高三物理（第03期）好題速遞分項解析匯編 專題17 原子結(jié)構(gòu)、原子核和波粒二象性（選修3-5）（含解析）

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專題17 原子結(jié)構(gòu)、原子核和波粒二象性（選修3-5） 一、選擇題 1．【2017安徽省黃山市屯溪一中高三第二次月考】下列說法正確的是 A．發(fā)生光電效應(yīng)時，入射光的光強一定，頻率越高，逸出的光電子的最大初動能就越大 B．盧瑟福依據(jù)極少數(shù)α粒子發(fā)生大角度散射提出了原子核式結(jié)構(gòu)模型 C．一群氫原子從n＝3的激發(fā)態(tài)躍遷到基態(tài)時，能輻射3種不同頻率的光子 D．比結(jié)合能越大，原子核越不穩(wěn)定 【答案】ABC 考點：光電效應(yīng)、α粒子散射實驗、比結(jié)合能、原子發(fā)光 【名師點睛】愛因斯坦的光電效應(yīng)提出：每一種金屬在產(chǎn)生光電效應(yīng)是都存在一極限頻率（或稱截止頻率），即照射光的頻率不能低于某一臨界值。光電效應(yīng)中產(chǎn)生的光電子的速度與光的頻率有關(guān)，而與光強無關(guān)。 光電效應(yīng)的瞬時性。盧瑟福于1911年提出關(guān)于原子的核式結(jié)構(gòu)學(xué)說，他指出，在原子的中心有一個很小的核，叫做原子核，原子的全部正電荷和幾乎全部質(zhì)量都集中在原子核里，帶負電的電子在核外空間繞著核旋轉(zhuǎn).原子內(nèi)部非常空曠，原子核在原子中間體積很小，帶正電；電子在原子核外繞核運動。原子核是核子憑借核力結(jié)合在一起構(gòu)成的，要把它們分開，也需要能量，這就是原子核的結(jié)合能，自然，組成原子核的核子越多，它的結(jié)合能就越高。因此，有意義的是它的結(jié)合能與核子數(shù)之比，稱做比結(jié)合能，也叫平均結(jié)合能 。比結(jié)合能越大，原子核中核子結(jié)合得越牢固，原子核越穩(wěn)定。 2.【2017安徽省合肥一中高三第一次月考】根據(jù)氫原子的能級圖，現(xiàn)讓一束單色光照射到大量處于基態(tài)（量子數(shù)n=1）的氫原子上，受激的氫原子能自發(fā)地發(fā)出3種不同頻率的光，則照射氫原子的單色光的光子能量為 A．13.6eV B．3.4eV C．10.2eV D．12.09eV 【答案】D 【解析】受激的氫原子能自發(fā)地發(fā)出3種不同頻率的光，知躍遷到第3能級，則吸收的光子能量為，故D正確． 考點：考查了氫原子躍遷 【名師點睛】能級間躍遷吸收或輻射的能量等于兩能級間的能級差，受激的氫原子能自發(fā)地發(fā)出3種不同頻率的光，可知躍遷到第3能級，從而根據(jù)能級差求出照射的光子能量． 3.【2017廣西省桂林市桂林中學(xué)高三10月月考】（5分）產(chǎn)生光電效應(yīng)時，關(guān)于逸出光電子的最大初動能Ek，下列說法正確的是( ) A．對于同種金屬，Ek與照射光的強度無關(guān) B．對于同種金屬，Ek與照射光的波長成正比 C．對于同種金屬，Ek與照射光的時間成正比 D．對于同種金屬，Ek與照射光的頻率成線性關(guān)系 E．對于不同種金屬，若照射光頻率不變，Ek與金屬的逸出功成線性關(guān)系 【答案】ADE 考點：光電效應(yīng) 【名師點睛】解決本題的關(guān)鍵掌握光電效應(yīng)方程Ekm=hv-W0，知道最大初動能與入射光的頻率有關(guān)，而與入射光的強度和照射時間無關(guān)。 4.【2017貴州省凱里市第一中學(xué)高三上學(xué)期第四次模擬】（6分）氘核和氚核可發(fā)生熱核聚變而釋放巨大的能量，該反應(yīng)方程為：，式中x是某種粒子。已知：、、和粒子x的質(zhì)量分別為2.0141u、3.0161u、4.0026u和1.0087u；1u=931.5MeV/c2，c是真空中的光速。由上述反應(yīng)方程和數(shù)據(jù)可知，粒子x是__________，該反應(yīng)釋放出的能量為_________ MeV（結(jié)果保留3位有效數(shù)字） 【答案】（或中子），17.6（每空3分） 【解析】在核反應(yīng)中質(zhì)量數(shù)與電荷數(shù)守恒，可知x為中子；由質(zhì)量虧損知該反應(yīng)釋放的能量為17.6Mev. 考點：質(zhì)量虧損、核聚變。 5.【2017寧夏銀川一中高三上學(xué)期第二次月考】下列說法正確的是( ) A．玻爾建立了量子理論，成功解釋了各種原子發(fā)光現(xiàn)象 B．德布羅意首先提出了物質(zhì)波的猜想，而電子衍射實驗證實了他的猜想 C．普朗克通過對黑體輻射的研究，第一次提出了光子的概念 D．盧瑟福通過α粒子轟擊氮核實驗的研究，發(fā)現(xiàn)了質(zhì)子 E．光電效應(yīng)和康普頓效應(yīng)都揭示了光具有粒子性 【答案】BDE 考點：玻爾模型和氫原子的能級結(jié)構(gòu)、光電效應(yīng)、物質(zhì)波 【名師點睛】本題考查物理學(xué)史，是常識性問題，對于物理學(xué)上重大發(fā)現(xiàn)、發(fā)明、著名理論要加強記憶，這也是考試內(nèi)容之一。 6.【2017山西省臨汾市第一中學(xué)高三10月月考】關(guān)于近代物理學(xué)，下列說法正確的是 。 A．盧瑟福提出原子的核式結(jié)構(gòu)模型建立的基礎(chǔ)是湯姆遜發(fā)現(xiàn)了電子 B．一群處于能級的氫原子向低能級躍遷時能輻射出6種不同頻率的光 C．重核裂變過程生成中等質(zhì)量的核，反應(yīng)前后質(zhì)量數(shù)守恒，但質(zhì)量一定減少 D．10個放射性元素的原子核在經(jīng)一個半衰期后，一定有5個原子核發(fā)生衰變 E．在光電效應(yīng)實驗中，用同種頻率的光照射不同的金屬表面，從金屬表面逸出的光電子的最大初動能越大，這種金屬的逸出功就越小 【答案】BCE 【解析】盧瑟福提出原子的核式結(jié)構(gòu)模型建立的基礎(chǔ)是α粒子散射實驗，故A錯誤；根據(jù)數(shù)學(xué)組合，故B正確；核子結(jié)合成原子核時一定有質(zhì)量虧損，釋放出能量，故C正確；半衰期是大量原子核顯現(xiàn)出來的統(tǒng)計規(guī)律，對少量的原子核沒有意義，故D錯誤；據(jù)光電效應(yīng)方程可知，用同種頻率的光照射不同的金屬表面，從金屬表面逸出的光電子的最大初動能越大，則這種金屬的逸出功越小，故E正確。 考點：光電效應(yīng)、半衰期 【名師點睛】本題考查的知識點較多，難度不大，要在平時學(xué)習(xí)中多積累，注意光的波動性與粒子性的區(qū) 別，及理解半衰期適用條件。 7.【2017吉林省長春市高三質(zhì)量檢測】（1）(5分)下列說法正確的是______。（填正確答案標號。選對1個得3分，選對2個得4分，選對3個得6分。每選錯1個扣3分，最低得分為0分） A.太陽輻射能量來自核聚變，目前采用核電站發(fā)電的能量均來自核裂變反應(yīng) B.天然放射現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)揭示了原子核有復(fù)雜的結(jié)構(gòu) C.一個氫原子從n=4的激發(fā)態(tài)躍遷到基態(tài)時，能輻射6種不同頻率的光子 D.按照玻爾理論，氫原子核外電子從半徑較小的軌道遷到半徑較大的軌道時，電子的動能減小，原子總能量減小 E. 康普頓效應(yīng)說明光具有粒子性，電子的衍射實驗說明粒子具有波動性 【答案】ABE 考點：聚變反應(yīng)；天然放射現(xiàn)象；玻爾理論；康普頓效應(yīng) 【名師點睛】本題要知道聚變與裂變、粒子波與波動性的區(qū)別，以及原子核復(fù)雜的結(jié)構(gòu)與原子的核式結(jié)構(gòu)的不同，知道向高能級躍遷時，總能量增大，注意C選項中大量與一個的區(qū)別. 8.【2017四川省成都市樹德中學(xué)高三10月月考】實物粒子和光都具有波粒二象性，下列事實中突出體現(xiàn)波動性的是 。（填正確答案標號，選對1個給2分，選對2個得4分，選對3個得5分，每選錯1個扣3分，最低得分0分） A．電子束通過雙縫實驗后可以形成干涉圖樣 B．β射線在云室中穿過會留下清晰的徑跡 C．人們利慢中子衍射來研究晶體的結(jié)構(gòu) D．人們利用電子顯微鏡觀測物質(zhì)的微觀結(jié)構(gòu) E．光電效應(yīng)實驗中，光電子的最大初動能與入射光的頻率有關(guān)，與入射光的強度無關(guān) 【答案】ACD 【解析】干涉是波具有的特性，電子束通過雙縫實驗裝置后可以形成干涉圖樣，說明電子具有波動性，所以A正確；β粒子在云室中受磁場力的作用，做的是圓周運動，與波動性無關(guān)，所以B錯誤；可以利用慢中子衍射來研究晶體的結(jié)構(gòu)，說明中子可以產(chǎn)生衍射現(xiàn)象，說明具有波動性，所以C正確；人們利用電子顯微鏡觀測物質(zhì)的微觀結(jié)構(gòu)，說明電子可以產(chǎn)生衍射現(xiàn)象，說明具有波動性，所以D正確；光電效應(yīng)實驗，說明的是能夠從金屬中打出光電子，說明的是光的粒子性，所以E錯誤； 考點：考查了光的波粒二象性 【名師點睛】光電效應(yīng)證明了光的粒子性，肥皂泡是彩色的，是由于光線在肥皂膜的表面發(fā)生干涉造成的證明了光具有波動性；實物粒子也具有波動性，但由于波長太小，我們無法直接觀測到；相鄰原子之間的距離大致與德布羅意波長相同故能發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象，證明了光的波動性 9.【2017河南省開封市高三上學(xué)期定位考試】（4分）下列說法正確的是 。（填正確答案標號，選對1個給2分，選對2個得3分，選對3個得4分，每選錯1個扣2分，最低得分0分） A．居里夫婦發(fā)現(xiàn)了鈾和含鈾礦物的天然放射現(xiàn)象 B．根據(jù)玻爾理論可知，氫原子輻射出一個光子后，氫原子的電勢能減小，核外電子的運動速度增大。 C．德布羅意在愛因斯坦光子說的基礎(chǔ)上提出物質(zhì)波的概念，認為一切物體都具有波粒二象性。 D．盧瑟福通過對α粒子散射實驗的研究，揭示了原子核的組成. E．赫茲在實驗時無意中發(fā)現(xiàn)了一個使光的微粒理論得以東山再起的重要現(xiàn)象——光電效應(yīng)?！敬鸢浮緽CE 考點：物理學(xué)史 【名師點睛】本題考查物理學(xué)史，是常識性問題，對于物理學(xué)上重大發(fā)現(xiàn)、發(fā)明、著名理論要加強記憶，這也是考試內(nèi)容之一。 10.【2017浙江省名校協(xié)作體高三上學(xué)期聯(lián)考】【加試題】下列說法正確的是 A．原子核發(fā)生α衰變后，新核的原子序數(shù)將減小2位 B．天然放射現(xiàn)象一定伴隨有電子的得失 C．光電效應(yīng)發(fā)生后，遏制電壓和入射光的頻率有關(guān) D．氫原子由高能級向低能級躍遷要吸收光子 【答案】AC 【解析】原子核發(fā)生α衰變后，放出氦核，新核的原子序數(shù)將減小2位，選項A正確；天然放射現(xiàn)象是原子核內(nèi)的粒子的變化，核外電子不變，選項B錯誤；根據(jù)光電效應(yīng)方程Ekm=eUc=hγ-W0，知遏止電壓與入射光的頻率與逸出功有關(guān)，與強度無關(guān)．故C正確．根據(jù)玻爾理論可知，氫原子由高能級向低能級躍遷要放出光子，選項D錯誤；故選AC. 考點：天然放射性現(xiàn)象；光電效應(yīng)；玻爾理論 11.【2017河北省定州中學(xué)高三（高補班）上學(xué)期第二次月考】某放射性元素經(jīng)過11.4天有的原子核發(fā)生了衰變，該元素的半衰期為（ ） （A）11.4天 （B）7.6天 （C）5. 7天 （D）3.8天 【答案】D 【解析】根據(jù)半衰期公式：可得：，所以有，t=3T=11.4天，T=3.8天，即半衰期為3.8天，D正確． 考點：考查了半衰期的計算 【名師點睛】本題比較簡單，只要知道半衰期公式就能解答，原子物理中題目主要是加強記憶，沒有很復(fù)雜的計算題． 12.【2017河北省定州中學(xué)高三（高補班）上學(xué)期第二次月考】三種不同的入射光A、B、C分別射在三種不同的金屬a、b、c表面，均恰能使金屬中逸出光電子，若三種入射光的波長λA＞λB＞λC，則( ) A．用入射光A照射金屬b和c，金屬b和c均可發(fā)生光電效應(yīng)現(xiàn)象 B．用入射光A和B照射金屬c，均可使金屬c發(fā)生光電效應(yīng)現(xiàn)象 C．用入射光C照射金屬a與b，金屬a、b均可發(fā)生光電效應(yīng)現(xiàn)象 D．用入射光B和C照射金屬a，均可使金屬a發(fā)生光電效應(yīng)現(xiàn)象 【答案】CD 考點：考查了光電效應(yīng) 【名師點睛】光電效應(yīng)產(chǎn)生的條件是入射光的頻率大于等于金屬的極限頻率，波長越大頻率越小，然后根據(jù)光電效應(yīng)的條件，當入射光的頻率大于極限頻率，會發(fā)生光電效應(yīng)進行判斷 13.【2017河北省衡水中學(xué)高三摸底聯(lián)考】以下說法中正確的有 。 A．氫原子由較高能級躍遷到較低能級時，要釋放一定頻率的光子，原子的能量減小 B．核力存在于原子核內(nèi)所有核子之間 C．原子核式結(jié)構(gòu)模型是由盧瑟福在粒子散射實驗基礎(chǔ)上提出的 D．鈾元素的半衰期為T，當溫度發(fā)生變化時，鈾元素的半衰期也發(fā)生變化 E．放射性元素發(fā)生衰變時所釋放的電子是原子核內(nèi)的中子轉(zhuǎn)化為質(zhì)子時產(chǎn)生的 【答案】ACE 【解析】氫原子由較高能級躍遷到較低能級時，釋放光子，能量減小，故A正確；核力是短程力，每個核子只跟它鄰近的核子間存在核力作用，故B錯誤；盧瑟福依據(jù)α粒子散射實驗的現(xiàn)象提出了原子的核式結(jié)構(gòu)理論，故C正確；半衰期的大小與溫度無關(guān)，由原子核內(nèi)部因素決定，故D錯誤；衰變的實質(zhì)是原子核中的一個中子轉(zhuǎn)化成一個質(zhì)子，同時產(chǎn)生一個電子，這個電子以射線的形式釋放出去，同時輻射出光 子，故E正確。 考點：原子的核式結(jié)構(gòu) 【名師點睛】本題較為簡單，考查了解識記級別的知識，熟讀教材是解決這類題目的必由之路．故要加強對基本知識的積累。 14.【2017湖南省長沙市長郡中學(xué)高三摸底測試】下列敘述中正確的是 。 A、經(jīng)過重核裂變反應(yīng)或輕核聚變反應(yīng)，核子平均質(zhì)量變小 B、氫原子不可以吸收能量不等于能級差的光子 C、核反應(yīng)堆中做“慢化劑”常用的材料有石墨、重水和普通水 D、光電效應(yīng)實驗中，入射光頻率越高，光電子的動能越大 E、隨著溫度的升高，黑體熱輻射強度的極大值向波長較短的方向移動 【答案】ACE 考點：光電效應(yīng)、核反應(yīng) 【名師點睛】本題是原子物理部分的內(nèi)容，盧瑟福的原子的核式結(jié)構(gòu)模型、光電效應(yīng)發(fā)生條件等等都是考試的熱點，要加強記憶，牢固掌握，注意自然界可分為四種基本的相互作用。 15.【2017寧夏育才中學(xué)高三第二次月考】(6分) 一單色光照到某金屬表面時，有光電子從金屬表面逸出，下列說法中正確的是( )（填入正確選項前的字母。選對1個得3分，選對2個得4分，選對3個得6分。每錯1個扣3分，最低得分為0分） A．無論增大入射光的頻率還是增加入射光的強度，金屬的逸出功都不變 B．只延長入射光照射時間，光電子的最大初動能將增加 C．只增大入射光的頻率，光電子的最大初動能將增大 D．只增大入射光的頻率，光電子逸出所經(jīng)歷的時間將縮短 E．只增大入射光的強度，單位時間內(nèi)逸出的光電子數(shù)目將增多 【答案】ACE 【解析】金屬的逸出功由金屬本身因素決定，與入射光的頻率、強度無關(guān)．故A正確．根據(jù)光電效應(yīng)方程EKm=hv-W0知，光電子的最大初動能與入射光的照射時間無關(guān)，與入射光頻率有關(guān)，入射光頻率越大，光電子的最大初動能越大．故B錯誤，C正確．光電子逸出經(jīng)歷的時間與入射光的頻率無關(guān)．故D錯誤．增大入射光的強度，則單位時間內(nèi)逸出的光電子數(shù)目增多．故E正確．故選ACE．故答案為ACE。 考點：光電效應(yīng) 【名師點睛】解決本題的關(guān)鍵知道光電效應(yīng)的條件，以及掌握光電效應(yīng)方程，知道影響最大初動能的因素，要知道發(fā)生光電效應(yīng)的條件是入射光的頻率大于金屬的極限頻率，入射光的強度影響單位時間內(nèi)逸出的光電子數(shù)目；基礎(chǔ)題。 16.【2017河北省定州中學(xué)高三上學(xué)期第二次月考】關(guān)于光譜，下列說法中正確的是 A．熾熱的液體發(fā)射明線光譜 B．太陽光譜中的暗線說明太陽缺少與這些暗線對應(yīng)的元素 C．明線光譜和暗線光譜都可以用于對物質(zhì)成分進行分析 D．發(fā)射光譜一定是連續(xù)光譜 【答案】C 考點：光譜 【名師點睛】本題是考查光譜與光譜分析;光譜是復(fù)色光經(jīng)過色散系統(tǒng)（如棱鏡、光柵）分光后，被色散開的單色光按波長（或頻率）大小而依次排列的圖案，發(fā)射光譜物體發(fā)光直接產(chǎn)生的光譜叫做發(fā)射光譜．發(fā)射光譜有兩種類型：連續(xù)光譜和明線光譜；連續(xù)分布的包含有從紅光到紫光各種色光的光譜叫做連續(xù)光譜；觀察固態(tài)或液態(tài)物質(zhì)的原子光譜，可以把它們放到煤氣燈的火焰或電弧中去燒，使它們氣化后發(fā)光，就可以從分光鏡中看到它們的明線光譜. 2、 非選擇題 1.【2017河南省鶴壁市高級中學(xué)高三上學(xué)期第五次周練】圖甲為觀測光電效應(yīng)的實驗裝置示意圖，已知實驗中測得某種金屬的遏止電壓與入射頻率之間的關(guān)系如圖乙所示，則根據(jù)圖像可知，普朗克常量h=________，該金屬的逸出功=_____________；如果實驗中入射光的頻率為（），則產(chǎn)生的光電子的最大初動能=_______（已知電子的電荷量為e）。 【答案】、、 【解析】由圖象可知，，知圖線的斜率，那么普朗克常量．當遏止電壓為零時，最大初動能為零，則入射光的能量等于逸出功，所以；如果實驗中入射光的頻率為（），根據(jù)光電效應(yīng)方程． 考點：考查了光電效應(yīng)方程 【名師點睛】解決本題的關(guān)鍵掌握光電效應(yīng)方程，以及知道遏止電壓與最大初動能之間的關(guān)系．本題考察知識點簡單，但是學(xué)生在學(xué)習(xí)中要牢記公式以及物理量之間的關(guān)系，同時注意計算的準確性． 2.【2017甘肅省蘭州第一中學(xué)高三9月月考】（4分）用速度一定的中子轟擊靜止的鋰核Li)，發(fā)生核反應(yīng)后生成氚核和α粒子，則核反應(yīng)方程為　　　　　　　　　；生成的氚核速度方向與中子的初速度方向相反，α粒子的速度為v，氚核與α粒子的速率之比為7∶8，已知質(zhì)子、中子質(zhì)量均為m，光速為c，核反應(yīng)過程中放出的能量全部轉(zhuǎn)化為氚核和α粒子的動能，則中子的初速度v0=　　　　，此反應(yīng)過程中質(zhì)量虧損為　　　　。 【答案】 ；v ； 考點：核反應(yīng)方程；動量守恒定律；質(zhì)能方程 【名師點睛】此題考查核反應(yīng)方程、動量守恒定律以及質(zhì)能方程；注意核反應(yīng)遵守兩大基本規(guī)律：能量守恒定律和動量守恒定律．注意動量守恒定律的矢量性。