提升训练19 波粒二象性和原子物理1.下列叙述中正确的是( )A.一切物体都在辐射电磁波B.一般物体辐射电磁波的情况只与温度有关C.黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与黑体温度有关D.黑体能够完全吸收入射的各种波长的电磁波2.某金属在光的照射下产生光电效应,其遏止电压Uc与入射光频率ν的关系图象如图所示,则由图象可知( )A.若已知电子电荷量e,就可以求出普朗克常量hB.遏止电压是确定的,与照射光的频率无关C.入射光的频率为2ν0时,产生的光电子的最大初动能为hν0D.入射光的频率为3ν0时,产生的光电子的最大初动能为hν03.如图所示是氢原子的能级图,大量处于n=4激发态的氢原子向低能级跃迁时,一共可以辐射出6种不同频率的光子,其中巴耳末系是指氢原子由高能级向n=2能级跃迁时释放的光子,则( )A.6种光子中波长最长的是n=4激发态跃迁到基态时产生的B.在6种光子中,从n=4能级跃迁到n=1能级释放的光子康普顿效应最明显C.使n=4能级的氢原子电离至少要0.85eV的能量D.若从n=2能级跃迁到基态释放的光子能使某金属板发生光电效应,则从n=3能级跃迁到n=2能级释放的光子也一定能使该板发生光电效应4.如图甲所示,合上开关,用光子能量为2.5eV的一束光照射阴极K,发现电流表读数不为零。调节滑动变阻器,发现当电压表读数小于0.60V时,电流表读数仍不为零,当电压表读数大于或等于0.60V时,电流表读数为零。把电路改为图乙,当电压表读数为2V时,则逸出功及电子到达阳极时的最大动能为( )4\nA.1.5eV,0.6eVB.1.7eV,1.9eVC.1.9eV,2.6eVD.3.1eV,4.5eV5.下列说法正确的是( )A.汤姆生做了α散射实验,表明原子具有核式结构B.太阳辐射的能量主要来自太阳内部的热核反应C.光电效应的发生几乎是瞬时的,产生电流的时间不超过10-9sD.β衰变的实质是核内的中子转化成了一个质子和一个电子6.下列说法正确的是( )A.图甲中,当弧光灯发出的光照射到锌板上时,与锌板相连的验电器铝箔有张角,证明光具有粒子性B.图乙为某金属在光的照射下,光电子最大初动能Ek与入射光频率ν的关系图象,当入射光的频率为2ν0时,产生的光电子的最大初动能为EC.图丙中,用从n=2能级跃迁到n=1能级辐射出的光照射逸出功为6.34eV的金属铂,不能发生光电效应D.图丁是放射性元素发出的射线在磁场中偏转示意图,射线c是β粒子流,它产生的机理是原子的核外电子挣脱原子核的束缚而形成的7.2022年年初,我国研制的“大连光源”——极紫外自由电子激光装置,发生了波长在100nm(1nm=10-9m)附近连续可调的世界上最强的极紫外激光脉冲,“大连光源”因其光子的能量大、密度高,可在能源利用、光刻技术、雾霾治理等领域的研究中发挥重要作用。一个处于极紫外波段的光子所具有的能量可以电离一个分子,但又不会把分子打碎。据此判断,能够电离一个分子的能量约为(取普朗克常量h=6.6×10-34J·s,真空光速c=3×108m/s)( )A.10-21JB.10-18JC.10-15JD.10-12J8.人们发现,不同的原子核,其核子的平均质量(原子核的质量除以核子数)与原子序数有如图所示的关系。下列关于原子结构和核反应的说法正确的是( )A.由图可知,原子核D和E聚变成原子核F时会有质量亏损,要吸收能量B.由图可知,原子核A裂变成原子核B和C时会有质量亏损,要放出核能C.已知原子核A裂变成原子核B和C时放出的γ射线能使某金属板逸出光电子,若增加γ射线强度,则逸出光电子的最大初动能增大D.在核反应堆的铀棒之间插入镉棒是为了控制核反应速度4\n9.放射性同位素电池是一种新型电池,它是利用放射性同位素衰变放出的高速带电粒子(α射线、β射线)与物质相互作用,射线的动能被吸收后转变为热能,再通过换能器转化为电能的一种装置。其构造大致是最外层是由合金制成的保护层,次外层是防止射线泄漏的辐射屏蔽层,第三层是把热能转化成电能的换能器,最里层是放射性同位素。电池使用的三种放射性同位素的半衰期和发出的射线如下表:同位素90Sr210Po238Pu射线βαα半衰期28年138天89.6年若选择上述某一种同位素作为放射源,使用相同材料制成的辐射屏蔽层,制造用于执行长期航天任务的核电池,则下列论述正确的是( )A.90Sr的半衰期较长,使用寿命较长,放出的β射线比α射线的贯穿本领弱,所需的屏蔽材料较薄B.210Po的半衰期最短,使用寿命最长,放出的α射线比β射线的贯穿本领弱,所需的屏蔽材料较薄C.238Pu的半衰期最长,使用寿命最长,放出的α射线比β射线的贯穿本领弱,所需的屏蔽材料较薄D.放射性同位素在发生衰变时,出现质量亏损,但衰变前后的总质量数不变10.如图为氢原子能级的示意图,现有大量的氢原子处于n=3的激发态,下列说法正确的是( )A.由n=2能级跃迁到n=1能级放出的光子频率最高B.这些氢原子总共可辐射出3种不同频率的光C.用0.68eV的光子入射能使氢原子跃迁到n=4的激发态D.用n=2能级跃迁到n=1能级辐射出的光照射逸出功为6.34eV的金属能发生光电效应11.黑体辐射的实验规律如图所示,由图可知( )A.随温度升高,各种波长的辐射强度都增加B.随温度降低,各种波长的辐射强度都增加C.随温度升高,辐射强度的极大值向波长较短的方向移动D.随温度降低,辐射强度的极大值向波长较长的方向移动12.核反应堆是利用中子轰击重核发生裂变反应,释放出大量核能。92235U+01n→56141Ba+3692Kr+aX是反应堆中发生的许多核反应中的一种,X是某种粒子,a是X粒子的个数,用mU、mBa、mKr分别表示 92235U、56141Ba、3692Kr核的质量,mX表示X粒子的质量,c为真空中的光速,以下说法正确的是( )A.X为中子,a=2B.X为中子,a=3C.上述核反应中放出的核能ΔE=(mU-mBa-mKr-2mX)c2D.上述核反应中放出的核能ΔE=(mU-mBa-mKr-3mX)c24\n提升训练19 波粒二象性和原子物理1.ACD 解析根据热辐射的定义,A正确;根据热辐射和黑体辐射的特点知一般物体辐射电磁波的情况除与温度有关外,还与材料种类和表面状况有关,而黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与黑体的温度有关,B错误,C正确;由黑体的定义知D正确。2.AC 解析根据光电效应方程Ek=hν-W和-eUc=0-Ek得,Uc=heν-We,可知当入射光的频率大于极限频率时,遏止电压与入射光的频率呈线性关系,B错误;因为Uc=heν-We,知图线的斜率等于he,从图象上可以得出斜率的大小,若已知电子电荷量e,可以求出普朗克常量h,A正确;从图象上可知逸出功W=hν0,根据光电效应方程得Ek=h·2ν0-W=hν0,C正确;Ek=h·3ν0-W=2hν0,D错误。3.BC 解析由E4-E1=hcλ,得6种光子中由n=4能级跃迁到n=1能级的能量差最大,波长最短,所以A项错误。在6种光子中,从n=4能级跃迁到n=1能级时释放的光子的能量最大,则光子的波长最短,康普顿效应最明显,故B项正确。由E∞-E4=0-(-0.85eV)=0.85eV,所以要使n=4能级的氢原子电离至少需0.85eV的能量,C项正确。因为E2-E1=10.2eV=hν1,E3-E2=1.89eV=hν2,所以ν1>ν2,故D项错误。4.C 解析光子能量hν=2.5eV的光照射阴极,电流表读数不为零,则能发生光电效应,当电压表读数大于或等于0.6V时,电流表读数为零,则电子不能到达阳极,由动能定理eU=12mvm2知,最大初动能Ekm=eU=0.6eV,由光电效应方程hν=Ekm+W知W=1.9eV,对图乙,当电压表读数为2V时,电子到达阳极的最大动能Ekm'=Ekm+eU'=0.6eV+2eV=2.6eV。故C正确。5.BCD 解析本题考查原子物理、光电效应现象。卢瑟福做了α散射实验,表明原子具有核式结构,A错误;太阳辐射的能量主要来自太阳内部的热核反应,B正确;光电效应的发生几乎是瞬时的,产生电流的时间不超过10-9s,C正确;β衰变的实质是核内的中子转化成了一个质子和一个电子,D正确。6.AB 解析光子带有能量,锌板中的电子吸收光子后脱离锌板,锌板带有正电,验电器的金属箔张开,说明光具有粒子性,A正确;根据爱因斯坦光电效应方程Ek=hν-W0,结合题图可知纵截距的绝对值代表的是逸出功,则W0=E=hν0,当入射光的频率为2ν0时,最大初动能为Ek=2hν0-W0=E,B正确;根据能级跃迁公式得出题图丙中放出光子的能量为hν=E2-E1=10.2eV>6.34eV,所以能发生光电效应,C错误;β粒子流本质是电子,β粒子产生原理是原子核内的一个中子变成一个质子和一个电子,并不是核外电子,D错误。7.B 解析光子的能量E=hν,c=λν,联立解得E≈2×10-18J,B项正确。8.BD 解析原子核D、E聚变成原子核F,放出能量,A错误;A裂变成B、C,放出能量,B正确;增加入射光强度,光电子的最大初动能不变,C错误;镉棒能吸收中子,可控制核反应速度,D正确。9.CD 解析原子核衰变时,释放出高速运动的射线,这些射线的能量来自原子核的质量亏损,即质量减小,但质量数不变,D对;从表格中显示Sr的半衰期为28年、Po的半衰期为138天、Pu的半衰期为89.6年,故Pu的半衰期最长,其使用寿命也最长,α射线的穿透能力没有β射线强,故较薄的屏蔽材料即可挡住α射线的泄漏,A、B错,C对。10.BD 解析n=2能级跃迁到n=1能级产生的光子能量为10.2eV,而n=3能级跃迁到n=1能级产生的光子能量为12.09eV,故由n=2能级跃迁到n=1能级产生的光子能量小于由n=3能级跃迁到n=1能级产生的光子能量,所以由n=2能级跃迁到n=1能级放出的光子频率小,A错误;根据C32=3可得这些氢原子总共可辐射出3种不同频率的光,B正确;-0.85eV-(-1.51eV)=0.66eV,故不能使得n=3能级上的氢原子跃迁到n=4的激发态,C错误;n=2能级跃迁到n=1能级产生的光子能量为10.2eV,故可以使得逸出功为6.34eV的金属发生光电效应,D正确。11.ACD 解析由题图可知,随着温度的升高,各种波长的辐射强度都有增加,且随着温度的升高,辐射强度的极大值向波长较短的方向移动。故A、C、D正确,B错误。12.BC 解析核反应中,质量数守恒,电荷数守恒,则知 92235U+01n→56141Ba+3692Kr+aX中X为 01n,a=3,则A错误,B正确;由ΔE=Δmc2可得:ΔE=(mU+mX-mBa-mKr-3mX)c2=(mU-mBa-mKr-2mX)c2,则C正确,D错误。4
