1、专题强化练(十五)光电效应、原子结构和原子核(满分:100分时间:35分钟)选择题(共14小题,16题每题6分,714题每题8分,共100分)1.(考点1)(2019北京丰台二模)下列现象中,光表现出粒子性的是()A.偏振现象B.干涉现象C.多普勒效应D.光电效应解析光的偏振现象、干涉现象以及多普勒效应都表明光具有波动性;而光电效应则表明光有粒子性,故选D。答案D2.(考点1)(2019广东广州二模)利用如图所示的装置观察光电效应现象,将光束照射在金属板上,发现验电器指针没有张开。欲使指针张开,可()A.增大该光束的光照强度B.增加该光束的照射时间C.改用频率更大的入射光束D.改用逸出功更大的
2、金属板材料解析验电器指针没有张开,说明没有发生光电效应,要发生光电效应必须改用频率更大的入射光束,或者改用逸出功更小的金属板材料;只增大光照强度和光照射的时间都不能发生光电效应,故选C。答案C3.(考点1)(2019山东潍坊二模)四种金属的逸出功W0如表所示,以下说法正确的是()金属钙钠钾铷W0/eV3.202.292.252.13A.逸出功就是使电子脱离金属所做的功B.四种金属中,钙的极限频率最小C.若某种光照射钠时有光电子逸出,则照射钙时也一定有光电子逸出D.若某种光照射四种金属时均发生光电效应,则铷逸出电子的最大初动能最大解析逸出功是每个电子从某种金属中飞出过程中,使电子脱离这种金属所做
3、的功的最小值,故A错误;四种金属中,钙的逸出功最大,根据W=h0可知,极限频率最大,选项B错误;因钙的逸出功大于钠的逸出功,则若某种光照射钠时有光电子逸出,则照射钙时不一定有光电子逸出,选项C错误;若某种光照射四种金属时均发生光电效应,因铷的逸出功最小,则逸出电子的最大初动能最大,选项D正确。答案D4.(考点1)(2019四川广元二模)分别用频率为和2的甲、乙两种单色光照射某金属,逸出光电子的最大初动能之比为13,已知普朗克常量为h,真空中光速为c,电子电量为e。下列说法正确的是()A.用频率为2的单色光照射该金属,单位时间内逸出的光电子数目一定较多B.用频率为14的单色光照射该金属也能发生光
4、电效应C.甲、乙两种单色光照射该金属,只要光的强弱相同,对应的光电流的遏止电压就相同D.该金属的逸出功为12h解析光照射金属,金属单位时间内逸出的光电子数目与入射光的光照强度有关;用频率为2的单色光照射该金属,单位时间内逸出的光电子数目不一定多。故A项错误。据爱因斯坦光电效应方程可得,Ek1=h-W、Ek2=h2-W,又Ek1Ek2=13;联立解得:W=12h。频率为14的单色光光子能量14hW,则用频率为14的单色光照射该金属不能发生光电效应。故B项错误,D项正确。甲、乙两种单色光照射该金属,逸出光电子的最大初动能不同,对应的光电流的遏止电压不同。故C项错误。答案D5.(考点1)(2019山
5、东济南二模)现用某一光电管进行光电效应实验,当用某一频率的光照射时,有光电流产生。下列说法正确的是()A.保持入射光的频率不变,照射光的光照强度变大,饱和光电流变大B.入射光的频率变高,饱和光电流一定变大C.入射光的频率变高,光照强度不变,光电子的最大初动能不变D.保持入射光的光照强度不变,不断减小入射光的频率,始终有光电流产生解析根据光电效应实验得出的结论知,保持照射光的频率不变,照射光的光照强度变大,饱和电流变大,故A正确;根据光电效应方程Ekm=h-W0知,照射光的频率变高,光电子的最大初动能变大,饱和光电流不一定变大,故B错误;入射光的频率变高,光照强度不变,光电子的最大初动能变大,选
6、项C错误;保持入射光的光照强度不变,不断减小入射光的频率,当入射光的频率小于金属的截止频率,不会发生光电效应,不会有光电流产生,选项D错误。答案A6.(考点2)(2019安徽蚌埠二模)氢原子的能级公式为En=1n2E1(n=1,2,3,),其中基态能量E1=-13.6 eV,能级图如图所示。大量氢原子处于量子数为n的激发态,由这些氢原子可能发出的所有光子中,频率最大的光子能量为-0.960 3E1,则n和可能发出的频率最小的光子能量分别为()A.n=5,0.54 eVB.n=5,0.31 eVC.n=4,0.85 eVD.n=4,0.66 eV解析氢原子基态的能量为E1=-13.6 eV,由这
7、些氢原子可能发出的所有光子中,频率最大的光子能量为-0.960 3E1,即跃迁到最高能级能量E=0.039 7E1-0.54 eV,即处在n=5能级;频率最小的光子的能量为E=-0.54 eV-(-0.85 eV)=0.31 eV,故B正确,A、C、D错误。故选B。答案B7.(考点2)(2019四川宜宾二模)玻尔首先提出能级跃迁。如图所示为氢原子的能级图,现有大量处于n=3能级的氢原子向低能级跃迁。下列说法正确的是()A.这些氢原子总共可辐射出三种不同频率的光B.氢原子由n=3能级跃迁到n=2能级产生的光频率最大C.氢原子由n=3能级跃迁到n=1能级产生的光波长最长D.这些氢原子跃迁时辐射出光
8、子能量的最大值为10.2 eV解析根据C32=3知,这些氢原子可能辐射出三种不同频率的光子。故A正确。氢原子由n=3向n=1能级跃迁时辐射的光子能量最大,频率最大,最大能量为13.6 eV-1.51 eV=12.09 eV,故B错误、D错误。氢原子由n=3向n=1能级跃迁时辐射的光子能量最大,频率最大,波长最短。故C错误。故选A。答案A8.(考点3)(2019北京顺义二模)下列说法正确的是()A.射线比射线的贯穿本领强B.外界环境温度升高,原子核的半衰期变大C.太阳辐射的能量主要来自太阳内部的重核裂变反应D.原子核发生一次衰变,该原子外层就失去一个电子解析射线比射线的贯穿本领强,选项A正确;外
9、界环境不影响原子核的半衰期,选项B错误;太阳辐射的能量主要来自太阳内部的轻核聚变反应,选项C错误;衰变是原子核内的中子转化为质子时放出的负电子,与原子的外层电子无关,选项D错误。答案A9.(考点3)(2019安徽安庆二模)人类和平利用核能始于二十世纪五十年代,核能的开发和应用是解决能源问题的重要途径之一。下列关于核反应的描述或判断正确的是()A.92238U90234Th+24He是核聚变B.90234Th91234Pa+-10e是衰变C.12H+13H24He+01n是衰变D.92235U+01n56144Ba+3689Kr+301n是核裂变解析衰变放出的是氦核,这是衰变,故A错误;衰变放出
10、的是氦核,衰变放出的是电子,该核反应为衰变,故B错误;几个轻原子核聚合成一个较重原子核的过程为核聚变,这是氢原子核聚变为氦原子核,故C错误;核裂变是一个重原子核分裂成几个轻原子核的变化,质量较大的原子核才能发生核裂变,所以该核反应为裂变,故D正确。故选D。答案D10.(考点3)(2019安徽宣城二模)一个具有放射性的原子核A放射一个粒子后变成原子核B,原子核B再放射一个粒子后变成原子核C,可以肯定的是()A.原子核A比原子核B多2个中子B.原子核A比原子核C多2个中子C.原子核为A的中性原子里的电子数比原子核为B的中性原子里的电子数少1D.原子核为A的中性原子里的电子数比原子核为C的中性原子里
11、的电子数少1解析一个具有放射性的原子核A放射一个粒子后变成原子核B,质量数不变,质子数增加1,中子数减1,原子核A比原子核B多1个中子少1个质子,原子核为A的中性原子中的电子数比原子核为B的中性原子中的电子数少1;原子核B再放射一个粒子后变成原子核C,质子数减2,质量数减4,原子核A比原子核C多1个质子,多3个中子;原子核为A的中性原子中的电子数比原子核为C的中性原子中的电子数多1,故选项C正确,A、B、D错误;故选C。答案C11.(考点1、2、3)(2019安徽淮南二模)下列关于近代物理知识的阐述中,正确的是()A.只要入射光的光照强度足够大,就可以发生光电效应现象B.一群处于n=4激发态的
12、氢原子可以辐射出6种频率的光子C.12H+13H24He+01n是衰变D.在、三种射线中,射线贯穿本领最弱解析只要入射光的频率足够大,就可以发生光电效应现象,与入射光的光照强度无关,选项A错误;一群处于n=4激发态的氢原子可以辐射出C42=6种频率的光子,选项B正确;12H+13H24He+01n是核聚变,选项C错误;在、三种射线中,射线贯穿本领最强,选项D错误。答案B12.(考点1、2、3)(2019安徽黄山二模)关于近代物理学,下列说法正确的是()A.核反应方程90234Th91234Pa+X中的X表示电子B.粒子散射实验的结果表明原子核由质子和中子构成C.放射性元素的半衰期随温度的升高而
13、变长D.一个氢原子从n=4的激发态跃迁时,最多能辐射6种不同频率的光子解析核反应方程90234Th91234Pa+X,X的质量数为m=234-234=0,电荷数z=90-91=-1,可知X表示电子,故A正确;卢瑟福的粒子散射实验揭示了原子具有核式结构,不能说明原子是由质子与中子组成的,故B错误;放射性元素的半衰期不受到环境的变化而变化,与温度无关,故C错误;一个氢原子从n=4的激发态跃迁时,最多能辐射4-1=3种不同频率的光子,故D错误。答案A13.(考点1、3)(2019广东佛山二模)2019年1月3日,“嫦娥四号”探测器完成了人类历史上的首次月背软着陆。“嫦娥四号”的核电池利用放射性同位素
14、94238Pu衰变供电;静止的94238Pu衰变为铀核92234U和X粒子,产生热能并放出频率为的光子。已知:94238Pu、92234U和X粒子的质量分别为mPu、mU和mX,普朗克常数为h,光速为c。则下列说法正确的是()A.X粒子是23HeB.92234U的比结合能比94238Pu的大C.释放出的光子能量为(mPu-mU-mX)c2D.若光子照射到某金属并发生光电效应,则光电子的最大初动能为h解析根据核反应的质量数和电荷数守恒可知,X粒子质量数为4,电荷数为2,为24He,选项A错误;较重的核分裂成较小的核,核子的比结合能会增加,选项B正确;反应释放的总能量为(mPu-mU-mX)c2,
15、因为有热量放出,则释放出的光子能量小于(mPu-mU-mX)c2,选项C错误;若光子照射到某金属并发生光电效应,根据光电效应方程可知,光电子的最大初动能小于h,选项D错误。答案B14.(考点1、2、3)(2019陕西汉中二模)关于近代原子物理,下列说法正确的是()A.根据玻尔理论可知,一个氢原子从n=4能级向低能级跃迁最多可辐射6种频率的光子B.发生光电效应时,入射光的光照强度越大,逸出的光电子初动能越大C.粒子散射实验揭示了原子核是可分的D.能量为30 eV的光子照射到某一金属表面时从金属表面逸出的电子最大初动能为15 eV,为使该金属发生光电效应,入射光子的能量至少为15 eV解析根据玻尔理论可知,一个氢原子从n=4能级向低能级跃迁最多可辐射3种频率的光子,选项A错误;发生光电效应时,逸出的光电子初动能与入射光的光照强度无关,选项B错误;卢瑟福通过粒子散射实验建立了原子的核式结构理论,选项C错误;能量为30 eV的光子照射到某一金属表面时从金属表面逸出的电子最大初动能为15 eV,则金属的逸出功为15 eV,则为使该金属发生光电效应,入射光子的能量至少为15 eV,选项D正确。答案D