专题17 原子结构、原子核和波粒二象性-备战2019年高考物理优质原创试卷分项版(解析版)

一．选择题1．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E k 越大，则这种金属的逸出功W 0越小 【答案】A2．已知基态He +的电离能力是54.4 eV ，几种金属的逸出功如下表所示，He +的能级E n 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A ．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54.4 eVB ．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40. 8 eVC ．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铷 【答案】A【解析】根据玻尔理论12n E E n =-，从基态跃迁到n =2所需光子能量最小，211340.8eV 4E E E E ∆=-==，A 错误，B 正确。

从n =2激发态的He +向基态跃迁辐射的光子能量为40.8 eV ，金属钨的逸出功为197.2610J 4.54eV -⨯=，故能使所列金属发生光电效应，由表中的数据可知金属铷的逸出功最小，故C正确；根据爱因斯坦的光电效应方程可知道从铷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】A4.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压，根据212m c mv eU =，知乙丙两光照射产生光电子的最大初动能相等，大于甲光照射产生的光电子最大初动能。

根据光电效应方程0Km E hv W =-，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A. 123112H H He +→是太阳内部核反应之一，该核反应过程释放的能量是ΔE 。

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23Ec∆ B. 卢瑟福通过α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】AD6.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. β衰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；β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β粒子，可知β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→1三种种频率的光，故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B.这可能是发生了β衰变C.这可能是23892U 发生衰变 D. 这可能是23490U 发生衰变【答案】C8. 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B. 在某些恒星内，3个α粒子结合成一个126C ， 126C 原子的质量是12.0000u ，42He 原子的质量是 4.0026u ，已知1u=931.5 MeV/c 2，则此核反应中释放的核能约为1.16×10﹣12 JC. 从n =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.23490Th 衰变为22286Th ，经过3次α衰变，2次β衰变【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=4.0026×3﹣12.0000=0.0078u ，则释放的核能△E=△mc 2=0.0078×931.5MeV=7.266MeV=1.16×10﹣12 J ．故B 正确；从n=4能级跃迁到n=3能级，氢原子向外发射电子，能量减小，根据222ke mv r r=可知，电子越大的半径减小，则电子的动能增大，故C 错误；在α衰变的过程中，电荷数少2，质量数少4，在β衰变的过程中，电荷数多1，质量数不变，根据该规律求出α衰变和β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m α衰变，n 次β衰变，根据电荷数和质量数守恒可知， 24m n -=， 412m =，解得32m n ==，，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】ABC10．下列说法中正确的是A ．在衰变方程2394942Pu X He γ→++中，X 原子核的质量数是234B ．核泄漏事故污染物137Cs 能够产生对人体有害的辐射，其核反应方程为1371375556Cs Ba X →+，可以判断X 为正电子C ．放射性物质131I 的衰变方程为1311315354I Xe X →+，X 为中子D ．某人工转变的核反应方程为4273021315He Al O X +→+，其中X 为中子【答案】D【解析】根据质量数守恒可得，X 原子核的质量数A =239–4=235，A 错误；根据质量数守恒和电荷数守恒知，1371375556Cs Ba X →+中的X 为电子，B 错误；1311315354I Xe X →+中，根据衰变过程中质量数和电荷数守恒可知，X 为β粒子，C 错误；人工转变的核反应方程为4273021315He Al O X +→+，由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γ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α、β、γ三种射线中，β射线的电离本领最强 【答案】B【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γ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α、β、γ，这三种射线中，α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】B13. 下列说法不正确的有A. 通过对月光进行光谱分析，可知月球上存在氦3元素B. 天然放射性元素23290Th(钍)共经过4次α衰变和6次β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νc ＝5.5×1014Hz 钠阴极，已知普朗克常量h ＝6.6×10－34J ·s ，电子质量m ＝9.1×10－31kg.用频率ν＝7.5×1014Hz 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10－9m【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 次衰变、y 次衰变，则由电荷数与质量数守恒得：，，得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()3414141900 6.6107.510 5.510 1.3210km E h W h h J ννν--=-=-=⨯⨯⨯-⨯=⨯，根据212km mE mv =，代入数据解得： 55.410/m v m s =⨯，动量P =mv m =9.1×10-31kg ×5.4×105m/s=4.9×10-25kg •m/s ，德布罗意波长： 349256.610 1.3104.910h m m p λ--⨯===⨯⨯，故D 正确。