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1、第12讲光电效应原子结构和原子核1(2021浙江6月选考)对四个核反应方程(1)UThHe；(2)ThPae；(3)7NHe8OH；(4)HHHen17.6MeV。下列说法正确的是()A(1)(2)式核反应没有释放能量B(1)(2)(3)式均是原子核衰变方程C(3)式是人类第一次实现原子核转变的方程D利用激光引发可控的(4)式核聚变是正在尝试的技术之一解析：(1)是衰变，(2)是衰变，均有能量放出，故A错误；(3)是人工核转变，故B错误；(3)式是人类第一次实现原子核转变的方程，故C正确；利用激光引发可控的(4)式核聚变是正在尝试的技术之一，故D正确。答案：CD2(2021湖南卷)核废料具有很
2、强的放射性，需要妥善处理。下列说法正确的是()A放射性元素经过两个完整的半衰期后，将完全衰变殆尽B原子核衰变时电荷数守恒，质量数不守恒C改变压力、温度或浓度，将改变放射性元素的半衰期D过量放射性辐射对人体组织有破坏作用，但辐射强度在安全剂量内则没有伤害解析：放射性元素的半衰期是大量的放射性元素衰变的统计规律，对少量的个别的原子核无意义，则放射性元素完全衰变殆尽的说法错误，故A错误；原子核衰变时满足电荷数守恒，质量数守恒，故B错误；放射性元素的半衰期是由原子核的自身结构决定的，而与物理环境如压力、温度或浓度无关，与化学状态无关，故C错误；过量放射性辐射包含大量的射线，对人体组织有破坏作用，但辐射
3、强度在安全剂量内则没有伤害，故D正确；故选D。答案：D3(2021山东临沂一模)氢弹造价高，寿命短，难保存。最主要的原因就是其中的氚核H会发生衰变生成氦核He，其半衰期为12.5年。若一枚氢弹中有1 kg氚核H，假设氚核H衰变产生的电子全部定向运动，已知电子电荷量为1.61019 C，阿伏加德罗常数为61023mol1，1年约为3.2107 s。则一个半衰期内形成的平均电流约为()A4104 A B4102 AC8 A D8102 A解析：阿伏加德罗常数是联系微观和宏观的桥梁。1 kg氚核所含分子数NNA，其中m1 kg，M为氚核摩尔质量。半衰期T内，有N个分子发生衰变，即释放N个电子，又I，
4、其中tT，qNe得，I4102 A。答案：B4(多选)(2021重庆渝中区二模)放射性元素的原子核往往需要经历一系列的衰变和衰变才能达到稳定的状态，如ThaHebePb。若Th、He、e和 Pb的质量分别用m1、m2、m3和m4表示。则下列说法正确的是()A在ThaHebePb中，a6，b4B衰变过程中释放出的射线比射线的穿透能力弱C20个Th核经过2个半衰期后还剩5个Th核D一个Th核衰变成一个Pb核释放的核能为(m1m2m3m4)c2解析：根据电荷数守恒和质量数守恒，可知a6，b2a82904，故A正确；衰变过程中释放出的射线比射线的电离能力强，穿透能力弱，故B正确；半衰期是统计学规律，对
5、于大量原子核衰变时才适用，对于个别原子核没有意义，故C错误；根据质能方程可得，一个Th核衰变成一个Pb核释放的核能为Emc2(m16m24m3m4)c2，故D错误。答案：AB52019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发生衰变的方程式为CoNieDCo制成后，经过10.6年Co全部衰变成其他新核解析：秦山核电站
6、制备Co的反应是原子核的人工转变，A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错误，C正确；Co制成后，经过10.6年，即2个半衰期，还剩的Co没有衰变，D错误。答案：C6(多选)研究光电效应的实验电路图如图所示，滑动变阻器滑片处于图示位置。用黄光照射阴极K时，电流表示数不为零，则下列说法正确的是()A只把黄光改为紫光照射，电流表示数可能为零B只增加黄光的光强，电流表示数变大C只将滑动变阻器的滑片P向右移动，电流表示数可能不变D只将滑动变阻器的滑片P移至最左侧时，电流表示数为零解析：紫光的频率比黄光大，所以黄光照射阴极能发生光电效应，改用紫光也一定能发
7、生光电效应，电流不可能为零，故A错误；只增加黄光的光强，单位时间内逸出的光子数量增多，电流增大，故B正确；将滑动变阻器的滑片P向右移动，电压虽然增大，若已达到饱和电流，则电流不变，故C正确；将滑动变阻器的滑片P移至最左侧时，阴极逸出电子仍有可能到达阳极，电流不会为零，故D错误。答案：BC7(2021山东淄博一模)实现核能电池的小型化、安全可控化一直是人们的目标。现在有一种“氚电池”，就是利用了氚核衰变产生的能量，有的心脏起搏器就是使用“氘电池”供电，使用寿命长达20年。氚核发生衰变过程中除了产生粒子和新核外，还会放出质量数和电荷数为零的反中微子。氚核的半衰期为12.5年，下列说法正确的是()A
8、氚核衰变放出的射线是电子流，来源于核外电子B经过25年后，反应剩余物的质量变为初始质量的C环境的温度、压强发生变化时，氚核的半衰期会发生变化D氚核发生衰变过程中产生的新核为He解析：氚核衰变放出的射线是电子流，来源于原子核内由一个中子转化成一个质子和一个电子，故A错误；由公式m()m0()m0m0，则经过25年后，经过了2个半衰期，反应物还剩余 的质量没有发生衰变，反应剩余物的质量大于初始质量的，因为衰变后生成物也有质量，故B错误；放射性元素衰变的快慢是由原子核内部自身因素决定的，与外界的物理和化学状态无关，故C错误；由质量数和电荷数守恒可知，氚核发生衰变过程中产生的新核为He，故D正确。答案
9、：D8(2021山东聊城一模)常言道，万物生长靠太阳，追根溯源，地球上消耗的能量绝大部分是来自太阳内部持续不断地发生核反应释放出的核能。在太阳内部发生的典型核反应方程是4HHe2X，这个核反应释放出的能量为E，光在真空中的传播速度为c，下列说法正确的是()A该核反应属于裂变反应B方程中的X为电子(e)C该核反应前后质量数守恒，因而反应前后总质量保持不变D该核反应过程产生的质量亏损为m解析：该核反应属于聚变反应，选项A错误；根据质量数和电荷数守恒可知，方程中的X为正电子(e)，选项B错误；该核反应前后质量数守恒，但是由于反应放出能量，则反应前后有质量亏损，选项C错误；根据Emc2可知，该核反应过
10、程产生的质量亏损为m，选项D正确。答案：D9(多选)(2021湖北宜昌二模)静止在匀强磁场中的原子核X发生衰变后变成新原子核Y。已知核X的质量数为A，电荷数为Z，核X、核Y和粒子的质量分别为mX、mY和m，粒子在磁场中运动的半径为R。则()A衰变方程可表示为XYHeB核Y的结合能为(mXmYm)c2C核Y在磁场中运动的半径为D核Y的动能为EkY解析：衰变过程中质量数和电荷数均守恒，故该衰变方程为XYHe，故A正确；结合能是把核子分开而需要的能量，而(mXmYm)c2是衰变过程中释放的能量，故B错误；衰变过程中满足动量守恒定律，即有0mYvYmv，又粒子在磁场中做圆周运动的半径r，故核Y与粒子在
11、磁场中做圆周运动的半径之比，故rY，故C正确；衰变过程中根据能量守恒定律，若释放的核能全部转化为动能，则EkYEk(mXmYm)c2，而，联合上述二式可得EkY，若释放的核能不完全转化为动能，则无法计算，故D错误。答案：AC10(2021湖南怀化一模)甲、乙两种金属发生光电效应时，光电子的最大初动能与入射光频率间的关系分别如图中的a、b所示。下列判断正确的是()A图线a与b不一定平行B图线a与b的斜率是定值，与入射光和金属材料均无关系C乙金属的极限频率小于甲金属的极限频率D甲、乙两种金属发生光电效应时，若光电子的最大初动能相同，甲金属的入射光频率大解析：根据光电效应方程EkhW0，图线的斜率代
12、表普朗克常量，两直线一定平行，A错误；普朗克常量与入射光和金属材料均无关系，B正确；横轴截距表示最大初动能为零时的入射光频率，也就是金属的极限频率，故乙金属的极限频率大于甲金属的极限频率，C错误；由A可知，甲、乙两种金属发生光电效应时，若光电子的最大初动能相同，甲金属的入射光频率小，D错误。答案：B11(多选)(2021山东潍坊一模)一群处于n4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3.20 eV。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3种B光电子的最大初动能为2.55 eVC光电子到达A时动能的最
13、大差值为9.55 eVD向右滑动触头P，电流表示数一定变大解析：第4能级的氢原子，向低能级跃迁过程中可能的情况为：n41，n43，n42，n32，n31，n21，能发出6种不同频率的光，而金属钙的逸出功为3.20 eV，能使K发生光电效应的光仅有n41，n31，n21，3种，故A正确；光电子的最大初动能为Ekmax0.853.209.55 eV，故B错误；光电子到达A时动能的最大差值为电场力做的功为eUhW09.55 eV，故C正确；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。答案：AC12(多选)(2021湖南永州二模)氢原子能级示意图如图所示
14、，已知大量处于n2能级的氢原子，当它们受到某种频率的光线照射后，可辐射出6种频率的光，用这些光照射逸出功为1.90 eV的金属铯。下列说法正确的是()An2能级氢原子受到照射后跃迁到n4能级B能使金属铯逸出光电子的光子频率有4种C氢原子向低能级跃迁后核外电子的动能减小D氢原子由n2能级跃迁到n1能级产生的光的波长最大解析：受到某种频率的光线照射后，可辐射出6种频率的光，说明氢原子是从n4向低能级跃迁的，所以n2能级氢原子受到照射后跃迁到n4能级，A正确；从n4向低能级跃迁辐射的光子中，从4到3和3到2跃迁时辐射的光子能量低于金属铯的逸出功，其他四种均大于金属铯的逸出功，B正确；氢原子向低能级跃
15、迁后核外电子在较低的轨道运动，库仑力做正功，电子的动能增大，C错误；根据光子能量方程得Eh，辐射的光子能量越小，波长越长，所以从4到3跃迁，辐射的光子波长最长，D错误。答案：AB13(2021山东泰安一模)单色光B的频率为单色光A的1.5倍，单色光A照射到某金属表面时，从金属表面逸出的光电子最大初动能为E1；单色光B照射到该金属表面时，从金属表面逸出的光电子最大初动能为E2，则该金属的逸出功为()A2E23E1 B2E13E2CE21.5E1 D解析：设单色光A的频率为，则单色光B的频率为1.5，金属的逸出功为W0，根据爱因斯坦的光电效应方程可知E1hW0，E21.5hW0，联立两式解得W02
16、E23E1，故A正确，B、C、D错误。答案：A14(2021福建福州二模)2021年3月23日，在三星堆遗址考古工作中，研究员对新发现的6个“祭祀坑”的73份碳屑样本使用14C年代检测方法进行了分析，初步判定其中4号坑最有可能属于商代晚期。14C会发生衰变，半衰期T5730年。空气中12C跟14C的存量比稳定，活着的生物体中碳的这两种同位素之比与空气中相同，生物死亡后，不再与外界交换碳，因此测得生物遗骸中的12C与14C存量比，再与空气中比较，可估算出生物死亡年代。则()A地球的气候变化会影响14C的半衰期B200个14C原子经过11460年后还剩余50个C14C的衰变方程为CNeD骨骼中以碳酸钙形式存在的14C半衰期比单质14C的半衰期更长解析：放射性元素的原子核有半数发生衰变时所需要的时间叫半衰期，放射性元素衰变的快慢是由原子核内部自身决定的，与外界的物理和化学状态无关，故A、D错误；半衰期是一个统计规律，对于大量的原子核才适用，对于少量原子核是不成立的，故B错误；14C发生衰变产生电子，根据电荷数守恒，质量数守恒，14C的衰变方程为CNe，故C正确。答案：C