专题分层突破练12 光电效应 原子结构和原子核A组1.(2021山东济南高三一模)“实时荧光定量PCR”是目前检测病毒的常见方法。一般情况下,当特定的荧光染料被一定波长的光照射时,入射光的一部分能量被该物质吸收,剩余的能量将荧光染料中的原子激发,由低能级跃迁到较高能级,经过较短时间后荧光染料便可发出荧光。仅考虑以上情况,下列关于荧光染料发出的荧光的说法正确的是( ) A.荧光光谱是连续谱B.荧光波长一定大于入射光的波长C.荧光波长可能小于入射光的波长D.荧光波长一定等于入射光的波长2.(2021天津河东区一模)下列说法正确的是( )A.α射线的穿透能力比γ射线强B.天然放射现象说明电子具有复杂的结构C.核聚变中平均每个核子放出的能量比裂变中平均每个核子的小D.半衰期跟放射性元素以单质或化合物形式存在无关3.(2021四川绵阳高三三模)用α粒子轰击Ni核的核反应方程是HeNiCuH+X,则( )A.X的电荷数与H的电荷数相同B.X的质量数与H的质量数相同CCu的核子数比Ni的核子数多1DCu的中子数比Ni的中子数多24.(2021山东聊城高三二模)下列说法正确的是( )A.结合能越大的原子核中的核子结合得越牢固,原子核越稳定B.在HeO+X核反应中,X是质子,这个反应过程为α衰变C.一个处于n=4激发态的氢原子向低能级跃迁时,最多可以产生6种不同频率的光子D.氢原子的核外电子从低能级跃迁到高能级,电子的动能减少,电势能增大5.(2021安徽黄山高三二模)下列说法正确的是( )A.一定质量的放射性物质发生衰变时,每经一个半衰期,物质总质量将减为原质量的B.只要照射金属板的光强足够大,就一定可以发生光电效应现象C.核子结合成原子核时,比结合能越大,原子核越稳定D.核裂变反应放热,核聚变反应吸热6.(2021山东德州高三二模)用回旋加速器对质子加速,质子经加速后以Ek的动能轰击静止的锂原子核,其核反应方程为Li→He。已知质子质量为m1,锂原子核的质量为m2,α粒子的质量为m3,光速为c。若核反应释放的能量全部转化为α粒子的动能,则两α粒子的总动能为( )A.(m1+m2-m3)c2+EkB.(m3-m1-m2)c2+EkC.(m1+m2-2m3)c2D.(m1+m2-2m3)c2+Ek7.(2021广东潮州高三二模)2020年11月27日00时41分,华龙一号全球首堆——中核集团福清核电5号机组首次并网成功。华龙一号全球首堆并网成功,标志着我国打破了国外核电技术垄断,正式进入核电技术先进国家行列。结合你所学知识,以下说法正确的是( )
A.华龙一号涉及核反应可能为HeAlnB.华龙一号涉及核反应可能为Y+nC.在核反应过程中,原子核平均核子质量增加D.在核反应过程中,原子核比结合能减小8.(2021河北高三三模)一静止的铝原子核Al俘获一速度大小为1.4×107m/s的氢原子核H后,变为稳定的硅原子核Si,下列说法正确的是( )A.该核反应方程为AlSieB.若无其他粒子产生,则反应后Si的速度大小约为5×105m/sC.核反应后的电荷数比核反应前的电荷数小D.核反应后的质量数比核反应前的质量数大9.(2021天津南开区高三一模)2020年11月24日4时30分,我国用长征五号遥五运载火箭成功发射嫦娥五号探测器。该探测器顺利到达月球表面并取回1.73kg月壤。氦3大量存在于月壤中,是未来的清洁能源。两个氦3聚变的核反应方程是HeHeHe+2X+12.86MeV,已知氦3、氦4和X粒子的质量分别为m1、m2和m3。下列说法正确的是( )A.核裂变比核聚变更为安全、清洁B.X粒子为中子C.两个轻核结合成质量较大的核,比结合能较聚变前增大D.由核反应过程质量守恒可知2m1=m2+2m310.(2021江苏南京高三二模)下列关于放射性元素衰变的说法正确的是( )A.ThHe,钍核和α粒子的结合能之和一定大于铀核的结合能B.钍核Th)发生β衰变时,新核中子数不变C.铀核U)衰变为Pb)的过程中,要经过8次α衰变和4次β衰变D.放射性元素的半衰期与原子所处的化学状态和外部条件有关11.(2021陕西高三二模)2019年9月10日,我国国产首批医用Co原料组件从秦山核电站启运,这标志着我国伽马刀设备“中国芯”供应问题得到解决,核电站是利用中子照射Co制备Co的,伽马刀是利用Co发生β衰变释放的射线工作的。已知Co的半衰期约为5.3年,下列说法正确的是( )A.秦山核电站制备Co的反应是轻核聚变BCo发生衰变后产生的新核比Co少一个电子CCo发生β衰变的方程为CoNieDCo制成后,经过10.6年Co全部衰变成其他新核B组12.(2021山东潍坊高三一模)一群处于n=4能级的氢原子,向低能级跃迁发出多种光,用这束光照射图甲电路的阴极K。阴极K为金属钙,其逸出功为3.20eV。氢原子能级如图乙所示,则下列说法正确的是( )
A.该光束中能使K发生光电效应的光有4种B.光电子的最大初动能为9.55eVC.光电子到达阳极A时动能的最大差值为2.55eVD.向右滑动触头P,电流表示数一定变大13.(2021湖南衡阳高三一模)如图所示,图甲为氢原子的能级图,大量处于n=4激发态的氢原子跃迁时,发出频率不同的大量光子,其中频率最高的光子照射到图乙电路中光电管阴极K上时,电路中电流随电压变化的图象如图丙所示。下列说法正确的是( )A.光电管阴极K金属材料的逸出功为5.75eVB.这些氢原子跃迁时共发出3种频率的光C.若调节滑动变阻器滑片能使光电流为零,则可判断图乙中电源右侧为正极D.氢原子跃迁放出的光子中有2种频率的光子可以使阴极K发生光电效应现象14.(2021江西高三二模)美国物理学家密立根从1907年开始以精湛的技术测量光电效应中的几个重要的物理量,如图甲所示,他测量金属的遏止电压Uc与入射光频率ν的关系,描绘出图乙中的图象,由此算出普朗克常量h。电子电荷量用e表示,则下列说法错误的是( )A.入射光的频率增大,测遏止电压时,应使滑动变阻器的滑片P向N端移动B.由Uc-ν图象可知,这种金属的截止频率为νcC.增大入射光的强度,光电子的最大初动能也增大D.由Uc-ν图象可求普朗克常量表达式为h=专题分层突破练12 光电效应 原子结构和原子核1.C 解析因为荧光染料吸收的是一定波长的光,由于能级的不连续性,所以荧光染料被激发后,发出的光是不连续的,A错误;由于原子从低能级向高能级跃迁后不稳定再次向低能级跃迁,跃迁中释放的能量可能大于、等于或者小于入射光的能量,
所以荧光波长可能小于入射光的波长,故C正确,B、D错误。故选C。2.D 解析γ射线的穿透能力比α射线的穿透能力强,故A错误;天然放射现象说明原子核具有复杂结构,故B错误;聚变前要先使原有的原子结构破坏,发生类似裂变,然后重新组合成新的原子发生聚变,有质量亏损,因此核聚变中平均每个核子放出的能量比裂变中平均每个核子的大,故C错误;半衰期是放射性元素固有的属性,和元素存在的形式无关,故D正确。3.B 解析X为中子n,X的质量数与H的质量数相同,电荷数为0,A错误,B正确Cu的核子数比Ni的核子数多2,C错误Cu的中子数比Ni的中子数多1,D错误。4.D 解析比结合能越大,原子核中核子结合得越牢固,原子核越稳定,A错误;在HeO+X核反应中,X是质子,但反应过程不是α衰变,B错误;一个处于n=4激发态的氢原子向低能级跃迁时,最多可产生3种不同频率的光子,即4→3,3→2,2→1,C错误;按照玻尔理论,氢原子核外电子从低能级跃迁到高能级时,原子能量增大,电子轨道半径增大,根据k=m知,电子动能减小,D正确。5.C 解析一定质量的放射性物质发生衰变时,每经一个半衰期,发生衰变的原子数将减为原来的,故A错误;只有照射金属板的光的频率高于该金属板的极限频率,才可以发生光电效应现象,故B错误;核子结合成原子核时,比结合能越大,说明分开这些核子所耗费的能量越多,原子核越稳定,故C正确;核裂变反应放热,核聚变反应也是放热,故D错误。6.D 解析根据质能方程,质子轰击锂原子释放的能量为ΔE=Δmc2=(m1+m2-2m3)c2,质子加速后的能量为Ek,则两α粒子的总动能E=(m1+m2-2m3)c2+Ek,故A、B、C错误,D正确。7.B 解析华龙一号是核电技术,因此涉及的核反应可能为铀核裂变,即Y+n,选项A错误,B正确;裂变反应由重核裂变为两个或多个中等质量的核,因此原子核平均核子质量减少,选项C错误;裂变反应由不稳定的重核裂变为两个或多个中等质量相对稳定的核,所以原子核比结合能增大,选项D错误。8.B 解析根据质量数和电荷数守恒可得核反应方程为AlSi,选项A、C、D均错误;若无其他粒子产生,由动量守恒定律有mHv0=(mH+mAl)vSi,可得Si的速度大小约为5×105m/s,选项B正确。9.C 解析核聚变需要在超高温、高压的条件下才能发生反应,一旦条件不满足就会停止反应,且没有放射性污染,比核裂变更为安全、清洁,A错误;据电荷数守恒及质量数守恒可确定X粒子为质子,B错误;两个轻核结合成质量较大的核,比结合能较聚变前增大,C正确;核反应过程有质量亏损,故2m1>m2+2m3,D错误。10.A 解析钍核和α粒子比铀核稳定,则钍核和α粒子的平均结合能比铀核的大,所以钍核和α粒子的结合能之和一定大于铀核的结合能,则A正确;钍核Th)发生β衰变时,中子数减少,质子数增加,质量数不变,所以B错误;铀核U)衰变为Pb)的过程中,要经过8次α衰变和6次β衰变,所以C错误;放射性元素的半衰期与原子所处的化学状态和外部条件无关,所以D错误。11.C 解析秦山核电站制备Co的反应是原子核的人工转变,A项错误Co发生衰变,方程为CoNie,其中一个中子变成一个质子,同时放出一个电子,B项错误,C项正确Co制成后,经过10.6年,即2个半衰期,还剩2的Co没有衰变,D项错误。12.B 解析第4能级的氢原子,向低能级跃迁过程中可能的情况为:n=4→1,n=4→3,n=4→2,n=3→2,n=3→1,n=2→1,能发出6种不同频率的光,而金属钙的逸出功为3.20eV,能使K发生光电效应的光仅有n=4→1,n=3→1,n=2→1,3种,故A错误;光电子的最大初动能为Ekmax=-0.85-(-13.6)-3.20=9.55eV,故B正确;光电子到达阳极A时动能的最大差值为电场力做的功,eU=hν-W0=9.55eV,故C错误;光电效应中只有在光电流达到饱和前正向电压越大,光电流越大,故电流表示数不一定变大,故D错误;故选B。
13.A 解析由图甲可知光子的能量为E=-0.85eV-(-13.6eV)=12.75eV,由图丙可知遏止电压为7V,所以光电子的初动能为Ek=eU=7eV,所以金属材料的逸出功为W=E-Ek=5.75eV,故A正确;由排列组合的规律可知,处于n=4激发态的氢原子跃迁时能够发出6种频率的光,故B错误;光电子由阴极K向对面的极板运动,形成的电流在图乙中从右向左流动,要阻止该电流,需要施加反向电压,即电源左侧应该为正极,故C错误;只要光子的能量大于5.75eV,就可以使阴极K发生光电效应,由图甲可知满足要求的有3种频率的光子,故D错误。14.C 解析入射光的频率增大,光电子的最大初动能增大,则遏止电压增大,测遏止电压时,应使滑动变阻器的滑片P向N端移动,故A正确,不符合题意;根据Ekm=hν-W0=eUc,解得Uc=,图线的斜率k=,则h=,当遏止电压为零时,ν=νc,故B、D正确,不符合题意;根据光电效应方程Ekm=hν-W0知,光电子的最大初动能与入射光的强度无关,故C错误,符合题意。
