PAGE第十三章波粒二象性原子結構原子核本章綜合能力提升練(限時：45分鐘)一、單項選擇題1.關于玻爾的原子模型理論，下列說法正確的是()A.原子可以處于連續的能量狀態中B.原子的能量狀態可能是連續的C.原子的核外電子在確定軌道上運動時，要向外輻射能量D.原子的核外電子在確定軌道上運動時，不向外輻射能量答案D2.以下是有關近代物理內容的若干敘述，其中不正確的有()A.每個核子只跟鄰近的核子發生核力作用B.太陽內部發生的核反應是熱核反應C.原子的核式結構模型是由湯姆孫在α粒子散射實驗基礎上提出的D.關于原子核內部的信息，最早來自天然放射現象答案C解析核力為短程力，只能跟鄰近的核子產生核力的作用，故A正確；太陽內部發生的是熱核反應，故B正確；原子的核式結構模型是由盧瑟福在α粒子散射實驗基礎上提出的，故C錯誤；關于原子核內部的信息，最早來自于天然放射現象，故D正確.3.下列有關原子結構和原子核的認識，其中正確的是()A.γ射線是高速運動的電子流B.氫原子輻射光子后，其繞核運動的電子動能增大C.太陽輻射能量的主要來源是太陽中發生的重核裂變D.eq\o\al(210,83)Bi的半衰期是5天，100克eq\o\al(210,83)Bi經過10天后還剩下50克答案B解析4.以下說法中不正確的是()A.不管是陰極射線還是β射線，本質上都是電子B.根據玻爾的觀點，電子若從高能級向低能級躍遷定會放出光子C.放射性同位素的半衰期跟原子所處的化學狀態和外部條件有關D.利用γ射線來測金屬的厚度，是利用γ射線具有很強的貫穿能力答案C解析陰極射線是核外電子電離后飛出的，β射線是由核內中子轉化為質子時放出的電子流，即本質上都是電子，A選項正確；根據玻爾理論，電子從高能級向低能級躍遷過程中，會放出光子，光子的能量就等于能級之差，B選項正確；半衰期由核內部自身的因素決定，與其他一切的外部條件無關，C選項錯誤；三種射線中，γ射線的貫穿能力最強，可用來測金屬厚度，D選項正確.5.曾任美國總統的老布什曾讓醫生們虛驚了一場，那是在訪日宴會上突然昏厥，美國政府急忙地將他送回國，醫生用123I進行診斷，通過體外跟蹤，迅速查出了病因.123I的特性是()A.半衰期長，能迅速從體內清除 B.半衰期長，并緩慢從體內清除C.半衰期短，能迅速從體內清除 D.半衰期短，并緩慢從體內清除答案C解析利用放射性同位素123I放出的γ射線，穿透本領比α、β射線強.123I的半衰期較短，可以迅速從體內消失，不至于因長時間輻射而對身體造成傷害.故C對.二、多項選擇題6.(2019屆溫州市模擬)下列物理現象正確的是()A.電子的衍射現象說明實物粒子也具有波動性B.鏈式反應屬于重核的聚變C.能量越大的光子波長越長D.核力是強相互作用答案AD7.(2017·浙江4月選考·14)下列說法正確的是()A.β、γ射線都是電磁波B.原子核中所有核子單獨存在時質量總和大于該原子核的總質量C.在LC振蕩電路中，電容器剛放電時，電容器極板上電荷量最多，回路電流最小D.處于n＝4激發態的氫原子共能輻射出4種不同頻率的光子答案BC解析8.(2015·浙江10月選考·14改編)氫原子從n＝6躍遷到n＝2能級時輻射出頻率為ν1的光子，從n＝5躍遷到n＝2能級時輻射出頻率為ν2的光子.下列說法正確的是()A.頻率為ν1的光子的能量較大B.頻率為ν1的光子的動量較大C.做雙縫干涉實驗時，頻率為ν1的光產生的條紋間距較大D.用同一種金屬做光電效應實驗時，若均可發生光電效應，頻率為ν1的光產生的光電子的最大初動能較大答案ABD解析氫原子從高能級躍遷到低能級時會輻射出光子，有hν＝Em－En，故可知頻率為ν1的光子的能量較大，ν1＞ν2，故A正確；由λ＝eq\f(h,p)，λ＝eq\f(c,ν)得光子的動量p＝eq\f(hν,c)，頻率為ν1的光子的動量較大，故B正確；在雙縫干涉實驗中，屏上相鄰的亮條紋(或暗條紋)之間距離Δx與波長、雙縫間距d及屏到雙縫距離l的關系為Δx＝eq\f(l,d)λ＝eq\f(lc,dν)，頻率為ν1的光產生的條紋間距較小，故C錯誤；用同種金屬做光電效應實驗時，Ek＝hν－W0，頻率為ν1的光產生的光電子的最大初動能較大，故D正確.9.能源是社會發展的基礎，發展核能是解決能源問題的途徑之一，下列釋放核能的反應方程，表述正確的有()A.eq\o\al(3,1)H＋eq\o\al(2,1)H→eq\o\al(4,2)He＋eq\o\al(1,0)n是核聚變反應B.eq\o\al(3,1)H＋eq\o\al(2,1)H→eq\o\al(4,2)He＋eq\o\al(1,0)n是β衰變C.eq\o\al(235,92)U＋eq\o\al(1,0)n→eq\o\al(144,56)Ba＋eq\o\al(89,36)Kr＋3eq\o\al(1,0)n是核裂變反應D.eq\o\al(235,92)U＋eq\o\al(1,0)n→eq\o\al(140,54)Xe＋eq\o\al(94,38)Sr＋2eq\o\al(1,0)n是α衰變答案AC解析10.如圖1所示為光電管工作原理圖，當有波長(均指真空中的波長，下同)為λ的光照射陰極K時，電路中有光電流，則()圖1A.換用波長為λ1(λ1＞λ)的光照射陰極K時，電路中一定沒有光電流B.換用波長為λ2(λ2＜λ)的光照射陰極K時，電路中一定有光電流C.增加電路中電源電壓，電路中的光電流一定增大D.將電路中電源的極性反接，電路中可能有光電流答案BD解析波長為λ1(λ1＞λ)的光的頻率有可能大于陰極K的極限頻率，電路中可能有光電流，A錯誤；波長為λ2(λ2＜λ)的光的頻率一定大于陰極K的極限頻率，電路中一定有光電流，B正確；增加電路中電源電壓，達到飽和電流時，電路中的光電流不再增大，C錯誤；將電路中電源的極性反接，加的是反向電壓，此反向電壓可能低于遏止電壓，D正確.11.甲、乙兩種金屬發生光電效應時，光電子的最大初動能與入射光頻率間的關系分別如圖2中的a、b所示.下列判斷正確的是()圖2A.圖線a與b不一定平行B.圖線a與b的斜率是定值，與入射光和金屬材料均無關C.乙金屬的極限頻率大于甲金屬的極限頻率D.甲、乙兩種金屬發生光電效應時，若光電子的最大初動能相同，甲金屬的入射光頻率大答案BC解析根據光電效應方程Ek＝hν－W0＝hν－hνc知，圖線的斜率表示普朗克常量，因此圖線a與b一定平行，且圖線斜率是固定值，與入射光和金屬材料皆無關，故A錯誤，B正確；橫軸截距表示最大初動能為零時的入射光頻率，此時的頻率等于金屬的極限頻率，由題圖可知乙金屬的極限頻率大于甲金屬的極限頻率，故C正確；當ν＝0時，此時圖線與縱軸的截距的絕對值就是逸出功的數值，乙金屬的逸出功大于甲金屬的逸出功，由光電效應方程Ek＝hν－W0知，甲、乙兩種金屬發生光電效應時，若光電子的最大初動能相同，則甲金屬的入射光頻率小，故D錯誤.12.如圖3所示，μ子與氫原子核(質子)構成的原子稱為μ氫原子.它在原子核物理的研究中有重要作用.圖為μ氫原子的能級示意圖，假定光子能量為E的一束光照射容器中大量處于n＝2能級的μ氫原子，μ氫原子吸收光子后，發出頻率為ν1、ν2、ν3、ν4、ν5和ν6的光，且頻率依次增大，則()圖3A.μ氫原子吸收光子后處于n＝5能級B.μ氫原子吸收光子后處于n＝4能級C.E等于h(ν6－ν4)D.E等于h(ν5－ν2)答案BC解析由n＝Ceq\o\al(2,m)＝6，解得：m＝4，即μ氫原子吸收能量后先從n＝2能級躍遷到n＝4能級，然后從n＝4能級向低能級躍遷，故A錯誤，B正確.輻射光子按能量從小到大的順序排列為能級4到能級3，能級3到能級2，能級4到能級2，能級2到能級1，能級3到能級1，能級4到能級1.所以能量E與hν3相等，也等于h(ν1＋ν2)，也等于h(ν6－ν4)，故C正確，D錯誤.13.氫原子能級圖如圖4所示，a、b、c分別表示原子在不同能級之間的三種躍遷途徑，設a、b、c在躍遷過程中，放出光子的能量和波長分別是Ea、Eb、Ec和λa、λb、λc，若a光恰能使某金屬發生光電效應，則()圖4A.λa＝λb＋λcB.eq\f(1,λb)＝eq\f(1,λa)＋eq\f(1,λc)C.Eb＝Ea＋EcD.c光也能使該金屬發生光電效應答案BC解析由Em－En＝hν，知Eb＝Ea＋Ec，又由ν＝eq\f(c,λ)，所以heq\f(c,λb)＝heq\f(c,λa)＋heq\f(c,λc)，則eq\f(1,λb)＝eq\f(1,λa)＋eq\f(1,λc)，故A錯誤，B、C正確.a光的能量大于c光的能量，故a光的頻率大于c光的頻率，因a光恰能使某金屬發生光電效應，即a光頻率等于金屬的截止頻率，所以c光頻率小于金屬的截止頻率，故c光不能使該金屬發生光電效應，D錯誤.14.圖5中四幅圖涉及不同的物理知識，其中說法正確的是()圖5A.圖甲：用紫外線照射金屬鋅板表面時會發生光電效應，當增大紫外線的照射強度時，從鋅板表面逸出的光電子的最大初動能也隨之增大B.圖乙：盧瑟福通過分析α粒子散射實驗結果，提出了原子的核式結構模型C.圖丙：氫原子由較高能級躍遷到較低能級時，會釋放出一定頻率的光子D.圖丁：原來有10個氡222，經過一個半衰期的時間，一定還剩余5個答案BC解析根據Ek＝hν－W0，光電子的最大初動能與入射光的強度無關，故A錯誤；盧瑟福通過分析α粒子散射實驗結果，提出了原子的核式結構模型，故B正確；氫原子由較高能級躍遷到較低能級時，能量減小，向外輻射光子，故C正確；半衰期具有統計規律，對大量的原子核適用，對少數的原子核不適用，故D錯誤.15.科學家通過對月壤樣品進行實驗分析，估計月壤中氦3的資源總量可達100～500萬噸，若能實現商業化運用，月壤中的氦3可供地球能源需求達數萬年.利用氦3的核反應方程為：eq\o\al(3,2)He＋eq\o\al(2,1)H→eq\o\al(4,2)He＋X.則下列說法中正確的是()A.上式中X應為質子B.目前地球上的核電站正是利用氦3作為核燃料，因此迫切需要開發月壤的氦3C.反應前eq\o\al(3,2)He與eq\o\al(2,1)H的質量之和等于反應后eq\o\al(4,2)He與X的質量之和D.反應前eq\o\al(3,2)He與eq\o\al(2,1)H的質量之和大于反應后eq\o\al(4,2)He與X的質量之和答案AD解析根據核反應過程中質量數和電荷數守恒，利用氦3的核反應方程為eq\o\al(3,2)He＋eq\o\al(2,1)H→eq\o\al(4,2)He＋eq\o\al(1,1)H，即X為質子，選項A正確；目前的核電站主要采用了鈾235的核裂變，而核聚變仍處于實驗階段，選項B錯誤；由于核聚變過程中存在質量虧損，故反應前eq\o\al(3,2)He與eq\o\al(2,1)H的質量之和大于反應后eq\o\al(4,2)He與X的質量之和，選項C錯誤，D正確.16.如圖6所示為氫原子的能級圖.氫原子從n＝5能級躍遷到n＝3能級時輻射出a光子，從n＝4能級躍遷到n＝2能級時輻射出b光子.下列說法正確的是()圖6A.a光子的能量比b光子的能量大B.若a、b兩種光在同一種均勻介質中傳播，則a光的傳播速度比b光的傳播速度大C.若b光能使某種金屬發生光電效應，則a光一定能使該金屬發生光電效應D.若用同一雙縫干涉裝置進行實驗，用a光照射雙縫得到相鄰亮條紋的間距比用b光照射雙縫得到的相鄰亮條紋的間距大答案BD解析據題意，氫原子從n＝5能級躍遷到n＝3能級釋放的光子能量為ΔEa＝0.97eV＝hνa，氫原子從n＝4能級躍遷到n＝2能級釋放的光子能量為ΔEb＝2.55eV＝hνb，則知b光光子的能量大，頻率也大，在同一種均勻介質中，頻率越大的光傳播速度越慢，A錯誤，B正確.如果b光能使某種金屬發生光電效應，則a光不一定能使其發生光電效應，C錯誤.a光頻率較小，則a光波長較長，所以在做雙縫干涉實驗時，用a光照射雙縫時得到的干涉條紋較寬，D正確.17.在家居裝飾中常用到花崗巖、大理石等天然石材，這些巖石都含有不同程度的放射性元素.下列說法中正確的是()A.放射性元素eq\o\al(238,92)U發生α衰變的方程是：eq\o\al(238,92)U→eq\o\al(234,90)Th＋eq\o\al(4,2)HeB.α衰變中，α粒子獲得的能量越大，其德布羅意波的波長越短C.β衰變中產生的電子來源于原子核的內部，故半衰期會受元素化學狀態的影響D.若某一原子核衰變輻