河北省衡水市高考物理 专题十七 波粒二象性 原子结构与原子核专项练习

图8第十七章 波粒二象性、第十八章 原子结构、第十九章 原子核专题训练1．光电效应的实验结论是：对于某种金属 ( )A ．无论光强多强，只要光的频率小于极限频率就不能产生光电效应B ．无论光的频率多低，只要光照时间足够长就能产生光电效应C ．超过极限频率的入射光强度越弱，所产生的光电子的最大初动能就越小D ．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2．对光电效应的理解正确的是 ( )A ．金属钠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而逸出时所需做的最小功，便不能发生光电效应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，入射光的最低频率也不同3．(浙江理综·16)在光电效应实验中，飞飞同学用同一光电管在不同实验条件下得到了三条光电流与电压之间的关系曲线(甲光、乙光、丙光)，如图8所示．则可判断出( )A ．甲光的频率大于乙光的频率B ．乙光的波长大于丙光的波长C ．乙光对应的截止频率大于丙光的截止频率D ．甲光对应的光电子最大初动能大于丙光的光电子最大初动能4．(课标·35(1))在光电效应实验中，某金属的截止频率相应的波长为λ0，该金属的逸出功为________．若用波长为λ(λ<λ0)的单色光做该实验，则其遏止电压为________．已知电子的电荷量、真空中的光速和普朗克常量分别为e 、c 和h .5．下列表述正确的是 ( )A ．β衰变的实质在于原子核内某个中子转化成了一个质子和一个电子B ．光的波动性不是由于光子之间的相互作用引起的C ．汤姆孙通过对阴极射线的研究发现了电子，并提出了原子核结构模型D ．德布罗意的“物质波”假设否定了光具有波动性6．在单缝衍射实验中，中央亮纹的光强占整个从单缝射入的光强的95%以上，假设现在只让一个光子通过单缝，那么该光子 ( )A ．一定落在中央亮纹处B ．一定落在亮纹处C ．可能落在暗纹处D ．落在中央亮纹处的可能性最大图37．(上海单科·2)卢瑟福利用α粒子轰击金箔的实验研究原子结构，正确反映实验结果的示意图是 ()8．(天津理综·1)下列能揭示原子具有核式结构的实验是 ( )A ．光电效应实验B ．伦琴射线的发现C ．α粒子散射实验D ．氢原子光谱的发现9．原子处于基态时最稳定，处于较高能级时会自发地向较低能级跃迁，用n 表示氢原子 所处能级状态的量子数，N 表示由该能级状态发生跃迁时可能发出的不同波长的光谱线的数目，则 ( )A ．当n ＝1时，N ＝1B ．当n ＝2时，N ＝2C ．当n ＝3时，N ＝3D ．当n ＝4时，N ＝410．设氢原子由n ＝3的状态向n ＝2的状态跃迁时放出能量为E 、频率为ν的光子．氢原子( )A ．跃迁时可以放出或吸收能量为任意值的光子B ．由n ＝2的状态向n ＝1的状态跃迁时放出光子的能量大于EC ．由n ＝3的状态向n ＝1的状态跃迁时放出光子的能量等于6.4ED ．由n ＝4的状态向n ＝3的状态跃迁时放出光子的频率大于ν11．如图3为氢原子能级图，可见光的光子能量范围约为1.61～3.10 eV ，则下列说法正确的是 ( )A ．大量处在n ＝3能级的氢原子向n ＝2能级跃迁时，发出的光是紫外线B ．大量处在n ＝4能级的氢原子向低能级跃迁过程中会发出红 外线C ．大量处在n ＝4能级的氢原子向低能级跃迁时，最容易表现出衍射现象的是由n ＝4向n ＝3能级跃迁辐射出的光子D ．用能量为10.3 eV 的电子轰击，可以使基态的氢原子受激发12．(上海单科·7)在存放放射性元素时，若把放射性元素①置于大量水中；②密封于铅盒中；③与轻核元素结合成化合物．则 ( )A ．措施①可减缓放射性元素衰变B ．措施②可减缓放射性元素衰变C ．措施③可减缓放射性元素衰变D ．上述措施均无法减缓放射性元素衰变13．目前，在居室装修中经常用到花岗岩、大理石等装饰材料，这些岩石都不同程度地含有放射性元素，比如，有些含有铀、钍的花岗岩等岩石会释放出放射性惰性气体氡，而氡会发生放射性衰变，放射出α、β、γ射线，这些射线会导致细胞发生癌变及呼吸道等方面的疾病，根据有关放射性知识可知，下列说法正确的是() A．氡的半衰期为3.8天，若取4个氡原子核，经7.6天后就剩下一个原子核了B．β衰变所释放的电子是原子核内的中子转化成质子时所产生的C．γ射线一般伴随着α或β射线产生，在这三种射线中，γ射线的穿透能力最强，电离能力最弱D．发生α衰变时，生成核与原来的原子核相比，中子数减少了414．(北京理综·13)表示放射性元素碘131(13153I)β衰变的方程是()A.13153I→12751Sb＋42HeB.13153I→13154Xe＋0-1eC.13153I→13053I＋10nD.13153I→13052Te＋11H15．(全国卷Ⅰ·14)原子核23892U经放射性衰变①变为原子核23490Th，继而经放射性衰变②变为原子核23491Pa，再经放射性衰变③变为原子核23492U.放射性衰变①、②和③依次为() A．α衰变、β衰变和β衰变B．β衰变、α衰变和β衰变C．β衰变、β衰变和α衰变D．α衰变、β衰变和α衰变16．太阳内部持续不断地发生着4个质子(11H)聚变为1个氦核(42He)的热核反应，核反应方程是411H→42He＋2X，这个核反应释放出大量核能．已知质子、氦核、X的质量分别为m1、m2、m3，真空中的光速为c.下列说法中正确的是() A．方程中的X表示中子(10n)B．方程中的X表示电子(0－1e)C．这个核反应中质量亏损Δm＝4m1－m2D．这个核反应中释放的核能ΔE＝(4m1－m2－2m3)c217．2010年上海世博会太阳能应用技术引领了世界．太阳能屋顶、太阳能幕墙、太阳能汽车、太阳能动态景观……科学研究发现太阳发光是由于其内部不断发生从氢核到氦核的核聚变反应，即在太阳内部4个氢核(11H)转化成一个氦核(42He)和两个正电子(01e)并放出能量．已知质子质量m p＝1.007 3 u，α粒子的质量mα＝4.001 5 u，电子的质量m e＝0.000 5 u，1 u的质量相当于931.5 MeV的能量．(1)写出该热核反应方程；(2)一次这样的热核反应过程中释放出多少MeV的能量？(结果保留四位有效数字)参考答案1．AD 2.BD 3.B4.hcλ0hc(λ0－λ)eλ0λ5．AB 6.CD7．D8.C9．C10．BC11BCD12．D13.BC14.B15.A16.D 17．(1)411H→42He＋201e(2)24.87 MeV。

第12课时波粒二象性原子与原子核考点光电效应波粒二象性1．光电效应方程(1)光子：频率为ν的光的能量子为hν.(2)方程表达式：hν＝E k＋W0或E k＝hν－W0.2．三个关系式(1)爱因斯坦光电效应方程：E k＝hν－W0(2)最大初动能与遏止电压：E k＝eU c(3)逸出功与截止频率：W0＝hνc3．两个图象(1)光电流与电压的关系，如图1所示图1①I m为饱和光电流，由光照强度决定．②U c为遏止电压，对应光电子的最大初动能，由光的频率决定．(2)用图象表示光电效应方程，如图2所示图2①截止频率：图线与ν轴的交点的横坐标νc②逸出功：图线与E k轴交点的纵坐标的绝对值W0③普朗克常量：图线的斜率k＝h.4．两条线索(1)光强大→光子数目多→发射光电子数多→光电流大(2)光子频率高→光子能量大→产生光电子的最大初动能大5．光的波粒二象性(1)大量光子易显示出波动性，而少量光子易显示出粒子性．(2)波长长(频率低)的光波动性强，而波长短(频率高)的光粒子性强．例1(2019·河南九师联盟质检)关于光电效应，下列说法正确的是()A．在光电效应实验中，用不同频率的光照射相同的金属表面，这种金属的逸出功不同B.若用紫光照射某金属表面能发生光电效应，用黄光照射该金属表面时一定能发生光电效应C．用同一种频率的单色光照射不同的金属(都有光电效应发生)，光电子的最大初动能与金属的逸出功成线性关系D．只要增加光照时间和光照强度照射金属表面，该金属一定能发生光电效应答案 C解析在光电效应实验中，金属的逸出功是由金属本身决定的物理量，与入射光的频率无关，选项A错误；黄光的频率小于紫光，则若用紫光照射某金属表面能发生光电效应，用黄光照射该金属表面时不一定能发生光电效应，选项B错误；根据E k＝hν－W0可知，用同一种频率的单色光照射不同的金属(都有光电效应发生)，光电子的最大初动能与金属的逸出功成线性关系，选项C正确；能否发生光电效应，由入射光的频率决定，与光照时间和光照强度无关，选项D错误．变式训练1．(2019·四川综合能力提升卷)用一种红光照射某种金属，发生了光电效应．现改用紫光照射该金属，下列说法正确的是()A．若紫光强度较小，可能不会产生光电子B．用红光照射时，该金属的逸出功小，用紫光照射时该金属的逸出功大C．用紫光照射时，光电子的最大初动能更大D．两种光比较，用红光照射产生的光电子的动能都比用紫光照射产生的光电子的动能小答案 C解析因为紫光的频率大于红光的频率，红光照射某种金属，发生了光电效应，则紫光一定发生光电效应，选项A错误；某种金属的逸出功与入射光的频率无关，选项B错误；照射在都能产生光电效应的同一种金属上，紫光的光子能量较大，则用紫光照射时，光电子的最大初动能更大，选项C正确；两种光比较，用红光照射产生的光电子的最大初动能比用紫光照射产生的光电子的最大初动能小，但用红光照射产生的光电子的动能不一定都比用紫光照射产生的光电子的动能小，选项D错误．例2(多选)(2019·浙江嘉丽3月联考)某同学用某一金属为阴极的光电管，观测光电效应现象，实验装置示意图如图3甲所示．测得该金属的遏止电压U c与入射光频率ν之间的关系如图乙所示，已知普朗克常量h＝6.63×10－34J·s.则()图3A．图甲中电极A为光电管的阳极B．探究遏止电压U c与入射光频率ν关系时，电源的左侧是正极C．该金属的截止频率νc为5.15×1014 HzD．该金属的逸出功为3.41×10－19 eV答案AC解析电子从金属板上射出后被电场加速，知A板为阳极，故选项A正确；探究遏止电压U c与入射光频率ν关系时，应让电子减速，直至光电流为零，故电源左侧是负极，选项B错误；由E k＝hν－W0和eU c＝E k知，当U c＝0时，hνc＝W0.据题图乙知截止频率νc＝5.15×1014Hz，故选项C正确；W0＝hνc＝6.63×10－34×5.15×1014 J≈3.41×10－19 J，故D错误．变式训练2.(2020·山东等级考模拟卷·6)如图4所示，有一束单色光入射到极限频率为ν0的金属板K 上，具有最大初动能的某出射电子，沿垂直于平行板电容器极板的方向，从左侧极板上的小孔入射到两极板间的匀强电场后，到达右侧极板时速度刚好为零.已知电容器的电容为C ，带电荷量为Q ，极板间距为d ，普朗克常量为h ，电子电荷量的绝对值为e ，不计电子的重力.关于电容器右侧极板的带电情况和入射光的频率ν，以下判断正确的是( )图4A.带正电，ν0＋Qe ChB.带正电，ν0＋QeChdC.带负电，ν0＋QeChD.带负电，ν0＋QeChd答案 C解析 以最大初动能入射至电容器的电子经板间电场到达右侧极板时速度刚好为零，说明电场力做负功，电场强度方向向右，右侧极板带负电，且－eU ＝0－E k0，由电容器电压与电荷量的关系知U ＝QC ，由最大初动能与单色光入射频率的关系知E k0＝hν－hν0，代入化简可得ν＝ν0＋Qe Ch.3．(2019·浙江宁波市 “十校联考”)以往我们认识的光电效应是单光子光电效应，即一个电子在极短时间内只能吸收到一个光子而从金属表面逸出．强激光的出现丰富了人们对于光电效应的认识，用强激光照射金属，由于其光子密度极大，一个电子在极短时间内吸收多个光子成为可能，从而形成多光子光电效应，这已被实验证实．光电效应实验装置示意图如图5.用频率为ν的普通光源照射阴极K ，没有发生光电效应．换用同样频率为ν的强激光照射阴极K ，则发生了光电效应；此时，若加上反向电压U ，即将阴极K 接电源正极，阳极A 接电源负极，在K 、A 之间就形成了使光电子减速的电场．逐渐增大U ，光电流会逐渐减小；当光电流恰好减小到零时，所加反向电压U 可能是下列的(其中W 0为逸出功，h 为普朗克常量，e 为电子电荷量)( )图5A ．U ＝hνe －W 0eB ．U ＝2hνe －W 0eC ．U ＝2hν－W 0D ．U ＝5hν2e －W 0e答案 B解析 发生光电效应时有E k ＝nhν－W 0(n ＝2,3,4…)，在K 、A 间逐渐增大U ，当光电流为零时，由－eU ＝0－E k 得U ＝nhνe －W 0e(n ＝2,3,4…)，故B 项正确．考点氢原子模型与原子结构1.玻尔理论的基本内容(1)能级假设：氢原子E n ＝E 1n2(n 为量子数)．(2)跃迁假设：吸收或释放的能量hν＝E m －E n (m >n )． (3)轨道假设：氢原子r n ＝n 2r 1(n 为量子数)． 2．两类能级跃迁(1)自发跃迁：高能级→低能级，释放能量，发出光子． 光子的频率ν＝ΔE h ＝E 高－E 低h.(2)受激跃迁：低能级→高能级，吸收能量．①光照(吸收光子)：光子的能量必须恰好等于能级差ΔE . ②碰撞：只要入射粒子能量大于或等于能级差即可，E 外≥ΔE . ③大于电离能的光子被吸收，原子被电离． 3．四点技巧(1)原子跃迁时，所吸收或释放的光子能量只能等于两能级之间的能量差． (2)原子电离时，所吸收的能量可以大于或等于某一能级的绝对值．(3)一群氢原子处于量子数为n 的激发态时，可能辐射光子的种类N ＝C 2n＝n (n －1)2. (4)计算能级能量时应注意：因一般取无穷远处为零电势参考面，故各个能级的能量值均为负值．例3(2019·河南濮阳市5月模拟)He －Ne 激光器产生的波长为6.33×10－7 m 的谱线是Ne 原子从激发态能级(用E 1表示)向能量较低的激发态能级(用E 2表示)跃迁时发生的；波长为3.39×10－6 m 的谱线是Ne 原子从激发态能级E 1向能量较低的激发态能级(用E 3表示)跃迁时发生的．已知普朗克常量h 与光速c 的乘积hc ＝1.24×10－6 m·eV .由此可知Ne 的激发态能级E 2与E 3的能量差为(结果保留两位有效数字)( ) A ．1.6 eV B ．2.6 eV C ．3.6 eV D ．4.0 eV答案 A解析 由E m －E n ＝hcλ，有E 2－E 1＝hcλ1，E 3－E 1＝hcλ2，则ΔE ＝E 2－E 3＝hc λ1－hcλ2代入数值得ΔE ≈1.6 eV ，故A 项正确．变式训练4．(2019·四川宜宾市第二次诊断)玻尔首先提出能级跃迁．如图6所示为氢原子的能级图，现有大量处于n ＝3能级的氢原子向低能级跃迁．下列说法正确的是( )图6A．这些氢原子总共可辐射出三种不同频率的光B．氢原子由n＝3能级跃迁到n＝2能级产生的光频率最大C．氢原子由n＝3能级跃迁到n＝1能级产生的光波长最长D．这些氢原子跃迁时辐射出光子能量的最大值为10.2 eV答案 A5．(2019·全国卷Ⅰ·14)氢原子能级示意图如图7所示．光子能量在1.63 eV～3.10 eV的光为可见光．要使处于基态(n＝1)的氢原子被激发后可辐射出可见光光子，最少应给氢原子提供的能量为()图7A．12.09 eV B．10.20 eVC．1.89 eV D．1.51 eV答案 A解析因为可见光光子的能量范围是1.63 eV～3.10 eV，所以处于基态的氢原子至少要被激发到n＝3能级，要给氢原子提供的能量最少为E＝(－1.51＋13.60) eV＝12.09 eV，故选项A 正确．考点核反应与核能1．核反应的四种类型2.原子核的衰变(1)衰变的实质：α衰变为211H＋210n→42He，即放出α射线；β衰变为10n→11H＋0－1e，即放出β射线，在α衰变或β衰变过程中放出γ射线．(2)衰变的快慢由原子核内部因素决定，与原子所处的物理、化学状态无关；半衰期是统计规律，对个别、少数原子无意义．3．核反应方程解答技巧(1)熟记常见基本粒子的符号——是正确书写核反应方程的基础．如质子(11H)、中子(10n)、α粒子(42He)、β粒子(0－1e)、正电子( 0+1e)、氘核(21H)、氚核(31H)等．(2)掌握核反应方程遵守的规律——是正确书写核反应方程或判断核反应方程是否正确的依据，所以要理解并会应用质量数守恒和电荷数守恒．(3)明白核反应过程是不可逆的——核反应方程只能用箭头连接并表示反应方向，不能用等号连接．4．核能的计算方法(1)根据ΔE＝Δmc2计算时，Δm的单位是“kg”，c的单位是“m/s”，ΔE的单位是“J”．(2)根据ΔE＝Δm×931.5 MeV计算时，Δm的单位是“u”，ΔE的单位是“MeV”．(3)根据核子比结合能来计算核能：原子核的结合能＝核子比结合能×核子数．例4(2019·安徽A10联盟开年考)关于核反应方程238 92U→X 90Th＋42He，其中X为Th原子核的质量数，则下列说法正确的是()A．该反应属于β衰变B. X 90Th中含有148个中子C.238 92U的平均结合能比X 90Th大D．该反应新生成的粒子X 90Th具有放射性答案 D解析该反应放出α粒子，属于α衰变，选项A错误；根据电荷数守恒可知X＝238－4＝234，则X 90Th中含有234－90＝144个中子，选项B错误；核电荷数越小的平均结合能越大，则238 92U 的平均结合能比X 90Th小，选项C错误；该反应新生成的粒子X 90Th原子序数大于83，具有放射性，选项D正确．变式训练7．(2019·天津市和平区上学期期末)天然放射现象的发现，证明了原子核具有复杂的结构．关于原子核，下列说法正确的是()A．β射线是原子的核外电子电离后形成的电子流B．某原子核经过一次α衰变后，核内质子数减少4个C．增大压强不能改变原子核衰变的半衰期D．α射线的贯穿作用很强，可用来进行金属探伤答案 C解析β射线是原子核内的一个中子转化为一个质子同时生成一个电子形成的，故A错误；α衰变是原子核自发放射α粒子的核衰变过程．α粒子是核电荷数为2、质量数为4的氦核．质子数等于核电荷数2，所以“核内质子数减少4个”是错误的，则B错误；原子核的半衰期有其自身决定，与原子所处的物理、化学状态和外部条件无关，故改变压强不能改变半衰期，C正确；γ射线的贯穿作用很强，可用来进行金属探伤，α射线的电离本领最强，D错误．8．(2019·湖北武汉市二月调研)据悉我国第四代先进核能系统之一的钍基熔盐堆核能系统(TMSR)研究已获重要突破．该反应堆以钍为核燃料，钍俘获一个中子后经过若干次β衰变转化成铀；铀的一种典型裂变产物是钡和氪，同时释放巨大能量．下列说法正确的是() A．钍核232 90Th有90个中子，142个质子B．铀核裂变的核反应方程为233 92U＋10n→142 56Ba＋8936Kr＋310nC．放射性元素衰变的快慢与核内部自身因素无关，由原子所处的化学状态和外部条件决定D．重核分裂成中等大小的核，核子的比结合能减小答案 B解析钍核232 90Th有90个质子，142个中子，故A错误；根据反应前后质量数守恒，电荷数守恒可知，故B正确；根据半衰期的特点可知，放射性元素衰变的快慢是由核内部自身的因素决定的，跟原子所处的化学状态和外部条件没有关系，故C错误；较重的核分裂成中等质量大小的核或较轻的核合并成中等质量大小的核的过程中会释放一定的能量，所以核子的比结合能都会增大，故D错误．例5(2019·全国卷Ⅱ·15)太阳内部核反应的主要模式之一是质子－质子循环，循环的结果可表示为411H→42He＋201e＋2γ，已知11H和42He的质量分别为m p＝1.007 8 u和mα＝4.002 6 u,1 u＝931 MeV/c2，c为光速．在4个11H转变成1个42He的过程中，释放的能量约为()A．8 MeV B．16 MeVC．26 MeV D．52 MeV答案 C解析因电子的质量远小于质子的质量，计算中可忽略不计．核反应质量亏损Δm＝4×1.007 8 u －4.002 6 u＝0.028 6 u，释放的能量ΔE＝0.028 6×931 MeV≈26.6 MeV，选项C正确．变式训练9．(多选)(2019·浙江绍兴市3月选考)一座核电站反应堆产生的热功率为3 400 MW，发电功率为1 100 MW.已知一个铀235核裂变时释放的能量约为200 MeV，下列说法正确的是() A．核裂变的反应方程为23592U＋10n→144 56Ba＋8936Kr＋210nB．核反应后总质量增加了C．核电站的发电效率约为32%D．每秒钟约有1.1×1020个铀235核发生裂变答案CD解析根据质量数守恒和电荷数守恒，核反应方程应为23592U＋10n→144 56Ba＋8936Kr＋310n，由于释放核能，据ΔE＝Δmc2，总质量一定减小；发电效率η＝1 100 MW3 400 MW×100%≈32%；由Pt＝nE，每秒发生裂变的铀核n＝ 3 400×106 W×1 s≈1.1×1020个．200×106×1.6×10－19J专题突破练级保分练1．(2019·山东日照市上学期期末)用光电管进行光电效应实验中，分别用频率不同的单色光照射到同种金属上，下列说法正确的是()A．频率较小的入射光，需要经过足够长的时间照射才能发生光电效应B．入射光的频率越大，极限频率就越大C．入射光的频率越大，遏止电压就越大D．入射光的强度越大，光电子的最大初动能就越大答案 C解析只要入射光的频率低于金属的极限频率，无论时间多长，无论光的强度多大，都不会发生光电效应，故A错误；金属材料的性质决定金属的逸出功，而逸出功决定金属的极限频率，与入射光的频率无关，故B错误；根据eU c＝hν－W0可知，入射光的频率越大，遏止电压就越大，故C正确；根据爱因斯坦光电效应方程E k＝hν－W0，可知光电子的最大初动能随照射光的频率增大而增大，与入射光的强度无关，故D错误．2.(多选)(2019·安徽皖江名校联盟摸底大联考) 利用光电效应可以把光信号转变为电信号，因此利用光电效应制作的光电器件在工农业生产、科学技术和文化生活领域内得到了广泛的应用，其中光电管就是应用最普遍的一种光电器件，把光电管接入如图1所示的电路中，闭合开关S，用波长为λ的单色光照射光电管时发生了光电效应，下列说法正确的是()图1A．照射的单色光越强，饱和光电流将越大B．若用波长更长的单色光照射光电管，则光电管中金属的逸出功越大C．若把滑片c向左滑动，电流表G的示数一定增大D．若把电源正负极反接，电流表G的示数可能为零答案AD解析发生光电效应时，保持入射光的频率不变，饱和光电流随入射光强度的增大而增大，A正确；金属的逸出功与入射光的频率(波长)无关，由金属本身决定，B错误；若把滑片c 向左滑动，当电流达到饱和电流后，电流不在随电压的增大而增大，C错误；若把电源正负极反接，则电压为遏止电压，当遏止电压与电子电荷量的乘积大于光电子的最大初动能时，光电子不能到达阳极，光电流为零，D正确．3.(多选)(2019·浙江嘉兴一中高三期末)如图2所示，是某金属在光的照射下产生光电效应，其遏止电压U c与入射光频率ν的关系图象．则由图象可知()图2A．遏止电压与入射光的频率无关B．该金属的逸出功等于hν0C．图象的斜率表示普朗克常量hD．入射光的频率为3ν0时，产生的光电子的最大初动能为2hν0答案BD4．(2019·江西宜春市上学期期末)下列说法中不正确的是()A．光电效应表明光子有能量，康普顿效应表明光子有动量，这两者均证明了光的粒子性B．卢瑟福根据α粒子散射实验，提出了原子的核式结构C．玻尔的原子理论第一次将量子观念引入原子领域，成功地解释了所有原子的光谱D．天然放射现象表明原子核有更为精细的结构答案 C解析光电效应表明光子具有能量，康普顿效应表明光子除了具有能量之外还具有动量，它们都是光的粒子性的证明，故A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，故B正确；玻尔原子理论第一次将量子观念引入原子领域，成功地解释了氢原子光谱的实验规律，不能解释所有原子光谱的实验规律，故C错误；天然放射现象表明原子核有更为精细的结构，故D正确．5．(多选)(2019·贵州部分重点中学教学质量评测)下列说法中正确的是()A．在核反应21H＋31H→42He＋10n，42He与10n的质量和一定小于21H与31H的质量和B．卫星可以在大于地球半径的任意圆轨道上运动，电子也可以在大于基态轨道半径的任意圆轨道上运动C．分别用绿光和紫光照射同一金属表面都能发生光电效应，逸出的光电子的最大初动能可能相等D．随着黑体温度的升高，一方面各种波长的辐射强度都有增加，另一方面辐射强度的极大值向波长较短的方向移动答案AD解析在核裂变和核聚变反应中有能量释放，对应的有质量亏损，故A正确；由玻尔理论知电子绕原子核的圆周运动轨道半径是不连续的，故B错误；对同一金属来讲逸出功是一定的，紫光光子的能量大于绿光光子的能量，由光电效应方程知用紫光照射同一金属表面，逸出的光电子的最大初动能较绿光大，故C错误；根据黑体辐射理论，黑体辐射的强度与温度有关，温度越高，黑体辐射的强度越大，随着温度的升高，黑体辐射强度的极大值向波长较短的方向移动，故D正确．6．(2019·贵州安顺市上学期质量监测)下列说法正确的是()A．电子在核外绕核旋转，向心力为万有引力B．一个氢原子从n＝3能级跃迁到n＝2能级，该氢原子吸收光子，能量增加C．根据α粒子散射实验，卢瑟福提出了原子的核式结构模型D．光电子的最大初动能随着入射光的强度增大而增大答案 C解析电子在核外绕核旋转，向心力为原子核对电子的静电引力，选项A错误；一个氢原子从n＝3能级跃迁到n＝2能级，该氢原子释放光子，能量减小，选项B错误；根据α粒子散射实验，卢瑟福提出了原子的核式结构模型，选项C正确；根据爱因斯坦光电效应方程可知，光电子的最大初动能随着入射光的频率增大而增大，选项D错误．7.(2020·山东等级考模拟卷·1)2019年是世界上首次实现元素人工转变100周年.1919年，卢瑟福用氦核轰击氮原子核，发现产生了另一种元素，该核反应方程可写为42He＋147N→m 8X＋1n Y.以下判断正确的是()A.m＝16，n＝1B.m＝17，n＝1C.m＝16，n＝0D.m＝17，n＝0答案 B解析由质量数和电荷数守恒可得：4＋14＝m＋1,2＋7＝8＋n，解得：m＝17，n＝1. 8．(2019·山东临沂市2月质检)氢原子的能级图如图3所示，不同色光的光子能量如下表所示．图3一群处于某激发态的氢原子，发射的光的谱线在可见光范围内只有1条，其颜色为() A．红色 B. 黄色 C. 绿色 D. 蓝—靛答案 A解析如果激发态的氢原子处于第二能级，能够发出10.2 eV的光子，不属于可见光；如果激发态的氢原子处于第三能级，能够发出12.09 eV、10.2 eV、1.89 eV的三种光子，只有1.89 eV属于红色可见光；如果激发态的氢原子处于第四能级，能够发出12.75 eV、12.09 eV、10.2 eV、2.55 eV、1.89 eV、0.66 eV的六种光子，1.89 eV和2.55 eV属于可见光，1.89 eV的光子为红光，2.55 eV的光子为蓝－靛光；由题意，由一群处于某激发态的氢原子，发射的光的谱线在可见光范围内只有1条，则一定对应着从第三能级到低能级的跃迁，其可见光的颜色为红色，故选A.9．(多选)(2019·浙江超级全能生2月联考)如图4所示的四幅图，下列说法中正确的是()图4A．根据甲图氢原子的电子云示意图可知，电子在玻尔理论中的某一轨道上稳定运动，应该是一个概率问题B．根据乙图中原子核的比结合能示意图可知，63Li原子核中的平均核子质量比16 8O的要小C．丙图中的链式反应要能持续，裂变物质必须具有一定的体积或质量D．根据丁图中氡的衰变可知，1 g氡经过38天后还剩0.1 g答案AC10．(2019·山东菏泽市下学期第一次模拟)下列关于核力、原子核的结合能、比结合能的说法正确的是()A．维系原子核稳定的力是核力，核力就是表现为相邻核子间的相互吸引力B．核力是强相互作用的一种表现，原子核尺度内，核力比库仑力小C．比结合能小的原子核分解成比结合能大的原子核时会释放核能D．自由核子组成原子核时，其质量亏损所对应的能量大于该原子核的结合能答案 C解析维系原子核稳定的力是核力，核力既可以是核子间的相互吸引力，也可以是排斥力，A项错误；核力是强相互作用的一种表现，原子核尺度内，核力比库仑力大的多，B项错误；比结合能小的原子核分解成比结合能大的原子核时会亏损质量，释放核能，C项正确；自由核子组成原子核时，其质量亏损所对应的能量等于该原子核的结合能，D项错误．级争分练11.(2019·辽宁葫芦岛市一模)如图5所示，氢原子在不同能级间发生的a、b、c三种跃迁时，释放光子的频率分别是νa、νb、νc，下列关系式正确的是()图5A．νb＝νa＋νcB．νa＝νbνcνb＋νcC．νb＝νaνcνa＋νcD．νc＝νbνaνa＋νb答案 A解析因为E m－E n＝hν，知E b＝E a＋E c，即hνb＝hνa＋hνc，解得νb＝νa＋νc，故选A.12.(2019·湖北恩施州2月教学质量检测)利用氢原子能级跃迁时辐射出来的电磁波去控制校准石英钟，可以制成氢原子钟；如图6所示为氢原子的能级图，一群处于n＝4能级的氢原子向低能级跃迁，能辐射出波长最短的电磁波的频率约为(已知普朗克常量为6.63×10－34 J·s)()图6A．3.08×1014 Hz B．3.08×1015 HzC．1.93×1014 Hz D．1.93×1015 Hz答案 B解析辐射出的波长最短的电磁波为频率最高的电磁波，即为能量最大的电磁波，根据玻尔理论可知：E4－E1＝hν，解得ν＝[－0.85－(－13.6)]×1.6×10－196.63×10－34Hz≈3.08×1015 Hz，故选B.13.(多选)(2019·浙南名校联盟高三期末)如图7为普通使用的“慢中子”核反应堆的示意图，铀棒是核燃料，一种典型的铀核裂变方程：235 92U＋10n→144 56Ba＋8936Kr＋310n，用重水做慢化剂可使快中子减速，假设中子与重水中的氘核(21H)每次碰撞都是弹性正碰，而且认为碰撞前氘核是静止的，氘核的质量是中子的两倍，则下列说法正确的是()图7A ．钡核的比结合能比铀核的大B ．若碰撞前中子的动能为E 0，经过一次弹性碰撞后中子动能变成19E 0 C ．镉棒插入深一些可增大链式反应的速度D ．水泥防护层可用来屏蔽裂变产物放出的射线答案 ABD14．(2019·福建泉州市第一次质量检查)重核裂变的一个核反应方程为235 92U ＋10n →136 54Xe ＋9038Sr＋х10n ，已知235 92U 、136 54Xe 、9038Sr 的平均结合能分别为7.6 MeV 、8.4 MeV 、8.7 MeV ，则( )A ．该核反应方程中x ＝10B.235 92U 的中子数为92 C ．该核反应中质量增加D.235 92U 的平均结合能比136 54Xe 小，235 92U 比136 54Xe 更稳定 答案 A解析 根据质量数和电荷数守恒可知，x ＝10，故A 正确；235 92U 的质子数为92，质量数为235，所以中子数为143，故B 错误；该核反应是重核裂变，质量会发生亏损，故C 错误；平均结合能越大，表示原子越稳定，故D 错误．15．(多选)(2019·山东实验中学第二次模拟)核泄漏中的钚(Pu)是一种具有放射性的元素，它可破坏细胞基因，增加患癌的风险．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，则下列说法中正确的是( )A ．衰变发出的γ射线是波长很短的光子，穿透能力很强B ．上述衰变方程中的X 含有143个中子。

高中物理学习材料（鼎尚**整理制作）专题十七 波粒二象性 原子结构和原子核高考试题考点一 光电效应 ★★★1.(2013年北京理综,20,6分)以往我们认识的光电效应是单光子光电效应,即一个电子在极短时间内只能吸收到一个光子而从金属表面逸出.强激光的出现丰富了人们对于光电效应的认识,用强激光照射金属,由于其光子密度极大,一个电子在极短时间内吸收多个光子成为可能,从而形成多光子光电效应,这已被实验证实.光电效应实验装置示意图如图所示.用频率为ν的普通光源照射阴极K,没有发生光电效应,换用同样频率ν的强激光照射阴极K,则发生了光电效应;此时,若加上反向电压U,即将阴极K 接电源正极,阳极A 接电源负极,在KA 之间就形成了使光电子减速的电场,逐渐增大U,光电流会逐渐减小;当光电流恰好减小到零时,所加反向电压U 可能是下列的(其中W 为逸出功,h 为普朗克常量,e 为电子电荷量)( )A.U=hv e -W eB.U=2hv e -We C.U=2h ν-WD.U=52hv e -W e解析:用强激光照射金属,由于其光子密度极大,一个电子在短时间内吸收多个光子成为可能,从而形成多光子光电效应.“当增大反向电压U,使光电流恰好减小到零时”,即为:从阴极K 逸出的具有最大初动能的光电子,恰好不能到达阳极A.以从阴极K 逸出的且具有最大初动能的光电子为研究对象,由动能定理得-Ue=0-12m 2m v 由光电效应方程得nh ν=12m 2m v +W(n=2,3,4…) 由两式解得U=2nhv e -We(n=2,3,4…). 故选项B 正确,选项A 、C 、D 错误. 答案:B2.(2011年广东理综,18,6分)光电效应实验中,下列表述正确的是( )A.光照时间越长光电流越大B.入射光足够强就可以有光电流C.遏止电压与入射光的频率有关D.入射光频率大于极限频率才能产生光电子解析:光电效应中光电流的大小与光强有关,与时间无关,选项A错误;发生光电效应的条件是入射光的频率大于等于材料的极限频率,选项B错误,D正确;入射光的频率越大,遏止电压越大,选项C正确.答案:CD3.(2010年浙江理综,16,6分)在光电效应实验中,飞飞同学用同一光电管在不同实验条件下得到了三条光电流与电压之间的关系曲线(甲光、乙光、丙光),如图所示.则可判断出( )A.甲光的频率大于乙光的频率B.乙光的波长大于丙光的波长C.乙光对应的截止频率大于丙光的截止频率D.甲光对应的光电子最大初动能大于丙光的光电子最大初动能解析:由图像知,甲、乙光对应的遏止电压相等,由eU c=hνc得甲、乙光频率相等,选项A错误.由eU c=hνc,λ=cv可知丙光的波长小于乙光波长,乙光对应的截止频率小于丙光的截止频率,选项B正确,C错误.由12m e v2=eU c可知甲光对应的光电子最大初动能小于丙光对应的光电子最大初动能,选项D错误.答案:B点评：通过对光电流与电压关系图线考查不同频率光的截止频率和遏止电压,是高考对光电效应考查的常见形式.4.(2011年福建理综,29(1),6分)爱因斯坦因提出了光量子概念并成功地解释光电效应的规律而获得1921年诺贝尔物理学奖.某种金属逸出光电子的最大初动能E km与入射光频率ν的关系如图所示,其中ν0为极限频率.从图中可以确定的是.(填选项前的字母)A.逸出功与ν有关B.E km与入射光强度成正比C.当ν<ν0时,会逸出光电子D.图中直线的斜率与普朗克常量有关解析:由爱因斯坦光电效应方程得E km=hν-W0,E kmν图像的斜率为h,故选项A、B、C错误,D正确.答案:D5.(2013年浙江自选模块,14,10分)小明用金属铷为阴极的光电管,观测光电效应现象,实验装置示意图如图(甲)所示.已知普朗克常量h=6.63×10-34 J·s.(1)图(甲)中电极A 为光电管的 (填“阴极”或“阳极”);(2)实验中测得铷的遏止电压U c 与入射光频率ν之间的关系如图(乙)所示,则铷的截止频率νc = Hz,逸出功W 0= J;(3)如果实验中入射光的频率ν=7.00×1014Hz,则产生的光电子的最大初动能E k = J.解析:(1)在光电效应中,电子向A 极运动,故电极A 为光电管的阳极.(2)由题图可知,铷的截止频率νc 为5.15×1014 Hz,逸出功W 0=h νc =6.63×10-34×5.15×1014 J ≈3.41×10-19J. (3)当入射光的频率为ν=7.00×1014Hz 时,由光电效应方程E k =h ν-h νc 得,光电子的最大初动能为E k =6.63×10-34×(7.00-5.15)×1014 J ≈1.23×10-19J.答案:(1)阳极 (2)5.15×1014[(5.12~5.18)×1014均视为正确] 3.41×10-19[(3.39~3.43)×10-19均视为正确](3)1.23×10-19[(1.21~1.25)×10-19均视为正确]6.(2012年江苏卷,12C(3),4分)A 、B 两种光子的能量之比为2∶1,它们都能使某种金属发生光电效应,且所产生的光电子最大初动能分别为E A 、E B .求A 、B 两种光子的动量之比和该金属的逸出功. 解析:光子能量ε=h ν,动量p=hλ,且ν=cλ得p=cε,则p A ∶p B =2∶1 A 照射时,光电子的最大初动能E A =εA -W 0. 同理,E B =εB -W 0,解得W 0=E A -2E B . 答案:2∶1 E A -2E B考点二 原子结构与氢原子的能级跃迁 ★★★★1.(2013年福建理综,30(1),6分)在卢瑟福α粒子散射实验中,金箔中的原子核可以看作静止不动,下列各图画出的是其中两个α粒子经历金箔散射过程的径迹,其中正确的是 .(填选图下方的字母)解析:α粒子散射实验中,入射的α粒子只有靠近金箔原子核时在其斥力作用下发生大角度偏转,图A 、D 中出现引力情况,这是不可能的,图B 中其中一个α粒子的径迹不对,只有选项C 正确. 答案:C2.(2012年北京理综,20,6分)“约瑟夫森结”由超导体和绝缘体制成.若在结两端加恒定电压U,则它会辐射频率为ν的电磁波,且ν与U 成正比,即ν=kU.已知比例系数k 仅与元电荷e 的2倍和普朗克常量h 有关.你可能不了解此现象的机理,但仍可运用物理学中常用的方法,在下列选项中,推理判断比例系数k 的值可能为( ) A.2h eB.2e hC.2heD.12he解析:根据ν=kU,可知k=v U,即k 的单位为赫兹伏=1⋅伏秒.2he 的单位为⋅焦秒库=⋅⋅牛米秒库=牛库·米·秒=伏米·米·秒=伏·秒,2e h的单位为: 1⋅伏秒,2he 的单位为:焦·秒·库=伏·库·秒·库=伏·秒·库2;12he 的单位为: 21⋅⋅伏秒库.故选项B正确,选项A 、C 、D 错误. 答案:B3.(2011年四川理综,18,6分)氢原子从能级m 跃迁到能级n 时辐射红光的频率为ν1,从能级n 跃迁到能级k 时吸收紫光的频率为ν2,已知普朗克常量为h,若氢原子从能级k 跃迁到能级m,则( ) A.吸收光子的能量为h ν1+h ν2B.辐射光子的能量为h ν1+h ν2C.吸收光子的能量为h ν2-h ν1D.辐射光子的能量为h ν2-h ν1解析:由题意,h ν1=E m -E n ,h ν2=E k -E n两式相减得辐射光子的能量E k -E m =h ν2-h ν1,所以选项D 正确,A 、B 、C 错误. 答案:D4.(2011年天津理综,1,6分)下列能揭示原子具有核式结构的实验是( ) A.光电效应实验 B.伦琴射线的发现 C.α粒子散射实验 D.氢原子光谱的发现解析:光电效应实验揭示了光具有粒子性,故选项A 错误;伦琴射线是原子内层电子能级跃迁产生,故选项B 错误;α粒子散射实验揭示了原子具有核式结构,因为绝大部分α粒子不偏转,极少数α粒子发生了大角度散射,故选项C 正确;氢原子光谱的发现说明原子内轨道量子化,故选项D 错误. 答案:C5.(2012年江苏卷,12C(1),4分)如图所示是某原子的能级图,a 、b 、c 为原子跃迁所发出的三种波长的光.在下列该原子光谱的各选项中,谱线从左向右的波长依次增大,则正确的是 .解析:根据玻尔的原子跃迁公式h ν=E m -E n (m>n)可知,两个能级间的能量差值越大,辐射光的频率越大,波长越短,从图中可看出,能量差值最大的是E 3-E 1,辐射光的波长a 最短,能量差值最小的是E 3-E 2,辐射光的波长b 最长,所以谱线从左向右的波长依次增大的是a 、c 、b,选项C 正确,选项A 、B 、D 错误. 答案:C6.(2013年江苏卷,12C(1)(2),8分)(1)如果一个电子的德布罗意波长和一个中子的相等,则它们的 也相等.A.速度B.动能C.动量D.总能量(2)根据玻尔原子结构理论,氦离子(He +)的能级图如图所示.电子处在n=3轨道上比处在n=5轨道上离氦核的距离 (选填“近”或“远”).当大量He +处在n=4的激发态时,由于跃迁所发射的谱线有 条.解析:(1)根据λ=hp,如果一个电子和一个中子的德布罗意波长相等,则它们的动量大小相等,选项C 正确. (2)根据玻尔理论r n =n 2r 1可知电子处在n=3的轨道上比处在n=5的轨道上离氦核的距离近.大量He +处在n=4的激发态时,发射的谱线有6条.答案:(1)C (2)近 67.(2012年山东理综,38(1),4分)氢原子第n 能级的能量为E n =12E n ,其中E 1为基态能量.当氢原子由第4能级跃迁到第2能级时,发出光子的频率为ν1;若氢原子由第2能级跃迁到基态,发出光子的频率为ν2,则12v v = .解析:由于h ν=E m -E n ,而E n =12E n ,由此得 12hv hv =12v v =1111416114E E ⎛⎫- ⎪⎝⎭⎛⎫- ⎪⎝⎭=14. 答案:14考点三 天然放射现象 核反应 核能 ★★★★★1.(2013年广东理综,17,6分)铀核裂变是核电站核能的重要来源,其一种裂变反应式是23592U +10n 14456Ba → 8936+Kr +103n .下列说法正确的有( )A.上述裂变反应中伴随着中子放出B.铀块体积对链式反应的发生无影响C.铀核的链式反应可人工控制D.铀核的半衰期会受到环境温度的影响解析:由题干中的裂变反应式可以看出,有中子10n 放出,所以选项A 正确;根据铀核裂变知识可知,铀块体积必须大于临界体积后,裂变链式反应才能发生,选项B 错误;通常人们可以利用镉棒吸收中子,从而达到控制链式反应的目的,选项C 正确;半衰期与周围环境及所处状态无关,故选项D 错误. 答案:AC2.(2013年天津理综,1,6分)下列说法正确的是( ) A.原子核发生衰变时要遵守电荷守恒和质量守恒的规律 B.α射线、β射线、γ射线都是高速运动的带电粒子流 C.氢原子从激发态向基态跃迁只能辐射特定频率的光子 D.发生光电效应时光电子的动能只与入射光的强度有关解析:原子核发生衰变时,遵守电荷数守恒、质量数守恒,而不是遵守电荷守恒和质量守恒的规律,选项A 错误;α射线、β射线是高速运动的带电粒子流,γ射线是不带电的光子,选项B 错误;氢原子从激发态向基态跃迁时,只能辐射能量等于两能级差的特定频率的光子,选项C 正确;由光电效应方程知,发生光电效应时,光电子的动能只与入射光的频率有关,而与入射光的强度无关,选项D 错误. 答案:C3.(2013年重庆理综,2,6分)铀是常用的一种核燃料,若它的原子核发生了如下的裂变反应:23592U 10n →a+b+102n ,则a+b 可能是( )A.14054Xe 9336+KrB.14156Ba 9236+KrC.14156Ba 9338+SrD.14054Xe 9438+Sr解析:利用质量数守恒和电荷数守恒判断可能的核反应方程.选项A 不满足质量数和电荷数守恒;选项B 不满足质量数守恒;选项C 不满足电荷数守恒.只有选项D 正确. 答案:D点评： 考查核反应方程中的质量数守恒和电荷数守恒,主要考查学生的推理能力.4.(2013年新课标全国卷Ⅱ,35(1),5分)关于原子核的结合能,下列说法正确的是 .(填正确答案标号)A.原子核的结合能等于使其完全分解成自由核子所需的最小能量B.一重原子核衰变成α粒子和另一原子核,衰变产物的结合能之和一定大于原来重核的结合能C.铯原子核(13355Cs )的结合能小于铅原子核(20882Pb )的结合能D.比结合能越大,原子核越不稳定E.自由核子组成原子核时,其质量亏损所对应的能量大于该原子核的结合能解析:原子核分解成自由核子时,需要的最小能量就是原子核的结合能,选项A 正确.重核衰变时释放能量,衰变产物更稳定,即衰变产物的比结合能更大,衰变前后核子数不变,所以衰变产物的结合能之和一定大于原来重核的结合能,选项B 正确.铯核的核子数比铅核的核子数少,其结合能也小,选项C 正确.比结合能越大,原子核越稳定,选项D 错误.自由核子组成原子核时放出能量,这就称为结合能,它等于把一个复合粒子分成自由核子时所给予的能量,所以质量亏损对应的能量与结合能是相等的,选项E 错误. 答案:ABC5.(2013年大纲全国卷,16,6分)放射性元素氡(22286Rn )经α衰变成为钋(21884Ro ),半衰期约为3.8天;但勘测表明,经过漫长的地质年代后,目前地壳中仍存在天然的含有放射性元素22286Rn 的矿石,其原因是( ) A.目前地壳中的22286Rn 主要来自于其他放射性元素的衰变 B.在地球形成的初期,地壳中元素22286Rn 的含量足够高C.当衰变产物21884Ro 积累到一定量以后,21884Ro 的增加会减慢22286Rn 的衰变进程D.22286Rn 主要存在于地球深处的矿石中,温度和压力改变了它的半衰期解析:由于22286Rn 的半衰期较短,衰变速度较快,经过漫长地质年代地壳中22286Rn 的含量极少,显然目前地壳中的22286Rn 不是因为原来含量高而是由其他元素衰变生成的,选项A 正确,选项B 错误;放射性元素的半衰期只由原子核本身决定,与其他因素无关,选项C 、D 错误. 答案:A点评： 对于放射性元素的半衰期,切记它是由原子核自身因素决定的,与所处的物理环境和化学状态均无关;半衰期是一个统计规律对少数原子核没有意义.6.(2012年重庆理综,19,6分)以下是物理学史上3个著名的核反应方程x 73+Li →2y y 147+N →x 178+O y 94+Be →z 126+Cx 、y 和z 是3种不同的粒子,其中z 是( ) A.α粒子 B.质子C.中子D.电子解析:设x 、y 、z 粒子的电荷数分别为m,n,p,由于核反应前后电荷数守恒,则m+3=2n ① n+7=m+8② n+4=p+6③,由①②③联立解得:m=1,n=2,p=0,故z 为中子,选项C 正确. 答案:C7.(2012年广东理综,18,6分)能源是社会发展的基础,发展核能是解决能源问题的途径之一.下列释放核能的反应方程,表述正确的有( )A.31H 21+H 42He →10+n 是核聚变反应 B.31H 21+H 42He →10+n 是β衰变C.23592U 10+n 14456Ba →8936+Kr 10+3n 是核裂变反应D.23592U 10+n 14054Xe →9438+Sr 10+2n 是α衰变解析:31H 和21H 聚变生成42He 和10n ,选项A 正确;原子核放出β粒子的衰变才是β衰变,选项B 错误;中子轰击23592U ,裂变成两个中等质量的原子核,是裂变反应,选项C 正确;原子核放出α粒子的衰变才是α衰变,选项D 错误. 答案:AC8.(2011年浙江理综,15,6分)关于天然放射现象,下列说法正确的是( ) A.α射线是由氦原子核衰变产生 B.β射线是由原子核外电子电离产生 C.γ射线是由原子核外的内层电子跃迁产生 D.通过化学反应不能改变物质的放射性解析:α射线本身是高速氦核流,所以选项A 错误;β射线是高速电子流,是原子核内一个中子变成一个质子时放射出的电子,不是核外电子电离产生的,所以选项B 错误;γ射线是α衰变或β衰变发生时,产生的新核由于具有过多的能量(处于激发态)而辐射出的光子流,所以选项C 错误;化学反应中不会形成新的原子核,而物质的放射性是由组成物质的元素的原子核决定,所以选项D 正确.答案:D9.(2009年北京理综,14,6分)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.天然放射现象C.光电效应现象D.原子发光现象解析:天然放射现象是放射性物质的原子核自发地放出α、β和γ射线的现象,必然使原子核内部发生变化.故选B. 答案:B10.(2013年新课标全国卷Ⅰ,35(1),6分)一质子束入射到静止靶核2713Al 上,产生如下核反应:P 2713Al +→X+n,式中p 代表质子,n 代表中子,X 代表核反应产生的新核.由反应式可知,新核X 的质子数为 ,中子数为 .解析:由质量数和电荷数守恒得核反应方程为11H 2713Al +→2714Si 10+n ,由此可知,新核X 为2714Si ,则新核质子数为14,中子数为13.答案:14 1311.(2013年山东理综,38(1),4分)恒星向外辐射的能量来自于其内部发生的各种热核反应,当温度达到108K 时,可以发生“氦 燃烧”.(1)完成“氦燃烧”的核反应方程:42He + 84Be →+γ.(2)84Be 是一种不稳定的粒子,其半衰期为2.6×10-16s.一定质量的84Be ,经7.8×10-16s 后所剩84Be 占开始时的 .解析:(1)根据质量数和电荷数守恒可知42He 42He +84Be →+γ.(2)经历半衰期的次数n=tτ=16167.8102.610--⨯⨯=3,故剩余的占开始时的312⎛⎫ ⎪⎝⎭=18. 答案:(1)42He (或α) (2)18或(12.5%) 12.(2012年江苏卷,12C(2),4分)一个中子与某原子核发生核反应,生成一个氘核,其核反应方程式为 .该反应放出的能量为Q,则氘核的比结合能为 .解析:氘核可表示为21H ,根据质量数守恒和电荷数守恒可知未知原子核的质量数是1,电荷数是1,应该是氢的原子核11H ,即10n 11H +21H →.释放的核能ΔE=Δmc 2,即ΔE=Q,氘核的比结合能是2Q . 答案:10n 11H +21H →2Q13.(2011年天津理综,12(1),6分)回旋加速器在核科学、核技术、核医学等高新技术领域得到了广泛应用,有力地推动了现代科学技术的发展.当今医学影像诊断设备PET/CT 堪称“现代医学高科技之冠”,它在医疗诊断中,常利用能放射正电子的同位素碳11作示踪原子.碳11是由小型回旋加速器输出的高速质子轰击氮14获得,同时还产生另一粒子,试写出核反应方程.若碳11的半衰期τ为20 min,经2.0 h 剩余碳11的质量占原来的百分之几?(结果取2位有效数字)解析:核反应方程为147N 11H +116C →42He +.设碳11原有质量为m 0,经过t 1=2.0 h 剩余的质量为m 1,据半衰期定义有10m m =1202012⎛⎫ ⎪⎝⎭≈1.6%.答案:147N 11H +116C →42He + 1.6%。

2022届高考物理二轮优练题：波粒二象性原子结构有答案一、选择题。

1、下列说法正确的是()A．卢瑟福的α粒子散射实验证明了原子核是由质子和中子组成的B．钍的半衰期为24天，1 g钍经过120天后还剩0.2 gC．氢原子从激发态向基态跃迁，会辐射光子D．用能量等于氘核结合能的光子照射静止的氘核，能使氘核分解为一个质子和一个中子2、关于光的波粒二象性，下列说法正确的是( )A. 有的光是粒子,有的光是波B. 大量光子的行为表现为粒子性C. 光电效应揭示了光具有粒子性,康普顿效应揭示了光具有波动性D. 光的波长越长,其波动性越明显；波长越短,其粒子性越显著3、下列说法正确的是（）A. 原子核内部某个中子转变为质子和电子,产生的电子从原子核中发射出来,这是衰变B. 发现天然放射现象的意义在于使人类认识到原子具有复杂的结构C. 分别用X射线和绿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. 德布罗意第一次将量子观念引入原子领域,玻尔预言了实物粒子的波动性E. 氢原子的核外电子,在由离核较远的轨道自发跃迁到离核较近的轨道的过程中,放出光子,电子动能减小，原子的电势能增加4、光子打在处于静止状态的电子上，光子将偏离原来的方向而发生散射，康普顿对散射的解释为（）A．虽然改变原来的运动方向，但频率保持不变B．光子从电子处获得能量，因而频率增大C．入射光引起物质内电子做受迫振动，而从入射光中吸收能量后再释放，释放出的散射光频率不变D．由于电子受碰撞后得到动量，散射后的光子频率低于入射光的频率5、在自然界生态系统中，蛇与老鼠等生物通过营养关系构成食物链，在维持生态平衡方面发挥着重要作用，蛇是老鼠的天敌，它通过接收热辐射来发现老鼠的存在．假设老鼠的体温约为37 ℃，它发出的最强的热辐射的波长为λmax ，根据热辐射的理论，λmax 与辐射源的绝对温度T(T ＝t ＋273 K)的关系近似为λmax T ＝2.90×10－3m·K ．则老鼠发出的最强的热辐射的波长为( )A ．7.8×10－5 mB ．9.4×10－6 mC ．1.16×10－4 mD ．9.7×10－8 m6、现在很多地方用红外线热像仪检测人的体温,只要被测者从仪器前走过,便可知道他的体温是多少,关于其原理,下列说法中正确的是( )A.人的体温会影响周围空气温度,仪器通过测量空气温度便可知道人的体温B.仪器发出的红外线遇人反射,反射情况与被测者的温度有关C.被测者会辐射红外线,辐射强度以及按波长的分布情况与温度有关,温度高时辐射强且较短波长的成分强D.被测者会辐射红外线,辐射强度以及按波长的分布情况与温度有关,温度高时辐射强且较长波长的成分强7、氢原子第n 能级的能量为213.6eV n E n-=（n=1，2，3…），大量处在n=3能级的氢原子向低能级跃迁过程中，下列说法中正确的是（ ）A ．氢原子的发射光谱为连续谱B ．会辐射出两种不同频率的光子C ．由n=2能级跃迁到n=1能级时产生的光子频率最小D ．辐射出的光子照射逸出功为4.54eV 的金属钨，能使其发生光电效应的光子有两种8、如图所示为研究光电效应的电路图。

高考物理专题练习 波粒二象性、原子结构和原子核一、选择题（本题共12小题，在每小题给出的四个选项中，至少有一项符合题目要求） 1．波粒二象性是微观世界的基本特征，以下说法正确的有（ ） A ．光电效应现象揭示了光的粒子性B ．热中子束射到晶体上产生衍射图样说明中子具有波动性C ．黑体辐射的实验规律可用光的波动性解释D ．动能相等的质子和电子，它们的德布罗意波长也相等2．在人类对微观世界进行探索的过程中，科学实验起到了非常重要的作用，下列说法符合历史事实的是（ ）A ．密立根通过油滴实验测得了基本电荷的数值B ．贝克勒尔通过对天然放射性现象的研究，发现了原子中存在原子核C ．卢瑟福通过α粒子散射实验，证实了在原子核内存在质子D ．汤姆孙通过阴极射线在电场和在磁场中的偏转实验，发现了阴极射线是由带负电的粒子组成，并测出了该粒子的比荷3．现用某一光电管进行光电效应实验，当用某一频率的光入射时，有光电流产生。

下列说法正确的（ ） A ．保持入射光的频率不变，入射光的光强变大，饱和光电流变大 B ．入射光的频率变高，饱和光电流变大C ．保持入射光的光强不变，不断减小入射光的频率，始终有光电流产生D ．遏止电压的大小与入射光的频率有关，与入射光的光强无关4．以往我们认识的光电效应是单光子光电效应，即一个电子在极短时间内只能吸收到一个光子而从金属表面逸出。

强激光的出现丰富了人们对于光电效应的认识，用强激光照射金属，由于其光子密度极大，一个电子在极短时间内吸收多个光子成为可能，从而形成多光子光电效应，这已被实验证实。

光电效应实验装置如图所示。

用频率为ν的普通光源照射阴极K ，没有发生光电效应。

换用同样频率ν的强激光照射阴极K ，则发生了光电效应；此时，若加上反向电压U ，即将阴极K 接电源正极，阳极A 接电源负极，在KA 之间就形成了使光电子减速的电场。

逐渐增大U ，光电流会逐渐减小；当光电流恰好减小到零时，所加反向电压U 可能是下列的（其中W 为逸出功，h 为普朗克常量，e 为电子电量）（ ）A ．h WU e eν=- B ．2h WU e e ν=-C ．U 2h W =ν-D ．5h WU 2e eν=-5．一群基态氢原子吸收某种波长的光后，可以发出三种波长的光，这三种光的波长关系为321λ>λ>λ，已知某金属的极限波长为2λ，则下列说法正确的是（ ） A ．该金属的逸出功为2h λB ．波长为3λ的光一定可以使该金属发生光电效应C ．基态氢原子吸收的光子的波长为1λD ．若用波长为4λ的光照射该金属且能发生光电效应，则发生光电效应的光电子的最大初动能为4211hc()-λλ 6．如图为玻尔为解释氢原子光谱画出的氢原子能级示意图，一群氢原子处于n 4=的激发态，当它们自发地跃迁到较低能级时，以下说法符合玻尔理论的有（ ） A ．电子轨道半径减小，动能增大B ．氢原子跃迁时，可发出连续不断的光谱线C ．由n 4=跃迁到n =1时发出光子的频率最小D ．金属钾的逸出功为2.21 eV ，能使金属钾发生光电效应的光谱线有4条7．如图所示为氢原子的能级示意图，锌的逸出功是3.34eV ，那么对氢原子在能级跃迁过程中辐射或吸收光子的特征认识正确的是（ ）A ．用氢原子从高能级向基态跃迁时辐射的光子照射锌板一定不能产生光电效应B ．一群处于n 3=能级的氢原子向基态跃迁时，能辐射出无数种不同频率的光子C ．一群处于n 3=能级的氢原子向基态跃迁时，辐射的光子照射锌板，锌板表面所发出的光电子的最大初动能为8.75 eVD ．用能量为9.3 eV 的光子照射，可使处于基态的氢原子跃迁到激发态8．我国矿泉水资源十分丰富，但其中也有不少水源受到天然或人工的放射性污染。

高中物理-波粒二象性、原子结构和原子核练习一、单项选择题1．氢原子辐射出一个光子后,根据玻尔理论,下述说法中正确的是（ ） A ．电子绕核旋转的半径增大 B ．氢原子的能量增大 C ．氢原子的电势能增大 D ．氢原子核外电子的速率增大 2.某光电管的阴极为金属钾制成的,它的逸出功为2.21 eV,如图所示是氢原子的能级图,一群处于n = 4能级的氢原子向低能级跃迁时,辐射的光照射到该光电管的阴极上,这束光中能使金属钾发生光电效应的光谱线条数是（ ） A.2条 B.4条 C.5条 D.6条３．图1所示为氢原子的四个能级,其中E 为基态,若氢原子A 处于激发态E 2,氢原子B 处于激发态E 3,则下列说法正确的是 （ ）A ．原子A 可能辐射出3种频率的光子B ．原子B 可能辐射出3种频率的光子C ．原子A 能够吸收原子B 发出的光子并跃迁道能级E 4D ．原子B 能够吸收原子A 发出的光子并跃迁道能级E 4 4．下列核反应方程中属于β衰变的是（ ）A ．235114489192056360U+n Ba Kr+3n →+ B ．131131053541I Xe e -→+C ．4141712781He+N O H →+D ．238234492902U Th+He →5.用光照射某种金属,有光电子从金属表面逸出,如果光的频率不变,而减弱光的强度,则（ ） A ．逸出的光电子数减少,光电子的最大初动能不变 B ．逸出的光电子数减少,光电子的最大初动能减小 C ．逸出的光电子数不变,光电子的最大初动能减小 D ．光的强度减弱到某一数值,就没有光电子选出了6．下面列出的是一些核反应方程（ ）A ．X 是质子,Y 是中子,Z 是正电子B ．X 是正电子,Y 是质子,Z 是中子C ．X 是中子,Y 是正电子,Z 是质子D ．X 是正电子,Y 是中子,Z 是质子 7．仔细观察氢原子的光谱,发现它只有几条分离的不连续的亮线,其原因是( )A ．氢原子只有几个能级B ．氢原子只能发出平行光C ．氢原子有时发光,有时不发光XS P +→i 30143015YB H Be +→+1052194ZLi He He +→+734242E 4E 3 E 2E 1 图1D ．氢原子辐射的光子的能量是不连续的,所以对应的光的频率也是不连续的 8．下列说法正确的是（ ）A ．天然放射现象说明原子核内部具有复杂结构B ．α粒子散射实验说明原子核内部具有复杂结构C ．原子核能发生β衰变说明原子核内存在电子D ．氢原子从定态n =3跃迁到n =2,再跃迁到n =l 定态,则后一次跃迁辐射出的光子波长比前一次的长 9．核电站核泄漏的污染物中含有碘131和铯137。

高考物理第十二章波粒二象性原子结构和原子核45分钟章末检测卷满分100分一、选择题(1～7题只有一项符合题目要求，8～13题有多项符合题目要求，每小题7分，共91分)1．由放射性元素放出的氦核流被称为( )A．阴极射线B．α射线C．β射线 D．γ射线2．一个氢原子从n＝3能级跃迁到n＝2能级，该氢原子( )A．放出光子，能量增加 B．放出光子，能量减少C．吸收光子，能量增加 D．吸收光子，能量减少3．下列有关原子结构和原子核的认识，其中正确的是( )A．γ射线是高速运动的电子流B．氢原子辐射光子后，其绕核运动的电子动能增大C．太阳辐射能量的主要来源是太阳中发生的重核裂变D.21083Bi的半衰期是5天，100克21083Bi经过10天后还剩下50克4．如图所示为光电管工作原理图，闭合开关，当有波长(均指真空中的波长，下同)为λ的光照射阴极K时，电路中有光电流，则( )A．换用波长为λ1(λ1>λ)的光照射阴极K时，电路中一定没有光电流B．换用波长为λ2(λ2<λ)的光照射阴极K时，电路中一定有光电流C．增大电路中电源两端电压，电路中的光电流一定增大D．将电路中电源的极性反接，电路中一定没有光电流5．如图所示为氢原子的能级图，图中a、b、c、d对应氢原子的四次跃迁，已知可见光光子的能量范围为1.61～3.10 eV，关于四次跃迁，下列说法正确的是( )6.4×10－34J·s 3.2×10－34J·s 6.4×10－34J·s能级的氢原子向基态跃迁时，能放出3种不同频率的光发出的光照射锌板，锌板表12．金属钙的逸出功为4.3×10－19 J ，普朗克常量h ＝6.6×10－34 J·s，光速c ＝3.0×108 m/s ，以下说法正确的是( )A ．用波长为400 nm 的单色光照射金属钙，其表面有光电子逸出B ．用波长为400 nm 的单色光照射金属钙，不能产生光电效应现象C ．若某波长的单色光能使金属钙产生光电效应现象，则增大光的强度将会使光电子的最大初动能增大D ．若某波长的单色光能使金属钙产生光电效应现象，则减小光的强度将会使单位时间内发射的光电子数减少13．现有两动能均为E 0＝0.35 MeV 的21H 在一条直线上相向运动，两个21H 发生对撞后能发生核反应，得到32He 和新粒子，且在核反应过程中释放的能量完全转化为32He 和新粒子的动能．已知21H 的质量为2.014 1 u ，32He 的质量为3.016 0u ，新粒子的质量为1.008 7 u ，核反应时质量亏损1 u 释放的核能约为931 MeV(如果涉及计算，结果保留整数)．则下列说法正确的是( )A ．核反应方程为21H ＋21H→32He ＋10nB ．核反应前后不满足能量守恒定律C ．新粒子的动能约为3 MeV D.32He 的动能约为4 MeV 二、非选择题(共9分)14．(9分)如图所示，静止在匀强磁场中的63Li 核俘获一个速度为v 0＝7.7×104 m/s 的中子而发生核反应63Li ＋10n→31H ＋42He.若已知42He 的速度v 2＝2.0×104 m/s ，其方向与反应前中子速度方向相同，求：(1)31H 的速度是多大；(2)在图中画出两粒子的运动轨迹并求出轨道半径之比；(3)当粒子42He 旋转3周时，粒子31H 旋转几圈．4．(2018·湖南十三校联考)如图所示为光电管工作原理图，闭合开关，当有波长(均指真空中的波长，下同)为λ的光照射阴极K时，电路中有光电流，则( )A．换用波长为λ1(λ1>λ)的光照射阴极K时，电路中一定没有光电流B．换用波长为λ2(λ2<λ)的光照射阴极K时，电路中一定有光电流C．增大电路中电源两端电压，电路中的光电流一定增大D．将电路中电源的极性反接，电路中一定没有光电流解析：因为λ1>λ，则ν1<ν，所以用波长为λ1的光照射阴极K，不一定发生光电效应，A错误；因为λ2<λ，则ν2>ν，所以用波长为λ2的光照射阴极K，一定发生光电效应，B正确；饱和光电流的大小与入射光的强度有关，与电压无关，所以只增大电路中电源两端的电压，光电流不一定增大，C错误；将电路中的电源反接，若电压小于遏止电压，仍然会有光电流产生，D错误．答案：B5．如图所示为氢原子的能级图，图中a、b、c、d对应氢原子的四次跃迁，已知可见光光子的能量范围为1.61～3.10 eV，关于四次跃迁，下列说法正确的是( )A．经历a跃迁，氢原子吸收的光子能量为0.66 eVB．经历b跃迁，氢原子的轨道半径增大，原子核外电子的动能增大C．经历c跃迁，氢原子放出的光子是可见光光子D．经历d跃迁后，再用可见光照射跃迁后的氢原子，可使氢原子发生电离解析：经历a跃迁，氢原子从高能级向低能级跃迁时辐射出的光子的能量为0.66 eV，A项错误；经历b跃迁，氢原子吸收能量，轨道半径增大，但核外电6.4×10－34J·s3.2×10－34J·s6.4×10－34J·s＝17.5101014＝6.4×10J·s所以选项C正确．如图所示为氢原子的能级示意图，那么对氢原子在能级跃迁过程中发射或吸收光子的特征认识正确的是．用氢原子从高能级向基态跃迁时发射的光照射锌板一定不能产生光电效在图中画出两粒子的运动轨迹并求出轨道半径之比；H旋转几圈．周时，粒子311：r11：mBq3×0.1×10：4×2×103：40运动轨迹如图所示．氚核、氦核做圆周运动的周期之比为1：Tm1：22π×3B×1：2π×4B×2＝3：2所以它们旋转周期之比为1：n2＝T2：T1＝2：3 当α粒子旋转3周时，氚核旋转2周．(2)3：40。

专题十七波粒二象性原子结构与原子核综合训练（A）1.研究光电效应的电路图如图所示，关于光电效应，下列说法正确的是( )A.任何一种频率的光，只要照射时间足够长，电流表就会有示数B.若电源电动势足够大，滑动变阻器滑片向右滑，电流表的示数能一直增大C.调换电源的正负极，调节滑动变阻器的滑片，电流表的示数可能会消失D.光电效应反应了光具有波动性2.某同学用甲、乙、丙三种色光分别照射同一光电管，研究光电流I与所加电压U之间的关系，得到如图所示的图象。

则下列说法正确的是( )A.甲光的波长小于乙光的波长B.以相同的入射角从空气斜射入玻璃，乙光的折射角大于丙光的折射角C.甲光可能为蓝光，乙光可能为红光D.若处于基态的氢原子能吸收甲、乙两种光，且吸收甲光后由高能级向低能级跃迁共能发出6种频率的光，则吸收乙光后共能发出超过6种频率的光λ的单色光照射光电3.如图所示为研究光电效应的电路图。

开关闭合后，当用波长为管的阴极K时，电流表有示数。

下列说法正确的是( )A.若只让滑片P向D端移动，则电流表的示数一定增大B.若只增加该单色光的强度，则电流表示数一定增大λ的单色光照射光电管的阴极K，则阴极K的逸出功变大C.若改用波长小于λ的单色光照射光电管的阴极K，则电流表的示数一定为零D.若改用波长大于4.图甲是探究“光电效应”实验的电路图，光电管遏止电压U随入射光频率ν的变化c规律如图乙所示。

下列判断正确的是( )A.入射光的频率ν不同，遏止电压U相同cB.只要入射光的光照强度相同，光电子的最大初动能就一定相同C.如图甲所示的电路中，当电压增大到一定数值时，电流计将达到饱和电流D.入射光的频率ν不同，光照强度不同，Uν-图象的斜率相同c5.利用如图所示的电路做光电效应实验。

实验时，闭合开关S，用两种已知频率的入射光照射光电管，在电路中均出现了光电流。

电子的电荷量已知，现把电源的正负极对调后，通过实验可以测出( )A.普朗克常量B.K极金属材料的逸出功C.一定光强下的饱和光电流D.光电子脱离金属后的最大初动能6.氢原子的能级图如图甲所示，研究光电效应的实验装置如图乙所示。

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专题17 原子结构、原子核和波粒二象性一、选择题1。

【广西桂林市、崇左市2017届高三联合调研考试理综试卷】下列有关物理学史的一些说法正确的是A。

在对自由落体运动的研究中，伽利略巧妙的利用斜面实验来冲淡重力影响（增加运动时间），使运动时间更容易测量，最后逻辑推理证明了自由落体的运动规律B。

经典力学认为同一过程发生的位移和对应时间的测量结果在不同参考系中是不同的C。

奥斯特发现了电磁感应现象，并总结出了法拉第电磁感应定律D. 1897年，贝克勒尔利用阴极射线管发现了电子,说明原子可分，有复杂内部结构【答案】A【解析】在对自由落体运动的研究中，伽利略巧妙的利用斜面实验来冲淡重力影响(增加运动时间）,使运动时间更容易测量，最后逻辑推理证明了自由落体的运动规律，选项A正确；经典力学认为同一过程发生的位移和对应时间的测量结果在不同参考系中是相同的，选项B错误；法拉第发现了电磁感应现象，法拉第电磁感应定律是纽曼、韦伯在对理论和实验资料进行严格分析后总结出来的．故C错误； 1897年，汤姆孙利用阴极射线管发现了电子，说明原子可分，有复杂内部结构,选项D错误；故选A.2。