2019版高考物理二輪復(fù)習(xí) 課時(shí)跟蹤訓(xùn)練14 光電效應(yīng) 原子結(jié)構(gòu)和原子核.doc

課時(shí)跟蹤訓(xùn)練(十四) 光電效應(yīng) 原子結(jié)構(gòu)和原子核一、選擇題(19題為單項(xiàng)選擇題，1013題為多項(xiàng)選擇題)1(2017高考全國卷)一靜止的鈾核放出一個(gè)粒子衰變成釷核，衰變方程為UThHe，下列說法正確的是()A衰變后釷核的動(dòng)能等于粒子的動(dòng)能B衰變后釷核的動(dòng)量大小等于粒子的動(dòng)量大小C鈾核的半衰期等于其放出一個(gè)粒子所經(jīng)歷的時(shí)間D衰變后粒子與釷核的質(zhì)量之和等于衰變前鈾核的質(zhì)量B靜止的鈾核在衰變過程中，滿足動(dòng)量守恒的條件，根據(jù)動(dòng)量守恒定律得PThpa0，即釷核的動(dòng)量和粒子的動(dòng)量大小相等，方向相反，選項(xiàng)B正確；根據(jù)Ek可知，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；半衰期的定義是統(tǒng)計(jì)規(guī)律，對于一個(gè)粒子不適用，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；鈾核在衰變過程中，伴隨著一定的能量放出，即衰變過程中有一定的質(zhì)量虧損，故衰變后粒子與釷核的質(zhì)量之和小于衰變前鈾核的質(zhì)量，選項(xiàng)D錯(cuò)誤2(2018重慶市江津區(qū)高三下5月預(yù)測模擬)2018年夏天，中美貿(mào)易之爭使國人了解了蕊片的戰(zhàn)略意義，芯片制作工藝非常復(fù)雜，光刻機(jī)是制作芯片的關(guān)鍵設(shè)備，其曝光系統(tǒng)最核心的部件之一是紫外光源常見光源分為：可見光：436nm；紫外光(UV)：365nm；深紫外光(DUV)：KrF準(zhǔn)分子激光：248nm，ArF準(zhǔn)分子激光：193nm；極紫外光(EUV)：1015nm.下列說法正確的是()A波長越短，可曝光的特征尺寸就越小，就表示光刻的刀鋒越鋒利，刻蝕對于精度控制要求越高B光源波長越長，能量越大，曝光時(shí)間就越短C如果紫外光不能讓某金屬發(fā)生光電效應(yīng)，極紫外光也一定不能D由康普頓效應(yīng)可知深紫外光通過實(shí)物物質(zhì)發(fā)生散射時(shí)會(huì)出現(xiàn)波長更短的成分A波長越短，可曝光的特征尺寸就越小，就表示光刻的刀鋒越鋒利，刻蝕對于精度控制要求越高，選項(xiàng)A正確；光源波長越長，則頻率就越小，能量越小，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；極紫外光的波長小于紫外光的波長，則頻率較大，如果紫外光不能讓某金屬發(fā)生光電效應(yīng)，極紫外光不一定不能使該金屬發(fā)生光電效應(yīng)，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；由康普頓效應(yīng)可知深紫外光通過實(shí)物物質(zhì)發(fā)生散射時(shí)能量變小，頻率變小，則會(huì)出現(xiàn)波長更長的成分，選項(xiàng)D錯(cuò)誤；選A.3如圖所示，圖甲為光電效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)電路圖，圖乙為光電子最大初動(dòng)能與光電管入射光頻率關(guān)系圖象下列說法正確的是()A光電管加正向電壓時(shí)，電壓越大光電流越大B光電管加反向電壓時(shí)不可能有光電流C由圖可知，普朗克常量數(shù)值上等于D由圖可知，普朗克常量數(shù)值上等于C光電管加正向電壓時(shí)，如果正向電壓從0開始逐漸增大，光電流也會(huì)逐漸增大，但光電流達(dá)到飽和時(shí)，即使電壓增大，電流也不會(huì)變化，A錯(cuò)誤；因?yàn)楣怆娮佑袆?dòng)能，即使光電管加反向電壓，也可能有光電流，B錯(cuò)誤；由光電效應(yīng)方程EkhW0可知，圖線斜率大小為普朗克常量，所以普朗克常量數(shù)值上等于，C正確，D錯(cuò)誤4美國物理學(xué)家密立根通過測量金屬的遏止電壓Uc與入射光頻率，算出普朗克常量h，并與普朗克根據(jù)黑體輻射得出的h相比較，以驗(yàn)證愛因斯坦方程的正確性下圖是某次試驗(yàn)中得到的兩種金屬的遏止電壓Uc與入射光頻率關(guān)系圖象，兩金屬的逸出功分別為W甲、W乙，如果用0頻率的光照射兩種金屬，光電子的最大初動(dòng)能分別為E甲、E乙，則下列關(guān)系正確的是()AW甲<W乙，E甲>E乙BW甲>W乙，E甲<E乙CW甲>W乙，E甲>E乙DW甲<W乙，E甲<E乙A根據(jù)光電效應(yīng)方程得：EkmhW0hh0又EkmqUc解得：Uc知Uc圖線中：當(dāng)Uc0，0；由圖象可知，金屬甲的極限頻率小于金屬乙，則金屬甲的逸出功小于乙的，即W甲<W乙如果用頻率0的光照射兩種金屬，根據(jù)光電效應(yīng)方程，當(dāng)相同的頻率入射光時(shí)，則逸出功越大的，其光電子的最大初動(dòng)能越小，因此E甲>E乙，A正確，B、C、D錯(cuò)誤；故選A.5(2018山東省淄博一中高三三模)我國科學(xué)家潘建偉院士預(yù)言十年左右量子通信將“飛”入千家萬戶在通往量子論的道路上，一大批物理學(xué)家做出了卓越的貢獻(xiàn)，下列有關(guān)說法正確的是()A玻爾在1990年把能量子引入物理學(xué)，破除了“能量連續(xù)變化”的傳統(tǒng)觀念B愛因斯坦最早認(rèn)識(shí)到了能量子的意義，提出光子說，并成功地解釋了光電效應(yīng)現(xiàn)象C德布羅意第一次將量子觀念引入原子領(lǐng)域，提出了定態(tài)和躍遷的概念D普朗克大膽地把光的波粒二象性推廣到實(shí)物粒子，預(yù)言實(shí)物粒子也具有波動(dòng)性B普朗克在1900年把能量子引入物理學(xué)，破除了“能量連續(xù)變化”的傳統(tǒng)觀念，故A錯(cuò)誤；愛因斯坦最早認(rèn)識(shí)到了能量子的意義，為解釋光電效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)規(guī)律提出了光子說，并成功地解釋了光電效應(yīng)現(xiàn)象，故B正確；玻爾第一次將量子觀念引入原子領(lǐng)域，提出了定態(tài)和躍遷的概念，故C錯(cuò)誤；德布羅意大膽地把光的波粒二象性推廣到實(shí)物粒子，預(yù)言實(shí)物粒子也具有波動(dòng)性，故D錯(cuò)誤；故選B.6(2018濟(jì)寧市高三第二次模擬)氫原子的能級(jí)示意圖如圖所示，現(xiàn)有大量的氫原子處于n4的激發(fā)態(tài)，當(dāng)向低能級(jí)躍遷時(shí)，會(huì)輻射出若干種不同頻率的光，若用這些光照射逸出功為4.54eV的鎢時(shí)，下列說法中正確的是()A氫原子能輻射4種不同頻率的光子B氫原子輻射的光子都能使鎢發(fā)生光電效應(yīng)C氫原子輻射一個(gè)光子后，氫原子的核外電子的速率增大D鎢能吸收兩個(gè)從n4向n2能級(jí)躍遷的光子而發(fā)生光電效應(yīng)CA項(xiàng)：根據(jù)C6，所以這些氫原子總共可輻射出6種不同頻率的光，故A錯(cuò)誤；B項(xiàng)：由于要發(fā)生光電效應(yīng)，躍遷時(shí)放出光子的能量大于鎢的逸出功為4.54eV，故B錯(cuò)誤；C項(xiàng)：氫原子輻射一個(gè)光子后，能級(jí)減小，氫原子的核外電子的速率增大，故C正確；D項(xiàng)：鎢只能吸收一個(gè)光子的能量，故D錯(cuò)誤7(2018山東省實(shí)驗(yàn)中學(xué)高三第一次模擬考試)下列說法中不正確的是()A紫外線照射到金屬鋅板表面時(shí)能夠產(chǎn)生光電效應(yīng)，則當(dāng)增大紫外線的照射強(qiáng)度時(shí)，從鋅板表面逸出的光電子的最大初動(dòng)能不會(huì)發(fā)生改變B從n4能級(jí)躍遷到n3能級(jí)，氫原子的能量減小，電子的動(dòng)能減小C.Th衰變?yōu)镽n，經(jīng)過3次衰變，2次衰變D在某些恒星內(nèi)，3個(gè)粒子結(jié)合成一個(gè)C，C原子的質(zhì)量是12.0000u，He原子的質(zhì)量是4.0026u，已知1u931.5 MeV/c2，則此核反應(yīng)中釋放的核能約為1.161012JB光電子的最大初動(dòng)能與入射光的頻率有關(guān)，與入射光的強(qiáng)度無關(guān)，選項(xiàng)A正確；從n4能級(jí)躍遷到n3能級(jí)，氫原子的能量減小，電子的動(dòng)能變大，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；在衰變的過程中，電荷數(shù)少2，質(zhì)量數(shù)少4，在衰變過程中，電荷數(shù)多1，設(shè)經(jīng)過了m次衰變，則：4m23422212，所以m3；經(jīng)過了n次衰變，有：2mn90864，所以n2，故C正確；D選項(xiàng)中該核反應(yīng)的質(zhì)量虧損m4.0026u312.0000u0.0078u，則釋放的核能Emc20.0078931.5MeV7.266MeV1.161012J，故D正確，此題選項(xiàng)錯(cuò)誤的選項(xiàng)，故選B.8(2018山東省青島市高三統(tǒng)一質(zhì)檢)下列說法正確的是()A放射性原子核U經(jīng)2次衰變和3次衰變后，變?yōu)樵雍薘aB在核反應(yīng)堆中，為使快中子減速，在鈾棒周圍要放置鎘棒C比結(jié)合能越小，原子核中核子結(jié)合得越牢固D玻爾理論認(rèn)為，氫原子的核外電子軌道是量子化的DA：設(shè)U經(jīng)過x次衰變和y次衰變后變?yōu)镽a，則URaxHeye，根據(jù)電荷數(shù)和質(zhì)量數(shù)守恒可得2382264x、92882xy，解得x3、y2.即U經(jīng)過3次衰變和2次衰變后，變?yōu)镽a.故A項(xiàng)錯(cuò)誤B.在核反應(yīng)堆中，為使快中子減速，在鈾棒周圍要放置石墨作為減速劑鎘棒的作用是吸收中子，控制反應(yīng)速度故B項(xiàng)錯(cuò)誤C.比結(jié)合能越大，原子核中核子結(jié)合得越牢固故C項(xiàng)錯(cuò)誤D.玻爾理論認(rèn)為，氫原子的核外電子軌道是量子化的故D項(xiàng)正確9如圖甲所示為研究光電效應(yīng)中入射光的頻率、強(qiáng)弱與光電子發(fā)射情況的實(shí)驗(yàn)電路，陰極K受到光照時(shí)可以發(fā)射光電子電源正負(fù)極可以對調(diào)在a、b、c三種光的照射下得到了如圖乙所示的實(shí)驗(yàn)規(guī)律()A在光的頻率不變的情況下，隨著所加電壓的增大，光電流趨于一個(gè)飽和值Bb光的遏止電壓大于a光的遏止電壓是因?yàn)閍光強(qiáng)度大于b光強(qiáng)度Ca光的波長大于c光的波長Db光對應(yīng)的光電子最大初動(dòng)能小于c光對應(yīng)的光電子最大初動(dòng)能C在光的頻率不變的情況下，入射光越強(qiáng)，則單位時(shí)間射出的光電子數(shù)越多，則飽和電流越大，故A錯(cuò)誤；因?yàn)閎光的遏止電壓大于a光的遏止電壓，故b光強(qiáng)度大于a光強(qiáng)度，故B錯(cuò)誤；bc兩個(gè)的遏止電壓相等，且大于甲光的遏止電壓，根據(jù)mveU0，知bc兩光照射產(chǎn)生光電子的最大初動(dòng)能相等，大于a光照射產(chǎn)生的光電子最大初動(dòng)能根據(jù)光電效應(yīng)方程EkmhW0，逸出功相等，知bc兩光的頻率相等，大于a光的頻率所以bc兩光的光子能量相等大于a光的光子能量a光頻率小、波長長，故C正確、D錯(cuò)誤10(2018高考物理全真模擬二)一靜止的原子核U發(fā)生了某種衰變，衰變方程為UThX，其中X是未知粒子，下列說法正確的是()A.U發(fā)生的是衰變B.U發(fā)生的是衰變C衰變后新核Th和粒子X的動(dòng)能相等D衰變后新核Th和粒子X的動(dòng)量大小相等ADA、B、根據(jù)衰變過程滿足質(zhì)量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒，則X的質(zhì)量數(shù)為4，電荷數(shù)為2，即X為He，故核反應(yīng)方程為衰變，A正確，B錯(cuò)誤C、D、根據(jù)動(dòng)量守恒得，系統(tǒng)總動(dòng)量為零，則衰變后釷核的動(dòng)量大小等于粒子的動(dòng)量大小，由于兩個(gè)粒子的質(zhì)量不同，則動(dòng)能不同，C錯(cuò)誤，D正確故選AD.11下列說法正確的是()A由HeNOH可知，在密閉的容器中混合存放一定比例的氦氣和氮?dú)猓瑤滋旌髮⒂醒鯕馍葿根據(jù)玻爾理論，氫原子的核外電子由較高能級(jí)躍遷到較低能級(jí)時(shí)，要釋放一定頻率的光子，同時(shí)電子的動(dòng)能增大，電勢能減小C、三種射線中，射線的電離能力最強(qiáng)D相同頻率的光照射不同金屬，則從金屬表面逸出的光電子的最大初動(dòng)能越大，這種金屬的逸出功越大BCHeNOH是用氦核打擊氮核使氮核轉(zhuǎn)變的過程，是原子核的人工轉(zhuǎn)變，在密閉的容器中混合存放一定比例的氦氣和氮?dú)?，不?huì)有氧氣生成，故A錯(cuò)誤；氫原子的核外電子由較高能級(jí)躍遷到較低能級(jí)時(shí)，要釋放一定頻率的光子，庫侖力做正功，動(dòng)能增大，電勢能減小，故B正確；、和三種射線中，射線的電離能力最強(qiáng)，故C正確；根據(jù)光電效應(yīng)方程EkhW0，金屬的逸出功越大，逸出的光電子的最大初動(dòng)能越小，故D錯(cuò)誤12下列說法正確的是()A盧瑟福通過對粒子散射實(shí)驗(yàn)結(jié)果的分析，提出了原子核內(nèi)有中子存在B核泄漏事故污染物137Cs能夠產(chǎn)生對人體有害的輻射，其核反應(yīng)方程式為CsBax，可以判斷x為電子C若氫原子從n6能級(jí)向n1能級(jí)躍遷時(shí)輻射出的光不能使某金屬發(fā)生光電效應(yīng)，則氫原子從n6能級(jí)向n2能級(jí)躍遷時(shí)輻射出的光也不能使該金屬發(fā)生光電效應(yīng)D質(zhì)子、中子、粒子的質(zhì)量分別是m1、m2、m3，質(zhì)子和中子結(jié)合成一個(gè)粒子，釋放的能量是(2m12m2m3)c2BCD盧瑟福通過對粒子散射實(shí)驗(yàn)結(jié)果的分析，提出了原子的核式結(jié)構(gòu)模型，沒有提出原子核內(nèi)有中子存在，故A錯(cuò)誤；根據(jù)137Cs的核反應(yīng)方程式CsBax，可知x的質(zhì)量數(shù)為1371370，電荷數(shù)為55561，故x為電子，故B正確；氫原子從n6能級(jí)向n1能級(jí)躍遷時(shí)輻射出的光子的頻率大于從n6能級(jí)向n2能級(jí)躍遷時(shí)輻射出的光子的頻率，故若從n6能級(jí)向n1能級(jí)躍遷時(shí)輻射出的光不能使某金屬發(fā)生光電效應(yīng)，則氫原子從n6能級(jí)向n2能級(jí)躍遷時(shí)輻射出的光也不能使該金屬發(fā)生光電效應(yīng)，故C正確；質(zhì)子和中子結(jié)合成一個(gè)粒子，需要兩個(gè)質(zhì)子和兩個(gè)中子，質(zhì)量虧損m2m12m2m3，由質(zhì)能方程可知，釋放的能量Emc2(2m12m2m3)c2，故D正確所以BCD正確，A錯(cuò)誤13下列說法正確的是()A.HHHe是太陽內(nèi)部核反應(yīng)之一，該核反應(yīng)過程釋放的能量是E.已知光在真空中的傳播速度為c，則該核反應(yīng)中平均每個(gè)核子虧損的質(zhì)量為B盧瑟福通過粒子散射實(shí)驗(yàn)揭示了原子核的內(nèi)部結(jié)構(gòu)C紫外線照射到金屬鋅板表面時(shí)能產(chǎn)生光電效應(yīng)，則當(dāng)增大紫外線的照射強(qiáng)度時(shí)，從鋅板表面逸出的光電子的最大初動(dòng)能也隨之增大D根據(jù)玻爾理論，氫原子的核外電子由較高能級(jí)躍遷到較低能級(jí)時(shí)，要釋放一定頻率的光子，同時(shí)電子的動(dòng)能增大，電勢能減小AD該核反應(yīng)過程釋放的能量是E，核子個(gè)數(shù)是3，根據(jù)愛因斯坦質(zhì)能方程可知，E3mc2，所以每個(gè)核子虧損的質(zhì)量為m，故A正確；盧瑟福通過粒子散射實(shí)驗(yàn)揭示了原子的內(nèi)部結(jié)構(gòu)；故B錯(cuò)誤；紫外線照射到金屬鋅板表面時(shí)能產(chǎn)生光電效應(yīng)，則當(dāng)增大紫外線的照射強(qiáng)度時(shí)，從鋅板表面逸出的光電子的最大初動(dòng)能也隨之增大，紫外線照射到金屬鋅板表面時(shí)能夠發(fā)生光電效應(yīng)，則當(dāng)增大紫外線的照射強(qiáng)度時(shí)，從鋅板表面逸出的光電子的最大初動(dòng)能不變，而光電子數(shù)目可能增加，故C錯(cuò)誤；氫原子的核外電子由較高能級(jí)躍遷到較低能級(jí)時(shí)，要釋放一定頻率的光子，庫侖力做正功，動(dòng)能增大，電勢能減小，故D正確二、計(jì)算題14(2017高考北京卷)在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場中，一個(gè)靜止的放射性原子核發(fā)生了一次衰變放射出的粒子(He)在與磁場垂直的平面內(nèi)做圓周運(yùn)動(dòng)，其軌道半徑為R.用m、q分別表示粒子的質(zhì)量和電荷量(1)放射性原子核用X表示，新核的元素符號(hào)用Y表示，寫出該衰變的核反應(yīng)過程(2)粒子的圓周運(yùn)動(dòng)可以等效成一個(gè)環(huán)形電流，求圓周運(yùn)動(dòng)的周期和環(huán)形電流大小(3)設(shè)該衰變過程釋放的核能轉(zhuǎn)化為粒子和新核的動(dòng)能，新核的質(zhì)量為M，求衰變過程的質(zhì)量虧損m.解析(2)設(shè)粒子的速度大小為v，由qvBm，T，得粒子在磁場中運(yùn)動(dòng)周期T環(huán)形電流大小I(3)由qvBm，得v設(shè)衰變后新核Y的速度大小為v，系統(tǒng)動(dòng)量守恒，得Mvmv0.則v由mc2Mv2mv2，得m說明：若利用Mm解答，亦可答案(1)XYHe(2)(3)15如圖所示，有磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的圓形磁場，在圓心O點(diǎn)有大量靜止放射性的元素U，發(fā)生衰變，放出的新的原子核各個(gè)方向都有，速度大小都為v0，已知質(zhì)子的質(zhì)量為m，電荷量為e.(1)寫出核反應(yīng)方程；(2)若沒有帶電粒子從磁場中射出，求：圓形磁場的最小半徑；經(jīng)過多長時(shí)間同一個(gè)鈾核發(fā)生衰變生成的兩個(gè)核再次相遇；(3)若大量鈾核不是放在圓形磁場的圓心，而是距離圓心為d處的p點(diǎn)(圖中沒有畫出)，如果沒有帶電粒子從磁場中射出，則圓形磁場的最小面積又是多少？解析(1)UThHe(2)由題意可知：釷核運(yùn)動(dòng)的質(zhì)量m1234m，粒子的質(zhì)量mH4m；釷核的電荷量qT90e，粒子的電荷量qH2e；由動(dòng)量守恒定律可得：mTvTmHvH0帶電粒子做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的向心力由洛倫茲力提供qvB，解得：r所以，釷核的半徑rT，周期TT粒子的半徑rH，周期TH兩個(gè)帶電粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡如圖所示要想帶電粒子不從圓形磁場中射出圓形磁場的最小半徑是R12rH因?yàn)椋?，同一個(gè)鈾核發(fā)生衰變生成的兩個(gè)核再次相遇t10TT(3)若大量鈾核不是放在圓形磁場的圓心，而是距離圓心為d處P點(diǎn)，兩個(gè)電帶粒子運(yùn)動(dòng)軌跡如圖所示要想帶電粒子不從圓周磁場中射出圓形磁場的最小半徑是R2d2rHd.答案(1)UThHe(2)R1t(3)R2d