河北省衡水市高考物理 专题十七 波粒二象性 原子结构与原子核专项练习

2021新高考衡水名师物理专题卷专题十七近代物理初步考点66 光电效应光的波粒二象性（1—6、18）考点67 原子结构能级跃迁（7—13、19、20）考点68 原子核核能（14—17）一、选择题（本题共17个小题，每题4分，共68分。

每题给出的四个选项中，有的只有一个选项符合题意，有的有多个选项符合题意，全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错或不答的得0分）1.下列宏观概念中,是量子化的为( )A.物体的质量B.弹簧振子的能量C.汽车的个数D.卫星绕地球运行的轨道2.如图所示为黑体辐射的强度与波长的关系图像,从图像可以看出,随着温度的升高( )A.各种波长的辐射强度都减小B.只有波长短的辐射强度增加C.辐射电磁波的波长先增大后减小D.辐射强度的极大值向波长较短的方向移动U与入射光频率ν3.某金属被光照射后产生了光电效应现象，实验测得该金属的遏止电压c之间的关系如图所示。

已知图线的斜率为b，与ν轴交点的横坐标为a，电子的电荷量为e，则由图可知（）A.遏止电压与入射光的频率无关B.普朗克常量为bC.该金属的逸出功为aeD.入射光的频率为3a 时，产生的光电子的最大初动能为2abe4.用如图所示的装置演示光电效应现象。

当用某种频率的光照射到光电管上时，电流表G 的读数为i 。

则下列说法正确的是( )A.若将电池的正负极性反转，则电流表示数一定变为0B.若将电键S 断开，也一定会有电流流过电流表GC.若将变阻器的滑片由c 点向b 端略微移动一些，则这一过程中电流表示数一定会减小一些D.若换用频率更高的光照射到光电管上，电流表G 的读数一定比原来大5.如图，直线为光电子最大初动能与光子频率的关系，己知直线的纵、横截距分别为﹣a 、b ，电子电量为e ，下列表达式正确的是（ ）A ．金属极限频率0v b =B ．普朗克常量b h a= C ．金属逸出功0W a =D ．若入射光频率为2b ，则光电子的初动能一定为a6.如图甲是研究光电效应的电路图，当用频率为0ν的黄光照射阴极K 发生了光电效应，测出光电流i 随电压U 的变化图象如图乙所示。

高考物理原子核专题训练（附解析）高考物理原子核专题训练（附解析）1、下列说法正确的是__________。

（填正确答案标号。

选对1个得3分，选对2个得4分，选对3个得6分。

每错选1个扣3分，最低得分为0分）A．氢原子从第一激发态向基态跃迁只能辐射特定频率的光子B．若使放射性物质的温度升高，其半衰期可能变小C．Th核发生一次α衰变时，新核与原来的原子核相比，中子数减少了4D．α粒子散射实验能揭示原子具有核式结构E．太阳辐射的能量主要来自太阳内部的热核反应答案ADE2、下列说法正确的是__________（选对一个给3分，选对两个给4分，选对三个给5分。

选错一个扣3分，最低得分为0分）A．卢瑟福通过α粒子散射实验建立了原子核式结构模型B．宏观物体的物质波波长非常小，极易观察到它的波动性C．β衰变中产生的β射线实际上是原子的核外电子挣脱原子核的束缚而形成的D．爱因斯坦在对光电效应的研究中，提出了光子说E．对于任何一种金属都存在一个“最大波长”，入射光的波长必须小于这个波长，才能产生光电效应F．根据玻尔理论可知，氢原子辐射出一个光子后，氢原子的电势能增大，核外电子的运动加速度增大答案ACE。

由α粒子散射实验可知是卢瑟福通过该实验建立了原子核结构模型，A正确；B答案是很难观察到它的波动性，易看到粒子性，B错误；根据衰变中产生的β射线产生的机理可知C正确；受普朗克量子论的启发，爱因斯坦在对光电效应的研究中，提出了光子说。

D错误；根据光电效应规律可知入射光的频率高于该材料的极限频率（入射光的波长必须小于这个波长）才能发生光电效应，E正确；根据玻尔理论可知，氢原子辐射出一个光子后，氢原子的电势能将减小，核外电子的加速度增大，F错误；故本题选择ACE。

3、以下关于天然放射现象，叙述正确的是（）A．若使某放射性物质的温度升高，其半衰期将变短B．衰变所释放的电子是原子核外的电子电离形成的C．铀核衰变为铅核的过程中，要经过8次衰变和6次衰变D．按照玻尔理论，氢原子核外电子从半径较小的轨道跃迁到半径较大的轨道时，电子的动能减小，电势能增大，原子的总能量不变答案C解析：A、半衰期的长度与元素的物理状态无关，若使某放射性物质的温度升高，其半衰期将不变，故A错误；B、β衰变所释放的电子是从原子核内释放出的电子，故B错误；C、铀核（23892U）衰变为铅核（20682Pb）的过程中，每经一次α衰变质子数少2，质量数少4；而每经一次β衰变质子数增1，中子数不变；由质量数和核电荷数守恒，要经过8次α衰变和6次β衰变，故C 正确；D、库仑力对电子做负功，所以动能变小，电势能变大（动能转为电势能）而因为吸收了光子，总能量变大，D错误；4、已知氘核的比结合能是1．09MeV，氚核的比结合能是2．78MeV，氦核的比结合能是7．03MeV。

专题11 波粒二象性原子结构与原子核1．（2019·江苏卷）在“焊接”视网膜的眼科手术中，所用激光的波长λ=6.4×107 m，每个激光脉冲的能量E=1.5×10-2 J．求每个脉冲中的光子数目．（已知普朗克常量h=6.63×l0-34 J·s，光速c=3×108 m/s．计算结果保留一位有效数字）2．（2019·浙江选考）处于较高能级的氢原子向较低能级跃迁时，能辐射出a、b两种可见光，a光照射某金属表面时有光电子逸出，b光照射该金属表面时没有光电子逸出，则A．以相同的入射角射向一平行玻璃砖，a光的侧移量小于b光的B．垂直入射到同一单缝衍射装置，a光的衍射中央亮条纹宽度小于b光的C．a光和b光的频率之比可能是20/27D．a光子的动量大于b光子的3．（2019·浙江选考）一个铍原子核（74Be）俘获一个核外电子（通常是最靠近原子核的K壳层的电子）后发生衰变，生成一个锂核（73Li），并放出一个不带电的质量接近零的中微子νe，人们把这种衰变称为“K俘获”。

静止的铍核发生零“K俘获”，其核反应方程为707413eBe e Li v-+→+已知铍原子的质量为M Be=7.016929u，锂原子的质量为M Li=7.016004u，1u相当于9.31×102MeV。

下列说法正确的是A．中微子的质量数和电荷数均为零B．锂核（73Li）获得的动能约为0.86MeVC．中微子与锂核（73Li）的动量之和等于反应前电子的动量D．中微子与锂核（73Li）的能量之和等于反应前电子的能量4．(2018·高考全国卷Ⅱ，T17)用波长为300 nm的光照射锌板，电子逸出锌板表面的最大初动能为1.28×10－19 J．已知普朗克常量为6.63×10－34 J·s，真空中的光速为3.00×108 m·s－1.能使锌产生光电效应的单色光的最低频率约为()A．1×1014 Hz B．8×1014 HzC．2×1015 Hz D．8×1015 Hz5．(2018·高考全国卷Ⅲ，T14)1934年，约里奥—居里夫妇用α粒子轰击铝核2713Al，产生了第一个人工放射性核素X：α＋2713Al→n＋X.X的原子序数和质量数分别为()A．15和28 B．15和30C．16和30 D．17和311．（2020·江西省名校高三联考）电子是我们高中物理中常见的一种微观粒子，下列有关电子说法正确的是A．汤姆孙研究阴极射线时发现了电子，并准确测出了电子的电荷量B．光电效应实验中，逸出的光电子来源于金属中自由电子C．卢瑟福的原子核式结构模型认为核外电子的轨道半径是量子化的D．元素发生α衰变时，能够产生电子，并伴随着γ射线产生2．（2020·山西省太原市第五中学高三模拟）下列说法正确的是A．β射线也可能是原子核外电子电离形成的电子流，它具有中等的穿透能力B．按照电离能力来看，放射性元素放出的三种射线由弱到强的排列顺序是α射线、β射线、γ射线C．按照玻尔的氢原子理论，当电子从高能级向低能级跃迁时，氢原子系统的电势能减少量可能大于电子动能的增加量D．在微观物理学中，不确定关系告诉我们不可能准确地知道单个粒子的运动情况，但是可以准确地知道大量粒子运动时的统计规律3．（2020·湖南省长沙市雅礼中学高三调研）下列说法正确的是A．氢原子的核外电子从低能级跃迁到高能级时，吸收光子，电子的轨道半径增大B．238234492902U Th He→+是核裂変方程，当铀块体积大于临界体积时，才能发生链式反应C．从金属表面逸出的光电子的最大初动能与照射光的强度无关，与照射光的频率成正比D．α射线是高速运动的氦原子核，能够穿透几厘米厚的铅板4．（2020·北京市顺义区高三模拟）下列说法正确的是A．γ射线比α射线的贯穿本领强B．外界环境温度升高，原子核的半衰期变大C．太阳辐射的能量主要来自太阳内部的重核裂变反应D．原子核发生一次β衰变，该原子外层就失去一个电子5．（2020·山东省潍坊市高三模拟）下列核反应中放出的粒子为中子的是A．147N俘获一个α粒子，产生178O并放出一个粒子B．2713Al俘获一个α粒子，产生3015P并放出一个粒子C．115B俘获一个质子，产生84Be并放出一个粒子D．63Li俘获一个质子，产生32He并放出一个粒子1．(2020·北京市海淀区高三模拟)下列说法正确的是()A．放射性元素的半衰期与外界压强有关B．天然放射现象说明原子具有核式结构C．原子核放出γ射线说明原子核内有光子D．原子核内的一个中子转化为一个质子和一个电子的过程属于β衰变2．（2020·安徽省六安市第一中学调研）以下物理内容描述不正确的是A．爱因斯坦通过对光电效应实验规律的分析揭示了光具有粒子性的一面B．玻尔模型对一切原子的光谱现象都能准确解释C．放射性元素的半衰期与其以单质还是化合物形式存在无关D．原子核的比结合能大小可以反映其稳定性特征3．(2020·四川树德中学高三诊断)下列四幅图涉及到不同的物理知识，其中说法正确的是()A．图甲：普朗克通过研究黑体辐射提出能量子的概念，成功解释了光电效应B．图乙：玻尔理论指出氢原子能级是分立的，所以原子发射光子的频率是不连续的C．图丙：卢瑟福通过分析α粒子散射实验结果，发现了质子和中子D．图丁：根据电子束通过铝箔后的衍射图样，可以说明电子具有波动性4. 氢原子的能级图如图所示，现让一束单色光照射到大量处于基态(量子数n＝1)的氢原子上，受激的氢原子能自发地发出6种不同频率的光．则照射氢原子的单色光的光子能量为()A．12.75 eV B．13.06 eV C．13.6 eV D．0.85 eV5．（2020·湖南省怀化市高三模拟）下列说法正确的是A．β衰变的实质是原子核内的一个中子转化成一个质子，同时释放出一个电子B．实验表明，只要照射光的强度足够大，就一定能发生光电效应C．钍的半衰期为24天，1 g钍经过120天后还剩0.2 gD．根据玻尔的原子理论，氢原子从n＝5的激发态跃迁到n＝3的激发态时，核外电子动能减小6．（2020·东北三省四市联考）已知金属钙的逸出功为2.7 eV，氢原子的能级图如图所示，一群氢原子处于量子数n＝4的能量状态，则A．氢原子可能辐射3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7．(2020·河北衡水中学高三调研)下下列说法正确的是()A．原子核内的一个中子转化成一个质子和一个电子，这种转化产生的电子发射到核外，就是β粒子，这就是β衰变B．氡222的半衰期是3.8天，镭226的半衰期是1 620年，所以一个确定的氡222核一定比一个确定的镭226核先衰变C．按照玻尔理论，氢原子核外电子从半径较小的轨道跃迁到半径较大的轨道时，电势能增大，电子的动能减小，原子的总能量减小D．原子核越大，它的结合能越高，原子核能级越稳定8．(2020·安徽定远重点中学高三模拟)下列说法正确的是()A．卢瑟福通过对α粒子散射实验结果的分析，提出了原子核内有中子存在B．核泄漏事故污染物137 55Cs能够产生对人体有害的辐射，其核反应方程式为137 55Cs→137 56Ba＋X，可以判断X 为电子C．若氢原子从n＝6能级向n＝1能级跃迁时辐射出的光不能使某金属发生光电效应，则氢原子从n＝6能级向n＝2能级跃迁时辐射出的光也不能使该金属发生光电效应D．质子、中子、α粒子的质量分别是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)c29．(2020·江西南昌高三模拟)如图a所示是研究光电效应的电路图．某同学利用该装置在不同实验条件下得到了三条光电流I与A、K两极之间的电压U AK的关系曲线(甲光、乙光、丙光)，如图b所示．则下列说法正确的是()A．甲光照射光电管发出光电子的初动能一定小于丙光照射光电管发出光电子的初动能B．单位时间内甲光照射光电管发出的光电子比乙光照射时发出的少C．用强度相同的甲、丙光照射该光电管，则单位时间内逸出的光电子数相等D．对于不同种金属，若照射光频率不变，则逸出光电子的最大初动能与金属的逸出功为线性关系10. (2020广东华南师大附中高三模拟)氢原子能级图如图所示，当氢原子从n＝3的能级跃迁到n＝2的能级时，辐射光的波长为656 nm.下列判断正确的是()A．当氢原子从n＝2跃迁到n＝1的能级时，辐射光的波长大于656 nmB．当氢原子从n＝4跃迁到n＝2的能级时，辐射出的光子不能使逸出功为2.25 eV的钾发生光电效应C．一个处于n＝4能级上的氢原子向低能级跃迁时最多产生6种谱线D．用能量为1.0 eV的光子照射处于n＝4能级上的氢原子，可以使氢原子电离11．(2020·重庆南开中学高三调研)某原子K层失去一个电子后，其K层出现一个电子空位，当L层上有电子跃迁到K层填补空位时会释放一定的能量：一种情况是辐射频率为ν0的X射线；另一种情况是跃迁释放的能量被其他核外电子层的电子吸收，使电子发生电离成为自由电子．若跃迁释放的能量被M层的一个电子吸收，电离后的自由电子的动能是E0，已知普朗克常量为h，则电子处于M层时原子的能级(即能量值)为()A．hν0B．E0C．E0－hν0D．E0＋hν012. (2020·陕西西安市第一中学高三模拟)研究光电效应规律的实验装置如图所示，以频率为ν的光照射光电管阴极K时，有光电子产生．由于光电管K、A间加的是反向电压，光电子从阴极K发射后将向阳极A 做减速运动．光电流i由图中电流计G测出，反向电压U由电压表V测出，当电流计的示数恰好为零时，电压表的示数称为反向遏止电压U c.在下列表示光电效应实验规律的图象中，正确的是()13．(2020·四川南充高级中学高三模拟)一个静止的铀核232 92U(质量为232.037 2 u)放出一个α粒子(质量为4.002 6 u)后衰变成钍核228 90Th(质量为228.028 7 u)．已知1 u相当于931 MeV的能量．下列说法正确的是()A．该核衰变反应方程为232 92U→228 90Th＋42HeB．该核衰变反应中释放出的核能为0.059 MeVC．该反应产生的钍核和α粒子的动量相同D．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，则钍核获得的动能约为0.017 MeV 14．(2020·广东湛江一中高三质检)如图所示，人工元素原子核286113Nh开始静止在匀强磁场B1、B2的边界MN上，某时刻发生裂变生成一个氦原子核42He和一个Rg原子核，裂变后的粒子速度方向均垂直于B1、B2的边界MN.氦原子核通过B1区域第一次经过MN边界时，距出发点的距离为l，Rg原子核第一次经过MN 边界距出发点的距离也为l.则下列有关说法正确的是()A ．两磁场的磁感应强度之比B 1∶B 2＝111∶141B ．两磁场的磁感应强度之比B 1∶B 2＝111∶2C ．氦原子核和Rg 原子核各自旋转第一个半圆的时间比为2∶141D ．氦原子核和Rg 原子核各自旋转第一个半圆的时间比为111∶141答案1．【答案】光子能量hc ελ=，光子数目n =Eε，代入数据得n =5×1016【解析】每个光子的能量为0cE hv h λ== ，每个激光脉冲的能量为E ，所以每个脉冲中的光子个数为：0EN E = ，联立且代入数据解得：16510N =⨯个。

第17章 波粒二象性一。

选择题1．下列说法正确的是（ ）A ．用紫外线照射某种金属，有光电效应现象，则用红光照射也一定有光电效应现象B ．X 射线既有粒子性，也有波动性，它的波动性比粒子性更加明显C ．光波、德布罗意波都是概率波，在真空中传播速度相等D ．物体在高温时辐射可见光，在任何温度下都会辐射红外线 2．下列说法中正确的是 。

A ．普朗克在研究黑体辐射问题时提出了能量子假说B ．若使用某种频率的光不能使某金属发生光电效应，则需增大入射光光照强度才行C ．结合能越大，原子核结构一定越稳定D ．用一束绿光照射某金属，能发生光电效应，若换成紫光来照射该金属，也一定能发生光电效应E ．将核子束缚在原子核内的核力，是不同于万有引力和电磁力的另一种相互作用3．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ν的普通光源照射阴极k ，没有发生光电效应，换同样频率为ν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 ．h W U e e ν=- B ．2h WU e eν=-C ．2U h W ν=-D ．eWe h U -=25ν 4．实物粒子和光都具有波粒二象性，下列事实中突出体现波动性的是 。

A ．电子束通过双缝实验后可以形成干涉图样 B ．β射线在云室中穿过会留下清晰的径迹 C ．人们利慢中子衍射来研究晶体的结构D．人们利用电子显微镜观测物质的微观结构E．光电效应实验中，光电子的最大初动能与入射光的频率有关，与入射光的强度无关5．三种不同的入射光A、B、C分别射在三种不同的金属a、b、c表面，均恰能使金属中逸出光电子，若三种入射光的波长λA＞λB＞λC，则（）A．用入射光A照射金属b和c，金属b和c均可发生光电效应现象B．用入射光A和B照射金属c，均可使金属c发生光电效应现象C．用入射光C照射金属a与b，金属a、b均可发生光电效应现象D．用入射光B和C照射金属a，均可使金属a发生光电效应现象6．一单色光照到某金属表面时，有光电子从金属表面逸出，下列说法中正确的是（）A．无论增大入射光的频率还是增加入射光的强度，金属的逸出功都不变B．只延长入射光照射时间，光电子的最大初动能将增加C．只增大入射光的频率，光电子的最大初动能将增大D．只增大入射光的频率，光电子逸出所经历的时间将缩短E．只增大入射光的强度，单位时间内逸出的光电子数目将增多7．波粒二象性是微观世界的基本特征，以下说法正确的有（）A．光电效应现象揭示了光的粒子性B．热中子束射到晶体上产生衍射图样说明中子具有波动性C．黑体辐射的实验规律可用光的波动性解释D．动能相等的质子和电子，它们的德布罗意波长也相等8．利用光子说对光电效应的解释，下列说法正确的是（）A．金属表面的一个电子只能吸收一个光子B．电子吸收光子后一定能从金属表面逸出，成为光电子C．金属表面的一个电子吸收若干个光子，积累了足够的能量后才能从金属表面逸出D．无论光子能量大小如何，电子吸收多个光子并积累了能量后，总能逸出成为光电子9．下列说法正确的是（）A、普朗克通过研究黑体辐射提出能量子的概念，成为量子力学的奠基人之一B、波尔原子理论第一次将量子观念引入原子领域，提出了定态和跃迁的概念，成功地解释了各种原子光谱的实验规律C、一束光照射到某种金属上不能发生光电效应，可能是因为这束光的光强太小D、德布罗意在爱因斯坦光子说的基础上提出物质波的猜想，而电子的衍射实验证实了他的猜想10．关于光的波粒二象性，下列说法中不正确．．．的是A．波粒二象性指光有时表现为波动性，有时表现为粒子性。