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1、专题七原子与原子核一、选择题(本大题共8小题,每小题8分,共64分.第15题只有一项符合题目要求,第68题有多项符合题目要求)1.关于光电效应,下列说法正确的是(A)A.截止频率越大的金属材料逸出功越大B.只要光照射的时间足够长,任何金属都能产生光电效应C.从金属表面出来的光电子的最大初动能越大,这种金属的逸出功 越小D.入射光的光强一定时,频率越高,单位时间内逸出的光电子数就 越多解析:由逸出功W=h0知,截止频率越大,逸出功越大,故A正确.光电效应的条件是入射光的频率大于金属的截止频率,与入射光的强度无关,故B错误.根据光电效应方程Ek=h-W0知,最大初动能与入射光的频率成一次函数关系,
2、不会影响金属的逸出功,故C错误.入射光的光强一定时,频率越高,光子的能量越大,入射光中的光子的数目越少,单位时间内逸出的光电子数就越少,故D错误.2.(2018天津模拟)现在太阳向外辐射的能量是由太阳内部氢核聚变产生的,大约在40亿年以后太阳内部将会启动另一种核反应,其核反应方程为HeHeHeC,到那时太阳向外辐射的能量是由上述两种核反应共同产生的.已知He的质量为m1C的质量为m2,则下列判断正确的是(C)A.3m1=m2B.3m1m2D.m1=3m2解析:太阳向外辐射的能量是由于太阳内部氢核聚变产生的,所以核反应前后质量会减少,反应前的质量为3m1,反应后的质量为m2,所以3m1m2,故C
3、正确.3.(2018河北衡水四模)月球上含有丰富的He(氦3),有它参与的一种核反应的方程式为HeHeH+X,如果HeH,X质量分别为m1,m2,m3,则下列说法正确的是(D)A.该核反应的质量亏损为m1-2m2-m3B.该反应属于裂变反应C.该核反应吸收的能量为(2m1-2m2-m3)c2D.生成物中的X为He解析:亏损的质量为反应前的质量减去反应后的质量,所以为m= 2m1-2m2-m3,故A错误;该核反应为聚变反应,放出能量为(2m1-2m2-m3)c2,故B,C错误;生成物中的X质量数m=3+3-21=4,电荷数Z=2+2-12= 2,X为He,故D正确.4.(2018重庆二模)如图所
4、示,为氢原子能级示意图的一部分,关于氢原子,下列说法正确的是(C)A.一个氢原子从n=3能级跃迁到n=1能级,可能辐射出3种不同频率的电磁波B.从n=4能级跃迁到n=3能级,氢原子会吸收光子,能级升高C.从n=4能级跃迁到n=3能级,氢原子会向外辐射光子,能级降低D.处于不同能级时,核外电子在各处出现的概率是一样的解析:一个氢原子从n=3能级跃迁到n=1能级,最多可能辐射2种不同频率的电磁波,故A错误;从n=4能级跃迁到n=3能级,是从高能级向低能级跃迁,氢原子会放出光子,能级降低,故B错误,C正确;处于不同能级时,核外电子在各处出现的概率是不一样的,故D错误.5.(2018河南濮阳三模)用如
5、图(甲)所示的电路研究光电效应中光电流强度与照射光的强弱、频率等物理量的关系.图中A,K两极间的电压大小可调,电源的正负极也可以对调,分别用a,b,c三束单色光照射,调节A,K间的电压U,得到光电流I与电压U的关系如图(乙)所示,由图可知(B)A.单色光a和c的频率相同,且a光更弱些,b光频率最大B.单色光a和c的频率相同,且a光更强些,b光频率最大C.单色光a和c的频率相同,且a光更弱些,b光频率最小D.单色光a和c的频率不同,且a光更强些,b光频率最小解析:光电流恰为零,此时光电管两端加的电压为遏止电压,根据eUc=Ekm=h-W0,知入射光的频率越高,对应的遏止电压Uc越大,a光、c光的
6、遏止电压相等,所以a光、c光的频率相等,且小于b光频率;当a,c光照射该光电管,因频率相同,则a光对应的光电流大,因此a光光子数多,那么a光的强度较强,故B正确,A,C,D错误.6.(2018浙江二模)关于轻核聚变和重核裂变,下列说法正确的是(BD)A.聚变反应的条件是聚变物质的体积达到临界体积B.发生聚变反应时的原子核必须有足够大的动能C.我国已建成生产的秦山和大亚湾核电站,前者是利用核聚变释放核能,后者是利用核裂变释放核能D.一个质子和两个中子聚变成一个氚核,已知质子质量为1.007 3 u,中子质量为1.008 7 u,氚核质量为3.018 0 u,则该反应中释放的核能约为6.24 Me
7、V(1 u相当于931.5 MeV)解析:由核聚变的条件可知,发生核聚变时不需要达到临界体积,故A错误;发生聚变反应时,要求两核子应能达到较近的距离,故应使原子核有足够大的动能,故B正确;目前的核电站均采用核裂变,聚变的应用尚在试验阶段,故C错误;根据电荷数守恒、质量数守恒得H+nH,该核反应中质量亏损m=1.007 3 u+21.008 7 u-3.018 0 u= 0.006 7 u,则释放的核能E=mc2=0.006 7931.5 MeV=6.24 MeV,故D正确.7.(2018浙江模拟)云室能显示射线的径迹,把云室放在磁场中,从带电粒子运动轨迹的弯曲方向和半径大小就能判断粒子的属性.
8、放射性元素A的原子核静止放在磁感应强度B=2.5 T的匀强磁场中发生衰变,放射出粒子并变成新原子核B,放射出的粒子与新核运动轨迹如图所示,测得两圆的半径之比R1R2=421,且R1=0.2 m.已知粒子质量m=6.6410-27 kg,粒子质量m=9.110-31 kg,普朗克常量取h=6.610-34 Js,下列说法正确的是(ACD)A.新原子核B的核电荷数为84B.放射性元素A原子核发生的是衰变C.衰变放射出的粒子的速度大小为2.4107 m/sD.如果A原子核衰变时释放出一种频率为1.21015 Hz的光子,那么这种光子能使逸出功为4.54 eV的金属钨发生光电效应解析:由题意可知,静止
9、的原子核A衰变后的新核B和粒子反向运动,根据轨迹情况可知粒子为粒子,由动量守恒0=mv-mv,粒子做圆周运动向心力等于洛伦兹力qvB=,又q=2e,R1R2=421,由以上关系得新原子核B的电荷量q=84e,故A正确,B错误;由R1=,得v= m/s2.4107 m/s,故C正确;A原子核衰变时释放出一种频率为1.21015 Hz的光子,依据=h=6.610-341.2 1015 J=7.9210-19 J=4.95 eV4.54 eV,因此能使金属钨发生光电效应,故D正确.8.2017年11月6日“华龙一号”核电项目首台发电机已通过了“型式试验”,全部指标达到和优于设计要求,标志着我国“华龙
10、一号”首台发电机自主研制成功.“华龙一号”是利用原子核链式反应放出的巨大能量进行发电的U是核电站常用的核燃料U受一个中子轰击后裂变成Ba和Kr两部分,并产生3个中子.要使链式反应发生,裂变物质的体积要大于它的临界体积.已知U,BaKr和中子n的质量分别是235.043 9 u,140.913 9 u,91.897 3 u和1.008 7 u.若1 u相当于931.5 MeV.则下列说法正确的是(BD)A.该核反应方程为UBaKr+nB.该核反应方程为UnBaKr+nC.因为裂变释放能量,出现质量亏损,所以裂变后的总质量数减少D.一个U裂变时放出的能量约为E=200.55 MeV解析U受一个中子
11、轰击后裂变成Ba和Kr两部分,并产生3个中子,根据质量数守恒,则有UnBa+Kr+n,故A错误,B正确;该核反应过程中,发生质量亏损,释放能量,但是反应前后总质量数保持不变,故C错误;由质能方程E=mc2,若1 u相当于931.5 MeV,代入数据,解得放出的能量约为E=200.55 MeV,故D正确.二、非选择题(本大题共2小题,共36分)9.(16分)(2018江苏盐城三模)光照射某金属产生光电效应时,实验测得光电子最大初动能与照射光频率的图像如图所示,其中图线与横轴交点坐标为5.51014 Hz.用一束波长范围为4.010-79.0 10-7 m的可见光照射该金属时,求光电子的最大初动能
12、.已知普朗克常量为h=6.610-34 Js,光在真空中的速度c=3.0108 m/s.解析:从图像上可知,逸出功W0=h0.根据光电效应方程,Ekm=h-W0.用一束波长范围为12,且12的光照射该金属时产生光电 效应,入射光的最小波长为1,即频率最大,那么产生的光电子的最大初动能为Ekm=h-h0,代入数据可得Ekm=1.3210-19 J.答案:1.3210-19 J10.(20分)(2018江苏二模)氡存在于建筑水泥、装饰石材及土壤中,是除吸烟外导致肺癌的重大因素.静止的氡核Rn放出一个粒子X后变成钋核Po,钋核的动能为0.33 MeV,设衰变放出的能量全部变成钋核和粒子X的动能.(1)写出上述衰变的核反应方程;(2)求粒子X的动能.(保留两位有效数字)解析:(1)根据电荷数守恒、质量数守恒得,衰变方程为Rn PoHe.(2)设钋核的质量为m1、速度为v1,粒子X的质量为m2、速度为v2,根据动量守恒有0=m1v1-m2v2,Ek1=0.33 MeV粒子X的动能为Ek2=18 MeV.答案:(1RnPoHe(2)18 MeV