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考前热点保温测(十)波粒二象性原子结构和原子核1．(2019·唐山期末考试)关于碳14的衰变方程146C→AZX＋0－1e，下面说法正确的是()A．A等于13，Z等于5B．A等于14，Z等于7C．A等于14，Z等于5D．A等于13，Z等于6解析根据质量数和电荷数守恒可知：14＝A；6＝Z＋(－1)，解得Z＝7，B项正确。答案B2．甲、乙光子的能量之比为2∶1，它们都能使某种金属发生光电效应，且所产生的光电子最大初动能分别为E1、E2。该金属的逸出功为()A．E1＋E2B．E1－E2C．E1＋2E2D．E1－2E2解析根据光电效应方程Ek＝hν－W0，对应甲光子有hν甲＝E1＋W0，对应乙光子有hν乙＝E2＋W0又知hν甲＝2hν乙，解得W0＝E1－2E2，故D项正确，A、B、C三项错误。答案D3．在正负电子对撞机中，一个电子和一个正电子对撞发生湮灭而转化为一对光子。设正、负电子的质量在对撞前均为m，对撞前的动能均为E，光在真空中的传播速度为c，普朗克常量为h，则对撞后转化成光子的波长等于()A.hcEB.hmcC.hcmc2＋ED.hc2mc2＋E解析该反应方程为01e＋0－1e→2γ，由于光子的静止质量为零，所以质量的亏损为Δm＝2m，由质能方程，对应的能量为ΔE＝2mc2，根据能量守恒定律可知2hν＝2E＋ΔE，即有2hcλ＝2E＋2mc2，所以光子在真空中的波长λ＝hcmc2＋E，C项正确。答案C4．(2019·潍坊一中预测卷)下列的若干叙述中，不正确的是()A．核泄漏事故污染物Cs137能够产生对人体有害的辐射，其核反应方程式为13755Cs→13756Ba＋X，可以判断X为β粒子B．对于同种金属产生光电效应时，逸出光电子的最大初动能与照射光的频率成线性关系C．一块纯净的放射性元素矿石，经过一个半衰期以后，它的总质量剩下一半D．按照玻尔理论，氢原子核外电子从半径较小的轨道跃迁到半径较大的轨道时，电子的动能减小，原子的能量增大了解析核反应方程式为13755Cs→13756Ba＋X，可以根据质量数和电荷数守恒判断X为β粒子，故A项正确；根据Ek＝hν－W0，对于同种金属产生光电效应时，逸出光电子的最大初动能与照射光的频率成线性关系，故B项正确；一块纯净的放射性元素矿石，经过一个半衰期以后，只是这种放射性元素原子核的质量剩下一半，但还有生成的新核的质量，所以剩下矿石质量肯定大于原来的一半，故C项错误；按照玻尔理论，氢原子核外电子从半径较小的轨道跃迁到半径较大的轨道时，吸收光子，原子的能量增大了，由库仑力提供向心力得电子的速率v∝1r，所以动能减小，故D项正确。答案C5．(多选)下列说法正确的是()A．太阳辐射的能量主要来自太阳内部的热核反应B.23892U→23490Th＋42He是核裂变反应方程C．一个氢原子从n＝3能级跃迁到n＝2能级，该氢原子放出光子，动能增加D．将放射性元素的温度降低，它的半衰期会发生改变解析太阳辐射的能量主要来自太阳内部的热核反应，A项正确；23892U→23490Th＋42He是α衰变，B项错误；氢原子从高能级向低能级跃迁，放出光子，轨道半径减小，动能增大，势能减小，C项正确；半衰期与原子的物理状态和化学状态无关，D项错误。答案AC6．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，用这些光照射逸出功为2.49eV的金属钠。下列说法正确的是()A．这群氢原子能发出3种不同频率的光，其中从n＝3跃迁到n＝2所发出的光波长最短B．这群氢原子能发出2种不同频率的光，其中从n＝3跃迁到n＝1所发出的光频率最小C．金属钠表面发出的光电子的最大初动能为9.60eVD．金属钠表面发出的光电子的最大初动能为11.11eV解析一群氢原子处于n＝3的激发态，可能发出3种不同频率的光子，因为n＝3和n＝2间能级差最小，所以从n＝3跃迁到n＝2发出的光子频率最低，根据λ＝cν可知波长最长；因为n＝3和n＝1间能级差最大，所以从n＝3跃迁到n＝1发出的光子频率最高，波长最短，故A、B两项错误；从n＝3跃迁到n＝1发出的光子频率最高，发出的光子能量为ΔE＝13.60eV－1.51eV＝12.09eV。根据光电效应方程Ekm＝hν－W0得，最大初动能Ekm＝12.09eV－2.49eV＝9.60eV，故C项正确，D项错误。答案C7．(多选)研究光电效应规律的实验装置如图所示，以频率为ν的光照射光电管阴极K时，有光电子产生。由于光电管K、A间加的是反向电压，光电子从阴极K发射后将向阳极A做减速运动。光电流i由图中电流计G测出，反向电压U由电压表V测出，当电流计的示数恰好为零时，电压表的示数称为反向遏止电压Uc。在下列表示光电效应实验规律的图象中，正确的是()解析反向电压U和频率一定时，发生光电效应产生的光电子数与光强成正比，则单位时间到达阴极A的光电子数与光强也成正比，故光电流i与光强I成正比，A项正确；由动能定理知－qUc＝0－Ekm，又因Ekm＝hν－W0，所以Uc＝hνq－W0q，可知遏止电压Uc与频率ν是线性关系，不是正比关系，故B项错误；光强I与频率ν一定时，光电流i随反向电压的增大而减小，又据光电子动能大小的分布概率及发生后的方向性可知，C项正确；由光电效应知金属中的电子对光子的吸收是十分迅速的，时间小于10－9s时，10－9s后，光强I和频率ν一定时，光电流恒定，故D项正确。答案ACD8．(多选)关于原子结构和核反应的说法中正确的是()A．卢瑟福在α粒子散射实验的基础上提出了原子的核式结构模型B．发现中子的核反应过程是94Be＋42He→126C＋10nC．200万个23898U的原子核经过两个半衰期后剩下50万个23898UD．据图可知，原子核D和E聚变成原子核F要吸收能量解析卢瑟福在α粒子散射实验的基础上提出了原子的核式结构模型，A项正确；发现中子的核反应方程为94Be＋42He→126C＋10n，B项正确；半衰期为统计规律，适用于大量的原子发生衰变，C项错误；在核反应过程中，若有质量亏损，将放出能量，由题图中核子的平均质量可知，原子核D和E聚变成原子核F过程中，有质量亏损，要放出能量，D项错误。答案AB9．(多选)金属钙的逸出功为4.3×10－19J，普朗克常量h＝6.6×10－34J·s，光速c＝3.0×108m/s，以下说法正确的是()A．用波长为400nm的单色光照射金属钙，其表面有光电子逸出B．用波长为400nm的单色光照射金属钙，不能产生光电效应现象C．若某波长的单色光能使金属钙产生光电效应现象，则增大光的强度将会使光电子的最大初动能增大D．若某波长的单色光能使金属钙产生光电效应现象，则减小光的强度将会使单位时间内发射的光电子数减少解析波长为400nm的单色光的光子能量为E＝hcλ＝4.95×10－19J，大于金属钙的逸出功，可以产生光电效应现象。根据光电效应规律，光电子的最大初动能决定于入射光的频率而与其强度无关，但强度决定了单位时间内发射的光电子数的多少，A、D两项正确。答案AD10．(多选)图示为氢原子能级图以及从n＝3、4、5、6能级跃迁到n＝2能级时辐射的四条光谱线，已知从n＝3跃迁到n＝2的能级时辐射光的波长为656nm，下列叙述正确的有()A．四条谱线中频率最大的是HδB．用633nm的光照射能使氢原子从n＝2跃迁到n＝3的能级C．一群处于n＝3能级上的氢原子向低能级跃迁时，最多产生3种谱线D．如果Hδ可以使某种金属发生光电效应，只要照射时间足够长，光的强度足够大，Hβ也可以使该金属发生光电效应解析频率最大的光子对应的能量最大，即跃迁时能量差最大，故从n＝6能级跃迁到n＝2能级的频率最大，A项正确；原子跃迁过程中，吸收光子的能量应刚好等于两能级的能量差，B项错误；从n＝3能级向低能级跃迁时，可以是从3→2、2→1或者是3→1，即有三种频率不同的光子，C项正确；光电效应与光照的时间无关，Hδ光子的能量最大，故其他光子不一定可以使该金属产生光电效应，D项错误。答案AC11.紫外光电管是利用光电效应原理对油库等重要场所进行火灾报警的装置，其工作电路如图所示，其中A为阳极，K为阴极，只有当明火中的紫外线照射到K极时，c、d端才会有信号输出，已知地球表面太阳光中紫外线波长主要在315nm～400nm之间。而明火中的紫外线波长主要在200nm～280nm之间，下列说法正确的是()A．要实现有效报警，照射光电管的紫外线波长应大于280nmB．明火照射到K极时间要足够长，c、d端才会有输出电压C．仅有太阳光照射光电管时，c、d端输出的电压为零D．火灾报警时，照射光电管的紫外线波长越大，逸出的光电子最大初动能越大解析根据题意要实现有效报警，照射光电管的紫外线波长应介于200nm～280nm之间，故A项错误；光电效应的发生具有瞬时性，故B项错误；仅有太阳光照射光电管时，由于波长大于明火的波长即频率小于明火的频率，所以不能发生光电效应，回路中没有电流，c、d端也就没有电压，故C项正确；火灾报警时，照射光电管的紫外线波长越大，则频率越小，那么逸出的光电子最大初动能就越小，故D项错误。答案C12.在垂直于纸面的匀强磁场中，有一原来静止的原子核，该核衰变后，放出的带电粒子和反冲核的运动轨迹分别如图中a、b所示，由图可以判定()A．该核发生的是α衰变B．该核发生的是β衰变C．a表示反冲核的运动轨迹D．磁场方向一定垂直纸面向里解析放射性元素放出α粒子时，α粒子与反冲核的速度相反，而电性相同，则两个粒子受到的洛伦兹力方向相反，两个粒子的轨迹应为外切圆。而放射性元素放出β粒子时，β粒子与反冲核的速度相反，而电性相反，则两个粒子受到的洛伦兹力方向相同，两个粒子的轨迹应为内切圆，故放出的是β粒子，A项错误，B项正确；根据动量守恒定律，质量大的速度小，而速度小的，运动半径较小，故运动轨迹为b的质量较大，因此b是反冲核的运动轨迹，故C项错误；粒子在磁场中做匀速圆周运动，磁场方向不同，粒子旋转的方向相反，由于粒子的速度方向未知，不能判断磁场的方向，故D项错误。答案B13．LED，英文lightemittingdiode的简称，又称发光二极管。LED的心脏是一个半导体的晶片，它由两部分组成，一部分是P型半导体，里面拥有多余的带正电荷的空穴，另一端是N型半导体，里面拥有多余的电子。电流通过导线作用于这个晶片，自由电子在通过二极管时会陷入P型层中的空穴，这一过程中电子会从传导带向低轨道跃迁，因而电子会以光子的形式释放出能量。晶片材料的传导带与低轨道之间的能级差，决定光子的频率，当二极管由某些特定材料制成时，就能发出可见光子。LED因其独特的构造，多数光子不会被半导体材料自身吸收，因而能向外释放大量的光子。根据以上信息，下列说法正确的是()A．白炽灯是通过加热灯丝发光的，LED灯也需要通过加热才能发光，它们工作时都会散发大量的热B．传导带与低轨道之间的能级差越大，电子跃迁时辐射出光子的波长越长C．普通硅二极管工作时不能产生可见光，而只会发出红外线，是由于该材料的传导带与低轨道之间的能级差太小D．LED灯与普通灯泡一样，没有正负极解析LED灯是由电子从传导带向低轨道跃迁时电子以光子的形式放出能量而发光的，LED灯不需要通过加热才发光，工作时不会散发大量的热，故A项错误；传导带与低轨道之间的能级差越大，电子跃迁时辐射出光子的频率越高，电子跃迁时辐射出光子的波长越短，故B项错误；普通硅二极管工作时不能产生可见光，而只会发出红外线，是由于该材料的传导带与低轨道之间的能级差太小，电子跃迁时辐射出光子的频率太低，故C项正确；单个LED灯是分正负极的，反向不能发光，LED节能灯就不分正负，直接用在交流电上，故D项错误。答案C14.某同学在研究光电效应时，不同光照射到同一光电管时得到的光电流与电压的关系图象如图所示。则下列有关说法中正确的是()A．光线1、3为同一色光，光线3的光照强度更强B．光线1、2为同一色光，光线1的光照强度更强C．光线1、2为不同色光，光线2的频率较大D．保持光线