1、1第十三章 波粒二象性 原子结构 原子核本章综合能力提升练(限时：45 分钟)一、单项选择题1.关于玻尔的原子模型理论，下列说法正确的是( )A.原子可以处于连续的能量状态中B.原子的能量状态可能是连续的C.原子的核外电子在确定轨道上运动时，要向外辐射能量D.原子的核外电子在确定轨道上运动时，不向外辐射能量答案 D2.以下是有关近代物理内容的若干叙述，其中不正确的有( )A.每个核子只跟邻近的核子发生核力作用B.太阳内部发生的核反应是热核反应C.原子的核式结构模型是由汤姆孙在 粒子散射实验基础上提出的D.关于原子核内部的信息，最早来自天然放射现象答案 C解析 核力为短程力，只能跟邻近的核子产生
2、核力的作用，故 A 正确；太阳内部发生的是热核反应，故 B 正确；原子的核式结构模型是由卢瑟福在 粒子散射实验基础上提出的，故C 错误；关于原子核内部的信息，最早来自于天然放射现象，故 D 正确.3.下列有关原子结构和原子核的认识，其中正确的是( )A. 射线是高速运动的电子流B.氢原子辐射光子后，其绕核运动的电子动能增大C.太阳辐射能量的主要来源是太阳中发生的重核裂变D. Bi 的半衰期是 5 天，100 克 Bi 经过 10 天后还剩下 50 克21083 21083答案 B解析 射 线 是 高 速 电 子 流 ， 而 射 线 是 一 种 电 磁 波 ， 选 项 A 错 误 .氢 原 子
3、辐 射 光 子 后 ， 绕核 运 动 的 电 子 距 核 更 近 ， 动 能 增 大 ， 选 项 B 正 确 .太 阳 辐 射 能 量 的 主 要 来 源 是 太 阳 内 部 氢 核 的聚 变 ， 选 项 C 错 误 .10 天 为 两 个 半 衰 期 ， 剩 余 的 Bi 为 100( )tg 100( )2 g 25 g，2108312 12选 项 D 错 误 .4.以下说法中不正确的是( )A.不管是阴极射线还是 射线，本质上都是电子2B.根据玻尔的观点，电子若从高能级向低能级跃迁定会放出光子C.放射性同位素的半衰期跟原子所处的化学状态和外部条件有关D.利用 射线来测金属的厚度，是利用
4、射线具有很强的贯穿能力答案 C解析 阴极射线是核外电子电离后飞出的， 射线是由核内中子转化为质子时放出的电子流，即本质上都是电子，A 选项正确；根据玻尔理论，电子从高能级向低能级跃迁过程中，会放出光子，光子的能量就等于能级之差，B 选项正确；半衰期由核内部自身的因素决定，与其他一切的外部条件无关，C 选项错误；三种射线中， 射线的贯穿能力最强，可用来测金属厚度，D 选项正确.5.曾任美国总统的老布什曾让医生们虚惊了一场，那是在访日宴会上突然昏厥，美国政府急忙地将他送回国，医生用 123I 进行诊断，通过体外跟踪，迅速查出了病因. 123I 的特性是( )A.半衰期长，能迅速从体内清除 B.半衰
5、期长，并缓慢从体内清除C.半衰期短，能迅速从体内清除 D.半衰期短，并缓慢从体内清除答案 C解析 利用放射性同位素 123I 放出的 射线，穿透本领比 、 射线强. 123I 的半衰期较短，可以迅速从体内消失，不至于因长时间辐射而对身体造成伤害.故 C 对.二、多项选择题6.(2019 届温州市模拟)下列物理现象正确的是( )A.电子的衍射现象说明实物粒子也具有波动性B.链式反应属于重核的聚变C.能量越大的光子波长越长D.核力是强相互作用答案 AD7.(2017浙江 4 月选考14)下列说法正确的是( )A.、 射线都是电磁波B.原子核中所有核子单独存在时质量总和大于该原子核的总质量C.在 L
6、C 振荡电路中，电容器刚放电时，电容器极板上电荷量最多，回路电流最小D.处于 n4 激发态的氢原子共能辐射出 4 种不同频率的光子答案 BC解析 射 线 为 高 速 电 子 流 ， 不 是 电 磁 波 ， 选 项 A 错 误 .原 子 核 的 总 质 量 小 于 组 成 它 的 所 有核 子 的 质 量 之 和 ， 选 项 B 正 确 .LC 振 荡 电 路 中 ， 电 容 器 开 始 放 电 时 ， 由 于 自 感 线 圈 的 阻 碍 作用 ， 因 此 回 路 电 流 从 小 变 大 ， 选 项 C 正 确 .大 量 处 于 n 4 激 发 态 的 氢 原 子 可 以 放 出 C 6 种24
7、不 同 频 率 的 光 子 ， 单 个 处 于 n 4 激 发 态 的 氢 原 子 最 多 可 以 放 出 3 种 不 同 频 率 的 光 子 ， 选 项 D错 误 .38.(2015浙江 10 月选考14 改编)氢原子从 n6 跃迁到 n2 能级时辐射出频率为 1的光子，从 n5 跃迁到 n2 能级时辐射出频率为 2的光子.下列说法正确的是( )A.频率为 1的光子的能量较大B.频率为 1的光子的动量较大C.做双缝干涉实验时，频率为 1的光产生的条纹间距较大D.用同一种金属做光电效应实验时，若均可发生光电效应，频率为 1的光产生的光电子的最大初动能较大答案 ABD解析 氢原子从高能级跃迁到低
8、能级时会辐射出光子，有 h Em En，故可知频率为 1的光子的能量较大， 1 2，故 A 正确；由 ， 得光子的动量 p ，频率为hp c hc 1的光子的动量较大，故 B 正确；在双缝干涉实验中，屏上相邻的亮条纹(或暗条纹)之间距离 x 与波长、双缝间距 d 及屏到双缝距离 l 的关系为 x ，频率为 1的光ld lcd产生的条纹间距较小，故 C 错误；用同种金属做光电效应实验时， Ek h W0，频率为 1的光产生的光电子的最大初动能较大，故 D 正确.9.能源是社会发展的基础，发展核能是解决能源问题的途径之一，下列释放核能的反应方程，表述正确的有( )A. H H He n 是核聚变反
9、应31 21 42 10B. H H He n 是 衰变31 21 42 10C. U n Ba Kr3 n 是核裂变反应23592 10 14456 8936 10D. U n Xe Sr2 n 是 衰变23592 10 1405 9438 10答案 AC解析 两 个 轻 核 聚 合 成 一 个 较 重 的 核 的 反 应 为 核 聚 变 反 应 ， 故 A 对 ， B 错 .重 核 被 中 子 轰 击 后 分裂 成 两 个 中 等 质 量 的 原 子 核 并 放 出 若 干 个 中 子 的 反 应 为 核 裂 变 反 应 ， 故 C 对 .原 子 核 放 出 或 粒 子 后 变 成 另 一
10、 种 原 子 核 的 反 应 称 为 原 子 核 的 衰 变 .原 子 核 衰 变 的 反 应 物 只 有 一 种 ， 故 D 错 .10.如图 1 所示为光电管工作原理图，当有波长(均指真空中的波长，下同)为 的光照射阴极 K 时，电路中有光电流，则( )图 1A.换用波长为 1( 1 )的光照射阴极 K 时，电路中一定没有光电流4B.换用波长为 2( 2 )的光照射阴极 K 时，电路中一定有光电流C.增加电路中电源电压，电路中的光电流一定增大D.将电路中电源的极性反接，电路中可能有光电流答案 BD解析 波长为 1( 1 )的光的频率有可能大于阴极 K 的极限频率，电路中可能有光电流，A 错
11、误；波长为 2( 2 )的光的频率一定大于阴极 K 的极限频率，电路中一定有光电流，B 正确；增加电路中电源电压，达到饱和电流时，电路中的光电流不再增大，C 错误；将电路中电源的极性反接，加的是反向电压，此反向电压可能低于遏止电压，D 正确.11.甲、乙两种金属发生光电效应时，光电子的最大初动能与入射光频率间的关系分别如图2 中的 a、 b 所示.下列判断正确的是( )图 2A.图线 a 与 b 不一定平行B.图线 a 与 b 的斜率是定值，与入射光和金属材料均无关C.乙金属的极限频率大于甲金属的极限频率D.甲、乙两种金属发生光电效应时，若光电子的最大初动能相同，甲金属的入射光频率大答案 BC
12、解析 根据光电效应方程 Ek h W0 h h c知，图线的斜率表示普朗克常量，因此图线 a 与 b 一定平行，且图线斜率是固定值，与入射光和金属材料皆无关，故 A 错误，B 正确；横轴截距表示最大初动能为零时的入射光频率，此时的频率等于金属的极限频率，由题图可知乙金属的极限频率大于甲金属的极限频率，故 C 正确；当 0 时，此时图线与纵轴的截距的绝对值就是逸出功的数值，乙金属的逸出功大于甲金属的逸出功，由光电效应方程Ek h W0知，甲、乙两种金属发生光电效应时，若光电子的最大初动能相同，则甲金属的入射光频率小，故 D 错误.12.如图 3 所示， 子与氢原子核(质子)构成的原子称为 氢原子
13、.它在原子核物理的研究中有重要作用.图为 氢原子的能级示意图，假定光子能量为 E 的一束光照射容器中大量处于 n2 能级的 氢原子， 氢原子吸收光子后，发出频率为 1、 2、 3、 4、 5和 6的光，且频率依次增大，则( )5图 3A. 氢原子吸收光子后处于 n5 能级B. 氢原子吸收光子后处于 n4 能级C.E 等于 h( 6 4)D.E 等于 h( 5 2)答案 BC解析 由 nC 6，解得： m4，即 氢原子吸收能量后先从 n2 能级跃迁到 n4 能级，2m然后从 n4 能级向低能级跃迁，故 A 错误，B 正确.辐射光子按能量从小到大的顺序排列为能级 4 到能级 3，能级 3 到能级
14、2，能级 4 到能级 2，能级 2 到能级 1，能级 3 到能级 1，能级 4 到能级 1.所以能量 E 与 h 3相等，也等于 h( 1 2)，也等于 h( 6 4)，故 C 正确，D 错误.13.氢原子能级图如图 4 所示， a、 b、 c 分别表示原子在不同能级之间的三种跃迁途径，设a、 b、 c 在跃迁过程中，放出光子的能量和波长分别是 Ea、 Eb、 Ec和 a、 b、 c，若 a 光恰能使某金属发生光电效应，则( )图 4A. a b cB. 1 b 1 a 1 cC.Eb Ea EcD.c 光也能使该金属发生光电效应答案 BC解析 由 Em En h ，知 Eb Ea Ec，又由
15、 ，所以 h h h ，则c c b c a c c ，故 A 错误，B、C 正确. a 光的能量大于 c 光的能量，故 a 光的频率大于 c 光1 b 1 a 1 c的频率，因 a 光恰能使某金属发生光电效应，即 a 光频率等于金属的截止频率，所以 c 光频率小于金属的截止频率，故 c 光不能使该金属发生光电效应，D 错误.614.图 5 中四幅图涉及不同的物理知识，其中说法正确的是( )图 5A.图甲：用紫外线照射金属锌板表面时会发生光电效应，当增大紫外线的照射强度时，从锌板表面逸出的光电子的最大初动能也随之增大B.图乙：卢瑟福通过分析 粒子散射实验结果，提出了原子的核式结构模型C.图丙：
16、氢原子由较高能级跃迁到较低能级时，会释放出一定频率的光子D.图丁：原来有 10 个氡 222，经过一个半衰期的时间，一定还剩余 5 个答案 BC解析 根据 Ek h W0，光电子的最大初动能与入射光的强度无关，故 A 错误；卢瑟福通过分析 粒子散射实验结果，提出了原子的核式结构模型，故 B 正确；氢原子由较高能级跃迁到较低能级时，能量减小，向外辐射光子，故 C 正确；半衰期具有统计规律，对大量的原子核适用，对少数的原子核不适用，故 D 错误.15.科学家通过对月壤样品进行实验分析，估计月壤中氦 3 的资源总量可达 100500 万吨，若能实现商业化运用，月壤中的氦 3 可供地球能源需求达数万年
17、.利用氦 3 的核反应方程为：He H HeX.则下列说法中正确的是( )32 21 42A.上式中 X 应为质子B.目前地球上的核电站正是利用氦 3 作为核燃料，因此迫切需要开发月壤的氦 3C.反应前 He 与 H 的质量之和等于反应后 He 与 X 的质量之和32 21 42D.反应前 He 与 H 的质量之和大于反应后 He 与 X 的质量之和32 21 42答案 AD解析 根据核反应过程中质量数和电荷数守恒，利用氦 3 的核反应方程为He H He H，即 X 为质子，选项 A 正确；目前的核电站主要采用了铀 235 的核裂变，32 21 42 1而核聚变仍处于实验阶段，选项 B 错误
18、；由于核聚变过程中存在质量亏损，故反应前 He327与 H 的质量之和大于反应后 He 与 X 的质量之和，选项 C 错误，D 正确.21 4216.如图 6 所示为氢原子的能级图.氢原子从 n5 能级跃迁到 n3 能级时辐射出 a 光子，从n4 能级跃迁到 n2 能级时辐射出 b 光子.下列说法正确的是( )图 6A.a 光子的能量比 b 光子的能量大B.若 a、 b 两种光在同一种均匀介质中传播，则 a 光的传播速度比 b 光的传播速度大C.若 b 光能使某种金属发生光电效应，则 a 光一定能使该金属发生光电效应D.若用同一双缝干涉装置进行实验，用 a 光照射双缝得到相邻亮条纹的间距比用
19、b 光照射双缝得到的相邻亮条纹的间距大答案 BD解析 据题意，氢原子从 n5 能级跃迁到 n3 能级释放的光子能量为 Ea0.97eV h a，氢原子从 n4 能级跃迁到 n2 能级释放的光子能量为 Eb2.55eV h b，则知 b 光光子的能量大，频率也大，在同一种均匀介质中，频率越大的光传播速度越慢，A 错误，B 正确.如果 b 光能使某种金属发生光电效应，则 a 光不一定能使其发生光电效应，C 错误. a 光频率较小，则 a 光波长较长，所以在做双缝干涉实验时，用a 光照射双缝时得到的干涉条纹较宽，D 正确.17.在家居装饰中常用到花岗岩、大理石等天然石材，这些岩石都含有不同程度的放射
20、性元素.下列说法中正确的是( )A.放射性元素 U 发生 衰变的方程是： U Th He23892 23892 23490 42B. 衰变中， 粒子获得的能量越大，其德布罗意波的波长越短C. 衰变中产生的电子来源于原子核的内部，故半衰期会受元素化学状态的影响D.若某一原子核衰变辐射出一个频率为 的 光子，该过程质量亏损为 m，则h mc28答案 AB解析 放射性元素 U 发生 衰变的方程是： U Th He，故 A 正确；根据23892 23892 23490 42 知， 粒子获得的能量越大，其德布罗意波的波长越短，故 B 正确； 衰变hp h2mEk中产生的电子来源于原子核的内部，但是半衰期不会受元素化学状态的影响，故 C 错误；原子核衰变后，质量亏损产生的能量为 mc2 h Ek，可知 h mc2，故 D 错误.
