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单元素养评价(十五) 原子结构和波粒二象性 原子核
一、单项选择题
1．下列关于原子核的叙述中正确的是( )
A．居里夫人通过α粒子轰击铝原子核，首次发现了中子
B．核反应堆中的“慢化剂”是为了减慢反应速度，防止反应过于剧烈
C．轻核聚变过程中，会有质量亏损，要释放能量
D．原子核的质量越大，比结合能就越小
2．位于广东东莞的国家大科学工程——中国散裂中子源(CSNS)首次打靶成功，获得中
子束流．这标志着CSNS主体工程顺利完工，进入试运行阶段．对于有关中子的研究，下面
说法正确的是( )
A．中子和其他微观粒子，都具有波粒二象性
B．一个氘核和一个氚核经过核反应后生成氦核和中子是裂变反应
C．卢瑟福通过分析α粒子散射实验结果，发现了质子和中子
D．核反应方程Po→X＋He中的y＝206，X的中子个数为128
3．关于光的波粒二象性，下列说法正确的是( )
A．光既具有波动性，又具有粒子性，这是互相矛盾和对立的
B．光的波动性类似于机械波，光的粒子性类似于质点
C．大量光子才具有波动性，个别光子只具有粒子性
D．由于光既具有波动性，又具有粒子性，无法只用其中一种去说明光的一切行为，只
能认为光具有波粒二象性
4．在物理学发展的进程中，人们通过对某些重要物理实验的深入观察和研究，获得正
确的理论认识．下列图示的实验中导致发现原子具有核式结构的是( )
5．[2021·浙江1月，10]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动量
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
6.
[2022·合肥模拟]用光子能量为5.0 eV的一束光照射阴极P，如图，当开关K断开时，发现电流表读数不为零．合上开关，调节滑动变阻器，发现当电压表读数小于1.60 V时，
电流表读数仍不为零；当电压表读数大于或等于1.60 V时，电流表读数为零，由此可知阴
极材料的逸出功为 ( )
A．1.6 eV B．2.2 eV
C．3.0 eV D．3.4 eV
7．某金属的遏止电压用U表示，入射光频率用ν表示，用不同频率的光照射某金属产
c
生光电效应，得到U ν图像如图所示．根据图像求出该金属的截止频率ν为(已知电子
c c
电荷量e＝1.6×10－19 C)( )
A．1.0×1014 Hz B．2.0×1014 Hz
C．5.0×1014 Hz D．17.5×1014 Hz
8．2020年12月8日，月表最强“打工人”嫦娥四号迎来从地球出发两周年纪念日．若
嫦娥四号上有一块备用的核燃料电池，能在夜里为其提供动力，核燃料为Pu，Pu核的转化
方程为Pu→X＋Y，已知Pu核、X核以及Y核的质量分别为m 、m、m，光速为c.则下列说
Pu X Y
法正确的是( )
A．Pu核比X核多四个中子
B．该过程释放的核能为(m＋m＋m)c2
Pu X Y
C．该过程为α衰变
D．该过程进行的速度随所处环境的压强和温度的变化而发生改变
9．在光电效应实验中，先后用频率相同但光强不同的两束光照射同一个光电管．若实
验a中的光强大于实验b中的光强，实验所得光电流I与光电管两端所加电压U间的关系曲
线分别以a、b表示，则下列图中可能正确的是( )10．[2022·潍坊模拟]植物通过光合作用和呼吸作用与环境交换碳元素，体内碳 14的
比例与大气中的相同．植物枯死后，遗体内的碳14仍在发生衰变，不断减少，但不能得到
补充．现测得甲、乙两种古木样品中碳14的含量分别是现代植物的和，由此可以推断甲、
乙两种古木的年龄之比大约为( )
A．1∶2 B．2∶1
C．1∶4 D．4∶1
二、多项选择题
11.
对于钠和钙两种金属，其遏止电压U与入射光频率ν的关系如图所示．用h、e分别表
c
示普朗克常量和电子电荷量，则 ( )
A．钠的逸出功小于钙的逸出功
B．图中直线的斜率为
C．在得到这两条直线时，必须保证入射光的光强相同
D．若这两种金属产生的光电子具有相同的最大初动能，则照射到钠的光频率较高
12．在研究原子核的内部结构时，科学家进行了一系列的核反应实验．下列选项中说法
正确的是 ( )
①Pa→Si＋e
②H＋H→He＋n＋17.6 MeV
③He＋Be→C＋n
④U＋n→Xe＋Sr＋xn
A．①是发现磷的同位素的核反应方程
B．②是太阳内部核反应和氢弹的核反应方程
C．③是查德威克发现中子的核反应方程
D．④是重核裂变的核反应方程，其中x＝3
13．氢原子光谱如图甲所示，图中给出了谱线对应的波长，玻尔的氢原子能级图如图乙
所示．已知普朗克常量h＝6.63×1034 J·s，可见光的频率范围约为4.2×1014～7.8×1014
Hz，则( )A．H 谱线对应光子的能量小于H 谱线对应光子的能量
α δ
B．图甲所示H 、H 、H 、H 四种光均属于可见光范畴
α β γ δ
C．H 对应光子的能量约为10.2 eV
β
D．H 谱线对应的跃迁是从n＝3能级到n＝2能级
α
14．图甲为氢原子的能级图，大量处于n＝2激发态的氢原子吸收一定频率的光子后跃
迁到较高的能级，之后再向低能级跃迁时辐射出10种不同频率的光子．当用这些辐射出的
光子去照射如图乙所示光电管阴极K时，发生了光电效应，改变电源的正负极并调节滑动变
阻器滑片，发现遏止电压为8 V，则( )
A．该光电管阴极K的逸出功为7.06 eV
B．吸收的光子能量为2.86 eV
C．跃迁过程中辐射出的光子能量是连续的
D．辐射出来的10种光子中只有4种能使该光电管发生光电效应
单元素养评价(十五)原子结构和波粒二象性 原子核
1．解析：查德威克通过α粒子轰击铍核的实验发现了中子，故A错误；核反应堆中的
“慢化剂”是为了减慢中子速度，故B错误；轻核聚变过程中，会有质量亏损，要释放核能，
故C正确；原子核质量数越大，原子核结合能越大，但该原子的比结合能不一定越小，故D
错误．
答案：C
2．解析：所有微观粒子都具有波粒二象性，故A正确；裂变反应是较重的原子核分裂
成较轻原子核的反应，而该反应是较轻的原子核的聚变反应，故B错误；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，查德威克通过α粒子轰击铍核 )
(
9Be
4获得碳核 )的实验发现了中子，故C错误；y＝210－4＝206，X的中子个数为206－82＝
(
12C
6
124，故D错误．
答案：A
3．解析：光既具有粒子性，又具有波动性，大量的光子波动性比较明显，个别光子粒
子性比较明显，A错误．光是概率波，不同于机械波；光的粒子性也不同于质点；即单个光
子既具有粒子性也具有波动性，B错误．单个光子既具有粒子性也具有波动性，只是大量的
光子波动性比较明显，个别光子粒子性比较明显，C错误．由于光既具有波动性，又具有粒
子性，即光的波动性与粒子性是光子本身的一种属性，故无法只用其中一种去说明光的一切
行为，只能认为光具有波粒二象性，D正确．
答案：D
4．解析：A项是双缝干涉实验，说明光具有波动性；B项是光电效应实验，说明光具有
粒子性；C项是电磁波的发射与接收；导致发现原子具有核式结构的是卢瑟福的α粒子散
射实验，D正确．
答案：D
5．解析：在光的双缝干涉实验中，减小光的强度，让光子通过双缝后，光子只能一个
接一个地到达光屏，经过足够长时间，仍然发现相同的干涉条纹，这表明光的波动性不是由
光子之间的相互作用引起的，A错误；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，B正确；光电效应揭示了光的粒子性，康普顿效应说明了光子除了具有能量还
具有动量，C错误；α射线可以使金属球附近的空气电离，金属球吸引负离子而使验电器金
属箔的张角变小，D错误．
答案：B
6．解析：设用光子能量为5.0 eV的光照射时，光电子的最大初动能为E ，当反向电
km
压达到U＝1.60 V以后，电流表读数为零，因此E ＝eU＝1.60 eV.根据光电效应方程有E
km km
＝hν－W，阴极材料的逸出功为W＝hν－E＝3.40 eV，D正确．
0 0 km
答案：D
7．解析：eU＝1 2＝hν－W，U＝hν W，由图像可得U＝0时，ν＝5.0×1014
c mv c − c c
2 e e
m
Hz.故选项C正确．
答案：C
8．解析：根据质量数守恒与电荷数守恒可知238＝234＋n，94＝m＋2，解得n＝4，m＝
92，即转化方程为 ＋ ，该过程为α衰变，X核与 核相比，质量数减
238Pu→234X 4He 238Pu
94 92 2 94
少4，核电荷数减少2，故中子数减少2，选项A错误，C正确；此过程中亏损的质量为Δm
＝m－m－m，释放的能量E＝(m－m－m)c2，选项B错误；放射性元素的半衰期不受外界
Pu X Y Pu X Y
环境的影响，即该过程进行的速度与所处环境的压强和温度等均无关，选项D错误．
答案：C
9．解析：光电流恰为零，此时光电管两端加的电压为遏止电压，对应的光的频率为截
止频率，入射光的频率越高，对应的遏止电压U越大，由于入射光的频率没有变，故遏止
c
电压相同，即图线与横轴的交点相同．由于a光的光强大于b光的光强，所以a的饱和光电
流大于b的饱和光电流．故A项正确、B、C、D项错误．
答案：A
10．解析：根据半衰期的定义可知，古木每经过一个半衰期就有一半的碳14发生衰变，1
由于甲古木样品中碳14的含量是现代植物的 ，则甲古木的年龄大约是碳14的1个半衰期，
2
1 1
同理，乙古木样品中碳14的含量是现代植物的 ＝( )2，则乙古木的年龄大约是碳14的2
4 2
个半衰期，所以甲、乙两种古木的年龄之比大约为1∶2，故A正确，B、C、D错误．
答案：A
11.
hν W
解析：根据光电效应方程得E＝hν－W，又E＝eU，则U＝ − ，图线是一条直线，
k k c c
e e
h
斜率k＝ ，且与入射光的光强无关，故选项B正确、C错误；延长图线如图，可知纵轴截
e
W
距的绝对值b＝ ，解得逸出功W＝eb，故A正确；从图像可以看出若这两种金属产生的光
e
电子具有相同的最大初动能，则照射到钠的光频率较低，选项D错误．
答案：AB
12．解析： ＋ 是磷的衰变方程，自然界没有天然的 ，它是约里奥—居
30P→30 Si 0e 30P
15 14 1 15
里夫妇用α粒子轰击铝箔时发现的，属于人工放射性同位素，核反应方程是 + →
4He 27Al
2 13
＋ ，选项A错误；太阳内部核反应和氢弹的核反应方程是 ＋
30P 0n 2H+3H→4 He＋0n
15 1 1 1 2 1
17.6 MeV，选项B正确；两个轻核结合成质量较大的核是核聚变反应，故③是查德威克发现
中子的核反应方程，选项C正确；根据核反应方程遵循质量数守恒可知235＋1＝140＋94＋
x，解得x＝2，选项D错误．
答案：BC
13．解析：本题考查对应光谱比较能级跃迁放出光子的种类．根据真空中光速等于波长
乘频率可知，波长越长频率越小，根据E＝hν可知频率越小能量越小，故A正确；由可见
光的频率范围可知，可见光的波长范围约为380～710 nm，则四种光都属于可见光，故B正
c c
确；由E＝hν＝h 可得E＝2.56 eV，故C错误；根据E＝hν＝h 可知，H 谱线对应的光
β α
λ λ
子能量为H 对应光子能量的λ 倍，约为1.89 eV，结合能级图可知，从n＝3能级跃迁到n
β β
λ
α
＝2能级时辐射的光子能量为[－1.51－(－3.4)] eV＝1.89 eV，故D正确．
答案：ABD
14．解析：从n＝2能级跃迁到较高能级后能辐射出10种不同频率的光子，由 ＝
C2
n
10，解得n＝5，故吸收的光子能量E＝E－E＝2.86 eV，故B正确；跃迁过程中所放出的光
5 2
子最大能量为E ＝－0.54 eV－(－13.6 eV)＝13.06 eV，由光电效应方程E＝hν－W，E
max k 0 k＝eU，U＝8 V，可得该光电管阴极K的逸出功W＝5.06 eV，故A错误；根据玻尔理论可知，
0
跃迁过程中辐射出的光子能量是不连续的，故C错误；由该光电管阴极K的逸出功W＝5.06
0
eV，可知辐射出的光子能使其发生光电效应的有氢原子从n＝5能级到基态、从n＝4能级到
基态、从n＝3能级到基态、从n＝2能级到基态共4种，故D正确．
答案：BD
