高考物理复习专题五原子结构和原子核试题

专题五 原子结构和原子核

选择题(1～8题为单项选择题，9～15题为多项选择题) 1.关于光电效应，下列说法正确的是( ) A.极限频率越大的金属材料逸出功越大

B.只要光照射的时间足够长，任何金属都能产生光电效应

C.从金属表面逸出的光电子的最大初动能越大，这种金属的逸出功越小

D.入射光的光强一定时，频率越高，单位时间内逸出的光电子数就越多

解析 逸出功W ＝hν0，W ∝ν0，A 正确；只有照射光的频率ν大于金属极限频率ν0，才能产生光电效应现象，B 错；由光电效应方程hν＝12mv 2

max ＋W 知，因ν不确定时，无法确

定12mv 2

max 与W 的关系，C 错；光强E ＝nhν，ν越大，E 一定，则光子数n 越小，单位时间内逸出的光电子数就越少，D 错。 答案 A

2.铀是常用的一种核燃料，若它的原子核发生了如下的裂变反应；235

92U ＋1

0n ―→a ＋b ＋21

0n 则

a ＋

b 可能是( )

A.140

54Xe ＋93

36Kr B.141

56Ba ＋93

36Kr C.141

56Ba ＋93

38Sr D.140

54Xe ＋94

38Sr

解析 根据核反应中的质量数守恒可知，a ＋b 的质量数应为235＋1－2＝234，质子数应为92，A 项中的质量数为140＋93＝233，B 项中质量数是141＋92＝233，C 项中质量数为141＋93＝234，质子数为56＋38＝94，D 项中质量数为140＋94＝234，质子数为54＋38＝92，综上可知，答案为D 。 答案 D

3.在光电效应实验中，用同一种单色光，先后照射锌和银的表面，都能发生光电效应。对于这两个过程，下列四个物理过程中，一定相同的是( ) A.遏止电压 B.饱和光电流 C.光电子的最大初动能 D.逸出功

解析 同一种单色光照射不同的金属，入射光的频率和光子能量一定相同，金属逸出功不同，根据光电效应方程E km ＝hν－W 0知，最大初动能不同，则遏止电压不同；同一种单色光照射，入射光的强度相同，所以饱和光电流相同。故选B 。 答案 B

4.如图1所示是某原子的能级图，a 、b 、c 为原子跃迁所发出的三种波长的光。在下列该原

子光谱的各选项中，谱线从左向右的波长依次增大，则正确的是( )

图1

解析根据玻尔的原子跃迁公式h c

λ

＝E m－E n可知，两个能级间的能量差值越大，辐射光的波长越短，从图中可看出，能量差值最大的是E3－E1，辐射光的波长a最短，能量差值最小的是E3－E2，辐射光的波长b最长，所以谱线从左向右的波长依次增大的是a、c、b，C正确。

答案 B

5.核能作为一种新能源在现代社会中已不可缺少，我国在完善核电安全基础上将加大核电站建设。核泄漏中的钚(Pu)是一种具有放射性的超铀元素，它可破坏细胞基因，提高罹患癌症的风险。已知钚的一种同位素239 94Pu的半衰期为24 100年，其衰变方程为239 94Pu→X＋42He ＋γ，下列说法中正确的是( )

A.X原子核中含有92个中子

B.100个239 94Pu经过24 100年后一定还剩余50个

C.由于衰变时释放巨大能量，根据E＝mc2，衰变过程总质量增加

D.衰变发出的γ射线是波长很短的光子，具有很强的穿透能力

解析根据核反应过程中质量数守恒和电荷数守恒可得，X原子核中含有92个质子，235个核子，则中子数为235－92＝143(个)，选项A错误；半衰期是大量原子核衰变时的统计规律，100个239 94Pu经过24 100年后不一定还剩余50个，选项B错误；由于衰变时释放巨大能量，衰变过程总质量减少，选项C错误；衰变发出的γ射线是波长很短的光子，具有很强的穿透能力，选项D正确。

答案 D

6.如图2所示为氢原子能级示意图，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种不同频率的光，下列说法正确的是( )

图2

A.这些氢原子总共可辐射出3种不同频率的光

B.由n＝2能级跃迁到n＝1能级产生的光频率最小

C.由n＝4能级跃迁到n＝1能级产生的光最容易发生衍射现象

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

解析由原子跃迁、光电效应的规律分析。这些氢原子向低能级跃迁时可辐射出6种光子，A错误；由n＝4能级跃迁到n＝3能级产生的光子能量最小，光频率最小，B错误；由n ＝4能级跃迁到n＝1能级产生的光子能量最大，光频率最大，光波长最小，最不容易发生衍射现象，C错误；由n＝2能级跃迁到n＝1能级辐射出的光子能量为10.20 eV>6.34 eV，所以能使金属铂发生光电效应，D正确。

答案 D

7.氢原子从能级m跃迁到能级n时辐射红光的频率为ν1，从能级n跃迁到能级k时吸收紫光的频率为ν2，已知普朗克常量为h，若氢原子从能级k跃迁到能级m，则( )

A.吸收光子的能量为hν1＋hν2

B.辐射光子的能量为hν1＋hν2

C.吸收光子的能量为hν2－hν1

D.辐射光子的能量为hν2－hν1

解析氢原子从能级m跃迁到能级n时辐射红光，说明能级m高于能级n，而从能级n跃迁到能级k时吸收紫光，说明能级k也比能级n高，而紫光的频率ν2大于红光的频率ν1，所以hν2>hν1，因此能级k比能级m高，所以若氢原子从能级k跃迁到能级m，应辐射光子，且光子能量应为hν2－hν1。故选项D正确。

答案 D

8.一中子与一质量数为A(A>1)的原子核发生弹性正碰。若碰前原子核静止，则碰撞前与碰撞后中子的速率之比为( )

A.A＋1

A－1

B.

A－1

A＋1

C.4A

（A＋1）2D.

（A＋1）2（A－1）2

解析设中子的质量为m，则被碰原子核的质量为Am，两者发生弹性碰撞，据动量守恒，