2023年高考物理总复习专题能力进阶练(十二)波粒二象性原子结构和原子核

专题能力进阶练(十二)波粒二象性原子结构和原子核【核心题・达标练】1.原子核的比结合能与质量数的关系图像如图所示,下列说法错误的是()A.原子核的结合能等于把其完全分解成自由核子所需的最小能量B.比结合能越大,核子平均质量越小,原子核越稳定CgLi核比4He核的比结合能小,所以6Li核比4He核更稳定D.292U裂变成中等质量的核,会发生质量亏损,释放能量【解析】选C。根据结合能的定义可知,分散的核子组成原子核时放出的能量叫作原子核结合能,所以原子核的结合能等于使其完全分解成自由核子所需的最小能量,A正确；比结合能越大,核子平均质量越小，原子核越稳定,B正确;gLi核比4He核的比结合能小,所以6Li核比4He核更不稳定,C错误;235U裂变成中等质量的核,会发生质量亏损,释放能量,D正确。2.(2022•湖北选择考)上世纪四十年代初,我国科学家王淦昌先生首先提出证明中微子存在的实验方案:如果静止原子核4Be俘获核外K层电子e,可生成一个新原子核X,并放出中微子V,即7Be+0e→X+0v。根据核反应后原子核X的动能和动量,可以间接测量中微子的能量e4 -1 0e和动量,进而确定中微子的存在。下列说法正确的是( )A.原子核X是3LiB.核反应前后的总质子数不变C.核反应前后总质量数不同D.中微子Ve的电荷量与电子的相同【解析】选A。根据质量数守恒和电荷数守恒有,X的质量数为7,电荷数为3,可知原子核X是7Li,A正确、C错误；由选项A可知,原子核X是7Li,则核反应方程为7Be+0e→Li+0V,3 3 4 -1 3 0e则反应前的总质子数为4,反应后的总质子数为3,B错误；中微子不带电,则中微子V的电荷e量与电子的不相同,D错误。3.（2022•莆田模拟）下列关于放射性元素半衰期的说法正确的是（）A.半衰期越长对环境的影响时间越长B.通过化学方法可以改变放射性元素的半衰期C.通过物理方法可以改变放射性元素的半衰期D.100个放射性元素原子核经过一个半衰期后剩余50个未衰变的原子核【解析】选A。半衰期越长的放射性元素存在的时间越长,则对环境的影响时间越长,故A正确;元素原子核的半衰期是由元素本身决定,与元素所处的物理和化学状态无关,故B、C错误;半衰期是对大量原子核的统计规律,对于单个或者少数是不成立的,故D错误。4.（多选）（2022•浙江6月选考）秦山核电站生产14C的核反应方程为14N+0n→14C+X,其产物14C6的衰变方程为14C→14N+-10。下列说法正确的是（）A.X是1HB.14C可以用作示踪原子6C.10来自原子核外-1D.经过一个半衰期,10个14C将剩下5个【解析】选A、B。根据质量数守恒和电荷数守恒可知,X的质子数为1,质量数为1,即为1H,故A正确;常用的示踪原子有14C618O83H,故B正确;原子核内的一个中子转化为一个质子和一个电子，电子被释放出来,所以1e来自原子核内，故C错误;半衰期是一个统计规律,对于大-1量原子核衰变是成立的,个数较少时规律不成立,故D错误。5.（多选）在光电效应实验中，用频率为V的光照射光电管阴极,发生了光电效应。下列说法正确的是（）A.增大入射光的强度,光电流增大B.减小入射光的强度,光电效应现象消失C.改用频率小于V的光照射,一定不发生光电效应D.改用频率大于V的光照射,光电子的最大初动能变大【解析】选A、D。增大入射光的强度,单位时间内逸出的光电子数目增多，光电流增大,A项正确;光电效应的发生与入射光的强度无关,B项错误；入射光频率小于V时,若仍大于金属的截止频率,仍能发生光电效应,C项错误;增大入射光的频率时，由爱因斯坦光电效应方程E=hνk-W0可知,光电子的最大初动能变大,D项正确。6.核潜艇上核反应堆中可能的一个核反应方程为235U+1n→144Ba+X+31n。下列说法正确的是920 56 0( )A.该过程需要吸收能量B.该过程属于原子核衰变C.X原子核中含有53个中子D.235U核的比结合能大于144Ba核的比结合能92 56【解析】选C。该过程释放能量,A错误;发生的核反应是核裂变,不是原子核的衰变,B错误；由核反应方程满足质量数与电荷数守恒，X原子核质子数为92-56=36,X原子核质量数为235+1-144-3=89得X原子核中子数为89-36=53,(正确；中等质量原子核的比结合能较大352J核的比结合能小于144Ba核的比结合能,D错误。7.氢原子的能级如图所示，已知可见光光子能量范围为1.63~3.10eV,下列说法正确的是()n £/eV Q-0.853 -1-5】2- -34H.6A.氢原子从n=4能级跃迁到n=2能级,辐射出的光为红外线B.氢原子从n=2能级跃迁到n=1能级,辐射出的光为可见光C.氢原子从n=4能级跃迁到n=2能级和从n=3能级跃迁到n=1能级相比前者辐射出的光子的波长较长D.处于基态的氢原子可以吸收能量为0.4eV的光子来实现跃迁【解析】选C。氢原子从n=4能级跃迁到n=2能级,发出的光子能量∆E=-0.85eV-(-3.41eV)=2.55eV,因可见光光子能量范围为1.63~3.10eV,则辐射出的光是可见光,而红外线的能量小于可见光，故A错误;氢原子从n=2能级跃迁到n=1能级,发出的光子能量∆E2=-3.4eV-(-13.6eV)=10.2eV,辐射的光能量不在1.63eV到.10eV之间,不是可见光,故B错误;氢原子从n=3能级跃迁到n=1能级,发出的光子能量ΔE3=-1.51eV-(-13.6eV)=12.09eV,因此氢原子从n=4能级跃迁到n=2能级和从n=3能级跃迁到n=1能级相比,前者辐射的光子的能量较小,对应光子波长较长,故C正确;氢原子从n=2能级跃迁到n=1能级时发出的光子能量∆E2=10.2eV,因此不可能吸收能量为10.4eV的光子来实现跃迁，故D错误。.氧化铟锡是一种半导体,兼具透明和导电的特质,常被应用于手机和平板电脑屏幕,还做成薄膜用在挡风玻璃上防霜,涂有氧化铟锡薄膜的客机挡风上面有一些彩色条纹。氧化铟锡的相邻能级之间的能级差是3.75~4.00eV。可见光的波长在400~780nm之间，可见光的光子能量最大为3.1eV,氧化铟锡无法吸收可见光光子从低能级向高能级跃迁。下列说法正确的是( )A.彩色条纹是光的衍射造成的B.氧化铟锡可以吸收红外线光子从低能级向高能级跃迁C.氧化铟锡可以吸收紫外线光子从低能级向高能级跃迁D.同等条件下,紫外线比红外线更容易发生衍射【解析】选C。彩色条纹是薄膜干涉造成的,A错误;根据E=hν=h^,可以知道紫外线光子能量A更大,故氧化铟锡可以吸收紫外线从低能级向高能级跃迁,B错误,C正确;紫外线的波长比红外线的要短,更难发生衍射,D错误。【培优题•提能练】.静止在真空匀强电场中的某原子核发生衰变,其衰变粒子与反冲核的初速度方向均与电场方向垂直,且经过相等的时间后形成的轨迹如图所示(a、b表示长度)。原子核重力不计,则该衰变方程可能是()A.29328U→24He+29304ThB.226Ra→4He+222Rn92 2 86C.29304Th→-10e+29314PaD.14C→0e+14N6 -1 7【解题指导】解答本题应注意以下两点:(1)根据轨迹的弯曲方向可判断粒子的带电性质。(2)根据类平抛运动的分析方法,可分析两粒子的速度关系。【解析】选A。由轨迹弯曲方向可以看出,反冲核与衰变粒子的受力方向均与电场强度方向相同,带正电,所以放出的粒子为α粒子,C、D错误;设运动时间为t,上轨迹粒子电荷量为q1,质量为m1,下轨迹粒子电荷量为q2,质量为m2,由动量守恒有m1vι=m2v2,根据类平抛运动规律,则有v1t=9a,2•空∙t2=a,v2t=b,1•生⅛=5b,联立得到生=41-,所以A选项中方程粒子符合,B选项方程粒子不符合,A正确,B错误。.某种复式光由红、蓝两种颜色的光组成,其光强度对波长的关系如图甲所示,红光范围的光强度比蓝光范围的光强度大很多。某学生以此光照射某一金属,进行光电效应实验,发现皆可产生光电子,如图乙所示。设可变直流电源的电压为U时测得的光电流为I,测得多组数据,则下列图像中该实验所测得的I-U关系可能正确的是（）500 600 700ROWavelungilKnin)【解析】选A。蓝光的频率高，由eU=hν-W可知,蓝光的遏止电压比较大,所以在反向电压减可变直流电源小到红光的遏止电压前,只有蓝光的光电子辐射出,所以光电流较小,当反向电压达到红光的遏止电压之后,既有红光的光电子发出又有蓝光的光电子发出光电流变大,故A正确,B、C、D错误。.（2022•广东选择考）目前科学家已经能够制备出能量量子数n较大的氢原子。氢原子第n能级的能量为En=a,其中E1=-13.6eV。如图是按能量排列的电磁波谱，要使n=20的氢原子吸收一个光子后,恰好失去一