1、专题十三 近代物理初步,高考物理 (课标专用),考点一 波粒二象性 1.(2018课标,17,6分)用波长为300 nm的光照射锌板,电子逸出锌板表面的最大初动能为1.28 10-19 J。已知普朗克常量为6.6310-34 Js,真空中的光速为3.00108 ms-1。能使锌产生光电效 应的单色光的最低频率约为 ( ) A.11014 Hz B.81014 Hz C.21015 Hz D.81015 Hz,五年高考,A组 统一命题课标卷题组,答案 B 本题考查光电效应规律。由光电效应方程得Ek= -W0,而能使锌产生光电效应的 单色光的最低频率0应满足h0=W0,联立得0= - =81014
2、 Hz,故选项B正确。,方法技巧 光电效应现象的判断 能使金属产生光电效应的单色光的最低频率即恰好发生光电效应的条件:照射光的能量等于 金属的逸出功。,2.(2017课标,19,6分)(多选)在光电效应实验中,分别用频率为a、b的单色光a、b照射到同种 金属上,测得相应的遏止电压分别为Ua和Ub、光电子的最大初动能分别为Eka和Ekb。h为普朗 克常量。下列说法正确的是 ( ) A.若ab,则一定有Uab,则一定有EkaEkb C.若Uab,则一定有ha-Ekahb-Ekb,答案 BC 本题考查光电效应方程、对遏止电压的理解。光照射到同种金属上,同种金属的 逸出功相同。若ab,据Ek=h-W0
3、可知,EkaEkb,则B项正确。由Ek=eU,可知UaUb,则A项错误。 若UaUb,说明EkaEkb,则C项正确。由Ek=h-W0得h-Ek=W0,而同一种金属W0相同,与入射光的频 率无关,故ha-Eka=hb-Ekb,则D项错误。,归纳总结 对光子能量、逸出功及最大初动能的理解 同一种金属逸出功相同,与入射光的频率无关。 遏止电压只与光电子的最大初动能有关:eU=Ek。 光电效应方程:h-W0=Ek。,3.2015课标,35(1),5分,0.445(多选)实物粒子和光都具有波粒二象性。下列事实中突出体现 波动性的是 ( ) A.电子束通过双缝实验装置后可以形成干涉图样 B.射线在云室中穿
4、过会留下清晰的径迹 C.人们利用慢中子衍射来研究晶体的结构 D.人们利用电子显微镜观测物质的微观结构 E.光电效应实验中,光电子的最大初动能与入射光的频率有关,与入射光的强度无关,答案 ACD 电子束通过双缝产生干涉图样,体现的是波动性,A正确;射线在云室中留下清 晰的径迹,不能体现波动性,B错误;衍射体现的是波动性,C正确;电子显微镜利用了电子束波长 短的特性,D正确;光电效应体现的是光的粒子性,E错误。,考查点 光的波动性,解题关键 知道干涉与衍射是波的基本特征。 了解电子显微镜的原理是利用电子束波长短,不容易发生衍射。,4.2015课标,35(1),5分,0.425在某次光电效应实验中,
5、得到的遏止电压Uc与入射光的频率的 关系如图所示。若该直线的斜率和截距分别为k和b,电子电荷量的绝对值为e,则普朗克常量 可表示为 ,所用材料的逸出功可表示为 。,答案 ek(2分) -eb(3分),解析 根据爱因斯坦光电效应方程有Ekm=h-W0,又因为Ekm=eUc,得到Uc= - ,所以 =k,h= ek;- =b,W0=-eb。,考查点 光电效应,解题关键 解决图像信息问题时要写出横纵坐标轴所代表的两物理量间的函数关系式,知道 图像中截距、斜率对应的物理意义。,考点二 原子与原子核 5.(2018课标,14,6分)1934年,约里奥-居里夫妇用粒子轰击铝核 Al,产生了第一个人工放射
6、性核素X: Aln+X。X的原子序数和质量数分别为 ( ) A.15和28 B.15和30 C.16和30 D.17和31,答案 B 本题考查核反应方程。在核反应过程中,质量数和电荷数分别守恒,则X的原子序 数为2+13=15,X的质量数为4+27-1=30,选项B正确。,规律总结 核反应方程的特点 核反应过程中,质量数和电荷数分别守恒。,6.(2017课标,15,6分)一静止的铀核放出一个粒子衰变成钍核,衰变方程为 U Th He。下列说法正确的是 ( ) A.衰变后钍核的动能等于粒子的动能 B.衰变后钍核的动量大小等于粒子的动量大小 C.铀核的半衰期等于其放出一个粒子所经历的时间 D.衰变
7、后粒子与钍核的质量之和等于衰变前铀核的质量,答案 B 本题考查天然放射现象、半衰期、动量守恒。静止的原子核在衰变前后动量守 恒,由动量守恒定律得0=m1v1+m2v2,可知m1v1=-m2v2,故衰变后钍核的动量大小等于粒子的动量 大小,选项B正确;而动能Ek= ,由于钍核的质量(m1)大于粒子的质量(m2),故其动能不等,选项 A错误;铀核的半衰期是大量的铀核半数发生衰变所用的时间,而不是放出一个粒子所经历的 时间,选项C错误;原子核衰变前后质量数守恒,衰变时放出核能,质量亏损,选项D错误。,关联知识 原子核衰变前后动量守恒、质量数和电荷数守恒;动能和动量与质量的关系;半衰 期的定义及其含义
8、。,7.(2017课标,17,6分)大科学工程“人造太阳”主要是将氘核聚变反应释放的能量用来发 电。氘核聚变反应方程是: H n。已知 H的质量为2.013 6 u He的质量为3.015 0 u n的质量为1.008 7 u,1 u=931 MeV/c2。氘核聚变反应中释放的核能约为 ( ) A.3.7 MeV B.3.3 MeV C.2.7 MeV D.0.93 MeV,答案 B 聚变反应中的质量亏损为m=(22.013 6-3.015 0-1.008 7) u=0.003 5 u,则释放的核 能为E=mc2=0.003 5931 MeV3.3 MeV,B正确。,方法技巧 由质量亏损计算核
9、能 由m计算核反应过程中释放的核能时,若m以u为单位,可由1 u=931 MeV/c2,得到释放的以 MeV为单位的核能;若m以kg为单位,则由质能方程E=mc2获得以J为单位的释放的核能。,8.2016课标,35(1),5分(多选)一静止的铝原子核 Al俘获一速度为1.0107 m/s的质子p后,变 为处于激发态的硅原子核 Si*。下列说法正确的是 ( ) A.核反应方程为p Al Si* B.核反应过程中系统动量守恒 C.核反应过程中系统能量不守恒 D.核反应前后核子数相等,所以生成物的质量等于反应物的质量之和 E.硅原子核速度的数量级为105 m/s,方向与质子初速度的方向一致,答案 A
10、BE 质子p即 H,核反应方程为p Al Si*,A项正确;核反应过程遵循动量守恒定 律,B项正确;核反应过程中系统能量守恒,C项错误;在核反应中质量数守恒,但会发生质量亏 损,所以D项错误;设质子的质量为m,则 Si*的质量为28m,由动量守恒定律有mv0=28mv,得v= = m/s3.6105 m/s,方向与质子的初速度方向相同,故E项正确。,考查点 核反应,规律总结 核反应过程遵守动量守恒定律,核反应中质量数守恒,电荷数守恒,但会发生质量亏 损。,9.2014课标,35(1),6分,0.537(多选)关于天然放射性,下列说法正确的是 ( ) A.所有元素都可能发生衰变 B.放射性元素的
11、半衰期与外界的温度无关 C.放射性元素与别的元素形成化合物时仍具有放射性 D.、和三种射线中,射线的穿透能力最强 E.一个原子核在一次衰变中可同时放出、和三种射线,答案 BCD 原子序数大于或等于83的元素,都能发生衰变,而原子序数小于83的部分元素能 发生衰变,故A错。放射性元素的衰变是原子核内部结构的变化,与核外电子的得失及环境温 度无关,故B、C项正确。在、三种射线中,、为带电粒子,穿透本领较弱,射线不带电, 具有较强的穿透本领,故D项正确。一个原子核不能同时发生衰变和衰变,故E项错误。,考查点 天然放射性,易错警示 学生容易选错的是E,认为衰变中可同时放出、三种射线。实际上任何一个 原
12、子核不能同时发生衰变和衰变,要么是衰变,放出和两种射线;要么是衰变,放出和 两种射线。,10.2014课标,35(1),5分,0.336(多选)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出了基本电荷的数值 B.贝克勒尔通过对天然放射现象的研究,发现了原子中存在原子核 C.居里夫妇从沥青铀矿中分离出了钋(Po)和镭(Ra)两种新元素 D.卢瑟福通过粒子散射实验证实了在原子核内部存在质子 E.汤姆逊通过阴极射线在电场和磁场中偏转的实验,发现了阴极射线是由带负电的粒子组成 的,并测出了该粒子的比荷,答案 ACE 密立根
13、通过油滴实验测出了基本电荷的数值,选项A正确;原子中存在原子核是 卢瑟福通过粒子散射实验发现的,选项B、D错误;居里夫妇发现钋和镭是从沥青铀矿中分离 出来的,选项C正确;汤姆逊通过阴极射线在电场和磁场中的偏转,发现阴极射线是由带负电的 粒子组成的,并测出其比荷,选项E正确。,考查点 物理学史,应试指导 物理学史是高考考查的一个基本内容。对高中物理学习中涉及的有关物理学史 的内容要引起重视,避免在这一个环节上失分。,11.2016课标,35(1),5分在下列描述核过程的方程中,属于衰变的是 ,属于衰变的是 ,属于裂变的是 ,属于聚变的是 。(填正确答案标号) A C N e B P S e C
14、U Th He D N He O H E U n Xe Sr+ n F H H He n,答案 C AB E F,解析 天然放射性元素自发地放出粒子(即氦核 He)的衰变属于衰变;放出粒子的衰变属 于衰变;重核分裂成几个中等质量原子核的现象为核裂变;轻原子核聚合成较重原子核的反 应为核聚变。,考查点 核反应方程,解题关键 知道衰变与衰变是放射性元素分别放出粒子和粒子的衰变。 知道裂变是重核分裂成几个中等质量的核,聚变是轻核结合成较重的核。,考点一 波粒二象性 1.(2017北京理综,18,6分)2017年年初,我国研制的“大连光源”极紫外自由电子激光装 置,发出了波长在100 nm(1 nm=
15、10-9 m)附近连续可调的世界上最强的极紫外激光脉冲。大连 光源因其光子的能量大、密度高,可在能源利用、光刻技术、雾霾治理等领域的研究中发挥 重要作用。 一个处于极紫外波段的光子所具有的能量可以电离一个分子,但又不会把分子打碎。据此判 断,能够电离一个分子的能量约为(取普朗克常量h=6.610-34 Js,真空光速c=3108 m/s) ( ) A.10-21 J B.10-18 J C.10-15 J D.10-12 J,B组 自主命题省（区、市）卷题组,答案 B 由题意知,电离一个分子的能量等于照射分子的光子能量,E=h=h =210-18 J,故选 项B正确。,2.(2017上海单科,
16、2,3分)光子的能量与其 ( ) A.频率成正比 B.波长成正比 C.速度成正比 D.速度平方成正比,答案 A 由E=h、c=得E=h=h ,可见光子的能量与其频率成正比、与其波长成反比,A 正确,B错误。由于任意能量的光子在真空中传播的速度都是相同的,故C、D皆错误。,易错点拨 关于光子的能量 光子的能量不能理解为动能,不能由动能的定义式Ek= mv2来处理光子能量的问题,谨记爱因 斯坦的光子说、质能方程是关键。,3.2015江苏单科,12C(1)(多选)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
17、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,答案 AB 黑体辐射的实验规律可用光的粒子性解释,C错误;由= ,p= ,得= , 动能相等的质子和电子质量相差很多,所以德布罗意波长不相等,D错误。,4.2018江苏单科,12C(2)光电效应实验中,用波长为0的单色光A照射某金属板时,刚好有光电 子从金属表面逸出。当波长为 的单色光B照射该金属板时,光电子的最大初动能为 ,A、B两种光子的动量之比为 。(已知普朗克常量为h、光速为c),答案 12,解析 由爱因斯坦光电效应方程可知EkA=h -W0=0,得W0=h EkB=h -h = A种
18、光子的动量pA= B种光子的动量pB= = 得pApB=12,易错警示 动量定理是矢量式,应先选定正方向,注意初末状态速度的正负。,考点二 原子与原子核 5.(2018天津理综,1,6分)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 N俘获一个粒子,产生 O并放出一个粒子 B Al俘获一个粒子,产生 P并放出一个粒子 C B俘获一个质子,产生 Be并放出一个粒子 D Li俘获一个质子,产生 He并放出一个粒子,答案 B 本题考查核反应方程。由核反应过程中
19、遵循质量数、电荷数均守恒的原则,可写 出选项中的四个核反应方程 N+ He O H,选项A错误 Al He P n,选项B正确。Be He,选项C错误 Li H He He,选项D错误。,解题关键 核反应中的两守恒 根据核反应过程中质量数和电荷数均守恒的原则,写出核反应方程,同时应熟记几种常用的微 观粒子的表示方法。,6.(2017上海单科,1,3分)由放射性元素放出的氦核流被称为 ( ) A.阴极射线 B.射线 C.射线 D.射线,答案 B 在天然放射现象中,放出、三种射线,其中射线属于氦核流,选项B正确。,知识拓展 对三种射线的认识 天然放射现象中,放出的三种射线均来自于衰变的原子核,其中
20、射线是高速运动的氦核,射线 是原子核中的中子衰变成质子时放出的电子流,而射线是衰变后新核放出的高频率光子流。,7.(2017上海单科,3,3分)在同位素氢、氘、氚的核内具有相同的 ( ) A.核子数 B.电子数 C.中子数 D.质子数,答案 D 同位素是指在原子核中的质子数相同而中子数不同的元素,故氢、氘、氚的核内 具有相同的质子数,D项正确。,易错点拨 对原子核的各种数量名称,易混淆,应分别认识清楚。对某个元素 X,其中A称为质 量数,等于核中质子数与中子数的总和;Z为核电荷数,等于核中质子数;核中的中子数为A与Z 之差。在中性原子中的核外电子数等于核中质子数。,8.(2017天津理综,1,
21、6分)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. H H He n B N He O H C He Al P n D U n Ba Kr+ n,答案 A 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。,9.(2015天津理综,1,6分)物理学重视逻辑,崇尚理性,其理论总是建立在对事实观察的基础上。 下列说法正确的是 (
22、) A.天然放射现象说明原子核内部是有结构的 B.电子的发现使人们认识到原子具有核式结构 C.粒子散射实验的重要发现是电荷是量子化的 D.密立根油滴实验表明核外电子的轨道是不连续的,答案 A 粒子散射实验的重要发现使人们认识到原子具有核式结构,B、C项错误;密立根 的油滴实验测出了电子的电荷量,D项错误。,10.2015福建理综,30(1),6分下列有关原子结构和原子核的认识,其中正确的是 ( ) A.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 Bi的半衰期是5天,100克 Bi经过10天后还剩下50克,答案 B
23、 射线是光子流,选项A错误;氢原子辐射光子后能量减小,轨道半径减小,其绕核运 动的电子动能增大,总能量减小,选项B正确;太阳辐射能量的主要来源是太阳中发生的氢核聚 变,选项C错误;由m= ,n= =2得m= = g=25 g,选项D错误。,11.(2015北京理综,14,6分)下列核反应方程中,属于衰变的是( ) A. N He O H B U Th He C H H He n D Th Pa e,答案 B A项属于原子核的人工转变,B项属于衰变,C项属于聚变反应,D项属于衰变。,12.(2015重庆理综,1,6分)图中曲线a、b、c、d为气泡室中某放射物发生衰变放出的部分粒子 的径迹,气泡室
24、中磁感应强度方向垂直于纸面向里。以下判断可能正确的是 ( )A.a、b为粒子的径迹 B.a、b为粒子的径迹 C.c、d为粒子的径迹 D.c、d为粒子的径迹,答案 D 粒子不带电,不会发生偏转,故B错。由左手定则可判定,a、b粒子带正电,c、d粒子 带负电,又知粒子带正电,粒子带负电,故A、C均错,D正确。,13.(2015广东理综,18,6分)(多选)科学家使用核反应获取氚,再利用氘和氚的核反应获得能 量。核反应方程分别为:X+Y H+4.9 MeV和 H H He+X+17.6 MeV。下列表述正 确的有 ( ) A.X是中子 B.Y的质子数是3,中子数是6 C.两个核反应都没有质量亏损 D
25、.氘和氚的核反应是核聚变反应,答案 AD 设X、Y的电荷数分别为Z、Z,质量数分别为A、A,由质量数守恒和电荷数守恒 有:A+A=4+3,2+3=A+4,Z+Z=2+1,1+1=2+Z,可得A=1,A=6,Z=0,Z=3,故X是中子,Y是 Li,A正确; 由 Li知Y的质子数、中子数都是3,故B错误;两个核反应中都释放了能量,故都有质量亏损,C 错误;氘和氚的核反应中质量较小的核结合成了质量较大的核,故D正确。,14.2015江苏单科,12C(2)(3)(2)核电站利用原子核链式反应放出的巨大能量进行发电 U是 核电站常用的核燃料。 U受一个中子轰击后裂变成 Ba和 Kr两部分,并产生 个 中
26、子。要使链式反应发生,裂变物质的体积要 (选填“大于”或“小于”)它的临界 体积。 (3)取质子的质量mp=1.672 610-27 kg,中子的质量mn=1.674 910-27 kg,粒子的质量m=6.646 71 0-27 kg,光速c=3.0108 m/s。请计算粒子的结合能。(计算结果保留两位有效数字),答案 (2)3 大于 (3)4.310-12 J,解析 (2)由 U n Ba Kr+ n可知,会产生3个中子,要使裂变持续进行(链式反应),裂变 物质的体积需大于它的临界体积。 (3)组成粒子的核子与粒子的质量差为m=(2mp+2mn)-m 结合能E=mc2 代入数据得E=4.31
27、0-12 J,15.(2017北京理综,23,18分)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发生了 一次衰变。放射出的粒子 He)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分别表示粒子的质量和电荷量。 (1)放射性原子核用 X表示,新核的元素符号用Y表示,写出该衰变的核反应方程。 (2)粒子的圆周运动可以等效成一个环形电流,求圆周运动的周期和环形电流大小。 (3)设该衰变过程释放的核能都转化为粒子和新核的动能,新核的质量为M,求衰变过程的质 量亏损m。,答案 见解析,解析 (1 X Y He (2)设粒子的速度大小为v,由qvB=m ,T= ,得 粒子在磁场中运动
28、周期T= 环形电流大小I= = (3)由qvB=m ,得v= 设衰变后新核Y的速度大小为v,系统动量守恒 Mv-mv=0 v= = 由mc2= Mv2+ mv2 得m= 说明:若利用M= m解答,亦可。,考点一 波粒二象性 1.(2016天津理综,2,6分)如图是a、b两光分别经过同一双缝干涉装置后在屏上形成的干涉图 样,则 ( )A.在同种均匀介质中,a光的传播速度比b光的大 B.从同种介质射入真空发生全反射时a光临界角大 C.照射在同一金属板上发生光电效应时,a光的饱和电流大 D.若两光均由氢原子能级跃迁产生,产生a光的能级能量差大,C组 教师专用题组,答案 D 由a、b两束光的干涉图样结
29、合x= 知,ab、nanb,由n= 知vavb,A项错 误。sin C= ,故CaCb,选项B错误;发生光电效应时,饱和电流与入射光的强度有关,C项错误;由 能级跃迁h=Em-En,由于a光的光子能量大,因此a光的能级能量差大,选项D正确。,易错点拨 由干涉图样中条纹的宽度确定波长、折射率、频率的关系,易错点在于认为饱和 光电流与光的频率有关而错选C选项。,评析 本题以光的双缝干涉图样为背景材料,综合考查双缝干涉、折射率、临界角、光电效 应规律和氢原子的能级跃迁,试题涉及内容多,知识覆盖面广,难度适中,真正考查了学生的综 合应用能力。,2.(2014广东理综,18,6分)(多选)在光电效应实验
30、中,用频率为的光照射光电管阴极,发生了光 电效应,下列说法正确的是( ) A.增大入射光的强度,光电流增大 B.减小入射光的强度,光电效应现象消失 C.改用频率小于的光照射,一定不发生光电效应 D.改用频率大于的光照射,光电子的最大初动能变大,答案 AD 增大入射光强度,使单位时间内逸出的光电子数增加,因此光电流增大,选项A正 确;能否发生光电效应与照射光的频率有关,与强度无关,选项B错误;当照射光的频率小于,但 仍大于极限频率时发生光电效应,选项C错误;由Ekm=h-W0,增加照射光的频率,光电子的最大 初动能变大,选项D正确。,3.(2013北京理综,20,6分)以往我们认识的光电效应是单
31、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如图。用频率为的普通光源照射阴极K,没有发生光电效应。换用同 样频率的强激光照射阴极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为逸出功,h为普朗克常,量,e为电子电
32、量) ( ) A.U= - B.U= - C.U=2h-W D.U= -,答案 B 同频率的光照射阴极K,普通光不能使其发生光电效应,而强激光能使其发生光电 效应,说明一个电子吸收了多个光子。设吸收的光子个数为n,光电子逸出的最大初动能为Ek, 由光电效应方程知:Ek=nh-W(n2);光电子逸出后克服减速电场做功,由动能定理知Ek=eU,联 立上述两式得U= - ,当n=2时,即为B选项,其他选项均不可能。,4.(2013上海单科,2,2分)当用一束紫外线照射锌板时,产生了光电效应,这时 ( ) A.锌板带负电 B.有正离子从锌板逸出 C.有电子从锌板逸出 D.锌板会吸附空气中的正离子,答案
33、 C 锌板在紫外线的照射下产生了光电效应,说明锌板上有光电子飞出,所以锌板带正 电,C正确,A、B、D错误。,5.2014山东理综,39(1)氢原子能级如图,当氢原子从n=3跃迁到n=2的能级时,辐射光的波长为 656 nm。以下判断正确的是 。(双选,填正确答案标号),a.氢原子从n=2跃迁到n=1的能级时,辐射光的波长大于656 nm b.用波长为325 nm的光照射,可使氢原子从n=1跃迁到n=2的能级 c.一群处于n=3能级上的氢原子向低能级跃迁时最多产生3种谱线,d.用波长为633 nm的光照射,不能使氢原子从n=2跃迁到n=3的能级,答案 cd,解析 由E初-E终=h=h 可知,氢
34、原子跃迁时始末能级差值越大,辐射的光子能量越高、波长越 短,由能级图知E3-E2E2-E1,故a错误。由 = 得=121.6 nm325 nm,故b错误。由=3可知c正确。因跃迁中所吸收光子的能量必须等于始末能级的差值,即从n=2跃迁到n=3 的能级时必须吸收=656 nm的光子,故d正确。,6.(2013浙江自选,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=6.6310-34 Js。(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Uc与入射光频率之间的关系如图乙所示,则铷的截止频率c= Hz,
35、逸出功W0= J; (3)如果实验中入射光的频率=7.001014 Hz,则产生的光电子的最大初动能Ek= J。,答案 (1)阳极 (2)(5.125.18)1014 (3.393.43)10-19 (3)(1.211.25)10-19,解析 (1)由光电管的结构知,A为阳极;(2)Uc-图像中横轴的截距表示截止频率c,逸出功W0=h c;(3)由爱因斯坦的光电效应方程Ek=h-W0,可求结果。,7.(2016浙江自选,14.2,6分)金属钠的逸出功为2.29 eV。波长为420 nm的紫光照射在金属钠表 面产生光电效应(普朗克常量h=6.6310-34 Js,1 eV=1.610-19 J,
36、c=3.0108 m/s)。求 (1)入射光子的能量; (2)光电子的最大初动能。,答案 (1)2.96 eV (2)0.67 eV,解析 (1)入射光子的能量E= =4.7410-19 J=2.96 eV (2)由光电效应方程得Ek=E-W0=0.67 eV,评析 本题考查光电效应的基础内容、光电效应方程的基本应用,难度较易。,考点二 原子与原子核 8.(2016浙江自选,14.1,4分)以下说法正确的是 ( ) A.氢原子的能量是量子化的 B.在核反应过程中,质子数守恒 C.半衰期越大,原子核衰变越快 D.如果一个系统不受外力,系统的总动量一定为零,答案 A 根据玻尔原子理论,氢原子的能量
37、是量子化的,A项正确;核反应中电荷数守恒、质 量数守恒,质子数不一定守恒,B项错误;半衰期是指大量原子核衰变时,有半数原子核衰变所用 的时间,半衰期越大,原子核衰变越慢,C项错误;系统不受外力或所受合外力为零,系统总动量 保持不变,不一定为零,D项错误。,9.2013课标,35(1),5分,0.27(多选)关于原子核的结合能,下列说法正确的是 ( ) 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 Cs)的结合能小于铅原子核 Pb)的结合能 D.比结合能越大,原子核越不稳定 E.自由核
38、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 ABC 由原子核的结合能定义可知,原子核分解成自由核子时所需的最小能量为原子 核的结合能,选项A正确;重原子核衰变过程中有质量亏损,即有能量放出,因此原子核衰变产物 的结合能之和一定大于衰变前的结合能,选项B正确;铯原子核比铅原子核的核子数少,因此其 结合能小,选项C正确;比结合能越大的原子核越稳定,选项D错误;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,选项E错误。,考查点 结合能,解题关键 知道结合能是原子核分解成自由核子时需要的最小能量。比结合能是原子核 的结合能与核子数之比。 了解原子核的核子数多
39、结合能就大,但比结合能不一定大。,10.(2013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 U na+b+ n 则a+b可能是 ( ) A Xe Kr B Ba Kr C Ba Sr D Xe Sr,答案 D 根据核反应中的质量数守恒可知,a+b的质量数应为235+1-2=234,质子数应为92,A 项中的质量数为140+93=233,B项中质量数是141+92=233,C项中质量数为141+93=234,质子数 为56+38=94,D项中质量数为140+94=234,质子数为54+38=92,综上可知,答案为D。,11.2013福建理综,30(1),6分在卢
40、瑟福粒子散射实验中,金箔中的原子核可以看做静止不动, 下列各图画出的是其中两个粒子经历金箔散射过程的径迹,其中正确的是 ( ),答案 C 金箔中的原子核与粒子都带正电,粒子接近原子核过程中受到斥力而不是引力 作用,A、D错误;由原子核对粒子的斥力作用及物体做曲线运动的条件,知曲线轨迹的凹侧应 指向受力一方,选项B错、C对。,12.(2013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.射线、射线、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,答案 C
41、原子核发生衰变时有质量亏损,质量不守恒,选项A错。射线是光子流,不是带电粒 子流,选项B错。氢原子从激发态向基态跃迁,辐射的光子能量h=Em-En,即只能辐射特定频率 的光子,C项正确。光电效应的光电子动能Ek=h-W0,与入射光频率有关,而与入射光强度无关, D项错误。,13.(2013上海单科,7,2分)在一个 U原子核衰变为一个 Pb原子核的过程中,发生衰变的次 数为 ( ) A.6次 B.10次 C.22次 C.32次,答案 A 设原子核衰变过程中发生了n次衰变、m次衰变,由核衰变规律及衰变前后质量 数守恒与电荷数守恒得4n=238-206,2n-m=92-82,解得n=8,m=6,故
42、A正确。,14.(2012全国,15,6分 U经过m次衰变和n次衰变,变成 Pb,则 ( ) A.m=7,n=3 B.m=7,n=4 C.m=14,n=9 D.m=14,n=18,答案 B 衰变方程为 U Pb+ He+ e,由质量数、电荷数守恒得:m=7,n=4,因而B项正 确。,15.(2011全国,18,6分)已知氢原子的基态能量为E1,激发态能量En=E1/n2,其中n=2,3,。用h表示 普朗克常量,c表示真空中的光速。能使氢原子从第一激发态电离的光子的最大波长为 ( ) A.- B.- C.- D.-,答案 C 处于第一激发态时n=2,故其能量E2= ,电离时释放的能量E=0-E2
43、=- ,而光子能 量E= ,则解得=- ,故C正确,A、B、D均错。,16.2010课标,35(1),5分用频率为0的光照射大量处于基态的氢原子,在所发射的光谱中仅能 观测到频率分别为1、2、3的三条谱线,且321,则 ( ) A.01 B.3=2+1 C.0=1+2+3 D. = +,答案 B 因为仅发射出三种频率的光子,且321,所以h3=E3-E1,h2=E2-E1,h1=E3-E2,所以h 3=h2+h1,故B项对,C、D项错;入射光子h0=h3,所以01,A项错。,17.(2010全国 ,14,6分)原子核 U经放射性衰变变为原子核 Th,继而经放射性衰变变 为原子核 Pa,再经放射
44、性衰变变为原子核 U。放射性衰变、和依次为 ( ) A.衰变、衰变和衰变 B.衰变、衰变和衰变 C.衰变、衰变和衰变 D.衰变、衰变和衰变,答案 A 由电荷数守恒与质量数守恒可分别写出衰变为 Th He,衰变为 ThPa e,衰变为 U e,故答案为A。,18.(2010全国,14,6分)原子核 X与氘核 H反应生成一个粒子和一个质子。由此可知 ( ) A.A=2,Z=1 B.A=2,Z=2 C.A=3,Z=3 D.A=3,Z=2,答案 D 该核反应的方程式为 X H He H,由质量数和电荷数守恒得:A=4+1-2=3,Z=2+ 1-1=2,故答案为D。,19.(2009全国,16,6分)氦
45、氖激光器能产生三种波长的激光,其中两种波长分别为1=0.632 8 m,2=3.39 m。已知波长为1的激光是氖原子在能级间隔为E1=1.96 eV的两个能级之间跃迁 产生的。用E2表示产生波长为2的激光所对应的跃迁的能级间隔,则E2的近似值为 ( ) A.10.50 eV B.0.98 eV C.0.53 eV D.0.36 eV,答案 D 由跃迁公式得E1= ,E2= ,联立可得E2= E1=0.36 eV,选项D对。,20.(2009全国,18,6分)(多选)氢原子的部分能级如图所示,已知可见光的光子能量在1.62 eV 到3.11 eV之间。由此可推知,氢原子 ( )A.从高能级向n=
46、1能级跃迁时发出的光的波长比可见光的短 B.从高能级向n=2能级跃迁时发出的光均为可见光 C.从高能级向n=3能级跃迁时发出的光的频率比可见光的高 D.从n=3能级向n=2能级跃迁时发出的光为可见光,答案 AD 由E=h=h 知,光子能量越大时光的频率越高、波长越短。从高能级向n=1能级 跃迁时光子能量为EE2-E1=10.2 eV,A正确。从高能级向n=2的能级跃迁时发出的光子能量 为E3- E2E-E2,即1.89 eVE3.40 eV,可见有一部分光处于紫外线区域,B错误。从高能级 向n=3的能级跃迁时,光子能量最高E=-E3=1.51 eV,比可见光光子能量小,C错误。从n=3能级向
47、n=2能级跃迁时光子能量E=E3-E2=1.89 eV,D正确。,21.2015山东理综,39(1)14C发生放射性衰变成为14N,半衰期约5 700年。已知植物存活期间,其 体内14C与12C的比例不变;生命活动结束后,14C的比例持续减少。现通过测量得知,某古木样品 中14C的比例正好是现代植物所制样品的二分之一。下列说法正确的是 。(双选,填正 确答案标号) a.该古木的年代距今约5 700年 b.12C、13C、14C具有相同的中子数 c.14C衰变为14N的过程中放出射线 d.增加样品测量环境的压强将加速14C的衰变,解析 古木样品中14C的比例正好是现代样品的二分之一,说明该古木恰
48、好经历了一个半衰期 的时间,故a正确。12C、13C、14C具有相同的质子数、不同的中子数,故b错。14C的衰变方程为: C N e,可见c正确。放射性元素的半衰期与外界因素无关,故d错。,答案 ac,22.2013课标,35(1),6分,0.549一质子束入射到静止靶核 Al上,产生如下核反应: p AlX+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 。,答案 14 13,解析 p代表质子,符号为 H,n代表中子,符号为 n,根据核反应中质量数守恒和电荷数守恒可 知 H Al Si n,则新核X的质子数为14,中子数为27-14=13。,
