2025人教高中物理同步講義練習(xí)選擇性必修三第四章《原子結(jié)構(gòu)和波粒二象性》綜合練習(xí)（含答案）

2025人教高中物理同步講義練習(xí)選擇性必修三第四章《原子結(jié)構(gòu)和波粒二象性》綜合練習(xí)（含答案）第四章《原子結(jié)構(gòu)和波粒二象性》綜合練習(xí)一．選擇題（共12小題）1．（2023?泰州學(xué)業(yè)考試）對(duì)宇宙微波背景輻射的黑體譜形狀的研究被譽(yù)為是宇宙學(xué)研究進(jìn)入精密科學(xué)時(shí)代的起點(diǎn)。關(guān)于黑體輻射，下列說(shuō)法正確的是（）A．溫度低于0℃的物體不會(huì)輻射電磁波 B．黑體不會(huì)輻射電磁波 C．愛因斯坦提出的能量子假說(shuō)，能夠很好地解釋黑體輻射規(guī)律 D．黑體輻射的能量是不連續(xù)的，只能是某一最小能量值的整數(shù)倍2．（2022秋?楊浦區(qū)校級(jí)期末）下列關(guān)于電磁波的說(shuō)法錯(cuò)誤的是（）A．自然界的一切物體都在不停地發(fā)射紅外線 B．紫外線有助于人體合成維生素D C．醫(yī)學(xué)上用X射線透視人體，檢查體內(nèi)病變等 D．由于紅外線的波長(zhǎng)比可見光長(zhǎng)，所以不具有波粒二象性3．（2023?河南模擬）原子結(jié)構(gòu)模型發(fā)展是指從1803年道爾頓提出的第一個(gè)原子結(jié)構(gòu)模型開始，經(jīng)過一代代科學(xué)家不斷地發(fā)現(xiàn)和提出新的原子結(jié)構(gòu)模型的過程?？茖W(xué)家發(fā)現(xiàn)光既能像波一樣向前傳播，有時(shí)又表現(xiàn)出粒子的特征。因此我們稱光有“波粒二象性”。關(guān)于原子結(jié)構(gòu)和光的波粒二象性，下列說(shuō)法正確的是（）A．盧瑟福核式結(jié)構(gòu)模型可以解釋氫原子光譜 B．電子束動(dòng)量越小，粒子性越顯著 C．康普頓效應(yīng)說(shuō)明光具有粒子性 D．光電效應(yīng)可以用經(jīng)典物理學(xué)解釋4．（2023秋?溫州期中）陰極射線管及方向坐標(biāo)如圖所示。電子束從陰極射出，經(jīng)過狹縫掠射到熒光屏上，顯示出一條射線徑跡，以下情況判斷正確的是（）A．在陰極射線管中加一個(gè)方向向上的電場(chǎng)，射線將向上偏轉(zhuǎn) B．在陰極射線管中加一個(gè)方向向前的電場(chǎng)，射線將向上偏轉(zhuǎn) C．在陰極射線管正下方放置一根通有強(qiáng)電流的長(zhǎng)直導(dǎo)線，電流方向向右，射線將向上偏轉(zhuǎn) D．在陰極射線管正后方放置一根通有強(qiáng)電流的長(zhǎng)直導(dǎo)線，電流方向向右，射線將向上偏轉(zhuǎn)5．（2023秋?寧波期中）一盞電燈的發(fā)光功率為100W，假設(shè)它發(fā)出的光向四周均勻輻射，光的平均頻率為f＝5.0×1014Hz，在距電燈10m運(yùn)處，以電燈為球心的球面上，1m2的面積每秒通過的光子數(shù)約為（取普朗克常量為6.63×10﹣34J?s）（）A．2×1017個(gè) B．2×1016個(gè) C．2×1015個(gè) D．2×1010個(gè)6．（2023?成都模擬）分別用波長(zhǎng)為λ和2λ的單色光照射同一金屬板，發(fā)出的光電子的最大初動(dòng)能之比為3：1，以h表示普朗克常量，c表示真空中的光速，則此金屬板的逸出功為（）A．hc4λ B．hc2λ C．3hc7．（2022秋?利通區(qū)校級(jí)期末）有關(guān)黑體輻射的研究表明：輻射強(qiáng)度、波長(zhǎng)分布與輻射體的溫度有密切關(guān)系，此研究對(duì)冶金工業(yè)的迅速發(fā)展有巨大貢獻(xiàn)。如圖所示，圖中畫出了四種溫度下黑體輻射的強(qiáng)度與波長(zhǎng)的關(guān)系，據(jù)此以下判斷不正確的是（）A．在同一溫度下，輻射強(qiáng)度最大的電磁波波長(zhǎng)不是最大的，也不是最小的，而是處在最大與最小波長(zhǎng)之間 B．在同一溫度下，波長(zhǎng)越短的電磁波輻射強(qiáng)度越大 C．隨著溫度的升高，各種波長(zhǎng)的輻射強(qiáng)度都增加 D．隨著溫度的升高，輻射強(qiáng)度的極大值向波長(zhǎng)較短的方向移動(dòng)8．（2022秋?利通區(qū)校級(jí)期末）如圖所示，氫原子的能級(jí)圖。用不同頻率的光分別照射一群處于基態(tài)的氫原子，能夠使基態(tài)氫原子發(fā)生電離的光子的能量值是（）A．10.2eV B．12.09eV C．13.06eV D．14eV9．（2023秋?奉賢區(qū)期中）目前科學(xué)家已經(jīng)能夠制備出能級(jí)較高的氫原子。已知?dú)湓拥趎能級(jí)的能量En=-13.6A．紫外線波段的光子均不能使基態(tài)氫原子電離 B．氫原子躍遷時(shí)可能會(huì)輻射可見光波段的光子 C．用紅外線長(zhǎng)時(shí)間照射金屬鎢能產(chǎn)生光電效應(yīng) D．用可見光照射處于n＝20能級(jí)的氫原子不能使其電離10．（2023?山西模擬）下列說(shuō)法正確的是（）A．一個(gè)處于n＝5能級(jí)的氫原子向低能級(jí)躍遷時(shí)最多能發(fā)出10種不同頻率的光子 B．放射性元素?zé)o論以單質(zhì)還是以化合物形式存在都具有放射性 C．質(zhì)子和中子間存在核力，質(zhì)子和質(zhì)子間存在相互排斥的電磁力不存在核力 D．核反應(yīng)方程12H11．（2023秋?湖北期中）食鹽被灼燒時(shí)會(huì)發(fā)出黃光，主要是由食鹽蒸氣中鈉原子的能級(jí)躍遷造成的。在鈉原子光譜的四個(gè)線系中，只有主線系的下級(jí)是基態(tài)，在光譜學(xué)中，稱主線系的第一組線（雙線）為共振線，鈉原子的共振線就是有名的黃雙線（波長(zhǎng)為589.0nm、589.6nm），已知普朗克常量h＝6.63×10﹣34J?s，元電荷e＝1.6×10﹣19C，光速c＝3×108m/s。下列說(shuō)法正確的是（）A．玻爾理論能解釋鈉原子的光譜現(xiàn)象 B．灼燒時(shí)鈉原子處于高能級(jí)是因?yàn)閺幕鹬形樟四芰?C．黃雙線能使逸出功為2.25eV的金屬發(fā)生光電效應(yīng) D．太陽(yáng)光譜中有題述兩種波長(zhǎng)的光，說(shuō)明太陽(yáng)中有鈉元素12．（2023秋?肥西縣期中）圖1為氫原子能級(jí)圖，圖2為研究光電效應(yīng)規(guī)律的電路圖。用一群處于n＝3能級(jí)的氫原子向外輻射的光照射圖2中的光電管，逸出的光電子的初動(dòng)能最大值為5.2eV，用一群處于n＝4能級(jí)的氫原子向外輻射的光照射圖2中的光電管，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器，當(dāng)電流表的示數(shù)恰好為零時(shí)，電壓表的示數(shù)為（）A．5.42V B．5.86V C．6.89V D．10.20V二．多選題（共3小題）（多選）13．（2022秋?河源期末）紫外燈消毒是醫(yī)院診室和學(xué)校教室消毒的主要方式之一、某一型號(hào)的紫外消毒燈發(fā)出頻率為11.5×1014Hz的紫外線，光強(qiáng)度可調(diào)，已知鋅的截止頻率為8.07×1014Hz。下列說(shuō)法中正確的是（）A．紫外燈工作時(shí)，我們看到的紫藍(lán)色輝光就是紫外線 B．當(dāng)該型號(hào)紫外消毒燈發(fā)出微弱輝光時(shí)，無(wú)法使鋅板發(fā)生光電效應(yīng) C．若增強(qiáng)紫外燈的強(qiáng)度，鋅板逸出的光電子最大初動(dòng)能仍保持不變 D．用該型號(hào)紫外消毒燈照射鋅板，能使鋅板帶正電（多選）14．（2023秋?大連期末）下列四幅圖涉及不同的近代物理知識(shí)，其中說(shuō)法正確的是（）A．圖甲：電子束穿過鋁箔的衍射圖樣，證實(shí)電子具有波動(dòng)性，質(zhì)子、原子與分子同樣具有波動(dòng)性 B．圖乙：盧瑟福通過分析α粒子散射結(jié)果，提出原子核式結(jié)構(gòu)模型，并發(fā)現(xiàn)了質(zhì)子和中子 C．圖丙：普朗克最早提出能量子概念，并成功解釋黑體輻射實(shí)驗(yàn)規(guī)律，他是量子力學(xué)的奠基人之一 D．圖?。翰柼岢鲭娮榆壍朗沁B續(xù)變化的，氫原子能級(jí)是分立的，成功解釋氫原子發(fā)光的規(guī)律（多選）15．（2023春?白山期末）1909年，物理學(xué)家盧瑟福和他的學(xué)生用α粒子轟擊金箔，研究α粒子被散射的情況，其實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示。關(guān)于α粒子散射實(shí)驗(yàn)，下列說(shuō)法正確的是（）A．少數(shù)α粒子發(fā)生了大角度的偏轉(zhuǎn)，極少數(shù)α粒子偏轉(zhuǎn)的角度大于90° B．α粒子大角度散射是由于它跟電子發(fā)生了碰撞 C．α粒子散射實(shí)驗(yàn)證明了湯姆孫的棗糕模型是正確的 D．α粒子散射實(shí)驗(yàn)說(shuō)明原子中有一個(gè)帶正電的核幾乎占有原子的全部質(zhì)量三．實(shí)驗(yàn)題（共2小題）16．（2023春?焦作期末）某同學(xué)要探究“光電效應(yīng)”的實(shí)驗(yàn)規(guī)律，根據(jù)實(shí)驗(yàn)需要設(shè)計(jì)了部分電路如圖1所示。圖中A、K是光電管的兩個(gè)電極，已知該光電管陰極的截止頻率為ν0，元電荷為e，普朗克常量為h。（1）請(qǐng)你將該同學(xué)的電路圖連接完整。（2）實(shí)驗(yàn)時(shí)，將電路圖中的滑動(dòng)變阻器的滑片移到最左端，用頻率為ν1（大于ν0）的光照射在陰極上，此時(shí)會(huì)看到電壓表的示數(shù)（填“為零”或“不為零”），電流表的示數(shù)（填“為零”或“不為零”），將滑動(dòng)變阻器的滑片逐漸向右移，會(huì)看到電流表的示數(shù)變化情況是逐漸變大后不變。（3）將電源反接，仍將滑動(dòng)變阻器的滑片從左向右移，當(dāng)電流表的示數(shù)剛好減為零時(shí)，理論上電壓表的示數(shù)應(yīng)為U＝(ν1-ν0（4）換用頻率為ν2的單色光進(jìn)行第二次實(shí)驗(yàn)，兩次實(shí)驗(yàn)測(cè)得多組電壓表示數(shù)和電流表示數(shù)，在同一坐標(biāo)系中作I﹣U圖像如圖2所示，若ν1＞ν2，則第一次實(shí)驗(yàn)作出的圖像應(yīng)是（填“a”或“b”）圖像。17．（2022春?武功縣期中）如圖1所示是英國(guó)物理學(xué)家盧瑟福用α粒子轟擊金箱的實(shí)驗(yàn)裝置示意圖。（1）下列關(guān)于該實(shí)驗(yàn)的描述正確的是。A.α粒子轟擊金箔的實(shí)驗(yàn)需要在真空條件下完成B.該實(shí)驗(yàn)揭示了原子具有核式結(jié)構(gòu)C.實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明絕大多數(shù)α粒子穿過金箔后發(fā)生大角度偏轉(zhuǎn)D.該實(shí)驗(yàn)證實(shí)了湯姆生原子模型的正確性（2）關(guān)于α粒子散射實(shí)驗(yàn)的下述說(shuō)法中正確的是。A.實(shí)驗(yàn)表明原子的中心有一個(gè)很大的核，它占有原子體積的絕大部分B.實(shí)驗(yàn)表明原子中心的有個(gè)很小的核，集中了原子的全部正電荷C.實(shí)驗(yàn)表明原子核集中了原子幾乎全部的質(zhì)量D.實(shí)驗(yàn)表明原子核是由質(zhì)子和中子組成的（3）有關(guān)α粒子散射實(shí)驗(yàn)的圖2中，O表示金原子核的位置，則能正確表示該實(shí)驗(yàn)中經(jīng)過金原子核附近的α粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡的是圖2中的。四．計(jì)算題（共2小題）18．（2022秋?高郵市期末）氫原子的能級(jí)圖如圖1所示，大量處于n＝4能級(jí)的氫原子向基態(tài)躍遷輻射出光子，用這些光子照射如圖2電路中光電管的陰極金屬K，得到光電流與電壓的關(guān)系如圖3所示，已知陰極金屬的逸出功為W0，元電荷數(shù)值為e，普朗克常量為h，各能級(jí)能量分別為E1、E2、E3、E4……，求：（1）輻射光子的最大頻率νm；（2）電壓為U1時(shí)，光電子到達(dá)陽(yáng)極A處的最大動(dòng)能Ekm。19．（2023?房山區(qū)二模）我國(guó)正進(jìn)行太陽(yáng)帆推進(jìn)器研究，宇宙飛船上攜帶面積很大反射率極高的太陽(yáng)帆。太陽(yáng)帆推進(jìn)器利用太陽(yáng)光作用在太陽(yáng)帆的壓力提供動(dòng)力，加速航天器。已知真空中光速為c，光子的頻率ν，普朗克常量h，太陽(yáng)帆面積為S，單位時(shí)間內(nèi)垂直照射到太陽(yáng)帆單位面積上的太陽(yáng)光能為E，宇宙飛船的質(zhì)量為M，所有光子照射到太陽(yáng)帆上后全部被等速率反射。（1）求單位時(shí)間內(nèi)作用在太陽(yáng)帆上的光子個(gè)數(shù)N；（2）假設(shè)未打開太陽(yáng)帆前宇宙飛船做勻速直線運(yùn)動(dòng)，太陽(yáng)帆打開后，太陽(yáng)光垂直照射，求宇宙飛船的加速度大小a；（3）若太陽(yáng)在“核燃燒”的過程中每秒鐘質(zhì)量減少Δm，假設(shè)能量均以光子形式不斷向外輻射。請(qǐng)你利用題目所給數(shù)據(jù)，說(shuō)明如何估測(cè)宇宙飛船到太陽(yáng)的距離l。第四章《原子結(jié)構(gòu)和波粒二象性》綜合練習(xí)一．選擇題（共12小題）1．（2023?泰州學(xué)業(yè)考試）對(duì)宇宙微波背景輻射的黑體譜形狀的研究被譽(yù)為是宇宙學(xué)研究進(jìn)入精密科學(xué)時(shí)代的起點(diǎn)。關(guān)于黑體輻射，下列說(shuō)法正確的是（）A．溫度低于0℃的物體不會(huì)輻射電磁波 B．黑體不會(huì)輻射電磁波 C．愛因斯坦提出的能量子假說(shuō)，能夠很好地解釋黑體輻射規(guī)律 D．黑體輻射的能量是不連續(xù)的，只能是某一最小能量值的整數(shù)倍【解答】解：AB.理想黑體可以吸收所有照射到它表面的電磁輻射，并將這些輻射轉(zhuǎn)化為熱輻射；一切物體都會(huì)輻射電磁波，故AB錯(cuò)誤；CD.普朗克在研究黑體輻射時(shí)最早提出了能量子假說(shuō)，能夠很好地解釋黑體輻射規(guī)律，他認(rèn)為黑體輻射的能量是不連續(xù)的，只能是某一最小能量值的整數(shù)倍，故C錯(cuò)誤，D正確。故選：D。2．（2022秋?楊浦區(qū)校級(jí)期末）下列關(guān)于電磁波的說(shuō)法錯(cuò)誤的是（）A．自然界的一切物體都在不停地發(fā)射紅外線 B．紫外線有助于人體合成維生素D C．醫(yī)學(xué)上用X射線透視人體，檢查體內(nèi)病變等 D．由于紅外線的波長(zhǎng)比可見光長(zhǎng)，所以不具有波粒二象性【解答】解：A、一切物體都在不停地發(fā)射紅外線，故A正確；B、適量照曬紫外線有助于人體合成維生素D，故B正確；C、醫(yī)學(xué)上用X射線透視人體，檢查體內(nèi)病變等，故C正確；D、根據(jù)電磁波譜的排列順序可知，紅外線的波長(zhǎng)比可見光長(zhǎng)，也具有波粒二象性，故D錯(cuò)誤。本題選錯(cuò)誤的，故選：D。3．（2023?河南模擬）原子結(jié)構(gòu)模型發(fā)展是指從1803年道爾頓提出的第一個(gè)原子結(jié)構(gòu)模型開始，經(jīng)過一代代科學(xué)家不斷地發(fā)現(xiàn)和提出新的原子結(jié)構(gòu)模型的過程?？茖W(xué)家發(fā)現(xiàn)光既能像波一樣向前傳播，有時(shí)又表現(xiàn)出粒子的特征。因此我們稱光有“波粒二象性”。關(guān)于原子結(jié)構(gòu)和光的波粒二象性，下列說(shuō)法正確的是（）A．盧瑟福核式結(jié)構(gòu)模型可以解釋氫原子光譜 B．電子束動(dòng)量越小，粒子性越顯著 C．康普頓效應(yīng)說(shuō)明光具有粒子性 D．光電效應(yīng)可以用經(jīng)典物理學(xué)解釋【解答】解：A．盧瑟福的α粒子散射實(shí)驗(yàn)證明了原子的核式結(jié)構(gòu)，玻爾理論解釋了氫原子光譜的連續(xù)性，故A錯(cuò)誤；B．根據(jù)p=hC．康普頓效應(yīng)說(shuō)明光與電子可以發(fā)生類似于碰撞的情況，說(shuō)明光具有粒子性，故C正確；D．光電效應(yīng)說(shuō)明光具有粒子性，不能用經(jīng)典物理學(xué)解釋，故D錯(cuò)誤。故選：C。4．（2023秋?溫州期中）陰極射線管及方向坐標(biāo)如圖所示。電子束從陰極射出，經(jīng)過狹縫掠射到熒光屏上，顯示出一條射線徑跡，以下情況判斷正確的是（）A．在陰極射線管中加一個(gè)方向向上的電場(chǎng)，射線將向上偏轉(zhuǎn) B．在陰極射線管中加一個(gè)方向向前的電場(chǎng)，射線將向上偏轉(zhuǎn) C．在陰極射線管正下方放置一根通有強(qiáng)電流的長(zhǎng)直導(dǎo)線，電流方向向右，射線將向上偏轉(zhuǎn) D．在陰極射線管正后方放置一根通有強(qiáng)電流的長(zhǎng)直導(dǎo)線，電流方向向右，射線將向上偏轉(zhuǎn)【解答】解：AB.電子帶負(fù)電，受電場(chǎng)力與電場(chǎng)線方向相反，如果加一個(gè)方向向上的電場(chǎng)，則電子受到的電場(chǎng)力方向向下，射線向下偏轉(zhuǎn)；如果加一個(gè)方向向前的電場(chǎng)，電子受到的電場(chǎng)力方向向向后，射線向后偏轉(zhuǎn)，故AB錯(cuò)誤；CD.在陰極射線管正下方放置一根通有強(qiáng)電流的長(zhǎng)直導(dǎo)線，電流方向向右，由安培定則可知陰極射線管中是向前的磁場(chǎng)時(shí)，根據(jù)左手定則可知，電子受到的洛倫茲力向上，因此會(huì)向上偏轉(zhuǎn)；在陰極射線管正后方放置一根通有強(qiáng)電流的長(zhǎng)直導(dǎo)線，電流方向向右，由安培定則可知陰極射線管中是向下的磁場(chǎng)時(shí)，根據(jù)左手定則可知，電子受到的洛倫茲力向前，射線向前偏轉(zhuǎn)，故C正確，D錯(cuò)誤。故選：C。5．（2023秋?寧波期中）一盞電燈的發(fā)光功率為100W，假設(shè)它發(fā)出的光向四周均勻輻射，光的平均頻率為f＝5.0×1014Hz，在距電燈10m運(yùn)處，以電燈為球心的球面上，1m2的面積每秒通過的光子數(shù)約為（取普朗克常量為6.63×10﹣34J?s）（）A．2×1017個(gè) B．2×1016個(gè) C．2×1015個(gè) D．2×1010個(gè)【解答】解：設(shè)離燈10m遠(yuǎn)處每平方米面積上燈照射的能量為E0，則有：E0=設(shè)穿過的光子數(shù)為n，則有：nhf＝E0代入數(shù)據(jù)得：n＝2×1017個(gè)。故BCD錯(cuò)誤，A正確。故選：A。6．（2023?成都模擬）分別用波長(zhǎng)為λ和2λ的單色光照射同一金屬板，發(fā)出的光電子的最大初動(dòng)能之比為3：1，以h表示普朗克常量，c表示真空中的光速，則此金屬板的逸出功為（）A．hc4λ B．hc2λ C．3hc【解答】解：根據(jù)光電效應(yīng)方程可得：Ek1=hc根據(jù)題意可得：Ek1：Ek2＝3：1聯(lián)立解得：W=hc故選：A。7．（2022秋?利通區(qū)校級(jí)期末）有關(guān)黑體輻射的研究表明：輻射強(qiáng)度、波長(zhǎng)分布與輻射體的溫度有密切關(guān)系，此研究對(duì)冶金工業(yè)的迅速發(fā)展有巨大貢獻(xiàn)。如圖所示，圖中畫出了四種溫度下黑體輻射的強(qiáng)度與波長(zhǎng)的關(guān)系，據(jù)此以下判斷不正確的是（）A．在同一溫度下，輻射強(qiáng)度最大的電磁波波長(zhǎng)不是最大的，也不是最小的，而是處在最大與最小波長(zhǎng)之間 B．在同一溫度下，波長(zhǎng)越短的電磁波輻射強(qiáng)度越大 C．隨著溫度的升高，各種波長(zhǎng)的輻射強(qiáng)度都增加 D．隨著溫度的升高，輻射強(qiáng)度的極大值向波長(zhǎng)較短的方向移動(dòng)【解答】解：AB．在同一溫度下，輻射強(qiáng)度最大的電磁波波長(zhǎng)處在最大波長(zhǎng)與最小波長(zhǎng)之間，故A正確，B錯(cuò)誤；C．黑體輻射的強(qiáng)度與溫度有關(guān)，由黑體輻射的強(qiáng)度與波長(zhǎng)的關(guān)系圖像可知，隨著溫度的升高，各種波長(zhǎng)的輻射強(qiáng)度都增加，故C正確；D．隨著溫度的升高，黑體輻射強(qiáng)度的極大值向波長(zhǎng)較短的方向移動(dòng)，故D正確。本題選擇錯(cuò)誤的，故選：B。8．（2022秋?利通區(qū)校級(jí)期末）如圖所示，氫原子的能級(jí)圖。用不同頻率的光分別照射一群處于基態(tài)的氫原子，能夠使基態(tài)氫原子發(fā)生電離的光子的能量值是（）A．10.2eV B．12.09eV C．13.06eV D．14eV【解答】解：能夠使基態(tài)氫原子被電離至少需要E＝0﹣（﹣13.6eV）＝13.6eV的能量，故ABC錯(cuò)誤，D正確。故選：D。9．（2023秋?奉賢區(qū)期中）目前科學(xué)家已經(jīng)能夠制備出能級(jí)較高的氫原子。已知?dú)湓拥趎能級(jí)的能量En=-13.6A．紫外線波段的光子均不能使基態(tài)氫原子電離 B．氫原子躍遷時(shí)可能會(huì)輻射可見光波段的光子 C．用紅外線長(zhǎng)時(shí)間照射金屬鎢能產(chǎn)生光電效應(yīng) D．用可見光照射處于n＝20能級(jí)的氫原子不能使其電離【解答】解：A．基態(tài)氫原子具有的能量為E1＝﹣13.6eV，若基態(tài)氫原子電離，則需要吸收的光子能量E≥13.6eV，由題圖可知紫外線波段中明顯存在光子能量E≥13.6eV的光子，這些光子可以使基態(tài)氫原子電離，故A錯(cuò)誤；B．可見光的光子能量范圍為1.62eV～3.11eV，從n＝4躍遷到n＝2，兩能級(jí)差為E42＝E4﹣E2=-13.642C．金屬鎢的逸出功為4.54eV，由題圖可知，紅外線的光子能量小于4.54eV，故不能讓金屬鎢產(chǎn)生光電效應(yīng)，故C錯(cuò)誤；D．能級(jí)n＝20的氫原子能量為E20=-13.6n2故選：B。10．（2023?山西模擬）下列說(shuō)法正確的是（）A．一個(gè)處于n＝5能級(jí)的氫原子向低能級(jí)躍遷時(shí)最多能發(fā)出10種不同頻率的光子 B．放射性元素?zé)o論以單質(zhì)還是以化合物形式存在都具有放射性 C．質(zhì)子和中子間存在核力，質(zhì)子和質(zhì)子間存在相互排斥的電磁力不存在核力 D．核反應(yīng)方程12H【解答】解：A、一個(gè)氫原子從n＝5能級(jí)向低能級(jí)躍遷，最多輻射4種不同頻率的光子，故A錯(cuò)誤；B、放射性元素?zé)o論是以單質(zhì)還是以化合物形式存在元素都具有放射性，故B正確；C、核力是短程力，每個(gè)核子只跟它鄰近的核子間都存在核力作用，故C錯(cuò)誤；D、12H故選：B。11．（2023秋?湖北期中）食鹽被灼燒時(shí)會(huì)發(fā)出黃光，主要是由食鹽蒸氣中鈉原子的能級(jí)躍遷造成的。在鈉原子光譜的四個(gè)線系中，只有主線系的下級(jí)是基態(tài)，在光譜學(xué)中，稱主線系的第一組線（雙線）為共振線，鈉原子的共振線就是有名的黃雙線（波長(zhǎng)為589.0nm、589.6nm），已知普朗克常量h＝6.63×10﹣34J?s，元電荷e＝1.6×10﹣19C，光速c＝3×108m/s。下列說(shuō)法正確的是（）A．玻爾理論能解釋鈉原子的光譜現(xiàn)象 B．灼燒時(shí)鈉原子處于高能級(jí)是因?yàn)閺幕鹬形樟四芰?C．黃雙線能使逸出功為2.25eV的金屬發(fā)生光電效應(yīng) D．太陽(yáng)光譜中有題述兩種波長(zhǎng)的光，說(shuō)明太陽(yáng)中有鈉元素【解答】解：A．玻爾理論成功解釋了氫原子光譜的實(shí)驗(yàn)規(guī)律，但無(wú)法解釋復(fù)雜原子的光譜現(xiàn)象，這也是玻爾理論的局限性，故A錯(cuò)誤；B．食鹽被灼燒時(shí)，鈉原子吸收能量處于高能級(jí)，向低能級(jí)躍遷時(shí)放出光子，故B正確；C．根據(jù)能量子的計(jì)算公式可知，黃雙線的光子能量約為E=hcλ=根據(jù)發(fā)生光電效應(yīng)的條件可知，不能使逸出功為2.25eV的金屬發(fā)生光電效應(yīng)，故C錯(cuò)誤；D．太陽(yáng)光譜是吸收譜，太陽(yáng)光譜中有題述兩種波長(zhǎng)的光，說(shuō)明太陽(yáng)大氣層有鈉元素，故D錯(cuò)誤。故選：B。12．（2023秋?肥西縣期中）圖1為氫原子能級(jí)圖，圖2為研究光電效應(yīng)規(guī)律的電路圖。用一群處于n＝3能級(jí)的氫原子向外輻射的光照射圖2中的光電管，逸出的光電子的初動(dòng)能最大值為5.2eV，用一群處于n＝4能級(jí)的氫原子向外輻射的光照射圖2中的光電管，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器，當(dāng)電流表的示數(shù)恰好為零時(shí)，電壓表的示數(shù)為（）A．5.42V B．5.86V C．6.89V D．10.20V【解答】解：設(shè)光電管電極K的逸出功為W0，根據(jù)題意知：W＝[﹣1.51﹣（﹣13.6）]eV﹣5.2eV＝6.89eV，用一群處于n＝4能級(jí)的氫原子向外輻射光照射圖2中的光電管，逸出的光電子的初動(dòng)能最大值E1＝[﹣0.85﹣（﹣13.6）]eV﹣6.89eV＝5.86eV，當(dāng)電流表的示數(shù)恰好為零時(shí)，Ek＝eU解得U＝5.86V。故B正確，ACD錯(cuò)誤。故選：B。二．多選題（共3小題）（多選）13．（2022秋?河源期末）紫外燈消毒是醫(yī)院診室和學(xué)校教室消毒的主要方式之一、某一型號(hào)的紫外消毒燈發(fā)出頻率為11.5×1014Hz的紫外線，光強(qiáng)度可調(diào)，已知鋅的截止頻率為8.07×1014Hz。下列說(shuō)法中正確的是（）A．紫外燈工作時(shí)，我們看到的紫藍(lán)色輝光就是紫外線 B．當(dāng)該型號(hào)紫外消毒燈發(fā)出微弱輝光時(shí)，無(wú)法使鋅板發(fā)生光電效應(yīng) C．若增強(qiáng)紫外燈的強(qiáng)度，鋅板逸出的光電子最大初動(dòng)能仍保持不變 D．用該型號(hào)紫外消毒燈照射鋅板，能使鋅板帶正電【解答】解：A．紫外線是不可見光，人無(wú)法看到紫外線，燈管中的低壓汞受電子轟擊后發(fā)出汞光譜，汞光譜中除了紫外線，還有人眼可見的光，其中包含藍(lán)光和紫光，所以紫外線燈看起來(lái)是紫藍(lán)色的，故A錯(cuò)誤；B．根據(jù)光電子能量表達(dá)式：E＝hν，可得光電效應(yīng)的發(fā)生只與光的頻率有關(guān)，而與光的強(qiáng)度無(wú)關(guān)，故B錯(cuò)誤；C．根據(jù)愛因斯坦光電效應(yīng)方程可得光電子的最大初動(dòng)能為Ek＝hν﹣W0與光的頻率有關(guān)而與光的強(qiáng)度無(wú)關(guān)，故增強(qiáng)紫外燈的強(qiáng)度，鋅板逸出的光電子最大初動(dòng)能仍保持不變，故C正確；D．由于該款紫外消毒燈發(fā)出的紫外線頻率大于鋅的截止頻率，鋅板在該紫外線照射下能夠發(fā)生光電效應(yīng)，打出光電子從而使鋅板帶正電，故D正確。故選：CD。（多選）14．（2023秋?大連期末）下列四幅圖涉及不同的近代物理知識(shí)，其中說(shuō)法正確的是（）A．圖甲：電子束穿過鋁箔的衍射圖樣，證實(shí)電子具有波動(dòng)性，質(zhì)子、原子與分子同樣具有波動(dòng)性 B．圖乙：盧瑟福通過分析α粒子散射結(jié)果，提出原子核式結(jié)構(gòu)模型，并發(fā)現(xiàn)了質(zhì)子和中子 C．圖丙：普朗克最早提出能量子概念，并成功解釋黑體輻射實(shí)驗(yàn)規(guī)律，他是量子力學(xué)的奠基人之一 D．圖?。翰柼岢鲭娮榆壍朗沁B續(xù)變化的，氫原子能級(jí)是分立的，成功解釋氫原子發(fā)光的規(guī)律【解答】解：A.圖甲：電子束穿過鋁箔的衍射圖樣，證實(shí)電子具有波動(dòng)性，質(zhì)子、原子與分子同樣具有波動(dòng)性，故A正確；B.圖乙：盧瑟福通過分析α粒子散射結(jié)果，提出原子核式結(jié)構(gòu)模型；盧瑟福在用α粒子轟擊氮原子核的實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)了質(zhì)子，并預(yù)言了中子的存在，查德威克發(fā)現(xiàn)中子，故B錯(cuò)誤；C.圖丙：普朗克最早提出能量子概念，并成功解釋黑體輻射實(shí)驗(yàn)規(guī)律，是量子力學(xué)的奠基人之一，故C正確；D.圖丁：玻爾提出電子軌道是量子化的，氫原子能級(jí)是分立的，成功解釋氫原子發(fā)光的規(guī)律，故D正確；故選：ACD。（多選）15．（2023春?白山期末）1909年，物理學(xué)家盧瑟福和他的學(xué)生用α粒子轟擊金箔，研究α粒子被散射的情況，其實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示。關(guān)于α粒子散射實(shí)驗(yàn)，下列說(shuō)法正確的是（）A．少數(shù)α粒子發(fā)生了大角度的偏轉(zhuǎn)，極少數(shù)α粒子偏轉(zhuǎn)的角度大于90° B．α粒子大角度散射是由于它跟電子發(fā)生了碰撞 C．α粒子散射實(shí)驗(yàn)證明了湯姆孫的棗糕模型是正確的 D．α粒子散射實(shí)驗(yàn)說(shuō)明原子中有一個(gè)帶正電的核幾乎占有原子的全部質(zhì)量【解答】解：A、當(dāng)α粒子穿過原子時(shí)，電子質(zhì)量遠(yuǎn)小于α粒子質(zhì)量，所以電子對(duì)α粒子影響很小，影響α粒子運(yùn)動(dòng)的主要是原子核，離原子核較遠(yuǎn)時(shí)α粒子受到的庫(kù)侖斥力很小，運(yùn)動(dòng)方向幾乎不改變。只有當(dāng)α粒子與核十分接近時(shí)，才會(huì)受到很大庫(kù)侖斥力，而原子核很小，α粒子接近它的機(jī)會(huì)就很少，所以只有少數(shù)α粒子發(fā)生大角度的偏轉(zhuǎn)，極少數(shù)α粒子偏轉(zhuǎn)的角度大于90°，而絕大多數(shù)基本按直線方向前進(jìn)，故A正確；B、α粒子大角度散射是由于它受到原子核庫(kù)侖斥力的作用，而不是與電子發(fā)生碰撞，故B錯(cuò)誤；C、α粒子散射實(shí)驗(yàn)證明了湯姆孫的棗糕模型是錯(cuò)誤的，故C錯(cuò)誤；D、從絕大多數(shù)α粒子幾乎不發(fā)生偏轉(zhuǎn)，可以推測(cè)使α粒子受到排斥力的原子核的體積極小，實(shí)驗(yàn)表明原子中心的核帶有原子的全部正電，和幾乎全部質(zhì)量，故D正確。故選：AD。三．實(shí)驗(yàn)題（共2小題）16．（2023春?焦作期末）某同學(xué)要探究“光電效應(yīng)”的實(shí)驗(yàn)規(guī)律，根據(jù)實(shí)驗(yàn)需要設(shè)計(jì)了部分電路如圖1所示。圖中A、K是光電管的兩個(gè)電極，已知該光電管陰極的截止頻率為ν0，元電荷為e，普朗克常量為h。（1）請(qǐng)你將該同學(xué)的電路圖連接完整。（2）實(shí)驗(yàn)時(shí)，將電路圖中的滑動(dòng)變阻器的滑片移到最左端，用頻率為ν1（大于ν0）的光照射在陰極上，此時(shí)會(huì)看到電壓表的示數(shù)為零（填“為零”或“不為零”），電流表的示數(shù)不為零（填“為零”或“不為零”），將滑動(dòng)變阻器的滑片逐漸向右移，會(huì)看到電流表的示數(shù)變化情況是逐漸變大后不變。（3）將電源反接，仍將滑動(dòng)變阻器的滑片從左向右移，當(dāng)電流表的示數(shù)剛好減為零時(shí)，理論上電壓表的示數(shù)應(yīng)為U＝he(ν1-ν（4）換用頻率為ν2的單色光進(jìn)行第二次實(shí)驗(yàn)，兩次實(shí)驗(yàn)測(cè)得多組電壓表示數(shù)和電流表示數(shù)，在同一坐標(biāo)系中作I﹣U圖像如圖2所示，若ν1＞ν2，則第一次實(shí)驗(yàn)作出的圖像應(yīng)是b（填“a”或“b”）圖像?！窘獯稹拷猓海?）為了使電壓有較大的調(diào)節(jié)范圍，滑動(dòng)變阻器采用分壓式連接，電路圖連接如圖所示：（2）將電路圖中的滑動(dòng)變阻器的滑片移到最左端，光電管的正向電壓為零，即此時(shí)會(huì)看到電壓表的示數(shù)為零；用頻率為ν1（大于ν0）的光照射在陰極上，會(huì)發(fā)生光電效應(yīng)，則電流表的示數(shù)不為零，將滑動(dòng)變阻器的滑片逐漸向右移，會(huì)看到電流表的示數(shù)變化情況是逐漸變大后不變。（3）將電源反接，仍將滑動(dòng)變阻器的滑片從左向右移，當(dāng)電流表的示數(shù)剛好減為零時(shí)；根據(jù)動(dòng)能定理Ue=可得電壓表的示數(shù)應(yīng)為U=（4）根據(jù)愛因斯坦光電效應(yīng)方程hν＝Ek+W0根據(jù)動(dòng)能定理eUC＝Ek聯(lián)立解得U若ν1＞ν2，則U1＞U2則由圖像可知，第一次實(shí)驗(yàn)作出的圖像應(yīng)是b。故答案為：（1）見解析；（2）為零；不為零；（3）he17．（2022春?武功縣期中）如圖1所示是英國(guó)物理學(xué)家盧瑟福用α粒子轟擊金箱的實(shí)驗(yàn)裝置示意圖。（1）下列關(guān)于該實(shí)驗(yàn)的描述正確的是AB。A.α粒子轟擊金箔的實(shí)驗(yàn)需要在真空條件下完成B.該實(shí)驗(yàn)揭示了原子具有核式結(jié)構(gòu)C.實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明絕大多數(shù)α粒子穿過金箔后發(fā)生大角度偏轉(zhuǎn)D.該實(shí)驗(yàn)證實(shí)了湯姆生原子模型的正確性（2）關(guān)于α粒子散射實(shí)驗(yàn)的下述說(shuō)法中正確的是BC。A.實(shí)驗(yàn)表明原子的中心有一個(gè)很大的核，它占有原子體積的絕大部分B.實(shí)驗(yàn)表明原子中心的有個(gè)很小的核，集中了原子的全部正電荷C.實(shí)驗(yàn)表明原子核集中了原子幾乎全部的質(zhì)量D.實(shí)驗(yàn)表明原子核是由質(zhì)子和中子組成的（3）有關(guān)α粒子散射實(shí)驗(yàn)的圖2中，O表示金原子核的位置，則能正確表示該實(shí)驗(yàn)中經(jīng)過金原子核附近的α粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡的是圖2中的B。【解答】解：（1）當(dāng)α粒子穿過原子時(shí)，電子對(duì)α粒子影響很小，影響α粒子運(yùn)動(dòng)的主要是原子核，離核遠(yuǎn)則α粒子受到的庫(kù)侖斥力很小，運(yùn)動(dòng)方向改變小。只有當(dāng)α粒子與核十分接近時(shí)，才會(huì)受到很大庫(kù)侖斥力，而原子核很小，所以α粒子接近它的機(jī)會(huì)就很少，所以只有極少數(shù)大角度的偏轉(zhuǎn)，而絕大多數(shù)基本按直線方向前進(jìn)，A、α粒子轟擊金箔的實(shí)驗(yàn)需在真空條件下完成，為了避免α粒子和空氣中的原子碰撞而影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果，故A正確；B、α粒子的散射實(shí)驗(yàn)揭示了原子具有復(fù)雜的核式結(jié)構(gòu)，故B正確；C、實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明絕大多數(shù)α粒子穿過金箔后不發(fā)生偏轉(zhuǎn)，只有極少數(shù)大角度的偏轉(zhuǎn)，故C錯(cuò)誤；D、該實(shí)驗(yàn)否定了湯姆孫原子模型的正確性，故D錯(cuò)誤。故選：AB。（2）ABC、α粒子散射實(shí)驗(yàn)說(shuō)明占原子質(zhì)量絕大部分的帶正電的那部分物質(zhì)集中在很小的空間范圍內(nèi)，故BC正確，A錯(cuò)誤；D、盧瑟福發(fā)現(xiàn)了質(zhì)子，查德威克發(fā)現(xiàn)了中子，故D錯(cuò)誤；故選：BC。（3）A、在α粒子的散射現(xiàn)象中粒子所受原子核的作用力是斥力，故斥力指向軌跡的內(nèi)側(cè)，顯然A中下方粒子受力指向軌跡的外側(cè)，故A錯(cuò)誤；BCD、在α粒子的散射現(xiàn)象中絕大多數(shù)的α粒子都照直穿過薄金箔，偏轉(zhuǎn)很小，但有少數(shù)α粒子發(fā)生角度很大的偏轉(zhuǎn)，個(gè)別的α粒子偏轉(zhuǎn)角大于90°，極少數(shù)的α粒子偏轉(zhuǎn)角大于150°，甚至個(gè)別粒子沿原方向彈回．原因在α粒子的散射現(xiàn)象中粒子所受原子核的作用力是斥力，故越靠近原子核的粒子受到的斥力越大，軌跡的偏轉(zhuǎn)角越大，故B正確，CD錯(cuò)誤．故選：B．故答案為：（1）AB；（2）BC；（3）B。四．計(jì)算題（共2小題）18．（2022秋?高郵市期末）氫原子的能級(jí)圖如圖1所示，大量處于n＝4能級(jí)的氫原子向基態(tài)躍遷輻射出光子，用這些光子照射如圖2電路中光電管的陰極金屬K，得到光電流與電壓的關(guān)系如圖3所示，已知陰極金屬的逸出功為W0，元電荷數(shù)值為e，普朗克常量為h，各能級(jí)能量分別為E1、E2、E3、E4……，求：（1）輻射光子的最大頻率νm；（2）電壓為U1時(shí)，光電子到達(dá)陽(yáng)極A處的最大動(dòng)能Ekm?！窘獯稹拷猓海?）輻射光子從第4能級(jí)向第一能級(jí)躍遷時(shí)輻射光子的頻率最大，設(shè)該光子的頻率為νm，有hνm＝E4﹣E1解得：νm=（2）氫原子從第4能級(jí)向第1能級(jí)躍遷時(shí)輻射的光子照射金屬K時(shí)，逸出光電子的動(dòng)能最大，設(shè)該最大初動(dòng)能為Ek，有Ek＝hνm﹣W0KA之間加正向電壓，有eU1＝Ekm﹣Ek解得：Ekm＝E4﹣E1﹣W0+eU119．（2023?房山區(qū)二模）我國(guó)正進(jìn)行太陽(yáng)帆推進(jìn)器研究，宇宙飛船上攜帶面積很大反射率極高的太陽(yáng)帆。太陽(yáng)帆推進(jìn)器利用太陽(yáng)光作用在太陽(yáng)帆的壓力提供動(dòng)力，加速航天器。已知真空中光速為c，光子的頻率ν，普朗克常量h，太陽(yáng)帆面積為S，單位時(shí)間內(nèi)垂直照射到太陽(yáng)帆單位面積上的太陽(yáng)光能為E，宇宙飛船的質(zhì)量為M，所有光子照射到太陽(yáng)帆上后全部被等速率反射。（1）求單位時(shí)間內(nèi)作用在太陽(yáng)帆上的光子個(gè)數(shù)N；（2）假設(shè)未打開太陽(yáng)帆前宇宙飛船做勻速直線運(yùn)動(dòng)，太陽(yáng)帆打開后，太陽(yáng)光垂直照射，求宇宙飛船的加速度大小a；（3）若太陽(yáng)在“核燃燒”的過程中每秒鐘質(zhì)量減少Δm，假設(shè)能量均以光子形式不斷向外輻射。請(qǐng)你利用題目所給數(shù)據(jù)，說(shuō)明如何估測(cè)宇宙飛船到太陽(yáng)的距離l?！窘獯稹拷猓海?）單位時(shí)間內(nèi)垂直照射到太陽(yáng)帆總面積S上的總光能為ES，單個(gè)光子能量?＝hν，解出單位時(shí)間內(nèi)作用在太陽(yáng)帆上的光子個(gè)數(shù)N=ES（2）光子的動(dòng)量p=hλ=hvc，Δt時(shí)間照射到太陽(yáng)帆總面積上所有光子的動(dòng)量為p′＝NpΔt，由于所有光子照射到太陽(yáng)帆上后全部被等速率反射，則動(dòng)量變化為Δp＝2p′＝2NpΔt，運(yùn)用動(dòng)量定理求解所有光子受到的平均作用力F=ΔpΔt（3）根據(jù)愛因斯坦質(zhì)能方程求解出太陽(yáng)每秒鐘向外輻射的能量為E′＝Δmc2，根據(jù)能量守恒，以太陽(yáng)為中心，l為半徑的球殼上每秒得到的能量也為E′，即E′＝4πl(wèi)2E，則估測(cè)宇宙飛船到太陽(yáng)的距離l=E'第五章《原子核》綜合練習(xí)一．選擇題（共12小題）1．（2023秋?嘉興月考）如圖所示是上海同步輻射光源（SSRF）所在地，其新的光束線——上海激光電子伽瑪源（SLEGS）于2021年成功試運(yùn)行，成為國(guó)內(nèi)首臺(tái)、全球范圍內(nèi)為數(shù)不多的用于核科學(xué)研究的高能量伽瑪（γ）源設(shè)施。關(guān)于γ射線，下列說(shuō)法正確的是（）A．γ射線常用于雷達(dá)的電磁波定位 B．γ射線的探傷能力比X射線弱 C．γ射線的電離能力比α、β射線都強(qiáng) D．原子核發(fā)生衰變時(shí)輻射的γ射線強(qiáng)度與壓強(qiáng)無(wú)關(guān)2．（2023秋?奉賢區(qū)期中）裝修石材通常具有一定的輻射，主要是因?yàn)槠渲泻蟹派湫栽仉?，氡核?6222Rn）發(fā)生一次衰變后生成新核釙（84A．X為β粒子 B．X與γ光子均屬于實(shí)物粒子 C．釙核的比結(jié)合能比氡核大 D．石材中氡經(jīng)過7.6天會(huì)全部衰變完3．（2023秋?太原期中）下列說(shuō)法正確的是（）A．利用金屬晶格作為障礙物觀察電子的衍射圖樣，說(shuō)明電子具有粒子性 B．用頻率相同、強(qiáng)度不同的光分別照射密封真空管的鈉極板，在電路中形成光電流，光強(qiáng)越小，飽和光電流越大 C．α粒子散射實(shí)驗(yàn)說(shuō)明占原子質(zhì)量絕大部分的帶正電的物質(zhì)集中在很小的空間范圍 D．88226Ra衰變?yōu)?62224．（2022秋?沙坪壩區(qū)校級(jí)期末）以下是物理學(xué)史上3個(gè)著名的核反應(yīng)方程x+37Li→2y，y+714N→xA．中子 B．質(zhì)子 C．α粒子 D．電子5．（2023?河源開學(xué)）放射性元素衰變時(shí)，通常會(huì)放出α、β、γ三種射線，這三種射線穿透本領(lǐng)的示意圖如圖所示，下列說(shuō)法正確的是（）A．射線x可能為γ射線 B．射線x可以用來(lái)消除工業(yè)生產(chǎn)中的有害靜電 C．射線y的速度約為光速的110D．射線z的本質(zhì)為高速電子流6．（2023春?和平區(qū)期末）如圖所示為研究放射性元素射線性質(zhì)的實(shí)驗(yàn)裝置，兩塊平行放置的金屬板A、B分別與電源的正負(fù)兩極連接。放射源發(fā)出的射線從其上方小孔向外射出，分裂成三束，分別為α、β、γ三種射線。對(duì)于三種射線，下列說(shuō)法正確的是（）A．到達(dá)A板的射線為α射線，電離能力最強(qiáng) B．到達(dá)B板的射線為α射線，穿透能力最強(qiáng) C．到達(dá)A板的射線為β射線，是原子核內(nèi)的中子轉(zhuǎn)化為質(zhì)子時(shí)放出的 D．到達(dá)B板的射線為γ射線，可以用于治療腫瘤7．（2023?浙江開學(xué)）自然界中一些放射性重元素往往會(huì)發(fā)生一系列連續(xù)的遞次衰變，又稱為放射系或衰變鏈。每個(gè)放射性衰變系都有一個(gè)半衰期很長(zhǎng)的始祖核素，經(jīng)過若干次連續(xù)衰變，直至生成一個(gè)穩(wěn)定核素。釷Th系衰變的示意圖如圖所示，橫坐標(biāo)為質(zhì)子數(shù)，縱坐標(biāo)為中子數(shù)。下列判斷中正確的是（）A．該圖中的始祖元素質(zhì)量數(shù)為228 B．最終生成的穩(wěn)定核素為81208C．衰變?nèi)^程最終生成穩(wěn)定核素，共有四種不同的衰變路徑 D．衰變?nèi)^程最終生成穩(wěn)定核素，共發(fā)生了6次α衰變，4次β衰變8．（2023?且末縣開學(xué)）關(guān)于近代物理學(xué)的相關(guān)知識(shí)，下列說(shuō)法正確的是（）A．放射性元素發(fā)生β衰變時(shí)所釋放的電子來(lái)源于原子的核外電子 B．放射性元素與別的元素形成化合物時(shí)仍具有放射性 C．結(jié)合能越大，原子核內(nèi)核子結(jié)合得越牢固，原子核越穩(wěn)定 D．太陽(yáng)輻射能量的主要來(lái)源是太陽(yáng)中發(fā)生的重核裂變9．（2022秋?福田區(qū)校級(jí)期末）關(guān)于電磁波的特性，下列說(shuō)法正確的是（）A．X射線可深入骨骼，殺死病變細(xì)胞 B．驗(yàn)鈔機(jī)檢驗(yàn)鈔票真?zhèn)误w現(xiàn)了紫光的熒光作用 C．紅外遙感是利用了紅外線波長(zhǎng)較長(zhǎng)的特點(diǎn) D．一切物體都在不停地輻射紫外線，溫度越高，輻射越強(qiáng)10．（2023春?靖遠(yuǎn)縣校級(jí)期末）2023年4月12日21時(shí)，中國(guó)有“人造太陽(yáng)”之稱的全超導(dǎo)托卡馬克核聚變實(shí)驗(yàn)裝置（EAST）創(chuàng)造新的世界紀(jì)錄，成功實(shí)現(xiàn)穩(wěn)態(tài)高約束模式等離子體運(yùn)行403秒。下列關(guān)于核聚變的說(shuō)法正確的是（）A．核電站采用核聚變技術(shù)發(fā)電 B．任何兩個(gè)原子核都可以發(fā)生聚變 C．兩個(gè)輕核結(jié)合成質(zhì)量較大的原子核，核子的比結(jié)合能變大 D．兩個(gè)輕核結(jié)合成質(zhì)量較大的原子核，生成核的質(zhì)量大于兩輕核的質(zhì)量之和11．（2023秋?薩爾圖區(qū)校級(jí)月考）下列與能量有關(guān)的說(shuō)法正確的是（）A．結(jié)合能越大，表示原子核中核子結(jié)合得越牢固，原子核越穩(wěn)定 B．根據(jù)玻爾理論，原子從低能態(tài)向高能態(tài)躍進(jìn)時(shí)，核外電子動(dòng)能增大 C．發(fā)生光電效應(yīng)時(shí)，入射光強(qiáng)度增大，光電子的最大初動(dòng)能增大 D．一群氫原子處于n＝4的激發(fā)態(tài)向較低能級(jí)躍進(jìn)，最多可放出6種頻率的光12．（2023?坪山區(qū)校級(jí)模擬）關(guān)于以下四幅圖說(shuō)法正確的是（）A．圖甲，由原子核的比結(jié)合能曲線可知，12H核比B．圖乙，說(shuō)明光具有粒子性 C．圖丙，放射性同位素放出的射線為α射線 D．圖丁，進(jìn)行的核反應(yīng)類型是α衰變二．多選題（共3小題）（多選）13．（2023春?尖山區(qū)校級(jí)期末）原子核的比結(jié)合能曲線如圖所示，根據(jù)該曲線，下列判斷中正確的有（）A．24He核比B．24C．兩個(gè)12H核結(jié)合成D．92235U核中核子的平均結(jié)合能比（多選）14．（2023春?思茅區(qū)校級(jí)期末）關(guān)于原子核的有關(guān)知識(shí)，下列說(shuō)法正確的是（）A．天然放射性射線中β射線實(shí)際就是電子流，它來(lái)自原子核內(nèi) B．放射性原子經(jīng)過α、β衰變致使新的原子核處于較高能級(jí)，因此不穩(wěn)定從而產(chǎn)生γ射線 C．氡222經(jīng)過衰變變成釙218的半衰期為3.8天，一個(gè)氡222原子核四天后一定衰變?yōu)獒?18D．比結(jié)合能越大，原子越容易發(fā)生衰變（多選）15．（2023春?隆陽(yáng)區(qū)校級(jí)期末）14C發(fā)生放射性衰變?yōu)?4N，半衰期約為5700年。已知植物存活其間，其體內(nèi)14C與12C的比例不變；生命活動(dòng)結(jié)束后，A．該古木的年代距今約為11400年 B．12C、13C、C．14C衰變?yōu)?4N的過程中放出βD．增加樣品測(cè)量環(huán)境的壓強(qiáng)將加速14三．計(jì)算題（共2小題）16．（2023?鹽城一模）在火星上太陽(yáng)能電池板發(fā)電能力有限，因此科學(xué)家們用放射性材料——PuO2作為發(fā)電能源為火星車供電（PuO2中的Pu是94238Pu）。已知94238Pu衰變后變?yōu)?2234U和α粒子。若靜止的94238Pu在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中發(fā)生衰變，α粒子的動(dòng)能為E，（1）94（2）從開始衰變到92234U和17．（2022秋?海淀區(qū)校級(jí)期末）太陽(yáng)現(xiàn)正處于主序星演化階段。它主要是由電子和11H、24He等原子核組成。維持太陽(yáng)輻射的是它內(nèi)部的核聚變反應(yīng)，這些核能最后轉(zhuǎn)化為輻射能。現(xiàn)將太陽(yáng)內(nèi)部的核聚變反應(yīng)簡(jiǎn)化為4個(gè)氫核（11H）聚變成氦核（24He），同時(shí)放出兩個(gè)正電子（10e）。已知光速c＝3×108m/s，氫核質(zhì)量mp＝1.6726×10（1）請(qǐng)寫出題中所述核聚變的核反應(yīng)方程；（2）求每發(fā)生一次題中所述的核聚變反應(yīng)所釋放的核能。（3）已知地球的半徑R＝6.4×106m，日地中心距離r＝1.5×1011m，忽略太陽(yáng)的輻射能從太陽(yáng)到地球的能量損失，每秒鐘地球表面接收到的太陽(yáng)輻射的總能量為P＝1.8×1017J，求每秒鐘太陽(yáng)輻射的電子個(gè)數(shù)。第五章《原子核》綜合練習(xí)一．選擇題（共12小題）1．（2023秋?嘉興月考）如圖所示是上海同步輻射光源（SSRF）所在地，其新的光束線——上海激光電子伽瑪源（SLEGS）于2021年成功試運(yùn)行，成為國(guó)內(nèi)首臺(tái)、全球范圍內(nèi)為數(shù)不多的用于核科學(xué)研究的高能量伽瑪（γ）源設(shè)施。關(guān)于γ射線，下列說(shuō)法正確的是（）A．γ射線常用于雷達(dá)的電磁波定位 B．γ射線的探傷能力比X射線弱 C．γ射線的電離能力比α、β射線都強(qiáng) D．原子核發(fā)生衰變時(shí)輻射的γ射線強(qiáng)度與壓強(qiáng)無(wú)關(guān)【解答】解：A．γ射線是由放射性物質(zhì)輻射的，是一種能量很高的電磁波，穿透能力很強(qiáng)，雷達(dá)的電磁波頻率要低很多，兩者并不能混用，故A錯(cuò)誤；B．γ射線的穿透能力更強(qiáng)，因此探傷能力比X射線強(qiáng)，故B錯(cuò)誤；C．γ射線的穿透能力比α、β射線都強(qiáng)，γ射線的電離能力比α、β射線都弱，故C錯(cuò)誤；D．原子核發(fā)生衰變時(shí)與環(huán)境的溫度、壓強(qiáng)都無(wú)關(guān)，因此輻射的γ射線強(qiáng)度與壓強(qiáng)無(wú)關(guān)，故D正確。故選：D。2．（2023秋?奉賢區(qū)期中）裝修石材通常具有一定的輻射，主要是因?yàn)槠渲泻蟹派湫栽仉?，氡核?6222Rn）發(fā)生一次衰變后生成新核釙（84A．X為β粒子 B．X與γ光子均屬于實(shí)物粒子 C．釙核的比結(jié)合能比氡核大 D．石材中氡經(jīng)過7.6天會(huì)全部衰變完【解答】解：A．核反應(yīng)前后根據(jù)電荷數(shù)和質(zhì)量數(shù)守恒，可得放出的粒子X的電荷數(shù)為2，質(zhì)量數(shù)為4，是α粒子，故A錯(cuò)誤；B．γ光子是電磁波，不是實(shí)物粒子，故B錯(cuò)誤；C．衰變過程有質(zhì)量虧損，核子的比結(jié)合能變大，故C正確；D．每經(jīng)過一個(gè)半衰期，原子核有半數(shù)發(fā)生衰變，這個(gè)一半是指當(dāng)前的一半，故經(jīng)過兩個(gè)半衰期，氡會(huì)剩下四分之一，故D錯(cuò)誤。故選：C。3．（2023秋?太原期中）下列說(shuō)法正確的是（）A．利用金屬晶格作為障礙物觀察電子的衍射圖樣，說(shuō)明電子具有粒子性 B．用頻率相同、強(qiáng)度不同的光分別照射密封真空管的鈉極板，在電路中形成光電流，光強(qiáng)越小，飽和光電流越大 C．α粒子散射實(shí)驗(yàn)說(shuō)明占原子質(zhì)量絕大部分的帶正電的物質(zhì)集中在很小的空間范圍 D．88226Ra衰變?yōu)?6222【解答】解：A．利用金屬品格作為障礙物觀察電子的衍射圖樣，說(shuō)明電子具有波動(dòng)性，故A錯(cuò)誤；B.用頻率相同、強(qiáng)度不同的光分別照射密封真空管的鈉極板，在電路中形成光電流，光強(qiáng)越大飽和光電流越大，故B錯(cuò)誤；C.α粒子散射實(shí)驗(yàn)說(shuō)明占原子質(zhì)量絕大部分的帶正電的物質(zhì)集中在很小的空間范圍，故C正確；D.88226Ra衰變?yōu)?6222Rn，質(zhì)量數(shù)減少4，電荷數(shù)減少2，由于故選：C。4．（2022秋?沙坪壩區(qū)校級(jí)期末）以下是物理學(xué)史上3個(gè)著名的核反應(yīng)方程x+37Li→2y，y+714N→xA．中子 B．質(zhì)子 C．α粒子 D．電子【解答】解：將上述三個(gè)方程相加，整理后得3在y+49Be→z+126C中，根據(jù)電荷數(shù)守恒和質(zhì)量數(shù)守恒，y的質(zhì)量數(shù)為4，電荷數(shù)為2，為α粒子；在x+37Li→2y，根據(jù)電荷數(shù)守恒和質(zhì)量數(shù)守恒，x的質(zhì)量數(shù)為1，電荷數(shù)為1，為質(zhì)子；故B正確ACD錯(cuò)誤。故選：B。5．（2023?河源開學(xué)）放射性元素衰變時(shí)，通常會(huì)放出α、β、γ三種射線，這三種射線穿透本領(lǐng)的示意圖如圖所示，下列說(shuō)法正確的是（）A．射線x可能為γ射線 B．射線x可以用來(lái)消除工業(yè)生產(chǎn)中的有害靜電 C．射線y的速度約為光速的110D．射線z的本質(zhì)為高速電子流【解答】解：AB．α射線的穿透本領(lǐng)最弱，γ射線的穿透本領(lǐng)最強(qiáng)，因此射線x應(yīng)為α射線，射線y應(yīng)為β射線，射線z應(yīng)為γ射線；α射線的電離本領(lǐng)最強(qiáng)，可以用來(lái)消除有害靜電，故A錯(cuò)誤，B正確；C．β射線的本質(zhì)為高速電子流，其速度可達(dá)光速的99%，即接近光速，故C錯(cuò)誤；D．γ射線的穿透本領(lǐng)最強(qiáng)，射線z應(yīng)為γ射線，γ射線的本質(zhì)是高能光子，故D誤。故選：B。6．（2023春?和平區(qū)期末）如圖所示為研究放射性元素射線性質(zhì)的實(shí)驗(yàn)裝置，兩塊平行放置的金屬板A、B分別與電源的正負(fù)兩極連接。放射源發(fā)出的射線從其上方小孔向外射出，分裂成三束，分別為α、β、γ三種射線。對(duì)于三種射線，下列說(shuō)法正確的是（）A．到達(dá)A板的射線為α射線，電離能力最強(qiáng) B．到達(dá)B板的射線為α射線，穿透能力最強(qiáng) C．到達(dá)A板的射線為β射線，是原子核內(nèi)的中子轉(zhuǎn)化為質(zhì)子時(shí)放出的 D．到達(dá)B板的射線為γ射線，可以用于治療腫瘤【解答】解：在同一電場(chǎng)中，α射線帶正電，偏向負(fù)極，而β射線帶負(fù)電，偏向正極，由圖知，向左偏的為β射線，向右偏的為α射線，即到達(dá)A板的為β射線；α、β、γ三種射線中，γ射線的穿透能力最強(qiáng)，電離能力最弱，α射線穿透能力最弱，電離能力最強(qiáng).AB、到達(dá)A板的射線為β射線，電離能力和穿透能力都不是最強(qiáng)，故AB錯(cuò)誤；C、β衰變所釋放的電子是原子核內(nèi)的中子轉(zhuǎn)變?yōu)橘|(zhì)子時(shí)產(chǎn)生的，而b粒子是α射線，故C正確；D、到達(dá)B板的射線為α射線，故D錯(cuò)誤。故選：C。7．（2023?浙江開學(xué)）自然界中一些放射性重元素往往會(huì)發(fā)生一系列連續(xù)的遞次衰變，又稱為放射系或衰變鏈。每個(gè)放射性衰變系都有一個(gè)半衰期很長(zhǎng)的始祖核素，經(jīng)過若干次連續(xù)衰變，直至生成一個(gè)穩(wěn)定核素。釷Th系衰變的示意圖如圖所示，橫坐標(biāo)為質(zhì)子數(shù)，縱坐標(biāo)為中子數(shù)。下列判斷中正確的是（）A．該圖中的始祖元素質(zhì)量數(shù)為228 B．最終生成的穩(wěn)定核素為81208C．衰變?nèi)^程最終生成穩(wěn)定核素，共有四種不同的衰變路徑 D．衰變?nèi)^程最終生成穩(wěn)定核素，共發(fā)生了6次α衰變，4次β衰變【解答】解：A．始祖元素對(duì)應(yīng)最上方的點(diǎn)，橫坐標(biāo)為核電荷數(shù)為90，縱坐標(biāo)為中子數(shù)位142，可知質(zhì)量數(shù)為232，故A錯(cuò)誤；B．由圖可知最終的穩(wěn)定核素為Pb，故B錯(cuò)誤；C．從圖中可知有兩種衰變路徑，故C錯(cuò)誤；D．橫縱坐標(biāo)均減小2的路徑對(duì)應(yīng)α衰變，橫坐標(biāo)增加1，縱坐標(biāo)減小1的路徑對(duì)應(yīng)β衰變，由圖中信息可知衰變?nèi)^程最終生成穩(wěn)定核素，共發(fā)生了6次α衰變，4次β衰變，故D正確。故選：D。8．（2023?且末縣開學(xué)）關(guān)于近代物理學(xué)的相關(guān)知識(shí)，下列說(shuō)法正確的是（）A．放射性元素發(fā)生β衰變時(shí)所釋放的電子來(lái)源于原子的核外電子 B．放射性元素與別的元素形成化合物時(shí)仍具有放射性 C．結(jié)合能越大，原子核內(nèi)核子結(jié)合得越牢固，原子核越穩(wěn)定 D．太陽(yáng)輻射能量的主要來(lái)源是太陽(yáng)中發(fā)生的重核裂變【解答】解：A．β衰變是原子核的衰變，與核外電子無(wú)關(guān)，β衰變時(shí)釋放的電子是由核內(nèi)一個(gè)中子轉(zhuǎn)化成一個(gè)質(zhì)子的同時(shí)釋放出來(lái)的，故A錯(cuò)誤。B．放射性元素的放射性與核外電子無(wú)關(guān)，故放射性元素與別的元素形成化合物時(shí)仍具有放射性，故B正確；C．比結(jié)合能越大，原子核內(nèi)核子結(jié)合得越牢固，原子核越穩(wěn)定，故C錯(cuò)誤；D．太陽(yáng)輻射能量的主要來(lái)源是太陽(yáng)中發(fā)生的輕核聚變，故D錯(cuò)誤；故選：B。9．（2022秋?福田區(qū)校級(jí)期末）關(guān)于電磁波的特性，下列說(shuō)法正確的是（）A．X射線可深入骨骼，殺死病變細(xì)胞 B．驗(yàn)鈔機(jī)檢驗(yàn)鈔票真?zhèn)误w現(xiàn)了紫光的熒光作用 C．紅外遙感是利用了紅外線波長(zhǎng)較長(zhǎng)的特點(diǎn) D．一切物體都在不停地輻射紫外線，溫度越高，輻射越強(qiáng)【解答】解：A、在人體內(nèi)殺死病變細(xì)胞是利用了γ射線的放射作用，X射線可用來(lái)檢查人體器官的，故A錯(cuò)誤；C、紅外線波長(zhǎng)較長(zhǎng)，能夠發(fā)生明顯衍射，紅外遙感是利用了紅外線波長(zhǎng)較長(zhǎng)的特點(diǎn)，故C正確；D、一切物質(zhì)都在輻射紅外線，輻射本領(lǐng)和物體溫度有關(guān)，故D錯(cuò)誤；B、鈔票上有熒光物質(zhì)，驗(yàn)鈔機(jī)發(fā)出的紫外線具有熒光作用，可以使熒光物質(zhì)發(fā)光，故B錯(cuò)誤。故選：C。10．（2023春?靖遠(yuǎn)縣校級(jí)期末）2023年4月12日21時(shí)，中國(guó)有“人造太陽(yáng)”之稱的全超導(dǎo)托卡馬克核聚變實(shí)驗(yàn)裝置（EAST）創(chuàng)造新的世界紀(jì)錄，成功實(shí)現(xiàn)穩(wěn)態(tài)高約束模式等離子體運(yùn)行403秒。下列關(guān)于核聚變的說(shuō)法正確的是（）A．核電站采用核聚變技術(shù)發(fā)電 B．任何兩個(gè)原子核都可以發(fā)生聚變 C．兩個(gè)輕核結(jié)合成質(zhì)量較大的原子核，核子的比結(jié)合能變大 D．兩個(gè)輕核結(jié)合成質(zhì)量較大的原子核，生成核的質(zhì)量大于兩輕核的質(zhì)量之和【解答】解：A．核電站采用重核裂變技術(shù)發(fā)電，故A錯(cuò)誤；B．最容易實(shí)現(xiàn)的聚變反應(yīng)是氫的同位素，不是任意的原子核就能發(fā)生核聚變，故B錯(cuò)誤；C．兩個(gè)輕核結(jié)合成質(zhì)量較大的核的過程中要釋放能量，核子的平均質(zhì)量減小，所以核子的比結(jié)合能增加，故C正確；D．兩個(gè)輕核結(jié)合成質(zhì)量較大的原子核，釋放能量，生成核的質(zhì)量小于兩輕核的質(zhì)量之和，故D錯(cuò)誤。故選：C。11．（2023秋?薩爾圖區(qū)校級(jí)月考）下列與能量有關(guān)的說(shuō)法正確的是（）A．結(jié)合能越大，表示原子核中核子結(jié)合得越牢固，原子核越穩(wěn)定 B．根據(jù)玻爾理論，原子從低能態(tài)向高能態(tài)躍進(jìn)時(shí)，核外電子動(dòng)能增大 C．發(fā)生光電效應(yīng)時(shí)，入射光強(qiáng)度增大，光電子的最大初動(dòng)能增大 D．一群氫原子處于n＝4的激發(fā)態(tài)向較低能級(jí)躍進(jìn)，最多可放出6種頻率的光【解答】解：A．比結(jié)合能是結(jié)合能與核子數(shù)的比值，比結(jié)合能越大，表示原子核中核子結(jié)合得越牢固，原子核越穩(wěn)定，與A選項(xiàng)描述不符，故A錯(cuò)誤；B．根據(jù)玻爾理論，原子從低能態(tài)向高能態(tài)躍進(jìn)時(shí)，電子的軌道半徑增加，電子克服庫(kù)侖力做功，故動(dòng)能減小，與B選項(xiàng)描述不符，故B錯(cuò)誤；C．發(fā)生光電效應(yīng)時(shí)，由愛因斯坦光電效應(yīng)方程：Ekm＝hv﹣W0知，入射光頻率增大，光電子的最大初動(dòng)能增大，入射光強(qiáng)度與光電子的最大初動(dòng)能無(wú)關(guān)，與C選項(xiàng)描述不符，故C錯(cuò)誤；D．一群氫原子處于n＝4的激發(fā)態(tài)向較低能級(jí)躍進(jìn)，最多可放出6種頻率的