單元素養(yǎng)評(píng)價(jià)(十五)　原子結(jié)構(gòu)和波粒二象性　原子核一、單項(xiàng)選擇題1．下列關(guān)于原子核的敘述中正確的是(　　)A．居里夫人通過(guò)α粒子轟擊鋁原子核，首次發(fā)現(xiàn)了中子B．核反應(yīng)堆中的“慢化劑”是為了減慢反應(yīng)速度，防止反應(yīng)過(guò)于劇烈C．輕核聚變過(guò)程中，會(huì)有質(zhì)量虧損，要釋放能量D．原子核的質(zhì)量越大，比結(jié)合能就越小2．位于廣東東莞的國(guó)家大科學(xué)工程——中國(guó)散裂中子源(CSNS)首次打靶成功，獲得中子束流．這標(biāo)志著CSNS主體工程順利完工，進(jìn)入試運(yùn)行階段．對(duì)于有關(guān)中子的研究，下面說(shuō)法正確的是(　　)A．中子和其他微觀粒子，都具有波粒二象性B．一個(gè)氘核和一個(gè)氚核經(jīng)過(guò)核反應(yīng)后生成氦核和中子是裂變反應(yīng)C．盧瑟福通過(guò)分析α粒子散射實(shí)驗(yàn)結(jié)果，發(fā)現(xiàn)了質(zhì)子和中子D．核反應(yīng)方程Po→X＋He中的y＝206，X的中子個(gè)數(shù)為1283．關(guān)于光的波粒二象性，下列說(shuō)法正確的是(　　)A．光既具有波動(dòng)性，又具有粒子性，這是互相矛盾和對(duì)立的B．光的波動(dòng)性類似于機(jī)械波，光的粒子性類似于質(zhì)點(diǎn)C．大量光子才具有波動(dòng)性，個(gè)別光子只具有粒子性D．由于光既具有波動(dòng)性，又具有粒子性，無(wú)法只用其中一種去說(shuō)明光的一切行為，只能認(rèn)為光具有波粒二象性4．在物理學(xué)發(fā)展的進(jìn)程中，人們通過(guò)對(duì)某些重要物理實(shí)驗(yàn)的深入觀察和研究，獲得正確的理論認(rèn)識(shí)．下列圖示的實(shí)驗(yàn)中導(dǎo)致發(fā)現(xiàn)原子具有核式結(jié)構(gòu)的是(　　)5．[2021·浙江1月，10]下列說(shuō)法正確的是(　　)A．光的波動(dòng)性是光子之間相互作用的結(jié)果B．玻爾第一次將“量子”引入原子領(lǐng)域，提出了定態(tài)和躍遷的概念C．光電效應(yīng)揭示了光的粒子性，證明了光子除了能量之外還具有動(dòng)量D．α射線經(jīng)過(guò)置于空氣中帶正電驗(yàn)電器金屬小球的上方，驗(yàn)電器金屬箔的張角會(huì)變大6. [2022·合肥模擬]用光子能量為5.0 eV的一束光照射陰極P，如圖，當(dāng)開(kāi)關(guān)K斷開(kāi)時(shí)，發(fā)現(xiàn)電流表讀數(shù)不為零．合上開(kāi)關(guān)，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器，發(fā)現(xiàn)當(dāng)電壓表讀數(shù)小于1.60 V時(shí)，電流表讀數(shù)仍不為零；當(dāng)電壓表讀數(shù)大于或等于1.60 V時(shí)，電流表讀數(shù)為零，由此可知陰極材料的逸出功為  (　　)A．1.6 eV       B．2.2 eVC．3.0 eV      D．3.4 eV7．某金屬的遏止電壓用Uc表示，入射光頻率用ν表示，用不同頻率的光照射某金屬產(chǎn)生光電效應(yīng)，得到Uc - ν圖像如圖所示．根據(jù)圖像求出該金屬的截止頻率νc為(已知電子電荷量e＝1.6×10－19 C)(　　)A．1.0×1014 Hz    B．2.0×1014 HzC．5.0×1014 Hz    D．17.5×1014 Hz8．2020年12月8日，月表最強(qiáng)“打工人”嫦娥四號(hào)迎來(lái)從地球出發(fā)兩周年紀(jì)念日．若嫦娥四號(hào)上有一塊備用的核燃料電池，能在夜里為其提供動(dòng)力，核燃料為Pu，Pu核的轉(zhuǎn)化方程為Pu→X＋Y，已知Pu核、X核以及Y核的質(zhì)量分別為mPu、mX、mY，光速為c.則下列說(shuō)法正確的是(　　)A．Pu核比X核多四個(gè)中子B．該過(guò)程釋放的核能為(mPu＋mX＋mY)c2C．該過(guò)程為α衰變D．該過(guò)程進(jìn)行的速度隨所處環(huán)境的壓強(qiáng)和溫度的變化而發(fā)生改變9．在光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)中，先后用頻率相同但光強(qiáng)不同的兩束光照射同一個(gè)光電管．若實(shí)驗(yàn)a中的光強(qiáng)大于實(shí)驗(yàn)b中的光強(qiáng)，實(shí)驗(yàn)所得光電流I與光電管兩端所加電壓U間的關(guān)系曲線分別以a、b表示，則下列圖中可能正確的是(　　)10．[2022·濰坊模擬]植物通過(guò)光合作用和呼吸作用與環(huán)境交換碳元素，體內(nèi)碳14的比例與大氣中的相同．植物枯死后，遺體內(nèi)的碳14仍在發(fā)生衰變，不斷減少，但不能得到補(bǔ)充．現(xiàn)測(cè)得甲、乙兩種古木樣品中碳14的含量分別是現(xiàn)代植物的和，由此可以推斷甲、乙兩種古木的年齡之比大約為(　　)A．1∶2        B．2∶1  C．1∶4      D．4∶1二、多項(xiàng)選擇題11.對(duì)于鈉和鈣兩種金屬，其遏止電壓Uc與入射光頻率ν的關(guān)系如圖所示．用h、e分別表示普朗克常量和電子電荷量，則 (　　)A．鈉的逸出功小于鈣的逸出功B．圖中直線的斜率為C．在得到這兩條直線時(shí)，必須保證入射光的光強(qiáng)相同D．若這兩種金屬產(chǎn)生的光電子具有相同的最大初動(dòng)能，則照射到鈉的光頻率較高12．在研究原子核的內(nèi)部結(jié)構(gòu)時(shí)，科學(xué)家進(jìn)行了一系列的核反應(yīng)實(shí)驗(yàn)．下列選項(xiàng)中說(shuō)法正確的是 (　　)①Pa→Si＋e②H＋H→He＋n＋17.6 MeV③He＋Be→C＋n④U＋n→Xe＋Sr＋xnA．①是發(fā)現(xiàn)磷的同位素的核反應(yīng)方程B．②是太陽(yáng)內(nèi)部核反應(yīng)和氫彈的核反應(yīng)方程C．③是查德威克發(fā)現(xiàn)中子的核反應(yīng)方程D．④是重核裂變的核反應(yīng)方程，其中x＝313．氫原子光譜如圖甲所示，圖中給出了譜線對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)，玻爾的氫原子能級(jí)圖如圖乙所示．已知普朗克常量h＝6.63×1034 J·s，可見(jiàn)光的頻率范圍約為4.2×1014～7.8×1014 Hz，則(　　)A．Hα譜線對(duì)應(yīng)光子的能量小于Hδ譜線對(duì)應(yīng)光子的能量B．圖甲所示Hα、Hβ、Hγ、Hδ四種光均屬于可見(jiàn)光范疇C．Hβ對(duì)應(yīng)光子的能量約為10.2 eVD．Hα譜線對(duì)應(yīng)的躍遷是從n＝3能級(jí)到n＝2能級(jí)14．圖甲為氫原子的能級(jí)圖，大量處于n＝2激發(fā)態(tài)的氫原子吸收一定頻率的光子后躍遷到較高的能級(jí)，之后再向低能級(jí)躍遷時(shí)輻射出10種不同頻率的光子．當(dāng)用這些輻射出的光子去照射如圖乙所示光電管陰極K時(shí)，發(fā)生了光電效應(yīng)，改變電源的正負(fù)極并調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器滑片，發(fā)現(xiàn)遏止電壓為8 V，則(　　)A．該光電管陰極K的逸出功為7.06 eVB．吸收的光子能量為2.86 eVC．躍遷過(guò)程中輻射出的光子能量是連續(xù)的D．輻射出來(lái)的10種光子中只有4種能使該光電管發(fā)生光電效應(yīng)     單元素養(yǎng)評(píng)價(jià)(十五)原子結(jié)構(gòu)和波粒二象性　原子核1．解析：查德威克通過(guò)α粒子轟擊鈹核的實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)了中子，故A錯(cuò)誤；核反應(yīng)堆中的“慢化劑”是為了減慢中子速度，故B錯(cuò)誤；輕核聚變過(guò)程中，會(huì)有質(zhì)量虧損，要釋放核能，故C正確；原子核質(zhì)量數(shù)越大，原子核結(jié)合能越大，但該原子的比結(jié)合能不一定越小，故D錯(cuò)誤．答案：C2．解析：所有微觀粒子都具有波粒二象性，故A正確；裂變反應(yīng)是較重的原子核分裂成較輕原子核的反應(yīng)，而該反應(yīng)是較輕的原子核的聚變反應(yīng)，故B錯(cuò)誤；盧瑟福通過(guò)分析α粒子散射實(shí)驗(yàn)結(jié)果，提出了原子的核式結(jié)構(gòu)模型，查德威克通過(guò)α粒子轟擊鈹核)獲得碳核)的實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)了中子，故C錯(cuò)誤；y＝210－4＝206，X的中子個(gè)數(shù)為206－82＝124，故D錯(cuò)誤．答案：A3．解析：光既具有粒子性，又具有波動(dòng)性，大量的光子波動(dòng)性比較明顯，個(gè)別光子粒子性比較明顯，A錯(cuò)誤．光是概率波，不同于機(jī)械波；光的粒子性也不同于質(zhì)點(diǎn)；即單個(gè)光子既具有粒子性也具有波動(dòng)性，B錯(cuò)誤．單個(gè)光子既具有粒子性也具有波動(dòng)性，只是大量的光子波動(dòng)性比較明顯，個(gè)別光子粒子性比較明顯，C錯(cuò)誤．由于光既具有波動(dòng)性，又具有粒子性，即光的波動(dòng)性與粒子性是光子本身的一種屬性，故無(wú)法只用其中一種去說(shuō)明光的一切行為，只能認(rèn)為光具有波粒二象性，D正確．答案：D4．解析：A項(xiàng)是雙縫干涉實(shí)驗(yàn)，說(shuō)明光具有波動(dòng)性；B項(xiàng)是光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)，說(shuō)明光具有粒子性；C項(xiàng)是電磁波的發(fā)射與接收；導(dǎo)致發(fā)現(xiàn)原子具有核式結(jié)構(gòu)的是盧瑟福的α粒子散射實(shí)驗(yàn)，D正確．答案：D5．解析：在光的雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中，減小光的強(qiáng)度，讓光子通過(guò)雙縫后，光子只能一個(gè)接一個(gè)地到達(dá)光屏，經(jīng)過(guò)足夠長(zhǎng)時(shí)間，仍然發(fā)現(xiàn)相同的干涉條紋，這表明光的波動(dòng)性不是由光子之間的相互作用引起的，A錯(cuò)誤；玻爾第一次將“量子”引入原子領(lǐng)域，提出了定態(tài)和躍遷的概念，B正確；光電效應(yīng)揭示了光的粒子性，康普頓效應(yīng)說(shuō)明了光子除了具有能量還具有動(dòng)量，C錯(cuò)誤；α射線可以使金屬球附近的空氣電離，金屬球吸引負(fù)離子而使驗(yàn)電器金屬箔的張角變小，D錯(cuò)誤．答案：B6．解析：設(shè)用光子能量為5.0 eV的光照射時(shí)，光電子的最大初動(dòng)能為Ekm，當(dāng)反向電壓達(dá)到U＝1.60 V以后，電流表讀數(shù)為零，因此Ekm＝eU＝1.60 eV.根據(jù)光電效應(yīng)方程有Ekm＝hν－W0，陰極材料的逸出功為W0＝hν－Ekm＝3.40 eV，D正確．答案：D7．解析：eUc＝＝hν－W，Uc＝，由圖像可得Uc＝0時(shí)，νc＝5.0×1014 Hz.故選項(xiàng)C正確．答案：C8．解析：根據(jù)質(zhì)量數(shù)守恒與電荷數(shù)守恒可知238＝234＋n，94＝m＋2，解得n＝4，m＝92，即轉(zhuǎn)化方程為＋，該過(guò)程為α衰變，X核與核相比，質(zhì)量數(shù)減少4，核電荷數(shù)減少2，故中子數(shù)減少2，選項(xiàng)A錯(cuò)誤，C正確；此過(guò)程中虧損的質(zhì)量為Δm＝mPu－mX－mY，釋放的能量E＝(mPu－mX－mY)c2，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；放射性元素的半衰期不受外界環(huán)境的影響，即該過(guò)程進(jìn)行的速度與所處環(huán)境的壓強(qiáng)和溫度等均無(wú)關(guān)，選項(xiàng)D錯(cuò)誤．答案：C9．解析：光電流恰為零，此時(shí)光電管兩端加的電壓為遏止電壓，對(duì)應(yīng)的光的頻率為截止頻率，入射光的頻率越高，對(duì)應(yīng)的遏止電壓Uc越大，由于入射光的頻率沒(méi)有變，故遏止電壓相同，即圖線與橫軸的交點(diǎn)相同．由于a光的光強(qiáng)大于b光的光強(qiáng)，所以a的飽和光電流大于b的飽和光電流．故A項(xiàng)正確、B、C、D項(xiàng)錯(cuò)誤．答案：A10．解析：根據(jù)半衰期的定義可知，古木每經(jīng)過(guò)一個(gè)半衰期就有一半的碳14發(fā)生衰變，由于甲古木樣品中碳14的含量是現(xiàn)代植物的，則甲古木的年齡大約是碳14的1個(gè)半衰期，同理，乙古木樣品中碳14的含量是現(xiàn)代植物的＝()2，則乙古木的年齡大約是碳14的2個(gè)半衰期，所以甲、乙兩種古木的年齡之比大約為1∶2，故A正確，B、C、D錯(cuò)誤．答案：A11.解析：根據(jù)光電效應(yīng)方程得Ek＝hν－W，又Ek＝eUc，則Uc＝，圖線是一條直線，斜率k＝，且與入射光的光強(qiáng)無(wú)關(guān)，故選項(xiàng)B正確、C錯(cuò)誤；延長(zhǎng)圖線如圖，可知縱軸截距的絕對(duì)值b＝，解得逸出功W＝eb，故A正確；從圖像可以看出若這兩種金屬產(chǎn)生的光電子具有相同的最大初動(dòng)能，則照射到鈉的光頻率較低，選項(xiàng)D錯(cuò)誤．答案：AB12．解析：＋是磷的衰變方程，自然界沒(méi)有天然的，它是約里奧—居里夫婦用α粒子轟擊鋁箔時(shí)發(fā)現(xiàn)的，屬于人工放射性同位素，核反應(yīng)方程是+→＋，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；太陽(yáng)內(nèi)部核反應(yīng)和氫彈的核反應(yīng)方程是＋17.6 MeV，選項(xiàng)B正確；兩個(gè)輕核結(jié)合成質(zhì)量較大的核是核聚變反應(yīng)，故③是查德威克發(fā)現(xiàn)中子的核反應(yīng)方程，選項(xiàng)C正確；根據(jù)核反應(yīng)方程遵循質(zhì)量數(shù)守恒可知235＋1＝140＋94＋x，解得x＝2，選項(xiàng)D錯(cuò)誤．答案：BC13．解析：本題考查對(duì)應(yīng)光譜比較能級(jí)躍遷放出光子的種類．根據(jù)真空中光速等于波長(zhǎng)乘頻率可知，波長(zhǎng)越長(zhǎng)頻率越小，根據(jù)E＝hν可知頻率越小能量越小，故A正確；由可見(jiàn)光的頻率范圍可知，可見(jiàn)光的波長(zhǎng)范圍約為380～710 nm，則四種光都屬于可見(jiàn)光，故B正確；由E＝hν＝h可得Eβ＝2.56 eV，故C錯(cuò)誤；根據(jù)E＝hν＝h可知，Hα譜線對(duì)應(yīng)的光子能量為Hβ對(duì)應(yīng)光子能量的倍，約為1.89 eV，結(jié)合能級(jí)圖可知，從n＝3能級(jí)躍遷到n＝2能級(jí)時(shí)輻射的光子能量為[－1.51－(－3.4)] eV＝1.89 eV，故D正確．答案：ABD14．解析：從n＝2能級(jí)躍遷到較高能級(jí)后能輻射出10種不同頻率的光子，由＝10，解得n＝5，故吸收的光子能量E＝E5－E2＝2.86 eV，故B正確；躍遷過(guò)程中所放出的光子最大能量為Emax＝－0.54 eV－(－13.6 eV)＝13.06 eV，由光電效應(yīng)方程Ek＝hν－W0，Ek＝eU，U＝8 V，可得該光電管陰極K的逸出功W0＝5.06 eV，故A錯(cuò)誤；根據(jù)玻爾理論可知，躍遷過(guò)程中輻射出的光子能量是不連續(xù)的，故C錯(cuò)誤；由該光電管陰極K的逸出功W0＝5.06 eV，可知輻射出的光子能使其發(fā)生光電效應(yīng)的有氫原子從n＝5能級(jí)到基態(tài)、從n＝4能級(jí)到基態(tài)、從n＝3能級(jí)到基態(tài)、從n＝2能級(jí)到基態(tài)共4種，故D正確．答案：BD

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