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1、专题分层突破练13光电效应原子结构和原子核A组1.关于下列物理史实与物理现象,说法正确的是()A.光电效应现象由德国物理学家赫兹发现,爱因斯坦对其做出了正确的解释B.只有入射光的频率低于截止频率,才会发生光电效应C.根据爱因斯坦的光电效应方程可知,光电子的最大初动能与入射光的频率成正比D.光电效应现象证明光是一种波2.(2019山东潍坊高三模拟)下列核反应中放出的粒子为中子的是()A.714N俘获一个粒子,产生817O并放出一个粒子B.1327Al俘获一个粒子,产生1530P并放出一个粒子C.511B俘获一个质子,产生48Be并放出一个粒子D.36Li俘获一个质子,产生23He并放出一个粒子3
2、.如图所示,用波长为0的单色光照射某金属,调节滑动变阻器,当电压表的示数为某值时,电流表的示数恰好减小为零;再用波长为405的单色光重复上述实验,当电压表的示数增加到原来的3倍时,电流表的示数又恰好减小为零。已知普朗克常数为h,真空中光速为c。该金属的逸出功为()A.5hc40B.hc0C.7hc80D.7hc404.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。实验中得到如图乙所示的实验规律,下列表述错误的是()A.在光照条件不变的情况下,随着所加电压的增大,光电流趋于一个饱和值B.在光的频率不变的情况下,入射光越
3、强饱和电流越大C.一定频率的光照射光电管,不论光的强弱如何,遏止电压不变D.蓝光的遏止电压大于黄光的遏止电压是因为蓝光强度大于黄光强度5.如图所示,当一束一定强度的黄光照射到光电管阴极K上时,此时滑片P处于A、B中点,电流表中有电流通过,则()A.若将滑片P向B端移动时,电流表读数有可能不变B.若将滑片P向A端移动时,电流表读数一定增大C.若用红外线照射阴极K时,电流表中一定没有电流通过D.若用一束紫光照射阴极K时,电流表可能没有读数6.如图是氢原子的能级示意图。当氢原子从n=4的能级跃迁到n=3的能级时,辐射出光子a;从n=3的能级跃迁到n=2的能级时,辐射出光子b。以下判断正确的是()A.
4、在真空中光子a的波长大于光子b的波长B.光子b可使氢原子从基态跃迁到激发态C.光子a可能使处于n=4能级的氢原子电离D.大量处于n=3能级的氢原子向低能级跃迁时最多辐射2种不同谱线7.国家大科学工程中国散裂中子源(CSNS)于2017年8月28日首次打靶成功,获得中子束流,可以为诸多领域的研究和工业应用提供先进的研究平台。下列核反应中放出的粒子为中子的是()A.714N俘获一个粒子,产生817O并放出一个粒子B.1327Al俘获一个粒子,产生1530P并放出一个粒子C.511B俘获一个质子,产生48Be并放出一个粒子D.36Li俘获一个质子,产生23He并放出一个粒子8.对下列各项叙述正确的是
5、()A.实物粒子只具有粒子性,没有波动性,光子具有粒子二象性B.粒子散射实验中少数粒子发生较大偏转是卢瑟福猜想原子核式结构模型的主要依据C.当入射光的波长低于极限波长时不会发生光电效应D.若使放射性物质的温度升高,其半衰期将减小9.下列说法中正确的是()A.碘131(即53131I)核不稳定,会发生衰变,其半衰期为8天,经过8天后,30个放射性碘131衰变的个数一定是15个B.光电效应揭示了光的粒子性C.射线、射线、射线本质上都是电磁波,且射线的波长最短D.当某种单色光照射某金属表面时,能产生光电效应,则入射光的波长越大,产生的光电效应的最大初动能越大10.一种高温扩散云室探测射线的原理是:在
6、上盖透明的密封容器内,放射源镅95241Am衰变成镎93237Np的过程中,放射线穿过干净空气并使其电离,沿射线径迹产生一连串的凝结核,容器内就出现“云雾”,这样就可以看到射线的径迹。已知95241Am的半衰期为432.6年,则下列说法正确的是()A.放射线是核外电子电离形成的B.通过该云室看到的是射线的径迹C.0.4 g的95241Am经过865.2年衰变了0.1 gD.若云室的温度升高,95241Am的半衰期会变短11.(2019辽宁沈阳检测)静止在匀强电场中的碳14原子核,某时刻放射的某种粒子与反冲核的初速度方向均与电场方向垂直,且经过相等的时间后形成的轨迹如图所示(a、b表示长度)。那
7、么碳14的核反应方程可能是()A.614C24He+410BeB.614C10e+514BC.614C-10e+714ND.614C12H+512BB组12.(多选)原子核的比结合能随质量数的变化图象如图所示,下列判断正确的是()A.比结合能越大,原子核越稳定B.12H核比36Li核更稳定C.92235U核裂变成两个中等质量的核时释放能量D.3689Kr核的结合能比92235U核的大13.(多选)下列说法中正确的是()A.粒子散射实验是卢瑟福建立原子核式结构模型的重要依据B.根据玻尔理论,氢原子辐射出一个光子后,氢原子的电势能增大C.在光电效应的实验中,入射光的强度增大,光电子的最大初动能也增
8、大D.83210Bi的半衰期是5天,12 g83210Bi经过15天衰变后剩余的质量为1.5 g14.(2019湖南十校联考)卢瑟福在1909年做了著名的粒子散射实验,并提出了原子核式结构模型。在卢瑟福核式结构模型的基础上,玻尔引入定态假设和量子化条件提出了氢原子的玻尔模型。根据玻尔模型,可假设静止的基态氢原子的电子的轨迹半径为r、电子的质量为m、电子的电荷量为e、静电力常量为k、普朗克常量为h,电子绕原子核仅在库仑力的作用下做匀速圆周运动(提示:电子和原子核均可看成点电荷;以无穷远处的电势为零,电荷量为Q的正点电荷在距离自身L处的电势为L=kQL;氢原子的能量为电子绕核运动的动能和电势能之和
9、)。以下问题中氢原子均处于静止状态,则:(1)求在经典理论下,基态氢原子的核外电子绕核运动的线速度v。(2)求电子绕核运动形成的等效电流I。(3)已知氢原子处于第一激发态时,电子绕核运动的轨迹半径为4r,求氢原子第一激发态与基态能量差E。专题分层突破练13光电效应原子结构和原子核1.A解析 1887年德国物理学家赫兹发现了光电效应现象,爱因斯坦对光电效应的实验规律做出了正确的解释,故A正确;每种金属都有一个截止频率,只有入射光的频率高于截止频率,才会发生光电效应,故B错误;爱因斯坦的光电效应方程Ek=h-W0,光电子的最大初动能与入射光的频率不成正比,故C错误;光电效应现象证明光具有粒子性,故
10、D错误;故选A。2.B解析 根据核反应方程:1327Al+24He1530P+01n可得1327Al俘获一个粒子,产生1530P并放出一个粒子是中子,故B正确。3.C解析 设第一次实验遏止电压为U,根据光电效应方程,则光电子的最大初动能为:Ekm=eU=hc0-W0;用波长为405的单色光照射时,Ekm=3eU=hc450-W0;联立解得:W0=7hc80,故C正确。4.D解析 在光照条件不变的情况下,随着所加电压的增大,则从K极发射出的电子射到阳极的电子越来越多,则光电流趋于一个饱和值,选项A正确;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,选项B正确;
11、一定频率的光照射光电管,不论光的强弱如何,根据光电效应的规律可知射出的光电子的最大初动能不变,则遏止电压不变,选项C正确;因为蓝光的频率大于黄光,蓝光频率大于黄光频率,所以蓝光的遏止电压大于黄光的遏止电压,故选项D错误;此题选择错误的选项,故选D。5.A6.A解析 氢原子从n=4的能级跃迁到n=3的能级时的能级差小于从n=3的能级跃迁到n=2的能级时的能级差,根据Em-En=h知,光子a的能量小于光子b的能量,所以a光的频率小于b光的频率,光子a的波长大于光子b的波长,故A正确;光子b的能量小于基态与任一激发态的能级差,所以不能被基态的原子吸收,故B错误;光子a的能量小于n=4能级的电离能,所
12、以不能使处于n=4能级的氢原子电离,C错误;大量处于n=3能级的氢原子向低能级跃迁时最多辐射3种不同谱线,故D错误。7.B解析 本题考查核反应方程式的书写,根据质量数和核电荷数守恒可快速选出答案。根据质量数和核电荷数守恒可得:714N+24He817O+11H,选项A错误;1327Al+24He1530P+01n,选项B正确;511B+11H48Be+24He,选项C错误;36Li+11H23He+24He,选项D错误。8.B解析 任何物体都有波粒二象性,大到实物粒子,小到光子,选项A错误;粒子散射实验中少数粒子发生较大偏转是卢瑟福猜想原子核式结构模型的主要依据,选项B正确;入射光的波长低于极
13、限波长,则入射光的频率高于极限频率,会发生光电效应,选项C错误;半衰期不受外部条件的影响,选项D错误;故选B。9.B解析 半衰期是对大量原子核的一个统计规律,对少数粒子不适用,故A错误;射线是氦核,射线是高速运动的电子,只有射线本质上是电磁波,故C错误;根据光电效应方程:Ekm=hc-W0,可知能产生光电效应时,入射光的波长越大,产生的光电效应的最大初动能越小,故D错误。故选B。10.B解析 根据题意可知反应方程为95241Am93237Np+24He,则放射线是原子核的衰变放出的粒子,通过该云室看到的是射线的径迹,选项A错误,B正确;0.4 g的95241Am经过865.2年经过了两个半衰期
14、,则还剩下0.1 g,选项C错误;半衰期与外界环境无关,选项D错误;故选B。11.A解析 设时间为t,则12a1t2v1t=2,12a2t2v2t=4,而加速度a=qEm,则得q1m1v1q2m2v2=12,又因为动量守恒m1v1=m2v2,故q1q2=12,故只有A正确。12.AC解析 比结合能越大原子核越稳定,故A正确。由题图可知12H核比36Li核的比结合能小,故12H核比36Li核更不稳定,故B错误;重核裂变成中等质量的核,有质量亏损,释放能量,故C正确;由图可知,3689Kr核的比结合能比92235U核的大,但是3689Kr核的结合能小于92235U核的结合能,故D错误,故选AC。1
15、3.AD解析 粒子散射实验是卢瑟福建立原子核式结构模型的重要依据,故A正确;根据玻尔理论可知,氢原子辐射出一个光子后,氢原子的电势能减小,故B错误;在光电效应的实验中,入射光的强度增大,频率不变,光电子的最大初动能Ek=h-W不变,C错误;12 g83210Bi经过15天后,发生了3次衰变,则还有1.5 g未衰变,故D正确;故选AD。14.答案 (1)ekmr(2)e22rkmr(3)3ke28r解析 (1)由库仑力提供向心力有ke2r2=mv2r,解得v=ekmr。(2)电子绕核运动的周期T=2rv=2remrk,则I=eT=e22rkmr。(3)基态氢原子的能量E1=12mv2+ker(-e)=-ke22r,处于第一激发态的氢原子有ke2(4r)2=mv224r,E2=12mv22+ke4r(-e)=-ke28r,E=E2-E1=3ke28r。