2013年高考物理备考复习卷16：原子、原子核、波粒二象性（解析版）

一、选择题

1. 难度：中等

爱因斯坦提出了光量子概念并成功地解释光电效应的规律而获得1921年的诺贝尔物理学奖．某种金属逸出光电子的最大初动能E_km与入射光频率ν的关系如图所示，其中ν为极限频率．从图中可以确定的是（填选项前的字母）（ ）
A．逸出功与ν有关
B．E_km于入射光强度成正比
C．ν＜ν时，会逸出光电子
D．图中直线的斜率与普朗克常量有关

2. 难度：中等

研究光电效应的电路如图所示，用频率相同、强度不同的光分别照射密封真空管的钠极板（阴极K），钠极板发射出的光电子被阳极A吸收，在电路中形成光电流．下列光电流I与A、K之间的电压U_AK的关系图象中，正确的是（ ）
A．
B．
C．
D．

二、填空题

3. 难度：中等

钠金属中的电子吸收光子的能量，从金属表面逸出，这就是光电子，光电子从金属表面逸出的过程中，其动量的大小    （选填“增大”、“减小”或“不变”），原因是    ．

三、解答题

4. 难度：中等

已知氢原子处在第一、第二激发态的能级分别为-3.4eV和-1.51eV，金属钠的截止频率为5.53×10¹⁴Hz，普朗克常量h=6.63×10^-34J•s，请通过计算判断，氢原子从第二激发态跃迁到第一激发态过程中发出的光照射金属钠板，能否发生光电效应．

四、选择题

5. 难度：中等

光电效应的实验结论是：对于某种金属（ ）
A．无论光强多强，只要光的频率小于极限频率就不能产生光电效应
B．无论光的频率多低，只要光照时间足够长就能产生光电效应
C．超过极限频率的入射光强度越弱，所产生的光电子的最大初动能就越小
D．超过极限频率的入射光频率越高，所产生的光电子的最大初动能就越大

五、解答题

6. 难度：中等

某光源能发出波长为0.60μm的可见光，用它照射某金属可发生光电效应，产生光电子的最大初动能为4.0×10^-20J．已知普朗克常量h=6.63×10^-34J•s，光速c=3.0×10⁸m/s．求 （计算时保留两位有效数字）：
①该可见光中每个光子的能量；
②该金属的逸出功．

六、选择题

7. 难度：中等

在光电效应实验中，小明同学用同一实验装置（如图a）在甲、乙、丙三种光的照射下得到了三条电流表与电压表读数之间的关系曲线，如图b所示．则下列说法中正确的是（ ）

A．乙光的频率小于甲光的频率
B．甲光的波长大于丙光的波长
C．丙光的光子能量小于甲光的光子能量
D．乙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

七、填空题

8. 难度：中等

用光照射某金属，使它发生光电效应现象，若增加该入射光的强度，则单位时间内从该金属表面逸出的光电子数    ，从表面逸出的光电子的最大动量大小    ．（选填“增加”、“减小”或“不变”）

八、解答题

9. 难度：中等

用加速后动能为E_K0的质子轰击静止的原子核X，生成两个动能均为E_K的核，并释放出一个频率为ν的γ光子．写出上述核反应方程并计算核反应中的质量亏损．（光在真空中的传播速度为c）

10. 难度：中等

如图所示是研究光电效应规律的电路．图中标有A和K的为光电管，其中K为阴极，A为阳极．现接通电源，用光子能量为10.5eV的光照射阴极K，电流计中有示数，若将滑动变阻器的滑片P缓慢向右滑动，电流计的读数逐渐减小，当滑至某一位置时电流计的读数恰好为零，读出此时电压表的示数为6.0V；则光电管阴极材料的逸出功为______eV，现保持滑片P位置不变，增大入射光的强度，电流计的读数______．（选填“为零”、或“不为零”）

九、选择题

11. 难度：中等

如图为卢瑟福和他的同事们做α 粒子散射实验装置的示意图，荧光屏和显微镜一起分别放在图中的A、B、C、D四个位置时，关于观察到的现象，下述说法中正确的是（ ）
A．相同时间内放在A位置时观察到屏上的闪光次数最多
B．相同时间内放在B位置时观察到屏上的闪光次数比放在A位置时稍少些
C．放在C、D位置时屏上观察不到闪光
D．放在D位置时屏上仍能观察到一些闪光，但次数极少

12. 难度：中等

卢瑟福和他的学生做α粒子轰击金箔实验，获得了重要发现．关于α粒子散射实验的结果，下列说法正确的是（ ）
A．证明了质子的存在
B．证明了原子核是由质子和中子组成的
C．证明了原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在一个很小的核里
D．说明了原子中的电子只能在某些轨道上运动

13. 难度：中等

卢瑟福通过α粒子散射实验，判断出原子的中心有一个很小的核，并由此提出了原子的核式结构．如图所示的平面示意图中，①、②两条实线表示α粒子运动的轨迹，则沿③所示方向射向原子核的α粒子可能的运动轨迹为虚线中的（ ）
A．轨迹a
B．轨迹b
C．轨迹c
D．轨迹d

14. 难度：中等

一个氢旅子从n=3能级跃迁到n=2能级，该氢原子（ ）
A．放出光子，能量增加
B．放出光子，能量减少
C．吸收光子，能量增加
D．吸收光子，能量减少

15. 难度：中等

氢原子的能级图如图所示，大量处于n=3激发态的氢原子向基态跃迁过程所放出的光子中，只有一种光子不能使某金属A产生光电效应．则下列说法正确的是（ ）

A．不能使金属A产生光电效应的光子一定是从n=3激发态直接跃迁到基态时放出的
B．不能使金属A产生光电效应的光子一定是从n=2激发态直接跃迁到基态时放出的
C．从n=3激发态跃迁到n=2激发态时放出的光子一定不能使金属A产生光电效应
D．金属A逸出功一定小于1.89eV

16. 难度：中等

已知金属钾的逸出功为2.22eV．氢原子的能级如图所示，一群处在n=3能级的氢原子向低能级跃迁时，能够从金属钾的表面打出光电子的光波共有（ ）

A．一种
B．两种
C．三种
D．四种

17. 难度：中等

已知金属钙的逸出功为2.7eV，氢原子的能级图如图所示．一群氢原子处于量子数n=4能级状态，则（ ）

A．氢原子可能辐射6种频率的光子
B．氢原子可能辐射5种频率的光子
C．有3种频率的辐射光子能使钙发生光电效应
D．有4种频率的辐射光子能使钙发生光电效应

18. 难度：中等

如图所示为氢原子能级示意图，现有大量的氢原子处于n=4的激发态，当向低能级跃迁时辐射出若干种不同频率的光，下列说法正确的是（ ）

A．这些氢原子总共可辐射出3种不同频率的光
B．由n=2能级跃迁到n=1能级产生的光频率最小
C．由n=4能级跃迁到n=1能级产生的光最容易发生衍射现象
D．用n=2能级跃迁到n=1能级辐射出的光照射逸出功为6.34eV的金属铂能发生光电效应

十、填空题

19. 难度：中等

已知可见光光子的能量范围约为1.62～3.11eV，而氢原子的能级图如图所示，则最低处于n=    能级的氢原子可以吸收任意频率的紫外线，并发生电离；大量氢原子从高能级向n=3的能级跃迁时，发出的光具有显著的    效应；大量处于n=4的氢原子向低能级跃迁时，可能发出    种不同频率的可见光．

十一、选择题

20. 难度：中等

下列说法中错误的是（ ）
A．卢瑟福通过实验发现了质子的核反应方程为+→+
B．铀核裂变的核反应是：→++2
C．质子、中子、α粒子的质量分别为m₁、m₂、m₃，质子和中子结合成一个α粒子，释放的能量是（2m₁+2m₂-m₃）c²
D．原子从a能级状态跃迁到b能级状态时发射波长为λ₁，的光子；原子从b能级状态跃迁到c能级状态时吸收波长为λ₂的光子，已知λ₁＞λ₂，那么原子从a能级状态跃迁到c能级状态时将要吸收波长为的光子

十二、解答题

21. 难度：中等

室内装修污染四大有害气体是苯系物、甲醛、氨气和氡．氡存在于建筑水泥、矿渣砖、装饰石材及土壤中．氡看不到，嗅不到，即使在氡浓度很高的环境里，人们对它也毫无感觉．氡进入人的呼吸系统能诱发肺癌，是除吸烟外导致肺癌的第二大因素．静止的氡核放出某种粒子X后变成钋核，粒子X的动能为E_k1，若衰变放出的能量全部变成钋核和粒子X的动能．试回答以下问题：
（1）写出上述衰变的核反应方程（请用物理学上规定的符号表示粒子X）；
（2）求钋核的动能E_k2．

十三、选择题

22. 难度：中等

居室装修中经常用到的花岗岩都不同程度地含有放射性元素（含铀、钍等），会释放出α、β、γ射线，这些射线会导致细胞发生癌变及呼吸道疾病．根据有关放射性知识判断下列说法中正确的是（ ）
A．α射线是发生α衰变时产生的，生成核与原来的原子核相比，中子数减少了4个
B．β射线是发生β衰变时产生的，生成核与原来的原子核相比，质量数减少了1个
C．γ射线是发生γ衰变时产生的，生成核与原来的原子核相比，中子数减少了1个
D．在α、β、γ三种射线中，γ射线的穿透能力最强、电离能力最弱

23. 难度：中等

钍核（）具有放射性，它能放出一个电子衰变成镤核（），伴随该过程会放出γ光子，下列说法中正确的是（ ）
A．因为衰变过程中原子核的质量数守恒，所以不会出现质量亏损
B．γ光子是衰变过程中镤核（）辐射的
C．给钍加热，钍的半衰期将变短
D．原子核的天然放射现象说明原子核是可分的

十四、填空题

24. 难度：中等

2012年11月23日上午，舰载机歼-15在我国首艘航母“辽宁航”上成功起降．可控核反应堆是驱动航空母舰的理想设备，其工作原理是利用重核裂变反应释放出大量核能获得动力．U+n→Ba+Kr+yX是若干核反应的一种，其中n为中子，X为待求粒子，y为X的个数，则X是    （选填“质子”、“中子”、“电子”），y=    ．

十五、选择题

25. 难度：中等

下列核反应方程及其表述完全正确的是（ ）
A．+→+是聚变反应
B．→+是人工转变
C．+N→++3是裂变反应
D．→+是裂变反应

26. 难度：中等

在下列四个方程中，x₁，x₂，x₃和x₄各代表某种粒子，判断正确的是（ ）
①₉₂²³⁵U+¹n→₃₈⁹⁵U+₅₄¹³⁸Xe+3x₁
②₁²H+x₂→₂³He+¹n
③₉₂²³⁸U→₉₀²³⁴Th+x₃
④₁₂²⁴Mg+₂⁴He→₁₃²⁷Al+x₄．
A．x₁是中子
B．x₂是质子
C．x₃是α粒子
D．x₄是氚核

27. 难度：中等

已知氦原子的质量为M_Heu，电子的质量为m_eu，质子的质量为m_pu，中子的质量为m_nu，u为原子的质量单位，且由爱因斯坦质能方程E=mc²可知：1u对应于931.5MeV的能量，若取光速c=3×10⁸m/s，则两个质子和两个中子聚变成一个氦核，释放的能量为（ ）
A．[2×（m_p+m_n）-M_He]×931.5MeV
B．[2×（m_p+m_n+m_e）-M_He]×931.5MeV
C．[2×（m_p+m_n+m_e）-M_He]×c²J
D．[2×（m_p+m_n）-M_He]×c²J

十六、填空题

28. 难度：中等

轻核聚变比重核裂变能够释放更多的能量，若实现受控核聚变，且稳定地输出聚变能，人类将不再有“能源危机”．一个氘核（）和一个氚核（）聚变成一个新核并放出一个中子（）．
①完成上述核聚变方程 +→    +
②已知上述核聚变中质量亏损为△m，真空中光速为c，则该核反应中所释放的能量为    ．

十七、选择题

29. 难度：中等

氘核、氚核、中子、氦核的质量分别是m₁、m₂、m₃和m₄，如果氘核和氚核结合生成氦核，则下列说法中正确的是（ ）
A．核反应方程为²₁H+³₁H→⁴₂He+¹n
B．这是一个裂变反应
C．核反应过程中的质量亏损△m=m₁+m₂-m₃
D．核反应过程中释放的核能△E=（m₁+m₂-m₃-m₄）c²

十八、填空题

30. 难度：中等

当前，发电站温室气体排放问题引起了越来越多的关注，相比煤炭等传统能源，核电能够大幅降低二氧化碳、二氧化硫、氮氧化物和粉尘等物质的排放，已成为世界快速发展的电力工业．经广大科技工作者的不懈努力，我国的核电技术已进入世界的先进行列，世界各地现在正在兴建的核电反应堆达到57座，我国以20座名列第一．核电站的最核心部分是核反应堆，核反应堆中的燃料产生裂变，在短时间内释放出大量的核能可供人类利用．核反应堆中的镉棒起    作用，核反应方程应为+    →Kr+Ba+3n若其质量分别为m_u=390.313×10^-27kg，m_n=1.6749×10^-27kg，m_Ba=234.0016×10^-27kg，m_Kr=152.604×10^-27kg，核反应中释放的能量为△E=    J．

十九、解答题

31. 难度：中等

用加速后动能为E_k0的质子轰击静止的原子核X，生成两个动能均为E_k的核，并释放出一个频率为ν的γ光子．写出上述核反应方程并计算核反应中的质量亏损．（光在真空中传播速度为c）

32. 难度：中等

一个静止的铀核（（原子质量为232.0372u）放出一个α粒子（原子质量为4.0026u）后衰变成钍核Th（原子质量为228.0287u）．（已知：原子质量单位1u=1.66×10^-27kg，1u相当于931MeV）
（1）写出核衰变反应方程；
（2）算出该核衰变反应中释放出的核能；
（3）假设反应中释放出的核能全部转化为钍核和α粒子的动能，则钍核获得的动能有多大？