2019年高考物理專題13回歸基礎專題訓練——光電效應原子物理（含解析）.docx

專題13 回歸基礎專題訓練光電效應 原子物理 1如圖2所示，用導線把驗電器與鋅板相連接，當用紫外線照射鋅板時，發(fā)生的現(xiàn)象是()圖2A有光子從鋅板逸出B有電子從鋅板逸出C驗電器指針張開一個角度D鋅板帶負電 【解析】選C 用紫外線照射鋅板是能夠發(fā)生光電效應的，鋅板上的電子吸收紫外線的能量從鋅板表面逸出，稱之為光電子，故A錯誤，B正確；鋅板與驗電器相連，帶有相同電性的電荷，鋅板失去電子應該帶正電，且失去電子越多，帶正電的電荷量越多，驗電器指針張角越大，故C正確，D錯誤。 2關于光電效應的規(guī)律，下列說法中正確的是()A只有入射光的波長大于該金屬的極限波長，光電效應才能產生B光電子的最大初動能跟入射光強度成正比C發(fā)生光電效應的反應時間一般都大于107sD發(fā)生光電效應時，單位時間內從金屬內逸出的光電子數目與入射光強度成正比 【解析】選D由hh知，當入射光波長小于金屬的極限波長時，發(fā)生光電效應，故A錯；由EkhW0知，最大初動能由入射光頻率決定，與入射光強度無關，故B錯；發(fā)生光電效應的時間一般不超過109s，故C錯誤；發(fā)生光電效應時，單位時間內從金屬內逸出的光電子數目與入射光的強度是成正比的，D正確。 3圖3為一真空光電管的應用電路，其金屬材料的極限頻率為4.51014 Hz，則以下判斷中正確的是()圖3A發(fā)生光電效應時，電路中光電流的飽和值取決于入射光的頻率B發(fā)生光電效應時，電路中光電流的飽和值取決于入射光的強度C用0.5 m的光照射光電管時，電路中有光電流產生D光照射時間越長，電路中的電流越大 【解析】選C在光電管中若發(fā)生了光電效應，單位時間內發(fā)射光電子的數目只與入射光的強度有關，光電流的飽和值只與單位時間內發(fā)射光電子的數目有關。據此可判斷A、D錯誤，B正確；波長0.5 m的光子的頻率 Hz61014 Hz4.51014 Hz，可發(fā)生光電效應，所以C正確。 4在某次光電效應實驗中，得到的遏止電壓Uc與入射光的頻率的關系如圖6所示。若該直線的斜率和截距分別為k和b，電子電荷量的絕對值為e，則普朗克常量和所用材料的逸出功可分別表示為()圖6Aekeb BekebCekeb Dekeb 【解析】選C光電效應中，入射光子能量h，克服逸出功W0后多余的能量轉換為電子動能，反向遏制電壓，有eUhW0，整理得U，斜率即k，所以普朗克常量hek，截距為b，即ebW0，所以逸出功W0eb。故選項C正確。 5如圖3所示為氫原子的四個能級，其中E1為基態(tài)，若氫原子A處于激發(fā)態(tài)E2，氫原子B處于激發(fā)態(tài)E3，則下列說法正確的是（）圖3A原子A可能輻射出3種頻率的光子B原子B可能輻射出3種頻率的光子C原子A能夠吸收原子B發(fā)出的光子并躍遷到能級E4D原子B能夠吸收原子A發(fā)出的光子并躍遷到能級E4 【解析】選B原子A從激發(fā)態(tài)E2躍遷到E1，只輻射一種頻率的光子，A錯誤；原子B從激發(fā)態(tài)E3躍遷到基態(tài)E1可能輻射三種頻率的光子，B正確；由原子能級躍遷理論可知，原子A可能吸收原子B由E3躍遷到E2時放出的光子并躍遷到E3，但不能躍遷到E4，C錯誤；A原子發(fā)出的光子能量EE2E1大于E4E3，故原子B不可能躍遷到能級E4，D錯誤。 6（多選） 14C發(fā)生放射性衰變成為14N，半衰期約5 700年。已知植物存活期間，其體內14C與12C的比例不變；生命活動結束后，14C的比例持續(xù)減少。現(xiàn)通過測量得知，某古木樣品中14C的比例正好是現(xiàn)代植物所制樣品的二分之一。下列說法正確的是（）A該古木的年代距今約5 700年B12C、13C、14C具有相同的中子數C14C衰變?yōu)?4N的過程中放出射線D增加樣品測量環(huán)境的壓強將加速14C的衰變 【解析】選AC因古木樣品中14C的比例正好是現(xiàn)代植物所制樣品的二分之一，則可知經過的時間為一個半衰期，即該古木的年代距今約為5 700年，選項A正確；12C、13C、14C具有相同的質子數，由于質量數不同，故中子數不同，選項B錯誤；根據核反應方程可知，14C衰變?yōu)?4N的過程中放出電子，即發(fā)出射線，選項C正確；外界環(huán)境不影響放射性元素的半衰期，選項D錯誤。 7(多選）一個靜止的放射性原子核處于勻強磁場中，由于發(fā)生了衰變而在磁場中形成如圖5所示的兩個圓形徑跡，兩圓半徑之比為116，下列判斷中正確的是（）圖5A該原子核發(fā)生了衰變B反沖原子核在小圓上逆時針運動C原來靜止的核，其原子序數為15D放射性的粒子與反沖核運動周期相同 【解析】選BC衰變后產生的新核即反沖核及放射的帶電粒子在勻強磁場中均做勻速圓周運動，軌道半徑r，因反沖核與放射的粒子動量守恒，而反沖核電荷量較大，所以其半徑較小，并且反沖核帶正電荷，由左手定則可以判定反沖核在小圓上做逆時針運動，在大圓上運動的放射粒子在衰變處由動量守恒可知其向上運動，且順時針旋轉，由左手定則可以判定一定帶負電荷。因此，這個衰變?yōu)樗プ?，放出的粒子為電子，衰變方程為ABe。由兩圓的半徑之比為116可知，B核的核電荷數為16。原來的放射性原子核的核電荷數為15，其原子序數為15。即A為P（磷）核，B為S（硫）核。由周期公式T可知，因電子與反沖核的比荷不同，它們在勻強磁場中做勻速圓周運動的周期不相同，反沖核的周期較大。 8（多選）關于核衰變和核反應的類型，下列表述正確的有（）A.UThHe是衰變B.NHeOH是衰變C.HHHen是輕核聚變D.SeKr2e是重核裂變 【解析】選AC衰變是放射出氦核的天然放射現(xiàn)象，A正確；衰變是放射出電子的天然放射現(xiàn)象，而B項是發(fā)現(xiàn)質子的原子核人工轉變，故B錯誤；C項是輕核聚變，D項是衰變現(xiàn)象，故C正確，D錯誤。 9（多選）關于原子核的結合能，下列說法正確的是（）A原子核的結合能等于使其完全分解成自由核子所需的最小能量B一重原子核衰變成粒子和另一原子核，衰變產物的結合能之和一定大于原來重核的結合能C銫原子核（Cs）的結合能小于鉛原子核（Pb）的結合能D比結合能越大，原子核越不穩(wěn)定 【解析】選ABC由原子核的結合能定義可知，原子核分解成自由核子時所需的最小能量為原子核的結合能，選項A正確；重原子核的核子平均質量大于輕原子核的核子平均質量，因此原子核衰變產物的結合能之和一定大于衰變前的結合能，選項B正確；銫原子核的核子數少，因此其結合能小，選項C正確；比結合能越大的原子核越穩(wěn)定，選項D錯誤。 10下列有關原子結構和原子核的認識，其中正確的是（）A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(fā)生的重核裂變D.83Bi的半衰期是5天，100克83Bi經過10天后還剩下50克 【解析】選B射線是光子流，故A錯誤；氫原子輻射光子后，由高能級向低能級躍遷，半徑減小，繞核運動的動能增大，故B正確；太陽輻射能量主要來源是太陽中發(fā)生的輕核聚變，故C錯誤；100克83Bi經過10天即2個半衰期還剩下100克25克，故D錯誤。 11（多選）下列說法正確的是（）ATh核發(fā)生一次衰變時，新核與原來的原子核相比，中子數減少了4B太陽輻射的能量最主要來自太陽內部的熱核反應C若使放射性物質的溫度升高，其半衰期可能變小D用14 eV的光子照射處于基態(tài)的氫原子，可使其電離 【解析】選BD因衰變的本質是發(fā)生衰變的核中減少2個質子和2個中子形成氦核，所以一次衰變，新核與原來的核相比，中子數減少了2，A項錯；太陽輻射的能量是太陽內部核聚產生的，所以B項正確；半衰期由核內部自身因素決定，與其他因素無關，所以C項錯；因為氫原子基態(tài)的能量為13.6 eV，所以用14 eV光子照射一定能電離，D項正確。 12(多選）下列說法中正確的是（）A盧瑟福的粒子散射實驗揭示了原子核有復雜的結構B.Th衰變成Pb要經過6次衰變和4次衰變C衰變中產生的射線實際上是原子的核外電子掙脫原子核的束縛而形成的D對于某種金屬，超過極限頻率的入射光頻率越高，所產生的光電子的最大初動能就越大 【解析】選BD盧瑟福的粒子散射實驗揭示了原子具有核式結構，但并不能說明原子核有復雜的結構，A錯；據衰變、衰變的實質可知ThPbn Hem e，得n6，m4，故B正確；衰變中射線是由原子核中的中子轉變形成的，C錯；據光電效應方程EkhW0得入射光頻率越高，所產生的光電子的最大初動能Ek就越大，D正確。 13氫原子核外電子由離核較遠的軌道躍遷到離核較近的軌道時（）A要吸收光子，電子的動能、電勢能都減小B要吸收光子，電子的動能增大，電勢能減小C要放出光子，電子的動能、電勢能都減小D要放出光子，電子的動能增大，電勢能減小 【解析】選D根據Ekmv，而，有Ek，當rn減小時，Ek增加，而氫原子的能量（包括動能和電勢能）En eV，所以當rn減小時，氫原子的能量要減少，原子能量中動能增加，總能量減少，所以電勢能必然減少。選項D正確。 14（多選）氘核、氚核、中子、氦核的質量分別是m1、m2、m3和m4，如果氘核和氚核結合生成氦核