《2020屆高考物理二輪復習 瘋狂專練20 波粒二象性 原子結(jié)構(gòu)與原子核(含解析)》由會員分享,可在線閱讀,更多相關(guān)《2020屆高考物理二輪復習 瘋狂專練20 波粒二象性 原子結(jié)構(gòu)與原子核(含解析)(7頁珍藏版)》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。
1、波粒二象性 原子結(jié)構(gòu)與原子核
(1)光電效應現(xiàn)象與光電效應方程的應用;(2)原子核式結(jié)構(gòu);(3)氫原子光譜規(guī)律、能級躍遷;(4)核衰變與核反應方程;(5)核能與愛因斯坦質(zhì)能方程。二、考點突破
1.下列幾種說法中有一種是錯誤的,它是( )
A.大如太陽、地球等這些宏觀的運動物體也具有波動性,這種波是物質(zhì)波
B.光子與物質(zhì)微粒發(fā)生相互作用時,不僅遵循能量守恒,還遵循動量守恒
C.光子與光電子是同一種粒子,它們對應的波也都是概率波
D.核力是一種強相互作用力,熱核反應中庫侖力做功與核力做功相比能忽略
2.用圖示裝置研究光電效應現(xiàn)象,光電管陰極K與滑動變阻器的中心抽頭c相連,當滑動
2、頭P從a移到c的過程中,光電流始終為零。為了產(chǎn)生光電流,可采取的措施是( )
A.增大入射光的強度
B.增大入射光的頻率
C.把P向a移動
D.把P從c向b移動
3.一個德布羅意波長為λ1的中子和另一個德布羅意波長為λ2的氘核同向正碰后結(jié)合成一個氚核,該氚核的德布羅意波長為( )
A. B. C. D.
4.(多選)用甲、乙兩種單色光照射同一金屬做光電效應實驗,發(fā)現(xiàn)光電流與電壓的關(guān)系如圖5所示。已知普朗克常量為h,被照射金屬的逸出功為W0,遏止電壓為Uc,電子的電荷量為e,則下列說法正確的是( )
A.甲光的強度大于乙光的強度
B.甲光的頻率大于乙光的頻率
3、
C.甲光照射時產(chǎn)生的光電子初動能均為eUc
D.乙光的頻率為
5.氫原子處于基態(tài)時的能量為E0,激發(fā)態(tài)與基態(tài)之間的能量關(guān)系為En=(n=1,2,3…),處于基態(tài)的大量氫原子由于吸收某種單色光后,最多能產(chǎn)生3種不同頻率的光,已知普朗克常量為h,則產(chǎn)生的3種不同頻率的光中,最小的頻率為( )
A. B.- C. D.-
6.Th經(jīng)過一系列α衰變和β衰變后變成Pb,則Pb比Th少( )
A.16個中子,8個質(zhì)子 B.8個中子,16個質(zhì)子
C.24個中子,8個質(zhì)子 D.8個中子,24個質(zhì)子
7.(多選)核電站核泄漏
4、的污染物中含有碘131和銫137。碘131的半衰期約為8天,會釋放β射線;銫137是銫133的同位素,半衰期約為30年,發(fā)生衰變時會輻射γ射線,下列說法正確的是( )
A.碘131釋放的β射線由氦核組成,β衰變的方程是I→Xe+e
B.碘131釋放的β射線是電子流,β衰變的方程是I→Xe+e
C.與銫137相比,碘131衰變更慢,且銫133和銫137含有相同的質(zhì)子數(shù)
D.銫137衰變時輻射出的γ光子能量大于可見光光子能量
8.放射性同位素釷Th經(jīng)一系列α、β衰變后生成氡Rn,以下說法正確的是( )
A.每經(jīng)過一次α衰變原子核的質(zhì)量數(shù)會減少2個
B.每經(jīng)過一次β衰變原子核的質(zhì)子
5、數(shù)會增加1個
C.放射性元素釷Th的原子核比氡Rn原子核的中子數(shù)少4個
D.釷Th衰變成氡Rn一共經(jīng)過2次α衰變和3次β衰變
9.(多選)研究光電效應規(guī)律的實驗裝置如圖所示,以頻率為ν的光照射光電管陰極K時,有光電子產(chǎn)生。由于光電管K、A間加的是反向電壓,光電子從陰極K發(fā)射后將向陽極A做減速運動。光電流i由圖中電流計G測出,反向電壓U由電壓表V測出。當電流計的示數(shù)恰好為零時,電壓表的示數(shù)稱為反向遏止電壓Uc,在下圖所表示光電效應實驗規(guī)律的圖象中,正確的是( )
10.不同色光的光子能量如下表所示:
色光
紅
橙
黃
綠
藍—靛
紫
光子能量范圍(eV)
1.61
6、~2.00
2.00~2.07
2.07~2.14
2.14~2.53
2.53~2.76
2.76~3.10
氫原子部分能級的示意圖如圖所示。大量處于n=4能級的氫原子,發(fā)射出的光的譜線在可見光范圍內(nèi),其顏色分別為( )
A.紅、藍—靛 B.紅、紫
C.橙、綠 D.藍—靛、紫
11.根據(jù)玻爾理論,氫原子的能級公式為En=(n為能級,A為基態(tài)能量),一個氫原子中的電子從n=4的能級直接躍遷到基態(tài),在此過程中( )
A.氫原子輻射一個能量為的光子
B.氫原子輻射一個能量為-的光子
C.氫原子輻射一系列頻率的光子,其中頻率最
7、大的光子能量為
D.氫原子輻射一系列頻率的光子,其中頻率最大的光子能量為-
12.如圖甲所示是研究光電效應規(guī)律的光電管。用波長λ=0.50 μm的綠光照射陰極K,實驗測得流過表的電流I與AK之間的電勢差UAK滿足如圖乙所示規(guī)律,取h=6.63×10-34 J·s。結(jié)合圖象,求:(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)
(1)每秒鐘陰極發(fā)射的光電子數(shù)和光電子飛出陰極K時的最大動能。
(2)該陰極材料的極限波長。
13.在磁感應強度為B的勻強磁場中,一個靜止的放射性原子核發(fā)生了一次α衰變。放射出的α粒子(He)在與磁場垂直的平面內(nèi)做圓周運動,其軌道半徑為R
8、。以m、q分別表示α粒子的質(zhì)量和電荷量。
(1)放射性原子核用X表示,新核的元素符號用Y表示,寫出該α衰變的核反應方程。
(2)α粒子的圓周運動可以等效成一個環(huán)形電流,求圓周運動的周期和環(huán)形電流大小。
(3)設(shè)該衰變過程釋放的核能都轉(zhuǎn)化為α粒子和新核的動能,新核的質(zhì)量為M,求衰變過程的質(zhì)量虧損Δm。
答案
二、考點突破
1.【答案】C
【解析】大如太陽、地球等這些宏觀的運動物體也具有波動性,這種波是物質(zhì)波,故A正確;光子與物質(zhì)微粒發(fā)生相互作用時,不僅遵循能量守恒,還遵循動量守恒,故B正確;光子是光
9、的組成部分,而光電子是電子,故二者不相同,故C錯誤;根據(jù)核力的特點可知,核力是一種強相互作用力,熱核反應中庫侖力做功與核力做功相比能忽略,故D正確;本題選錯誤的,故選C。
2.【答案】B
【解析】能否產(chǎn)生光電效應與入射光的強度無關(guān),增大入射光的強度,仍不能產(chǎn)生光電流,故A錯誤。增大入射光的頻率,當入射光的頻率大于金屬的極限頻率時,產(chǎn)生光電效應,金屬有光電子發(fā)出,電路中能產(chǎn)生光電流,故B正確。把P向a移動,P點電勢大于c點的電勢,光電管加上正向電壓,但不能產(chǎn)生光電效應,沒有光電流形成,故C錯誤。把P從c向b移動,光電管加反向電壓,不能產(chǎn)生光電效應,沒有光電流形成,故D錯誤。
3.【答案】A
10、
【解析】中子的動量p1=,氘核的動量p2=,同向正碰后形成的氚核的動量p3=p2+p1,所以氚核的德布羅意波長λ3==,A正確。
4.【答案】AD
【解析】根據(jù)光的強度越強,則光電子數(shù)目越多,對應的飽和電流越大,即可判定甲光的強度較大,選項A正確;由光電效應方程Ek=hν-W0,Ek=eUc,由圖可知,甲、乙的遏止電壓相同,故甲、乙的頻率相同,選項B錯誤;甲光照射時產(chǎn)生的光電子的最大初動能為eUc,選項C錯誤;根據(jù)Ek=hν-W0=eUc,可得ν=,選項D正確。
5.【答案】B
【解析】處于基態(tài)的氫原子能量為E0,n=2能級的原子能量為,n=3能級的原子能量為,從n=3能級躍遷到n
11、=2能級,能量變化最小,則對應的頻率最小,因此從n=3能級躍遷到n=2能級有-=hν,解得ν=-,故選B。
6.【答案】A
【解析】Pb比Th質(zhì)子數(shù)少(90-82)=8個,核子數(shù)少(232-208)=24個,所以中子數(shù)少(24-8)=16個,故A正確;B、C、D錯誤。
7.【答案】BD
【解析】β射線實際是電子流,故A錯誤,B正確;半衰期是放射性元素的原子核有半數(shù)發(fā)生衰變時所需的時間,碘131的半衰期約為8天,銫137的半衰期約為30年,碘131衰變更快;同位素是具有相同的質(zhì)子數(shù)和不同的中子數(shù)的元素,故銫133和銫137含有相同的質(zhì)子數(shù),故C錯誤;γ射線是高頻電磁波,其光子能量大于可見
12、光的光子能量,故D正確。
8.【答案】B
【解析】每經(jīng)過一次α衰變,電荷數(shù)減少2,質(zhì)量數(shù)減少4,故A錯誤.每經(jīng)過一次β衰變,電荷數(shù)增加1,質(zhì)量數(shù)不變,質(zhì)子數(shù)等于電荷數(shù),則質(zhì)子數(shù)增加1個,故B正確.元素釷Th的原子核的質(zhì)量數(shù)為232,質(zhì)子數(shù)為90,則中子數(shù)為142,氡Rn原子核的質(zhì)量數(shù)為220,質(zhì)子數(shù)為86,則中子數(shù)為134,可知放射性元素釷Th的原子核比氡Rn原子核的中子數(shù)多8個,故C錯誤.釷Th衰變成氡Rn,可知質(zhì)量數(shù)減少12,電荷數(shù)減少4,因為經(jīng)過一次α衰變,電荷數(shù)減少2,質(zhì)量數(shù)減少4,經(jīng)過一次β衰變,電荷數(shù)增加1,質(zhì)量數(shù)不變,可知經(jīng)過了3次α衰變,2次β衰變,故D錯誤。
9.【答案
13、】ACD
【解析】當反向電壓U與入射光頻率ν一定時,光電流i與光強成正比,所以A圖正確;頻率為ν的入射光照射陰極所發(fā)射出的光電子的最大初動能為mevmax2=hν-W0,而截止電壓Uc與最大初動能的關(guān)系為eUc=mvmax2,所以截止電壓Uc與入射光頻率ν的關(guān)系是
eUc=hν-W0,其函數(shù)圖象不過原點,所以B圖錯誤;當光強與入射光頻率一定時,單位時間內(nèi)單位面積上逸出的光電子數(shù)及其最大初動能是一定的,所形成的光電流強度會隨反向電壓的增大而減少,所以C圖正確;根據(jù)光電效應的瞬時性規(guī)律,不難確定D圖是正確的。
10.【答案】A
【解析】計算出各種光子能量然后和表格中數(shù)據(jù)進行對比,便可解決本
14、題。氫原子處于第四能級,能夠發(fā)出12.75 eV、12.09 eV、10.2 eV、2.55 eV、1.89 eV、0.66 eV的六種光子,1.89 eV和2.55 eV屬于可見光,1.89 eV的光子為紅光,2.55 eV的光子為藍—靛光。
11.【答案】B
【解析】根據(jù)玻爾理論,一個氫原子中的電子從n=4的能級直接躍遷到基態(tài),輻射一個光子的能量為ΔE=E4-E1=-=-,選項B正確,A、C、D錯誤。
12.【解析】(1)光電流達到飽和時,陰極發(fā)射的光電子全部到達陽極A,陰極每秒鐘發(fā)射的光電子的個數(shù)
n==(個)=4.0×1012(個)
光電子的最大初動能為:
Ekm=eU0=1.6×10-19 C×0.6 V=9.6×10-20 J。
(2)設(shè)陰極材料的極限波長為λ0,根據(jù)愛因斯坦光電效應方程:Ekm=h-h(huán),代入數(shù)據(jù)得λ0=0.66 μm。
13.【解析】(1)X―→Y+He。
(2)設(shè)α粒子的速度大小為v,由qvB=m,T=
得α粒子在磁場中運動周期T=
環(huán)形電流大小I==。
(3)由qvB=m,得v=
設(shè)衰變后新核Y的速度大小為v′,系統(tǒng)動量守恒
Mv′-mv=0
v′==
由Δmc2=Mv′2+mv2
得Δm=。
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