2013-2014学年高考物理万卷检测：专题十四 波粒二象性及原子结构（解析版）

一、选择题

1. 难度：困难

诺贝尔物理学奖得主威拉德·博伊尔和乔治·史密斯的主要成就是发明了电荷耦合器件(CCD)图像传感器。他们的发明利用了爱因斯坦的光电效应原理。如图所示电路可研究光电效应规律。图中标有A和K的为光电管，其中K为阴极，A为阳极。理想电流计可检测通过光电管的电流，理想电压表用来指示光电管两端的电压。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；现保持滑片P的位置不变，以下判断正确的是（  ）

A．光电管阴极材料的逸出功为4.5eV

B．若增大入射光的强度，电流计的读数不为零

C．若用光子能量为12eV的光照射阴极K，光电子的最大初动能一定变大

D．若用光子能量为9.5eV的光照射阴极K，同时把滑片P向左移动少许，电流计的读数一定不为零

2. 难度：困难

以往我们认识的光电效应是单光子光电效应，即一个电子在短时间内能吸收到一个光子而从金属表面逸出。强激光的出现丰富了人们对于光电效应的认识，用强激光照射金属，由于其光子密度极大，一个电子在短时间内吸收多个光子成为可能，从而形成多光子电效应，这已被实验证实。光电效应实验装置示意如图。用频率为v的普通光源照射阴极k，没有发生光电效应，换同样频率为v的强激光照射阴极k，则发生了光电效应；此时，若加上反向电压U，即将阴极k接电源正极，阳极A接电源负极，在kA之间就形成了使光电子减速的电场，逐渐增大U，光电流会逐渐减小；当光电流恰好减小到零时，所加反向电压U可能是下列的（其中W为逸出功，h为普朗克常量，e为电子电量）

A．      B．       C．       D．

3. 难度：简单

负电子对撞后湮灭成三个频率相同的光子，已经普朗克常量为h，电子质量为m，电荷量为e，电磁波在真空中传播速度为c。则生成的光子所形成的一束光射人折射率为的水中，其波长为

A．        B．          C．       D．

4. 难度：中等

2011年3月11日，日本发生里氏9.0级大地震，造成福岛核电站的核泄漏事故。在泄露的污染物中含有和两种放射性元素，它们通过一系列衰变产生对人体有危害的辐射，其中的衰变方程为 ，其半衰期为8天。下列说法正确的是(    )

A．该核反应是衰变

B．原子核中含有78个中子

C．经过16天，75％的原子核发生了衰变

D．虽然该反应出现质量亏损，但核反应前后的原子核总质量数不变

5. 难度：简单

关于核力与结合能，下列说法中正确的是（   ）

A．核力是短程力，与核子间的距离有关，有时表现为引  力，有时表现为斥力

B．核力具有饱和性和短程性，原子核为了稳定，故重核在形成时其中子数多于质子数

C．比结合能小的原子核结合成或分解成比结合能大的原  子核时一定释放核能

D．原子核的结合能越大，核子结合得越牢固，原子越稳定

二、计算题

6. 难度：中等

普朗克常量，铝的逸出功，现用波长的光照射铝的表面(结果保留三位有效数字)。

(1)求光电子的最大初动能；

(2)若射出的一个具有最大初动能的光电子正对一个原来静止的电子运动，求在此运动过程中两电子电势能增加的最大值(电子所受的重力不计)。

7. 难度：中等

(1)氢原子第能级的能量为，其中是基态能量，而=1，2，…。若一氢原子发射能量为的光子后处于比基态能量高出的激发态，则氢原子发射光子前后分别处于第几能级?

(2)一速度为的高速粒子()与同方向运动的氖核()发生弹性正碰，碰后粒子恰好静止。求碰撞前后氖核的速度(不计相对论修正)。

8. 难度：中等

“人造太阳”并不是像太阳一样悬挂在天空，而是建造在地球上的受控热核聚变反应堆或核聚变电站，它能像太阳一样通过核聚变反应放出能量，进而发电，在合肥科学岛，我国最新一代核聚变实验装置“EAST”首次成功获得电流超过200 kA．时间近3 s的高温等离子放电，人造太阳能来自下面的反应：4个质子(氢核)聚变成1个a粒子，同时发射2个正电子和2个没有静止质量的中微子，“人造太阳”的总功率为P，质子、氢核、正电的质分别为，真空中的光速为c．

(1)写出核反应方程；

(2)求核反应所释放的能量△E

(3)求在时间内参与上述热核反应的质子数目。

9. 难度：中等

静止在匀强磁场中的放射性原子核X发生衰变，衰变后带电粒子运动速度和磁感线垂直，两轨迹圆半径之比，带电粒子在轨迹圆上运动的周期之比。设衰变过程释放的核能全部转化成射线粒子和反冲核的动能，已知该衰变过程前后原子核的质量亏损为m。

(1)该衰变为           衰变。(填“”或“”)

(2)写出核反应方程(反冲核的元素符号可用Y表示)：           。

(3)计算射线粒子和反冲核的动能。

三、选择题

10. 难度：中等

利用反应堆工作时释放出的热能使水汽化以推动汽轮发电机发电，这就是核电站。核电站消耗的“燃料”很少，但功率却很大，目前，核能发电技术已经成熟，我国已具备了发展核电的基本条件。

(1)核反应堆中的“燃料”是，完成下面的核反应方程式：；

(2)一座100万千瓦的核电站，每年需要多少浓缩铀? 已知铀核的质量为235.043 9 u，中子质量为1.008 7 u，锶(sr)核的质量为89.907 7 u，氙(Xe)核的质量为135.907 2 u。1u=1.66×10^-27kg，浓缩铀中铀235的含量占2％。

(3)同样功率(100万千瓦)的火力发电站，每年要消耗多少吨标准煤?(已知标准煤的热值为2.93×10⁴KJ/kg)

(4)为了防止铀核裂变产物放出的各种射线对人体的危害和对环境的污染，需采取哪些措施?(举两种)