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章末巩固(十五)　原子结构　波粒二象性　原子核
说明：单选题每小题4分；多选题每小题6分；本试卷共54分。
一、单选题
1．(2024·海南卷)利用如图所示的装置研究光电效应，单刀双掷开关S与1接通，用频率为ν1的光照射光电管，调节滑动变阻器，使电流表的示数刚好为0，此时电压表的示数为U1，已知电子电荷量绝对值为e，普朗克常量为h，下列说法正确的是(　　)
A．其他条件不变，增大光强，电压表示数增大
B．改用比ν1更大频率的光照射，调整电流表的示数为0，此时电压表示数仍为U1
C．其他条件不变，使开关S与2接通，电流表示数仍为0
D．光电管阴极材料的截止频率νc＝ν1－
2．(2024·江苏卷)用粒子X轰击氮核从原子核中打出了质子，该实验的核反应方程式是XN―HC，则粒子X为(　　)
A．正电子e　 B．中子n
C．氘核H　 D．氦核He
3．(2025·云南卷)2025年3月，我国科学家研制的碳14核电池原型机“烛龙一号”发布，标志着我国在核能技术领域与微型核电池领域取得突破。碳14的衰变方程为C―N ＋X，则(　　)
A．X为电子，是在核内中子转化为质子的过程中产生的
B．X为电子，是在核内质子转化为中子的过程中产生的
C．X为质子，是由核内中子转化而来的
D．X为中子，是由核内质子转化而来的
4．自然界存在的放射性元素的原子核并非只发生一次衰变就达到稳定状态，而是要发生一系列连续的衰变，最终达到稳定状态。某些原子核的衰变情况如图所示(N表示中子数，Z表示质子数)，则下列说法正确的是(　　)
A．由Ra到Ac的衰变是α衰变
B．已知Ra的半衰期是T，则8个Ra原子核经过2T时间后还剩2个
C．从Th到Pb共发生5次α衰变和2次β衰变
D．图中原子核发生的α衰变和β衰变分别只能产生α射线和β射线
5．著名物理学家汤姆孙曾在实验中让电子束通过电场加速后，通过多晶薄膜得到了如图所示的衍射图样。已知电子质量m＝9.1×10-31 kg，加速后电子速度v＝5.0×105 m/s，普朗克常量h＝6.63×10-34 J·s。下列说法正确的是(　　)
A．该图样说明了电子具有粒子性
B．该实验中电子的德布罗意波长约为1.5 nm
C．加速电压越大，电子的物质波波长越长
D．加速电压越大，电子的波动性越明显
二、多选题
6．(2025·湖北武汉模拟)现代物理学认为，光和实物粒子都具有波粒二象性。下列事实中突出体现波动性的是(　　)
A．一定频率的光照射到锌板上，光的强度越大，单位时间内锌板上发射的光电子的数目就越多
B．在白光下观察竖直放置的肥皂膜，呈现彩色条纹的干涉现象
C．紫外线照射锌板，会发生光电效应现象
D．科学家们常利用热中子研究晶体的结构，因为热中子的德布罗意波长与晶体中原子间距大致相同
7．(2025·福建卷)某核反应方程为HH―Hen＋17.6 MeV，现真空中有两个动量大小相等、方向相反的氘核与氚核相撞，发生该核反应，设反应释放的能量(远大于碰前氘核和氚核的动能)全部转化为He与n的动能，则(　　)
A．该反应有质量亏损
B．该反应为核裂变
Cn获得的动能约为14 MeV
DHe获得的动能约为14 MeV
8．(2025·浙江1月选考)如图甲所示，三束由氢原子发出的可见光P、Q、R分别由真空玻璃管的窗口射向阴极K。调节滑动变阻器，记录电流表与电压表示数，两者关系如图乙所示。下列说法正确的是(　　)
A．分别射入同一单缝衍射装置时，Q的中央亮纹比R的宽
B．P、Q产生的光电子在K处的最小德布罗意波长，P大于Q
C．氢原子向第一激发态跃迁发光时，三束光中Q对应的能级最高
D．对应于图乙中的M点，单位时间到达阳极A的光电子数目，P多于Q
三、非选择题
9．(6分)(2023·福建卷)福建福清核电站采用我国完全自主研发的“华龙一号”反应堆技术，建设了安全级别世界最高的机组。机组利用235U核裂变释放的能量发电，典型的核反应方程为nU―Ba＋Kr＋n，则A＝________，Z＝________；若核反应过程中质量亏损1 g，释放的能量为________。(光速大小取3.0×10J8 m/s)
10．(10分)(2025·江苏卷)江门中微子实验室使用我国自主研发的光电倍增管，利用光电效应捕捉中微子信息。光电倍增管阴极金属材料的逸出功为W0，普朗克常量为h。
(1)求该金属的截止频率ν0；
(2)若频率为ν的入射光能使该金属发生光电效应，求光电子的最大初动能Ek。
章末巩固(十五)
1．D　[根据爱因斯坦光电效应方程有Ek＝hν－W0，根据动能定理有－eUc＝0－Ek，联立解得Uc＝ν－，因此光强不会改变遏止电压的大小，由题意可知电压表测量遏止电压，所以增大光强，电压表示数不变，A错误；根据A项表达式可知，若改用比ν1更大频率的光照射，遏止电压增大，即此时电压表示数大于U1，B错误；当仅将开关S与2接通，则光电管中的电压变为正向电压，逸出的光电子在电场中加速，一定能到达右极板，电流表一定有示数，C错误；截止频率与逸出功的关系为W0＝hνc，结合A项表达式并代入题干条件可得νc＝ν1－，D正确。]
2．B　[]
3．A　[根据质量数和电荷数守恒有C―→e，可知X为电子，电子是在核内中子转化为质子的过程中产生的，故选A。]
4．C　Ra衰变为Ac的过程中，放出电子，则该衰变是β衰变，选项A错误；半衰期是大量原子核衰变的统计规律，对少数原子核的衰变不适用，选项B错误Th衰变为Pb的过程中，质量数减少20，由原子核衰变时质量数守恒可知，该过程中共发生了5次α衰变，又由原子核衰变时电荷数守恒有5×2－x＝8，解得x＝2，则该过程中共发生了2次β衰变，选项C正确；发生α衰变和β衰变时，往往伴随γ射线产生，选项D错误。]
5．B　[衍射现象说明电子具有波动性，A错误；电子的动量p＝mv，电子的德布罗意波长λ＝，联立解得λ≈1.5 nm，B正确；根据动能定理eU＝mv2可得v＝，则加速电压越大，电子的速度越大，结合B选项分析可知，电子的物质波波长越短，则波动性越不明显，C、D错误。]
6．BD　[一定频率的光照射到锌板上，光的强度越大，单位时间内锌板上发射的光电子的数目就越多，该现象是光电效应，突出体现了粒子性，A错误；在白光下观察竖直放置的肥皂膜，呈现彩色条纹的干涉现象，突出体现波动性，B正确；紫外线照射锌板，会发生光电效应现象，突出体现了粒子性，C错误；晶体中相邻原子之间的距离大致与德布罗意波长相同，故能发生明显的衍射现象，突出体现波动性，故D正确。]
7．AC　[题中核反应释放能量，由爱因斯坦质能方程可知，该反应有质量亏损，A正确；题中核反应为两个轻核结合成质量较大的核，所以该反应为核聚变，B错误；动量大小相等、方向相反的氘核与氚核相撞，由动量守恒定律可知生成的He与n的动量大小相等、方向相反，设两者的动量大小为p，由能量守恒定律有＋＝17.6 MeV，其中M＝4m，所以n获得的动能Ek1＝＝14.08 MeV≈14 MeVHe获得的动能Ek2＝＝3.52 MeV，C正确，D错误。]
8．BC　[根据Uce＝Ekm＝hν－W0，因Q的遏止电压大于R，可知Q的频率大于R的频率，Q的波长小于R的波长，则分别射入同一单缝衍射装置时，R的衍射现象比Q的更明显，则Q的中央亮纹比R的窄，选项A错误；由上述分析可知P、Q产生的光电子在K处Q的最大初动能比P的大，根据λ＝＝，可知最小德布罗意波长，P大于Q，选项B正确；因Q对应的能量最大，则氢原子向第一激发态跃迁发光时，根据hν＝Em－E2可知三束光中Q对应的能级最高，选项C正确；对应于题图乙中的M点，P和Q的光电流相等，可知P和Q单位时间到达阳极A的光电子数目相等，选项D错误。]
9．解析：根据核反应前后质量数和电荷数守恒有1＋235＝141＋A＋3，92＝Z＋36，解得A＝92，Z＝56，根据爱因斯坦质能方程可知核反应过程中质量亏损1 g，释放的能量E＝Δmc2 ＝1×10-3×9.0×1016 J＝9×1013 J。
答案：92　56　9×1013
10．解析：(1)根据题意，由光电效应方程有Ek＝hν0－W0
当Ek＝0时，可得该金属的截止频率ν0＝。
(2)根据题意，由光电效应方程可得，光电子的最大初动能为Ek＝hν－W0。
答案：(1)　(2)hν－W0
21世纪教育网 www.21cnjy.com 精品试卷·第 2 页 （共 2 页）
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