光电效应和原子物理习题(台师朱向荣)

专题强化训练(十三)光电效应、原子与原子核一、选择题(1～9为单选题，10～16为多选题)1．(2017·南昌市高三模拟)下列说法正确的是()A．光子像其他粒子一样，不但具有能量，也具有动量B．比结合能越大，原子核越不稳定C．将由放射性元素组成的化合物进行高温分解，会改变放射性元素的半衰期D．原子核的质量大于组成它的核子的质量之和，这个现象叫做质量亏损解析：光子像其他粒子一样，不但具有粒子性，而且也有波动性，则不但具有能量，也具有动量，故A正确；比结合能越大的原子核越稳定，B错误；放射性元素的半衰期与外界因素没有任何关系，只和本身性质有关，C错误；原子核的质量小于组成它的核子的质量之和，这个现象叫做质量亏损，故D错误．答案：A2．(2017·怀化市高三模拟)下列说法中错误的是()A．光电效应和康普顿效应都说明光具有粒子性B．光电效应中光电子的最大动能与入射光频率有关，与入射光强度无关C．通过α粒子散射实验卢瑟福提出了原子核式结构模型D．太阳辐射能量主要来自于太阳内部的裂变反应解析：光电效应和康普顿效应都说明光具有粒子性，选项A正确；光电效应中光电子的最大动能与入射光频率有关，与入射光强度有关，选项B正确；通过α粒子散射实验卢瑟福提出了原子核式结构模型，选项C正确；太阳辐射能量主要来自于太阳内部的聚变反应，选项D错误；此题选择错误的选项，故选D．答案：D3．(2017·天津卷)我国自主研发制造的国际热核聚变核心部件在国际上率先通过权威机构认证，这是我国对国际热核聚变项目的重大贡献．下列核反应方程中属于聚变反应的是()A．21H＋31H→42He＋10n B．147N＋42He→178O＋11HC．42He＋2713Al→3015P＋10n D．23592U＋10n→14456Ba＋8936Kr＋310n解析：本题考查核反应类型．选项A是质量小的核结合成质量较大的核，属于核聚变．选项B是卢瑟福发现质子的人工转变方程．选项C是约里奥·居里夫妇发现人工放射性同位素的人工转变方程．选项D是铀核在中子轰击下分裂为中等质量的核的过程，属于核裂变．答案：A4．(2017·苏锡常镇四市高三调研)如图所示为研究光电效应现象的实验，电路中所有元件完好，当光照射到光电管上时，灵敏电流计中没有电流通过，可能的原因是( )A ．入射光强度较弱B ．入射光波长太长C ．电源电压太高D ．光照射时间太短解析：光的强度和光照时间都不能决定能否发生光电效应；光照射到光电管上时，灵敏电流计中没有电流通过，则可能是没有发生光电效应，即入射光的频率过小，波长较大造成的； 电源电压也不能决定光电管中能否有光电流；故选项B 正确，ACD 错误；故选B ．答案： B5． (2017·甘肃省高三诊断)如图为氢原子的能级示意图，现有大量的氢原子处于n ＝4的激发态，当原子向低能级跃迁时辐射出若干不同频率的光．关于这些光下列说法正确的是( )A ．最容易发生衍射现象的光是由n ＝4能级跃迁到n ＝1能级产生的B ．频率最小的光是由n ＝2能级跃迁到n ＝1能级产生的C ．这些氢原子总共可辐射出3种不同频率的光D ．用n ＝2能级跃迁到n ＝1能级辐射出的光去照射逸出功为6.34 eV 的金属铂能发生光电效应解析：由n ＝4能级跃迁到n ＝3能级产生的光，能量最小，波长最长，因此最容易表现出衍射现象，故A 错误；由能级差可知能量最小的光频率最小，是由n ＝4能级跃迁到n ＝3能级产生的，故B 错误；处于n ＝4能级的氢原子能发射n (n －1)2＝6种频率的光，故C 错误；由n ＝2能级跃迁到n ＝1能级辐射出的光的能量为ΔE ＝－3.4－(－13.6)＝10.2 eV ，大于6.34 eV ，能使该金属发生光电效应，故D 正确．故选D ．答案：D6．(2017·宜宾市二诊)有关原子结构和原子核的认识，下列说法正确的是( )A ．居里夫人最先发现天然放射现象B ．伦琴射线的发现揭示了原子具有核式结构C ．在光电效应中，光电子的最大初动能与入射光的频率有关D ．在衰变方程239 94Pu →X ＋42He ＋γ中，X 原子核的质量数是234 解析：贝克勒尔首先发现了天然放射性现象，证明原子核有复杂的结构；故AB 错误；在光电效应中，光电子的最大初动能与入射光的频率有关，选项C 正确；在衰变方程239 94Pu →X ＋42He ＋γ中，X 原子核的质量数是235，电荷数为92，选项D 错误；故选C ．答案：C7．(2017·包头市高三模拟)下列说法正确的是( )A ．β衰变所释放的电子是原子核外的电子电离形成的B ．对于某种金属，超过极限频率的入射光频率越高，所产生的光电子的最大初动能就越大C ．原子从较高的激发态向较低的激发态或基态跃迁的过程，是吸收能量的过程．D ．用能量等于氘核结合能的光子照射静止氘核，可使氘核分解为一个质子和一个中子解析：β衰变所释放的电子是原子核内中子转化而来的，不是原子核外的电子电离形成的，故A 错误；根据光电效应方程知，E km ＝hν－W 0，入射光子频率越高，光电子的最大初动能越大．光电子的最大初动能与入射光的强度无关，B 正确；原子从较高的激发态向较低的激发态或基态跃迁的过程，根据玻尔理论得知，释放能量；C 错误；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，但分解后不可能都静止，需要能量大于氘核结合能的光子照射静止氘核，才可能使氘核分解为一个质子和一个中子，D 错误；故选B ．答案：B8．(2017·南平市高中检测)用如图甲所示的装置研究光电效应现象．闭合电键S ，用频率为ν的光照射光电管时发生了光电效应．图乙是该光电管发生光电效应时光电子的最大初动能E k 与入射光频率ν的关系图象，图线与横轴的交点坐标为(a,0)，与纵轴的交点坐标为(0，－b )，下列说法中正确的是( )A ．普朗克常量为h ＝a bB ．断开电键S 后，电流表G 的示数不为零C ．仅增加照射光的强度，光电子的最大初动能将增大D ．保持照射光强度不变，仅提高照射光频率，电流表G 的示数保持不变解析：由hν＝W 0＋E k ，变形得E k ＝hν－W 0，可知图线的斜率为普朗克常量，即h ＝b a，故A 错误；断开电键S 后，初动能大的光电子，也可能达到阴极，所以电流表G 的示数不为零，故B 正确；只有增大入射光的频率，才能增大光电子的最大初动能，与光的强度无关，故C 错误；保持照射光强度不变，仅提高照射光频率，单个光子的能量增大，而光的强度不变，那么光子数一定减少，发出的光电数也减少，电流表G的示数要减小，故D错误．答案：B9．(2017·江西师范大学附属中学高三月考)匀强电场中有一个原来静止的碳14原子核，它放射出的粒子与反冲核的径迹是两个内切的圆，两圆的直径之比为7∶1，如图所示，那么碳14的衰变方程为()A．146 C→01e＋145 B B．146 C→42He＋104 BeC．146 C→21H＋145 B D．146C→0－1e＋147 N解析：原子核的衰变过程满足动量守恒，粒子与反冲核的速度方向相反，根据左手定则判断得知，粒子与反冲核的电性相反，则知粒子带负电，所以该衰变是β衰变，此粒子是β粒子，符号为0－1e.两带电粒子动量大小相等，方，可见r与q成向相反，就动量大小而言有：m1v1＝m2v2，由带电粒子在匀强磁场中圆周运动的半径公式可得r＝m vqB反比．由题意，大圆与小圆的直径之比为7∶1，半径之比为7∶1，则得：粒子与反冲核的电荷量之比为1∶7，所以反冲核的电荷量为7e，电荷数是7，其符号为147 N，所以碳14的衰变方程为146 C→147 N＋0－1e，故D正确．答案：D10．(2017·江苏省联盟高三联考)下列关于物理史实的说法中正确的是()A．普朗克根据黑体辐射的规律，提出了能量子的观点B．贝克勒尔通过研究铀矿石，发现了天然放射现象C．玻尔根据α粒子散射实验，提出了原子的核式结构模型D．汤姆逊通过研究阴极射线发现了电子，并精确测量出电子的电荷量解析：普朗克为解释黑体辐射的规律，提出了能量子的观点，所以A正确；贝克勒尔通过研究铀矿石，发现了天然放射现象，故B正确；卢瑟福根据α粒子散射实验，提出了原子的核式结构模型，所以C错误；汤姆逊通过研究阴极射线发现了电子，密立根通过油滴实验精确测量出电子的电荷量，故D错误．答案：AB11．(2017·第一次全国大联考卷Ⅰ)下列说法中正确的是()A．光子具有能量，但是没有动量B．玻尔认为，原子中电子轨道是量子化的，能量也是量子化的C．用X射线和紫光照射同一金属表面都能发生光电效应，则用X射线照射时光电子的最大初动能较大D．轻核聚变更为清洁、安全，目前大型核电站都是利用轻核的聚变发电的解析：光子不仅具有能量，也具有动量，A错误；玻尔认为，原子中电子轨道是量子化的，能量也是量子化的，B正确；用X射线和紫光照射同一金属表面都能发生光电效应，由光电效应方程E km＝hν－W可知，用频率比较大的X射线照射时光电子的最大初动能较大，C正确；目前核电站是利用重核的裂变发电的，D错误．答案：BC12．(2017·第一次全国大联考卷Ⅰ)下列说法正确的是()A．光电效应揭示了光的粒子性，而康普顿效应从动量方面进一步揭示了光的粒子性B．爱因斯坦曾经大胆假设：振动着的带电微粒的能量只能是某一最小能量值ε的整数倍，这个不可再分的最小能量值ε也叫做能量子C．比结合能小的原子核结合成或分解成比结合能大的原子核时一定放出核能D．放射性元素的半衰期与元素所处环境的温度无关，但与原子所处的化学状态有关解析：光电效应、康普顿效应都揭示了光的粒子性，故A正确；普朗克曾经大胆假设：振动着的带电微粒的能量只能是某一最小能量的整数倍，这个不可再分的最小能量也叫做能量子，故B错误；中等核的比结合能较大，比结合能小的原子核结合成或分解成比结合能大的原子核时，都有质量亏损，会放出核能，故C正确；放射性元素的半衰期由原子核内部决定，与外界的温度无关，与原子所处的化学状态也无关，故D错误．答案：AC13．(2017·太原市高三模拟)钍23490Th具有放射性，它能放出一个新的粒子而变为镤23491Pa，同时伴随有γ射线产生，其方程为23490Th→23491Pa＋X，钍的半衰期为24天．则下列说法中正确的是()A．一块纯净的钍234矿石经过24天，矿石的质量仅剩下原来质量的一半B．X是钍核中的一个中子转化成一个质子时产生的C．γ射线是钍原子核发生衰变后产生的镤234的原子核释放的D．γ射线具有很强的电离作用，对人体细胞破坏能力较大解析：一块纯净的钍234矿石经过24天，钍核有半数发生衰变，不是矿石的质量仅剩下原来质量的一半，故A 错误；根据质量数、电荷数守恒得出X是电子，其产生的本质是钍核中的一个中子转化成一个质子时产生的，所以B正确；钍原子核发生衰变后产生的镤234的原子核处于激发态，不稳定，向基态跃迁的过程以γ射线向外释放能量，所以C正确；γ射线具有很强的穿透本领，电离作用很弱，所以D错误．答案：BC14．(2017·江苏卷)原子核的比结合能曲线如图所示．根据该曲线，下列判断正确的有()A ．42He 核的结合能约为14 MeVB ．42He 核比63Li 核更稳定C ．两个21H 核结合成42He 核时释放能量D ．235 92U 核中核子的平均结合能比8936Kr 核中的大解析：由图象可知，42He 的比结合能约为7 MeV ，其结合能应为28 MeV ，故A 错误．比结合能较大的核较稳定，故B 正确．比结合能较小的核结合成比结合能较大的核时释放能量，故C 正确．比结合能就是平均结合能，故由图可知D 错误．答案：BC15．(2017·河南省天一高三联考)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，当紫外线照射锌板时，发现验电器指针发生了偏转，说法锌板带正电，验电器带负电B ．图2中，从光电流与电压的关系图象中可以看出，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，若电子电量用e 表示，ν1、νc 、U 1已知，由U c －ν图象可求得普朗克常量的表达式为h ＝U 1e ν1－νcD ．图4中，由光电子最大初动能E k 与入射光频率ν的关系图象可知该金属的逸出功为E 或hν0解析：用紫外线灯发出的紫外线照射锌板，锌板失去电子带正电，验电器与锌板相连，则验电器的金属球和金属指针带正电，故选项A 错误；由图可知电压相同时，光照越强，光电流越大，只能说明光电流强度与光的强度有关，遏止电压只与入射光的频率有关，与入射光的强度无关，故选项B 错误；根据爱因斯坦光电效应方程U c e ＝hν－W 0，可知U c ＝h e ν－W 0e ，图像U c －ν的斜率表示h e ，即h e ＝U 1ν1－νc ，解得h ＝U 1e ν1－νc，故选项C 正确；根据光电效应方程E km ＝hν－W 0知道E k －ν图线的纵轴截距的绝对值表示逸出功，则逸出功为E ，当最大初动能为零，入射光的频率等于金属的极限频率，则金属的逸出功等于hν0，故选项D正确．答案：CD16．(2017·江西省重点中学盟校高三联考)新华社记者2016年11月2日从中科院合肥物质科学研究院获悉，该院等离子体所承担的国家大科学工程“人造太阳”实验装置EAST近日在第11轮物理实验中再获重大突破，获得超过60秒的稳态高约束模等离子体放电．关于太阳的相关知识，下列判断正确的是()A．氢原子的核外电子由较高能级跃迁到较低能级时，释放出一定频率的光子，太阳的能量来自于这个过程B．要使轻核发生聚变，必须使它们的距离达到10－15 m以内，核力才能起作用，这需要非常高的温度C．太阳内部大量氢核聚变成氦核，聚变后比结合能增加，释放出巨大的能量D．氘核和氚核可发生热核聚变，核反应方程是21H＋31H→42He＋10n解析：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，而太阳辐射的能量主要来自太阳内部的聚变反应，又称热核反应，并不是核外电子由较高能级跃迁到较低能级时，释放出来的能量，故A错误；要使轻核发生聚变，必须使它们的距离达到10－15m以内，核力才能起作用，故B正确；轻核聚变后比结合能增加，因此反应中会释放能量，故C正确；氘核和氚核可发生热核聚变，由质量数守恒和核电荷数守恒得，核反应方程是21H＋31H→42 He＋10n，故D正确；故选BCD．答案：BCD。

《光电效应、核反应、核能》精选练习题一、选择题1．钍核(23490Th)有放射性，它能放出一个粒子变成镤核(23491Pa)，并伴随该过程放出光子，下列说法正确的是()A．光线可能是红外线，该粒子是正电子B．光线可能是X射线，该粒子是中子C．光线一定是γ射线，该粒子是质子D．光线一定是γ射线，该粒子是电子2．在下列两个核反应方程中，X1、X2分别代表一种粒子．①23892U→23490Th ＋X1②21H＋31H→42He＋X2，以下判断中正确的是()A．①是重核裂变反应B．②是轻核聚变反应C．X1是α粒子，此种粒子形成的射线具有很强的贯穿本领D．X2是中子，X2的质量等于21H与31H质量之和减去42He的质量3．放射性元素的原子核在α衰变或β衰变生成新原子核时，往往会同时伴随γ辐射．已知A、B两种放射性元素的半衰期分别为T1和T2，经过t＝T1·T2时间后测得这两种放射性元素的质量相等，那么它们原来的质量之比m A∶m B 为()A．(12)T2∶(12)T1B．1∶1 C．2T1∶2T2D．2T2∶2T14．在下列四个核反应方程中，X1、X2、X3和X4各代表某种粒子：①31H＋X1→42He＋10n②147N＋42He→178O＋X2③94Be＋42He→126C＋X3④2412Mg＋42He→2713Al＋X4以下判断中正确的是()A．X1是质子B．X2是中子C．X3是中子D．X4是质子5．在居室装修中经常用到花岗岩、大理石等装饰材料，都不同程度地含有放射性元素，有些含有铀、钍的花岗岩会释放出α、β、γ射线，根据有关放射性知识可知，下列说法正确的是()A．发生α衰变时，生成核与原来的原子核相比，核内质量数减少2B．发生β衰变时，生成核与原来的原子核相比，核内中子数减少1C．β射线是原子的核外电子电离后形成的电子流D．在这三种射线中，γ射线的穿透能力最强，电离能力最弱6．年北京奥运会场馆设施采用很多太阳能技术．太阳的能量来源于氢核的聚变，每次聚变反应可以看成是4个氢核(11H)结合成1个氦核(42He)，同时放出正电子(01e)．已知氢核的质量为m p，氦核的质量为mα，正电子的质量为m e，真空中光速为c.下列关于氢核聚变的说法正确的是()A．核反应方程为411H→42He＋201eB．核反应方程为411H→42He＋01eC．每次核反应所释放的能量为(4m p－mα－2m e)c2D．每次核反应所释放的能量为(4m p－mα－m e)c27．如图所示，两个相切的圆表示一个静止原子核发生某种核变化后，产生的两种运动粒子在匀强磁场中的运动轨迹，可能的是()A．原子核发生了α衰变B．原子核发生了β衰变C．原子核放出了一个正电子D．原子核放出了一个中子8.23892U放射性衰变有多种可能途径，其中一种途径是先变成21083Bi，而21083BiX(X代表某种元素)，也可以经一次衰变变成b81Ti，210a X和可以经一次衰变变成210abTi最后都变成20682Pb，衰变路径如图所示，则()81A．a＝82，b＝211B.21083Bi→210a X是β衰变，21083Bi→b81Ti是α衰变C.21083Bi→210a X是α衰变，21083Bi→b81Ti是β衰变D.b81Ti经过一次α衰变变成20682Pb9．雷蒙德·戴维斯因研究来自太阳的中微子(νe)而获得了2002年度诺贝尔物理学奖．他探测中微子所用的探测器的主体是一个贮满615吨四氯乙烯(C2Cl4)溶液的巨桶．中微子可以将一个氯核转变为一个氩核，其核反应方程为νe＋3717 Cl→3718Ar＋0－1e，已知3717Cl核的质量为36.95658 u，3718Ar核的质量为36.95691 u，0－1 e的质量为0.00055 u，1 u质量对应的能量为931.5 MeV.根据以上信息，可以判断()A．中微子不带电B．中微子就是中子C.3717Cl和3718Ar是同位素D．参与上述反应的中微子的最小能量约为0.82 MeV二、非选择题10．历史上第一次利用加速器实现的核反应，是用加速后动能为0.5 MeV的质子11H轰击静止的A Z X，生成两个动能均为8.9 MeV的42He.(1 MeV＝1.6×10－13J)(1)上述核反应方程为________．(2)质量亏损为________kg.11．(1)在核反应10n＋X→31H＋42He＋ΔE过程中，X是未知核．由核反应知识可以确定X核为__①__.若10n、X核、31H和42He的静止质量分别为m1、m X、m3和m4，则ΔE的值为__②__.(2)核能、风能等新能源是近来能源发展的重点方向之一．与煤、石油等传统能源相比较，核能具有哪些优点和缺点？(3)有一座城市，经常受到大风和风沙的侵扰．为了合理使用新能源，计划建造风能发电站或太阳能发电站．请用物理学知识，指出建造哪种类型的发电站更合适，并请说明理由．12．(1)已知能使某金属产生光电效应的极限频率为ν0.当用频率为2ν0的单色光照射该金属时，所产生的光电子的最大初动能为________．当照射光的频率继续增大时，则逸出功________(填“增大”“减小”或“不变”)．(2)如图所示，一个有界的匀强磁场，磁感应强度B＝0.50 T，磁场方向垂直于纸面向里，MN是磁场的左边界．在距磁场左边界MN的1.0 m处有一个放射源A，内装放射物质22688Ra(镭)，22688Ra发生α衰变生成新核Rn(氡)．放在MN左侧的粒子接收器接收到垂直于边界MN方向射出的α粒子，此时接收器位置距直线OA的距离为1.0 m.①试写出Ra的衰变方程；②求衰变后Rn(氡)的速率．(质子、中子的质量为1.6×10－27kg，电子电量e ＝1.6×10－19C)《光电效应、核反应、核能》精选练习题一、选择题1．解析：选D.该反应的核反应方程为23490Th→23490Pa＋0－1e，放出的粒子为电子，伴随放出的射线为γ射线．2．解析：选B.①是α衰变，选项A错误；②是轻核聚变，选项B正确；X 1是α粒子，但是α粒子的穿透本领不是很强，选项C错误；X2是中子，核反应过程中反应前后质量数守恒，但反应前后质量不守恒，故选项D错误．3．解析：选D.放射性元素的原子核在α衰变或β衰变生成新原子核时，新原子核往往有多余的能量，亦即新原子核处于激发态，这些能量再以γ光的形式放出，这就是γ衰变，γ衰变总是伴随着α衰变或β衰变．根据衰变公式：m＝m0(1 2 ) t T有：m A(12)tT1＝m B(12)tT2又因为t＝T1·T2所以m A∶m B＝2T2∶2T1.4．解析：选CD.由质量数和电荷数守恒可知：X1是21H(氘核)；X2是11H(质子)；X 3是1n(中子)；X4是11H(质子)；故选项C、D正确．5．解析：选BD.α衰变是两个质子与两个中子作为一个整体从原子核中抛射出来，即211H＋21n→42He，发生α衰变时，核内质量数减少4，选项A错误；β衰变是原子核内一个中子转化成一个质子和一个电子，即10n→11H＋0－1e，发生β衰变时，核内中子数减少1，核子数不变，选项B正确而C错误；由三种射线性质可得，选项D正确．6．解析：选AC.由质量数、电荷数守恒知，A对，B错；此核反应的质量亏损为Δm＝4m p－mα－2m e，由质能方程，释放的核能为ΔE＝Δmc2＝(4m p－mα－2m e)c2，C对，D错．7．解析：选AC.两个相切的圆表示在相切点处是静止的原子核发生了衰变，由于无外力作用，动量守恒，说明原子核发生衰变后，新核与放出的粒子速度方向相反，若是它们带相同性质的电荷，则它们所受的洛仑兹力方向相反，则轨道应是外切圆，若它们所带电荷的性质不同，则它们的轨道应是内切圆．图示的轨迹说明是放出了正电荷，所以可能是α衰变或放出了一个正电子，故A、C两选项正确．8.解析：选B.在21083Bi→210a X中，质量数没有发生变化，一定是β衰变，a＝84，在21083Bi→b81Ti中，质子数减少2，一定是α衰变，b＝206，所以B正确.b81Ti→206 82Pb是β衰变，所以D错误．9．解析：选AD.在核反应中，电荷数守恒，质量数守恒，可以判断中微子所带电荷数是零，质量数是零，故A项正确，而中子的质量数是1，故B项错误；同位素是电荷数相等，质量数不等的同种元素，而3717Cl和3718Ar是两种不同的元素，故C项错误；由爱因斯坦质能方程得中微子的质量m＝(0.00055＋36.95691－36.95658)u＝0.00088 u，而1 u质量对应的能量为931.5 MeV，所以中微子的最小能量是E＝931.5×0.00088 MeV≈0.82 MeV，故D项正确.二、非选择题10．解析：(1)11H＋73X→42He＋42He或11H＋73Li→42He＋42He.(2)Δmc2＝E末－E初，所以Δm＝E末－E初c2＝－－1382kg≈3.1×10－29 kg.答案：(1)11H＋73X→42He＋42He或11H＋73Li→42He＋42He(2)3.1×10－2911．解析：(1)由质量数和电荷数守恒可知，X核是63Li由爱因斯坦质能方程ΔE＝Δmc2可得．(2)(3)见答案．答案：(1)①63Li ②ΔE＝[(m1＋m X)－(m3＋m4)]c2(2)优点：核裂变产生的能源比使用煤和石油更加清洁；产能更多．缺点：核裂变反应造成的核废料具有放射性，难处理；建造成本高．(3)建风能发电站比较合理理由：在使用风能发电时，根据能量守恒知识，风能一方面转化为电能，另一方面可以减弱风速，减小对城市的破坏．12．解析：(1)hν0不变(2)①22688Ra→22286Rn＋42He.②对α粒子qvαB＝m v2αrvα＝qBRm动量守恒得0＝mvα－Mvv＝mMvα＝qBRM＝2×1.6×10－19×1.0×0.5222×1.6×10－27m/s＝4.5×105 m/s. 答案：见解析。

高中物理光电效应课后习题答案及解析练习与应用1．在光电效应实验中，如果入射光的波长确定而强度增加，将产生什么结果？如果入射光的频率增加，将产生什么结果？解析：如果入射光的波长确定而强度增加，则光电效应时，单位时间内逸出的光电子会增多（光的频率大于金属极限频率），若原入射光的频率小于金属极限频率，则强度增加时仍不会有光电子逸出。

如果入射光的频率增加，根据E km=hν-W0可知逸出光电子的最大初动能会增大。

2．金属A在一束绿光照射下恰能发生光电效应，现用紫光或红光照射时，能否发生光电效应？紫光照射A、B 两种金属都能发生光电效应时，为什么逸出金属表面的光电子的最大速度大小不同？解析：紫光光子频率大于绿光光子频率，紫光光子能量大于绿光光子能量，红光光子频率小于绿光光子频率，红光光子能量小于绿光光子能量。

因此，用紫光照射时能发生光电效应，用红光照射时不能发生光电效应。

由光电效应方程E k=hν-W0可知,A、B两种金属的截止频率不同，故用同种光照射时，逸出的光电子最大初动能不同，光电子的最大速度大小不同。

3．铝的逸出功是4.2 eV，现在将波长为200 nm 的光照射铝的表面。

1/ 32 / 3（1）求光电子的最大初动能。

（2）求截止电压。

（3）求铝的截止频率。

解析：（1）根据爱因斯坦光电效应方程得：光电子的最大初动能为 Ek=hcλ−W 0=3.3×10-19J（3）当光电子逸出时的动能为零时，再减小照射光的频率便不1015Hz ．4．根据图4.2-1所示的电路，利用能够产生光电效应的两种（或多种）频率已知的光来进行实验，怎样测出普朗克常量？根据实验现象说明实验步骤和应该测量的物理量，写出根据本实验计算普朗克常量的关系式。

解析：在此电路的光电管上施加反向电压，用已知频率为ν1的光照射阴极K ，调节电压大小，直到光电管刚好无电流通过，测出此时的遏止电压U 1，用另一已知频率为ν2的光照射，测出遏止电压U 2，根据光电效应方程得：E k1=h ν1-W 0=eU 1，E k2=h ν2-W 0=eU 2，联立两式解得：h==e(U 1−U 2)ν1−ν2。

专题13 回来基础专题训练——光电效应原子物理1．如图2所示，用导线把验电器与锌板相连接，当用紫外线照耀锌板时，发生的现象是( )图2A．有光子从锌板逸出B．有电子从锌板逸出C．验电器指针张开一个角度D．锌板带负电【解析】选C 用紫外线照耀锌板是能够发生光电效应的，锌板上的电子汲取紫外线的能量从锌板表面逸出，称之为光电子，故A错误，B正确；锌板与验电器相连，带有相同电性的电荷，锌板失去电子应当带正电，且失去电子越多，带正电的电荷量越多，验电器指针张角越大，故C正确，D错误。

2．关于光电效应的规律，下列说法中正确的是( )A．只有入射光的波长大于该金属的极限波长，光电效应才能产生B．光电子的最大初动能跟入射光强度成正比C．发生光电效应的反应时间一般都大于10－7sD．发生光电效应时，单位时间内从金属内逸出的光电子数目与入射光强度成正比【解析】选D由ε＝hν＝h cλ知，当入射光波长小于金属的极限波长时，发生光电效应，故A错；由E k＝hν－W0知，最大初动能由入射光频率确定，与入射光强度无关，故B错；发生光电效应的时间一般不超过10－9s，故C错误；发生光电效应时，单位时间内从金属内逸出的光电子数目与入射光的强度是成正比的，D正确。

3图3为一真空光电管的应用电路，其金属材料的极限频率为4.5×1014 Hz，则以下推断中正确的是( )图3A ．发生光电效应时，电路中光电流的饱和值取决于入射光的频率B ．发生光电效应时，电路中光电流的饱和值取决于入射光的强度C 用λ＝0.5 μm 的光照耀光电管时，电路中有光电流产生D ．光照耀时间越长，电路中的电流越大【解析】选C 在光电管中若发生了光电效应，单位时间内放射光电子的数目只与入射光的强度有关，光电流的饱和值只与单位时间内放射光电子的数目有关。

据此可推断A 、D 错误，B 正确；波长λ＝0.5 μm的光子的频率ν＝c λ＝3×1080.5×10－6 Hz ＝6×1014 Hz ＞4.5×1014Hz ，可发生光电效应，所以C 正确。

光电效应单元练习题(最全)word资料三、光电效应单元练习题一、选择题1．按照玻尔理论，一个氢原子中的电子从半径为r a的圆周轨道上自发地直接跃迁到一个半径为r b的圆周轨道上，r a＞r b，在此过程中[]A．原子要发出一系列频率的光子B．原子要吸收一系列频率的光子C．原子要发出某一频率的光子D．原子要吸收某一频率的光子2．激光器输出功率为P瓦，它每秒发出的光子数为[]A．Ph/λc B．Pλ/hcC．Pc/hλD．Pλc/h3．处于基态的氢原子被一束单色光照射后，能辐射出三种频率分别为1、2、的光子，且1＞2＞3，则λ射光的频率可能为[]3A．1 B．2+ 3 C．2 D．34．对光电效应的解释，正确的是[]A．金属内的每个电子可以吸收一个或一个以上的光子，当它积累的动能足够大时，就能逸出金属B．如果入射光子的能量小于金属表面的电子克服原子核的引力逸出时需要做的最小功，光电效应便不能发生了C．发生光电效应时，入射光越强，光子的能量就越大，光电子的最大初动能就越大D．由于不同金属的逸出功是不相同的，因此使不同金属产生光电效应的入射光的最低频率也不相同5．下列哪些说法是正确的是[]A．光子说完全否定了波动说B．光的波粒二象性是指光与宏观概念中的波与粒子很相似C．光的波动说和光子说都有其正确性，但又都是不完善的，都有不能解释的实验现象D．光的波粒二象性才是对光的本性的正确认识二、填空题6．发光功率为P的点光源，向外辐射波长为λ的单色光，均匀投射到以光源为球心、半径为R的球面上．已知普朗克常量为h，光速为C，则在球面上面积为S的部分，每秒钟有_______个光子射入．7．已知铯的极限频率4.545×1014Hz．钠的极限频率为6.000×1014Hz，银的极限频率为1.153×1015Hz，铂的极限频率为1.529×1015Hz．当用波长为0.375μm的光照射它们时，可发生光电效应的物质是________8．一单色光在某种介质中的传播速度为1.5×108m/s，它在介质中的波长为300nm，这种光的频率为_______Hz，在真空中的波长为________这种光子的能量为_______J．9．某原子的核外电子从第三能级跃迁到第二能级时能辐射出波长为λ1的光，从第二能级跃迁到第一能级时能辐射出波长为λ2的光，则电子从第三能级跃迁到第一能级时能发出波长为_______的光．三、计算题10．用频率为6.00×1014Hz的光照射钠片，恰可使钠发生光电效应，现改用频率为8.00×1014Hz的紫外线照射，飞出的光电子的最大初动能应该为多少？11．氢原子的核外电子可以在半径为2.12×10-10m的轨道上运动，试求在这个轨道上运动时，电子的速度是多少？（m e=9.1×10-30kg）四、单元练习题答案一、选择题1．C2．B3．AB4．BC5．CD 二、填空题7．铯和钠8．5．5×1014，6×10-7，3.3×10-199．λ1λ2/（λ1+λ2）三、计算题10．1.33×10-19J 11．1.2×106m/s二、功和能、动能、动能定理练习题一、选择题1．如图1所示，一木块放在光滑水平面上，一子弹水平射入木块中，射入深度为d，平均阻力为f．设木块离原点s远时开始匀速前进，下列判断正确的是[ ]A．功fs量度子弹损失的动能B．f（s＋d）量度子弹损失的动能C．fd量度子弹损失的动能D．fd 量度子弹、木块系统总机械能的损失2．下列关于运动物体所受的合外力、合外力做功和动能变化的关系，正确的是[ ] A．如果物体所受的合外力为零，那么，合外力对物体做的功一定为零B．如果合外力对物体所做的功为零，则合外力一定为零C．物体在合外力作用下作变速运动，动能一定变化D．物体的动能不变，所受的合外力必定为零3．关于做功和物体动能变化的关系，不正确的是[ ]A．只要动力对物体做功，物体的动能就增加B．只要物体克服阻力做功，它的动能就减少C．外力对物体做功的代数和等于物体的末动能与初动能之差D．动力和阻力都对物体做功，物体的动能一定变化4．一质量为1kg的物体被人用手由静止向上提升1m，这时物体的速度2m/s，则下列说法正确的是[ ]A．手对物体做功12J B．合外力对物体做功12JC．合外力对物体做功2J D．物体克服重力做功10 J5．如图2所示，汽车在拱型桥上由A匀速率地运动到B，以下说法正确的是[ ] A．牵引力与摩擦力做的功相等B．牵引力和重力做的功大于摩擦力做的功C．合外力对汽车不做功D．重力做功的功率保持不变球，不计空气阻力，当它到达离抛出点的竖直距离为h的B点时，小球的动能增量为。

光电效应课后篇巩固提升基础巩固1.入射光照射到某金属表面上发生光电效应,若入射光的强度减弱,而频率保持不变,那么(),选项A错误。

入射光的强度减弱,说明单位时间内的入射光子数目减少;频率不变,说明光子能量不变,逸出的光电子的最大初动能也就不变,选项B错误。

入射光子的数目减少,逸出的光电子数目也减少,故选项C正确。

入射光照射到某金属上发生光电效应,说明入射光频率不低于这种金属的极限频率,入射光的强度减弱而频率不变,同样能发生光电效应,故选项D错误。

2.(2020上海崇明区二模)如图,弧光灯发出的光,经过下列实验后产生了两个重要的实验现象。

①经过一狭缝后,在后面的锌板上形成明暗相间的条纹;②与锌板相连的验电器的铝箔张开了一定的角度。

则这两个实验现象分别说明()A.①和②都说明光有波动性B.①和②都说明光有粒子性C.①说明光有粒子性,②说明光有波动性D.①说明光有波动性,②说明光有粒子性①是光的干涉现象,衍射是波所特有的现象,该现象说明了光具有波动性;现象②是光照射到锌板上,从锌板上有电子逸出,发生了光电效应,该现象说明了光具有粒子性,故A、B、C错误,D正确。

3.(多选)用频率为ν的光照射在某金属表面时产生了光电子,当光电子垂直射入磁感应强度为B 的匀强磁场中做匀速圆周运动时,其最大半径为R ,若以W 表示逸出功,m 、e 表示电子的质量和电荷量,h 表示普朗克常量,则电子的最大初动能是( )A.hν+WB.BBBB C.hν-WD.B 2B 2B 22B,E km =hν-W ,A 错误,C 正确;根据洛伦兹力提供向心力,有:evB=m B 2B,则v=BBBB,最大初动能E km =12mv 2=B 2B 2B 22B,故D 正确,B 错误。

4.(2020山东泰安模拟)如图所示为研究光电效应现象的实验原理图。

已知光电管阴极材料的极限频率为ν0,现用频率为ν(ν>ν0)的单色光照射光电管,发现滑动变阻器的滑片P 处于图示位置时,灵敏电流计的示数为零,下列说法正确的是( ) A.灵敏电流计的示数为零,是因为没有发生光电效应P ,则灵敏电流计一定会有示数 P ,则灵敏电流计一定会有示数D.仅不断增大入射光的光照强度,灵敏电流计一定会有示数,入射光的频率大于阴极材料的极限频率,一定能发生光电效应,故A 错误;若不断向左移动滑片P ,反向电压增大且大于遏止电压,则灵敏电流计一定不会有示数,故B 错误;若不断向右移动滑片P ,方向电压减小且小于遏止电压,则灵敏电流计一定会有示数,故C 正确;增大入射光的强度,根据光电效应方程式E km =hν-W 0=eU c 可知,光电子的最大初动能为零,电流计中无电流,也没有示数,故D 错误。

课时作业 11 光电效应原子结构与原子核一、选择题(1～8题为单项选择题，9～12题为多项选择题)1．[2018·天津卷，1]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( )8O并放出一个粒子A.14 7N俘获一个α粒子，产生1715P并放出一个粒子B.2713Al俘获一个α粒子，产生30C.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：根据质量数守恒、电荷数守恒，各选项核反应方程如下：8O＋1HA错：14 7N＋42He→17B对：2713Al＋42He→3015P＋10nC错：11 5B＋1H→84Be＋42HeD错：63Li＋1H→32He＋42He答案：B2．[2018·四川凉山三模卷]关于原子核反应，下列描述正确的是( )A．温度升高，放射性元素衰变的半衰期减小B．放射性物质23892U发生β衰变所释放的电子来源于核外电子82PbC.23290Th经过6次α衰变、4次β衰变后变成208D．用中子轰击铀核，产生几个中等质量原子核的现象属于核聚变解析：放射性元素衰变的半衰期仅由核内部自身的因素决定，与温度无关．β衰变所释放的电子来源于核内的中子，由中子转化为质子与电子．设23290Th经过x次α衰变、y 82Pb，有232－4x＝208,90－2x＋y＝82，解得x＝6，y＝4.用中子轰击铀次β衰变后变成208核，产生几个中等质量原子核的现象属于核裂变．答案：C3．关于光电效应和康普顿效应的规律，下列说法正确的是( )A．光电效应中，金属板向外发射的光电子又可以叫做光子B．康普顿效应说明光具有波动性C．对于同种金属而言，遏止电压与入射光的频率无关D．石墨对X射线散射时，部分X射线的散射光波长会变长，这个现象称为康普顿效应解析：光电效应中，金属板向外发射的电子叫光电子，光子是光量子的简称，A错误；根据光电效应方程hν＝W0＋eU c可知，对于同种金属而言(逸出功一样)，入射光的频率越大，遏止电压也越大，即遏止电压与入射光的频率有关，C错误；在石墨对X射线散射时，部分X射线的散射光波长会变长的现象称为康普顿效应，康普顿效应说明光具有粒子性，B错误、D正确．答案：D84Po＋X，反应中释放能量，下列说法正确的是( ) 4．对于核反应方程22286Rn→21886Rn的裂变方程A．此核反应是氡核222B．此核反应生成物X中含有两个质子、两个中子C．此核反应过程中电荷数和质量均守恒D．由于释放能量，该核反应不满足能量守恒定律解析：由核反应过程中电荷数和质量数均守恒可知，此核反应方程中的X是氦核，有两个质子、两个中子，即此核反应是α衰变，A项错误，B项正确；此核反应过程中释放能量，有质量亏损，C项错误．该核反应过程中虽释放能量，但该核反应仍满足能量守恒定律，D错误．答案：B84Po)发生衰变时，会产生42He和一种未知粒子，并放出γ射线，5．放射性元素钋(21084Po→ y82X＋42He＋γ.下列说法正确的是( )其核反应方程为210A.42He的穿透能力比γ射线强B．y＝206C．X核的中子个数为126D．这种核反应为β衰变解析：42He的穿透能力比γ射线弱，选项A错误；y＝210－4＝206，选项B正确；X 核的中子个数为206－82＝124，选项C错误；题中的核反应为α衰变，选项D错误．答案：B6．如图所示为氢原子的能级图，对于处在n＝4能级的大量氢原子，下列说法正确的是( )A．这群氢原子向低能级跃迁时一共可以辐射出4种不同频率的光子B．处在n＝4能级的氢原子可以吸收任何一种光子而跃迁到高能级C．这群氢原子从n＝4能级跃迁到n＝1能级时向外辐射的光子的波长最长D．这群氢原子辐射的光子中如果只有两种能使某金属发生光电效应，则该金属的逸出功W0应满足10.2 eV<W0≤12.09 eV解析：这群氢原子向低能级跃迁时能够辐射出6种不同频率的光子，A错误；氢原子从低能级向高能级跃迁时吸收的能量等于两能级的能量差，B错误；氢原子从n＝4能级跃迁到n＝1能级时向外辐射出的光子的频率最大，波长最短，C错误；如果这群氢原子辐射出的光子中只有两种能使某金属发生光电效应，则这两种光子分别是由氢原子从n＝4能级跃迁到n＝1能级和氢原子从n＝3能级跃迁到n＝1能级时辐射出的，由光电效应发生的条件可知，该金属的逸出功应满足E2－E1<W0≤E3－E1，即10.2 eV<W0≤12.09 eV，D正确．答案：D7．[2018·河北省石家庄市高三联考]如图所示是原子物理史上几个著名的实验，关于这些实验，下列说法正确的是( )A．卢瑟福通过α粒子散射实验否定了原子的核式结构模型B．放射线在磁场中偏转，中间没有偏转的为γ射线，电离能力最强C．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D．链式反应属于重核的裂变解析：卢瑟福通过α粒子散射实验，提出了原子的核式结构模型，选项A错误．放射．关于波粒二象性，下列说法中正确的是( )中紫光照射到锌板上可以发生光电效应，则其他可见光照射到锌板上也一定可中入射光的强度越大，则在阴极板上产生的光电子的最大初动能越大说明光子既有粒子性也有波动性．戴维孙和汤姆孙利用图4证明了电子具有波动性紫光的频率最大，故紫光光子的能量最大，紫光照射到锌板上可以发生光电效应，但其他可见光照射到锌板上不一定发生光电效应，能改变单位时间内逸出光电子的数量，但不能增大逸出光电子的最大初动能，散射揭示了光的粒子性，没有揭示光的波动性，C错误；衍射是波特有的现象，故电子束衍＝2的能级时辐射光的波长为656 nm，下列叙述正确的有．四条谱线中频率最大的是Hδ的光照射能使氢原子从n＝2跃迁到n＝3的能级能级上的氢原子向低能级跃迁时，最多产生可以使某种金属发生光电效应，只要照射时间足够长，光的强度足够大，也可以使该金属发生光电效应。

光削败应.量子理论、原子及原子核杨理（专题复习）-、光的波动性（略） 二、光的粒子性1、光电效应（1）光电效应在光（包插不可见光）的照射卞，从物体发射出电子的现彖称为光电效应。

（2）光电效应的实验规律:装置：① 任何一种金属都冇一个极限频率，入射光的频率必须大于这个极限频率才能发生光电效应，低于极限频率 的光不能发生光电效应。

② 光电子的最人初动能与入射光的强度无关，光随入射光频率的增人而增大。

③ 人于极限频率的光照射金属时，光电流强度（反映单位时间发射出的光电子数 的多少），与入射光强度成止比。

④ 金属受到光照，光电子的发射一般不超过10 £秒。

2、波动说在光电效应上遇到的困难波动说认为：光的能量即光的强度是rh 光波的振幅决定的与光的频率无关。

所以 波动说对解释上述实验规律中的①②④条都遇到困难 3、光子说（1） S ：子论:1900年徳国物理学家普郎克提出：电磁波的发射和吸收是不连续的，而是一份一份的，每一份 电磁波的能量E=hv（2） 光子论：1905年受I 大I 斯坦提出：空间传播的光也是不连续的，而是一份一份的，每一份称为一个光子，光子具育的能量与光的频率成正比。

即：E 二hv,其中力为普郎克恒量A=6. 63X 10'34J-S 4、光子论对光电效应的解释金属屮的Hrh 电了，获得光子后其动能增大，当功能大于脱出功时，电了即可脱离金属表面，入射光的 频率越大，光子能量越大，电子获得的能量才能越大，飞岀时最大初功能也越大。

三、波粒二象性1、 光的干涉和衍射现象，说明光具有波动性，光电效应，说明光具有粒子性，所以光具有波粒二象性。

2、 个别粒了显示岀粒了性，大量光了显示岀波动性，频率越低波动性越显著，频率越高粒了性越显著3、 光的波动性和粒子性与经典波和经典粒子的概念不同（1） 光波是儿率波，明条纹是光子到达儿率较大，暗条纹是光子达儿率较小这与经典波的振动叠加原理有所不同（2） 光的粒了性是指光的能量不连续性，能量是一份一份的光子，没有一定的形状，也不占有一定空间，这与I经典粒了概念冇所不同原子和原子核一、原子结构：1、电子的发现和汤姆牛的原子模型：（1）电了的发现：1897年英国物理学家汤姆工,对阴极射线进行了一系列的研究,从而发现了电子。

2018届高考物理一轮复习第十三章原子和原子核物理第1讲：光电效应（参考答案）一、知识清单1． 【答案】2． 【答案】3． 【答案】4． 【答案】5． 【答案】6． 【答案】二、例题精讲7． 【答案】BD【解析】入射光波长太长，入射光的频率低于截止频率时，不能发生光电效应，故选项B 正确；电路中电源反接，对光电管加了反向电压，若该电压超过了遏止电压，也没有光电流产生，故选项D 正确。

8． 【答案】A【解析】逸出功W ＝hν0，W ∝ν0，A 正确；只有照射光的频率ν大于金属极限频率ν0，才能产生光电效应现象，B 错；由光电效应方程hν＝12mv 2max ＋W 知，因ν不确定时，无法确定12mv 2max与W 的关系，C 错；光强E ＝nhν，ν越大，E 一定，则光子数n 越小，单位时间内逸出的光电子数就越少，D 错。

9． 【答案】A【解析】由爱因斯坦光电效应方程hν＝W 0＋12mv 2m ，又由W 0＝hν0，可得光电子的最大初动能12mv 2m ＝hν－hν0，由于钙的截止频率大于钾的截止频率，所以钙逸出的光电子的最大初动能较小，因此它具有较小的能量、频率和动量，B 、C 、D 错；又由c ＝λf 可知光电子频率较小时，波长较大，A 对。

10．【答案】AB【解析】由于用单色光a 照射光电管阴极K ，电流计G 的指针发生偏转，说明发生了光电效应，而用另一频率的单色光b 照射光电管阴极K 时，电流计G 的指针不发生偏转，说明b 光不能发生光电效应，即a 光的频率一定大于b 光的频率；增加a 光的强度可使单位时间内逸出光电子的数量增加，则通过电流计G 的电流增大；因为b 光不能发生光电效应，所以即使增加b 光的强度也不可能使电流计G 的指针发生偏转；用a 光照射光电管阴极K 时通过电流计G 的电子的方向是由d 到c ，所以电流方向是由c 到d .选项A 、B 正确．13．【答案】BD【解析】光电管加正向电压情况：P 右移时，参与导电的光电子数增加；P 移到某一位置时，所有逸出的光电子都刚参与了导电，光电流恰达最大值；P 再右移时，光电流不能再增大．光电管加反向电压情况：P右移时，参与导电的光电子数减少；P移到某一位置时，所有逸出的光电子都刚不参与了导电，光电流恰为零，此时光电管两端加的电压为截止电压，对应的光的频率为截止频率；P再右移时，光电流始终为零．eU 截= m =hγ-W，入射光的频率越高，对应的截止电压U 截越大．从图象中看出，丙光对应的截止电压U 截最大，所以丙光的频率最高，丙光的波长最短，丙光对应的光电子最大初动能也最大．该题考查光电效应的实验，解决本题的关键掌握截止电压、截止频率，以及理解光电效应方程eU 截= m =hγ-W．A、根据eU 截= m =hγ-W，入射光的频率越高，对应的截止电压U 截越大．甲光、乙光的截止电压相等，所以甲光、乙光的频率相等；故A错误．B、丙光的截止电压大于乙光的截止电压，所以丙光的频率大于乙光的频率，则乙光的波长大于丙光的波长；故B正确．C、同一金属，截止频率是相同的，故C错误．D、由图象可知，甲光对应的饱和光电流大于丙光对应的饱和光电流，故D正确．E、丙光的截止电压大于甲光的截止电压，所以甲光对应的光电子最大初动能小于于丙光的光电子最大初动能，故E错误；14．【答案】AB【解析】光电效应说明光的粒子性，所以A正确；热中子束在晶体上产生衍射图样，即运动的实物粒子具有波的特性，即说明中子具有波动性，所以B正确；黑体辐射的实验规律说明电磁辐射具有量子化，即黑体辐射是不连续的、一份一份的，所以黑体辐射用光的粒子性解释，即C错误；根据德布罗意波长公式λ＝hp，p2＝2mE k，又质子的质量大于电子的质量，所以动能相等的质子和电子，质子的德布罗意波较短，所以D错误.三、自我检测15．【答案】CD16．【答案】ACD【解析】同一束光照射不同的金属，一定相同的是入射光的光子能量，不同金属的逸出功不同，根据光电效应方程E km＝hν－W0知，最大初动能不同，则遏止电压不同，选项A、C、D正确；同一束光照射，单位时间内射到金属表面的光子数目相等，所以饱和光电流是相同的，选项B错误．17．【答案】ACE【解析】在发生光电效应时，饱和光电流大小由光照强度来决定，与频率无关，光照强度越大饱和光电流越大，因此A正确，B错误；根据E km＝hν－W可知，对于同一光电管，逸出功W不变，当频率变高，最大初动能E km变大，因此C正确；由光电效应规律可知，当频率低于截止频率时无论光照强度多大，都不会有光电流产生，因此D错误；由E km＝eU c和E km＝hν－W，得hν－W＝eU c，遏制电压只与入射光频率有关，与入射光强无关，因此E正确。

热点12 光电效应、原子和原子核选择题(1～7题为单项选择题，8～12题为多项选择题)1．[2020·新高考Ⅰ卷，2]氚核31H发生β衰变成为氦核3231H发生β衰变产生的电子可以全部定向移动，在 3.2×104 s时间内形成的平均电流为 5.0×10－8 A．已知电子电荷量为1.6×10－19 C，在这段时间内发生β衰变的氚核31H的个数为( )A．5.0×1014B．1.0×1016C．2.0×1016 D．1.0×10182．[2020·广东广州市一模]2018年11月12日中科院等离子体物理研究所发布消息：全超导托克马克装置EAST在实验中有了新的突破，等离子体中心电子温度达到1亿摄氏度．其主要核反应方程为：①21H＋21H→32He＋X②21H＋Y→42He＋X，则下列表述正确的是( )A．X是质子B．Y是氚核C．X与Y是同位素D．①、②两个核反应都属于裂变反应3．[2020·安徽江南十校高三质检]我国正在自主研发新型聚变—裂变混合反应堆项目．如果此项目得以研究开发并付诸实践，有可能使核资源寿命延长数倍．关于聚变和裂变，下列说法正确的是( )A. 21H＋31H―→42He＋10n1n是裂变反应B．聚变和裂变反应中都存在质量亏损C．裂变反应以释放核能为主，聚变反应以吸收核能为主D．核越重，比结合能越大4．[2020·宁夏银川市质检]国产科幻大片《流浪地球》讲述了太阳即将在未来出现“核燃烧”现象，从而导致人类无法生存，决定移民到半人马座比邻星的故事．据科学家论证，太阳向外辐射的能量来自其内部发生的各种热核反应，当太阳内部达到一定温度时，会发生“核燃烧”，其中“核燃烧”的核反应方程为42He＋X→84Be＋ν，方程中X表示某种粒子，84Be 是不稳定的粒子，其半衰期为T，则下列说法正确的是( )A．X粒子是42HeB．若使84Be的温度降低，其半衰期会减小C ．经过2T ，一定质量的84Be 占开始时的18D ．“核燃烧”的核反应是裂变反应5．氢原子能级示意如图．现有大量氢原子处于n ＝3能级上，下列说法正确的是( )A ．这些原子跃迁过程中最多可辐射出2种频率的光子B ．从n ＝3能级跃迁到n ＝1能级比跃迁到n ＝2能级辐射的光子频率低C ．从n ＝3能级跃迁到n ＝4能级需吸收0.66 eV 的能量D ．n ＝3能级的氢原子电离至少需要吸收13.6 eV 的能量6．[2020·全国卷Ⅱ，18]氘核21H 可通过一系列聚变反应释放能量，其总效果可用反应式621H→242He ＋211H ＋210n ＋43.15 MeV 表示．海水中富含氘，已知 1 kg 海水中含有的氘核约为1.0×1022个，若全都发生聚变反应，其释放的能量与质量为M 的标准煤燃烧时释放的热量相等；已知1 kg 标准煤燃烧释放的热量约为2.9×107J,1 MeV ＝1.6×10－13J ，则M 约为( )A ．40 kgB ．100 kgC ．400 kgD ．1 000 kg7．从1907年起，美国物理学家密立根就开始以精湛的技术测量光电效应中几个重要的物理量．他通过如图甲所示的实验装置测量某金属的遏止电压U c 与入射光频率ν，作出图乙所示的U c ­ ν图象，由此算出普朗克常量h ，并与普朗克根据黑体辐射测出的h 相比较，以检验爱因斯坦光电效应方程的正确性．已知电子的电荷量为e ，则下列普朗克常量h 的表达式正确的是( )A ．h ＝e U c2－U c1ν2－ν1B ．h ＝U c2－U c1e ν2－ν1C ．h ＝ν2－ν1e U c2－U c1 D ．h ＝e ν2－ν1U c2－U c18．1934年，约里奥—居里夫妇用α粒子轰击铝箔，首次产生了人工放射性同位素X ，反应方程为42He ＋2713Al→X＋10n.X 会衰变成原子核Y ，衰变方程为X→Y＋01e.则( )A ．X 的质量数与Y 的质量数相等B．X的电荷数比Y的电荷数少1C．X的电荷数比2713Al的电荷数多2D．X的质量数与2713Al的质量数相等9．[2020·全国卷Ⅰ，19]下列核反应方程中，X1、X2、X3、X4代表α粒子的有( )A.21H＋21H→10n＋X1B.21H＋31H→10n＋X2C.23592U＋10n→14456Ba＋8936Kr＋3X3D.10n＋63Li→31H＋X410．放射性同位素电池是一种新型电池，它是利用放射性同位素衰变放出的高速带电粒子(α射线、β射线)与物质相互作用，射线的动能被阻止或吸收后转变为热能，再通过换能器转化为电能的一种装置．其构造大致是：最外层是由合金制成的保护层，次外层是防止射线泄漏的辐射屏蔽层，第三层是把热能转化成电能的换能器，最里层是放射性同位素．电池使用的三种放射性同位素的半衰期和发出的射线如下表：同位素90Sr210Po238Pu射线βαα半衰期28年138天若选择上述某一种同位素作为放射源，使用相同材料制成的辐射屏蔽层，制造用于执行长期航天任务的核电池，则下列论述正确的是( )A．90Sr的半衰期较长，使用寿命较长，放出的β射线比α射线的贯穿本领弱，所需的屏蔽材料较薄B．210Po的半衰期最短，使用寿命最长，放出的α射线比β射线的贯穿本领弱，所需的屏蔽材料较薄C．238Pu的半衰期最长，使用寿命最长，放出的α射线比β射线的贯穿本领弱，所需的屏蔽材料较薄D．放射性同位素在发生衰变时，出现质量亏损，但衰变前后的总质量数不变11．[2020·东北三省三校模拟]如图所示，甲图为演示光电效应的实验装置；乙图为a、b、c三种光照射下得到的三条电流表与电压表读数之间的关系曲线；丙图为氢原子的能级图；丁图给出了几种金属的逸出功和截止频率．以下说法正确的是( )A．若b光为绿光，c光可能是紫光B．若a光为绿光，c光可能是紫光C．若b光光子能量为2.81 eV，用它照射由金属铷制成的阴极，所产生的大量具有最大初动能的光电子去撞击大量处于n＝3激发态的氢原子，可以产生6种不同频率的光D．若b光光子能量为2.81 eV，用它直接照射大量处于n＝2激发态的氢原子，可以产生6种不同频率的光12．[2020·湖南娄底市第二次模拟]如图，在磁感应强度为B的匀强磁场中，一个静止的放射性原子核(A Z X)发生了一次α衰变．放射出的α粒子(42He)在与磁场垂直的平面内做圆周运动，其轨道半径为R.以m、q分别表示α粒子的质量和电荷量，生成的新核用Y表示．下列说法正确的是( )A．新核Y在磁场中圆周运动的半径为R Y＝2Z－2RB．α粒子的圆周运动可以等效成一个环形电流，且电流大小为I＝Bq22πmC．若衰变过程中释放的核能都转化为α粒子和新核的动能，则衰变过程中的质量亏损为Δm＝A qBR22m A－4c2D．发生衰变后产生的α粒子与新核Y在磁场中运动的轨迹正确的是图丙热点12 光电效应、原子和原子核1．答案：B解析：由q ＝It ，ne ＝q 联立解得n ＝1.0×1016，选项B 正确． 2．答案：B解析：对①，根据核反应的质量数和电荷数守恒可知X 是中子，故A 错误；对②，根据核反应的质量数和电荷数守恒可知Y 是氚核，故B 正确；X 是中子，Y 是氚核，X 与Y 不是同位素，故C 错误；①、②两个核反应都属于轻核聚变反应，故D 错误．3．答案：B解析：21H ＋31H ―→42He ＋10n 是轻核聚变反应，所以A 错误；聚变和裂变反应都释放能量，所以都存在质量的亏损，故B 正确，C 错误；组成原子核的核子越多，它的结合能就越高，结合能与核子数之比，称做比结合能，中等大小的原子核的比结合能较大，D 错误．4．答案：A解析：根据核反应的质量数和电荷数守恒可知，X 粒子的质量数为4，电荷数为2，为42He ，选项A 正确；温度变化不能改变放射性元素的半衰期，选项B 错误；经过2T ，一定质量的84Be 占开始时的14，选项C 错误；“核燃烧”的核反应是轻核聚变反应，选项D 错误．5．答案：C解析：大量氢原子处于n ＝3能级跃迁到n ＝1能级最多可辐射出C 23＝3种不同频率的光子，故A 错误；根据能级图可知从n ＝3能级跃迁到n ＝1能级辐射的光子能量为hν1＝13.6 eV －1.51 eV ，n ＝3能级跃迁到n ＝2能级辐射的光子能量为hν2＝3.4 eV －1.51 eV ，比较可知从n ＝3能级跃迁到n ＝1能级比跃迁到n ＝2能级辐射的光子频率高，故B 错误；根据能级图可知从n ＝3能级跃迁到n ＝4能级，需要吸收的能量为E ＝1.51 eV －0.85 eV ＝0.66 eV ，故C 正确；根据能级图可知氢原子处于n ＝3能级的能量为－1.51 eV ，故要使其电离至少需要吸收1.51 eV 的能量，故D 错误；故选C .6．答案：C解析：由1 kg 海水中的氘核聚变释放的能量与质量为M 的标准煤燃烧释放的热量相等，有：2.9×107J /kg ×M＝1.0×10226×43.15×1.6×10－13J ，解得M≈400 kg ，故C 选项正确．7．答案：A解析：根据爱因斯坦光电效应方程E k ＝hν－W 0及动能定理eU c ＝E k ，得U c ＝h e ν－W 0e ，所以图象的斜率k ＝U c 2－U c 1ν2－ν1＝h e ，则h ＝e U c 2－U c 1ν2－ν1，故A 正确．8．答案：AC解析：根据电荷数守恒和质量数守恒，可知42He ＋2713Al →X ＋10n 方程中X 的质量数为30，电荷数为15，再根据X →Y ＋01e 方程可知Y 的质量数为30，电荷数为14，故X 的质量数与Y 的质量数相等，X 的电荷数比Y 的电荷数多1，X 的电荷数比2713Al 的电荷数多2，X 的质量数比2713Al 的质量数多3，选项A 、C 正确，B 、D 错误．9．答案：BD解析：根据核反应方程满足质量数守恒和电荷数守恒，可知选项B 中的X 2质量数是4，电荷数是2，代表α粒子，B 项正确；选项D 中的X 4质量数是4，电荷数是2，代表α粒子，D 项正确；选项A 中的X 1质量数是3，电荷数是2，A 项错误；选项C 中的X 3质量数是1，电荷数是0，代表中子，C 项错误．10．答案：CD解析：原子核衰变时，释放出高速运动的射线，这些射线的能量来自原子核的质量亏损，即质量减小，但质量数不变，D 正确；表格中显示Sr 的半衰期为28年、Po 的半衰期为138天、Pu 的半衰期为89.6年，故Pu 的半衰期最长，其使用寿命也最长，α射线的穿透能力没有β射线强，故较薄的屏蔽材料即可挡住α射线的泄漏，C 正确．11．答案：BC解析：由光电效应方程E k ＝hν－W 0和eU c ＝E k ，联立解得eU c ＝hν－W 0，即光子照射同一块金属时，只要遏止电压一样，说明光子的频率一样，遏止电压越大，光子的频率越大，因此可知b 光和c 光的频率一样，大于a 光的频率，故A 错误，B 正确；b 光照射金属铷，产生光电子的最大初动能为E k ＝2.81 eV －2.13 eV ＝0.68 eV ，用光电子撞击氢原子，氢原子可以只吸收电子的部分能量而发生跃迁，因此处于n ＝3能级的氢原子吸收的能量为ΔE k ＝－0.85 eV －(－1.51 eV )＝0.66 eV ，这时氢原子处在n ＝4的能级，向低能级跃迁可辐射C 24＝6种不同频率的光，故C 正确；若用b 光照射氢原子，氢原子只能吸收能量恰好为能级之差的光子，2.81 eV 不满足该条件，因此此光子不被吸收，故D 错误．12．答案：ABC解析：由题可知：AZ X →42He ＋A －4Z －2Y ，生成的新核Y 和α粒子动量大小相等，方向相反，而且洛伦兹力提供向心力，即qvB ＝m v 2R ，则R ＝mv qB ，可知：R Y R ＝2Z －2，即R Y ＝2Z －2R ，故A 正确；由于圆周运动周期T ＝2πm qB ，则环形电流为：I ＝q T ＝Bq22πm ，故B 正确；对α粒子，由洛伦兹力提供向心力qvB ＝m v 2R ，可得v ＝BqRm由质量关系可知，衰变后新核Y 质量为M ＝A －44m由衰变过程动量守恒可得Mv′－mv ＝0 可知：v′＝mM v则系统增加的能量为：ΔE ＝12Mv′2＋12mv 2，由质能方程得：ΔE ＝Δmc 2联立可得Δm ＝A qBR22m A －4c2，故C 正确；由动量守恒可知，衰变后α粒子与新核Y 运动方向相反，所以，轨迹圆应外切，由圆周运动的半径公式R ＝mvqB可知，α粒子半径大，由左手定则可知题图丁正确，故D 错误．。