高三物理二輪專項分層特訓卷-選擇題8　波粒二象性和原子物理

選擇題8波粒二象性和原子物理考向1波粒二象性和原子結構1．以下關于光子說的基本內容，不正確的說法是()A．光子的能量跟它的頻率有關B．紫光光子的能量比紅光光子的能量大C．光子是具有質量、能量和體積的實物微粒D．在空間傳播的光是不連續(xù)的，而是一份一份的，每一份叫一個光子答案：C解析：根據E＝hν判斷出光子的能量與光子的頻率成正比關系，故A項正確；在可見光的范圍內，紫光的頻率最大，而紅光的頻率最小，根據公式E＝hν可得紫光的能量大，故B項正確；光子具有能量，但沒有靜止質量，也沒有具體的體積，它不是實物粒子，故C項錯誤；光是在空間傳播的電磁波，是不連續(xù)的，是一份一份的能量，每一份叫作一個光子，故D項正確；本題選擇不正確的，故選C.2．甲、乙光子的能量之比為2：1，它們都能使某種金屬發(fā)生光電效應，且所產生的光電子最大初動能為E1、E2，該金屬的逸出功為()A．E1－E2B．E1＋E2C．E1－2E2D．E1＋2E2答案：C解析：由光子能量公式E＝hν＝eq\f(hc,λ)知：E1＝2E0－W，E2＝E0－W，聯立得：W＝E1－2E2，故C項正確，A、B、D三項錯誤．3.[2019·河北唐山高三二模]圖示為氫原子能級示意圖，已知大量處于n＝2能級的氫原子，當它們受到某種頻率的光線照射后，可輻射出6種頻率的光子，下面說法中正確的是()A．n＝2能級氫原子受到照射后躍遷到n＝5能級B．n＝2能級氫原子吸收的能量為2.55eVC．頻率最高的光子是氫原子從n＝3能級躍遷到n＝1能級放出的D．波長最大的光子是氫原子從n＝4能級躍遷到n＝1能級放出的答案：B解析：大量處于n＝2能級的氫原子，當它們受到某種頻率的光線照射后，可輻射出6種頻率的光子，可知n＝2能級氫原子受到照射后躍遷到n＝4能級，吸收的能量為(－0.85eV)－(－3.4eV)＝2.55eV，A錯誤，B正確；頻率最高的光子對應的能級差最大，是氫原子從n＝4能級躍遷到n＝1能級放出的，C錯誤；波長最大的光子對應的能級差最小，是氫原子從n＝4能級躍遷到n＝3能級放出的，D錯誤．4.用不同頻率的紫外線分別照射鎢和鋅的表面而產生光電效應，可得到光電子最大初動能Ek隨入射光頻率ν變化的Ek-ν圖象，若將二者的圖線畫在同一個Ek-ν坐標系中，如圖所示，實線表示鎢，虛線表示鋅，則由圖可知()A．鋅的逸出功比鎢的逸出功大B．兩者的圖線可能不平行C．圖線在橫軸的截距等于逸出功D．光電子最大初動能還和入射光的強度有關答案：A解析：根據光電效應方程知，Ekm＝hν－W0，可知圖線的斜率表示普朗克常量h，圖線斜率相同，橫軸截距表示金屬的極限頻率，虛線表示鋅，則鋅的極限頻率較大，可知鋅的逸出功較大，故A項正確，B、C項錯誤；根據光電效應方程知，Ekm＝hν－W0，可知光電子的最大初動能與入射光的強度無關．故D項錯誤．5．[2019·河北唐山高三一模](多選)在研究某金屬的光電效應現象時，發(fā)現當入射光的頻率為ν時，其遏止電壓為U.已知普朗克常量為h，電子電荷量大小為e，下列說法正確的是()A．該金屬的截止頻率為ν－eq\f(eU,h)B．該金屬的逸出功為eU－h(huán)νC．增大入射光的頻率，該金屬的截止頻率增大D．增大入射光的頻率，該金屬的遏止電壓增大答案：AD解析：根據光電效應方程Ekm＝hν－h(huán)ν0和eU＝Ekm得：ν0＝ν－eq\f(eU,h)，所以A正確；根據光電效應方程Ekm＝hν－W0和eU＝Ekm得，W0＝hν0＝hν－eU，故B錯誤；根據光電效應方程Ekm＝hν－h(huán)ν0和eU＝Ekm得eU＝hν－W0.可知，增大入射光的頻率，該金屬的遏止電壓增大，而截止頻率是該金屬的固有屬性，是不變的，所以C錯誤，D正確．6．[2019·安徽省宣城市第二次調研]圖中四幅圖涉及不同的物理知識，其中說法正確的是()A．圖甲：盧瑟福通過分析α粒子散射實驗結果，發(fā)現了質子和中子B．圖乙：用中子轟擊鈾核使其發(fā)生聚變，鏈式反應會釋放出巨大的核能C．圖丙：玻爾理論指出氫原子能級是分立的，所以原子發(fā)射光子的頻率也是不連續(xù)的D．圖?。簻穼O通過電子的發(fā)現揭示了原子核內還有復雜結構答案：C解析：題圖甲：盧瑟福通過分析α粒子散射實驗結果，得出了原子的核式結構模型，故A錯誤．題圖乙：用中子轟擊鈾核使其發(fā)生裂變，裂變反應會釋放出巨大的核能，故B錯誤．題圖丙：玻爾理論指出氫原子能級是分立的，所以原子發(fā)射光子的頻率也是不連續(xù)的，故C正確．題圖?。簻穼O通過電子的發(fā)現揭示了原子有一定結構，天然放射現象的發(fā)現揭示了原子核內還有復雜結構，故D錯誤．7.(多選)圖示是氫原子的能級示意圖，大量處于基態(tài)的氫原子吸收了某種單色光的能量后能發(fā)出6種不同頻率的光子，分別用它們照射某種金屬板時，只有頻率分別為ν1、ν2、ν3、ν4(ν1>ν2>ν3>ν4)的四種光能發(fā)生光電效應．則普朗克常量可表示為()A.eq\f(13.6eV,ν1)B.eq\f(12.09eV,ν2)C.eq\f(7.2eV,ν3)D.eq\f(2.55eV,ν4)答案：BD解析：大量處于基態(tài)的氫原子吸收了某種單色光的能量后能發(fā)出6種不同頻率的光子，可知，電子處于能級n＝4，向低能級躍遷，分別用它們照射某種金屬板時，只有頻率分別為ν1、ν2、ν3、ν4(ν1>ν2>ν3>ν4)的四種光能發(fā)生光電效應，依據能量等于兩能級間的能級差，即Em－En＝hν可知，E4－E1＝hν1，E3－E1＝hν2，E2－E1＝hν3，E4－E2＝hν4，由圖中各能級的能量，則有：h＝eq\f(12.75eV,ν1)，h＝eq\f(12.09eV,ν2)，h＝eq\f(10.2eV,ν3)，h＝eq\f(2.55eV,ν4)，故A、C項錯誤，B、D項正確．8．[2019·廣東茂名市五大聯盟高三一模]如圖甲所示為研究某金屬光電效應的電路圖，圖乙為采用不同頻率的光照射時遏止電壓Uc與入射光頻率ν的關系圖，圖中頻率ν1、ν2，遏止電壓Uc1、Uc2及電子的電荷量e均為已知，則下列說法正確的是()A．普朗克常量h＝eq\f(eUc2－Uc1,ν2－ν1)B．普朗克常量h＝eq\f(eUc2＋Uc1,ν2－ν1)C．該金屬的截止頻率ν0＝eq\f(Uc2ν1＋Uc1ν2,Uc2－Uc1)D．該金屬的截止頻率ν0＝eq\f(Uc1ν2－Uc2ν1,Uc2－Uc1)答案：A解析：由愛因斯坦光電效應方程：Ek＝hν－W0及動能定理eUc＝Ek得Uc＝eq\f(h,e)ν－eq\f(h,e)ν0.結合圖象知斜率k＝eq\f(h,e)＝eq\f(Uc2－Uc1,ν2－ν1)，所以h＝eq\f(eUc2－Uc1,ν2－ν1)，由Uc1＝eq\f(h,e)ν1－eq\f(h,e)ν0，Uc2＝eq\f(h,e)ν2－eq\f(h,e)ν0聯立得ν0＝eq\f(Uc2ν1－Uc1ν2,Uc2－Uc1)，A正確，B、C、D錯誤．考向2原子核反應1．核電站是利用核裂變產生的核能來發(fā)電的，下列四個核反應方程屬于核裂變反應的是()A.eq\o\al(238,92)U→eq\o\al(234,90)Th＋eq\o\al(4,2)HeB.eq\o\al(235,92)U＋eq\o\al(1,0)n→eq\o\al(141,56)Ba＋eq\o\al(92,36)Kr＋3eq\o\al(1,0)nC.eq\o\al(14,7)N＋eq\o\al(4,2)He→eq\o\al(17,8)O＋eq\o\al(1,1)HD.eq\o\al(2,1)H＋eq\o\al(3,1)H→eq\o\al(4,2)He＋eq\o\al(1,0)n答案：B解析：核裂變是用中子去轟擊某重核，產生新核的過程．選項A中反應為α衰變；選項B中1個中子轟擊鈾235，產生兩個中等質量的核，并且釋放3個中子，這是典型的核裂變反應；選項C的反應是原子核的人工轉變；選項D的反應是核聚變反應．2．[2019·安徽江南十校高三質檢]我國正在自主研發(fā)新型聚變－裂變混合反應堆項目．如果此項目得以研究開發(fā)并付諸實現，有可能使核資源壽命延長數倍．關于聚變和裂變，下列看法正確的是()A.eq\o\al(2,1)H＋eq\o\al(3,1)H→eq\o\al(4,2)He＋eq\o\al(1,0)n是裂變反應B．聚變和裂變反應中都存在質量虧損C．裂變反應以釋放核能為主，聚變反應以吸收核能為主D．核越重，比結合能越大答案：B解析：eq\o\al(2,1)H＋eq\o\al(3,1)H→eq\o\al(4,2)He＋eq\o\al(1,0)n是輕核聚變反應，所以A錯誤；聚變和裂變反應都釋放能量，所以都存在質量的虧損，故B正確，C錯誤；組成原子核的核子越多，它的結合能就越高，結合能與核子數之比，稱做比結合能，中等大小的原子核的比結合能較大，故D錯誤．3．[2019·河南高三二模]下列說法中正確的是()A．β射線與γ射線一樣是電磁波，但穿透本領遠比γ射線弱B．氡的半衰期為3.8天，4個氡原子核經過7.6天后就一定只剩下1個氡原子核C．已知質子、中子、α粒子的質量分別為m1、m2、m3，那么，質子和中子結合成一個α粒子，釋放的能量是(2m1＋2m2－m3D．放射性元素發(fā)生β衰變時所釋放的電子是原子核外的電子發(fā)生電離產生的答案：C解析：β射線是電子流，不是電磁波，穿透本領比γ射線弱，故A錯誤；半衰期具有統計意義，對大量的原子核適用，對少量的原子核不適用，故B錯誤；根據愛因斯坦質能方程可得釋放的能量是ΔE＝(2m1＋2m2－m3)c2，故C正確；β4．[2019·山東濟寧高三一模]鈾核(eq\o\al(235,92)U)經過m次α衰變和n次β衰變變成鉛核(eq\o\al(207,82)Pb)．關于該過程，下列說法正確的是()A．m＝5B．n＝4C．鈾核(eq\o\al(235,92)U)的比結合能比鉛核(eq\o\al(207,82)Pb)的比結合能大D．鈾核(eq\o\al(235,92)U)的衰變過程的半衰期與溫度和壓強有關答案：B解析：設發(fā)生m次α衰變，n次β衰變，衰變方程為：eq\o\al(235,92)U→eq\o\al(207,82)Pb＋mα＋nβ，則：235＝207＋4m，解得m＝7，又：92＝82＋7×2－n，得：n＝4，故A錯誤，B正確；比結合能越大，原子核結合的越牢固，原子核越穩(wěn)定，所以鈾核(eq\o\al(235,92)U)的比結合能比鉛核(eq\o\al(207,82)Pb)的比結合能小，故C錯誤；鈾核(eq\o\al(235,92)U)的衰變過程的半衰期與溫度和壓強無關，由原子核內部因素決定，故D錯誤．5．(多選)關于核反應方程，下列說法正確的是()A.eq\o\al(3,1)H＋eq\o\al(2,1)H→eq\o\al(4,2)He＋eq\o\al(1,0)n是核聚變反應B．鈾核裂變的核反應為：eq\o\al(235,92)U→eq\o\al(141,56)Ba＋eq\o\al(92,36)Kr＋2eq\o\al(1,0)nC．在衰變方程eq\o\al(239,94)Pu→X＋He＋γ中，X原子核的質量數是234D．盧瑟福發(fā)現質子的核反應方程為：eq\o\al(4,2)He＋eq\o\al(14,7)N→eq\o\al(17,8)O＋eq\o\al(1,1)H答案：AD解析：根據核反應的特點可知，eq\o\al(3,1)H＋eq\o\al(2,1)H→eq\o\al(4,2)He＋eq\o\al(1,0)n是核聚變反應，故A項正確；鈾核裂變的核反應是用一個中子轟擊鈾核得到三個中子，方程式中中子不能約去，故B項錯誤；在衰變方程eq\o\al(239,94)Pu→X＋He＋γ中，He核的質量數是4，所以X原子核的質量數是239－4＝235，故C項錯誤；盧瑟福通過α粒子轟擊氮核得到質子，根據電荷數守恒、質量守恒，知方程式正確，故D項正確．6．如圖所示為1934年約里奧·居里夫婦用α粒子轟擊鋁箔時的實驗示意圖，他們除了探測到預料中的中子外，還發(fā)現拿走α粒子放射源以后，鋁箔仍繼續(xù)發(fā)射出一種神奇的粒子．下列說法中正確的是()A．α粒子轟擊鋁箔的核反應方程為：eq\o\al(27,13)Al＋eq\o\al(4,2)He→eq\o\al(30,15)P＋eq\o\al(1,1)HB．轟擊鋁箔后的生成物是磷(eq\o\al(30,15)P)，它的衰變方程為：eq\o\al(30,15)P→eq\o\al(30,14)Si＋eq\o\al(0,1)e＋γC．拿走α粒子放射源以后，鋁箔繼續(xù)發(fā)射出的神奇粒子實際上是中子D．磷(eq\o\al(30,15)P)也具有放射性，只是它不像天然放射性元素那樣有一定的半衰期答案：B解析：α粒子轟擊鋁箔的核反應方程為eq\o\al(27,13)Al＋eq\o\al(4,2)He→eq\o\al(30,15)P＋eq\o\al(1,0)n，故A項錯誤；轟擊鋁箔后的生成物是磷(eq\o\al(30,15)P)，是磷的一種放射性同位素，它的衰變方程為：eq\o\al(30,15)P→eq\o\al(30,14)Si＋eq\o\al(0,1)e＋γ，鋁箔繼續(xù)發(fā)射出的神奇粒子實際上是正電子，故B項正確，C項錯誤；轟擊鋁箔后的生成物是磷(eq\o\al(30,15)P)，是磷的一種同位素，它具有放射性，跟天然放射性元素一樣發(fā)生衰變，也有一定的半衰期，故D項錯誤．7．[2019·第一次全國大聯考(Ⅱ卷)](多選)2017年11月6日“華龍一號”核電項目首臺發(fā)電機已通過了“型式試驗”，全部指標達到和優(yōu)于設計要求，標志著我國“華龍一號”首臺發(fā)電機自主研制成功．“華龍一號”是利用原子核鏈式反應放出的巨大能量進行發(fā)電的，eq\o\al(235,92)U是核電站常用的核燃料.eq\o\al(235,92)U受一個中子轟擊后裂變成eq\o\al(141,56)Ba和eq\o\al(92,36)Kr兩部分，并產生3個中子．要使鏈式反應發(fā)生，裂變物質的體積要大于它的臨界體積．已知eq\o\al(235,92)U、eq\o\al(141,56)Ba、eq\o\al(92,36)Kr和中子eq\o\al(1,0)n的質量分別是235.0439u、140.9139u、91.8973u和1.0087u.若取1u＝931.5MeV/c2，則下列說法正確的是()A．該核反應方程為：eq\o\al(235,92)U→eq\o\al(141,56)Ba＋eq\o\al(92,36)Kr＋2eq\o\al(1,0)nB．該核反應方程為：eq\o\al(235,92)U＋eq\o\al(1,0)n→eq\o\al(141,56)Ba＋eq\o\al(92,36)Kr＋3eq\o\al(1,0)nC．因為裂變釋放能量，出現質量虧損，所以裂變后的總質量數減少D．一個eq\o\al(235,92)U裂變時放出的能量約為ΔE＝200.55MeV答案：BD解析：eq\o\al(235,92)U受一個中子轟擊后裂變成eq\o\al(141,56)Ba和eq\o\al(92,36)Kr兩部分，并產生3個中子，根據質量數和電荷數守恒，則有：eq\o\al(235,92)U＋eq\o\al(1,0)n→eq\o\al(141,56)Ba＋eq\o\al(92,36)Kr＋3eq\o\al(1,0)n，故A錯誤，B正確；該核反應過程中釋放能量，發(fā)生質量虧損，但是反應前后總質量數保持不變，故C錯誤；由質能方程ΔE＝Δmc2，取1u＝931.5MeV/c2，代入數據，計算得出放出的能量約為ΔE＝200.55MeV，所以D正確．8．氘核和氚核可發(fā)生熱核聚變而釋放巨大的能量，該反應方程為：eq\o\al(2,1)H＋eq\o\al(3,1)H→eq\o\al(4,2)He＋X，式中X是某種粒子．已知：eq\o\al(2,1)H、eq\o\al(3,1)H、eq\o\al(4,2)He和粒子X的質量分別為2.0141u、3.0161u、4.0026u和1.0087u；1u＝931.5MeV/c2，c是真空中的光速．由上述反應方程和數據可知()A．粒子X是eq\o\al(1,1)HB．該反應中的質量虧損為0.0289uC．該反應釋放出的能量約為17.6Me