2023届二轮复习 专题15　光电效应　能级跃迁　原子核 作业

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1．[2022·湖南卷]关于原子结构和微观粒子波粒二象性，下列说法正确的是( )
A．卢瑟福的核式结构模型解释了原子光谱的分立特征
B．玻尔的原子理论完全揭示了微观粒子运动的规律
C．光电效应揭示了光的粒子性
D．电子束穿过铝箔后的衍射图样揭示了电子的粒子性
2．[2022·北京石景山一模]图1是α、β、γ三种射线穿透能力的示意图．图2是某轧钢厂的热轧机上安装的射线测厚仪装置示意图，让射线穿过钢板，探测器探测到的射线强度与钢板的厚度有关，将射线强度的信号输入计算机，可对钢板的厚度进行自动控制．射线测厚仪所利用的射线最适合的是( )
A．α射线B．β射线
C．γ射线D．三种射线都可以
3．[2022·山东卷]碘125衰变时产生γ射线，医学上利用此特性可治疗某些疾病．碘125的半衰期为60天，若将一定质量的碘125植入患者病灶组织，经过180天剩余碘125的质量为刚植入时的( )
A．eq \f(1,16) B．eq \f(1,8)C．eq \f(1,4) D．eq \f(1,2)
4．华为手机麒麟9000型芯片是5nm制作工艺，光刻机是芯片制造的核心设备之一．光刻机通过一系列的光源能量，将光束透射过画着线路图的掩膜，用透镜将线路图成比例缩小后映射到涂有化学层的硅片上，受到光线照射的部分，可以被冲洗掉，在硅片上就得到了掩膜上的电路图．芯片的制作过程需要用较大能量光子的光照射，应选用的光源是( )
A．波长长的光源B．频率大的光源
C．强度小的光源D．强度大的光源
5．[2022·全国乙卷]一点光源以113W的功率向周围所有方向均匀地辐射波长约为6×10－7m的光，在离点光源距离为R处每秒垂直通过每平方米的光子数为3×1014个．普朗克常量为h＝6.63×10－34J·s.R约为 ( )
A．1×102mB．3×102m
C．6×102mD．9×102m
6．[2022·江苏冲刺卷]中国的火星探测车用放射性材料PuO2作为燃料．PuO2中的Pu元素是 eq \\al(\s\up1(238),\s\d1(eq \a\vs4\al( 94))) Pu，已知 eq \\al(\s\up1(238),\s\d1(eq\a\vs4\al( 94))) Pu发生衰变的核反应方程为 eq \\al(\s\up1(238),\s\d1(eq\a\vs4\al( 94))) Pu―→ eq \\al(\s\up1(234),\s\d1(eq\a\vs4\al( 94))) U＋mX， eq \\al(\s\up1(238),\s\d1(eq\a\vs4\al( 94))) Pu的半衰期为87.7年．下列说法正确的是( )
A．衰变过程一定释放能量
B．方程中m＝2，X是 eq \\al(\s\up1(1),\s\d1(1)) H
C．10000个 eq \\al(\s\up1(238),\s\d1(eq\a\vs4\al( 94))) Pu原子核经过87.7年后还有5000个未衰变
D．放出的射线是高速氦核流，它的贯穿能力很强
7．[2022·广东卷]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＝eq \f(E1,n2)，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，恰好失去一个电子变成氢离子，被吸收的光子是( )
A．红外线波段的光子
B．可见光波段的光子
C．紫外线波段的光子
D．X射线波段的光子
8．[2022·山东冲刺卷]截止2022年1月6日，玉兔二号月球车行驶里程已达到1003.9米．月球夜晚温度低至－180℃，为避免低温损坏仪器，月球车携带的放射性同位素钚－238( eq \\al(\s\up1(238),\s\d1(eq\a\vs4\al( 94))) Pu)会不断衰变，释放能量为仪器设备供热． eq \\al(\s\up1(238),\s\d1(eq\a\vs4\al( 94))) Pu可以通过以下反应过程得到： eq \\al(\s\up1(238),\s\d1(eq\a\vs4\al( 92))) U＋ eq \\al(\s\up1(2),\s\d1(1)) H―→ eq \\al(\s\up1(238),\s\d1(eq\a\vs4\al( 93))) Np＋2 eq \\al(\s\up1(1),\s\d1(0)) n， eq \\al(\s\up1(238),\s\d1(eq\a\vs4\al( 93))) Np―→X＋ eq \\al(\s\up1(238),\s\d1(eq\a\vs4\al( 94))) Pu.已知的衰变方程为 eq \\al(\s\up1(238),\s\d1(eq\a\vs4\al( 94))) Pu―→Y＋ eq \\al(\s\up1(234),\s\d1(eq\a\vs4\al( 92))) U，其半衰期为88年，则( )
A． eq \\al(\s\up1(238),\s\d1(eq\a\vs4\al( 92))) U＋ eq \\al(\s\up1(2),\s\d1(1)) H―→ eq \\al(\s\up1(238),\s\d1(eq\a\vs4\al( 93))) Np＋2 eq \\al(\s\up1(1),\s\d1(0)) n为轻核的聚变
B．X为质子 eq \\al(\s\up1(1),\s\d1(1)) H
C． eq \\al(\s\up1(238),\s\d1(eq\a\vs4\al( 94))) Pu的衰变为α衰变
D．白天时，温度升高， eq \\al(\s\up1(238),\s\d1(eq\a\vs4\al( 94))) Pu的半衰期会减小
9．[2022·广东押题卷]核电站中核反应堆的核反应方程式 eq \\al(\s\up1(235),\s\d1(eq\a\vs4\al( 92))) U＋ eq \\al(\s\up1(1),\s\d1(0)) n―→ eq \\al(\s\up1(141),\s\d1(eq\a\vs4\al( 56))) Ba＋ eq \\al(\s\up1(92),\s\d1(eq\a\vs4\al(36))) Kr＋3 eq \\al(\s\up1(1),\s\d1(0)) n＋201MeV(201MeV为本核式反应释放的核能)，以下说法正确的是( )
A．这个反应属于重核裂变
B．反应条件是 eq \\al(\s\up1(235),\s\d1(eq\a\vs4\al( 92))) U核要达到临界体积
C．由这个反应可知比结合能为201MeV
D．这个方程式可写为 eq \\al(\s\up1(235),\s\d1(eq\a\vs4\al( 92))) U―→ eq \\al(\s\up1(141),\s\d1(eq\a\vs4\al( 56))) Ba＋ eq \\al(\s\up1(92),\s\d1(eq\a\vs4\al(36))) Kr＋2 eq \\al(\s\up1(1),\s\d1(0)) n
10．[2022·全国冲刺卷]2021年12月30日，在中科院合肥等离子体物理研究所内，有“人造太阳”之称的全超导托卡马克实验装置(EAST)实现了1056秒的长脉冲高参数等离子体运行，这是目前世界上该装置高温等离子体运行的最长时间．该装置内发生的核反应方程为 eq \\al(\s\up1(2),\s\d1(1)) H＋ eq \\al(\s\up1(2),\s\d1(1)) H―→ eq \\al(\s\up1(3),\s\d1(2)) He＋X，已知氘核( eq \\al(\s\up1(2),\s\d1(1)) H)的质量为2.0136u，X的质量为1.0087u，氦核(He)的质量为3.0150u，u为原子质量单位，1u相当于931MeV，下列关于该核反应的说法正确的是( )
A.X为中子
B．反应前后核总质量相等
C．反应过程中中子数减少了1个
D．反应过程中释放的核能ΔE＝3.2585MeV
11．[2022·江苏泰州市模拟]如图甲是光电效应的实验装置图，图乙是通过改变电源极性得到的光电流与加在阴极K和阳极A上的电压的关系图像，下列说法正确的有( )
A．由图甲可知，闭合开关，电子飞到阳极A的动能比其逸出阴极K表面时的动能小
B.由图甲可知，闭合开关，向右移动滑动变阻器滑片，当电压表示数增大到某一值后，电流表的读数将不再增大
C．由图乙可知，③光子的频率小于①光子的频率
D．由图乙可知，①②是同种颜色的光，①的光强比②的大
专题强化训练15 光电效应 能级跃迁 原子核
1．解析：卢瑟福的核式结构模型解释的是α粒子散射实验现象，A项错误；玻尔原子理论只解释了氢原子光谱分立特征，但无法解释其他原子如氦的原子光谱，B项错误；光电效应说明光具有能量，具有粒子性，C项正确；电子束穿过铝箔后的衍射图样说明电子的波动性，D项错误．
答案：C
2．解析：由α、β、γ三种射线的特点和题图1可知，γ射线穿透能力最强，电离能力最弱，α射线电离能力最强，穿透能力最弱，射线测厚仪所利用的射线最适合的是γ射线，A、B、D错误，C正确．
答案：C
3．解析：设碘125刚植入时的质量为m0，则经过n＝eq \f(180,60)＝3个半衰期以后剩余的质量为m＝eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(1,2)))eq \s\up12(n)m0，解得eq \f(m,m0)＝eq \f(1,8)，B项正确．
答案：B
4．解析：由光子的能量公式E＝hν可知，频率越大的光子能量越大，光子的能量与光子的强度无关，而根据公式ν＝eq \f(c,λ)可得，波长越长，光子的频率越小，A、C、D错误，B正确．
答案：B
5．解析：一个光子的能量ε＝hν＝heq \f(c,λ)，每秒放出光子总数N＝eq \f(P,ε)＝eq \f(Pλ,hc)，离点光源R处每秒垂直通过每平方米的光子数n＝eq \f(N,4πR2)＝eq \f(Pλ,4πR2hc)，则R＝eq \r(\f(Pλ,4πnhc))≈3×102m，B正确．
答案：B
6．解析：衰变过程有质量亏损，则一定释放能量，选项A正确；根据核反应的质量数和电荷数守恒可知，方程中的X质量数为4，电荷数为2，是 eq \\al(\s\up1(4),\s\d1(2)) He，则m＝1，选项B错误；半衰期是统计规律，对少数原子核衰变不适用，选项C错误；放出的射线是高速氦核流，它的电离能力强，但是贯穿能力很弱，选项D错误．
答案：A
7．解析：n＝20的氢原子能量为E20＝eq \f(E1,202)＝－0.034eV，该氢原子的电离能为0.034eV.吸收一个光子，恰好失去一个电子变成氢离子，由题图所示按能量排列的电磁波谱可知，被吸收的光子是红外线波段的光子，A项正确．
答案：A
8．解析： eq \\al(\s\up1(238),\s\d1(eq\a\vs4\al(92))) U＋ eq \\al(\s\up1(2),\s\d1(1)) H―→ eq \\al(\s\up1(238),\s\d1(eq\a\vs4\al(93))) Np＋2 eq \\al(\s\up1(1),\s\d1(0)) n不是轻核的聚变，选项A错误；根据质量数和电荷数守恒可判断X为 eq \\al(\s\up1(0),\s\d1(1)) e，选项B错误；根据质量数和电荷数守恒可判断Y为 eq \\al(\s\up1(4),\s\d1(2)) He，则 eq \\al(\s\up1(238),\s\d1(eq\a\vs4\al(94))) Pu的衰变为α衰变，选项C正确；放射性元素的半衰期由原子核内部自身决定，与外界的物理和化学状态无关，选项D错误．
答案：C
9．解析：这个反应属于重核裂变，故A正确；中子由于速度大，如果 eq \\al(\s\up1(235),\s\d1(eq\a\vs4\al(92))) U核太小中子穿过不留在里面，故反应条件是 eq \\al(\s\up1(235),\s\d1(eq\a\vs4\al(92))) U核要达到临界体积，故B正确；201MeV是该反应所释放的能量，而比结合能是把原子核拆分成单个核子需要吸收的能量或核子结合成原子核所释放的能量，两者意义不同，故C错误； eq \\al(\s\up1(235),\s\d1(eq\a\vs4\al(92))) U―→ eq \\al(\s\up1(141),\s\d1(eq\a\vs4\al(56))) Ba＋ eq \\al(\s\up1(92),\s\d1(eq\a\vs4\al(36))) Kr＋2 eq \\al(\s\up1(1),\s\d1(0)) n的写法是错误的，因为箭头左侧的 eq \\al(\s\up1(235),\s\d1(eq\a\vs4\al(92))) U是不会自发发生核反应的，也不符合重核裂变的物理含义，故D错误．
答案：AB
10．解析：根据质量数守恒和电荷数守恒知X的质量数为1，电荷数为0，则X为中子，故A正确，C错误；核反应放出能量，有质量亏损，可知反应后的质量小于反应前的质量，故B错误；反应过程中质量亏损为Δm＝（2×2.0136－1.0087－3.0150）u＝0.0035u则释放的核能ΔE＝0.0035×931MeV＝3.2585MeV，故D正确．
答案：AD
11．解析：图甲所示光电管中的电场方向水平向右，电子从金属板逸出后，受到的电场力水平向左，电子做加速运动，所以电子飞到阳极A的动能比其逸出阴极K表面时的动能大，A错误；向右移动滑动变阻器滑片，光电管中电压增大，当光电管中的电流达到饱和光电流时，电流表示数将不再增大，B正确；根据光电效应方程hν＝W0＋Ek，结合遏止电压eUc＝Ek，整理得Uc＝eq \f(h,e)ν－eq \f(W0,e)，③遏止电压大于①的遏止电压，所以③光子的频率大于①光子的频率，C错误；①②遏止电压相同，①②光的频率相同，所以①②是同种颜色的光，①的饱和光电流大于②的饱和光电流，①的光强比②的大，D正确．
答案：BD