2024年高考物理專題13回歸基礎(chǔ)專題訓(xùn)練-光電效應(yīng)原子物理含解析

PAGEPAGE5專題13回來基礎(chǔ)專題訓(xùn)練——光電效應(yīng)原子物理1．如圖2所示，用導(dǎo)線把驗電器與鋅板相連接，當(dāng)用紫外線照耀鋅板時，發(fā)生的現(xiàn)象是()圖2A．有光子從鋅板逸出B．有電子從鋅板逸出C．驗電器指針張開一個角度D．鋅板帶負(fù)電【解析】選C用紫外線照耀鋅板是能夠發(fā)生光電效應(yīng)的，鋅板上的電子汲取紫外線的能量從鋅板表面逸出，稱之為光電子，故A錯誤，B正確；鋅板與驗電器相連，帶有相同電性的電荷，鋅板失去電子應(yīng)當(dāng)帶正電，且失去電子越多，帶正電的電荷量越多，驗電器指針張角越大，故C正確，D錯誤。2．關(guān)于光電效應(yīng)的規(guī)律，下列說法中正確的是()A．只有入射光的波長大于該金屬的極限波長，光電效應(yīng)才能產(chǎn)生B．光電子的最大初動能跟入射光強度成正比C．發(fā)生光電效應(yīng)的反應(yīng)時間一般都大于10－7sD．發(fā)生光電效應(yīng)時，單位時間內(nèi)從金屬內(nèi)逸出的光電子數(shù)目與入射光強度成正比【解析】選D由ε＝hν＝heq\f(c,λ)知，當(dāng)入射光波長小于金屬的極限波長時，發(fā)生光電效應(yīng)，故A錯；由Ek＝hν－W0知，最大初動能由入射光頻率確定，與入射光強度無關(guān)，故B錯；發(fā)生光電效應(yīng)的時間一般不超過10－9s，故C錯誤；發(fā)生光電效應(yīng)時，單位時間內(nèi)從金屬內(nèi)逸出的光電子數(shù)目與入射光的強度是成正比的，D正確。3圖3為一真空光電管的應(yīng)用電路，其金屬材料的極限頻率為4.5×1014Hz，則以下推斷中正確的是()圖3A．發(fā)生光電效應(yīng)時，電路中光電流的飽和值取決于入射光的頻率B．發(fā)生光電效應(yīng)時，電路中光電流的飽和值取決于入射光的強度C用λ＝0.5μm的光照耀光電管時，電路中有光電流產(chǎn)生D．光照耀時間越長，電路中的電流越大【解析】選C在光電管中若發(fā)生了光電效應(yīng)，單位時間內(nèi)放射光電子的數(shù)目只與入射光的強度有關(guān)，光電流的飽和值只與單位時間內(nèi)放射光電子的數(shù)目有關(guān)。據(jù)此可推斷A、D錯誤，B正確；波長λ＝0.5μm的光子的頻率ν＝eq\f(c,λ)＝eq\f(3×108,0.5×10－6)Hz＝6×1014Hz＞4.5×1014Hz，可發(fā)生光電效應(yīng)，所以C正確。4．在某次光電效應(yīng)試驗中，得到的遏止電壓Uc與入射光的頻率ν的關(guān)系如圖6所示。若該直線的斜率和截距分別為k和b，電子電荷量的肯定值為e，則普朗克常量和所用材料的逸出功可分別表示為()圖6A．ekeb B．－ekeb C．ek－eb D．－ek－eb【解析】選C光電效應(yīng)中，入射光子能量hν，克服逸出功W0后多余的能量轉(zhuǎn)換為電子動能，反向遏制電壓，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，截距為b，即eb＝－W0，所以逸出功W0＝－eb。故選項C正確。5．如圖3所示為氫原子的四個能級，其中E1為基態(tài)，若氫原子A處于激發(fā)態(tài)E2，氫原子B處于激發(fā)態(tài)E3，則下列說法正確的是（）圖3A．原子A可能輻射出3種頻率的光子B．原子B可能輻射出3種頻率的光子C．原子A能夠汲取原子B發(fā)出的光子并躍遷到能級E4D．原子B能夠汲取原子A發(fā)出的光子并躍遷到能級E4【解析】選B原子A從激發(fā)態(tài)E2躍遷到E1，只輻射一種頻率的光子，A錯誤；原子B從激發(fā)態(tài)E3躍遷到基態(tài)E1可能輻射三種頻率的光子，B正確；由原子能級躍遷理論可知，原子A可能汲取原子B由E3躍遷到E2時放出的光子并躍遷到E3，但不能躍遷到E4，C錯誤；A原子發(fā)出的光子能量ΔE＝E2－E1大于E4－E3，故原子B不行能躍遷到能級E4，D錯誤。6．（多選）14C發(fā)生放射性衰變成為14N，半衰期約5700年。已知植物存活期間，其體內(nèi)14C與12C的比例不變；生命活動結(jié)束后，14C的比例持續(xù)削減?，F(xiàn)通過測量得知，某古木樣品中14C的比例正好是現(xiàn)代植物所制樣品的二分之一。下列說法正確的是（）A．該古木的年頭距今約5700年B．12C、13C、14C具有相同的中子數(shù)C．14C衰變?yōu)?4N的過程中放出β射線D．增加樣品測量環(huán)境的壓強將加速14C的衰變【解析】選AC因古木樣品中14C的比例正好是現(xiàn)代植物所制樣品的二分之一，則可知經(jīng)過的時間為一個半衰期，即該古木的年頭距今約為5700年，選項A正確；12C、13C、14C具有相同的質(zhì)子數(shù)，由于質(zhì)量數(shù)不同，故中子數(shù)不同，選項B錯誤；依據(jù)核反應(yīng)方程可知，14C衰變?yōu)?4N的過程中放出電子，即發(fā)出β射線，選項C正確；外界環(huán)境不影響放射性元素的半衰期，選項D錯誤。7．(多選）一個靜止的放射性原子核處于勻強磁場中，由于發(fā)生了衰變而在磁場中形成如圖5所示的兩個圓形徑跡，兩圓半徑之比為1∶16，下列推斷中正確的是（）圖5A．該原子核發(fā)生了α衰變B．反沖原子核在小圓上逆時針運動C．原來靜止的核，其原子序數(shù)為15D．放射性的粒子與反沖核運動周期相同【解析】選BC衰變后產(chǎn)生的新核——即反沖核及放射的帶電粒子在勻強磁場中均做勻速圓周運動，軌道半徑r＝eq\f(mv,qB)，因反沖核與放射的粒子動量守恒，而反沖核電荷量較大，所以其半徑較小，并且反沖核帶正電荷，由左手定則可以判定反沖核在小圓上做逆時針運動，在大圓上運動的放射粒子在衰變處由動量守恒可知其向上運動，且順時針旋轉(zhuǎn)，由左手定則可以判定肯定帶負(fù)電荷。因此，這個衰變?yōu)棣滤プ?，放出的粒子為電子，衰變方程為eq\o\al(M,Q)A→eq\o\al(M′,Q′)B＋eq\o\al(0,－1)e。由兩圓的半徑之比為1∶16可知，B核的核電荷數(shù)為16。原來的放射性原子核的核電荷數(shù)為15，其原子序數(shù)為15。即A為P（磷）核，B為S（硫）核。由周期公式T＝eq\f(2πm,qB)可知，因電子與反沖核的比荷不同，它們在勻強磁場中做勻速圓周運動的周期不相同，反沖核的周期較大。8．（多選）關(guān)于核衰變和核反應(yīng)的類型，下列表述正確的有（）A.eq\o\al(238,92)U→eq\o\al(234,90)Th＋eq\o\al(4,2)He是α衰變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衰變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是輕核聚變D.eq\o\al(82,34)Se→eq\o\al(82,36)Kr＋2eq\o\al(0,－1)e是重核裂變【解析】選ACα衰變是放射出氦核的自然放射現(xiàn)象，A正確；β衰變是放射出電子的自然放射現(xiàn)象，而B項是發(fā)覺質(zhì)子的原子核人工轉(zhuǎn)變，故B錯誤；C項是輕核聚變，D項是β衰變現(xiàn)象，故C正確，D錯誤。9．（多選）關(guān)于原子核的結(jié)合能，下列說法正確的是（）A．原子核的結(jié)合能等于使其完全分解成自由核子所需的最小能量B．一重原子核衰變成α粒子和另一原子核，衰變產(chǎn)物的結(jié)合能之和肯定大于原來重核的結(jié)合能C．銫原子核（eq\o\al(133,55)Cs）的結(jié)合能小于鉛原子核（eq\o\al(208,82)Pb）的結(jié)合能D．比結(jié)合能越大，原子核越不穩(wěn)定【解析】選ABC由原子核的結(jié)合能定義可知，原子核分解成自由核子時所需的最小能量為原子核的結(jié)合能，選項A正確；重原子核的核子平均質(zhì)量大于輕原子核的核子平均質(zhì)量，因此原子核衰變產(chǎn)物的結(jié)合能之和肯定大于衰變前的結(jié)合能，選項B正確；銫原子核的核子數(shù)少，因此其結(jié)合能小，選項C正確；比結(jié)合能越大的原子核越穩(wěn)定，選項D錯誤。10．下列有關(guān)原子結(jié)構(gòu)和原子核的相識，其中正確的是（）A．γ射線是高速運動的電子流B．氫原子輻射光子后，其繞核運動的電子動能增大C．太陽輻射能量的主要來源是太陽中發(fā)生的重核裂變D.eq\o\al(210,)83Bi的半衰期是5天，100克eq\o\al(210,)83Bi經(jīng)過10天后還剩下50克【解析】選Bγ射線是光子流，故A錯誤；氫原子輻射光子后，由高能級向低能級躍遷，半徑減小，繞核運動的動能增大，故B正確；太陽輻射能量主要來源是太陽中發(fā)生的輕核聚變，故C錯誤；100克eq\o\al(210,)83Bi經(jīng)過10天即2個半衰期還剩下eq\f(1,22)×100克＝25克，故D錯誤。11．（多選）下列說法正確的是（）A．Th核發(fā)生一次α衰變時，新核與原來的原子核相比，中子數(shù)削減了4B．太陽輻射的能量最主要來自太陽內(nèi)部的熱核反應(yīng)C．若使放射性物質(zhì)的溫度上升，其半衰期可能變小D．用14eV的光子照耀處于基態(tài)的氫原子，可使其電離【解析】選BD因α衰變的本質(zhì)是發(fā)生衰變的核中削減2個質(zhì)子和2個中子形成氦核，所以一次α衰變，新核與原來的核相比，中子數(shù)削減了2，A項錯；太陽輻射的能量是太陽內(nèi)部核聚產(chǎn)生的，所以B項正確；半衰期由核內(nèi)部自身因素確定，與其他因素?zé)o關(guān)，所以C項錯；因為氫原子基態(tài)的能量為－13.6eV，所以用14eV光子照耀肯定能電離，D項正確。12．(多選）下列說法中正確的是（）A．盧瑟福的α粒子散射試驗揭示了原子核有困難的結(jié)構(gòu)B.eq\o\al(232,90)Th衰變成eq\o\al(208,82)Pb要經(jīng)過6次α衰變和4次β衰變C．β衰變中產(chǎn)生的β射線事實上是原子的核外電子擺脫原子核的束縛而形成的D．對于某種金屬，超過極限頻率的入射光頻率越高，所產(chǎn)生的光電子的最大初動能就越大【解析】選BD盧瑟福的α粒子散射試驗揭示了原子具有核式結(jié)構(gòu)，但并不能說明原子核有困難的結(jié)構(gòu)，A錯；據(jù)α衰變、β衰變的實質(zhì)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正確；β衰變中β射線是由原子核中的中子轉(zhuǎn)變形成的，C錯；據(jù)光電效應(yīng)方程Ek＝hν－W0得入射光頻率ν越高，所產(chǎn)生的光電子的最大初動能Ek就越大，D正確。13．氫原子核外電子由離核較遠的軌道躍遷到離核較近的軌道時（）A．要汲取光子，電子的動能、電勢能都減小B．要汲取光子，電子的動能增大，電勢能減小C．要放出光子，電子的動能、電勢能都減小D．要放出光子，電子的動能增大，電勢能減小【解析】選D依據(jù)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)，當(dāng)rn減小時，Ek增加，而氫原子的能量（包括動能和電勢能）En＝eq\f(E1,n2)＝－eq\f(13.6,n2)eV，所以當(dāng)rn減小時，氫原子的能量要削減，原子能量中動能增加，總能量削減，所以電勢能必定削減。選項D正確。14．（多選）氘核、氚核、中子、氦核的質(zhì)量分別是m1、m2、m3和m4，假如氘核和氚核結(jié)合生成氦核，則下列說法中正確的是（）A．核反應(yīng)方程式為eq\o\al