搜索
2020’新课标·名师导学·高考第一轮总复习同步测试卷物理(十二)(波粒二象性原子和原子核)时间：90分钟总分：100分一、选择题(本大题共8小题，每小题6分，共48分．其中1～5为单项选择题，6～8题为多项选择题，全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错或不选的得0分)1．关于下列四幅图说法正确的是()CA．玻尔原子理论的基本假设认为，电子绕核运转轨道的半径是任意的B．光电效应产生的条件：光强大于临界值C．电子束通过铝箔时的衍射图样证实了运动电子具有波动性D．发现少数α粒子发生了较大偏转，说明原子核质量和体积都很大【解析】根据玻尔理论知道，电子的轨道不是任意的，电子有确定的轨道，且轨道是量子化的，故A错误；光电效应实验产生的条件为：光的频率大于极限频率，故B错误；电子束通过铝箔时的衍射图样证实了电子具有波动性，故C正确；发现少数α粒子发生了较大偏转，说明原子的正电荷绝大部分集中在很小空间范围，α粒子散射实验说明了原子的核式结构，故D错误．2．下列说法正确的是()A．β射线与γ射线一样是电磁波，但穿透本领比γ射线强B．光电效应和康普顿效应深入揭示了光的粒子性，前者表明光子具有能量，后者表明光子既具有能量，也具有动量C．某原子核经过一次α衰变和两次β衰变后，核内中子数减少6个D．氡的半衰期为3.8天，4个氡原子核经过7.6天后就一定只剩下1个氡原子核B【解析】γ射线是电磁波，β射线不是电磁波，β射线穿透本领比γ射线弱，选项A错误；光电效应和康普顿效应深入揭示了光的粒子性，前者表明光子具有能量，后者表明光子既具有能量，也具有动量，选项B正确；某原子核经过一次α衰变核内中子数减小2，两次β衰变后，核内中子数减少2个，则核内中子数减少4个，选项C错误；半衰期是大量原子核衰变的统计规律，对少数原子核不适用，则选项D错误．3．图甲为氢原子的能级图，图乙为某金属在光的照射下，发生光电效应时产生的光电子的最大初动能Ek与入射光频率ν的关系图象．若氢原子从n＝3能级跃迁到n＝2能级放出的光子刚好使该金属发生光电效应，普朗克常数h＝6.63×10－34J·s，1eV＝1.6×10－19J，则下列说法正确的是()A．由乙图知普朗克常量h＝－Eν0B．乙图中E＝hν0＝1.89eVC．该金属的极限频率为5.4×1014HzD．用氢原子从n＝2能级跃迁到n＝1能级释放的光子去照射该金属，打出光电子的最大初动能为10.2eVB【解析】由爱因斯坦光电效应方程Ek＝hν－hν0知，结合图象可知，图线的斜率k＝h＝Eν0，故A错误．纵轴截距的大小等于逸出功，即E＝hν0，氢原子从n＝3能级跃迁到n＝2能级放出的光子刚好使该金属发生光电效应，则逸出功W0＝－1.51eV－(－3.4)eV＝1.89eV，则E＝hν0＝1.89eV，故B正确；金属的极限频率ν0＝W0h＝1.89×1.6×10－196.63×10－34Hz＝4.6×1014Hz，故C错误；氢原子从n＝2能级跃迁到n＝1能级，辐射的光子能量等于10.2eV，根据光电效应方程知，光电子的最大初动能Ekm＝hν－W0＝10.2eV－1.89eV＝8.31eV，故D错误．4．在光电效应实验中，飞飞同学用同一光电管在不同入射光条件下(甲光、乙光、丙光)得到了三条光电流与电压之间的关系曲线，如图所示．则可判断出()A．乙光的波长大于丙光的波长B．甲光的频率大于乙光的频率C．与乙光对应的遏止电压大于与丙光对应的遏止电压D．与甲光对应的光电子最大初动能大于与丙光对应的光电子最大初动能A【解析】根据eUc＝12mv2m＝hν－W0，入射光的频率越高，对应的遏止电压Uc越大．丙光的遏止电压大于乙光的遏止电压，所以丙光的频率大于乙光的频率，则乙光的波长大于丙光的波长，故A正确；甲光、乙光的遏止电压相等，所以甲光、乙光的频率相等，故B错误；丙的遏止电压最大，甲、乙遏止电压相同，且均小于丙的遏止电压，故C错误；丙光的遏止电压大于甲光的遏止电压，所以甲光对应的光电子最大初动能小于丙光的光电子最大初动能．故D错误；故选A.5．如图所示为氢原子的能级图，下列说法正确的是()A．从n＝3能级跃迁到n＝2能级时，电子的动能会变大，电势能会减小B．氢原子从高能级向低能级跃迁时可能会辐射出γ射线C．一个处于n＝4激发态的氢原子向基态跃迁时，最多可能发出6条光谱线D．用能量为12.5eV的电子轰击处于基态的氢原子，一定不能使氢原子发生能级跃迁A【解析】从n＝3能级跃迁到n＝2能级时，电子的轨道半径减小，则动能会变大，电势能会减小，选项A正确；γ射线的产生机理是原子核受激发，是原子核变化才产生的，则氢原子从高能级向低能级跃迁时不可能会辐射出γ射线，故B错误；一个处于n＝4激发态的氢原子向基态跃迁时，最多可能发出3条光谱线，即4→3，3→2，2→1，选项C错误；用能量为12.5eV的电子轰击处于基态的氢原子，由于：E2－E1＝－3.4eV－(－13.6)eV＝10.2eV，可知氢原子可以吸收电子的一部分能量发生能级跃迁，故D错误．6．下列判断正确的是()A.21H＋31H→42He＋10n是聚变B.23592U＋10n→14054Xe＋9438Sr＋210n是裂变C.22688Ra→22286Rn＋42He是α衰变D.2411Na→2412Mg＋0－1e是裂变【解析】核聚变方程是质量轻的核结合成质量大的新核，故A正确．裂变方程是质量较大的核在中子作用下分裂成较轻的几个新核，故B正确．α衰变是自发地进行的，不需其它粒子轰击，生成一个新核和氦原子核．故C正确．β衰变自发发生且生成电子，故D错误．故选ABC.ABC7．据媒体报道，叛逃英国的俄罗斯前特工利特维年科在伦敦离奇身亡．英国警方调查认为毒杀利特维年科的是超级毒药——放射性元素钋(21084Po)．若元素钋发生某种衰变，其半衰期是138天，衰变方程为21084Po→20682Pb＋Y＋γ，则下列说法正确的是()A．该元素发生的是β衰变B．Y原子核含有4个核子C．γ射线是衰变形成的铅核释放的D．200g的21084Po经276天，已发生衰变的质量为150gBCD【解析】根据衰变方程为21084Po→20682Pb＋Y＋γ.可知，Y是42He，属于α衰变，而γ射线是伴随着α衰变产生的，故A错误；根据电荷数守恒和质量数守恒得，Y的电荷数为2，质量数为4，则核子数为4，故B正确．γ射线是衰变形成的铅核释放的，故C正确；根据m＝m0(12)tT知，200g的21084Po经276天，未衰变的质量为50g，故D正确．8.23290Th(钍)经过一系列的α衰变和β衰变，成为20882Pb(铅)()A．铅核比钍核少8个质子B．铅核比钍核少24个中子C．共经过6次α衰变和4次β衰变D．共经过4次α衰变和6次β衰变【解析】根据质量数和电荷数守恒可知，铅核比钍核少90－82＝8个质子，少232－208－8＝16个中子，故A正确，B错误．发生α衰变是放出42He，发生β衰变是放出电子0－1e，设发生了x次α衰变和y次β衰变，则根据质量数和电荷数守恒有：2x－y＋82＝90，4x＋208＝232，解得：x＝6，y＝4，故衰变过程中共有6次α衰变和4次β衰变，故C正确，D错误．AC二、填空题(每空4分，共8分)9．(8分)两种放射性元素的原子核acA和bdB，其半衰期分别为T和12T.若经过2T后两种元素的核的质量相等，则开始时两种核的个数之比N1∶N2＝_________；若经过2T后两种核的个数相等，则开始时两种核的质量之比m1∶m2＝________．b∶4aa∶4b【解析】若开始时两种核的个数分别为N1和N2，则经时间2T后剩下的核的个数就分别为14N1和116N2，而此时两种核的质量相等，于是有14N1a＝116N2b，由此可得N1∶N2＝b∶4a.若开始时两种核的质量分别为m1和m2，则经时间2T后剩下的核的质量就分别为14m1和116m2，而此时两种核的个数相等，于是有m14a＝m216b由此可得m1∶m2＝a∶4b.三、计算题(本大题共3个小题，共44分，解答时应写出必要的文字说明、方程式和演算步骤，有数值计算的要注明单位)10．(12分)氢原子处于基态时，原子的能级为E1＝－13.6eV，普朗克常量h＝6.63×10－34J·s，当氢原子在n＝4的激发态时，问：(1)要使氢原子电离，入射光子的最小能量是多少？(2)能放出的光子的最大能量是多少？【解析】(1)由氢原子的能级公式得E4＝142E1＝－0.85eV故要使处在n＝4能级的氢原子电离，入射光子的最小能量为0.85eV.(2)由hν＝E4－E1可知hν＝E4－E1＝12.75eV即处于n＝4的氢原子跃迁到n＝1时放出光子的能量最大为12.75eV.11．(14分)如图所示，光电管的阴极K是用极限波长为λ0＝5.0×10－7m的钠制成．现用波长为λ＝3.0×10－7m的紫外线照射阴极K，当光电管阳极A和阴极K之间的电压U＝2.1V时，光电流达到最大值Im＝0.56μA.已知元电荷的电荷量e＝1.60×10－19C，普朗克常量h＝6.63×10－34J·s，光速c＝3×108m/s.求：(1)每秒钟内由阴极K发射的光电子数目n；(2)电子到达阳极A时的最大动能Ekm；(保留三位有效数字)(3)该紫外线照射下的遏止电压Uc.(保留三位有效数字)【解析】(1)光电流达到最大值时Im＝qt；q＝ne，其中t＝1s解得n＝3.5×1012(个)(2)光电子从阴极K逸出时的最大初动能为Ekm0，由光电效应方程有Ekm0＝hcλ－hcλ0由动能定理Ekm＝Ekm0＋Ue解得Ekm＝6.01×10－19J(或3.76eV)(3)由Uce＝Ekm0可得Uc＝1.66V12．(18分)一个铍核(94Be)和一个α粒子反应后生成一个碳核，放出一个中子，并释放出5.6MeV的能量．(结果均保留两位有效数字)(1)写出这个核反应方程；(2)如果铍核和α粒子共130g，且刚好反应完，共放出多少能量？(3)这130g物质反应过程中，其质量亏损是多少？【解析】(1)核反应方程：94Be＋42He→126C＋10n；(2)发生一次完全反应时共要13g，铍94Be和α粒子共130g发生了完全反应，则共发生10次完全反应，此过程需要10mol94Be和10molα粒子，而一个铍核94Be和一个α粒子结合成一个碳核126C，并放出5.6MeV的能量；1eV＝1.6×10－19J；则10mol94Be和10molα粒子反应产生的能量为E＝10×6.02×1023×5.6×106×1.6×10－19J＝5.4×1012J；(3)反应过程中损失的总质量Δm＝Ec2＝5.4×1012（3×108）2kg＝6.0×10－5kg.