卷子答案网-一个不只有答案的网站专题十七 波粒二象性 原子结构与原子核 综合训练（A）
1.研究光电效应的电路图如图所示，关于光电效应，下列说法正确的是( )
A.任何一种频率的光，只要照射时间足够长，电流表就会有示数
B.若电源电动势足够大，滑动变阻器滑片向右滑，电流表的示数能一直增大
C.调换电源的正负极，调节滑动变阻器的滑片，电流表的示数可能会消失
D.光电效应反应了光具有波动性
2.某同学用甲、乙、丙三种色光分别照射同一光电管，研究光电流I与所加电压U之间的关系，得到如图所示的图象。则下列说法正确的是( )
A.甲光的波长小于乙光的波长
B.以相同的入射角从空气斜射入玻璃，乙光的折射角大于丙光的折射角
C.甲光可能为蓝光，乙光可能为红光
D.若处于基态的氢原子能吸收甲、乙两种光，且吸收甲光后由高能级向低能级跃迁共能发出6种频率的光，则吸收乙光后共能发出超过6种频率的光
3.如图所示为研究光电效应的电路图。开关闭合后，当用波长为的单色光照射光电管的阴极K时，电流表有示数。下列说法正确的是( )
A.若只让滑片P向D端移动，则电流表的示数一定增大
B.若只增加该单色光的强度，则电流表示数一定增大
C.若改用波长小于的单色光照射光电管的阴极K，则阴极K的逸出功变大
D.若改用波长大于的单色光照射光电管的阴极K，则电流表的示数一定为零
4.图甲是探究“光电效应”实验的电路图，光电管遏止电压随入射光频率ν的变化规律如图乙所示。下列判断正确的是( )
A.入射光的频率ν不同，遏止电压相同
B.只要入射光的光照强度相同，光电子的最大初动能就一定相同
C.如图甲所示的电路中，当电压增大到一定数值时，电流计将达到饱和电流
D.入射光的频率ν不同，光照强度不同，图象的斜率相同
5.利用如图所示的电路做光电效应实验。实验时，闭合开关S，用两种已知频率的入射光照射光电管，在电路中均出现了光电流。电子的电荷量已知，现把电源的正负极对调后，通过实验可以测出( )
A.普朗克常量 B.K极金属材料的逸出功
C.一定光强下的饱和光电流 D.光电子脱离金属后的最大初动能
6.氢原子的能级图如图甲所示，研究光电效应的实验装置如图乙所示。大量处于激发态的氢原子跃迁时，发出频率不同的大量光子，这些光子照射到图乙电路中光电管的阴极K上，仅有1种频率的光子可以使阴极K发生光电效应现象，则光电管阴极K金属材料的逸出功可能为( )
A.12.2eV B.11.9eV C.10.5eV D.9.8eV
7.1909年，物理学家卢瑟福和他的学生用α粒子轰击金箔，研究α粒子被散射的情况，其实验装置如图所示。关于α粒子散射实验，下列说法正确的是( )
A.少数α粒子发生了大角度的偏转，极少数α粒子偏转的角度大于90°
B.α粒子大角度散射是由于它跟电子发生了碰撞
C.α粒子散射实验证明了汤姆孙的枣糕模型是正确的
D.α粒子散射实验说明原子中有一个带正电的核几乎占有原子的全部质量
8.下列四幅图涉及不同的物理知识，如图所示，下列说法正确的是( )
A.图甲，该核反应属于重核裂变，是人工无法控制的核反应
B.图乙，处于基态的氢原子可以吸收能量为12.75eV的光子并发生跃迁
C.图丙，发生光电效应时光电子最大初动能与光的强度有关
D.图丁，从图中可以得到该放射性核元素的半衰期为115.1d
9.我国自主研发的氢原子钟已运用于北斗导航系统中，它通过氢原子能级跃迁时产生的电磁波校准时钟。如图所示为氢原子能级示意图。则( )
A.用10eV的光子照射处于基态的氢原子可以使之发生跃迁
B.用10eV的电子去轰击处于基态的氢原子可能使之发生跃迁
C.用13.6eV的光子照射处于基态的氢原子不能使之电离
D.一个处于能级的氢原子，在向低能级跃迁时最多可辐射出3种频率的光子
10.如图为氢原子的能级示意图，大量氢原子处于的激发态，在向低能级跃迁时辐射出光子，用这些光子照射逸出功为的金属钠。下列说法正确的是( )
A.最多可辐射出6种不同频率的光子
B.只有1种频率的光子能使金属钠发生光电效应
C.光电子从金属钠表面逸出时的最大初动能为
D.光电子从金属钠表面逸出时的最大初动能为
11.原子处于磁场中，某些能级会发生劈裂。某种原子能级劈裂前后的部分能级图如图所示，相应能级跃迁放出的光子分别设为（1）（2）（3）（4）。若用（1）照射某金属表面时能发生光电效应，且逸出光电子的最大初动能为，则( )
A.（1）和（4）的能量相等
B.（3）的频率小于（4）的频率
C.用（2）照射该金属一定能发生光电效应
D.用（4）照射该金属逸出光电子的最大初动能小于
12.如图，放射源镭衰变过程中释放出的三种射线分裂成三束，形成了不同的运动径迹。已知射线经过的空间仅施加匀强磁场或匀强电场，则( )
A.若仅加电场，则电场方向一定水平向左
B.若仅加电场，则电场方向一定水平向右
C若仅加磁场，则磁场方向可能垂直纸面向外
D.若仅加磁场，则磁场方向可能垂直纸面向里
13.医学治疗中常用放射性核素产生γ射线，而是由半衰期相对较长的衰变产生的。对于质量为的，经过时间t后剩余的质量为m，其图线如图所示。从图中可以得到的半衰期为( )
A.67.3d B.101.0d C.115.1d D.124.9d
14.下列核反应属于α衰变的是( )
A. B.
C. D.
答案以及解析
1.答案：C
解析：能否发生光电效应取决于光的频率,与照射时间长短无关,A错误;增加极板间电压,会出现饱和电流,不会一直增大,B错误;调换电源正负极,若反向电压达到遏止电压,则电流表示数消失,C正确;光电效应反应了光具有粒子性,D错误。
2.答案：D
解析：A.根据爱因斯坦光电效应方程结合动能定理可知
知入射光的频率越高，对应的遏止电压越大。甲光、丙光的遏止电压相等，所以甲光、丙光的频率相等，波长相等，甲光、丙光的遏止电压小于乙光，则甲光、丙光的频率小于乙光，甲光、丙光的波长大于乙光，故A错误；
B.由公式可知，入射角相同，折射率越大的，折射角越小，由于乙的频率大于丙的频率，即乙的折射率大于丙的折射率，所以乙光的折射角小，故B错误；
C.由于甲光的频率小于乙光的频率，则不可出现甲光为蓝光，乙光为红光，故C错误；
D.由于甲光的频率小于乙光的频率，由甲光的光子能量小于乙光光子能量，处于基态的氢原子能吸收甲、乙两种光，乙光能跃迁到更高的能级，则吸收乙光后共能发出超过6种频率的光，故D正确。
故选D。
3.答案：B
解析：A、电路所加电压为正向电压，如果电流达到饱和电流，增加电压，电流也不会增大，故A错误；B、只增加单色光强度，逸出的光子数增多，电流增大，故B正确；C、金属的逸出功与入射光无关，故C错误；D、改用波长大于的光照射，虽然光子的能量变小，但也可能发生光电效应，可能有电流，故D错误。故选：B。
4.答案：D
解析：A.根据光电效应方程有
可知入射光的频率不同，电子的最大初动能不同，又
所以
因此入射光的频率不同，遏止电压不同，故A错误；
B.根据，可知光电子的最大初动能与光照强度无关，故B错误；
C.图甲所示电路中，必须把电源正负极反接过来，才能来验证光电流与电压的关系，即当电压增大到一定数值时，电流计将达到饱和电流，故C错误；
D.图象的斜率为，与入射光的频率和光照强度无关，故D正确。
故选D。
5.答案：ABD
解析：D.将电源反接，光电管中加反向电压，调节滑动变阻器，当电流表的示数为0时，电压表的示数为遏止电压，由动能定理得，光电子获得的最大初动能，则该实验可以测量光电子脱离金属后的最大初动能，故选项D正确；
AB.根据光电效应方程得，两种入射光的频率ν已知，由该装置可以测出两种入射光光电子获得的最大初动能，从而列出两个方程，解方程组则可以计算出普朗克常量h和金属的逸出功，故AB正确；
C.若加正向电压，调节滑动变阻器，当电流表的示数不再增大时，电流表的示数为该光强下的饱和光电流，加反向电压不能得到饱和光电流，故C错误。
故选ABD。
6.答案：A
解析：大量处于激发态的氢原子跃迁时，发出的光子中，其中频率最高的光子，对应的能量为
到对应的能量为
仅有1种频率的光子可以使阴极K发生光电效应现象，则光电管阴极K金属材料的逸出功的范围为
故选A。
7.答案：AD
解析：A.当α粒子穿过原子时，电子对α粒子影响很小，影响α粒子运动的主要是原子核，离核远则α粒子受到的库仑斥力很小，运动方向改变小。只有当α粒子与核十分接近时，才会受到很大库仑斥力，而原子核很小，所以α粒子接近它的机会就很少，所以只有少数α粒子大角度的偏转，极少数α粒子偏转的角度大于90°，而绝大多数基本按直线方向前进，故A正确；
B.α粒子大角度散射是由于它受到原子核库仑斥力的作用，而不是与电子发生碰撞，故B错误；
C.α粒子散射实验证明了汤姆孙的枣糕模型是错误的，故C错误；
D.从绝大多数α粒子几乎不发生偏转，可以推测使粒子受到排斥力的核体积极小，实验表明原子中心的核带有原子的全部正电，和几乎全部质量，故D正确。
故选AD。
8.答案：BD
解析：A.图甲，该核反应属于重核裂变，是人工可以控制的核反应，故A错误；B.图乙，处于基态的氢原子可以吸收能量为12.75eV的光子跃迁到的能级，故B正确；C.图丙，发生光电效应时光电子最大初动能为，最大初动能与光的强度无关，故C错误；
D.由图可知，该放射性元素从变为所需时间为，所以该放射性核元素的半衰期为115.1d，故D正确。故选BD。
9.答案：D
解析：AB.因为，AB错误；
C.因为，用13.6eV的光子照射处于基态的氢原子能使之电离，C错误；
D.一个处于能级的氢原子，在向低能级跃迁时最多可辐射出3种频率的光子分别是4到3，3到2，2到1，D正确。
故选D。
10.答案：AD
解析：A.大量氢原子从能级向低能级跃迁时最多可辐射出种不同频率的光子，辐射出的光子能量有、，故选项A正确；
B.其中光子能量为、的4种不同频率的光能使金属钠发生光电效应，选项B错误；
CD.用光子能量为的光照射金属钠，光电子从金属钠表面逸出时的最大初动能为
选项C错误，D正确。
故选AD。
11.答案：B
解析：A.由图可知（1）和（3）对应的跃迁能级差相同，可知（1）和（3）的能量相等，选项A错误；B.因（3）对应的能级差小于（4）对应的能级差，可知（3）的能量小于（4）的能量，根据可知（3）的频率小于（4）的频率，选项B正确；C.因（2）对应的能级差小于（1）对应的能级差，可知（2）的能量小于（1），则若用（1）照射某金属表面时能发生光电效应，用（2）照射该金属不一定能发生光电效应，选项C错误；D.因（4）对应的能级差大于（1）对应的能级差，可知（4）的能量大于（1），即（4）的频率大于（1），因用（1）照射某金属表面时能逸出光电子的最大初动能为，根据，则用（4）照射该金属逸出光电子的最大初动能大于，选项D错误。故选B。
12.答案：D
解析：三种射线中，α射线为带正电的高速氦核粒子束，β射线为带负电的高速电子束，γ射线为不带电的电磁波。若加方向水平向左，或有水平向左分量的电场，或仅加向里(但不一定垂直纸面向里)的磁场，三种粒子束可形成如图所示的运动轨迹，故D正确，ABC错误。
故选：D。
13.答案：C
解析：剩余的质量由变为时经历的时间为一个半衰期，从图中可得出半衰期为。
14.答案：C
解析：A.属于轻核聚变，A错误；
B.属于人工转变，B错误；
C.属于α衰变，C正确；
D.属于β衰变，D错误。
故选C。
2专题十七 波粒二象性 原子结构与原子核 综合训练（B）
1.上海光源通过电子-光子散射使光子能量增加。光子能量增加后( )
A.频率减小 B.波长减小 C.动量减小 D.速度减小
2.下列说法正确的是( )
A.光的波动性是光子之间相互作用的结果
B.玻尔第一次将“量子”引入原子领域，提出了定态和跃迁的概念
C.光电效应揭示了光的粒子性，证明了光子除了能量之外还具有劫量
D.α射线经过置于空气中带正电验电器金属小球的上方，验电器金属箔的张角会变大
3.如图所示，分别用1、2两种材料作K极进行光电效应探究，其截止频率，保持入射光不变，则光电子到达A极时的最大动能随电压U变化关系的图像是( )
A. B. C. D.
4.1905年爱因斯坦提出光子假设，成功地解释了光电效应，因此获得1921年诺贝尔物理学奖。下列关于光电效应的描述正确的是( )
A.只有入射光的波长大于金属的极限波长才能发生光电效应
B.金属的逸出功与入射光的频率和强度无关
C.用同种频率的光照射发生光电效应时，逸出的光电子的初动能都相同
D.发生光电效应时，保持入射光的频率不变，减弱入射光的强度，从光照射到金属表面到发射出光电子的时间间隔将明显增加
5.关于光电效应，下列说法正确的是( )
A.光电子就是光子
B.光在频率很高的时候，只表现粒子性
C.光电子的最大初动能与照射光的频率成正比
D.若保持照射光强度不变，仅提高照射光频率，则光子数目减小
6.用如图所示的装置研究光电效应现象，当用光子能量为3.6eV的光照射到光电管上时，电流表G有读数。移动变阻器的触点c，当电压表的示数大于或等于0.9V时，电流表读数为0，则以下说法正确的是( )
A.光电子的初动能可能为0.8eV
B.光电管阴极的逸出功为0.9eV
C.电键S断开后，电流表G示数为0
D.改用能量为2eV的光子照射，电流表G有读数
7.图为氢原子的能级图。大量氢原子处于的激发态，在向低能级跃迁时放出光子，用这些光子照射逸出功为2.29 eV的金属钠。下列说法正确的是( )
A.逸出光电子的最大初动能为10.80 eV
B.跃迁到放出的光子动量最大
C.有3种频率的光子能使金属钠产生光电效应
D.用0.85 eV的光子照射，氢原子跃迁到激发态
8.如图所示为氢原子的能级示意图，则下列说法正确的是( )
A.能级的氢原子电离至少需要10.20eV的能量
B.能级的氢原子跃迁到能级需要吸收0.85eV的能量
C.大量处于基态的氢原子吸收某频率的光子跃迁到能级时，可向外辐射两种不同频率的光子
D.用氢原子从能级跃迁到能级辐射出的光照射逸出功为2.25eV的金属时，逸出的光电子的最大
初动能为10.5eV
9.下列说法正确的是( )
A.β衰变所释放的电子是原子核外电子电离形成的
B.贝克勒尔通过实验发现了中子
C.原子从a能级状态跃迁到b能级状态时吸收波长为的光子；原子从b能级状态跃迁到c能级状态时发射波长为的光子，已知，那么原子从a能级状态跃迁到c能级状态时将要吸收波长为的光子
D.赫兹首次用实验证实了电磁波的存在
10.一群处于第4能级的氢原子向低能级跃迁过程中能发出6种不同频率的光，将这些光分别照射到图甲电路阴极K的金属上，只能测得3条电流随电压变化的图像如图乙所示，已知氢原子的能级图如图丙所示，则下列说法不正确的是( )
A.图乙中的a光是氢原子由第4能级向基态跃迁发出的
B.图乙中的b光光子能量为12.09 eV
C.动能为1 eV的电子不能使处于第3能级的氢原子电离
D.阴极金属的逸出功可能为
11.硼（B）中子俘获治疗是目前最先进的癌症治疗手段之一。治疗时先给病人注射一种含硼的药物，随后用中子照射，硼俘获中子后，产生高杀伤力的α粒子和锂（Li）离子。这个核反应的方程是( )
A. B.
C. D.
12.科学家发现在月球上含有丰富的，它是一种高效、清洁、安全的核聚变燃料，其参与的一种核聚变反应方程式为。关于聚变下列表述正确的是( )
A.聚变反应遵守能量守恒定律，不对外释放能量
B.聚变反应产生了新的原子核
C.聚变反应没有质量亏损
D.目前大部分核电站都采用聚变反应来发电
13.“嫦娥五号”中有一块“核电池”，在月夜期间提供电能的同时还提供一定能量用于舱内温度控制。“核电池”利用了的衰变，衰变方程为，下列说法正确的是( )
A.比的中子数少2个
B.在月球上和在地球上半衰期不相同
C.一个衰变为释放的核能为
D.发生的是α衰变，α射线具有极强的穿透能力可用于金属探伤
14.有四个核反应方程如下：
①
②
③
④
下列说法正确的是( )
A.①是核裂变 B.为 C.③是人工核反应 D.为中子
答案以及解析
1.答案：B
解析：光子的能量，由上述各式可知B正确，A、C、D均错误。
2.答案：B
解析：光的波动性不是光子之间的相互作用引起的，而是光子的固有属性，故A错误；玻尔第一次将“量子”引入原子领域，成功地解释了氢原子光谱实验规律，故B正确；光电效应揭示了光的粒子性的一面，只能表明光子具有能量，而康普顿效应表明光子除了具有能量之外还具有动量，故C错误；α射线具有较强的电离作用，会使周边空气电离，产生自由移动的电子，自由移动的电子中和一部分验电器上的正电荷，从而使金属箔的张角减小，故D错误。
3.答案：C
解析：逸出电子的初动能①，逸出功②，电子由K极至A极电场力做正功，为③，联立方程得出，由公式可知图线的斜率表示e，因为，所以纵轴截距，故选C。
4.答案：B
解析：只有入射光的频率大于金属的极限频率才能发生光电效应，选项A错误；
金属的逸出功与入射光的频率和强度无关，由金属本身决定，选项B正确；
用同种频率的光照射发生光电效应时，逸出的光电子的最大初动能相同，选项C错误；
光电效应的发生几乎是瞬间的，不需要时间积累，选项D错误。
5.答案：D
解析：A、光电效应中，从金属逸出的光电子是电子，与光子不同。故A错误；
B、光具有波粒二象性，频率越高的光，波长越短，其粒子性越显著，波动性不明显，故B错误；
C、根据光电效应方程，可知光电子的最大初动能与照射光的频率不成正比，故C错误；
D、照射光强度与光的频率和光子数目都有关，若保持照射光强度不变，仅提高照射光频率，则光子数目会减小，故D正确。
故选：D。
6.答案：A
解析：A.由题意可知，当电压表的示数大于或等于0.9V时，电流表读数为0，即遏止电压为0.9eV，对光电子由动能定理可得
即光电子的最大初动能为0.9eV，所以光电子的初动能可能为0.8eV，故A正确；
B.由爱因斯坦光电效应方程
可得
故B错误；
C.由题意可知，当用光子能量为3.6eV的光照射到光电管上时，电流表G有读数，即有光电子逸出，电键S断开后，光电子仍然能达到阳极即能形成光电流，故C错误；
D.由于2eV小于阴极的逸出功，故改用能量为2eV的光子照射，不能发生光电效应，即电流表G没有读数，故D错误。
故选A。
7.答案：B
解析：氢原子在向低能级跃迁时放出光子，光子的能量等于两能级的能量差，氢原子处于的激发态，向基态跃迁时，逸出光子的能量最大，为，照射逸出功为的金属钠，根据爱因斯坦光电效应方程可知逸出光电子的最大初动能A错误；氢原子跃迁到放出的光子频率ν最大，波长λ最小，根据可知动量p最大，B正确；氢原子跃迁到放出的光子能量，小于金属钠的逸出功，所以只有2种频率的光子能使金属钠产生光电效应，C错误；与的能级差为，用的光子照射，氢原子不能跃迁到激发态，D错误。
8.答案：D
解析：能级的氢原子电离至少需要3.4eV的能量，故A错误。能级的氢原子跃迁到能级可放出的能量，故B错误。大量处于基态的氢原了吸收某频率的光子跃迁到能级时，可向外辐射种不同频率的光子，故C错误。用氢原子从能级跃迁到能级辐射出的光照射逸出功为2.25eV的金属时，逸出的光电子的最大初动能为，故D正确。
9.答案：D
解析：A、β衰变的本质是原子核内的一个中子释放一个电子变为质子，故A错误；
B、根据物理学史可知，查德威克通过α粒子轰击铍核的实验，发现了中子的存在，故B错误；
C、光子的能量：，由题，则，从a能级状态跃迁到b能级状态时吸收波长为的光子，原子从b能级状态跃迁到c能级状态时发射波长为的光子，根据玻尔理论，a能级的能量值大于c能级的能量值，所以原子从a能级状态跃迁到c能级状态时将要辐射波长为的光子，故C错误；
D、根据物理学史可知，赫兹首次用实验证实了电磁波的存在，故D正确。
故选：D。
10.答案：D
解析：A.由乙图可知，a光的遏止电压最大，据，可知，频率最高，是由第4能级向基态跃迁发出的，A正确；
B.b光是由第3能级向基态跃迁发出的，其能量值为，B正确；
C.由图丙可知，第3能级的能量值为-1.51eV，电离能为1.51eV，由玻尔理论可知，动能为1eV的电子不能使处于第3能级的氢原子电离，C正确；
D.由第2能级向基态跃迁辐射的光子能量为 ，辐射能量第4大的光子能量为 ，由于只测得3条电流随电压变化的图像，故阴极金属的逸出功介于 之间，不可能是1.75eV，D错误。
本题要选不正确的，故选D。
11.答案：A
解析：由题设条件知，硼(B)俘获中子产生α粒子和锂离子，由反应物和生成物，知A正确，B、C、D错误。
12.答案：B
解析：A.轻核聚变释放出巨大的结合能，原子核出现明显的质量亏损，根据爱因斯坦的质能关系式可知，这块巨大的能量是亏损的这块质量转化而来，所以核聚变反应前后质量不守恒，因为质量转化的这部分能量不再以质量的形式存在了，故A错误；
B.核聚变是指由质量轻的原子(主要是指氢的同位素氘和氚)在超高温条件下，发生原子核互相聚合作用，生成新的较重的原子核(氦)，并释放出巨大的能量，故B正确；
C.轻核聚变释放出巨大的结合能，原子核出现明显的质量亏损，因为质量转化的这部分能量不再以质量的形式存在了，故C错误；
D.由于核聚变的链式反应难以控制，目前的技术无法解决这一问题，核聚变核电站处于实验阶段，目前大部分核电站还是通过核裂变发电，故D错误。
故选B。
13.答案：A
解析：AD.根据质量数守恒与电荷数守恒，可得
易知发生的是α衰变，α射线的穿透能力较差，不能用于金属探伤。的中子数为
的中子数为
可知比的中子数少2个。故A正确；D错误；
B.半衰期与环境条件无关，是由元素本身决定。故B错误；
C.一个衰变为释放的核能为
故C错误。
故选A。
14.答案：A
解析：A.①是重核裂变，A正确；
B.据电荷数、质量数守恒可知，为，B错误；
C.③中的是，故③是α衰变，C错误；
D.据电荷数、质量数守恒可知，为质子，D错误。
故选A。
2
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