1、专题五 光电效应 原子结构 原子核(45分钟)基础题组专练1(2020湖北天门、仙桃等八市第二次联考)下列现象中，原子核结构发生了改变的是()A氢气放电管发出可见光B衰变放出粒子C粒子散射现象D光电效应现象解析：氢气放电管发出可见光是原子从较高能级跃迁至较低能级的结果，是由原子核外电子运动产生的，与原子核内部变化无关，故A错误；衰变放出粒子是原子核内一个中子转变为一个质子和一个电子，所以导致原子核结构发生了改变，故B正确；粒子散射实验表明原子具有核式结构，故C错误；光电效应是原子核外电子吸收光子能量逃逸出来的现象，跟原子核内部变化无关，故D错误。答案：B2(多选)我国核聚变反应研究大科学装置“
2、人造太阳”2018年获得重大突破，等离子体中心电子温度首次达到1亿摄氏度，为人类开发利用核聚变能源奠定了重要的技术基础。下列关于聚变的说法正确的是()A核聚变比核裂变更为安全、清洁B任何两个原子核都可以发生聚变C两个轻核结合成质量较大的核，总质量较聚变前增加D两个轻核结合成质量较大的核，核子的比结合能增加解析：核聚变没有放射性污染，安全、清洁，故A对；只有原子序数小的“轻”核才能发生聚变，故B错；轻核聚变成质量较大的原子核，核子的比结合能增加，总质量减小，故C错，D对。答案：AD3(多选)(2020高考全国卷)下列核反应方程中，X1、X2、X3、X4代表粒子的有()A.HHnX1B.HHnX2
3、C.92Un56BaKr3X3D.nLiHX4解析：HHnHe，A错误；HHnHe，B正确；92Un56BaKr3n，C错误；nLiHHe，D正确。答案：BD4(2020福建福州高三下学期5月模拟)下列说法正确的是()A发现天然放射现象的意义在于使人类认识到原子具有复杂的结构B结合能越大的原子核，原子核中的核子结合得越牢固，原子核越稳定C根据玻尔理论可知，氢原子核外电子跃迁过程中电子的电势能和动能之和守恒D在光电效应实验中，用同种频率的光照射不同的金属表面，从金属表面逸出的光电子的最大初动能Ek越大，则这种金属的逸出功W0越小解析：发现天然放射现象的意义在于使人类认识到原子核具有复杂的结构，选
4、项A错误。比结合能越大的原子核，原子核中的核子结合得越牢固，原子核越稳定，选项B错误。根据玻尔理论可知，氢原子核外电子跃迁过程，电子的总能量将减小(或增加)，即电子的电势能和动能之和是不守恒的，这是因为氢原子要辐射(或吸收)光子，故C错误；根据光电效应方程EkhW0可知，用同种频率的光照射不同的金属表面，从金属表面逸出的光电子的最大初动能越大，则这种金属的逸出功越小，故D正确。答案：D5(多选)(2020高考全国卷)1934年，约里奥居里夫妇用粒子轰击铝箔，首次产生了人工放射性同位素X，反应方程为HeAlXn。X会衰变成原子核Y，衰变方程为XYe。则()AX的质量数与Y的质量数相等BX的电荷数
5、比Y的电荷数少1CX的电荷数比Al的电荷数多2DX的质量数与Al的质量数相等解析：发生核反应前后满足质量数守恒、电荷数守恒，则可判断X的质量数与Y的质量数相等；X的电荷数比Y的电荷数多1；X的电荷数比Al的电荷数多2；X的质量数比Al的质量数多3。答案：AC6(2020河北石家庄高三下学期5月二模)一个氘核和一个氚核结合成一个氦核，同时放出一个中子，其聚变反应方程为HHHen。已知氘核、氚核和氦核的结合能分别为E1、E2、E3，光在真空中的传播速度为c。在上述聚变反应方程中质量亏损为()A.BC. D解析：反应过程释放的核能为EE3(E1E2)，根据爱因斯坦质能方程有Emc2，解得质量亏损为m
6、，故B正确，A、C、D错误。答案：B7(2020辽宁辽阳高三下学期二模)用n轰击U产生了m个某种粒子，核反应方程为UnBaKrmX，则()A方程式中的m3B方程式中的X是粒子C.Ba的比结合能一定小于U的比结合能D该反应需要吸收热量解析：根据核反应的质量数和电荷数守恒可知，方程式中的m3，选项A正确；方程式中的X是中子，选项B错误；根据比结合能曲线可知，中等质量的原子核比结合能大，轻核和重核的比结合能小，即Ba的比结合能一定大于U的比结合能，选项C错误；该反应放出热量，选项D错误。答案：A8太阳内部核反应的主要模式之一是质子质子循环，循环的结果可表示为4HHe2e2。已知H和He的质量分别为m
7、p1.007 8 u和m4.002 6 u，1 u931 MeV/c2，c为光速。在4个H转变成1个He的过程中，释放的能量约为()A8 MeV B16 MeVC26 MeV D52 MeV解析：因电子的质量远小于质子的质量，计算中可忽略不计。质量亏损m4mpm由质能方程得Emc2(41.007 84.002 6)931 MeV26.6 MeV。答案：C9(2020河南信阳高三诊断)如图所示为光电管工作原理图，当有波长(均指真空中的波长，下同)为的光照射阴极K时，电路中有光电流，则()A换用波长为1(1)的光照射阴极K时，电路中一定没有光电流B换用波长为2(2)的光照射阴极K时，光频率变小，如
8、果仍大于阴极K的极限频率，仍会发生光电效应，电路中仍有光电流，选项A错误；换用波长为2(2)的光照射阴极K时，频率变大，一定能发生光电效应，电路中一定有光电流，选项B正确；若电路中已达到饱和电流，增加电路中电源的路端电压，电路中的光电流不再增大，选项C错误；将电路中电源的极性反接，若电源电压小于遏止电压，光电子可以到达阳极，电路中有光电流，选项D错误。答案：B10氢原子能级示意图如图所示。光子能量在1.63 eV3.10 eV的光为可见光。要使处于基态(n1)的氢原子被激发后可辐射出可见光光子，最少应给氢原子提供的能量为()A12.09 eVB10.20 eVC1.89 eV D1.51 eV
9、解析：可见光光子能量范围为1.63 eV3.10 eV，则氢原子能级差应该在此范围内，可简单推算如下：2、1能级差为10.20 eV，此值大于可见光光子的能量；3、2能级差为1.89 eV，此值属于可见光光子的能量，符合题意，即处于基态的氢原子至少被激发到n3能级才可辐射出可见光光子。氢原子处于基态，要使氢原子达到第3能级，需提供的能量为1.51 eV(13.60 eV)12.09 eV，此值也是提供给氢原子的最少能量，选项A正确。答案：A11光电管是一种利用光照射产生电流的装置，当入射光照在管中金属板上时，可能形成光电流。表中给出了6次实验的结果。组次入射光子的能量/eV相对光强光电流大小/
10、mA逸出光电子的最大动能/eV第一组1234.04.04.0弱中强2943600.90.90.9第二组4566.06.06.0弱中强2740552.92.92.9由表中数据得出的论断中不正确的是()A两组实验采用了不同频率的入射光B两组实验所用的金属板材质不同C若入射光子的能量为5.0 eV，逸出光电子的最大动能为1.9 eVD若入射光子的能量为5.0 eV，相对光强越强，光电流越大解析：光子的能量Eh，入射光子的能量不同，故入射光子的频率不同，故A对；由爱因斯坦的光电效应方程hW0Ek，可求出两组实验的逸出功W0均为3.1 eV，故两组实验所用的金属板材质相同，故B错；由hW0Ek，W03.
11、1 eV，当h5.0 eV时，Ek1.9 eV，故C对；光强越强，单位时间内射出的光子数越多，单位时间内逸出的光电子数越多，形成的光电流越大，故D对。答案：B能力题组专练12(2020辽宁葫芦岛高三第一次模拟)大量氢原子从n4能级跃迁到n2能级，辐射出的光照射下列三种金属，电子电荷量e1.61019C，普朗克常量h6.301034 Js。下列判断正确的是()金属钨钙钾极限频率(1014Hz)10.957.735.44A仅钾能产生光电子B钾、钙能产生光电子C都能产生光电子 D都不能产生光电子解析：氢原子从n4能级跃迁到n2能级，辐射出的光能量为E10.85 eV(3.4)eV2.55 eV，从n
12、4能级跃迁到n3能级辐射出的光能量为E20.85 eV(1.51)eV0.66 eV，从n3能级跃迁到n2能级辐射出的光能量为E31.51 eV(3.40)eV1.89 eV。钨对应的逸出功为W钨 eV4.31 eV，钙对应的逸出功为W钙 eV3.04 eV，钾对应的逸出功为W钾 eV2.14 eV，则仅钾能产生光电效应即产生光电子，故A正确，B、C、D错误。答案：A13(2020河北衡水中学高三调研)下列说法正确的是()A原子核内的一个中子转化成一个质子和一个电子，这种转化产生的电子发射到核外，就是粒子，这就是衰变B氡222的半衰期是3.8天，镭226的半衰期是1 620年，所以一个确定的氡
13、222核一定比一个确定的镭226核先衰变C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，电势能增大，电子的动能减小，原子的总能量减小D原子核越大，它的结合能越高，原子核能级越稳定解析：原子核内的中子转化成一个质子和一个电子，这种转化产生的电子发射到核外，就是粒子，这就是衰变的实质，故A正确；对于大量原子有半数发生衰变所用的时间是半衰期，对于一个确定的原子核，半衰期没有意义，故B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，电子的动能减小，电势能增大，原子的总能量增加，故C错误；结合能越高，原子核不一定稳定，比结合能越大，原子核越稳定，故D错误。
14、答案：A14(多选)(2020辽宁大连联考)在足够大的匀强磁场中，静止的钠的同位素Na发生衰变，沿与磁场垂直的方向释放出一个粒子后，变为一个新核，新核与放出的粒子在磁场中运动的轨迹均为圆，如图所示。下列说法正确的是()A新核为MgB轨迹2是新核的径迹C.Na发生的是衰变D新核沿顺时针方向旋转解析：根据动量守恒可知，放出的粒子与新核的速度方向相反，由左手定则判断可知，放出的粒子应带负电，是粒子，所以发生的是衰变，根据电荷数守恒、质量数守恒知，衰变方程为NaMge，可知新核为Mg，选项A正确，C错误；由题意，静止的钠核发生衰变时动量守恒，释放出的粒子与新核的动量大小相等，两个粒子在匀强磁场中都做匀
15、速圆周运动，因为新核的电荷量大于所释放出的粒子电荷量，由半径公式r可知，新核的半径小于粒子的半径，所以轨迹2是新核的径迹，选项B正确；根据洛伦兹力提供向心力，由左手定则判断得知，新核要沿逆时针方向旋转，选项D错误。答案：AB15(2020四川南充高级中学高三模拟)一个静止的铀核U(质量为232.037 2 u)放出一个粒子(质量为4.002 6 u)后衰变成钍核Th(质量为228.028 7 u)。已知1 u相当于931 MeV的能量。下列说法正确的是()A该核衰变反应方程为UThHeB该核衰变反应中释放出的核能为0.059 MeVC该反应产生的钍核和粒子的动量相同D假设反应中释放出的核能全部
16、转化为钍核和粒子的动能，则钍核获得的动能约为0.017 MeV解析：由题意可知，该核衰变反应方程为UThHe，选项A正确；质量亏损m0.005 9 u，释放出的核能E0.005 9931 MeV5.49 MeV，选项B错误；由该核衰变反应过程中系统动量守恒，可知反应后的钍核和粒子的动量大小相等、方向相反，即pThp，又EkTh，Ek，EkThEkE，所以钍核获得的动能EkThE5.49 MeV0.09 MeV，选项C、D错误。答案：A16(多选)如图所示，人工元素原子核 Nh开始静止在匀强磁场B1、B2的边界MN上，某时刻发生裂变生成一个氦原子核He和一个Rg原子核，裂变后的粒子速度方向均垂直
17、于B1、B2的边界MN。氦原子核通过B1区域第一次经过MN边界时，距出发点的距离为l，Rg原子核第一次经过MN边界距出发点的距离也为l。则下列有关说法正确的是()A两磁场的磁感应强度之比B1B2111141B两磁场的磁感应强度之比B1B21112C氦原子核和Rg原子核各自旋转第一个半圆的时间比为2141D氦原子核和Rg原子核各自旋转第一个半圆的时间比为111141解析：原子核裂变的方程为 NhHeRg，由题意知带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动，偏转半径为r，由题意可知二者偏转半径相等，由于原子核由静止裂变，动量守恒，即m1v1m2v2，所以有q1B1q2B2，易得，故A错误，B正确；又T，由前面可知，q1B1q2B2，所以，粒子在第一次经过MN边界时，运动了半个周期，所以，故C正确，D错误。答案：BC