高考物理二轮复习 专题15 原子结构与原子核押题专练(含解析)1

1专题15原子结构与原子核1．下列说法正确的是()A．普朗克在研究黑体辐射问题时提出了能量子假说B．若使用某种频率的光不能使某金属发生光电效应，则需增大入射光光照强度才行C．结合能越大，原子核结构一定越稳定D．用一束绿光照射某金属，能发生光电效应，若换成紫光来照射该金属，也一定能发生光电效应E．将核子束缚在原子核内的核力，是不同于万有引力和电磁力的另一种相互作用1．ADE普朗克在研究黑体辐射问题时提出了能量子假说，A正确．只有当入射光的频率大于金属的极限频率时，才会发生光电效应，B错误．比结合能(平均结合能)越大，原子核结构一定越稳定，C错误．由于紫光的频率大于绿光的频率，故绿光照射某金属能发生光电效应，若换成紫光来照射该金属，也一定能发生光电效应，D正确．将核子束缚在原子核内的核力，是短程力，是不同于万有引力和电磁力的另一种相互作用，E正确．2．以下是有关近代物理学的若干叙述，其中正确的有()A．紫外线照射到金属锌板表面时能产生光电效应，则当增大紫外线的照射强度时，从锌板表面逸出的光电子的最大初动能也随之增大B．每个核子只跟邻近的核子发生核力作用C．原子核式结构模型是由汤姆孙在α粒子散射实验基础上提出的D．太阳内部发生的核反应是热核反应E．关于原子核内部的信息，最早来自天然放射现象3．下列说法正确的是()A．用光照射某种金属，有光电子从金属表面逸出，如果光的频率不变，而减弱光的强度，则逸出的光电子数减少，光电子的最大初动能不变B．X射线的衍射实验，证实了物质波假设是正确的C．发生光电效应时，光电子的最大初动能与入射光的频率成正比D．在康普顿效应中，当入射光子与晶体中的电子碰撞时，把一部分动量转移给电子，因此光子散射后2波长变长E．速度相等的电子和质子，电子的波长大4．目前，在居室装修中经常用到花岗岩、大理石等装饰材料，这些岩石都不同程度地含有放射性元素．比如，有些含有铀、钍的花岗岩等岩石会释放出放射性惰性气体氡，而氡会发生放射性衰变，放射出α、β、γ射线，这些射线会导致细胞发生癌变及呼吸道等方面的疾病．根据有关放射性知识可知，下列说法正确的是()A．氡的半衰期为3.8天，若取4个氡原子核，经7.6天后就剩下一个原子核了B．β衰变所释放的电子是原子核内的中子转化成质子和电子所产生的C．γ射线一般伴随着α或β射线产生，在这三种射线中，α射线的穿透能力最强，电离能力最弱D．发生α衰变时，生成核与原来的原子核相比，中子数减少了44．B半衰期遵循统计规律，对单个或少数原子核是没有意义的，A错误．根据3种射线的特性及衰变实质可知B正确，C、D错误．5．在物理学的发展过程中，许多物理学家的科学发现推动了人类历史的进步．下列表述符合物理学史实的是()A．普朗克为了解释黑体辐射现象，第一次提出了能量量子化理论B．爱因斯坦为了解释光电效应的规律，提出了光子说C．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D．贝克勒尔通过对天然放射性的研究，发现原子核是由质子和中子组成的E．玻尔大胆提出假设，认为实物粒子也具有波动性5．ABC普朗克为了解释黑体辐射现象，第一次提出了能量量子化理论，A正确．爱因斯坦为了解释光电效应的规律，提出了光子说，B正确．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，C正确．贝克勒尔通过对天然放射性的研究，发现原子核具有复杂结构，D错误．德布罗意大胆提出假设，认为实物粒子也具有波动性，E错误．6．下列说法正确的是()3A．卢瑟福通过α粒子散射实验建立了原子核式结构模型B．β衰变中产生的β射线实际上是原子的核外电子挣脱原子核的束缚而形成的C．爱因斯坦在对光电效应的研究中，提出了光子说D．对于任何一种金属都存在一个极限频率，入射光的频率必须大于这个极限频率，才能产生光电效应E．根据玻尔理论可知，氢原子辐射出一个光子后，氢原子的电势能增大，核外电子的运动动能减小7．如图所示为氢原子的能级图．氢原子从n＝5的能级跃迁到n＝3的能级时辐射出a光子，从n＝4的能级跃迁到n＝2的能级时辐射出b光子．下列说法正确的是()A．a光子的能量比b光子的能量大B．若a、b两种光在同一种均匀介质中传播，则a光的传播速度比b光的传播速度大C．若b光能使某种金属发生光电效应，则a光一定能使该金属发生光电效应D．若用同一双缝干涉装置进行实验，用a光照射双缝得到相邻亮条纹的间距比用b光照射双缝得到的相邻亮条纹的间距大7．BD据题意，氢原子从n＝5能级跃迁到n＝3能级释放的光子能量为ΔEa＝0.97eV＝hνa，氢原子从n＝4能级跃迁到n＝2能级释放的光子能量为ΔEb＝2.55eV＝hνb，则知b光光子的能量大，频率也大，在同一种均匀介质中，频率越大的光传播速度越慢，A错误，B正确．如果b光可以使某种金属发生光电效应，则a光不一定能使其发生光电效应，C错误．a光频率较小，则a光波长较大，所以在做双缝干涉实验时，用a光照射双缝时得到的干涉条纹较宽，D正确．8．下列说法正确的是()A．天然放射性现象说明原子核内部具有复杂的结构B．α粒子散射实验说明原子核内部具有复杂的结构4C．原子核发生β衰变生成的新核原子序数增加D．氢原子从能级3跃迁到能级2辐射出的光子的波长小于从能级2跃迁到能级1辐射出的光子的波长E．γ射线是原子核内部发生核反应而释放出的多余的能量9．太阳内部不断进行着各种核聚变反应，一个氘核和一个氚核结合成一个氦核是其中一种，请写出其核反应方程__________________；如果氘核的比结合能为E1，氚核的比结合能为E2，氦核的比结合能为E3，则上述反应释放的能量可表示为__________________．【解析】核反应方程为：21H＋31H→42He＋10n；反应释放的能量可表示为4E3－2E1－3E2.【答案】21H＋31H→42He＋10n4E3－2E1－3E2(每空8分)10．在航天器上仅利用太阳能电池板不能满足仪器用电，因此还需要利用核电池．核电池通常采用放射性材料——PuO2作为发电能源．PuO2中的Pu元素是23894Pu，23894Pu发生α衰变的核反应方程是_______________(衰变后新核的元素符号可用X表示)；生成的新核中含有的中子数为__________.23894Pu的半衰期是87.7年，大约要经过__________________年才会有75%的23894Pu原子核发生衰变．【解析】根据α衰变规律，可写出23894Pu发生α衰变的核反应方程是23894Pu→42He＋23492X.生成的新核23492X中含有的中子数为234－92＝142.要使75%的23894Pu原子核发生衰变，需要经过两个半衰期，即2×87.7年＝175.4年．【答案】23894Pu→42He＋23492X(4分)142(6分)175.4(6分)11．用甲、乙两种光做光电效应实验，发现光电流与电压的关系如图所示，由图可知，两种光的频率ν甲________ν乙(填“”“”或“＝”)，________(选填“甲”或“乙”)光的强度大．已知普朗克常量为h，被照射金属的逸出功为W0，则甲光对应的遏止电压为________．(频率用ν，元电荷用e表示)【解析】两种光的遏止电压相同，由eU＝Ekm可知，产生的光电子的最大初动能Ekm相同，由爱因斯坦光电效应方程可知，两种光的频率相等；因甲光的饱和光电流大于乙，则甲光的强度大，根据hν＝W0＋Ekm，5eU＝Ekm，联立解得U＝hν－W0e.【答案】＝(6分)甲(7分)hν－W0e(7分)12．(1)某科学家提出年轻热星体中核聚变的一种理论，其中的两个核反应方程为11H＋126C→137N＋Q1，11H＋157N→126C＋X＋Q2，方程中Q1、Q2表示释放的能量，相关的原子核质量见下表：则X是________，Q2________(选填“大于”“等于”或“小于”)Q1.原子核11H32He42He126C137N157N质量/u1.00783.01604.002612.000013.005715.0001(2)一个21083Bi原子核中含有的中子个数是________；21083Bi具有放射性，现有21083Bi元素16g，经15天，该元素还剩2g，则该元素的半衰期为________天．答案：(1)42He大于(2)127513．(1)如图所示为氢原子的能级示意图，一群氢原子处于n＝3的激发态，在向较低能级跃迁的过程中向外发出光子，并用这些光照射逸出功为2.49eV的金属钠．①这群氢原子能发出_______种不同频率的光，其中有________种频率的光能使金属钠发生光电效应．②金属钠发出的光电子的最大初动能________eV.(2)如图，三个质量相同的滑块A、B、C，间隔相等地静置于同一水平直轨道上．现给滑块A向右的初速度v0，一段时间后A与B发生碰撞，碰后A、B分别以18v0、34v0的速度向右运动，B再与C发生碰撞，碰后B、C粘在一起向右运动．滑块A、B与轨道间的动摩擦因数为同一恒定值．两次碰撞时间均极短．求B、C碰后瞬间共同速度的大小．解析：(1)①一群氢原子处于n＝3的激发态，在向较低能级跃迁的过程可以发出的光的种类有：n＝36向n＝2；n＝3向n＝1；n＝2向n＝1三种不同频率的光；n＝3向n＝2时放出的光子的能量是1.89eV，n＝3向n＝1时放出的光子的能量是12.09eV，n＝2向n＝1时放出的光子的能量是10.2eV，所以有2种频率的光能使金属钠发生光电效应．②金属钠发出的光电子的最大初动能是Ekm＝hν－W0＝12.09eV－2.49eV＝9.60eV.据题意可知WA＝WB④设B、C碰撞后瞬间共同速度的大小为v，由动量守恒定律得mvB′＝2mv⑤联立①②③④⑤式，代入数据得v＝2116v0⑥答案：(1)①32②9.60(2)2116v014．(1)如图所示是研究光电效应的实验装置，某同学进行了如下操作：①用频率为ν1的光照射光电管，此时电流表中有电流．调节滑动变阻器，将触头P向________(选填“a”或“b”)端滑动，使微安表示数恰好变为零，记下电压表示数U1.②用频率为ν2的光照射光电管，重复①中的步骤，记下电压表示数U2.已知电子的电量为e，由上述实验可知，普朗克常量h＝________(用上述已知量和测量量表示)．7(2)如图，光滑水平直轨道上两滑块A、B用橡皮筋连接，A的质量为m.开始时橡皮筋松弛，B静止，给A向左的初速度v0.一段时间后，B与A同向运动发生碰撞并粘在一起．碰撞后的共同速度是碰撞前瞬间A的速度的两倍，也是碰撞前瞬间B的速度的一半．求：①B的质量；②碰撞过程中A、B系统机械能的损失．解析：(1)①根据电路图，结合逸出电子受到电场阻力时，微安表示数才可能为零，因只有K的电势高于A点，即触头P向a端滑动，才能实现微安表示数恰好变为零．②根据光电效应方程得Ek1＝hν1－W0＝eU1Ek2＝hν2－W0＝eU2联立两式解得：h＝eU1－U2ν1－ν2.答案：(1)①a②eU1－U2ν1－ν2(2)①m2②16mv2015．(1)(多选)一群基态氢原子吸收某种波长的光后，可以发出三种波长的光，这三种光的波长关系为λ3＞λ2＞λ1，已知某金属的极限波长为λ2，则下列说法正确的是________．A．该金属的逸出功为hλ2B．波长为λ1的光一定可以使该金属发生光电效应C．波长为λ3的光一定可以使该金属发生光电效应D．基态氢原子吸收的光子的波长为λ1E．若用波长为λ4的光照射该金属且能发生光电效应，则发生光电效应的光电子的最大初动能为8hc1λ4－1λ2(2)两块厚度相同的木块A和B并列紧靠着放在光滑的水平面上，处于静止状态，其质量分别为mA＝2.0kg，mB＝0.9kg，B的上、下底面光滑．另有质量mC＝0.10kg的铅块C(其长度可略去不计)以大小为vC＝10m/s的速度恰好水平地滑到A的上表面，如图所示．若A、C间接触面粗糙，轻质弹簧的原长等于B板的长度，由相互作用，铅块C和木块B最后一起运动的共同速度