（通用版）2020版高考物理二輪復(fù)習(xí) 專題分層突破練13 光電效應(yīng) 原子結(jié)構(gòu)和原子核（含解析）

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1、專題分層突破練13　光電效應(yīng)　原子結(jié)構(gòu)和原子核 A組 1.關(guān)于下列物理史實(shí)與物理現(xiàn)象,說法正確的是(　　) 　　　　　　　　　　　　　　　　 A.光電效應(yīng)現(xiàn)象由德國物理學(xué)家赫茲發(fā)現(xiàn),愛因斯坦對其做出了正確的解釋 B.只有入射光的頻率低于截止頻率,才會(huì)發(fā)生光電效應(yīng) C.根據(jù)愛因斯坦的光電效應(yīng)方程可知,光電子的最大初動(dòng)能與入射光的頻率成正比 D.光電效應(yīng)現(xiàn)象證明光是一種波 2.(2019山東濰坊高三模擬)下列核反應(yīng)中放出的粒子為中子的是(　　) A.?714N俘獲一個(gè)α粒子,產(chǎn)生?817O并放出一個(gè)粒子 B.1327Al俘獲一個(gè)α粒子,產(chǎn)生?1530P并放出一個(gè)粒子 C.51

2、1B俘獲一個(gè)質(zhì)子,產(chǎn)生?48Be并放出一個(gè)粒子 D.36Li俘獲一個(gè)質(zhì)子,產(chǎn)生?23He并放出一個(gè)粒子 3. 如圖所示,用波長為λ0的單色光照射某金屬,調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器,當(dāng)電壓表的示數(shù)為某值時(shí),電流表的示數(shù)恰好減小為零;再用波長為4λ05的單色光重復(fù)上述實(shí)驗(yàn),當(dāng)電壓表的示數(shù)增加到原來的3倍時(shí),電流表的示數(shù)又恰好減小為零。已知普朗克常數(shù)為h,真空中光速為c。該金屬的逸出功為(　　) A.5hc4λ0 B.hcλ0 C.7hc8λ0 D.7hc4λ0 4.如圖甲所示為研究光電效應(yīng)中入射光的頻率、強(qiáng)弱與光電子發(fā)射情況的實(shí)驗(yàn)電路,陰極K受到光照時(shí)可以發(fā)射光電子,電源正負(fù)極可以對調(diào)。實(shí)驗(yàn)中得

3、到如圖乙所示的實(shí)驗(yàn)規(guī)律,下列表述錯(cuò)誤的是(　　) A.在光照條件不變的情況下,隨著所加電壓的增大,光電流趨于一個(gè)飽和值 B.在光的頻率不變的情況下,入射光越強(qiáng)飽和電流越大 C.一定頻率的光照射光電管,不論光的強(qiáng)弱如何,遏止電壓不變 D.藍(lán)光的遏止電壓大于黃光的遏止電壓是因?yàn)樗{(lán)光強(qiáng)度大于黃光強(qiáng)度 5.如圖所示,當(dāng)一束一定強(qiáng)度的黃光照射到光電管陰極K上時(shí),此時(shí)滑片P處于A、B中點(diǎn),電流表中有電流通過,則(　　) A.若將滑片P向B端移動(dòng)時(shí),電流表讀數(shù)有可能不變 B.若將滑片P向A端移動(dòng)時(shí),電流表讀數(shù)一定增大 C.若用紅外線照射陰極K時(shí),電流表中一定沒有電流通過 D.若用一

4、束紫光照射陰極K時(shí),電流表可能沒有讀數(shù) 6.如圖是氫原子的能級示意圖。當(dāng)氫原子從n=4的能級躍遷到n=3的能級時(shí),輻射出光子a;從n=3的能級躍遷到n=2的能級時(shí),輻射出光子b。以下判斷正確的是(　　) A.在真空中光子a的波長大于光子b的波長 B.光子b可使氫原子從基態(tài)躍遷到激發(fā)態(tài) C.光子a可能使處于n=4能級的氫原子電離 D.大量處于n=3能級的氫原子向低能級躍遷時(shí)最多輻射2種不同譜線 7.國家大科學(xué)工程——中國散裂中子源(CSNS)于2017年8月28日首次打靶成功,獲得中子束流,可以為諸多領(lǐng)域的研究和工業(yè)應(yīng)用提供先進(jìn)的研究平臺。下列核反應(yīng)中放出的粒子為中子的是(　　)

5、 A.?714N俘獲一個(gè)α粒子,產(chǎn)生?817O并放出一個(gè)粒子 B.1327Al俘獲一個(gè)α粒子,產(chǎn)生?1530P并放出一個(gè)粒子 C.511B俘獲一個(gè)質(zhì)子,產(chǎn)生?48Be并放出一個(gè)粒子 D.36Li俘獲一個(gè)質(zhì)子,產(chǎn)生?23He并放出一個(gè)粒子 8.對下列各項(xiàng)敘述正確的是(　　) A.實(shí)物粒子只具有粒子性,沒有波動(dòng)性,光子具有粒子二象性 B.α粒子散射實(shí)驗(yàn)中少數(shù)α粒子發(fā)生較大偏轉(zhuǎn)是盧瑟福猜想原子核式結(jié)構(gòu)模型的主要依據(jù) C.當(dāng)入射光的波長低于極限波長時(shí)不會(huì)發(fā)生光電效應(yīng) D.若使放射性物質(zhì)的溫度升高,其半衰期將減小 9.下列說法中正確的是(　　) A.碘131(即?53131I)

6、核不穩(wěn)定,會(huì)發(fā)生β衰變,其半衰期為8天,經(jīng)過8天后,30個(gè)放射性碘131衰變的個(gè)數(shù)一定是15個(gè) B.光電效應(yīng)揭示了光的粒子性 C.α射線、β射線、γ射線本質(zhì)上都是電磁波,且γ射線的波長最短 D.當(dāng)某種單色光照射某金屬表面時(shí),能產(chǎn)生光電效應(yīng),則入射光的波長越大,產(chǎn)生的光電效應(yīng)的最大初動(dòng)能越大 10.一種高溫?cái)U(kuò)散云室探測射線的原理是:在上蓋透明的密封容器內(nèi),放射源镅?95241Am衰變成镎?93237Np的過程中,放射線穿過干凈空氣并使其電離,沿射線徑跡產(chǎn)生一連串的凝結(jié)核,容器內(nèi)就出現(xiàn)“云霧”,這樣就可以看到射線的徑跡。已知?95241Am的半衰期為432.6年,則下列說法正確的是(　　)

7、 A.放射線是核外電子電離形成的 B.通過該云室看到的是α射線的徑跡 C.0.4 g的?95241Am經(jīng)過865.2年衰變了0.1 g D.若云室的溫度升高,95241Am的半衰期會(huì)變短 11.(2019遼寧沈陽檢測)靜止在勻強(qiáng)電場中的碳14原子核,某時(shí)刻放射的某種粒子與反沖核的初速度方向均與電場方向垂直,且經(jīng)過相等的時(shí)間后形成的軌跡如圖所示(a、b表示長度)。那么碳14的核反應(yīng)方程可能是(　　) A.614C→24He+410Be B.614C→10e+514B C.614C→-10e+714N D.614C→12H+512B B組 12.(多選)原子核的比結(jié)合能隨質(zhì)量

8、數(shù)的變化圖象如圖所示,下列判斷正確的是(　　) A.比結(jié)合能越大,原子核越穩(wěn)定 B.12H核比?36Li核更穩(wěn)定 C.92235U核裂變成兩個(gè)中等質(zhì)量的核時(shí)釋放能量 D.3689Kr核的結(jié)合能比?92235U核的大 13.(多選)下列說法中正確的是(　　) A.α粒子散射實(shí)驗(yàn)是盧瑟福建立原子核式結(jié)構(gòu)模型的重要依據(jù) B.根據(jù)玻爾理論,氫原子輻射出一個(gè)光子后,氫原子的電勢能增大 C.在光電效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)中,入射光的強(qiáng)度增大,光電子的最大初動(dòng)能也增大 D.83210Bi的半衰期是5天,12 g83210Bi經(jīng)過15天衰變后剩余的質(zhì)量為1.5 g 14.(2019湖南十校聯(lián)考)盧瑟

9、福在1909年做了著名的α粒子散射實(shí)驗(yàn),并提出了原子核式結(jié)構(gòu)模型。在盧瑟福核式結(jié)構(gòu)模型的基礎(chǔ)上,玻爾引入定態(tài)假設(shè)和量子化條件提出了氫原子的玻爾模型。根據(jù)玻爾模型,可假設(shè)靜止的基態(tài)氫原子的電子的軌跡半徑為r、電子的質(zhì)量為m、電子的電荷量為e、靜電力常量為k、普朗克常量為h,電子繞原子核僅在庫侖力的作用下做勻速圓周運(yùn)動(dòng)(提示:電子和原子核均可看成點(diǎn)電荷;以無窮遠(yuǎn)處的電勢為零,電荷量為Q的正點(diǎn)電荷在距離自身L處的電勢為φL=kQL;氫原子的能量為電子繞核運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能和電勢能之和)。以下問題中氫原子均處于靜止?fàn)顟B(tài),則: (1)求在經(jīng)典理論下,基態(tài)氫原子的核外電子繞核運(yùn)動(dòng)的線速度v。 (2)求電子繞核

10、運(yùn)動(dòng)形成的等效電流I。 (3)已知?dú)湓犹幱诘谝患ぐl(fā)態(tài)時(shí),電子繞核運(yùn)動(dòng)的軌跡半徑為4r,求氫原子第一激發(fā)態(tài)與基態(tài)能量差ΔE。 專題分層突破練13　光電效應(yīng) 原子結(jié)構(gòu)和原子核 1.A　解析 1887年德國物理學(xué)家赫茲發(fā)現(xiàn)了光電效應(yīng)現(xiàn)象,愛因斯坦對光電效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)規(guī)律做出了正確的解釋,故A正確;每種金屬都有一個(gè)截止頻率,只有入射光的頻率高于截止頻率,才會(huì)發(fā)生光電效應(yīng),故B錯(cuò)誤;愛因斯坦的光電效應(yīng)方程Ek=hν-W0,光電子的最大初動(dòng)能與入射光的頻率不成正比,故C錯(cuò)誤;光電效應(yīng)現(xiàn)象證明光具有粒子性,故D錯(cuò)誤;故選A。 2.B　解析 根據(jù)核反應(yīng)方程:1327Al+24He→?1530P+0

11、1n可得?1327Al俘獲一個(gè)α粒子,產(chǎn)生?1530P并放出一個(gè)粒子是中子,故B正確。 3.C　解析 設(shè)第一次實(shí)驗(yàn)遏止電壓為U,根據(jù)光電效應(yīng)方程,則光電子的最大初動(dòng)能為:Ekm=eU=hcλ0-W0;用波長為4λ05的單色光照射時(shí),Ekm=3eU=hc45λ0-W0;聯(lián)立解得:W0=7hc8λ0,故C正確。 4.D　解析 在光照條件不變的情況下,隨著所加電壓的增大,則從K極發(fā)射出的電子射到陽極的電子越來越多,則光電流趨于一個(gè)飽和值,選項(xiàng)A正確;在光的頻率不變的情況下,入射光越強(qiáng),則單位時(shí)間射出的光電子數(shù)越多,則飽和電流越大,選項(xiàng)B正確;一定頻率的光照射光電管,不論光的強(qiáng)弱如何,根據(jù)光電效應(yīng)

12、的規(guī)律可知射出的光電子的最大初動(dòng)能不變,則遏止電壓不變,選項(xiàng)C正確;因?yàn)樗{(lán)光的頻率大于黃光,藍(lán)光頻率大于黃光頻率,所以藍(lán)光的遏止電壓大于黃光的遏止電壓,故選項(xiàng)D錯(cuò)誤;此題選擇錯(cuò)誤的選項(xiàng),故選D。 5.A 6.A　解析 氫原子從n=4的能級躍遷到n=3的能級時(shí)的能級差小于從n=3的能級躍遷到n=2的能級時(shí)的能級差,根據(jù)Em-En=hν知,光子a的能量小于光子b的能量,所以a光的頻率小于b光的頻率,光子a的波長大于光子b的波長,故A正確;光子b的能量小于基態(tài)與任一激發(fā)態(tài)的能級差,所以不能被基態(tài)的原子吸收,故B錯(cuò)誤;光子a的能量小于n=4能級的電離能,所以不能使處于n=4能級的氫原子電離,C錯(cuò)誤

13、;大量處于n=3能級的氫原子向低能級躍遷時(shí)最多輻射3種不同譜線,故D錯(cuò)誤。 7.B　解析 本題考查核反應(yīng)方程式的書寫,根據(jù)質(zhì)量數(shù)和核電荷數(shù)守恒可快速選出答案。根據(jù)質(zhì)量數(shù)和核電荷數(shù)守恒可得:?714N+?24He→817O+11H,選項(xiàng)A錯(cuò)誤;1327Al+?24He→?1530P+01n,選項(xiàng)B正確;511B+11H→?48Be+24He,選項(xiàng)C錯(cuò)誤;36Li+11H→23He+24He,選項(xiàng)D錯(cuò)誤。 8.B　解析 任何物體都有波粒二象性,大到實(shí)物粒子,小到光子,選項(xiàng)A錯(cuò)誤;α粒子散射實(shí)驗(yàn)中少數(shù)α粒子發(fā)生較大偏轉(zhuǎn)是盧瑟福猜想原子核式結(jié)構(gòu)模型的主要依據(jù),選項(xiàng)B正確;入射光的波長低于極限波長,

14、則入射光的頻率高于極限頻率,會(huì)發(fā)生光電效應(yīng),選項(xiàng)C錯(cuò)誤;半衰期不受外部條件的影響,選項(xiàng)D錯(cuò)誤;故選B。 9.B　解析 半衰期是對大量原子核的一個(gè)統(tǒng)計(jì)規(guī)律,對少數(shù)粒子不適用,故A錯(cuò)誤;α射線是氦核,β射線是高速運(yùn)動(dòng)的電子,只有γ射線本質(zhì)上是電磁波,故C錯(cuò)誤;根據(jù)光電效應(yīng)方程:Ekm=hcλ-W0,可知能產(chǎn)生光電效應(yīng)時(shí),入射光的波長越大,產(chǎn)生的光電效應(yīng)的最大初動(dòng)能越小,故D錯(cuò)誤。故選B。 10.B　解析 根據(jù)題意可知反應(yīng)方程為?95241Am→93237Np+24He,則放射線是原子核的衰變放出的α粒子,通過該云室看到的是α射線的徑跡,選項(xiàng)A錯(cuò)誤,B正確;0.4g的?95241Am經(jīng)過865.

15、2年經(jīng)過了兩個(gè)半衰期,則還剩下0.1g,選項(xiàng)C錯(cuò)誤;半衰期與外界環(huán)境無關(guān),選項(xiàng)D錯(cuò)誤;故選B。 11.A　解析 設(shè)時(shí)間為t,則12a1t2v1t=2?、?12a2t2v2t=4?、?而加速度a=qEm,則①②得q1m1v1∶q2m2v2=1∶2,又因?yàn)閯?dòng)量守恒m1v1=m2v2,故q1∶q2=1∶2,故只有A正確。 12.AC　解析 比結(jié)合能越大原子核越穩(wěn)定,故A正確。由題圖可知?12H核比?36Li核的比結(jié)合能小,故?12H核比?36Li核更不穩(wěn)定,故B錯(cuò)誤;重核裂變成中等質(zhì)量的核,有質(zhì)量虧損,釋放能量,故C正確;由圖可知,3689Kr核的比結(jié)合能比?92235U核的大,但是?3689K

16、r核的結(jié)合能小于?92235U核的結(jié)合能,故D錯(cuò)誤,故選AC。 13.AD　解析 α粒子散射實(shí)驗(yàn)是盧瑟福建立原子核式結(jié)構(gòu)模型的重要依據(jù),故A正確;根據(jù)玻爾理論可知,氫原子輻射出一個(gè)光子后,氫原子的電勢能減小,故B錯(cuò)誤;在光電效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)中,入射光的強(qiáng)度增大,頻率不變,光電子的最大初動(dòng)能Ek=hν-W不變,C錯(cuò)誤;12g83210Bi經(jīng)過15天后,發(fā)生了3次衰變,則還有1.5g未衰變,故D正確;故選AD。 14.答案 (1)ekmr　(2)e22πrkmr　(3)3ke28r 解析 (1)由庫侖力提供向心力有ke2r2=mv2r,解得v=ekmr。 (2)電子繞核運(yùn)動(dòng)的周期T=2πrv=2πremrk,則I=eT=e22πrkmr。 (3)基態(tài)氫原子的能量E1=12mv2+ker(-e)=-ke22r,處于第一激發(fā)態(tài)的氫原子有ke2(4r)2=mv224r,E2=12mv22+ke4r(-e)=-ke28r,ΔE=E2-E1=3ke28r。 8