專題分層突破練12　光電效應(yīng)　原子結(jié)構(gòu)和原子核A組1.(2021山東濟南高三一模)“實時熒光定量PCR”是目前檢測病毒的常見方法。一般情況下,當(dāng)特定的熒光染料被一定波長的光照射時,入射光的一部分能量被該物質(zhì)吸收,剩余的能量將熒光染料中的原子激發(fā),由低能級躍遷到較高能級,經(jīng)過較短時間后熒光染料便可發(fā)出熒光。僅考慮以上情況,下列關(guān)于熒光染料發(fā)出的熒光的說法正確的是(　　)　　　　　　　　　　　　　　　　A.熒光光譜是連續(xù)譜B.熒光波長一定大于入射光的波長C.熒光波長可能小于入射光的波長D.熒光波長一定等于入射光的波長2.(2021天津河?xùn)|區(qū)一模)下列說法正確的是(　　)A.α射線的穿透能力比γ射線強B.天然放射現(xiàn)象說明電子具有復(fù)雜的結(jié)構(gòu)C.核聚變中平均每個核子放出的能量比裂變中平均每個核子的小D.半衰期跟放射性元素以單質(zhì)或化合物形式存在無關(guān)3.(2021四川綿陽高三三模)用α粒子轟擊Ni核的核反應(yīng)方程是HeNiCuH+X,則(　　)A.X的電荷數(shù)與H的電荷數(shù)相同B.X的質(zhì)量數(shù)與H的質(zhì)量數(shù)相同CCu的核子數(shù)比Ni的核子數(shù)多1DCu的中子數(shù)比Ni的中子數(shù)多24.(2021山東聊城高三二模)下列說法正確的是(　　)A.結(jié)合能越大的原子核中的核子結(jié)合得越牢固,原子核越穩(wěn)定B.在HeO+X核反應(yīng)中,X是質(zhì)子,這個反應(yīng)過程為α衰變C.一個處于n=4激發(fā)態(tài)的氫原子向低能級躍遷時,最多可以產(chǎn)生6種不同頻率的光子D.氫原子的核外電子從低能級躍遷到高能級,電子的動能減少,電勢能增大5.(2021安徽黃山高三二模)下列說法正確的是(　　)A.一定質(zhì)量的放射性物質(zhì)發(fā)生衰變時,每經(jīng)一個半衰期,物質(zhì)總質(zhì)量將減為原質(zhì)量的B.只要照射金屬板的光強足夠大,就一定可以發(fā)生光電效應(yīng)現(xiàn)象C.核子結(jié)合成原子核時,比結(jié)合能越大,原子核越穩(wěn)定D.核裂變反應(yīng)放熱,核聚變反應(yīng)吸熱6.(2021山東德州高三二模)用回旋加速器對質(zhì)子加速,質(zhì)子經(jīng)加速后以Ek的動能轟擊靜止的鋰原子核,其核反應(yīng)方程為Li→He。已知質(zhì)子質(zhì)量為m1,鋰原子核的質(zhì)量為m2,α粒子的質(zhì)量為m3,光速為c。若核反應(yīng)釋放的能量全部轉(zhuǎn)化為α粒子的動能,則兩α粒子的總動能為(　　)A.(m1+m2-m3)c2+EkB.(m3-m1-m2)c2+EkC.(m1+m2-2m3)c2D.(m1+m2-2m3)c2+Ek7.(2021廣東潮州高三二模)2020年11月27日00時41分,華龍一號全球首堆——中核集團福清核電5號機組首次并網(wǎng)成功。華龍一號全球首堆并網(wǎng)成功,標(biāo)志著我國打破了國外核電技術(shù)壟斷,正式進入核電技術(shù)先進國家行列。結(jié)合你所學(xué)知識,以下說法正確的是(　　) A.華龍一號涉及核反應(yīng)可能為HeAlnB.華龍一號涉及核反應(yīng)可能為Y+nC.在核反應(yīng)過程中,原子核平均核子質(zhì)量增加D.在核反應(yīng)過程中,原子核比結(jié)合能減小8.(2021河北高三三模)一靜止的鋁原子核Al俘獲一速度大小為1.4×107m/s的氫原子核H后,變?yōu)榉€(wěn)定的硅原子核Si,下列說法正確的是(　　)A.該核反應(yīng)方程為AlSieB.若無其他粒子產(chǎn)生,則反應(yīng)后Si的速度大小約為5×105m/sC.核反應(yīng)后的電荷數(shù)比核反應(yīng)前的電荷數(shù)小D.核反應(yīng)后的質(zhì)量數(shù)比核反應(yīng)前的質(zhì)量數(shù)大9.(2021天津南開區(qū)高三一模)2020年11月24日4時30分,我國用長征五號遙五運載火箭成功發(fā)射嫦娥五號探測器。該探測器順利到達(dá)月球表面并取回1.73kg月壤。氦3大量存在于月壤中,是未來的清潔能源。兩個氦3聚變的核反應(yīng)方程是HeHeHe+2X+12.86MeV,已知氦3、氦4和X粒子的質(zhì)量分別為m1、m2和m3。下列說法正確的是(　　)A.核裂變比核聚變更為安全、清潔B.X粒子為中子C.兩個輕核結(jié)合成質(zhì)量較大的核,比結(jié)合能較聚變前增大D.由核反應(yīng)過程質(zhì)量守恒可知2m1=m2+2m310.(2021江蘇南京高三二模)下列關(guān)于放射性元素衰變的說法正確的是(　　)A.ThHe,釷核和α粒子的結(jié)合能之和一定大于鈾核的結(jié)合能B.釷核Th)發(fā)生β衰變時,新核中子數(shù)不變C.鈾核U)衰變?yōu)镻b)的過程中,要經(jīng)過8次α衰變和4次β衰變D.放射性元素的半衰期與原子所處的化學(xué)狀態(tài)和外部條件有關(guān)11.(2021陜西高三二模)2019年9月10日,我國國產(chǎn)首批醫(yī)用Co原料組件從秦山核電站啟運,這標(biāo)志著我國伽馬刀設(shè)備“中國芯”供應(yīng)問題得到解決,核電站是利用中子照射Co制備Co的,伽馬刀是利用Co發(fā)生β衰變釋放的射線工作的。已知Co的半衰期約為5.3年,下列說法正確的是(　　)A.秦山核電站制備Co的反應(yīng)是輕核聚變BCo發(fā)生衰變后產(chǎn)生的新核比Co少一個電子CCo發(fā)生β衰變的方程為CoNieDCo制成后,經(jīng)過10.6年Co全部衰變成其他新核B組12.(2021山東濰坊高三一模)一群處于n=4能級的氫原子,向低能級躍遷發(fā)出多種光,用這束光照射圖甲電路的陰極K。陰極K為金屬鈣,其逸出功為3.20eV。氫原子能級如圖乙所示,則下列說法正確的是(　　) A.該光束中能使K發(fā)生光電效應(yīng)的光有4種B.光電子的最大初動能為9.55eVC.光電子到達(dá)陽極A時動能的最大差值為2.55eVD.向右滑動觸頭P,電流表示數(shù)一定變大13.(2021湖南衡陽高三一模)如圖所示,圖甲為氫原子的能級圖,大量處于n=4激發(fā)態(tài)的氫原子躍遷時,發(fā)出頻率不同的大量光子,其中頻率最高的光子照射到圖乙電路中光電管陰極K上時,電路中電流隨電壓變化的圖象如圖丙所示。下列說法正確的是(　　)A.光電管陰極K金屬材料的逸出功為5.75eVB.這些氫原子躍遷時共發(fā)出3種頻率的光C.若調(diào)節(jié)滑動變阻器滑片能使光電流為零,則可判斷圖乙中電源右側(cè)為正極D.氫原子躍遷放出的光子中有2種頻率的光子可以使陰極K發(fā)生光電效應(yīng)現(xiàn)象14.(2021江西高三二模)美國物理學(xué)家密立根從1907年開始以精湛的技術(shù)測量光電效應(yīng)中的幾個重要的物理量,如圖甲所示,他測量金屬的遏止電壓Uc與入射光頻率ν的關(guān)系,描繪出圖乙中的圖象,由此算出普朗克常量h。電子電荷量用e表示,則下列說法錯誤的是(　　)A.入射光的頻率增大,測遏止電壓時,應(yīng)使滑動變阻器的滑片P向N端移動B.由Uc-ν圖象可知,這種金屬的截止頻率為νcC.增大入射光的強度,光電子的最大初動能也增大D.由Uc-ν圖象可求普朗克常量表達(dá)式為h=專題分層突破練12　光電效應(yīng)　原子結(jié)構(gòu)和原子核1.C　解析因為熒光染料吸收的是一定波長的光,由于能級的不連續(xù)性,所以熒光染料被激發(fā)后,發(fā)出的光是不連續(xù)的,A錯誤;由于原子從低能級向高能級躍遷后不穩(wěn)定再次向低能級躍遷,躍遷中釋放的能量可能大于、等于或者小于入射光的能量, 所以熒光波長可能小于入射光的波長,故C正確,B、D錯誤。故選C。2.D　解析γ射線的穿透能力比α射線的穿透能力強,故A錯誤;天然放射現(xiàn)象說明原子核具有復(fù)雜結(jié)構(gòu),故B錯誤;聚變前要先使原有的原子結(jié)構(gòu)破壞,發(fā)生類似裂變,然后重新組合成新的原子發(fā)生聚變,有質(zhì)量虧損,因此核聚變中平均每個核子放出的能量比裂變中平均每個核子的大,故C錯誤;半衰期是放射性元素固有的屬性,和元素存在的形式無關(guān),故D正確。3.B　解析X為中子n,X的質(zhì)量數(shù)與H的質(zhì)量數(shù)相同,電荷數(shù)為0,A錯誤,B正確Cu的核子數(shù)比Ni的核子數(shù)多2,C錯誤Cu的中子數(shù)比Ni的中子數(shù)多1,D錯誤。4.D　解析比結(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,A錯誤;在HeO+X核反應(yīng)中,X是質(zhì)子,但反應(yīng)過程不是α衰變,B錯誤;一個處于n=4激發(fā)態(tài)的氫原子向低能級躍遷時,最多可產(chǎn)生3種不同頻率的光子,即4→3,3→2,2→1,C錯誤;按照玻爾理論,氫原子核外電子從低能級躍遷到高能級時,原子能量增大,電子軌道半徑增大,根據(jù)k=m知,電子動能減小,D正確。5.C　解析一定質(zhì)量的放射性物質(zhì)發(fā)生衰變時,每經(jīng)一個半衰期,發(fā)生衰變的原子數(shù)將減為原來的,故A錯誤;只有照射金屬板的光的頻率高于該金屬板的極限頻率,才可以發(fā)生光電效應(yīng)現(xiàn)象,故B錯誤;核子結(jié)合成原子核時,比結(jié)合能越大,說明分開這些核子所耗費的能量越多,原子核越穩(wěn)定,故C正確;核裂變反應(yīng)放熱,核聚變反應(yīng)也是放熱,故D錯誤。6.D　解析根據(jù)質(zhì)能方程,質(zhì)子轟擊鋰原子釋放的能量為ΔE=Δmc2=(m1+m2-2m3)c2,質(zhì)子加速后的能量為Ek,則兩α粒子的總動能E=(m1+m2-2m3)c2+Ek,故A、B、C錯誤,D正確。7.B　解析華龍一號是核電技術(shù),因此涉及的核反應(yīng)可能為鈾核裂變,即Y+n,選項A錯誤,B正確;裂變反應(yīng)由重核裂變?yōu)閮蓚€或多個中等質(zhì)量的核,因此原子核平均核子質(zhì)量減少,選項C錯誤;裂變反應(yīng)由不穩(wěn)定的重核裂變?yōu)閮蓚€或多個中等質(zhì)量相對穩(wěn)定的核,所以原子核比結(jié)合能增大,選項D錯誤。8.B　解析根據(jù)質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)守恒可得核反應(yīng)方程為AlSi,選項A、C、D均錯誤;若無其他粒子產(chǎn)生,由動量守恒定律有mHv0=(mH+mAl)vSi,可得Si的速度大小約為5×105m/s,選項B正確。9.C　解析核聚變需要在超高溫、高壓的條件下才能發(fā)生反應(yīng),一旦條件不滿足就會停止反應(yīng),且沒有放射性污染,比核裂變更為安全、清潔,A錯誤;據(jù)電荷數(shù)守恒及質(zhì)量數(shù)守恒可確定X粒子為質(zhì)子,B錯誤;兩個輕核結(jié)合成質(zhì)量較大的核,比結(jié)合能較聚變前增大,C正確;核反應(yīng)過程有質(zhì)量虧損,故2m1>m2+2m3,D錯誤。10.A　解析釷核和α粒子比鈾核穩(wěn)定,則釷核和α粒子的平均結(jié)合能比鈾核的大,所以釷核和α粒子的結(jié)合能之和一定大于鈾核的結(jié)合能,則A正確;釷核Th)發(fā)生β衰變時,中子數(shù)減少,質(zhì)子數(shù)增加,質(zhì)量數(shù)不變,所以B錯誤;鈾核U)衰變?yōu)镻b)的過程中,要經(jīng)過8次α衰變和6次β衰變,所以C錯誤;放射性元素的半衰期與原子所處的化學(xué)狀態(tài)和外部條件無關(guān),所以D錯誤。11.C　解析秦山核電站制備Co的反應(yīng)是原子核的人工轉(zhuǎn)變,A項錯誤Co發(fā)生衰變,方程為CoNie,其中一個中子變成一個質(zhì)子,同時放出一個電子,B項錯誤,C項正確Co制成后,經(jīng)過10.6年,即2個半衰期,還剩2的Co沒有衰變,D項錯誤。12.B　解析第4能級的氫原子,向低能級躍遷過程中可能的情況為:n=4→1,n=4→3,n=4→2,n=3→2,n=3→1,n=2→1,能發(fā)出6種不同頻率的光,而金屬鈣的逸出功為3.20eV,能使K發(fā)生光電效應(yīng)的光僅有n=4→1,n=3→1,n=2→1,3種,故A錯誤;光電子的最大初動能為Ekmax=-0.85-(-13.6)-3.20=9.55eV,故B正確;光電子到達(dá)陽極A時動能的最大差值為電場力做的功,eU=hν-W0=9.55eV,故C錯誤;光電效應(yīng)中只有在光電流達(dá)到飽和前正向電壓越大,光電流越大,故電流表示數(shù)不一定變大,故D錯誤;故選B。 13.A　解析由圖甲可知光子的能量為E=-0.85eV-(-13.6eV)=12.75eV,由圖丙可知遏止電壓為7V,所以光電子的初動能為Ek=eU=7eV,所以金屬材料的逸出功為W=E-Ek=5.75eV,故A正確;由排列組合的規(guī)律可知,處于n=4激發(fā)態(tài)的氫原子躍遷時能夠發(fā)出6種頻率的光,故B錯誤;光電子由陰極K向?qū)γ娴臉O板運動,形成的電流在圖乙中從右向左流動,要阻止該電流,需要施加反向電壓,即電源左側(cè)應(yīng)該為正極,故C錯誤;只要光子的能量大于5.75eV,就可以使陰極K發(fā)生光電效應(yīng),由圖甲可知滿足要求的有3種頻率的光子,故D錯誤。14.C　解析入射光的頻率增大,光電子的最大初動能增大,則遏止電壓增大,測遏止電壓時,應(yīng)使滑動變阻器的滑片P向N端移動,故A正確,不符合題意;根據(jù)Ekm=hν-W0=eUc,解得Uc=,圖線的斜率k=,則h=,當(dāng)遏止電壓為零時,ν=νc,故B、D正確,不符合題意;根據(jù)光電效應(yīng)方程Ekm=hν-W0知,光電子的最大初動能與入射光的強度無關(guān),故C錯誤,符合題意。