知图线的斜率大小为k＝eq \f(h,e)，与光强无关，A错误；图线的纵轴截距为b＝－eq \f(W逸,e)，所以由图象知，两次实验相比，甲实验中金属的逸出功较小，B正确，D错误；根据爱因斯坦光电效应方程可得：光电子最大初动能Ekm＝hν－W逸，因为乙实验中金属的逸出功较大，所以用同一入射光做实验（均发生光电效应），甲实验中的光电子最大初动能较大，C正确．
答案：BC