1、专题十六 波粒二象性 原子物理,高考物理(江苏专用),考点一 光的波粒二象性1.2014江苏单科,12C(1)已知钙和钾的截止频率分别为7.731014 Hz和5.441014 Hz,在某种单 色光的照射下两种金属均发生光电效应,比较它们表面逸出的具有最大初动能的光电子,钙逸 出的光电子具有较大的 ( ) A.波长 B.频率 C.能量 D.动量,五年高考,A组 自主命题江苏卷题组,答案 A 由光电效应方程Ekm=h-W=h-h0 钙的截止频率大,因此钙中逸出的光电子的最大初动能小,因动量p= ,故动量小,由= , 可知波长较大,则频率较小,选项A正确。,考查点 本题考查光电效应等知识,属于中等
2、难度题。,错解分析 本题推理过程用到的公式有Ekm=h-h0、p= 、= ,部分考生因忘记公式 而猜答案造成错答。因此,学习过程中一定要打牢基础。,2.2011江苏单科,12C(1)下列描绘两种温度下黑体辐射强度与波长关系的图中,符合黑体辐射 实验规律的是( ),答案 A 根据黑体辐射的实验规律:随着温度的升高,各波长的辐射强度都增加,辐射强度的 极大值向波长较短的方向移动,可知正确答案为A。,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波动性 C.黑体辐射的
3、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。,考查点 本题考查波粒二象性、光电效应、黑体辐射、德布罗意波长等知识,属于中等难度 题。,错解分析 漏选B的较多,说明这部分考生对该知识点掌握不清。,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
4、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种光子的动量pA= B种光子的动量pB= = 得pApB=12,5.2017江苏单科,12C(2)质子 H)和粒子 He)被加速到相同动能时,质子的动量 (选 填“大于”、“小于”或“等于”)粒子的动量,质子和粒子的德布罗意波波长之比为 。,答案 小于 21,解析 由动量与动能的关系p= 可知,Ek相同时,质量小的动量也较小,故质子的动量小于 粒子的动量。德布罗意波长= ,而p ,故 ,则H= =21。,6.2016江苏单科,12C(3)几种金属的逸出功W0见下表:,用一
5、束可见光照射上述金属的表面,请通过计算说明哪些能发生光电效应。已知该可见 光的波长范围为 4.010-77.610-7 m,普朗克常量h=6.6310-34 Js。,答案 见解析,解析 光子的能量E= ,取=4.010-7 m,则E5.010-19 J 根据EW0判断,钠、钾、铷能发生光电效应。,7.2012江苏单科,12C(3)A、B两种光子的能量之比为21,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EA、EB。求A、B两种光子的动量之比和该金属的逸 出功。,答案 21 EA-2EB,解析 光子能量=h,动量p= ,且= 得p= ,则pApB=21 A光照射时,光电子
6、的最大初动能EA=A-W0, 同理,EB=B-W0 解得W0=EA-2EB,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,B组 统一命题、省(区、市)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= - =8
7、1014 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.(2018北京理综,15,6分)用双缝干涉实验装置得到白光的干涉条纹,在光源与单缝之间加上红 色滤光片后 ( ) A.干涉条纹消失 B.彩色条纹中的红色条纹消失 C.中央条纹变成暗条纹 D.中央条纹变成红色,答案 D 本题考查双缝干涉实验。 用白光做双缝干涉实验时,屏上呈现彩色条纹,在光源与单缝间加红色滤光片,光源发出的白光 照射滤光片后,仅有红光透过滤光片,故射到双缝上的光为红光,屏上呈现出的是红色干涉条 纹,中央条纹为红色,选项
8、D正确。,易错点拨 双缝干涉实验中滤光片的作用 不要把红色滤光片误认为是“滤掉”红光的滤光片。,3.(2018天津理综,5,6分)氢原子光谱在可见光区域内有四条谱线H、H、H和H,都是氢原子 中电子从量子数n2的能级跃迁到n=2的能级时发出的光,它们在真空中的波长由长到短,可以 判定 ( ) A.H对应的前后能级之差最小 B.同一介质对H的折射率最大 C.同一介质中H的传播速度最大 D.用H照射某一金属能发生光电效应,则H也一定能,答案 A 本题考查氢原子能级跃迁规律。由氢原子能级跃迁可知, =En-E2,H的波长最长, 故 最小,对应能级差最小,选项A正确;同一介质对频率越大的光的折射率越大
9、,波长越短,频 率越大,故同一介质对H的折射率最小而对H的折射率最大,选项B错误;由n= 知,同一介质中 H的传播速度最小,选项C错误;H的频率大于H的频率,因此用H照射某一金属能发生光电效 应,而H不一定能,故选项D错误。,解题关键 熟练掌握氢原子能级跃迁产生光子的能量h= =Em-En和光的频率或波长与折射 率的关系是解答该题的关键。,4.(2017上海单科,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
10、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。,5.(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
11、出功相同。若ab,据Ek=h-W0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。,6.2016课标,35(1),5分(多选)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。下列说法正确的是 ( ) A.保持入射光
12、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.入射光的频率变高,光电子的最大初动能变大 D.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 E.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,答案 ACE 保持入射光的频率不变,入射光的光强变大,单位时间内逸出的光电子个数增加, 则饱和光电流变大,故A正确。饱和光电流的大小与入射光的频率无直接关系,故B错。由Ek=h -W,可知C正确。当入射光的频率小于金属的极限频率时,光电效应不能发生,故D错。由eU= mv2=h-W得eU=h-W,可见,遏止电压U随的增大而增大,与入射光的光强无
13、关,故E正确。,7.2015课标,35(1),5分(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
14、。,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两光的干涉图样结合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,因此产生a光的能级
15、能量差大,选项D正确。,2.(2015天津理综,2,6分)中国古人对许多自然现象有深刻认识,唐人张志和在玄真子涛之 灵中写道:“雨色映日而为虹”。从物理学角度看,虹是太阳光经过雨滴的两次折射和一次 反射形成的。如图是彩虹成因的简化示意图,其中a、b是两种不同频率的单色光,则两光 ( )A.在同种玻璃中传播,a光的传播速度一定大于b光 B.以相同角度斜射到同一玻璃板透过平行表面后,b光侧移量大 C.分别照射同一光电管,若b光能引起光电效应,a光也一定能 D.以相同的入射角从水中射入空气,在空气中只能看到一种光时,一定是a光,答案 C 根据光路图可知,a光的折射率大于b光的折射率。由n= 可知,在
16、同种玻璃中,a光的 传播速度应小于b光,A项错误;以相同角度斜射到同一玻璃板透过平行表面后,由于a光的折射 率大,偏折程度大,a光侧移量大,B项错误;折射率大的a光频率也高,所以分别照射同一光电管, 若b光能引起光电效应,a光也一定能,C项正确;由于b光的折射率小,b光从光密介质射向光疏介 质发生全反射的临界角大,当a、b光以相同的入射角从水中射入空气时,若在空气中只能看到 一种光,说明该光未发生全反射,所以一定是b光,D项错误。,3.2016浙江自选,14(2)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
17、eV=1.610-19 J,c=3.0108 m/s)。求 入射光子的能量; 光电子的最大初动能。,答案 2.96 eV 0.67 eV,解析 入射光子的能量E= 4.7410-19 J2.96 eV 由光电效应方程得Ek=E-W=0.67 eV,考点二 原子与原子核 A组 自主命题江苏卷题组 1.2018江苏单科,12C(1)已知A和B两种放射性元素的半衰期分别为T和2T,则相同质量的A和 B经过2T后,剩有的A和B质量之比为 ( ) A.14 B.12 C.21 D.41,答案 B 经过2T后A剩余的质量mA=m = ,B剩余的质量mB=m = , = =1 2。,规律总结 质量为m的放射
18、性元素经过n个半衰期剩余该放射性元素的质量m= 。,2.2012江苏单科,12C(1)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 ( ),答案 C 由h=h =E初-E末可知该原子跃迁前后的能级差越大,对应光子的能量越大,波长越 短。由图知a对应光子能量最大,波长最短,c次之,而b对应光子能量最小,波长最长,故C正确。,3.2016江苏单科,12C(1)贝可勒尔在120年前首先发现了天然放射现象,如今原子核的放射性 在众多领域中有着广泛应用。下列属于放射性衰变的是 ( ) A C N e B U n
19、I Y+ n C H H He n D He Al P n,答案 A A是衰变,B是核裂变,C是核聚变,D是原子核的人工转变,所以A符合题意。,4.2017江苏单科,12C(1)(多选)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 He核的结合能约为14 MeV B He核比 Li核更稳定 C.两个 H核结合成 He核时释放能量 D U核中核子的平均结合能比 Kr核中的大,答案 BC 本题考查原子核的相关知识。 由图像可知 He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
20、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。,知识归纳 对比结合能的理解 比结合能较小的核结合成比结合能大些的核为轻核聚变; 比结合能较小的重核,分裂成几个 比结合能较大的中等质量的核,为重核裂变。上述两类核反应均放出核能。 比结合能越大的核越稳定。,5.2015江苏单科,12C(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。,答案 3 大于,解析 由 U n Ba Kr+ n可知,会产生3个中子,要使裂变持
21、续进行(链式反应),裂变物 质的体积需大于它的临界体积。,考查点 本题考查原子核反应方程、链式反应等知识,属于中等难度题。,友情提醒 原子核反应方程中若两端有相同的粒子,写方程时不可约掉。,6.2013江苏单科,12C(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。,答案 近 6,知识链接 原子的结构模型与天体运动的行星模型有许多相似之处,注意采用类比学习法掌 握原子的结构。,7.2015江苏单科,12C(3)取质子的质量mp=1.672
22、610-27 kg,中子的质量mn=1.674 910-27 kg,粒 子的质量m=6.646 710-27 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 4.310-12 J,解析 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=4.310-12 J,考查点 本题考查结合能等知识,属于中等难度题。,友情提醒 计算结果一定要注意有效数字位数的要求。,8.2011江苏单科,12C(2)(3)(2)按照玻尔原子理论,氢原子中的电子离原子核越远,氢原子的能 量 (选填“越大”或“越小”)。已知氢原子的基态能量为
23、E1(E10),电子质量为m,基 态氢原子中的电子吸收一频率为的光子被电离后,电子速度大小为 (普朗克常量 为h)。 (3)有些核反应过程是吸收能量的。例如,在X N O H中,核反应吸收的能量Q=(mO+mH)- (mX+mN)c2。在该核反应方程中,X表示什么粒子?X粒子以动能Ek轰击静止的 N核,若Ek=Q,则 该核反应能否发生?请简要说明理由。,答案 (2)越大 (3 He 不能实现,因为不能同时满足能量守恒和动量守恒的 要求。,解析 (2)根据玻尔理论可知,氢原子中的电子离核越远,氢原子的能量越大,由 mv2=h+E1可 得v= 。 (3)根据核反应中的质量数守恒及电荷数守恒可知X粒
24、子为 He(粒子)。不能实现,因为不能 同时满足能量守恒和动量守恒的要求。,失分警示 (1)要知道黑体辐射实验规律。(2)要知道原子能级跃迁规律。(3)要会应用两大守 恒定律分析核反应中能量及动量问题。,评析 本题重点考查了黑体辐射、原子电离及核反应等知识,属于中等难度题。,1.(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 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,B组 统一命题、省(区、市)卷题组,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
25、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。,2.(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
26、中遵循质量数、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。,3.(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.衰变后粒子与钍核的质量之
27、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。,4.(2016北
28、京理综,13,6分)处于n=3能级的大量氢原子,向低能级跃迁时,辐射光的频率有 ( ) A.1种 B.2种 C.3种 D.4种,答案 C 处于能级为n的大量氢原子向低能级跃迁能辐射光的种类为 ,所以处于n=3能级 的大量氢原子向低能级跃迁,辐射光的频率有 =3种,故C项正确。,5.2016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
29、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 ABE 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。,6.2016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
30、 P S e C 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。,1.(2017天津理综,1,6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,C组
31、教师专用题组,答案 A 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。,易混点拨 轻核聚变与人工转变 从本质过程来看,轻核聚变是质量较小的原子核在高温下或在高压下接近到核力能发生作用 的范围时,在核力作用下结合为质量较大的原子核,同时放出能量;人工转变是在高速粒子的轰 击下使靶核发生转变,同时被击出某种粒子,此过程中通常要吸收能量。从方程形式来看,二者 相近,不易区分。可通过典型人工转变方程的记忆来解决,几种典
32、型人工转变是发现质子、中 子、放射性同位素与正电子的核反应。,2.2016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,有半数原子核发生衰变 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,D项错误。,3.2015浙江自选,14(1),4分以下说法
33、正确的是 ( ) A.所有原子核中的质子数和中子数都相等 B.在核反应中,质量数守恒、电荷数守恒 C.氢原子从高能级向低能级跃迁时能辐射出射线 D.只要光照射金属电极的时间足够长,就能发生光电效应,答案 B 质量数守恒、电荷数守恒是核反应中两大基本规律,B正确。,4.(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。,5.2015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 ( )
34、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 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。,6.(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,气泡室中磁感应强度方向垂直于纸面向里。以下判断可能正确
35、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。,7.(2014重庆理综,1,6分)碘131的半衰期约为8天。若某药物含有质量为m的碘131,经过32天后, 该药物中碘131的含量大约还有 ( ) A. B. C. D.,答案 C 设剩余质量为m剩,则由m剩=m( ,得m剩=m( = = ,C正确。,8.(2016天津理综,6,6分)(多选)物理学家通过对实验的深入观察和研究,获得正确的
36、科学认知, 推动物理学的发展。下列说法符合事实的是 ( ) A.赫兹通过一系列实验,证实了麦克斯韦关于光的电磁理论 B.查德威克用粒子轰击 N获得反冲核 O,发现了中子 C.贝克勒尔发现的天然放射性现象,说明原子核有复杂结构 D.卢瑟福通过对阴极射线的研究,提出了原子核式结构模型,答案 AC 1886年,德国科学家赫兹做了赫兹的电火花等一系列实验,证实了麦克斯韦 关于光的电磁理论,A项正确;查德威克用粒子轰击 Be获得反冲核 C,发现了中子,B项错误; 贝克勒尔发现天然放射性现象,原子序数大于或等于83的原子核在自然界中自发地发生衰变, 说明原子核有复杂结构,C项正确;卢瑟福通过粒子散射现象,
37、提出了原子核式结构模型,D项 错。,9.(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.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
38、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。,10.(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
39、质 量亏损m。,答案 见解析,解析 本题考查了原子核的衰变、动量和能量守恒、带电粒子在匀强磁场中的运动、质能 方程等多个考点,是一道综合题,难度中等。 (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。,方法技巧 衰变中的动量和能量守恒 在衰变过程中,静止的原子核放射粒子,新核与粒子的总动量保持不变(为零),而衰变释放 的能量与质量亏损之间必然遵循质能方
40、程E=mc2。,考点一 光的波粒二象性 1.2018江苏扬州期中,12C(1)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.乙光的频率大于丙光的频率 D.甲光对应的光电子最大初动能大于丙光对应的光电子最大初动能,三年模拟,A组 20162018年高考模拟基础题组,答案 B 由题图可知,甲、乙两光对应的遏止电压均为Uc2,由爱因斯坦光电效应方程Ek=h- W0及动能定理-eUc=0-Ek可知甲、乙两光的频率相同,且小于丙光的频率,A、C项
41、错误;甲光频 率小于丙光的频率,则甲光对应的光电子的最大初动能小于丙光对应光电子的最大初动能,D 项错误;乙光频率小于丙光频率,由c=可知乙光的波长大于丙光的波长,B项正确。,2.2018江苏宿迁期中,12B(1)(多选)物理学家做了一个有趣的实验:在双缝干涉实验中,在光屏 处放上照相底片,若减弱光的强度,使光子只能一个一个地通过狭缝,实验结果表明,如果曝光 时间不太长,底片上只出现一些不规则的点子;如果曝光时间足够长,底片上就会出现规则的干 涉条纹。对这个实验结果有下列认识,正确的是 ( ) A.曝光时间不长时,出现不规则的点子,表现出光的波动性 B.单个光子通过双缝后的落点无法预测 C.干
42、涉条纹中明亮的部分是光子到达机会较多的地方 D.只有大量光子的行为才能表现出光的粒子性,答案 BC 曝光时间短时,光子到达底片的个数少,表现出光的粒子性,曝光时间长时,光子到 达底片的个数多,则表现出光的波动性,干涉条纹中的明条纹部分是光子到达机会较多的地方, 但单个光子的落点是无法预测的,综上所述,B、C正确,A、D错误。,命题意图 本题可帮助学生理解光是概率波,体会光的波粒二象性。,3.2018江苏扬州调研,12B(1)(多选)在光电效应实验中,两个实验小组分别在各自的实验室,约 定用相同频率的单色光,分别照射锌和银的表面,结果都能发生光电效应,如图甲,并记录相关 数据。对于这两组实验,下
43、列判断正确的是 ( ),A.饱和光电流一定不同 B.因为材料不同逸出功不同,所以遏止电压Uc不同 C.光电子的最大初动能不同 D.因为光强不确定,所以单位时间逸出的光电子数可能相同 E.分别用不同频率的光照射之后绘制Uc-图像(为照射光频率,图乙为其中一小组绘制的图 像),图像的斜率可能不同,答案 BCD 虽然光的频率相同,但光强不确定,所以单位时间逸出的光电子数可能相同,饱和 光电流可能相同,故A错误,D正确;根据光电效应方程Ekm=h-W0和eUc=Ekm得出,相同频率,不同 逸出功,则光电子的最大初动能不同,遏止电压也不同,故B、C正确;由Uc= - 知图像的斜率 等于 ,故E错误。,4
44、.2018江苏南通一模,12C(2)利用图甲所示电路研究光电效应中金属的遏止电压Uc与入射光 频率的关系,描绘出图乙中的图像,由此算出普朗克常量h,图乙中U1、1、0均已知,电子电荷 量用e表示,当入射光的频率增大时,为了测定遏止电压,滑动变阻器的滑片P应向 (选 填“M”或“N”)端移动,由Uc-图像可求得普朗克常量h= 。(用题中字母表示)。,答案 N,解析 入射光的频率增大,光电子的最大初动能增大,则遏止电压增大,测遏止电压时,应使滑 动变阻器的滑片P向N端移动;根据Ekm=h-hc,由Uc-图像可知,当遏止电压为零时,=0,所以这 种金属的截止频率为0;根据Ekm=h-hc=eUc,解
45、得Uc= - ,图线的斜率k= = ,则h=。,5.2018江苏南通摸底,12C(3)德布罗意认为,任何一个运动着的物体,都有一种波与它对应,波 长是= ,式中p是运动物体的动量,h是普朗克常量。已知某种紫光的波长是440 nm,若将电子 加速,使它的德布罗意波长是这种紫光波长的10-4。求: 电子的动量大小; 试推导加速电压跟德布罗意波长的关系,并计算加速电压的大小。电子质量m=9.110-31 kg, 电子电荷量e=1.610-19 C,普朗克常量h=6.610-34 Js,加速电压的计算结果取一位有效数字。,答案 1.510-23 kg m/s U= 8102 V,解析 由= ,得p=
46、= kg m/s=1.510-23 kg m/s; eU=Ek= ,且= 联立解得U= ,代入数据解得U=8102 V。,考点二 原子与原子核 1.2018江苏南通二模,12C(1)改编关于原子核和原子核的变化,下列说法中正确的是 ( ) A.维系原子核稳定的力是核力,核力可能是吸引力,也可能是排斥力 B.原子序数小于83的元素不可能自发地衰变 C.重核发生裂变反应时,生成新核的比结合能变小 D.原子核发生变化时,一定会释放能量,答案 A 相邻核子之间的距离大于0.810-15 m时,核力表现为吸引力,距离小于0.810-15 m时, 核力表现为斥力,故A正确。原子序数大于或等于83的元素,都
47、能自发地放出射线,原子序数小 于83的元素,有的也能放出射线,B错。重核裂变时释放能量,生成的新核更加稳定,新核的比结 合能变大,故C错。有的原子核需要吸收能量才能发生核反应,故D错。,2.2016江苏南通一模,12C(1)下列说法中正确的是 ( ) A.玻尔通过对氢原子光谱的研究建立了原子的核式结构模型 B.核力存在于原子核内任意两个核子之间 C.天然放射现象的发现使人类认识到原子具有复杂的结构 D.黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与黑体的温度有关,答案 D 卢瑟福通过粒子散射实验的研究建立了原子的核式结构模型,A错。核力为短程 力,只存在于相邻的核子之间,B错。天然放射现象反映了原子核具
48、有复杂的结构,C错。D项叙 述符合普朗克对黑体辐射的研究结果,正确。,3.2018江苏扬州期末,12C(1)(多选)关于核反应方程,下列说法正确的是 ( ) A. H+ H He+ n是核聚变反应 B.铀核裂变的核反应为 U Ba Kr+ n C.在衰变方程 PuX+He+中,X原子核的质量数是234 D.卢瑟福发现了质子的核反应方程为 H N O H,答案 AD 两个轻核结合成质量较大的核,属于核聚变反应,由此可见A正确。中子轰击铀核 才能发生裂变反应,故B错。为高频电磁波,He的质量数为4,由239=x+4得,X原子核的质量数x =235,故C错。卢瑟福用粒子轰击氮原子核发现了质子,D正确。,4.2018江苏泰州二模,12C(1)(多选)下列说法正确的是 ( ) A.对黑体辐射的研究表明,随着温度的升高,辐射强度的最大值向波长较短的方向移动 B.汤姆孙发现电子,并提出了原子的核式结构模型 C.氡222的半衰期是3.8天,镭226的半衰期是1620年,所以一个确定的氡222核一定比一个确定 的镭226先衰变 D.德布罗意指出微观粒子的动量越大,其对应的波长就越短 E.原子核越大,它的结合能越高,原子核越稳定,
