2022版高考物理一轮复习第十二章波粒二象性原子结构与原子核章末综合测试

第十二章波粒二象性原子结构与原子核章末综合测试(十二)(时间：45分钟　分数：100分)一、选择题(本题共10小题，每小题6分．在每小题给出的四个选项中，第1～5题只有一项符合题目要求，第6～10题有多项符合题目要求．全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分)1．下列说法中正确的是(　　)A．光是一种概率波，物质波也是概率波B．麦克斯韦首次通过实验证实了电磁波的存在C．某单色光从一种介质进入到另一种介质，其频率和波长都将改变D．紫光照射某金属时有电子向外发射，红光照射该金属时也一定有电子向外发射解析：A　麦克斯韦预言了电磁波的存在，赫兹首次通过实验证实了电磁波的存在，故B错误；单色光从一种介质进入到另一种介质时，其频率是不变的，但由于光速不同，所以波长会改变，C错误；由于紫光的频率大于红光，则根据爱因斯坦的光电效应方程可知，红光照射该金属时不一定有电子向外发射，故D错误．2．根据爱因斯坦的光子说，光子能量E等于(h为普朗克常量，c为真空中的光速，λ为光在真空中的波长)(　　)A．hB．hC．hλD.解析：B　根据爱因斯坦的光子说，光子能量E＝hν，根据光的传播速度和频率的关系c＝λν得E＝h，B正确．3．(2022·河南信阳息县一中段考)下列对题中四幅图的分析，其中正确的是(　　)6\nA．从图①可知，光电效应实验中b光的频率比a光的大B．从图②可知，能量为5eV的光子不能被处于n＝2能级的氢原子吸收C．从图③可知，随着放射性物质质量的不断减少，其半衰期不断增大D．从图④可知，α粒子散射实验表明原子核由中子和质子组成解析：A　eUc＝hν－W0，从图①可知，Ub>Ua，故νb>νa，A正确；5eV>3.4eV，所以能量为5eV的光子能被处于n＝2能级的氢原子吸收并发生电离，B错误；半衰期与物质质量无关，故C错误；α粒子散射实验不能得出原子核由质子和中子组成，故D错误；故选A.4.如图，天然放射源铀发出的一束射线经过匀强电场时分裂成1、2、3三种射线，下列说法正确的是(　　)A．三种射线都是带电粒子流B．射线1实质是高速的质子流C．射线3是原子核外电子电离后形成的电子流D．三种射线都具有很高的能量，说明原子核是一个能量宝库解析：D　射线2是γ射线，不带电，A错误；射线1带正电，是氦核流，B错误；射线3是电子流，是原子核内部变化产生的，C错误．5．要使氘核聚变，必须使氘核之间的距离接近到核力能够发生作用的范围r0，物质温度很高时，氘原子将变为等离子体，等离子体的分子平均动能为Ek＝，K叫玻耳兹曼常数，T为热力学温度，两个氘核之间的电势能为Ep＝，r为电荷之间的距离，则氘核聚变的温度至少为(　　)A.B.C.D.解析：C　若两氘核从相距无穷远处到相距r0，有ΔEk减＝ΔEp增，这里要注意，如果两氘核恰好接近到r0，动能变为零，则2Ek＝，即：2×＝，解得T＝，所以选项C正确．6.以往我们认识的光电效应是单光子光电效应，即一个电子在极短时间内只能吸收到一个光子而从金属表面逸出．强激光的出现丰富了人们对于光电效应的认识，用强激光照射金属，由于其光子密度极大，一个电子在极短时间内吸收多个光子成为可能，从而形成多光子光电效应，这已被实验证实．6\n光电效应实验装置示意图如图所示．用频率为ν的普通光源照射阴极K，没有发生光电效应，换用同样频率ν的强激光照射阴极K，则发生了光电效应；此时，若加上反向电压U，即将阴极K接电源正极，阳极A接电源负极，在K、A之间就形成了使光电子减速的电场．逐渐增大U，光电流会逐渐减小；当光电流恰好减小到零时，所加反向电压U可能是下列的(其中W为逸出功，h为普朗克常量，e为电子电量)(　　)A．U＝－B．U＝－C．U＝2hν－WD．U＝－解析：B　本题中，“当增大反向电压U，使光电流恰好减小到零时”，即为：从阴极K逸出的具有最大初动能的光电子，恰好不能到达阳极A.以从阴极K逸出的且具有最大初动能的光电子为研究对象，由动能定理得：－Ue＝0－mv2①由光电效应方程得：nhν＝mv2＋W(n＝2,3,4…)②由①②式解得：U＝－(n＝2,3,4…)故选项B正确．7．(2022·江苏单科)原子核的比结合能曲线如图所示．根据该曲线，下列判断正确的有(　　)A.He核的结合能约为14MeVB.He核比Li核更稳定C．两个H核结合成He核时释放能量D.U核中核子的平均结合能比Kr核中的大解析：BC　由图象可知，He的比结合能约为7MeV，其结合能应为28MeV，故A错误．比结合能较大的核较稳定，故B正确．比结合能较小的核结合成比结合能较大的核时释放能量，故C正确．比结合能就是平均结合能，故由图可知D错误．8.(2022·福建厦门质检)静止的Bi原子核在磁场中发生衰变后运动轨迹如图所示，大小圆半径分别为R1、R26\n；则下列关于此核衰变方程和两圆轨迹半径比值判断正确的是(　　)A.Bi→Tl＋HeB.Bi→Po＋eC．R1∶R2＝84∶1D．R1∶R2＝207∶4解析：BC　原子核发生衰变时，根据动量守恒可知两粒子的速度方向相反，由图可知粒子的运动轨迹在同一侧，根据左手定则可以得知，衰变后的粒子带的电性相反，所以原子核发生的应该是β衰变，衰变方程为：Bi→Po＋e，故A错误，B正确；根据R＝，结合两粒子动量大小相等，故R1∶R2＝q2∶q1＝84∶1，故C正确，D错误；故选B、C.9．已知氢原子的能级如图所示，现用光子能量在10～12.9eV范围内的光去照射一群处于基态的氢原子，则下列说法中正确的是(　　)A．在照射光中可能被吸收的光子能量有无数种B．在照射光中可能被吸收的光子能量只有3种C．照射后可观测到氢原子发射不同波长的光有6种D．照射后可观测到氢原子发射不同波长的光有3种解析：BC　n＝1→n＝5，hν＝E5－E1＝13.06eV，故能量在10～12.9eV范围内的光子，仅被吸收符合n＝1→n＝2，n＝1→n＝3，n＝1→n＝4的能级差的三种光子，A错B对；照射后处于最高能级的氢原子的量子数n＝4，故向低能级跃迁能辐射的光波长种类为N＝＝6种，C对D错．10．原来静止的原子核X，质量为m1，处在区域足够大的匀强磁场中，经α衰变变成质量为m2的原子核Y，α粒子的质量为m3，已测得α粒子的速度垂直于磁场B，且动能为E0.假定原子核X衰变时释放的核能全部转化为动能，则下列四个结论中，正确的是(　　)A．核Y与α粒子在磁场中运动的周期之比为B．核Y与α粒子在磁场中运动的半径之比为C．此衰变过程中的质量亏损为m1－m2－m3D．此衰变过程中释放的核能为解析：6\nBCD　原子核发生α衰变时质量数减小4，电荷数减小2，由题意知X核原先静止，则衰变后α粒子和反冲核Y的动量大小相筹，由R＝知，RY∶Rα＝qα∶qY＝2∶(Z－2)，故B项正确；周期之比由T＝知，TY∶Tα＝·＝，故A项错误；该过程质量亏损Δm＝m1－(m2＋m3)，故C项正确；由Ek＝知，Y核的动能EkY＝，则释放的核能ΔE＝Ekα＋EkY＝，故D项正确．二、非选择题(本大题共2小题，每题20分，共40分．)11．(2022·湖北襄阳调研)氢原子基态能量E1＝－13.6eV，电子绕核做圆周运动的半径r1＝0.53×10－10m．求氢原子处于n＝4激发态时：(1)原子系统具有的能量；(2)电子在n＝4轨道上运动的动能；(已知能量关系Ee＝E1，半径关系rn＝n2r1，k＝9.0×109N·m2/C2，e＝1.6×10－19C)(3)若要使处于n＝2轨道上的氢原子电离，至少要用频率为多大的电磁波照射氢原子？(普朗克常量h＝6.63×10－34J·s)解析：(1)由En＝E1得(3分)E4＝＝－0.85eV(3分)(2)因为rn＝n2r1，所以r4＝42r1，由圆周运动知识得(3分)k＝m(3分)所以EK4＝mv2＝＝J(3分)≈0.85eV(3)要使处于n＝2的氢原子电离，照射光的光子能量应能使电子从第2能级跃迁到无限远处，最小频率的电磁波的光子能量应为hν＝0－(3分)得ν≈8.21×1014Hz(2分)答案：(1)－0.85eV　(2)0.85eV　(3)8.21×1014Hz12．天文学家测得银河系中氦的含量约为25%.有关研究表明，宇宙中氦生成的途径有两条：一是在宇宙诞生后3分钟左右生成的；二是在宇宙演化到恒星诞生后，由恒星内部的氢核聚变反应生成的．6\n(1)把氢核聚变反应简化为4个氢核(H)聚变成氦核(He)，同时放出2个正电子(e)和2个中微子(νe)，请写出该氢核聚变反应的方程，并计算一次反应释放的能量．(2)研究表明，银河系的年龄约为t＝3.8×1017s，每秒银河系产生的能量约为1×1037J(即P＝1×1037J/s)．现假定该能量全部来自上述氢核聚变反应，试估算银河系中氦的含量(最后结果保留一位有效数字)．(3)根据你的估算结果，对银河系中氦的主要生成途径做出判断．(可能用到的数据：银河系质量约为M＝3×1041kg，原子质量单位1u＝1.66×10－27kg,1u对应于1.5×10－10J的能量，电子质量me＝0.0005u，氦核质量mα＝4.0026u，氢核质量mp＝1.0078u，中微子νe质量为零．)解析：(1)4H→He＋2e＋2νe(3分)Δm＝4mP－mα－2me(3分)ΔE＝Δmc2＝4.14×10－12J(3分)(2)m＝mα≈6.1×1039kg(3分)氦的含量k＝＝≈2%(3分)(3)由估算结果可知，2%远小于25%的实际值，所以银河系中的氦主要是宇宙诞生后不久生成的．(5分)答案：(1)4H→He＋2e＋2νe　4.14×10－12J　(2)2%(3)银河系中的氦主要是宇宙诞生后不久生成的6