专题17原子结构、原子核和波粒二象性-备战2019年高考物理优质试卷分项版版含解析.pdf
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1、备战2019年高考优质原创物理试题分项解析专题17原子结构-原子核和波粒二象性i.下列说法不正确的是A.玻尔大胆提出假设,认为实物粒子也具有波动性B.放射性元素与别的元素形成化合物时仍具有放射性C.氢原子从能级 4 跃迁到能级 3 辐射出的光子的波长大于从能级 2 跃迁到能级 1 辐射出的光子的波长D.在光电效应实验中,用同种频率的光照射不同的金属表面,从金属表面逸出的光电子的最大初动能区越大,则这种金属的逸出功 W0越小【答案】A【解析】德布罗意提出实物粒子也具有波动性,故A错误:放射性元素的放射性与核外电子无关,放放身摊元素与别的元素形成化合物时仍具有放射性,故国E确根据玻尔理论J氯原子从
2、能皴4跃迁到能级3辐射出的光子的波长大于从能级?跃迁到能级1幅射出的光子的波长,选项C正确;在光电效应实脸中,根据耳=附-%可知,用同种频率的光照射不同的金属表面,从金属表面逸出的光电子的最大初动育版越大这种金属的逸出功用越小,选项。正确“2,已知基态He的电离能力是 54.4eV,几种金属的逸出功如下表所示,He的能级 En与 n 的关系与氢原子的能级公式类似,下列说法不正确的是金属W0(X 代9J)鸨7.26钙5.12钠3.66钾3.60锄3.41A,为使处于静止的基态He跃迁到激发态,入射光子所需的能量最小为 54.4eVB,为使处于静止的基态He跃迁到激发态,入射光子所需的能量最小为
3、40.8eVC.处于 n=2 激发态的He向基态跃迁辐射的光子能使上述五种金属都产生光电效应现象D.发生光电效应的金属中光电子的最大初动能最大的是金属锄【答案】A【解析】根据玻尔理论En与,从基态跃迁到 n=2 所需光子能量最小,n3EE2E1E140.8eV,A 错误,B 正确。从 n=2 激发态的He向基态跃迁辐射的光子4能量为 40.8eV,金属鸨的逸出功为7.261019J4.54eV,故能使所列金属发生光电效应,由表中的数据可知金属锄的逸出功最小,故 C 正确;根据爱因斯坦的光电效应方程可知道从锄打出的光电子的最大初动能最大,D 正确。3.如图所示为氢原子的能级示意图,一群氢原子处于
4、 n=4 的激发态,在向较低能级跃迁的过程中向外发出光子,用这些光照射逸出功为 2.49eV 的金属钠.下列说法正确的是()A.从 n=3 跃迁到 n=1 发出的光子照射金属钠表面发出的光电子的最大初动能为 9.60eVB.由 n=2 能级跃迁到 n=1 能级产生的光子频率最小C.这些氢原子总共可辐射出 3 种不同频率的光D.从n=4 能级跃迁到n=3 能级比从n=3 能级跃迁到n=2 能级辐射出电磁波的波长短【答案】A【解析】从n=3跃迁到11=1发出的光子频率最氤发出的光子菖缰为AT3触根据光电效应方程旦%得,最大初动靛2=12J9eV-2.49eV=9.&0eV,故A正确-由图象根据五B
5、=曷一&可得:由口=4能级跃迁到n=3前级产生的光子频率最小;故B错误j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光子种数为禺=上=6三数C错误:由图可如,从口=4能缎跃迁到n=3韶鼐射出的光子能量用=0一九从力=4宥颜跃迁到口=2能级辐射出光子能量4=1,根据后二日产可知光子能量越小,光子频率小光子的波长越大,故D错误。4.如图甲所示为研究光电效应中入射光的频率、强弱与光电子发射情况的实验电路,阴极 K 受到光照时可以发射光电子,电源正负极可以对调。在甲、乙、丙三种光的照射下得到了如图乙所示的实验规律.A.在光的频率不变的情况下,随着所加电压的增大,光电流趋于一个饱和值B.乙光的遏
6、止电压大于甲光的遏止电压是因为乙光强度大于甲光强度C.甲光的波长大于丙光的波长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【答案】C【解析】在光的频率不变的情况下,入射光越强,则单位时间射出的光电子数越多,则饱和电流越大,故 A 错误;因为乙光的频率大于黄光,逸出的光电子最大初动能蓝光大于甲光,则乙光的遏止电压大于甲光的遏止电压蓝光,故 B 错误;乙丙两个的遏止电压相等,且大于甲光的遏止电1压,根据一mv:eUc,知乙丙两光照射广生光电子的最大初动能相等,大于甲光照射广生的光2电子最大初动能。根据光电效应方程EKmhvW,逸出功相等,知乙丙两光的频率相等,大于甲光的频率。所以乙丙两
7、光的光子能量相等大于甲光的光子能量。甲光频率小、波长长,故 C正确、D 错误.5.下列说法正确的是123.A.1H2H;He是太阳内部核反应之一,该核反应过程释放的能量是 AE。已知光在真空中的传播速度为c,则该核反应中平均每个核子亏损的质量为一E23cB.卢瑟福通过“粒子散射实验揭示了原子核的内部结构C.紫外线照射到金属锌板表面时能产生光电效应,则当增大紫外线的照射强度时,从锌板表面逸出的光电子的最大初动能也随之增大D.根据玻尔理论,氢原子的核外电子由较高能级跃迁到较低能级时,要释放一定频率的光子,同时电子的动能增大,电势能减小【答案】AD【解析】该核反应过程释放的能蚩是晶,核子个数是3,根
8、据爱因斯坦后就方程可知,二册厢/,所以搜个核子云损的质量为&=4,损A正确;卢墓福通过便粒子散射卖脸揭示了原子的内部结构,故B3?错误;紫外或鹏射到亲届锦板表面时能产生光电效应,则当督大紫外线的照射强度时,从锌板表面逸出的光电子的最大初动能也随之增大,紫外线照射到金属锌板表面时部鞭发生光电效应J则当噌大紫外线的照射强度时,从锌板表面逸出的光电子的最大初动铜不变,而光电子数目可靛增加,故C错俣氢原子的核外电子由较高能皴跃迁到辛志氐育殿时,要释放一定频率的光子.库仑力做正功,动能塔大,电势能减小,故D正确*6.下列说法正确的是A.维系原子核稳定的力是核力,核力可以是吸引力,也可以是排斥力B.3 衰
9、变现象说明电子是原子核的组成部分C.在光电效应现象中,金属的逸出功随入射光的频率增大而增大D.一氢原子处在 n=4 的能级,当它跃迁到较低能级时,最多可发出 3 种频率的光子【答案】ACD【解析】系原子核稳定的力是核力,核力可以是吸引力,也可以是排斥力,故 A 正确;衰变时,原子核中的一个中子转化为一个质子和一个电子,释放出来的电子就是粒子,可知衰变现象不是说明电子是原子核的组成部分,故 B 错误;在光电效应现象中,金属的逸出功与材料有关,与入射光的频率无关,故 C错误;一个氢原子处在 n=4的能级,由较高能级跃迁到较低能级时,最多可以发出 4-3,3-2,和 2 一 1 三种种频率的光,故
10、D 正确。7.原来都静止在同一匀强磁场中放射性元素原子核的衰变示意图,运动方向都与磁场方向垂直图中 a、b 分别表示各粒子的运动轨迹,大小圆的半径之比是 45:1。下列说法中不正确的是A.磁场方向一定为垂直纸面向里8.这可能是发生了 3 衰变C这可能是92U发生衰变8一.234.D.这可能是90U发生衰变【答案】C【解析】,魏动量守恒定律可知?衰变后的两个粒子运动方向相反,这两个即卜切说明两个粒子偏转方向相瓦洛伦力方向相向,说明两个粒子性相同,说明是Q衰变,但不能判断磁场的方向是垂直纸面向内,还是向外。故A、B错误5带电粒子在磁场中做圆周运动的向心力由洛伦兹力提供“=?解得;JlR=R,两个带
11、电粒子的动量一样磁感应强度一样,可见双兀,,新核傲国周运动的半径技?所以新声邸核的电荷量与CL粒子的电荷量之比”=f、新核核电荷量是45x2=皿所以发生衰娈的核的核电荷q.1量是92+2=92,说明是轴核发生衰变,故正确,D错误小8,下列说法中正确的是A.紫外线照射到金属锌板表面时能够产生光电效应,则当增大紫外线的照射强度时,从锌板表面逸出的光电子的最大初动能不会发生改变12124.B,在某些恒星内,3 个“粒子结合成一个6C,6c原子的质量是 12.0000U,2He原子的质量是 4.0026U,已知 1u=931.5MeV/c2,则此核反应中释放的核能约为 1.16X10-12JC,从n=
12、4 能级跃迁到n=3 能级,氢原子的能量减小,电子的动能减小D.90Th共变为86Th,经过 3次a盘变,2次3式变【答案】ABD【解析】根据爱因斯坦光电效应方程,光电子的最大初动能与入射光的频率有关与光照强度无关,因此增大光照强度,光子的最大初动能不变,故A 正确;根据质量亏损,结合爱因斯坦质能方程求出核反应中释放的核能.该核反应的质量亏损m=4.0026X3-12.0000=0.0078u,则释放的核能 AE=Amc2=0.0078X931.5MeV=7.266MeV=1.16X1012J,故 B 正确;从 n=4 能级跃迁到2_2234222n=3 能级,氢原子向外发射电子,能量减小,根
13、据可知,电子越大的半径减小,则电kemvrr子的动能增大,故 C 错误;在a衰变的过程中,电荷数少 2,质量数少 4,在3衰变的过程中,电荷数多 1,质量数不变,根据该规律求出a衰变和3衰变的次数;根据各自核反应的特征判断核反应的类型;设经过 ma 衰变,n 次3衰变,根据电荷数和质量数守恒可知,2mn4,4m12,解得m3,n2,故 D 正确。9.关于物质的波粒二象性,下列说法正确的是A.光的波长越短,光子的能量越大,光的粒子性越明显B.不仅光子具有波粒二象性,一切运动的微粒都具有波粒二象性C.光电效应现象揭示了光的粒子性D.实物的运动有特定的轨道,所以实物不具有波粒二象性【答案】ABCE解
14、析】据口=9可知光的滋长越短期情率越大,据胡加可知光能量越大,A正确5溯立二象性是微观世界持有的魏律,一切运动的微粒都具有波苞二象性,R正确A洸电效应现象说明光具有粒子性.CIE确;由德布罗意理论知?宏观物体的德布罗意波的波长太小,实际很难观察到波动性但仍具有波粒二象性,D错误,10.下列说法中正确的是、.-A.在衰变方程94PUX2He 丫中,X 原子核的质量数是 2342394.B.核泄漏事故污染物cs 能够产生对人体有害的辐射,其核反应方程为137155cs1 7BaX,可3以判断 X 为正电子C.放射,f物质1 的衰变方程为133l1;XeX,X 为中子1313D.某人工转变的核反应方
15、程为2He23Al1OX,其中 X 为中子0【答案】D【解析】根据质量数守恒可得,X 原子核的质量数 A=239W=235,A 错误;根据质量数守恒和电_、八,、,一,.1271Q7dd何数守恒知,5Cs56BaX 中的 X 为电子,B 错误;53154XeX 中,根据衰变过程中质量5数和电荷数守恒可知,X为3粒子,c 错误;人工转变的核反应方程为2He质量数和电荷数守恒可知,X 为中子,D 正确。11.关于原子与原子核,下列说法正确的是A.将温度升高,放射性元素的半衰期变短B.核电站要建很厚的水泥防护层,目的是阻隔丫射线C.对于甲状腺病人,可以用放射性同位素碘 131 来治疗D.在 a、&丫
16、三种射线中,3 射线的电离本领最强【答案】B23AI35OX,由【解析】将温度升高,放射性元素的半衰期不会改变,选项 A 错误;水泥防护层的作用是为了阻隔丫射线,避免放射性危害,选项 B 正确;诊断甲状腺疾病时,注入的放射性同位素碘 131 作为示踪原子,而不是用碘 131 来治疗,选项 C 错误;在“、和丫,这三种射线中,“射线的电离能力最强,选项 D 错误。12.关于近代物理的相关知识,下列说法正确的是A.根据玻尔原子理论,氢原子的核外电子由能量较高的定态轨道跃迁到能量较低的定态轨道时,会辐射一定频率的光子,同时核外电子的动能变小B.汤姆孙根据气体放电管实验断定阴极射线是带负电的粒子流,并
17、求出了这种粒子的比荷C.玻尔大胆提出假设,认为实物粒子也具有波动性D.玻尔将量子观念引入原子领域,成功地解释了所有原子光谱的实验规律【答案】B【解析】能级跃迁Gt由于高能级轨道半径较大,速度校小,电势能较大,故氢原子的核外电子由较高能级跃迁到较低能级时;要程放一定频率的光子,母寸电子的动能博大,电势育旨感小;A错误)汤姆孙通过研究求出了阴极射线的比荷,明确阴极射线是电子,H正瑜德布罗意大胆提出假谩,认为实物粒子也具有波动性,C错俣.;玻尔摩子理论第一次将量子观念引入原子领域,成功地解释了氢原子光谱的实险规律,不能解释所有序子光谱的交验规律,D错误。13.下列说法不正确的有A.通过对月光进行光谱
18、分析,可知月球上存在氨 3 元素B.天然放射性元素23290Th(铝共经过 4 次a衰变和 6 次3衰变变成20882Pb(铅)C.原子核的比结合能越小,原子核中核子结合得越牢固,原子核越稳定D.在光电效应实验中,采用极限频率为=5.5X1014Hz 钠阴极,已知普朗克常量 h=6.6M034Js,电子质量 m=9.1X10-31kg.用频率,7.5X1014Hz 的紫光照射钠阴极产生光电子的德布罗意波长的数量级为 109m【答案】ABC【解析】月亮本身不发光,不会有发射光谱,月球上没有空气,所以也没有吸收光谱.故 A 错误;设衰变过程经历了 x x 次臼衰变、y 次阳衰变,则由电荷数与质量数
19、守恒得:应三颂王画,川=82+拄-皿彳导x=6,y=4,故 B错误;比结合能越大的原子核中核子结合得越牢固,原子核越稳定,故 C 错误;根据爱因斯坦光电效应方程,有EkmhW0hh06.610347.510145.510141.321019J,根据E EkmLmvLmv;,代入数据解得:V2 2m5.410 m/s,动量5x10-25kg?m/s,德布罗意波长:6.610344.910252rm1.3109m,故 D 正确。本题选择不正确,故选ABC-315P P=mvmv=9.1M0kgX5.4X10 m/s=4.914.下列说法正确的是m.4 一 14171 一A.由2He7N8。1H可知
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