【物理】2020届二轮复习分层突破练13　光电效应　原子结构和原子核作业

【物理】2020届二轮复习分层突破练13　光电效应　原子结构和原子核作业

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α粒子,产生‎ ‎‎8‎‎17‎O并放出一个粒子 B‎.‎‎13‎‎27‎Al俘获一个α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.‎ 如图所示,用波长为λ0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‎4‎λ‎0‎‎5‎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.‎5hc‎4‎λ‎0‎ B.hcλ‎0‎ C.‎7hc‎8‎λ‎0‎ D.‎‎7hc‎4‎λ‎0‎ ‎4.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.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α粒子,产生‎ ‎‎8‎‎17‎O并放出一个粒子 B‎.‎‎13‎‎27‎Al俘获一个α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(　　)‎ 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.α粒子散射实验中少数α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β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.α射线、β射线、γ射线本质上都是电磁波,且γ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α射线的径迹 C.0.4 g的‎ ‎‎95‎‎241‎Am经过865.2年衰变了0.1 g D.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)。那么碳14的核反应方程可能是(　　)‎ A‎.‎‎6‎‎14‎C‎→‎‎2‎‎4‎He‎+‎‎4‎‎10‎Be B‎.‎‎6‎‎14‎C‎→‎‎1‎‎0‎e‎+‎‎5‎‎14‎B C‎.‎‎6‎‎14‎C‎→‎‎-1‎‎0‎e‎+‎‎7‎‎14‎N D‎.‎‎6‎‎14‎C‎→‎‎1‎‎2‎H‎+‎‎5‎‎12‎B B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.α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 g ‎14.(2019湖南十校联考)卢瑟福在1909年做了著名的α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φL=kQL;氢原子的能量为电子绕核运动的动能和电势能之和)。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ΔE。‎ 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=hν-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D错误;故选A。‎ ‎2.B　解析 根据核反应方程‎:‎‎13‎‎27‎Al‎+‎‎2‎‎4‎He→‎ ‎‎15‎‎30‎P‎+‎‎0‎‎1‎n可得‎ ‎‎13‎‎27‎Al俘获一个α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=hcλ‎0‎-W0;用波长为‎4‎λ‎0‎‎5‎的单色光照射时,Ekm=3eU=hc‎4‎‎5‎λ‎0‎-W0;联立解得:W0=‎7hc‎8‎λ‎0‎,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;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.A ‎6.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=hν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+‎ ‎‎2‎‎4‎He→‎‎8‎‎17‎O‎+‎‎1‎‎1‎H,选项A错误‎;‎‎13‎‎27‎Al+‎ ‎‎2‎‎4‎He→‎‎ ‎‎15‎‎30‎P+‎‎0‎‎1‎ n,选项B正确‎;‎‎5‎‎11‎B‎+‎‎1‎‎1‎H→‎ ‎‎4‎‎8‎Be+‎‎2‎‎4‎He,选项C错误‎;‎‎3‎‎6‎Li‎+‎‎1‎‎1‎H‎→‎‎2‎‎3‎He‎+‎‎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;α粒子散射实验中少数α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;α射线是氦核,β射线是高速运动的电子,只有γ射线本质上是电磁波,故C错误;根据光电效应方程:Ekm=hcλ-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‎ ‎‎95‎‎241‎Am→‎‎93‎‎237‎Np‎+‎‎2‎‎4‎He,则放射线是原子核的衰变放出的α粒子,通过该云室看到的是α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,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　①,‎1‎‎2‎a‎2‎t‎2‎v‎2‎t=4　②,而加速度a=qEm,则‎①‎‎②‎得q‎1‎m‎1‎v‎1‎∶‎q‎2‎m‎2‎v‎2‎=1∶2,又因为动量守恒m1v1=m2v2,故q1∶q2=1∶2,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。‎ ‎13.AD　解析 α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=hν-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)e‎2‎‎2πrkmr　(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=‎2πrv‎=‎‎2πremrk,则I=eT‎=‎e‎2‎‎2πrkmr。‎ ‎(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,ΔE=E2-E1=‎3ke‎2‎‎8r。‎