2019高考物理二轮复习小题狂做专练二十七波粒二象性、原子结构与原子核

27 波粒二象性、原子结构与原子核
一、选择题
1．【浙江仿真模拟】2018年3月14日，英国剑桥大学著名物理学家斯蒂芬·威廉·霍金逝世，享年76岁，引发全球各界悼念。

在物理学发展的历程中，许多物理学家的科学研究推动了人类文明的进程，为物理学的建立，作出了巨大的贡献。

在对以下几位物理学家所做的科学贡献的叙述中，正确的是( )
A．卡文迪许将行星与太阳、地球与月球、地球与地面物体之间的引力规律推广到宇宙中的一切物体，得出万有引力定律，并测出了引力常量G的数值
B．根据玻尔理论，原子从激发态向基态跃迁时将释放出核能
C．布拉凯特利用云室照片发现，α粒子击中氮原子形成复核，复核不稳定，会放出一个质子
D．爱因斯坦的光子说认为，只要增加光照时间，使电子多吸收几个光子，所有电子最终都能跃出金属表面成为光电子
2．【江苏调研联考】(多选)2017年8月28日，位于东莞市大朗镇的中国散裂中子源（CSNO)首次打靶成功，获得中子束流，标志着三裂中子源主体工程完工，并投入试运行。

散裂中子源就是一个用中子来了解微观世界的工具，如一台“超级显微镜”，可以研究DNA、结品材料、聚合物等物质的微观结构。

下列关于中子的说法正确的是( )
A．卢瑟福预言了中子的存在，査德威克通过实验发现了中子
B．散裂中子源中产生的强中子束流可以利用电场使之慢化
C．若散裂中子源中的中子束流经慢化后的速度相同，电子显微镜中的电子流速度相同，此时电子的物质波波长比中子的物质波波长短
D．原子核中的中子与其他核子间无库仑力，但有核力，存助于维系原子核的稳定
3．【大连模拟】以下有关近代物理内容的若干叙述，其中正确的是( )
A．原子核发生一次β衰变，该原子外层就失去一个电子
B．天然放射现象中发出的三种射线本质都是电磁波
C．对不同的金属，若照射光频率不变，光电子的最大初动能与金属的逸出功成线性关系D．按玻尔理论，大量的氢原子从第4能级向低能级跃迁时会发出4种不同频率的光子
4．【嘉兴教学测试】太阳内部不断进行着各种核聚变反应，其中一种为2
3411120H H He n +→+，
氘核的质量为m 1，氚核的质量为m 2，氯核的质量为m 3，中子的质量为m 4，核反应中发射一种γ光子，该γ光子照射到逸出功为W 0的金属上打出的最大初动能的光电子速度为v ，已知光电子的质量为m ，光速为c ，普朗克常量为h ，则下列说法错误的是( )
A ．聚变反应释放的核能为(m 1＋m 2－m 3－m 4)c 2
B ．γ光子来源于原子核外电子的能级跃迁
C ．光电子的德布罗意波长为h mv
D ．γ光子的频率为2022mv W h
+ 5．【西藏月考】在光电效应试验中，分别用频率为νa 、v b 的单色光a 和b 照射到同种金属上，测得相应的遏止电压分别为U a 和U b 、光电子的最大初动能分别为E k a 和E k b 。

h 为普朗克常量。

下列说法正确的是( )
A ．若v a ＞v b ，则一定有U a ＜U b
B ．若v a ＞v b ，则一定有E ka ＜E kb
C ．若U a ＜U b ，则一定有E k a ＜E k b
D ．若v a ＞v b ，则一定有hv a －
E ka ＞hv b －E kb
6．【杭州模拟】氢原子光谱如甲图所示，图中给出了谱线对应的波长，已知普朗克常量h ＝
6.63×10-34
J·s，玻尔的氢原子能级图如乙图所示，则下列说法错误的是( )
A ．H α谱线对应光子的能量小于H δ谱线对应光子的能量
B ．甲图所示的四种光均属于可见光范畴
C ．H β对应光子的能量约为10.2 eV
D ．H α谱线对应的跃迁是从n ＝3能级到n ＝2能级
7．【天津月考】(多选)如图为氢原子能级的示意图，现有大量的氢原子处于n ＝4的激发态，
当向低能级跃迁时辐射出若干不同频率的示意图。

关于这些光，下列说法正确的是
( )
A ．能容易表现出衍射现象的光是由n ＝4能级跃迁到n ＝1能级产生的
B ．频率最小的光是由n ＝2能级跃迁到n ＝1能级产生的
C ．这些氢原子总共可辐射出6种不同频率的光
D ．用n ＝2能级跃迁到n ＝1能级辐射出的光照射逸出功为6.34 eV 的金属铂能发生光电效应
8．【西安模拟】(多选)下列说法中正确的是( )
A ．232
90Th 衰变成20882Pb 要经过6次α衰变和4次β衰变
B ．汤姆孙的α粒子散射实验揭示了原子具有核式结构
C ．衰变中产生的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 ．质能方程反映出能量与质量是统一的
9．【湖北十二校调研联考】下列说法正确的是( )
A ．某种放射性元素的半衰期为T ，则这种元素的12个原子核在经过2T 时间后，这些原子核一定还有3个没有发生衰变
B ．根据爱因斯坦的光电效应方程E k ＝h ν－W ，若频率分别为ν1和ν2(ν1<ν2)的光均能使某种金属发生光电效应，则频率为ν1的光照射该金属时产生的光电子的初动能一定比频率为ν2的光照射该金属时产生的光电子的初动能更大
C ．氢原子由高能级向低能级跃迁时，从n ＝4能级跃迁到n ＝2能级所放出的光子恰能使某种金属发生光电效应，则处在n ＝4能级的一大群氢原子跃迁时所放出的光子中有4种光子能使该金属发生光电效应
D ．放射性元素发生β衰变时，放射性元素的原子放出核外电子，形成高速电子流—即β 射线。

10．【南昌模拟】如图1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2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
11．【潍坊高考预测】下列的若干叙述中，不正确的是( )
A ．核泄漏事故污染物Cs137能够产生对人体有害的辐射，其核反应方程式为137
1375526Cs Ba x →+，
可以判断x 为β粒子
B ．对于同种金属产生光电效应时，逸出光电子的最大初动能与照射光的频率成线性关系
C ．一块纯净的放射性元素矿石，经过一个半衰期以后，它的总质量剩下一半
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，原子的能量增大了
12．【石家庄模拟】下列说法正确的是( )
A ．在所有核反应中，都遵从“质量数守恒，核电荷数守恒”的规律
B ．原子核的结合能是组成原子核的所有核子的能量总和
C ．在天然放射现象中放出的β射线就是电子流，该电子是原子的内层电子受激后辐射出来的
D ．镭226衰变为氡222的半衰期为1620年，也就是说，100个镭226核经过1620年后一定还剩下50个镭226没有发生衰变
1．【解析】牛顿将行星与太阳、地球与月球、地球与地面物体之间的引力规律推广到宇宙中的一切物体，得出万有引力定律，A 错误；根据玻尔理论，原子从激发态向基态跃迁时将释放出光能，不是核能，B 错误；布拉凯特利用云室照片发现，α粒子击中氮原子形成复核，复核不稳定，会放出一个质子，C 正确；根据爱因斯坦的光子说，只要入射光的频率小于截止频率，即使增加光照时间也不可能发生光电效应，故D 错误。

【答案】C
2．【解析】卢瑟福预言了中子的存在，査德威克通过实验发现了中子，故A 正确；中子不带电，则散裂中子源中产生的强中子束流不可以利用电场使之慢化，故B 错误；根据德波罗意
波波长表达式，若散裂中子源中的中子束流经慢化后的速度与电子显微镜中的电子流答案与解析
速度相同，因中子的质量大于电子的质量，则中子的动量大于电子的动量，则此时电子的物质波波长比中子的物质波波长长，故C错误；中子不带电，则原子核中的中子与其他核子间无库仑力，但有核力，有助于维系原子核的稳定，故D正确。

【答案】AD
3．【解析】β衰变的实质是原子核内的一个中子转变为一个质子和一个电子，电子释放出来，故A错误；α、β、γ三种射线分别是氦核、电子、电磁波，故B错误；根据爱因斯坦光电效应方程E km=hγ-W0，对于不同种金属，若照射光频率不变，E k与金属的逸出功成线性关系，故C正确；处于n=4能级的激发态氢原子向低能级跃迁时，能产生种不同频率的光，故D错误。

【答案】C
4．【解析】由爱因斯坦质能方程可知，聚变反应释放的核能为(m1+m2－m3－m4)c2，故A正确；
γ光子来源于聚变反应释放的能量，故B错误；由公式，故C正确；由爱爱因斯
坦光电效应方程可知，，即，解得：，故D正确。

【答案】B
5．【解析】根据光电效应方程E km=hv-W0知，v a＞v b，逸出功相同，则E ka >E kb，又E km=eU c，则U a＞U b，故A、B错误；根据E km=eU c知，若U a＜U b，则一定有E k a＜E k b，故C正确；逸出功W0=hv-E km，由于金属的逸出功相同，则有：hv a-E k a=hv b-E k b，故D错误。

【答案】C
6．【解析】Hα波长大于Hβ波长，故Hα频率较小，Hα谱线对应光子的能量小于Hβ谱线对应光子的能量，故A正确；可见光的波长范围在780~380nm左右，则选项B正确；Hβ谱线对应光
子的能量，故C错误；Hα谱线对应光子的
能量为：E==3.03×10-19J=1.89eV，从n =3能级到n =2能级释放的光子能量为(-1.51)-(-3.4)=1.89eV，则Hα谱线对应的跃迁是从n =3能级到n =2能级，故D正确。

【答案】C
7．【解析】由n=4能级跃迁到n=1能级产生的光子频率最大，波长最短，不容易发生衍射，故A错误；辐射出光子的能量是跃迁两轨道能级之差，所以由n=4能级跃迁到n=3能级产生的光子频率最小，故B错误；大量的氢原子处于n=4的激发态，可能发出光子频率的种数
，故C正确；n=2能级跃迁到n=1能级辐射出的光子能量E=13.6-3.40eV=10.2eV，大于逸出功，能发生光电效应，故D正确。

【答案】CD
8．【解析】衰变释放出，衰变释放，由变成共释放8个质子，减小
24个质量数，故，，满足题中要求，故A正确；卢瑟福用
粒子的散射实验证明了原子核式结构，选项B错误；衰变是原子核自发地放射出粒子或获得一个轨道电子而发生的转变，其实质是原子核中的一个中子转化成一个质子，同时产生一
个电子，这个电子以射线的形式释放出去，故C错误；质能方程告诉我们能量与质量之间的统一关系，但质量并不能直接转化成能量，故D正确。

【答案】AD
9．【解析】原子核有半数发生衰变所需的时间就是该放射性元素的半衰期，是大量原子核衰变的统计结果，对少量的放射性元素的原子核，无法确定，故A错误；根据爱因斯坦的光电效应方程E k=hν-W，若频率分别为ν1和ν2（ν1<ν2）的光均能使某种金属发生光电效应，则频率为ν1的光照射该金属时产生的光电子的最大初动能一定比频率为ν2的光照射该金属时产生的光电子的最大初动能更小，故B错误；氢原子由高能级向低能级跃迁时，从n=4能级跃迁到n=2能级所放出的光子恰能使某种金属发生光电效应，从n=4能级跃迁到n=3能级所放出的光子不能使某种金属发生光电效应，从n=3能级跃迁到n=2能级所放出的光子不能使某种金属发生光电效应，其余跃迁时所放出的光子都能使某种金属发生光电效应，即则处在n=4能级的一大群氢原子跃迁时所放出的光子中有4种光子能使该金属发生光电效应．故C正确；β射线的本质是原子核内部一个中子变成一个质子和电子产生的，故D错误。

【答案】C
10．【解析】当光照射到K极时，如果入射光的频率足够大(大于K极金属的极限频率)，就会从K极发出光电子。

当反向电压增加到某一值时，电流表A中电流就会变为零，此时
，式中v c表示光电子的最大初速度，e为电子的电荷量，U c为遏止电压，丙光对应的遏止电压较大，可知丙光产生光电子的最大初动能较大；据爱因斯坦光电效应方程，丙光的频率较大；但丙光照射光电管发出光电子的初动能不一定比甲光照射光电管发出光电子的初动能大，故A项错误；对于甲、乙两束频率相同的光来说，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多，故B项错误；光强相同是单位时间内照射到光电管单位面积上的光子的总能量相等，由于丙光的光子频率较高，每个光子的能量较大，所以单位时间内照射到光电管单位面积上的光子数就较少，单位时间内发出的光电子数就较少，故C 项错误；对于不同金属，若照射光频率不变，根据爱因斯坦光电效应方程，知逸出光电子的最大初动能E k与金属的逸出功为线性关系，故D项正确。

【答案】D
11．【解析】核反应方程式为，可以根据质量数和电荷数守恒判断x为β粒子，故A说法正确；根据E km=hv-W0，对于同种金属产生光电效应时，逸出光电子的最大初动能与照射光的频率成线性关系，故B说法正确；一块纯净的放射性元素矿石，经过一个半衰期以后，只是这种放射性元素原子核的质量剩下一半，但还有生成的新核的质量，所以剩下矿石质量肯定大于原来的一半，故C说法错误；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，吸收光子，原子的能量增大了，由库仑力提供向心力得
电子的速率，所以动能减小，故D说法正确。

【答案】C
12．【解析】在所有核反应中，都遵从“质量数守恒，核电荷数守恒”的规律，选项A正确；原子核的结合能是核反应前后有质量亏损，以能量的形式释放出来，B错误；β衰变中生成的电子是一个中子转化为一个质子同时生成一个电子，C错误；半衰期是统计规律，对少量原子核来讲是没有意义的，D错误。

【答案】A。