高三物理-原子物理、光电效应能级跃迁题型训练

试卷更新日期：2022-01-21 类型：一轮复习

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一、单选题

1. 用同种频率的单色光分别照射甲、乙两种不同阴极材料的光电管，发现甲装置的遏止电压高于乙装置的遏止电压，下列说法正确的是（　　）

A、照射甲装置的入射光光强一定大于照射乙装置的入射光光强 B、甲装置中光电子的最大初动能一定小于乙装置中光电子的最大初动能 C、甲装置的逸出功一定大于乙装置的逸出功 D、甲装置的截止频率一定小于乙装置的截止频率

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2. 如图所示，当开关S断开时，用光子能量为 $2.5 eV$ 的一束光照射阴极K，发现电流表的示数不为0，闭合开关S，调节滑动变阻器，发现当电压表的示数小于 $1.0 V$ 时，电流表的示数仍不为0；当电压表的示数大于或等于 $1.0 V$ 时，电流表的示数为0。则（）

A、电源的左侧为负极 B、阴极K材料的逸出功为 $1.5 eV$ C、光电子的最大初动能为 $1.5 eV$ D、若入射光的频率加倍，则光电子的最大初动能加倍

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3. 下列说法正确的是（）

A、不同原子具有不同的结构，能级各不相同，但辐射（或吸收）的光子频率是相同的 B、光电效应证明光子具有能量，实验中从金属中逸出的电子动能可能不同 C、光电效应实验中，同样的金属材料遏止电压相同，与入射光的频率和强度无关 D、 $α$ 粒子散射实验为估计原子半径提供了一种方法

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4. 下列说法正确的是（　　）

A、在光电效应实验中光电子的最大初动能与入射光的频率成正比 B、大亚湾核电站反应堆是利用了核聚变原理 C、放射性元素发生一次β衰变，原子序数增加1 D、当氢原子从 $n = 3$ 的状态跃迁到 $n = 2$ 的状态时，吸收光子

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5. 如图所示，用波长为λ₀的单色光照射某金属，调节滑动变阻器，当电压表的示数为某值时，电流表的示数恰好减小为零；再用波长为 $\frac{4 λ_{0}}{5}$ 的单色光重复上述实验，当电压表的示数增加到原来的2倍时，电流表的示数又恰好减小为零。已知普朗克常量为h，真空中光速为c、下列分析正确的是（　　）

A、用波长为2λ₀的单色光照射该金属一定能发生光电效应 B、该金属的逸出功为 $\frac{7 h c}{4 λ_{0}}$ C、两种光照射出的光电子的最大初动能之比为1：2 D、若将电源的正负极调换，仍用波长为λ₀的单色光照射，将滑动变阻器滑片向右移动，电流表的示数将一定增大

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6. 某同学用图甲装置进行光电效应实验：用波长为 $λ$ 的单色光照射阴极 $K$ ，调节滑动变阻器，测得流过灵敏电流计的电流 $I$ 与 $A K$ 之间的电势差 $U_{AK}$ 满足如图乙所示规律（　　）

A、用波长为 $0.5 λ$ 的光照射阴极，遏止电压 $U_{c}$ 将增大 B、滑动变阻器由中央向右移动，电流值逐渐趋近于 $a$ C、只增加入射光的照射强度，光电流最大值 $a$ 不变 D、只改变阴极K的材料，图像与横轴交点不变

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7. 一紫外线光电管如图所示，其中A为阳极，K为阴极。已知地表附近太阳光中紫外线光子能量介于3.1eV～3.9eV之间，紫外线灯中的紫外线光子能量介于4.4eV～6.2eV之间。若光电管阴极材料K选用逸出功为4.21eV的金属铝，则下列说法正确的是（）

A、太阳光照射时可能会逸出光电子 B、紫外线灯照射时产生光电子的最大初动能可能为1.99eV C、紫外线波长越长，产生的光电子的最大初动能越大 D、紫外线频率越高，产生的光电子的最大初动能越小

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8. 下列说法中正确的是（）

A、丹麦物理学家玻尔进行了α粒子散射实验并首先提出了原子的核式结构模型 B、一群处于 $n = 4$ 能级的氢原子，最终跃迁到 $n = 1$ 能级状态，在此过程中能放出6种不同频率的光子 C、钍的半衰期为24天，1g钍经过120天后还剩0.2g钍 D、核反应方程 $_{4}^{9} Be +_{2}^{4} He \to_{6}^{12} C + x$ 中的 $x$ 为质子

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9. 新型冠状病毒2019-nCoV属于β属的新型冠状病毒，直径约60-140nm。科研人员常用现代电子显微镜观察单个病毒，其分辨本领可以达到0.2nm。已知显微镜工作物质的波长越短，显微镜的分辨本领越强。物质波波长 $λ = \frac{h}{p}$ ，p为物体的动量，h为普朗克常数，可见光的波长为400-760nm。下列说法错误的是（）

A、卢瑟福发现了电子，并且验证了电子的波动性 B、电子束的物质波波长比可见光的波长短的多 C、电子的速度越大，电子显微镜的分辨本领越强 D、若显微镜采用速度与电子束相同的质子流工作，则分辨本领会进一步提高

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10. 下列现象中，与原子核内部变化有关的是（）

A、 $α$ 粒子散射现象 B、光电效应现象 C、黑体辐射现象 D、天然放射现象

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11. 有关教材中的四幅图片，下列说法不正确的是（）

A、三种射线中的a射线为β射线（图中磁场方向为垂直纸面向里） B、光电效应实验说明了光具有粒子性 C、电子束通过铝箔时的衍射图样证实了电子具有波动性 D、 α粒子散射实验说明占原子质量绝大部分的带正电的物质集中在很小的空间范围内

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12. 如图所示为卢瑟福α粒子散射实验装置的示意图，图中的显微镜可在圆周轨道上转动，通过显微镜前相连的荧光屏可观察α粒子在各个角度的散射情况。下列说法正确的是（）

A、卢瑟福在α粒子散射实验的基础上提出了原子的核式结构模型 B、在图中的A，B两位置分别进行观察，相同时间内观察到屏上的闪光次数一样多 C、在图中的B位置进行观察，屏上观察不到任何闪光 D、α粒子发生散射的主要原因是α粒子撞击到金原子后产生的反弹

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13. 黄旭华是中国核潜艇研究设计专家、核潜艇之父，2019年获国家最高科学技术奖，核潜艇是以核反应堆为动力来源的潜艇，如图，反应堆的核反应方程式为： $92_{235} U +_{0}^{1} n \to_{56}^{144} B a +_{36}^{89} K r + 3_{0}^{1} n$ ，下列说法正确的是（）

A、Kr有36个质子，89个中子 B、 $56_{144} B a$ 比 $92_{235} U$ 的平均结合能小 C、核反应前、后原子核的总质量保持不变 D、镉棒插入深些会吸收更多反应生成的中子使反应减慢

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14. 硼（ ${}_{5}^{10}B$ ）中子俘获治疗是目前最先进的癌症治疗手段之一，治疗是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，产生高杀伤力的粒子X和锂（ ${}_{3}^{7}L i$ ）离子，则X是（）

A、质子 B、电子 C、β粒子 D、α粒子

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15. 科学家发现在月球上含有丰富的 ${}_{2}^{3}H e$ （氦3）．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的方程式为 ${}_{2}^{3}H e + {}_{2}^{3}H e \to 2 {}_{1}^{1}H + {}_{2}^{4}H e$ ．关于 ${}_{2}^{3}H e$ 聚变下列表述正确的是（）

A、聚变反应不会释放能量 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、目前核电站都采用 ${}_{2}^{3}H e$ 聚变反应发电

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二、多选题

16. 1905年，爱因斯坦把普朗克的量子化概念进一步推广，成功地解释了光电效应现象，提出了光子说。在给出与光电效应有关的四个图象中，下列说法正确的是（　　）

A、图1中，验电器指针发生了偏转，说明锌板带正电，验电器带负电 B、图2中，电压相同时，光照越强，光电流越大，说明遏止电压和光的强度有关 C、图3中，若e、v₁、v_c、U₁已知，由图象可求得普朗克常量的表达式 $h = \frac{U_{1} e}{v_{1} - v_{c}}$ D、图4中，由图象可知该金属的逸出功为E或hv₀

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17. 下列说法正确的是（）

A、比结合能小的原子核结合成比结合能大的原子核时一定放出核能 B、根据玻尔理论可知，氢原子辐射出一个光子后，氢原子的电势能增大，核外电子的运动速度减小 C、某一频率的光照射到某金属表面可以发生光电效应，入射光频率越高，光电子的最大初动能越大 D、铋210的半衰期是5天，1克铋210经过10天衰变，总质量变为0.25克

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18. a、b是两种单色光，其光子能量分别为 $ε_{a}$ ， $ε_{b}$ ，其中 $\frac{ε_{a}}{ε_{b}} = k$ ，则（）

A、a、b光子动量之比为 $\frac{P_{a}}{P_{b}} = \frac{1}{k}$ B、若a、b入射到同一双缝干涉装置上，则相邻亮条纹的间距之比 $\frac{Δ x_{a}}{Δ x_{b}} = \frac{1}{k}$ C、若a、b都能使某种金属发生光电效应，则光电子最大初动能之差 $E_{k a} - E_{k b} = ε_{b} (k - 1)$ D、若a、b是由处在同一激发态的原子跃迁到a态和b态时产生的，则a、b两态能级之差 $E_{a} - E_{b} = ε_{b} (k - 1)$

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19. 如图甲所示，为研究某金属材料的遏止电压 $U_{c}$ 与入射光频率 $ν$ 的关系的电路图，用不同频率的光分别照射甲图中同一光电管的阴极K，调节滑片P测出遏止电压，并描绘 $U_{c} - ν$ 关系图如图乙所示。已知三种光的频率分别设为以 $ν_{1}$ 、 $ν_{2}$ 、 $ν_{3}$ ，光子的能量分别为1.8 $eV$ 、2.4 $eV$ 、3.0 $eV$ ，测得遏止电压分别为 $U_{1} = 0.8 V$ 、 $U_{2} = 1.4 V_{2}$ 、 $U_{3}$ （图乙中未知）。则下列说法正确的是（　　）

A、普朗克常量可表达为 $h = \frac{U_{2} - U_{1}}{ν_{2} - ν_{1}}$ B、该阴极K金属材料的逸出功为1.0 $eV$ C、图乙中频率为 $ν_{3}$ 的光对应的遏止电压 $U_{3} = 2.0 V$ D、用频率为 $ν_{2}$ 的光照射阴极K，电压表示数为2.0V时，电流表示数不为零

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20. 下列说法正确的是（　　）

A、卢瑟福通过对α粒子散射实验结果的分析，提出了原子核内有中子存在 B、天然放射现象说明原子核内部是有结构的 C、 ${}_{92}^{235}U$ 的半衰期约为7亿年，随地球环境的变化，半衰期可能变短 D、质子、中子、a粒子的质量分别是m₁、m₂、m₃ ，质子和中子结合成一个a粒子，释放的核能是 $(2 m_{1} + 2 m_{2} - m_{3}) c^{2}$

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21. 下列说法正确的是（　　）

A、卢瑟福根据 $α$ 粒子散射实验，提出了原子的核式结构模型 B、 ${}_{92}^{235}U + {}_{0}^{1}n \to {}_{56}^{144}B a + {}_{36}^{89}K r + 3 {}_{0}^{1}n$ 是核聚变反应 C、结合能越大的原子核，核子结合得越牢固，原子核越稳定 D、1个 ${}_{92}^{238}U$ 经过 $α$ 、 $β$ 衰变形成 ${}_{82}^{206} Pb$ 的过程中，共有6个中子转变为质子

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22. 下列四幅图涉及到不同的物理知识，其中说法正确的是（）

A、图甲：原子中的电子绕原子核高速运转时，运行轨道的半径是任意的 B、图乙；玻尔理论指出氢原子能级是分立的，所以原子发射光子的频率也是不连续的 C、图丙：卢瑟福通过分析 $α$ 粒子散射实验结果，提出了原子的核式结构模型 D、图丁：吸收光谱也是原子的特征谱线，由于原子光谱只与原子结构有关，因此可以把某种原子的光谱当作该原子的“指纹”来进行光谱分析

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23. a、b两种可见光在同一光电效应装置中测得的光电流和电压的关系如图甲所示。图乙为氢原子能级图，已知可见光的光子能量在1.62eV到3.11eV之间，下列说法正确的是（　　）

A、a光的波长比b光的大 B、单色光a的光子动量比单色光b的光子动量大 C、若a光是从n=4跃迁到n=2能级时发出的光，则b光可能是从n=3跃迁到n=2能级时发出的光 D、用大量的E=12.5eV的电子去轰击基态的氢原子，最多只能得到一种可见光

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24. 氢原子的能级如图所示，已知可见光的光子能量范围约为 $1.62 eV ~ 3.11 eV$ ，下列说法正确的是（　　）

A、处于 $n = 3$ 能级的氢原子可以吸收任意频率的紫外线，并发生电离 B、大量氢原子从高能级向 $n = 3$ 能级跃迁时，发出的光是紫外线 C、大量处于 $n = 4$ 能级的氢原子向低能级跃迁时，可能发出2种不同频率的可见光 D、大量处于 $n = 4$ 能级的氢原子向基态跃迁时所发出的光子通过同一双缝干涉实验装置，以 $n = 4$ 直接跃迁到 $n = 1$ 能级发出的光子所形成的干涉条纹最宽

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25. 氢原子的能级图如图所示，已知可见光的光子能量范围约为 $1.62 ~ 3.11 eV$ 。用 $2 .55eV$ 能量的光子照射一群处于 $n = 2$ 激发态的氢原子时，已知元电荷电量e=1.6×10^-19℃，下列说法正确的是（　　）

A、能自发辐射出6种频率不同的光 B、能自发辐射出2种频率不同的可见光 C、氢原子从 $n = 4$ 向 $n = 1$ 的能级跃迁时辐射的光，波长最长且具有显著荧光效应 D、氢原子从 $n = 3$ 向 $n = 2$ 的能级跃迁时辐射的光，照射逸出功为 $1.78 e V$ 的金属，产生光电子的最大初动能为 $1.76 \times 10^{- 20} J$

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26. 2021年4月，中国科学院近代物理研究所研究团队首次合成新核素铀 $(_{92}^{214} U)$ ，并在重核区首次发现强的质子—中子相互作用导致 $α$ 粒子形成概率显著增强的现象。如图所示为 $_{92}^{214} U$ 核中质子 $P -$ 中子n相互作用导致 $α$ 粒子形成几率增强示意图。以下说法正确的是（）

A、若铀核 $(_{92}^{214} U)$ 发生 $α$ 衰变，则其核反应方程可能为 $_{92}^{214} U \to_{2}^{4} He +_{90}^{210} Th$ B、若静止的轴核 $(_{92}^{214} U)$ 发生衰变，产生的新核速度方向与 $α$ 粒子速度方向可能相同 C、 $α$ 衰变中产生的 $α$ 粒子若经过云室，易使空气电离，其径迹细而长 D、产生的新核（ $_{90}^{210} Th$ ）从高能级向低能级跃迁时，将发射出 $γ$ 射线

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27. 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“祭祀坑”中碳屑样本使用 ${}_{6}^{14}C$ 年代检测法进行了分析。已知 ${}_{6}^{14}C$ 会发生 $β$ 衰变，其半衰期为5730年，衰变方程为 ${}_{6}^{14}C \to {}_{7}^{14}N + {}_{- 1}^{0}e$ 。下列说法正确的是（　　）

A、 ${}_{6}^{14}C$ 核的质量大于 ${}_{7}^{14}N$ 核的质量 B、衰变前后总能量守恒，质量数守恒 C、地球的气候变化会影响 ${}_{6}^{14}C$ 的半衰期 D、100个 ${}_{6}^{14}C$ 核经过5730年后还剩余50个

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28. 在匀强磁场中，一个原来静止的放射性原子核，由于放出了一个α粒子，结果得到一张两个相切圆的径迹照片（如图所示），今测得两个相切圆半径之比 $r_{1} ： r_{2} = 44 ： 1$ 。则（　　）

A、该衰变过程不遵循动量守恒定律 B、圆轨道1是α离子的径迹 C、圆轨道2是α粒子的径迹 D、衰变产生的新原子核内的质子数为88

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29. 关于原子核：下列说法正确的是（　　）

A、比结合能越大，原子核越稳定 B、放射性元素衰变的快慢与温度、压强等因素都有关 C、 $_{83}^{210} Bi$ 的半衰期是5天，80克 $_{83}^{210} Bi$ 经过10天后剩下的 $_{83}^{210} Bi$ 的质量为20克 D、 $β$ 衰变所释放的电子来自原子核外的电子

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30. 在近期“三星堆遗址”发掘过程中，科学家通过对6个坑的73份炭屑样品用“碳14”发生 $β$ 衰变程度来进行年代检测，判定新发现的4号坑年代属于商代晚期。下列说法正确的是（　　）

A、碳14的衰变方程为 ${}_{7}^{14}C \to {}_{8}^{14}N + {}_{- 1}^{0}e$ B、发生 $β$ 衰变后，原子核质量出现亏损，质量数不变 C、弱相互作用是引起原子核外电子发生 $β$ 衰变的原因 D、碳14年代检测有几十年的误差，原因是“碳14”的半衰期受温度、压强的影响

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