光电效应 原子结构和原子核练习题
光电效应原子结构和原子核练习题1．关于近代物理学，下列说法正确的是( )
A．β射线与γ射线都是电磁波，但γ射线的穿透本领远比β射线强
B．放射性元素的原子核有半数发生衰变所需要的时间叫半衰期
C．比结合能越小表示原子核中的核子结合得越牢固，原子核越稳定
D．氢原子的核外电子由离原子核较远的轨道跃迁到离原子核较近的轨道上时，氢原子的能量增大
解析：选B.γ射线是电磁波，β射线不是电磁波，γ射线的穿透本领远比β射线强，选项A错误；放射性元素的原子核有半数发生衰变所需要的时间叫半衰期，选项B正确；比结合能越大表示原子核中的核子结合得越牢固，原子核越稳定，选项C错误；氢原子的核外电子由离原子核较远的轨道跃迁到离原子核较近的轨道上时，原子的电势能减小，电子的动能变大，氢原子的总能量减小，选项D错误；故选B.
2．核能作为一种新能源在现代社会中已不可缺少，我国在完善核电安全基础上将加大核电站建设．核泄漏中的钚(Pu)是一种具有放射性的超铀元素，它可破坏细胞基因，提高罹患癌症的风险．已知钚的一种同位素239 94Pu的半衰期为24 100年，其衰变方程为239 94Pu→X＋42He ＋γ，下列有关说法正确的是( )
A．X原子核中含有143个中子
B．100个239 94Pu经过24 100年后一定还剩余50个
C．由于衰变时释放巨大能量，根据E＝mc2，衰变过程总质量增加
D．衰变发出的γ放射线是波长很长的光子，穿透能力较弱
解析：选A.A项：根据电荷数守恒、质量数守恒知，X的电荷数为92，质量数为235，则中子数为143，故A正确；B项：半衰期对大量的原子核适用，对少量原子核不成立，故B错误；C项：由于衰变时释放巨大能量，根据E＝mc2，衰变过程总质量减小，故C错误；D 项：衰变发出的γ放射线是波长很短的光子，穿透能力很强，故D错误．3．(多选)下列的若干叙述中正确的是( )
A．将核子束缚在原子核内的核力，是不同于万有引力和电磁力的另一种相互作用
B．对于同种金属产生光电效应时逸出光电子的最大初动能E k与照射光的频率成线性关系
C．一块纯净的放射性元素的矿石经过一个半衰期以后它的总质量仅剩下一半
D ．按照玻尔理论，氢原子核外电子从半径较小的轨道跃迁到半径较大的轨道时，电子的动能减小，原子的能量也减小了
解析：选AB.核力是强相互作用，具有饱和性和短程性；故将核子束缚在原子核内的核力，是不同于万有引力和电磁力的另一种相互作用力且每个核子只跟邻近的核子发生核力的作用；故A 正确；根据光电效应方程E k ＝hν－W 0知，光电子的最大初动能与照射光的频率成线性关系，故B 正确；一块纯净的放射性元素的矿石，经过一个半衰期以后，有半数发生衰变，不是总质量仅剩下一半，故C 错误；氢原子核外电子从半径较小的轨道跃迁到半径较
大的轨道时，吸收光子，原子的能量增加，根据k e 2r 2＝m v 2
r
知，电子的动能减小，故D 错误；故选AB.
4．(多选)下列说法中正确的是( )
A ．氢原子由较高能级跃迁到较低能级时，电子的动能增加，原子的电势能减少
B ．微观粒子也具有波动性，粒子动量越大其对应的波长越长
C ．α射线是由原子核放射出的氦核，与β射线和γ射线相比它具有很强的电离作用
D ．电磁波的波长越短，其波动性越明显
解析：选AC.氢原子由较高能级跃迁到较低能级时，电子的轨道半径减小，根据k e 2
r 2＝m v 2
r
知，电子的动能增加，由于原子的能量减小，则原子的电势能减小，故A 正确；依据德布罗意波长公式λ＝h p
，可知微观粒子的动量越大，其对应的波长就越短，故B 错误；α射线是由原子核放射出的氦核，与β射线和γ射线相比它具有很强的电离作用，故C 正确；光的波长越长，越容易衍射，其波动性越明显；波长越短，越不容易衍射，其粒子性越显著，故D 错误．所以AC 正确，BD 错误．
5．国家大科学工程——中国散裂中子源(CSNS)于2017年8月28
日首次打靶成功，获得中子束流，可以为诸多领域的研究和工业应用
提供先进的研究平台．下列核反应中放出的粒子为中子的是( )
A.14 7N 俘获一个α粒子，产生17 8O 并放出一个粒子
B.2713Al 俘获一个α粒子，产生3015P 并放出一个粒子
C.11 5B 俘获一个质子，产生84Be 并放出一个粒子
D.63Li 俘获一个质子，产生32He 并放出一个粒子
解析：选B.根据核反应过程中质量数守恒及电荷数守恒可知，14 7N ＋42He→17 8O ＋11H ，A 项错误；2713Al ＋42He→3015P ＋10n ，B 项正确；11 5B ＋11H→84Be ＋42He ，C 项错误；63Li ＋11H →32He ＋42He ，D 项错误．
6．一对正负电子相遇后转化为光子的过程被称为湮灭．速度足够大且等值反向的一对正负电子发生湮灭时产生两个光子，每个光子的能量均为E .已知电子的质量为m ，光速为c ，普朗克常量为h .则( )
A ．两个光子可能同向运动
B ．两个光子的波长均为hc E
C ．两个光子的动量均为mc
D ．每个光子的能量
E ＝mc 2
解析：选B.一对正负电子湮灭会产生两个同频率的光子，由于光子既有能量，又有动量，根据动量守恒定律可知，产生的两个光子的总动量与初动量是相等的，即它们的和为零，所以两个光子的运动方向相反，故A 错误；根据E ＝hν，且c ＝λν，解得波长为λ＝hc E ，故B 正确；每个光子的动量为p ＝λh ＝c E ，故C 错误；设一对正负电子发生湮灭前，各自的动能为E k ，发生湮灭后，根据能量守恒得：2E k ＋2mc 2＝2E ，解得：E ＝E k ＋mc 2，故D 错误；故选B.
7．某同学用如图(甲)所示的电路研究光电效应中电子发射的情况与光照强度、光的频率等物理量之间的关系．阴极K 和阳极A 是密封在真空玻璃中的两个电极，K 在受到光照射时能够发射光电子．K 、A 之间的电压大小可以调节，电源极性也可以对调．当分别用a 、b 、c 三束不同的光照射阴极K ，得到的I -U 关系分别如图(乙)中a 、b 、c 三条曲线所示．下列关于三束光的频率ν、三束光的强度E 大小关系，正确的是( )
A ．νa ＞νb ＞νc ，E a ＞E b ＞E c
B ．νa ＞νb ＞νc ，E a ＝E c ＜E b
C ．νb ＞νa ＝νc ，E a ＞E b ＞E c
D ．νa ＜νb ＜νc ，
E a ＜E b ＜E c
解析：选C.由图可知，a 的饱和电流最大，因此a 光束照射时单位时间内产生的光电子数量大，光强大，而c 光的强度最小，b 光的强度介于其中，即有E a ＞E b ＞E c; 当光电流为零时，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，根据eU ＝hν－W ，入射光的频率越高，对应的遏止电压U 越大，a 光、c 光的遏止电压相等，所以a 光、c 光的频率相等，而b 光的频率大，故C 正确，ABD 错误．
8．下列说法正确的是( )
A ．处于n ＝3激发态的一个氢原子回到基态时一定会辐射三种频率的光子
B ．α射线的穿透能力比γ射线强
C ．β衰变中的电子来自原子的内层电子
D ．放射性元素的半衰期与压力、温度无关
解析：选D.处于n ＝3的一个氢原子回到基态时可能会辐射一种频率的光子，或两种不同频率的光子，处于n ＝3的“一群”氢原子回到基态时会辐射三种频率的光子，故A 错误；α射线的穿透能力最弱，电离本领最强，故B 错误；β衰变中的电子来自原子内部的中子转化为质子同时释放出一个电子．故C 错误；放射性元素的半衰期与压力、温度无关，故D 正确．所以D 正确，ABC 错误．
9．某静止的原子核发生核反应且放出能量Q . 其方程为B A X→D C Y ＋F E Z ，并假设释放的能量全都转化为新核Y 和Z 的动能，测得其中Z 的速度为v ，以下结论正确的是( )
A ．Y 原子核的速度大小为E C v
B ．Y 原子核的动能是Z 原子核的动能的D F 倍
C ．Y 原子核和Z 原子核的质量之和比X 原子核的质量大Q c
(c 为光速)
D ．Y 和Z 的结合能之和一定大于X 的结合能
解析：选D.静止的原子核发生核反应，反应前后系统动量守恒，可得Dv Y ＝Fv ，所以Y
原子核的速度大小为F D v ，故A 项错误．Y 原子核的动能可写为12Dv 2Y ＝12D ? ????F D v 2＝F 2v 22D ，Z 原子核的动能可写为12Fv 2，所以二者动能之比为F D
，故B 项错误．根据爱因斯坦质能方程ΔE ＝Δmc 2，可得该核反应的质量亏损为Q c 2，故C 项错误．核反应中放出核能．说明生成新原子核的结合能更大，故选项D 正确．
10．(多选)下列说法正确的是( )
A．根据玻尔理论，氢原子的核外电子由较高能级跃迁到较低能级时，要释放一定频率的光子，同时电子的动能增大，电势能减小
B．放射性物质的温度升高，则半衰期减小
C．用能量等于氘核结合能的光子照射静止氘核，不可能使氘核分解为一个质子和一个中子
D．某放射性原子核经过2次α衰变和一次β衰变，核内质子数减少3个
解析：选ACD.A项：氢原子的核外电子由较高能级跃迁到较低能级时，要释放一定频率的光子，库仑力做正功，动能增大，电势能减小，故A正确；B项：半衰期是放射性元素的原子核有半数发生衰变时所需要的时间，由原子核本身决定，与原子的物理、化学状态无关，故B错误；C项：核子结合成原子核与原子核分解为核子是逆过程，质量的变化相等，能量变化也相等，故用能量等于氘核结合能的光子照射静止氘核，还要另给它们分离时所需要的足够的动能．所以不可能使氘核分解为一个质子和一个中子，故C正确；D项：根据质量数和电荷数守恒，某放射性原子核经过2次α衰变质子数减少4，一次β衰变质子数增加1，故核内质子数减少3个，D正确．