選修3-5第十六章波粒二象性原子結(jié)構(gòu)原子核一、選擇題1．下列能揭示原子具有核式結(jié)構(gòu)的實(shí)驗(yàn)是()A．光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn) B．倫琴射線的發(fā)現(xiàn)C．α粒子散射實(shí)驗(yàn) D．氫原子光譜的發(fā)現(xiàn)1、C[解析]光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)揭示了光具有粒子性，故A錯(cuò)誤；倫琴射線是原子內(nèi)層電子能級(jí)躍遷產(chǎn)生，故B錯(cuò)誤；α粒子散射實(shí)驗(yàn)揭示了原子具有核式結(jié)構(gòu)．因?yàn)榻^大部分α粒子不偏轉(zhuǎn)，極少數(shù)α粒子發(fā)生了大角度散射．故C正確；氫原子光譜的發(fā)現(xiàn)揭示了氫原子能量分布是不連續(xù)的．故D錯(cuò)誤．2．下列有關(guān)物理學(xué)的史實(shí)中，正確的是()A．伽利略認(rèn)為力是維持物體運(yùn)動(dòng)的原因B．奧斯特最早發(fā)現(xiàn)了電磁感應(yīng)現(xiàn)象C．愛因斯坦提出光子假設(shè)并建立了光電效應(yīng)方程D．盧瑟福的α粒子散射實(shí)驗(yàn)證明了原子核是由質(zhì)子和中子組成的2.C解析：伽利略認(rèn)為力不是維持物體運(yùn)動(dòng)的原因，而是改變物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的原因；法拉第發(fā)現(xiàn)了電磁感應(yīng)現(xiàn)象，奧斯特發(fā)現(xiàn)了電流的磁效應(yīng)；盧瑟福的α粒子散射實(shí)驗(yàn)證明了原子具有核式結(jié)構(gòu)模型。本題答案為C。3．下列說法中正確的是A．放射性元素發(fā)生一次β衰變，原子序數(shù)減少1B．氫原子由n=3向n=1的能級(jí)躍遷時(shí)，只能輻射2種頻率的光子C．在光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)中，光電子的最大初動(dòng)能與入射光強(qiáng)無關(guān)，只隨入射光的頻率增大而增大D．eq\o\al(235,92)U的半衰期約為7億年，隨著地球環(huán)境的不斷變化，半衰期可以變短3.C解析：β衰變時(shí)，原子核放出一個(gè)電子，同時(shí)轉(zhuǎn)化成新核，形如，可見，原子序數(shù)增加1，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；氫原子由n=3向n=1的能級(jí)躍遷時(shí)，能輻射n=種頻率的光子，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；根據(jù)光電效應(yīng)方程Ek=hν-W0可知，選項(xiàng)C正確；放射性元素的半衰期由原子核內(nèi)部的本身因素決定，與原子所處的物理狀態(tài)或化學(xué)狀態(tài)無關(guān)，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。本題答案為C。4.下面列出的是兩個(gè)核反應(yīng)方程式，X1和X2各代表某種粒子。①Be+H→B+X1②U→Th+X2則以下判斷中正確的是（）A．X1是電子，X2是α粒子B．X1是中子，X2是質(zhì)子C．X1是質(zhì)子，X2是中子D．X1是中子，X2是α粒子4.D解析：根據(jù)質(zhì)量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒可得，X1是即中子，X2是即α粒子，答案為D。5.目前，在居室裝修中經(jīng)常用到花崗巖、大理石等裝飾材料，這些巖石都不同程度地含有放射性元素，下列有關(guān)放射性知識(shí)的說法中正確的是A．β射線與γ射線一樣是電磁波，但穿透本領(lǐng)遠(yuǎn)比γ射線弱B．氡的半衰期為3．8天，4個(gè)氡原子核經(jīng)過7．6天后就一定只剩下1個(gè)氡原子核C．U衰變成要經(jīng)過8次β衰變和8次α衰變D．放射性元素發(fā)生β衰變時(shí)所釋放的電子是原子核內(nèi)的中子轉(zhuǎn)化為質(zhì)子時(shí)產(chǎn)生的6．表示放射性元素碘131(eq\o\al(131,53)I)β衰變的方程是()A.eq\o\al(131,53)I→eq\o\al(127,51)Sb＋eq\o\al(4,2)He B.eq\o\al(131,53)I→eq\o\al(131,54)Xe＋eq\o\al(0,－1)eC.eq\o\al(131,53)I→eq\o\al(130,53)I＋eq\o\al(1,0)n D.eq\o\al(131,53)I→eq\o\al(130,52)Te＋eq\o\al(1,1)H6、B[解析]β衰變釋放的是電子eq\o\al(0,－1)e，A、C、D錯(cuò)誤，B正確．7．核電站核泄漏的污染物中含有碘131和銫137.碘131的半衰期約為8天，會(huì)釋放β射線；銫137是銫133的同位素，半衰期約為30年，發(fā)生衰變時(shí)會(huì)輻射γ射線．下列說法正確的是()A．碘131釋放的β射線由氦核組成B．銫137衰變時(shí)輻射出的γ光子能量小于可見光光子能量C．與銫137相比，碘131衰變更慢D．銫133和銫137含有相同的質(zhì)子數(shù)7、D[解析]①β射線是高速電子流，A錯(cuò)誤；②γ光子能量比可見光光子能量大，B錯(cuò)誤；③碘131比銫137衰變得更快，C錯(cuò)誤．④銫137和銫133是同位素，即核內(nèi)具有相同質(zhì)子數(shù)和不同中子數(shù)，故D正確．8．當(dāng)用具有1.87eV能量的光子照射n＝3激發(fā)態(tài)的氫原子時(shí)()A．氫原子不會(huì)吸收這個(gè)光子B．氫原子吸收該光子后被電離，電離后電子的動(dòng)能為0.36eVC．氫原子吸收該光子后被電離，電離后電子的動(dòng)能為零D．氫原子吸收該光子后不會(huì)被電離8、B[解析]當(dāng)n＝3時(shí)，氫原子的能量E3＝eq\f(－13.6,32)eV＝－1.51eV，所以處于n＝3激發(fā)態(tài)的氫原子的電離能是1.51eV，當(dāng)該原子吸收具有1.87eV能量的光子后被電離，電離后電子的動(dòng)能是(1.87－1.51)eV＝0.36eV.9．氫原子輻射出一個(gè)光子后，根據(jù)波爾理論，下述說法正確的是A．氫原子的能級(jí)減少B．氫原子的電勢(shì)能增大C．核外電子繞核旋轉(zhuǎn)的半徑增大D．核外電子的運(yùn)動(dòng)加速度增大9.AD解析：氫原子從高能級(jí)向低能級(jí)躍遷時(shí)會(huì)輻射出一個(gè)光子，所以輻射出一個(gè)光子后，氫原子的能級(jí)減少，選項(xiàng)A正確；氫原子從高能級(jí)向低能級(jí)躍遷時(shí)，核外電子繞核旋轉(zhuǎn)的半徑減小，其受到的庫侖力增大，加速度增大，因?yàn)閹靵隽ψ稣?，電子的?dòng)能增大，電勢(shì)能減小，所以選項(xiàng)BC錯(cuò)誤，D正確。本題答案為AD。10．關(guān)于近代物理，下列說法正確的是()A．α射線是高速運(yùn)動(dòng)的氦原子B．核聚變反應(yīng)方程eq\o\al(2,1)H＋eq\o\al(3,1)H→eq\o\al(4,2)He＋eq\o\al(1,0)n中，eq\o\al(1,0)n表示質(zhì)子C．從金屬表面逸出的光電子的最大初動(dòng)能與照射光的頻率成正比D．玻爾將量子觀念引入原子領(lǐng)域，其理論能夠解釋氫原子光譜的特征10、D解析：α射線是高速運(yùn)動(dòng)的氦原子核，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；選項(xiàng)B中eq\o\al(1,0)n表示中子；根據(jù)光電效應(yīng)方程eq\f(1,2)mv2＝hν－W可知最大初動(dòng)能與照射光的頻率成線性關(guān)系而非正比關(guān)系，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；根據(jù)玻爾的原子理論可知，選項(xiàng)D正確．11.下列說法正確的是A．玻爾認(rèn)為，氫原子的能量是量子化的B．一個(gè)動(dòng)量為p的電子對(duì)應(yīng)的物質(zhì)波波長為hp(h為普朗克常量)C．天然放射現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)揭示了原子核具有復(fù)雜的結(jié)構(gòu) D．隨著溫度的升高，黑體輻射強(qiáng)度的極大值向波長較長方向移動(dòng)E．一群氫原子處于某一較高的激發(fā)態(tài)，它們?cè)谙蜉^低激發(fā)態(tài)或基態(tài)躍遷時(shí)可能發(fā)出一系列頻率不同的光子，形成光譜中的若干條明線11.ACE解析：根據(jù)玻爾理論，氫原子的能級(jí)和軌道半徑都是量子化的，選項(xiàng)A正確；一個(gè)動(dòng)量為p的電子對(duì)應(yīng)的物質(zhì)波波長應(yīng)該為h/p(h為普朗克常量)，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；天然放射現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)揭示了原子核具有復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，選項(xiàng)C正確；隨著溫度的升高，黑體輻射強(qiáng)度的極大值向頻率較大，波長較短的方向移動(dòng)，選項(xiàng)D錯(cuò)誤；因?yàn)闅湓拥哪芗?jí)是量子化的，氫原子從高能級(jí)向低能級(jí)躍遷時(shí)發(fā)出的光子頻率也是不連續(xù)的，選項(xiàng)E正確。本題答案為ACE。二、非選擇題12、已知能使某金屬產(chǎn)生光電效應(yīng)的極限頻率為υ0，當(dāng)用頻率為2υ0的單色光照射該金屬時(shí)，所產(chǎn)生的光電子的最大初動(dòng)能為。當(dāng)照射光的頻率繼續(xù)增大時(shí)，則逸出功（填“增大”、“減小”或“不變”）12.hv0不變解析：根據(jù)愛因斯坦光電效應(yīng)方程，所求光電子的最大初動(dòng)能為Ek=hν-W0=h·2υ0-hυ0=hv0。金屬的逸出功與金屬本身有關(guān)，而與照射光的頻率無關(guān)，所以即使照射光的頻率增大了，逸出功也不會(huì)變。13．一個(gè)原來靜止的鋰核(eq\o\al(6,3)Li)俘獲一個(gè)速度為v0＝1.54×105m/s的中子后，生成一個(gè)氚核和一個(gè)氦核，已知氚核的速度為v1＝2.0×103m(1)請(qǐng)寫出核反應(yīng)方程；(2)求出氦核的速度v2.13、(1)eq\o\al(6,3)Li＋eq\o\al(1,0)n→eq\o\al(3,1)H＋eq\o\al(4,2)He(2)4×104m/s[解析](1)核反應(yīng)方程：eq\o\al(6,3)Li＋eq\o\al(1,0)n→eq\o\al(3,1)H＋eq\o\al(4,2)He(2)設(shè)中子速度v0的方向?yàn)檎?，中子質(zhì)量為m，則氚核質(zhì)量為3m，氦核質(zhì)量為4m.根據(jù)動(dòng)量守恒定律得：mv0＝－3mv1＋4mv2代入數(shù)據(jù)得：v2＝4×10414．(1)(多選)下列說法正確的是 ()．A．康普頓效應(yīng)進(jìn)一步證實(shí)了光的波動(dòng)特性B．為了解釋黑體輻射規(guī)律，普朗克提出電磁輻射的能量的量子化C．經(jīng)典物理學(xué)不能解釋原子的穩(wěn)定性和原子光譜的分立特征D．天然放射性元素的半衰期與環(huán)境的溫度有關(guān)(2)eq\o\al(234,90)Th是不穩(wěn)定的，能自發(fā)地發(fā)生衰變．①完成eq\o\al(234,90)Th衰變反應(yīng)方程eq\o\al(234,90)Th→eq\o\al(234,91)Pa＋________．②eq\o\al(234,90)Th衰變?yōu)閑q\o\al(222,86)Rn，共經(jīng)過________次α衰變，________次β衰變．圖1(3)氫原子的能級(jí)如圖1所示，有一群處于n＝4能級(jí)的氫原子．如果原子n＝2向n＝1躍遷所發(fā)出的光正好使某種金屬材料產(chǎn)生光電效應(yīng)，則：圖1①這群氫原子發(fā)出的光譜中共有幾條譜線能使該金屬產(chǎn)生光電效應(yīng)？②從能級(jí)n＝4向n＝1發(fā)出的光照射該金屬材料，所產(chǎn)生的光電子的最大初動(dòng)能為多少？14、(1)BC(2)①eq\o\al(0,－1)e②32(3)見解析解析(3)①共有3種頻率的光能夠使金屬發(fā)生光電效應(yīng)．②從n＝4躍遷到n＝1發(fā)出光子的能量ΔE＝E4－E1＝12.75eV，該金屬的逸出功W＝E2－E1＝10.2eV，根據(jù)光電方程ΔE＝Ekm＋W可知，光電子最大初動(dòng)能Ekm＝ΔE－W＝2.55eV.15．(1)(單選)在光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)中，小明同學(xué)用同一實(shí)驗(yàn)裝置(如圖3所示)在甲、乙、丙三種光的照射下得到三條電流表與電壓表計(jì)數(shù)之間的關(guān)系曲線，如圖4所示，則 ()．A．乙光的頻率小于甲光的頻率B．甲光的波長大于丙光的波長C．丙光的光子能量小于甲光的光子能量D．乙光對(duì)應(yīng)的光電子最大初動(dòng)能小于丙光的光電子最大初動(dòng)能(2)用光照射鋁板表面，使它發(fā)生光電效應(yīng)現(xiàn)象，若增加該入射光的強(qiáng)度，則單位時(shí)間內(nèi)從鋁板表面逸出的光電子數(shù)________，從表面逸出的光電子最大動(dòng)量大小________(填“增加”、“減小”或“不變”)．(3)用加速后動(dòng)能為Ek0的質(zhì)子eq\o\al(1,1)H轟擊靜止的原子核X，生成兩個(gè)動(dòng)能均為Ek的eq\o\al(4,2)He核，并釋放出一個(gè)頻率為ν的γ光子，寫出上述核反應(yīng)方程并計(jì)算核反應(yīng)中的質(zhì)量虧損．(γ光子在真空中傳播速度為c，普朗克常量為h)15、(1)B(2)增加不變(3)eq\o\al(1,1)H＋eq\o\al(7,3)X→eq\o\al(4,2)He＋eq\o\al(4,2)He或eq\o\al(1,1)H＋eq\o\al(7,3)Li→eq\o\al(4,2)He＋eq\o\al(4,2)HeΔm＝eq\f(2Ek＋hν