2020屆高考物理二輪復(fù)習(xí) 專題沖刺 專題復(fù)習(xí)篇九 光電效應(yīng) 原子結(jié)構(gòu)和原子核練習(xí)(含解析)

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2020屆高考物理二輪復(fù)習(xí) 專題沖刺 專題復(fù)習(xí)篇九 光電效應(yīng) 原子結(jié)構(gòu)和原子核練習(xí)(含解析)_第1頁
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1、光電效應(yīng) 原子結(jié)構(gòu)和原子核 要點(diǎn)提煉 1.玻爾理論的基本內(nèi)容 能級(jí)假設(shè):氫原子能級(jí)En=(n=1,2,3,…),n為量子數(shù)。 躍遷假設(shè):hν=Em-En(m>n)。 軌道量子化假設(shè):氫原子的電子軌道半徑rn=n2r1(n=1,2,3,…),n為量子數(shù)。 2.定態(tài)間的躍遷——滿足能級(jí)差 (1)從低能級(jí)(n小)高能級(jí)(n大)―→吸收能量,hν=En大-En小。 (2)從高能級(jí)(n大)低能級(jí)(n小)―→放出能量,hν=En大-En小。 3.氫原子電離 電離態(tài):n=∞,E=0。 基態(tài)→電離態(tài):E吸=0-E1=0-(-13.6 eV)=13.6 eV。 n=2→電離態(tài):E吸=0-

2、E2=0-(-3.4 eV)=3.4 eV。 如吸收能量足夠大,克服電離能后,獲得自由的電子還具有動(dòng)能。 4.光電效應(yīng)兩條對(duì)應(yīng)關(guān)系 (1)光越強(qiáng)(一定頻率)→光子數(shù)目越多→發(fā)射光電子越多→飽和光電流越大。 (2)光子頻率越高→光子能量越大→光電子的最大初動(dòng)能越大。 5.光電效應(yīng)定量分析時(shí)應(yīng)抓住三個(gè)關(guān)系式 (1)愛因斯坦光電效應(yīng)方程:Ek=hν-W0。 (2)最大初動(dòng)能與遏止電壓的關(guān)系:Ek=eUc。 (3)逸出功與極限頻率的關(guān)系:W0=hνc。 6.核反應(yīng)方程的書寫 (1)核反應(yīng)過程一般不可逆,所以核反應(yīng)方程中用“→”表示方向而不能用等號(hào)代替。 (2)核反應(yīng)方程遵循質(zhì)量數(shù)

3、守恒、電荷數(shù)守恒,但核反應(yīng)前后的總質(zhì)量一般會(huì)發(fā)生變化(質(zhì)量虧損)且釋放出核能。 (3)核反應(yīng)的生成物一定要以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ),不能只依據(jù)兩個(gè)守恒規(guī)律憑空杜撰出生成物來寫核反應(yīng)方程。 7.核衰變問題 (1)核衰變規(guī)律:N余=N原·,m余=m原· (t表示衰變時(shí)間,τ表示半衰期),半衰期長(zhǎng)短由核內(nèi)部自身的因素決定,與原子所處的化學(xué)狀態(tài)和外部條件無關(guān);是對(duì)大量原子核的行為做出的統(tǒng)計(jì)規(guī)律,對(duì)少數(shù)原子核不適用。 (2)α衰變和β衰變次數(shù)的確定方法 ①方法一:由于β衰變不改變質(zhì)量數(shù),故可以先由質(zhì)量數(shù)改變確定α衰變的次數(shù),再根據(jù)電荷數(shù)守恒確定β衰變的次數(shù)。 ②方法二:設(shè)α衰變次數(shù)為x,β衰變次數(shù)為y,

4、根據(jù)質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)守恒列方程組求解。 8.核能的計(jì)算方法 (1)根據(jù)愛因斯坦質(zhì)能方程,用核反應(yīng)虧損的質(zhì)量乘以真空中光速c的平方,即ΔE=Δmc2(J)。 (2)根據(jù)1原子質(zhì)量單位(u)相當(dāng)于931.5兆電子伏(MeV)能量,用核反應(yīng)的質(zhì)量虧損的原子質(zhì)量單位數(shù)乘以931.5 MeV,即ΔE=Δm×931.5(MeV)。 (3)如果核反應(yīng)時(shí)釋放的核能是以動(dòng)能形式呈現(xiàn)的,則核反應(yīng)過程中系統(tǒng)動(dòng)能的增量即為釋放的核能。 高考考向1 光電效應(yīng) 能級(jí)躍遷 命題角度1 光電效應(yīng) 例1 (2019·哈爾濱三中二模)(多選)圖甲是研究光電效應(yīng)的電路圖,圖乙是用a、b、c光照射光電管得到的I-U

5、圖線,Uc1、Uc2表示遏止電壓,下列說法正確的是(  ) A.在光照條件不變的情況下,隨著所加電壓的增大,光電流一直會(huì)增加 B.a(chǎn)、c光的頻率相等 C.光電子的能量只與入射光的強(qiáng)弱有關(guān),而與入射光的頻率無關(guān) D.a(chǎn)光的波長(zhǎng)大于b光的波長(zhǎng) 解析 在光照條件不變的情況下,隨著所加電壓的增大,光電流會(huì)先增加后不變,A錯(cuò)誤;當(dāng)光電流為零時(shí),光電管兩端加的電壓為遏止電壓,根據(jù)eUc=hν-W0,入射光的頻率越高,對(duì)應(yīng)的遏止電壓Uc越大,a、c兩光的遏止電壓相等,且小于b光的遏止電壓,所以a、c兩光的頻率相等且小于b光的頻率,根據(jù)λ=,可知a光的波長(zhǎng)大于b光的波長(zhǎng),B、D正確;光電子的能量

6、只與入射光的頻率有關(guān),而與入射光的強(qiáng)弱無關(guān),C錯(cuò)誤。 答案 BD 光電效應(yīng)的四類圖象分析 備課記錄:   1.(2019·北京高考)光電管是一種利用光照射產(chǎn)生電流的裝置,當(dāng)入射光照在管中金屬板上時(shí),可能形成光電流。表中給出了6次實(shí)驗(yàn)的結(jié)果。 由表中數(shù)據(jù)得出的論斷中不正確的是(  ) A.兩組實(shí)驗(yàn)采用了不同頻率的入射

7、光 B.兩組實(shí)驗(yàn)所用的金屬板材質(zhì)不同 C.若入射光子的能量為5.0 eV,逸出光電子的最大動(dòng)能為1.9 eV D.若入射光子的能量為5.0 eV,相對(duì)光強(qiáng)越強(qiáng),光電流越大 答案 B 解析 光子的能量E=hν,兩組實(shí)驗(yàn)中入射光子的能量不同,故入射光的頻率不同,A正確;由愛因斯坦的光電效應(yīng)方程hν=W+Ek,可求出兩組實(shí)驗(yàn)中金屬板的逸出功W均為3.1 eV,故兩組實(shí)驗(yàn)所用的金屬板材質(zhì)相同,B錯(cuò)誤;由hν=W+Ek,W=3.1 eV知,當(dāng)hν=5.0 eV時(shí),Ek=1.9 eV,C正確;相對(duì)光強(qiáng)越強(qiáng),單位時(shí)間內(nèi)射出的光子數(shù)越多,單位時(shí)間內(nèi)逸出的光電子數(shù)越多,形成的光電流越大,D正確。 命

8、題角度2 氫原子能級(jí)躍遷 例2 (2019·河南省鄭州市三模)如圖所示為氫原子能級(jí)的示意圖,下列有關(guān)說法正確的是(  ) A.處于基態(tài)的氫原子吸收10.5 eV的光子后能躍遷至n=2能級(jí) B.大量處于n=4能級(jí)的氫原子向低能級(jí)躍遷時(shí),最多可輻射出3種不同頻率的光 C.若用從n=3能級(jí)躍遷到n=2能級(jí)輻射出的光,照射某金屬時(shí)恰好發(fā)生光電效應(yīng),則用從n=4能級(jí)躍遷到n=3能級(jí)輻射出的光,照射該金屬時(shí)一定能發(fā)生光電效應(yīng) D.用n=4能級(jí)躍遷到n=1能級(jí)輻射出的光,照射逸出功為6.34 eV的金屬鉑產(chǎn)生的光電子的最大初動(dòng)能為6.41 eV 解析 處于基態(tài)的氫原子吸收10.2 eV的光

9、子后能躍遷至n=2能級(jí),不能吸收10.5 eV的光子,A錯(cuò)誤;大量處于n=4能級(jí)的氫原子,最多可以輻射出C=6種不同頻率的光,B錯(cuò)誤;從n=3能級(jí)躍遷到n=2能級(jí)輻射出的光的能量值大于從n=4能級(jí)躍遷到n=3能級(jí)輻射出的光的能量值,用從n=3能級(jí)躍遷到n=2能級(jí)輻射出的光,照射某金屬時(shí)恰好發(fā)生光電效應(yīng),則用從n=4能級(jí)躍遷到n=3能級(jí)輻射出的光,照射該金屬時(shí)一定不能發(fā)生光電效應(yīng),C錯(cuò)誤;處于n=4能級(jí)的氫原子躍遷到n=1能級(jí)產(chǎn)生的輻射光的光子能量為E=E4-E1=-0.85 eV-(-13.6 eV)=12.75 eV,根據(jù)光電效應(yīng)方程,照射逸出功為6.34 eV的金屬鉑產(chǎn)生的光電子的最大初動(dòng)

10、能為Ekm=E-W=12.75 eV-6.34 eV=6.41 eV,D正確。 答案 D 能級(jí)躍遷問題的四點(diǎn)注意 (1)一群氫原子處于量子數(shù)為n的激發(fā)態(tài)時(shí),最多可輻射出N=C=種不同頻率的光。 (2)一個(gè)氫原子處于量子數(shù)為n的激發(fā)態(tài)時(shí),最多可輻射出(n-1)種不同頻率的光。 (3)如果氫原子的躍遷是吸收實(shí)物粒子的動(dòng)能發(fā)生的,只要其動(dòng)能大于等于兩能級(jí)間的能量差即可。 (4)氫原子在兩定態(tài)間躍遷時(shí),入射光子的能量必須等于兩定態(tài)的能量差才會(huì)被吸收。 備課記錄:

11、   2-1 (2019·全國卷Ⅰ) 氫原子能級(jí)示意圖如圖所示。光子能量在1.63 eV~3.10 eV的光為可見光。要使處于基態(tài)(n=1)的氫原子被激發(fā)后可輻射出可見光光子,最少應(yīng)給氫原子提供的能量為(  ) A.12.09 eV B.10.20 eV C.1.89 eV D.1.51 eV 答案 A 解析 可見光光子的能量范圍為1.63 eV~3.10 eV,則氫原子能級(jí)差應(yīng)該在此范圍內(nèi),可簡(jiǎn)單推算如下:2、1能級(jí)差為10.20 eV,此值大于可見光光子

12、的能量;3、2能級(jí)差為1.89 eV,此值屬于可見光光子的能量,符合題意。氫原子處于基態(tài),要使氫原子達(dá)到第3能級(jí),需提供的能量為-1.51 eV-(-13.60 eV)=12.09 eV,此值也是提供給氫原子的最少能量,A正確。 2-2 (2019·湖北省武漢市檢測(cè))已知?dú)湓拥幕鶓B(tài)能量為E1,激發(fā)態(tài)能量En=,其中n=2,3,…。若氫原子從n=3的能級(jí)躍遷到n=2的能級(jí)放出光子的頻率為ν,能使氫原子從基態(tài)電離的光子的最小頻率為(  ) A.ν B.4ν C.ν D.9ν 答案 C 解析 由題意可知:-=hν;能使氫原子從基態(tài)電離的光子的最小頻率滿足0-E1=hν′,解得ν′=ν

13、,故選C。 高考考向2 衰變、核反應(yīng)與核能的計(jì)算 例3 (2019·全國卷Ⅱ)太陽內(nèi)部核反應(yīng)的主要模式之一是質(zhì)子—質(zhì)子循環(huán),循環(huán)的結(jié)果可表示為 4H→He+2e+2ν 已知H和He的質(zhì)量分別為mp=1.0078 u和mα=4.0026 u,1 u=931 MeV/c2,c為光速。在4個(gè)H轉(zhuǎn)變成1個(gè)He的過程中,釋放的能量約為(  ) A.8 MeV B.16 MeV C.26 MeV D.52 MeV 解析 因電子的質(zhì)量遠(yuǎn)小于質(zhì)子的質(zhì)量,計(jì)算中可忽略不計(jì)。質(zhì)量虧損Δm=4mp-mα,由質(zhì)能方程得ΔE=Δmc2=(4×1.0078-4.0026)×931 MeV≈26.6

14、MeV,C正確。 答案 C 核能的理解與計(jì)算 (1)比結(jié)合能越大,原子核結(jié)合得越牢固。 (2)核能的計(jì)算方法 ①根據(jù)愛因斯坦質(zhì)能方程,用核反應(yīng)的質(zhì)量虧損的千克數(shù)乘以真空中光速c的平方,即ΔE=Δmc2(J)。 ②根據(jù)1原子質(zhì)量單位(u)相當(dāng)于931.5兆電子伏(MeV)能量,用核反應(yīng)的質(zhì)量虧損的原子質(zhì)量單位數(shù)乘以931.5 MeV,即ΔE=Δm×931.5(MeV)。 ③如果核反應(yīng)時(shí)釋放的核能是以動(dòng)能形式呈現(xiàn),則核反應(yīng)過程中系統(tǒng)動(dòng)能的增量即為釋放的核能。 ④根據(jù)平均結(jié)合能計(jì)算核能,原子核的結(jié)合能=平均結(jié)合能×核子數(shù)。 備課記錄:

15、   3-1 (2019·長(zhǎng)春質(zhì)量監(jiān)測(cè))(多選)2017年1月9日,大亞灣反應(yīng)堆中微子實(shí)驗(yàn)工程獲得國家自然科學(xué)一等獎(jiǎng)。大多數(shù)原子核發(fā)生核反應(yīng)的過程中都伴著中微子的產(chǎn)生,例如核裂變、核聚變、β衰變等。下列關(guān)于核反應(yīng)的說法正確的是(  ) A.Th衰變?yōu)镽n,經(jīng)過3次α衰變,2次β衰變 B.H+H→He+n是α衰變方程,Th→Pa+e是β衰變方程 C.U+n→Ba+Kr+3n是核裂變方程,也是

16、氫彈的核反應(yīng)方程 D.高速運(yùn)動(dòng)的α粒子轟擊氮核可從氮核中打出質(zhì)子,其核反應(yīng)方程為He+N→O+H 答案 AD 解析 Th衰變?yōu)镽n,由核反應(yīng)中質(zhì)量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒可知,該反應(yīng)經(jīng)過3次α衰變,2次β衰變,故A正確;H+H→He+n是核聚變方程,Th→Pa+e是β衰變方程,故B錯(cuò)誤;U+n→Ba+Kr+3n是核裂變方程,不是氫彈的核反應(yīng)方程,故C錯(cuò)誤;高速運(yùn)動(dòng)的α粒子轟擊氮核可從氮核中打出質(zhì)子,其核反應(yīng)方程為He+N→O+H,故D正確。 3-2 (2019·天津高考)(多選)我國核聚變反應(yīng)研究大科學(xué)裝置“人造太陽”2018年獲得重大突破,等離子體中心電子溫度首次達(dá)到1億攝氏度,為人類開發(fā)

17、利用核聚變能源奠定了重要的技術(shù)基礎(chǔ)。下列關(guān)于聚變的說法正確的是(  ) A.核聚變比核裂變更為安全、清潔 B.任何兩個(gè)原子核都可以發(fā)生聚變 C.兩個(gè)輕核結(jié)合成質(zhì)量較大的核,總質(zhì)量較聚變前增加 D.兩個(gè)輕核結(jié)合成質(zhì)量較大的核,核子的比結(jié)合能增加 答案 AD 解析 核聚變沒有放射性污染,比核裂變更為安全、清潔,A正確;只有原子序數(shù)較小的“輕”核才能發(fā)生聚變,B錯(cuò)誤;兩個(gè)輕核聚變成質(zhì)量較大的原子核,核子的比結(jié)合能增加,總質(zhì)量減小,C錯(cuò)誤,D正確。 閱卷現(xiàn)場(chǎng) 對(duì)結(jié)合能與比結(jié)合能理解不清楚出錯(cuò) 例4 (2017·江蘇高考)(6分)(多選)原子核的比結(jié)合能曲線如圖所示。根據(jù)該曲線,下列

18、判斷正確的有(  ) A.He核的結(jié)合能約為14 MeV B.He核比Li核更穩(wěn)定 C.兩個(gè)H核結(jié)合成He核時(shí)釋放能量 D.U核中核子的平均結(jié)合能比Kr核中的大 正解 本題考查原子核的相關(guān)知識(shí)。由圖象可知,He的比結(jié)合能約為7 MeV,其結(jié)合能約為28 MeV,故A錯(cuò)誤。比結(jié)合能較大的核較穩(wěn)定,故B正確。比結(jié)合能較小的核結(jié)合成比結(jié)合能較大的核時(shí)釋放能量,故C正確。比結(jié)合能就是平均結(jié)合能,故由圖可知D錯(cuò)誤。 答案 BC(6分) 錯(cuò)解 He的比結(jié)合能約為7 MeV,下標(biāo)是2,故其結(jié)合能是14 MeV,故A正確。結(jié)合能較大的核更穩(wěn)定,由題圖可知Li的比結(jié)合能約為5 MeV,5 Me

19、V×3=15 MeV>14 MeV,故B錯(cuò)誤。根據(jù)核聚變時(shí),兩個(gè)輕核結(jié)合成一個(gè)較重的核時(shí)釋放能量知,兩個(gè)H結(jié)合成He時(shí)也釋放能量,故C正確。由題圖可知,U的比結(jié)合能約為7 MeV,上標(biāo)是235,故平均結(jié)合能是 MeV;Kr的比結(jié)合能大于8 MeV,上標(biāo)是89,其平均結(jié)合能大于 MeV,大于 MeV,故D錯(cuò)誤。 答案 AC(扣6分) 本題所列的錯(cuò)解,是典型的概念不清導(dǎo)致出錯(cuò)。答案的選項(xiàng)中僥幸碰對(duì)一個(gè),但是由于多選的答案中只要有一個(gè)選項(xiàng)錯(cuò)誤,則該題得分為0分。清楚、準(zhǔn)確理解原子核與核能部分的概念,以及選擇題不理解的選項(xiàng)不亂選,是這類問題能得到較高分?jǐn)?shù)的保證。 對(duì)此,必須明確表示原子核的符

20、號(hào)中,左上角標(biāo)的數(shù)字表示的是核的質(zhì)量數(shù),等于核內(nèi)的核子數(shù),即核內(nèi)的質(zhì)子數(shù)與中子數(shù)之和;左下角標(biāo)的數(shù)字表示的是核的電荷數(shù),大小等于核內(nèi)的質(zhì)子數(shù)。此外還必須清楚理解結(jié)合能與比結(jié)合能兩個(gè)基本概念。 原子核的結(jié)合能在大小上等于該原子核的比結(jié)合能與該原子核的核子數(shù)的乘積。比結(jié)合能越大的原子核越穩(wěn)定。比結(jié)合能較小的原子核裂變?yōu)楸冉Y(jié)合能較大的原子核,或者比結(jié)合能較小的原子核聚變?yōu)楸冉Y(jié)合能較大的原子核,都會(huì)釋放能量。 專題作業(yè) 1.(2019·貴州省貴陽市二模)已知用頻率為ν的單色光照射某金屬表面時(shí),逸出的光電子的最大初動(dòng)能為E,則要使此金屬發(fā)生光電效應(yīng)的極限頻率應(yīng)為(  ) A.ν- B.ν+

21、C.ν+Eh D.ν-Eh 答案 A 解析 用頻率為ν的光照射某種金屬時(shí)會(huì)發(fā)生光電效應(yīng),且光電子最大初動(dòng)能為E,根據(jù)光電效應(yīng)方程有E=hν-W0,而W0=hν0,則該金屬發(fā)生光電效應(yīng)的極限頻率為ν0=ν-,故選A。 2. (2019·山東省泰安市模擬)人們平時(shí)所用的鐘表,精度高的每年大約會(huì)有1分鐘的誤差,這對(duì)日常生活是沒有影響的,但在要求很高的生產(chǎn)、科研中就需要更準(zhǔn)確的計(jì)時(shí)工具。原子鐘是利用原子吸收或釋放能量時(shí)發(fā)出的電磁波來計(jì)時(shí)的,精度可以達(dá)到每2000萬年誤差1秒。某種原子鐘利用氫原子從高能級(jí)向低能級(jí)躍遷發(fā)出的電磁波來計(jì)時(shí)。一群處于n=3能級(jí)的氫原子向低能級(jí)躍遷,已知普朗克常量h=6

22、.63×10-34 J·s,電子的電荷量e=-1.6×10-19 C,輻射出的電磁波的最小頻率約為(  ) A.4.6×1015 Hz B.4.6×1014 Hz C.2.4×1015 Hz D.2.9×1016 Hz 答案 B 解析 一群氫原子處于n=3的激發(fā)態(tài)向低能級(jí)躍遷,則輻射出光子的最小能量為Emin=(-1.51 eV)-(-3.4 eV)=1.89 eV,得最小頻率為νmin== Hz≈4.6×1014 Hz,故選B。 3.(2019·福建省泉州市二模)(多選)下列說法中正確的是(  ) A.目前核電站都是利用重核裂變釋放的核能發(fā)電的 B.原子核發(fā)生一次β衰變

23、,質(zhì)子數(shù)減少了一個(gè) C.某頻率的入射光照射金屬鈉,逸出的所有光電子的初動(dòng)能都相等 D.氫原子從基態(tài)躍遷到激發(fā)態(tài),核外電子動(dòng)能減小,原子能量增大 答案 AD 解析 目前的核電站是利用重核裂變釋放的核能發(fā)電的,A正確;β衰變的本質(zhì)是核內(nèi)的一個(gè)中子轉(zhuǎn)化成了一個(gè)質(zhì)子和一個(gè)電子,所以發(fā)生一次β衰變,質(zhì)子數(shù)增加了一個(gè),B錯(cuò)誤;某頻率的入射光照射金屬鈉,根據(jù)光電效應(yīng)方程可知Ek=hν-W0,最大初動(dòng)能相同,但不是所有光電子都是以最大初動(dòng)能逸出,所以不是所有光電子的初動(dòng)能都相等,C錯(cuò)誤;氫原子從基態(tài)躍遷到激發(fā)態(tài),吸收能量,總能量增大,軌道半徑變大,根據(jù)庫侖力提供向心力得k=m,則有v= ,所以軌道半徑

24、變大,速度減小,動(dòng)能減小,D正確。 4.(2019·山東省濟(jì)南市三模)現(xiàn)用某一光電管進(jìn)行光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn),當(dāng)用某一頻率的光照射時(shí),有光電流產(chǎn)生。下列說法正確的是(  ) A.保持入射光的頻率不變,入射光的光強(qiáng)變大,飽和光電流變大 B.入射光的頻率變高,飽和光電流一定變大 C.入射光的頻率變高,光強(qiáng)不變,光電子的最大初動(dòng)能不變 D.保持入射光的光強(qiáng)不變,不斷減小入射光的頻率,始終有光電流產(chǎn)生 答案 A 解析 根據(jù)光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)得出的結(jié)論知,保持入射光的頻率不變,入射光的強(qiáng)度變大,飽和電流變大,A正確;根據(jù)光電效應(yīng)方程Ek=hν-W0知,照射光的頻率變高,光電子的最大初動(dòng)能變大,飽和光電流

25、不一定變大,B錯(cuò)誤,C錯(cuò)誤;保持入射光的光強(qiáng)不變,不斷減小入射光的頻率,當(dāng)入射光的頻率小于金屬的截止頻率時(shí),則不會(huì)發(fā)生光電效應(yīng),便不會(huì)有光電流產(chǎn)生,D錯(cuò)誤。 5.(2019·遼寧省大連市二模)用一束綠光和一束藍(lán)光照射某種金屬的表面,均發(fā)生了光電效應(yīng)。下列說法正確的是(  ) A.藍(lán)光照射金屬時(shí),逸出的光電子最大初動(dòng)能更大 B.藍(lán)光照射金屬時(shí),單位時(shí)間內(nèi)逸出的光電子數(shù)更多 C.增加光照強(qiáng)度,逸出的光電子最大初動(dòng)能增大 D.如果換作紅光照射,一定能使該金屬發(fā)生光電效應(yīng) 答案 A 解析 因?yàn)樗{(lán)光頻率更高,根據(jù)光電效應(yīng)方程Ek=hν-W0,所以藍(lán)光照射時(shí),光電子最大初動(dòng)能更大,A正確;單

26、位時(shí)間逸出的光電子數(shù)與光強(qiáng)有關(guān),由于不知道光的強(qiáng)度,所以無法確定光電子數(shù)目的多少,B錯(cuò)誤;根據(jù)Ek=hν-W0,可知光電子的最大初動(dòng)能與光強(qiáng)無關(guān),C錯(cuò)誤;因?yàn)榧t光的頻率比綠光的還小,無法確定是否會(huì)發(fā)生光電效應(yīng),D錯(cuò)誤。 6.(2019·北京市東城區(qū)二模)研究光電效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)規(guī)律的電路如圖所示。加正向電壓時(shí),圖中光電管的A極接電源正極,K極接電源負(fù)極;加反向電壓時(shí),反之。當(dāng)有光照射K極時(shí),下列說法正確的是(  ) A.K極中有無光電子射出與入射光頻率無關(guān) B.光電子的最大初動(dòng)能與入射光頻率有關(guān) C.只有光電管加正向電壓時(shí),才會(huì)有光電流 D.光電管加的正向電壓越大,光電流強(qiáng)度一定越大

27、 答案 B 解析 K極中有無光電子射出與入射光頻率有關(guān),只有當(dāng)入射光的頻率大于K極金屬的極限頻率時(shí)才有光電子射出,A錯(cuò)誤;根據(jù)光電效應(yīng)方程Ek=hν-W0,可知光電子的最大初動(dòng)能與入射光頻率有關(guān),B正確;光電管加反向電壓時(shí),只要反向電壓小于遏止電壓,就會(huì)有光電流產(chǎn)生,C錯(cuò)誤;在未達(dá)到飽和光電流之前,光電管加的正向電壓越大,光電流強(qiáng)度一定越大,達(dá)到飽和光電流后,光電流的大小與正向電壓無關(guān),D錯(cuò)誤。 7.(2019·福建省廈門市二模)日本福島核事故是世界上最大的核事故之一,2019年2月13日日本宣布福島核電站核殘?jiān)状伪弧坝|及”,其中部分殘留的放射性物質(zhì)半衰期可長(zhǎng)達(dá)1570萬年,下列有關(guān)說法

28、正確的是(  ) A.U衰變成Pb的核反應(yīng)方程為U→Pb+7He+4e B.U的比結(jié)合能大于Pb的比結(jié)合能 C.天然放射現(xiàn)象中產(chǎn)生的α射線的速度與光速相當(dāng),穿透能力很強(qiáng) D.將由放射性元素組成的化合物進(jìn)行高溫分解,不會(huì)改變放射性元素的半衰期 答案 D 解析 衰變前后電荷數(shù)與質(zhì)量數(shù)應(yīng)守恒,故A錯(cuò)誤;原子核的衰變要放出大量的能量,所以生成的新核比結(jié)合能更大,故U的比結(jié)合能小于Pb的比結(jié)合能,B錯(cuò)誤;天然放射現(xiàn)象中產(chǎn)生的α射線的速度約為光速的,穿透能力很弱,C錯(cuò)誤;放射性元素的半衰期只與元素本身有關(guān),與其所處的化學(xué)狀態(tài)及外界環(huán)境無關(guān),故將由放射性元素組成的化合物進(jìn)行高溫分解,不會(huì)改變放射

29、性元素的半衰期,D正確。 8.(2019·福建省寧德市檢測(cè))近日從中科院獲悉,我國第四代反應(yīng)堆核能系統(tǒng)釷基熔鹽堆能源系統(tǒng)(TMSR)研究已獲重要突破。該系統(tǒng)是以釷作為核燃料,釷核Th俘獲一個(gè)中子后經(jīng)過兩次β衰變可得到核燃料鈾233。鈾核U的一種典型裂變產(chǎn)物是氪和鋇,同時(shí)釋放出巨大能量。下列說法正確的是(  ) A.釷核Th有90個(gè)中子,142個(gè)質(zhì)子 B.釷核俘獲一個(gè)中子的反應(yīng)方程是Th+n→U C.產(chǎn)生U的反應(yīng)方程是Th→U+2e D.生成的氪和鋇的比結(jié)合能比鈾233大 答案 D 解析 釷核Th有90個(gè)質(zhì)子,232-90=142個(gè)中子,A錯(cuò)誤;釷核俘獲一個(gè)中子后經(jīng)過兩次β衰變得到

30、鈾233,其反應(yīng)方程是Th+n→U+2e,B、C錯(cuò)誤;鈾233裂變放出巨大的能量,所以生成的氪和鋇的比結(jié)合能更大,D正確。 9.(2019·河北省唐山一中檢測(cè))用如圖所示的裝置演示光電效應(yīng)現(xiàn)象。當(dāng)用某種頻率的光照射到光電管上時(shí),電流表G的讀數(shù)為i。則下列說法正確的是(  ) A.若將電池的正負(fù)極性反轉(zhuǎn),則電流表示數(shù)一定變?yōu)? B.若將開關(guān)S斷開,也一定會(huì)有電流流過電流表G C.若將變阻器的滑片由c點(diǎn)向b端略微移動(dòng)一些,則這一過程中電流表示數(shù)一定會(huì)減小一些 D.若換用頻率更高的光照射到光電管上,電流表G的讀數(shù)一定比原來大 答案 B 解析 將電池的正負(fù)極性反轉(zhuǎn),所加電壓為反向電壓

31、,但由于光電子射出時(shí)有一定動(dòng)能,所以仍可能有電子通過光電管,形成電流,A錯(cuò)誤;因?yàn)榘l(fā)生了光電效應(yīng),即使斷開開關(guān),也會(huì)有光電子到達(dá)陽極,并且電流表、滑動(dòng)變阻器等組成閉合回路,仍能形成電流,B正確;變阻器的滑片由c點(diǎn)向b端略微移動(dòng)一些,正向電壓減小,但可能移動(dòng)后電流仍飽和,則移動(dòng)過程中電流表示數(shù)不變,C錯(cuò)誤;換用頻率更高的光照射到光電管上,由于光強(qiáng)大小未知,所以電流表讀數(shù)無法確定,D錯(cuò)誤。 10.(2019·陜西省西安市三檢)下列說法正確的是(  ) A.鈾核裂變的核反應(yīng)方程是U→Ba+Kr+2n B.根據(jù)愛因斯坦的“光子說”可知,光的波長(zhǎng)越短能量越大 C.玻爾根據(jù)光的波粒二象性,大膽提出

32、假設(shè),認(rèn)為實(shí)物粒子也具有波動(dòng)性 D.一個(gè)基態(tài)的氫原子吸收光子躍遷到n=3激發(fā)態(tài)后,最多輻射出三種頻率的光子 答案 B 解析 鈾核裂變有多種形式,其中一種的核反應(yīng)方程是U+n→Ba+Kr+3n,A錯(cuò)誤;根據(jù)愛因斯坦的“光子說”可知,光的波長(zhǎng)越短能量越大,B正確;1924年,德布羅意大膽地把光的波粒二象性推廣到實(shí)物粒子,如電子、質(zhì)子等,他提出實(shí)物粒子也具有波動(dòng)性,C錯(cuò)誤;一群基態(tài)的氫原子吸收光子躍遷到n=3激發(fā)態(tài)后,最多發(fā)射出三種頻率的光子,而一個(gè)基態(tài)的氫原子吸收光子躍遷到n=3激發(fā)態(tài)后,最多輻射出2種頻率的光子,D錯(cuò)誤。 11.(2019·山東省泰安市二模)一靜止的鈉核發(fā)生衰變,衰變方程

33、為Na→Mg+Y,假設(shè)釋放的核能全部轉(zhuǎn)化為Mg和Y的動(dòng)能,下列說法正確的是(  ) A.Mg中的A為24,Mg與Na的中子數(shù)相同 B.衰變后Mg的動(dòng)量大小大于Y的動(dòng)量大小 C.衰變后Mg的動(dòng)能小于Y的動(dòng)能 D.鈉核的比結(jié)合能大于鎂核的比結(jié)合能 答案 C 解析 原子核的衰變滿足質(zhì)量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒,由電荷數(shù)守恒可判斷Y應(yīng)為電子,鈉核發(fā)生的是β衰變,由質(zhì)量數(shù)守恒可知A=24,其中Mg的中子數(shù)為24-12=12,Na的中子數(shù)為13,A錯(cuò)誤;一靜止的鈉核放出一個(gè)電子衰變成鎂核,根據(jù)系統(tǒng)動(dòng)量守恒知衰變后鎂核的動(dòng)量大小等于電子的動(dòng)量大小,動(dòng)量與動(dòng)能的關(guān)系式為Ek=,鎂核的質(zhì)量遠(yuǎn)大于電子的質(zhì)量

34、,所以衰變后鎂核的動(dòng)能小于電子的動(dòng)能,B錯(cuò)誤,C正確;衰變過程釋放能量,可知鎂核的比結(jié)合能大于鈉核的比結(jié)合能,D錯(cuò)誤。 12.(2019·云南省昆明市模擬)2019年4月1日,在中國核能可持續(xù)發(fā)展論壇上,生態(tài)環(huán)境部介紹2019年會(huì)有核電項(xiàng)目陸續(xù)開工建設(shè)。某核電站獲得核能的核反應(yīng)方程為U+n→Ba+Kr+xn,已知鈾核U的質(zhì)量為m1,鋇核Ba的質(zhì)量為m2,氪核Kr的質(zhì)量為m3,中子n的質(zhì)量為m4,下列說法中正確的是(  ) A.該核電站通過核聚變獲得核能 B.鈾核U的質(zhì)子數(shù)為235 C.在上述核反應(yīng)方程中x=3 D.一個(gè)鈾核U發(fā)生上述核反應(yīng),釋放的能量為(m1-m2-m3-m4)c2

35、 答案 C 解析 從核反應(yīng)方程可知,該核電站通過核裂變獲得核能,A錯(cuò)誤;鈾核U的質(zhì)子數(shù)為92,B錯(cuò)誤;由質(zhì)量數(shù)守恒得235+1=144+89+x,解得x=3,C正確;一個(gè)鈾核U發(fā)生上述核反應(yīng),由質(zhì)能方程可得:ΔE=Δmc2=(m1+m4-m2-m3-3m4)c2=(m1-m2-m3-2m4)c2,D錯(cuò)誤。 13. (2019·山東省臨沂市二模)利用氫原子能級(jí)躍遷時(shí)輻射出來的電磁波去控制校準(zhǔn)石英鐘,可以制成氫原子鐘。如圖所示為氫原子的能級(jí)圖(  ) A.當(dāng)氫原子處于不同能級(jí)時(shí),核外電子在各處出現(xiàn)的概率是一樣的 B.氫原子從n=4能級(jí)躍遷到n=3能級(jí)比從n=2能級(jí)躍遷到n=1能級(jí)輻射出

36、的電磁波的波長(zhǎng)長(zhǎng) C.當(dāng)用能量為11 eV的電子撞擊處于基態(tài)的氫原子時(shí),氫原子一定不能躍遷到激發(fā)態(tài) D.從n=4能級(jí)躍遷到n=2能級(jí)時(shí)釋放的光子可以使逸出功為2.75 eV的金屬發(fā)生光電效應(yīng) 答案 B 解析 處于不同能級(jí)時(shí),核外電子在各處出現(xiàn)的概率不同,A錯(cuò)誤;從n=4能級(jí)躍遷到n=3能級(jí)比從n=2能級(jí)躍遷到n=1能級(jí)輻射出的光子能量小,則輻射的光子頻率小,所以輻射的電磁波的波長(zhǎng)長(zhǎng),B正確;當(dāng)用能量為11 eV的電子撞擊處于基態(tài)的氫原子時(shí),氫原子可以吸收其中的10.2 eV的能量,躍遷到n=2的激發(fā)態(tài),C錯(cuò)誤;從n=4能級(jí)躍遷到n=2能級(jí)時(shí)釋放的光子的能量為E=E4-E2=-0.85

37、eV+3.4 eV=2.55 eV<2.75 eV,所以不能使逸出功為2.75 eV的金屬發(fā)生光電效應(yīng),D錯(cuò)誤。 14.(2019·河南省洛陽市三檢)精確的研究表明,不同的原子核,其核子的平均質(zhì)量(原子核的質(zhì)量除以核子數(shù))與原子序數(shù)Z有如圖所示的關(guān)系。根據(jù)該圖所提供的信息及原子核的聚變、裂變有關(guān)知識(shí),下列說法中正確的是(  ) A.從圖中可以看出,F(xiàn)e原子核中核子的平均質(zhì)量最大 B.原子序數(shù)較大的重核A分裂成原子序數(shù)小一些的核B和C,質(zhì)量會(huì)增加 C.原子序數(shù)很小的輕核D和E結(jié)合成一個(gè)原子序數(shù)大些的F核,能釋放核能 D.原子序數(shù)較大的重核裂變成原子序數(shù)小一些的核B和C,需要吸收能量

38、 答案 C 解析 從圖中可以看出,F(xiàn)e原子核中核子的平均質(zhì)量最小,A錯(cuò)誤;由圖象可知,A的核子平均質(zhì)量大于B與C核子的平均質(zhì)量,原子核A分裂成原子核B和C時(shí)質(zhì)量減小,B錯(cuò)誤;原子序數(shù)很小的輕核D和E結(jié)合成一個(gè)原子序數(shù)大些的F核會(huì)有質(zhì)量虧損,能釋放核能,C正確;原子序數(shù)較大的重核裂變成原子序數(shù)小一些的核B和C,質(zhì)量減小,故放出能量,D錯(cuò)誤。 15.(2019·山東省日照市模擬)一靜止在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的原子核nX,發(fā)生一次衰變,放出的粒子和新核都在磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng),運(yùn)動(dòng)徑跡如圖所示。下列判斷正確的是(  ) A.原子核發(fā)生了α衰變 B.新核在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)徑跡是圖中的2 C.運(yùn)動(dòng)徑跡

39、1、2的半徑之比為1∶(n+1) D.放出的粒子和新核的質(zhì)量數(shù)之比為1∶(m-1) 答案 C 解析 發(fā)生衰變的過程動(dòng)量守恒,所以末態(tài)兩粒子動(dòng)量等大反向,運(yùn)動(dòng)方向相反,而軌跡形成了內(nèi)切圓,新形成的原子核一定帶正電,根據(jù)左手定則可以判斷出發(fā)生的是β衰變,根據(jù)洛倫茲力提供向心力可知r==,由于新核電荷量大于電子,所以新核軌跡半徑小,是軌跡1,A、B錯(cuò)誤;因?yàn)榘l(fā)生的是β衰變,所以衰變后新核電荷量為(n+1),而軌跡半徑比為電荷量的反比,即為1∶(n+1),C正確;放出的是電子,質(zhì)量數(shù)是0,所以質(zhì)量數(shù)之比為0∶m,D錯(cuò)誤。 16.(2019·江西省南昌市二模)太陽因核聚變釋放出巨大的能量,其質(zhì)量

40、不斷減少。太陽光從太陽射到月球表面的時(shí)間約500 s,月球表面每平米每秒鐘接收到太陽輻射的能量約為1.4×103 J,根據(jù)愛因斯坦質(zhì)能方程,太陽每秒鐘減少的質(zhì)量最接近(  ) A.4×109 kg B.4×1012 kg C.4×1018 kg D.4×1024 kg 答案 A 解析 由題可知,太陽每秒鐘輻射的能量為E=4πr2×1.4×103 J,其中r=500×3×108 m,由愛因斯坦質(zhì)能方程可知,Δm=,代入數(shù)據(jù)解得Δm≈4.4×109 kg,故選A。 17.(2019·江蘇高考)在“焊接”視網(wǎng)膜的眼科手術(shù)中,所用激光的波長(zhǎng)λ=6.4×10-7 m,每個(gè)激光脈沖的能量E=1.5×10-2 J。求每個(gè)脈沖中的光子數(shù)目。(已知普朗克常量h=6.63×10-34 J·s,光速c=3×108 m/s。計(jì)算結(jié)果保留一位有效數(shù)字) 答案 5×1016 解析 光子能量ε=, 光子數(shù)目n=, 聯(lián)立并代入數(shù)據(jù)得n≈5×1016。 - 18 -

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