(浙江专用版)2020版高考物理复习专题六选修第15讲波粒二象性原子与原子核讲义
2020年高考物理精选专题(含答案详解)11 波粒二象性 原子结构与原子核
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2020年高考物理精选专题(含答案详解)一、单选题(共15题;共30分)1.氢原子能级示意图如图所示.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( )A. 12.09 eVB. 10.20 eVC. 1.89 eVD. 1.51eV 2.烟雾探测器使用了一种半衰期为432年的放射性元素镅 A 95241m来探测烟雾。
当正常空气分子穿过探测器时,镅A 95241m衰变所释放的射线会将它们电离,从而产生电流。
一旦有烟雾进入探测腔内,烟雾中的微粒会吸附部分射线,导致电流减小,从而触发警报。
则( )A. 镅 A 95241m 放出的是X 射线 B. 镅A 95241m放出的是γ射线C. 1mg 的镅 A 95241m经864年将有0.75mg 发生衰变D. 发生火灾时,烟雾探测器中的镅 A 95241m因温度升高而半衰期变短3.如图是核子平均质量与原子序数Z 的关系图象,下列说法中错误的是( )A. 卢瑟福在α粒子散射实验的基础上提出了原子的核式结构模型B. 天然放射性元素在衰变过程中核电荷数和质量数守恒,其放射线在磁场中不偏转的是γ射线C. 图中原子核D 和E 聚变成原子核F 要吸收能量D. 图中原子核A 裂变成原子核B 和C 要放出核能4.如图为氢原子的能级示意图,锌的逸出功是3.34ev ,那么对氢原子在能量跃迁过程中发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发射的光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,能放出4种不同频率的光C. 用能量为10.3eV 的光子照射,可使处于基态的氢原子跃迁到激发态D. 一群处于n=3能级的氢原子向基态跃迁时,发出的光照射锌板,锌板表面所发出的光电子的最大初动能为8.75eV5.在超导托卡马克实验装置中,质量为 m 1 的 12H与质量为 m 2 的13H发生核聚变反应,放出质量为 m 3 的01n,并生成质量为 m 4 的新核。
(浙江选考)2020版高考物理一轮复习第12章动量守恒定律波粒二象性原子结构与原子核第1讲动量定理动
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第1讲动量定理动量守恒定律及其应用 [选考导航]知识内容考试要求历次选考统计2021/042021/102021/042021/112021/042021/11动量守恒定律动量和动量定理 c 23 23 22 22动量守恒定律 c 23 22碰撞 d 22反冲运动火箭 b 23波粒二象性能量量子化 b 16 14光的粒子性 c 16 15 14粒子的波动性 c 16 15概率波 b不确定性关系 b 14原子构造电子的发现 a原子的核式构造模型b氢原子光谱 b玻尔的原子模型 c 14 15 14 15 15原子核原子核的组成 a放射性元素的衰变c 14 14 14 15探测射线的方法 a放射性的应用与防护a核力与结合能 c 16 15 14核裂变 c 16 14核聚变 c 14粒子和宇宙 a实验17 探究碰撞中的不变量21知识排查动量及动量定理(1)定义:运动物体的质量和速度的乘积叫做物体的动量,通常用p来表示。
(2)表达式:p=mv。
(3)单位:kg·m/s。
(4)标矢性:动量是矢量,其方向和速度方向一样。
(5)动量的瞬时性:动量是描述物体运动状态的物理量,针对某一时刻而言。
(6)动量的变化量:是矢量,其表达式Δp=p′-p为矢量式,当p′、p在同一条直线上时,可规定正方向,将矢量运算转化为代数运算。
(1)定义:力F与力的作用时间t的乘积。
(2)定义式:I=Ft,单位是N·s。
(3)方向:恒力作用时,与力的方向一样。
(4)物理意义:是一个过程量,表示力在时间上积累的作用效果。
(1)内容:物体在一个过程始末的动量变化等于它在这个过程中所受合力的冲量。
(2)表达式:p′-p=I合。
(3)动量定理既适用于恒力,也适用于变力。
动量守恒定律1.内容:如果一个系统不受外力,或者所受外力的矢量和为0,这个系统的总动量保持不变。
2.表达式:m1v1+m2v2=m1v1′+m2v2′。
(1)理想守恒:系统不受外力或所受外力的合力为零,那么系统动量守恒。
高考物理一轮复习课件波粒二象性和原子物理光电效应波粒二象性
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金属的逸出功等于截止频率对应的光子能量,即 W=hν0,其中W为逸出功,ν0为截止频率。
3
最大初动能与入射光频率关系
光电子的最大初动能等于入射光子的能量减去逸 出功,即Ek=hν-W。
截止频率与逸出功关系分析
截止频率决定能否发生光 电效应
当入射光的频率低于金属的截止频率时,无 论光强问题。
03
实验题型的应对策略
针对实验题型,提供应对策略和解题方法,帮助学生理解实验原理、掌
握实验步骤和数据处理方法。
应试心态调整和备考建议
01
02
03
考前心态调整
分享一些有效的心理调适 方法,帮助学生缓解考前 紧张情绪,保持良好的心 态。
备考时间规划
提供备考时间规划建议, 指导学生合理安排复习时 间,确保复习效果。
发射电子束,经过加速和聚焦后照射 到晶体上,观察衍射图案并记录数据 。
02
原子物理基础知识梳理
原子结构模型发展历程
汤姆孙模型
提出原子是一个均匀带正电的球 体,电子镶嵌在其中,即“枣糕
模型”。
卢瑟福模型
根据α粒子散射实验,提出原子的 核式结构模型,即原子中心有一个 带正电的原子核,电子绕核运动。
玻尔模型
物理意义
测不准原理揭示了微观粒子运动的基本规律,表明微观世界 的粒子具有波粒二象性。它否定了经典力学中绝对确定性的 观念,是量子力学的重要基石。
量子态概念及叠加原理
量子态概念
在量子力学中,微观粒子的状态用波函数描述,波函数包含了粒子所有可能的状态信息。量子态是波函数的抽象 表示,代表粒子在某一时刻的状态。
典型问题
问题描述
一维无限深势阱是量子力学中的一个理 想模型,势阱内的粒子受到无限大势能 的限制,只能在势阱内运动。求解该模 型可以得到粒子在势阱中的能级和波函 数。
波粒二象性 原子结构与原子核(练习)(含答案)
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专题11 波粒二象性原子结构与原子核1.(2019·江苏卷)在“焊接”视网膜的眼科手术中,所用激光的波长λ=6.4×107 m,每个激光脉冲的能量E=1.5×10-2 J.求每个脉冲中的光子数目.(已知普朗克常量h=6.63×l0-34 J·s,光速c=3×108 m/s.计算结果保留一位有效数字)2.(2019·浙江选考)处于较高能级的氢原子向较低能级跃迁时,能辐射出a、b两种可见光,a光照射某金属表面时有光电子逸出,b光照射该金属表面时没有光电子逸出,则A.以相同的入射角射向一平行玻璃砖,a光的侧移量小于b光的B.垂直入射到同一单缝衍射装置,a光的衍射中央亮条纹宽度小于b光的C.a光和b光的频率之比可能是20/27D.a光子的动量大于b光子的3.(2019·浙江选考)一个铍原子核(74Be)俘获一个核外电子(通常是最靠近原子核的K壳层的电子)后发生衰变,生成一个锂核(73Li),并放出一个不带电的质量接近零的中微子νe,人们把这种衰变称为“K俘获”。
静止的铍核发生零“K俘获”,其核反应方程为707413eBe e Li v-+→+已知铍原子的质量为M Be=7.016929u,锂原子的质量为M Li=7.016004u,1u相当于9.31×102MeV。
下列说法正确的是A.中微子的质量数和电荷数均为零B.锂核(73Li)获得的动能约为0.86MeVC.中微子与锂核(73Li)的动量之和等于反应前电子的动量D.中微子与锂核(73Li)的能量之和等于反应前电子的能量4.(2018·高考全国卷Ⅱ,T17)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6.63×10-34 J·s,真空中的光速为3.00×108 m·s-1.能使锌产生光电效应的单色光的最低频率约为()A.1×1014 Hz B.8×1014 HzC.2×1015 Hz D.8×1015 Hz5.(2018·高考全国卷Ⅲ,T14)1934年,约里奥—居里夫妇用α粒子轰击铝核2713Al,产生了第一个人工放射性核素X:α+2713Al→n+X.X的原子序数和质量数分别为()A.15和28 B.15和30C.16和30 D.17和311.(2020·江西省名校高三联考)电子是我们高中物理中常见的一种微观粒子,下列有关电子说法正确的是A.汤姆孙研究阴极射线时发现了电子,并准确测出了电子的电荷量B.光电效应实验中,逸出的光电子来源于金属中自由电子C.卢瑟福的原子核式结构模型认为核外电子的轨道半径是量子化的D.元素发生α衰变时,能够产生电子,并伴随着γ射线产生2.(2020·山西省太原市第五中学高三模拟)下列说法正确的是A.β射线也可能是原子核外电子电离形成的电子流,它具有中等的穿透能力B.按照电离能力来看,放射性元素放出的三种射线由弱到强的排列顺序是α射线、β射线、γ射线C.按照玻尔的氢原子理论,当电子从高能级向低能级跃迁时,氢原子系统的电势能减少量可能大于电子动能的增加量D.在微观物理学中,不确定关系告诉我们不可能准确地知道单个粒子的运动情况,但是可以准确地知道大量粒子运动时的统计规律3.(2020·湖南省长沙市雅礼中学高三调研)下列说法正确的是A.氢原子的核外电子从低能级跃迁到高能级时,吸收光子,电子的轨道半径增大B.238234492902U Th He→+是核裂変方程,当铀块体积大于临界体积时,才能发生链式反应C.从金属表面逸出的光电子的最大初动能与照射光的强度无关,与照射光的频率成正比D.α射线是高速运动的氦原子核,能够穿透几厘米厚的铅板4.(2020·北京市顺义区高三模拟)下列说法正确的是A.γ射线比α射线的贯穿本领强B.外界环境温度升高,原子核的半衰期变大C.太阳辐射的能量主要来自太阳内部的重核裂变反应D.原子核发生一次β衰变,该原子外层就失去一个电子5.(2020·山东省潍坊市高三模拟)下列核反应中放出的粒子为中子的是A.147N俘获一个α粒子,产生178O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.115B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1.(2020·北京市海淀区高三模拟)下列说法正确的是()A.放射性元素的半衰期与外界压强有关B.天然放射现象说明原子具有核式结构C.原子核放出γ射线说明原子核内有光子D.原子核内的一个中子转化为一个质子和一个电子的过程属于β衰变2.(2020·安徽省六安市第一中学调研)以下物理内容描述不正确的是A.爱因斯坦通过对光电效应实验规律的分析揭示了光具有粒子性的一面B.玻尔模型对一切原子的光谱现象都能准确解释C.放射性元素的半衰期与其以单质还是化合物形式存在无关D.原子核的比结合能大小可以反映其稳定性特征3.(2020·四川树德中学高三诊断)下列四幅图涉及到不同的物理知识,其中说法正确的是()A.图甲:普朗克通过研究黑体辐射提出能量子的概念,成功解释了光电效应B.图乙:玻尔理论指出氢原子能级是分立的,所以原子发射光子的频率是不连续的C.图丙:卢瑟福通过分析α粒子散射实验结果,发现了质子和中子D.图丁:根据电子束通过铝箔后的衍射图样,可以说明电子具有波动性4. 氢原子的能级图如图所示,现让一束单色光照射到大量处于基态(量子数n=1)的氢原子上,受激的氢原子能自发地发出6种不同频率的光.则照射氢原子的单色光的光子能量为()A.12.75 eV B.13.06 eV C.13.6 eV D.0.85 eV5.(2020·湖南省怀化市高三模拟)下列说法正确的是A.β衰变的实质是原子核内的一个中子转化成一个质子,同时释放出一个电子B.实验表明,只要照射光的强度足够大,就一定能发生光电效应C.钍的半衰期为24天,1 g钍经过120天后还剩0.2 gD.根据玻尔的原子理论,氢原子从n=5的激发态跃迁到n=3的激发态时,核外电子动能减小6.(2020·东北三省四市联考)已知金属钙的逸出功为2.7 eV,氢原子的能级图如图所示,一群氢原子处于量子数n=4的能量状态,则A.氢原子可能辐射3种频率的光子B.氢原子可能辐射5种频率的光子C.有3种频率的辐射光子能使钙发生光电效应D.有4种频率的辐射光子能使钙发生光电效应7.(2020·河北衡水中学高三调研)下下列说法正确的是()A.原子核内的一个中子转化成一个质子和一个电子,这种转化产生的电子发射到核外,就是β粒子,这就是β衰变B.氡222的半衰期是3.8天,镭226的半衰期是1 620年,所以一个确定的氡222核一定比一个确定的镭226核先衰变C.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,电势能增大,电子的动能减小,原子的总能量减小D.原子核越大,它的结合能越高,原子核能级越稳定8.(2020·安徽定远重点中学高三模拟)下列说法正确的是()A.卢瑟福通过对α粒子散射实验结果的分析,提出了原子核内有中子存在B.核泄漏事故污染物137 55Cs能够产生对人体有害的辐射,其核反应方程式为137 55Cs→137 56Ba+X,可以判断X 为电子C.若氢原子从n=6能级向n=1能级跃迁时辐射出的光不能使某金属发生光电效应,则氢原子从n=6能级向n=2能级跃迁时辐射出的光也不能使该金属发生光电效应D.质子、中子、α粒子的质量分别是m1、m2、m3,质子和中子结合成一个α粒子,释放的能量是( 2m1+2m2-m3)c29.(2020·江西南昌高三模拟)如图a所示是研究光电效应的电路图.某同学利用该装置在不同实验条件下得到了三条光电流I与A、K两极之间的电压U AK的关系曲线(甲光、乙光、丙光),如图b所示.则下列说法正确的是()A.甲光照射光电管发出光电子的初动能一定小于丙光照射光电管发出光电子的初动能B.单位时间内甲光照射光电管发出的光电子比乙光照射时发出的少C.用强度相同的甲、丙光照射该光电管,则单位时间内逸出的光电子数相等D.对于不同种金属,若照射光频率不变,则逸出光电子的最大初动能与金属的逸出功为线性关系10. (2020广东华南师大附中高三模拟)氢原子能级图如图所示,当氢原子从n=3的能级跃迁到n=2的能级时,辐射光的波长为656 nm.下列判断正确的是()A.当氢原子从n=2跃迁到n=1的能级时,辐射光的波长大于656 nmB.当氢原子从n=4跃迁到n=2的能级时,辐射出的光子不能使逸出功为2.25 eV的钾发生光电效应C.一个处于n=4能级上的氢原子向低能级跃迁时最多产生6种谱线D.用能量为1.0 eV的光子照射处于n=4能级上的氢原子,可以使氢原子电离11.(2020·重庆南开中学高三调研)某原子K层失去一个电子后,其K层出现一个电子空位,当L层上有电子跃迁到K层填补空位时会释放一定的能量:一种情况是辐射频率为ν0的X射线;另一种情况是跃迁释放的能量被其他核外电子层的电子吸收,使电子发生电离成为自由电子.若跃迁释放的能量被M层的一个电子吸收,电离后的自由电子的动能是E0,已知普朗克常量为h,则电子处于M层时原子的能级(即能量值)为()A.hν0B.E0C.E0-hν0D.E0+hν012. (2020·陕西西安市第一中学高三模拟)研究光电效应规律的实验装置如图所示,以频率为ν的光照射光电管阴极K时,有光电子产生.由于光电管K、A间加的是反向电压,光电子从阴极K发射后将向阳极A 做减速运动.光电流i由图中电流计G测出,反向电压U由电压表V测出,当电流计的示数恰好为零时,电压表的示数称为反向遏止电压U c.在下列表示光电效应实验规律的图象中,正确的是()13.(2020·四川南充高级中学高三模拟)一个静止的铀核232 92U(质量为232.037 2 u)放出一个α粒子(质量为4.002 6 u)后衰变成钍核228 90Th(质量为228.028 7 u).已知1 u相当于931 MeV的能量.下列说法正确的是()A.该核衰变反应方程为232 92U→228 90Th+42HeB.该核衰变反应中释放出的核能为0.059 MeVC.该反应产生的钍核和α粒子的动量相同D.假设反应中释放出的核能全部转化为钍核和α粒子的动能,则钍核获得的动能约为0.017 MeV 14.(2020·广东湛江一中高三质检)如图所示,人工元素原子核286113Nh开始静止在匀强磁场B1、B2的边界MN上,某时刻发生裂变生成一个氦原子核42He和一个Rg原子核,裂变后的粒子速度方向均垂直于B1、B2的边界MN.氦原子核通过B1区域第一次经过MN边界时,距出发点的距离为l,Rg原子核第一次经过MN 边界距出发点的距离也为l.则下列有关说法正确的是()A .两磁场的磁感应强度之比B 1∶B 2=111∶141B .两磁场的磁感应强度之比B 1∶B 2=111∶2C .氦原子核和Rg 原子核各自旋转第一个半圆的时间比为2∶141D .氦原子核和Rg 原子核各自旋转第一个半圆的时间比为111∶141答案1.【答案】光子能量hc ελ=,光子数目n =Eε,代入数据得n =5×1016【解析】每个光子的能量为0cE hv h λ== ,每个激光脉冲的能量为E ,所以每个脉冲中的光子个数为:0EN E = ,联立且代入数据解得:16510N =⨯个。
浙江省高考物理总复习 14.1 波粒二象性 原子结构(选考部分,B版)课件
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遏止电压 Uc与入 射光频 率ν的 关系图 线
①截止频率νc:图线与横轴 的交点
②遏止电压Uc:随入射光 频率的增大而增大
③普朗克常量h:等于图线 的斜率与电子电量的乘积 ,即h=ke。(注:此时两 极之间接反向电压)
考点一 考点二 考点三 考点四
• [题 组 训 练]
• 1.(基础考点→能量子)(多选)对于带电微粒的辐射和吸收能 量时的特点,以下说法正确的是
(一
般h取
•
6.63×10-34 J·s)。
考点一 考点二 考点三 考点四
• 2.光电效应
• (1)定义
• 照射到金属表面的光,能使金属中的 电子 从表 面逸出的现
• 象。
• (2)光电子
•
光电效应 中发射出来的电子。
• (3)光电效应规律
• ①每种金属都有一个极限频率,入射光的频率必 须 大于这个
考点一 考点二 考点三 考点四
•第1讲 波粒二象性 原子结构
考点一 考点二 考点三 考点四
[考纲解读] (1)会用 ε=hν 和 ν=cλ公式进行计算。(2)理解光电效 应规律,理解光电效应方程,会用光电效应方程解决简单问题。 (3)会用 p=hλ及 λ=hp进行计算;知道光波和物质波都是概率波。(4) 知道 α 粒子散射的实验现象;知道 α 粒子散射的实验结论。(5)知 道卢瑟福核式结构模型,知道原子和原子核大小的数量级。(6)了 解能级的概念,知道定态、基态、激发态和跃迁的概念。(7)会根 据能级图计算两个能级之差。(8)会用 hν=Em-En 计算光波的频 率或波长。
考点一 考点二 考点三 考点四
• 3.光电效应的图象分析
图象名称
图线形状
由图线直接(间接) 得到的物理量
(京津鲁琼版)2020版高考物理总复习第十五章第1节波粒二象性课件
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B.10-18 J D.10-12 J
解析:选 B.光子的能量 E=hν,c=λν,联立解得 E≈2×10-18 J, B 项正确.
2.(2018·高考全国卷Ⅱ)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 6.63×10-34 J·s,真空中的光速为 3.00×108 m·s-1.能使
4.如图甲所示,合上开关,用光子能量为 2.5 eV 的一束光照射阴极 K,发现电流表读数不为零.调节滑动变阻器,发现当电压表读数小 于 0.60 V 时,电流表读数仍不为零,当电压表读数大于或等于 0.60 V 时,电流表读数为零.把电路改为图乙,当电压表读数为 2 V 时,则 逸出功及电子到达阳极时的最大动能为( )
提示:选 AD.增大入射光强度,单位时间内照射到单位面积的 总能量增加,则产生的光电子数增加,则光电流将增大,故选 项 A 正确;光电效应是否发生取决于照射光的频率,而与照射 强度无关,故选项 B 错误;用频率为 ν 的光照射光电管阴极, 发生光电效应,用频率较小的光照射时,若光的频率仍大于极 限频率,则仍会发生光电效应,选项 C 错误;根据 hν-W 逸= 12mv2 可知,增加照射光频率,光电子的最大初动能增大,故选 项 D 正确.
A.1.5 eV 0.6 eV C.1.9 eV 2.6 eV
B.1.7 eV 1.9 eV D.3.1 eV 4.5 eV
解析:选 C.光子能量 hν=2.5 eV 的光照射阴极,电流表读数 不为零,则能发生光电效应,当电压表读数大于或等于 0.6 V 时,电流表读数为零,则电子不能到达阳极,由动能定理 eU =12mv2m知,最大初动能 Ekm=eU=0.6 eV,由光电效应方程 hν =Ekm+W0 知 W0=1.9 eV,对图乙,当电压表读数为 2 V 时, 电子到达阳极的最大动能 E′km=Ekm+eU′=0.6 eV+2 eV=2.6 eV.故选项 C 正确.
浙江省2020版高考物理总复习第十四章波粒二象性原子结构与原子核章末质量检测14(选考部分,B版)
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第十四章波粒二象性原子结构与原子核(时间:60分钟满分:100分)一、选择题(每小题6分,共66分)1.经150 V电压加速的电子束,沿同一方向射出来,穿过铝箔射到其后的屏上,则( )A.所有电子的运动轨迹均相同B.所有电子到达屏上的位置坐标均相同C.电子到达屏上的位置坐标可用牛顿运动定律确定D.电子到达屏上的位置受波动规律支配,无法用确定的坐标来描述它的位置解析电子在运动中表现出波动性,没有一定的运动轨迹,牛顿运动定律不适用于电子的运动。
故正确选项为D。
答案 D2.根据爱因斯坦的研究成果,物体的能量和质量的关系是E=mc2,这一关系叫爱因斯坦质能方程。
质子的质量为m p,中子的质量为m n,氦核的质量为mα,下列关系式正确的是( )A.mα=(2m p+2m n) B.mα<(2m p+2m n)C.mα>(2m p+2m n) D.以上关系式都不正确解析核子结合成核时要放出能量,故正确选项为B。
答案 B3.关于核聚变,以下说法不正确的是( )A.与裂变相比轻核聚变辐射极少,更为安全、清洁B.世界上已经有利用核聚变能来发电的核电站C.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D.地球聚变燃料的储量十分丰富,从海水中可以提炼出大量核聚变所需的氘核解析与裂变相比,核聚变有下面的几个优势:(1)安全、清洁、辐射少;(2)核燃料储量多;(3)核废料易处理。
但核聚变发电还没有投入实际运行。
所以B项是不正确的。
答案 B4.关于光电效应,下列说法正确的是( )A.极限频率越大的金属材料逸出功越大B.只要光照射的时间足够长,任何金属都能产生光电效应C.从金属表面逸出的光电子的最大初动能越大,这种金属的逸出功越小D.入射光的光强一定时,频率越高,单位时间内逸出的光电子数就越多解析逸出功W0=hν0,W0∝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E km=hν-W0知,因ν不确定时,无法确定E km与W0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。
2025高考物理总复习光电效应波粒二象性
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研透核心考点
考点二 光电效应的四类图像问题
图像名称
最大初动能Ek与入射 光频率ν的关系图线
图1 C.开关S断开,电流表G示数为零 D.当滑动变阻器的滑片P由b端向a端滑动时,电压表示数增大
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研透核心考点
解析 由题意可知,遏止电压Uc=1.7 V,光电子的最大初动 能Ek=eUc=1.7 eV,A错误;根据光电效应方程可知,逸出 功W0=ε-Ek=1.05 eV,B错误;断开开关S,光电效应依然 发生,有光电流,光电管、电流表、滑动变阻器构成闭合回 路,电流表中电流不为零,C错误;电源电压为反向电压,当 滑动变阻器的滑片P由b端向a端滑动时,反向电压增大,电压 表示数增大,D正确。
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研透核心考点
例1 用如图1所示的实验装置研究光电效应现象。用光子能量为 2.75 eV的光照射到光电管上时发生了光电效应,电流表G的 示数不为零。移动滑动变阻器的滑片P,发现当电压表的示数
大于或等于1.7 V时,电流表示数为零,则在该实验中( D )
A.光电子的最大初动能为1.05 eV B.光电管阴极的逸出功为1.7 eV
2.“两条”关系 (1)光的强度大→光子数目多→发射光电子多→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→遏止电压大。
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研透核心考点
3.“三个”关系式 (1)爱因斯坦光电效应方程:Ek=hν-W0。 (2)最大初动能与遏止电压的关系:21mev2c=eUc。 (3)逸出功与极限频率的关系:W0=hνc。
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研透核心考点
1.(2023·辽宁卷,6)原子处于磁场中,某些能级会发生劈裂,某种原子能级劈裂
前后的部分能级图如图2所示,相应能级跃迁放出的光子分别设为①②③④。
2023版新教材高考物理一轮复习单元素养评价十五原子结构和波粒二象性原子核(word版含答案)
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单元素养评价(十五) 原子结构和波粒二象性 原子核一、单项选择题1.下列关于原子核的叙述中正确的是( )A .居里夫人通过α粒子轰击铝原子核,首次发现了中子B .核反应堆中的“慢化剂”是为了减慢反应速度,防止反应过于剧烈C .轻核聚变过程中,会有质量亏损,要释放能量D .原子核的质量越大,比结合能就越小 2.位于广东东莞的国家大科学工程——中国散裂中子源(CSNS)首次打靶成功,获得中子束流.这标志着CSNS 主体工程顺利完工,进入试运行阶段.对于有关中子的研究,下面说法正确的是( )A .中子和其他微观粒子,都具有波粒二象性B .一个氘核和一个氚核经过核反应后生成氦核和中子是裂变反应C .卢瑟福通过分析α粒子散射实验结果,发现了质子和中子D .核反应方程21084 Po → y82 X +42 He 中的y =206,X 的中子个数为1283.关于光的波粒二象性,下列说法正确的是( )A .光既具有波动性,又具有粒子性,这是互相矛盾和对立的B .光的波动性类似于机械波,光的粒子性类似于质点C .大量光子才具有波动性,个别光子只具有粒子性D .由于光既具有波动性,又具有粒子性,无法只用其中一种去说明光的一切行为,只能认为光具有波粒二象性4.在物理学发展的进程中,人们通过对某些重要物理实验的深入观察和研究,获得正确的理论认识.下列图示的实验中导致发现原子具有核式结构的是( )5.[2021·浙江1月,10]下列说法正确的是( ) A .光的波动性是光子之间相互作用的结果B .玻尔第一次将“量子”引入原子领域,提出了定态和跃迁的概念C .光电效应揭示了光的粒子性,证明了光子除了能量之外还具有动量D .α射线经过置于空气中带正电验电器金属小球的上方,验电器金属箔的张角会变大 6.[2022·合肥模拟]用光子能量为5.0 eV 的一束光照射阴极P ,如图,当开关K 断开时,发现电流表读数不为零.合上开关,调节滑动变阻器,发现当电压表读数小于1.60 V 时,电流表读数仍不为零;当电压表读数大于或等于1.60 V 时,电流表读数为零,由此可知阴极材料的逸出功为 ( )A .1.6 eVB .2.2 eVC .3.0 eVD .3.4 eV7.某金属的遏止电压用U c 表示,入射光频率用ν表示,用不同频率的光照射某金属产生光电效应,得到U c ν图像如图所示.根据图像求出该金属的截止频率νc 为(已知电子电荷量e =1.6×10-19C)( )A .1.0×1014Hz B .2.0×1014HzC .5.0×1014 HzD .17.5×1014Hz8.2020年12月8日,月表最强“打工人”嫦娥四号迎来从地球出发两周年纪念日.若嫦娥四号上有一块备用的核燃料电池,能在夜里为其提供动力,核燃料为23894 Pu ,23894 Pu 核的转化方程为23894 Pu →234m X +n2 Y ,已知23894 Pu 核、X 核以及Y 核的质量分别为m Pu 、m X 、m Y ,光速为c .则下列说法正确的是( )A .23894 Pu 核比X 核多四个中子B .该过程释放的核能为12(m Pu +m X +m Y )c 2C .该过程为α衰变D .该过程进行的速度随所处环境的压强和温度的变化而发生改变9.在光电效应实验中,先后用频率相同但光强不同的两束光照射同一个光电管.若实验a 中的光强大于实验b 中的光强,实验所得光电流I 与光电管两端所加电压U 间的关系曲线分别以a 、b 表示,则下列图中可能正确的是( )10.[2022·潍坊模拟]植物通过光合作用和呼吸作用与环境交换碳元素,体内碳14的比例与大气中的相同.植物枯死后,遗体内的碳14仍在发生衰变,不断减少,但不能得到补充.现测得甲、乙两种古木样品中碳14的含量分别是现代植物的12 和14 ,由此可以推断甲、乙两种古木的年龄之比大约为( )A .1∶2B .2∶1C .1∶4D .4∶1 二、多项选择题 11.对于钠和钙两种金属,其遏止电压U c 与入射光频率ν的关系如图所示.用h 、e 分别表示普朗克常量和电子电荷量,则 ( )A .钠的逸出功小于钙的逸出功B .图中直线的斜率为h eC .在得到这两条直线时,必须保证入射光的光强相同D .若这两种金属产生的光电子具有相同的最大初动能,则照射到钠的光频率较高 12.在研究原子核的内部结构时,科学家进行了一系列的核反应实验.下列选项中说法正确的是 ( )①3015 Pa →3014 Si +01 e②21 H +31 H →42 He +10 n +17.6 MeV③42 He +94 Be →126 C +10 n④23592 U +10 n →14054 Xe +9438 Sr +x 10 n A .①是发现磷的同位素的核反应方程B.②是太阳内部核反应和氢弹的核反应方程C.③是查德威克发现中子的核反应方程D.④是重核裂变的核反应方程,其中x=313.氢原子光谱如图甲所示,图中给出了谱线对应的波长,玻尔的氢原子能级图如图乙所示.已知普朗克常量h=6.63×1034J·s,可见光的频率范围约为4.2×1014~7.8×1014Hz,则( )A.Hα谱线对应光子的能量小于Hδ谱线对应光子的能量B.图甲所示Hα、Hβ、Hγ、Hδ四种光均属于可见光范畴C.Hβ对应光子的能量约为10.2 eVD.Hα谱线对应的跃迁是从n=3能级到n=2能级14.图甲为氢原子的能级图,大量处于n=2激发态的氢原子吸收一定频率的光子后跃迁到较高的能级,之后再向低能级跃迁时辐射出10种不同频率的光子.当用这些辐射出的光子去照射如图乙所示光电管阴极K时,发生了光电效应,改变电源的正负极并调节滑动变阻器滑片,发现遏止电压为8 V,则( )A.该光电管阴极K的逸出功为7.06 eVB.吸收的光子能量为2.86 eVC.跃迁过程中辐射出的光子能量是连续的D.辐射出来的10种光子中只有4种能使该光电管发生光电效应单元素养评价(十五)原子结构和波粒二象性原子核1.解析:查德威克通过α粒子轰击铍核的实验发现了中子,故A错误;核反应堆中的“慢化剂”是为了减慢中子速度,故B错误;轻核聚变过程中,会有质量亏损,要释放核能,故C正确;原子核质量数越大,原子核结合能越大,但该原子的比结合能不一定越小,故D错误.答案:C2.解析:所有微观粒子都具有波粒二象性,故A 正确;裂变反应是较重的原子核分裂成较轻原子核的反应,而该反应是较轻的原子核的聚变反应,故B 错误;卢瑟福通过分析α粒子散射实验结果,提出了原子的核式结构模型,查德威克通过α粒子轰击铍核(Be 49)获得碳核(C 612)的实验发现了中子,故C 错误;y =210-4=206,X 的中子个数为206-82=124,故D 错误.答案:A3.解析:光既具有粒子性,又具有波动性,大量的光子波动性比较明显,个别光子粒子性比较明显,A 错误.光是概率波,不同于机械波;光的粒子性也不同于质点;即单个光子既具有粒子性也具有波动性,B 错误.单个光子既具有粒子性也具有波动性,只是大量的光子波动性比较明显,个别光子粒子性比较明显,C 错误.由于光既具有波动性,又具有粒子性,即光的波动性与粒子性是光子本身的一种属性,故无法只用其中一种去说明光的一切行为,只能认为光具有波粒二象性,D 正确.答案:D4.解析:A 项是双缝干涉实验,说明光具有波动性;B 项是光电效应实验,说明光具有粒子性;C 项是电磁波的发射与接收;导致发现原子具有核式结构的是卢瑟福的α粒子散射实验,D 正确.答案:D5.解析:在光的双缝干涉实验中,减小光的强度,让光子通过双缝后,光子只能一个接一个地到达光屏,经过足够长时间,仍然发现相同的干涉条纹,这表明光的波动性不是由光子之间的相互作用引起的,A 错误;玻尔第一次将“量子”引入原子领域,提出了定态和跃迁的概念,B 正确;光电效应揭示了光的粒子性,康普顿效应说明了光子除了具有能量还具有动量,C 错误;α射线可以使金属球附近的空气电离,金属球吸引负离子而使验电器金属箔的张角变小,D 错误.答案:B6.解析:设用光子能量为5.0 eV 的光照射时,光电子的最大初动能为E km ,当反向电压达到U =1.60 V 以后,电流表读数为零,因此E km =eU =1.60 eV.根据光电效应方程有E km =h ν-W 0,阴极材料的逸出功为W 0=h ν-E km =3.40 eV ,D 正确.答案:D7.解析:eU c =12mv m 2=h ν-W ,U c =h νe−We ,由图像可得U c =0时,νc =5.0×1014Hz.故选项C 正确. 答案:C8.解析:根据质量数守恒与电荷数守恒可知238=234+n ,94=m +2,解得n =4,m =92,即转化方程为Pu 94238→X 92234+He 24,该过程为α衰变,X 核与 Pu 94238核相比,质量数减少4,核电荷数减少2,故中子数减少2,选项A 错误,C 正确;此过程中亏损的质量为Δm =m Pu -m X -m Y ,释放的能量E =(m Pu -m X -m Y )c 2,选项B 错误;放射性元素的半衰期不受外界环境的影响,即该过程进行的速度与所处环境的压强和温度等均无关,选项D 错误.答案:C9.解析:光电流恰为零,此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,入射光的频率越高,对应的遏止电压U c 越大,由于入射光的频率没有变,故遏止电压相同,即图线与横轴的交点相同.由于a 光的光强大于b 光的光强,所以a 的饱和光电流大于b 的饱和光电流.故A 项正确、B 、C 、D 项错误.答案:A10.解析:根据半衰期的定义可知,古木每经过一个半衰期就有一半的碳14发生衰变,由于甲古木样品中碳14的含量是现代植物的12,则甲古木的年龄大约是碳14的1个半衰期,同理,乙古木样品中碳14的含量是现代植物的14=(12)2,则乙古木的年龄大约是碳14的2个半衰期,所以甲、乙两种古木的年龄之比大约为1∶2,故A 正确,B 、C 、D 错误.答案:A 11.解析:根据光电效应方程得E k =h ν-W ,又E k =eU c ,则U c =h νe−We ,图线是一条直线,斜率k =he ,且与入射光的光强无关,故选项B 正确、C 错误;延长图线如图,可知纵轴截距的绝对值b =We ,解得逸出功W =eb ,故A 正确;从图像可以看出若这两种金属产生的光电子具有相同的最大初动能,则照射到钠的光频率较低,选项D 错误.答案:AB12.解析:P 1530→1430 Si +e 10是磷的衰变方程,自然界没有天然的P 1530,它是约里奥—居里夫妇用α粒子轰击铝箔时发现的,属于人工放射性同位素,核反应方程是He 24+Al 1327→P 1530+ n 10,选项A 错误;太阳内部核反应和氢弹的核反应方程是H 12+H 13→24 He +n 10+17.6 MeV ,选项B 正确;两个轻核结合成质量较大的核是核聚变反应,故③是查德威克发现中子的核反应方程,选项C 正确;根据核反应方程遵循质量数守恒可知235+1=140+94+x ,解得x =2,选项D 错误.答案:BC13.解析:本题考查对应光谱比较能级跃迁放出光子的种类.根据真空中光速等于波长乘频率可知,波长越长频率越小,根据E =h ν可知频率越小能量越小,故A 正确;由可见光的频率范围可知,可见光的波长范围约为380~710 nm ,则四种光都属于可见光,故B 正确;由E =h ν=h c λ可得E β=2.56 eV ,故C 错误;根据E =h ν=h cλ可知,H α谱线对应的光子能量为H β对应光子能量的λβλα倍,约为1.89 eV ,结合能级图可知,从n =3能级跃迁到n =2能级时辐射的光子能量为[-1.51-(-3.4)] eV =1.89 eV ,故D 正确.答案:ABD14.解析:从n =2能级跃迁到较高能级后能辐射出10种不同频率的光子,由C n 2=10,解得n =5,故吸收的光子能量E =E 5-E 2=2.86 eV ,故B 正确;跃迁过程中所放出的光子最大能量为E max =-0.54 eV -(-13.6 eV)=13.06 eV ,由光电效应方程E k =h ν-W 0,E k =eU ,U =8 V ,可得该光电管阴极K 的逸出功W 0=5.06 eV ,故A 错误;根据玻尔理论可知,跃迁过程中辐射出的光子能量是不连续的,故C 错误;由该光电管阴极K 的逸出功W 0=5.06 eV ,可知辐射出的光子能使其发生光电效应的有氢原子从n =5能级到基态、从n =4能级到基态、从n =3能级到基态、从n =2能级到基态共4种,故D 正确.答案:BD。
(京津鲁琼版)2020版高考物理总复习第十五章第1节波粒二象性课件
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做一做 (多选)(人教版选修 3-5·P36·T2 改编)在光电效应实验中,用频 率为 ν 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 ν 的光照射,一定不发生光电效应 D.改用频率大于 ν 的光照射,光电子的最大初动能变大
提示:选 AD.增大入射光强度,单位时间内照射到单位面积的 总能量增加,则产生的光电子数增加,则光电流将增大,故选 项 A 正确;光电效应是否发生取决于照射光的频率,而与照射 强度无关,故选项 B 错误;用频率为 ν 的光照射光电管阴极, 发生光电效应,用频率较小的光照射时,若光的频率仍大于极 限频率,则仍会发生光电效应,选项 C 错误;根据 hν-W 逸= 12mv2 可知,增加照射光频率,光电子的最大初动能增大,故选 项 D 正确.
【题组突破】 1.(多选)用极微弱的可见光做双缝干涉实验,随着时间的增加, 在照相底片上先后出现如图甲、乙、丙所示的图象,则( )
A.图象甲表明光具有粒子性 B.图象乙表明光具有波动性 C.用紫外线观察不到类似的图象 D.实验表明光是一种概率波
解析:选 ABD.图象甲曝光时间短,通过光子数很少,呈现粒 子性.图象乙曝光时间长,通过了大量光子,呈现波动性,故 A、B 正确;同时也表明光波是一种概率波,故 D 也正确;紫 外线本质和可见光本质相同,也可以发生上述现象,故 C 错误.
光电效应的图象分析 【知识提炼】 1.由 Ek—ν 图象可以得到的信息
(1)极限频率:图线与 ν 轴交点的横坐标 νc. (2)逸出功:图线与 Ek 轴交点的纵坐标的绝对值 E=W0. (3)普朗克常量:图线的斜率 k=h.
2.由 I-U 图象可以得到的信息
20版物理《高考专题辅导与训练》新课程版2.6.11波粒二象性 原子结构和原子核
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氢
能 级 图
原 子 能 级
图
①每一条水平线代表一个定态
能 级 图
备 注
②左端数字“n”表示量子数,右端数字 E表示能级 ③n越大时相邻能级间差值越小
Hale Waihona Puke ④竖直带箭头的线段表示一种跃迁方式
跃
辐 射
从高能级向低能级的跃迁过程,若以释 放光子的形式释放能量,称为辐射。 hν=E初-E终
迁
激 发
从低能级向高能级的跃迁过程称为激发, 始末能级差的绝对值等于所吸收的能量, ΔE=E终-E初
第11讲 波粒二象性 原子结构和原子核
考向一 光电效应 能级跃迁 (重点提分) 【通要点·核心必备】 1.四点提醒: (1)能否发生光电效应,不取决于光的强度而取决于光 的频率。 (2)光电效应中的“光”不是特指可见光,也包括不可 见光。
(3)逸出功的大小由金属本身决定,与入射光无关。 (4)光电子不是光子,而是电子。
第 4 6.0 弱 27
2.9
3.1
二 5 6.0 中 40
2.9
3.1
组 6 6.0 强 55
2.9
3.1
2.(多选)氢原子能级图如图所示,大量处于n=3激发态 的氢原子向低能级状态跃迁辐射出的光子中,发现有 两种频率的光子能使金属A产生光电效应,则下列说法 正确的是 ( )
A.大量处于n=3激发态的氢原子向低能级状态跃迁时, 只辐射三种频率的光子 B.从n=3激发态直接跃迁到基态时 放出的光子一定能使金属A发生光电效应 C.一个氢原子从n=3激发态跃迁到基态时,该氢原子能 量增大 D.一个氢原子从n=3激发态跃迁到基态时该氢原子核外 电子动能减小
选项C错误;从能级n=2跃迁到n=1辐射的光的能量值 E12=E2-E1=-3.4 eV-(-13.6)eV=10.2 eV,该光照射W逸 =6.34 eV的铂,能发生光电效应,选项D正确。
(浙江专用版)2020版高考物理二轮复习专题六选修第15讲波粒二象性原子与原子核讲义
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第15讲波粒二象性原子与原子核[相关知识链接]1.光电效应方程(1)光子:频率为ν的光子的能量为hν.(2)方程表达式:hν=E k+W0或E k=hν-W0.2.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.[规律方法提炼]1.三个关系式(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)逸出功与极限频率:W0=hνc2.两个图象(1)光电流与电压的关系,如图所示.①I m为饱和电流,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,如图所示.①极限频率:图线与ν轴的交点的横坐标νc;②逸出功:图线与E k轴交点的纵坐标的绝对值W0;③普朗克常量:图线的斜率k=h.3.两条线索(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.例1(多选)(2019·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( )A.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5.15×1014HzD.该金属的逸出功为3.41×10-19eV答案AC解析电子从金属板上射出后被电场加速,由此可知A板为正极即为阳极,故A正确;探究遏止电压U c与入射光频率ν关系时,电源的左侧是阴极,故B错误;由E k=hν-W0和eU c =E k得:eU c=hν-W0,因此当遏止电压为零时,hνc=W0,由此,结合图中数据可知该金属的截止频率νc为5.15×1014Hz,故C正确;根据图象可知截止频率νc为5.15×1014Hz,则该金属的逸出功:W0=hνc=6.63×10-34×5.15×1014J≈3.41×10-19J≈2.13eV,故D错误.例2(多选)(2017·全国卷Ⅲ·19)在光电效应实验中,分别用频率为νa、νb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U a和U b,光电子的最大初动能分别为E k a 和E k b.h为普朗克常量.下列说法正确的是( )A.若νa>νb,则一定有U a<U bB.若νa>νb,则一定有E k a>E k bC.若U a<U b,则一定有E k a<E k bD.若νa>νb,则一定有hνa-E k a>hνb-E k b答案BC解析由爱因斯坦光电效应方程得E k=hν-W0,由动能定理得E k=eU,若用a、b单色光照射同种金属时,逸出功W0相同.当νa>νb时,一定有E k a>E k b,U a>U b,故选项A错误,B 正确;若U a<U b,则一定有E k a<E k b,故选项C正确;因逸出功相同,有W0=hνa-E k a=hνb -E k b,故选项D错误.拓展训练1(2019·四川省综合能力提升卷)用一种红光照射某种金属,发生了光电效应.现改用紫色光照射该金属,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,但不一定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,选项D错误.拓展训练2(2019·山东泰安市3月第一轮模拟)如图,用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.则饱和光电流( )A.与照射时间成正比B.与入射光的强度无关C.与入射光的强度成正比D.与两极间的电压成正比答案 C解析当某种频率的光入射到金属上能发生光电效应时,饱和光电流的大小只与入射光的强度有关,且与入射光的强度成正比,与光照时间以及光电管两极间的电压无关,故选C.拓展训练3(多选)如图所示,在光电效应实验中,某实验小组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).甲光、乙光、丙光对应的具有最大初动能的光电子德布罗意波波长分别记为λ甲、λ乙、λ丙.则( )A.乙光的波长小于丙光的波长B.甲、乙为同一频率的光,但甲光的强度比乙光大C.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D .λ甲>λ丙答案 BD解析 根据eU c =E k =h ν-W 0,入射光的频率越高,对应的遏止电压U c 越大.甲光、乙光的遏止电压相等,所以甲光、乙光的频率相等,甲光的光电流比乙光大,则甲光的光照强度比乙光大;丙光的遏止电压大于乙光的遏止电压,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;同一种金属,截止频率是相同的;丙光的遏止电压大于甲光的遏止电压,根据E k =eU c 知甲光对应的光电子最大初动能小于丙光的光电子最大初动能.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h ν=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.能级跃迁分析(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·山东日照市3月模拟)氢原子能级如图所示,一群氢原子处于n =4能级上.当氢原子从n =4能级跃迁到n =3能级时,辐射光的波长为1884nm ,下列判断正确的是( )A.氢原子向低能级跃迁时,最多产生4种谱线B.从高能级向低能级跃迁时,氢原子核一定向外放出能量C.氢原子从n=3能级跃迁到n=2能级时,辐射光的波长大于1884nmD.用从能级n=2跃迁到n=1辐射的光照射W逸=6.34eV的铂,能发生光电效应答案 D解析根据C24=6知,一群处于n=4能级上的氢原子向低能级跃迁时最多产生6种谱线,故A错误;从高能级向低能级跃迁时,氢原子向外辐射能量,不是原子核辐射能量,故B错误;从n=3能级跃迁到n=2能级时的能级差大于n=4能级跃迁到n=3能级时的能级差,则从n=3能级跃迁到n=2能级比从n=4能级跃迁到n=3能级辐射出电磁波的频率大,波长短,即辐射光的波长小于1884nm,故C错误;从n=2能级跃迁到n=1能级辐射出的光子的能量为:E=E2-E1=-3.4eV-(-13.6) eV=10.2eV>6.34eV,而使金属发生光电效应的条件是光子的能量大于电子的逸出功,故可以发生光电效应,故D正确.拓展训练4(多选)以下说法中,属于玻尔所提出的原子模型理论的是( )A.原子处在具有一定能量的定态中,虽然电子做圆周运动,但不向外辐射能量B.原子的不同能量状态与电子沿不同的圆轨道绕核运动相对应,而电子的可能轨道的分布是不连续的C.电子从一个轨道跃迁到另一个轨道时,辐射(或吸收)一定频率的光子D.电子跃迁时辐射的光子的频率等于电子绕核做圆周运动的频率答案ABC解析原子处于称为定态的能量状态时,虽然电子做圆周运动,但并不向外辐射能量,故A 正确;原子的不同能量状态与电子沿不同的圆轨道绕核运动相对应,而电子的可能轨道的分布是不连续的,故B正确;电子从一个轨道跃迁到另一轨道时,辐射(或吸收)一定频率的光子,故C正确;电子跃迁时辐射的光子的频率等于能级差值,与电子绕核做圆周运动的频率无关,故D错误.拓展训练5(2019·四川宜宾市第二次诊断)玻尔首先提出能级跃迁.如图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( )A .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10.2eV 答案 A拓展训练6 (2019·山东临沂市2月质检)氢原子的能级图如图所示,不同色光的光子能量如下表所示.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10.2eV 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12.09eV 、10.2eV 、1.89eV 的三种光子,只有1.89eV 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12.75eV 、12.09eV 、10.2eV 、2.55eV 、1.89eV 、0.66eV 的六种光子,1.89eV 和2.55eV 属于可见光,1.89eV 的光子为红光,2.55eV 的光子为蓝-靛.则由题意,由于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光,故选A.拓展训练7 (多选)(2019·新高考研究联盟联考)氢原子能级图如图甲所示,一束光子能量为12.75eV 的单色光照射处于基态的一群氢原子上,这群氢原子吸收光子后处于激发态,并能发出一系列的光子,发出的光子束照到逸出功为3.7eV 的金属镁表面,部分入射光使镁发生了光电效应,若能使镁发生光电效应的其中一种频率的光为a 光,不能使镁发生光电效应的其中一种频率的光为b 光,则下列有关说法中正确的有( )A .氢原子吸收光子后所发出的光子频率有6种B .有三种不同频率的光子可使镁发生光电效应C .a 光和b 光同时入射到同一平行玻璃砖中,如乙图所示,a 光有可能在B 界面处发生全反射,b 光不可能D .a 、b 光用同一装置进行双缝干涉实验,b 光的明暗相间的条纹间距更小 答案 AB解析 用能量为12.75eV 的光子去照射大量处于基态的氢原子,氢原子能从基态跃迁到n =4的激发态上去,向低能级跃迁时,共发射C 24=6种波长不同的光,故A 正确;从n =4跃迁到n =3辐射的光子能量为0.66eV ,n =3跃迁到n =2辐射的光子能量为1.89eV ,n =4跃迁到n=2辐射的光子能量为2.55eV ,均小于3.7eV ,不能使金属钾发生光电效应,其他三种光子能量都大于3.7eV ,故B 正确;根据光的可逆性可知,在B 界面处入射角不可能大于或等于临界角,故不满足光的全反射条件,a 光不可能在B 界面处发生全反射,b 光也不可能,故C 错误;根据光的干涉条纹间距公式Δx =Ldλ,b 光的明暗相间的条纹间距更大,故D 错误.[相关知识链接] 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. [规律方法提炼] 1.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.2.核能的计算方法(1)根据ΔE =Δmc 2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 ×931.5MeV 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 (多选)(2019·绍兴市3月选考)一座核电站反应堆产生的热功率为3400MW ,发电功率为1100MW.已知一个铀235核裂变时释放的能量约为200MeV ,下列说法正确的是( ) A .核裂变的反应方程为23592U +10n→14456Ba +8936Kr +210n B .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,核裂变方程应为23592U +10n→14456Ba +8936Kr +310n ;由于释放核能,据ΔE =Δmc 2,总质量一定减少;发电效率为η=1100MW 3400MW ×100%≈32%;由Pt =nE ,每秒发生的裂变的铀核为n =3400×1200×1.6×10-19≈1.1×1020个.例5 (2017·全国卷Ⅱ·15)一静止的铀核放出一个α粒子衰变成钍核,衰变方程为23892U→23490Th +42He ,下列说法正确的是( )A .衰变后钍核的动能等于α粒子的动能B .衰变后钍核的动量大小等于α粒子的动量大小C .铀核的半衰期等于其放出一个α粒子所经历的时间D .衰变后α粒子与钍核的质量之和等于衰变前铀核的质量 答案 B解析 静止的铀核在α衰变过程中,满足动量守恒的条件,根据动量守恒定律得p Th +p α=0,即钍核的动量和α粒子的动量大小相等,方向相反,选项B 正确;根据E k =p 22m可知,选项A错误;半衰期的定义是统计规律,对于一个α粒子不适用,选项C 错误;铀核在衰变过程中,伴随着一定的能量放出,即衰变过程中有一定的质量亏损,故衰变后α粒子与钍核的质量之和小于衰变前铀核的质量,选项D 错误.拓展训练8 (多选)(2019·诸暨市期末)下列关于原子和原子核的说法正确的是( ) A .太阳辐射的能量主要来源于轻核聚变 B .核裂变可能的方程为23592U→14456Ba +8936Kr +210n C .β衰变所释放的电子是来自原子的内层电子D .比结合能越大,原子核中核子结合得越牢固,原子核越稳定 答案 AD拓展训练9 (多选)(2019·台州市3月一模)居室装修中常用的大理石等天然石材,若含有铀、钍等元素就会释放出放射性气体氡,氡会通过人类呼吸进入人体并停留在体内发生衰变,放射出α、β、γ射线.这些射线会导致细胞发生变异,引起疾病.下列相关说法正确的是( )A .放射性元素发生衰变时放出的α射线具有波粒二象性B .铀23892U 衰变为氡22286Rn 要经过4次α衰变和2次β衰变C .放射性元素发生β衰变时所释放的电子是原子核内的质子转变为中子时产生的D .处于激发态的氡原子发出的某一单色光照射到某金属表面能发生光电效应,若这束光通过玻璃砖折射后,再射到此金属表面将不会再产生光电效应 答案 AB解析 放射性元素发生衰变时放出的α射线,属于实物粒子,也具有波粒二象性,故A 正确;铀23892U 衰变为氡22286Rn ,质量数减小16,而质子数减小6,经过1次α衰变,质量数减小4,质子数减小2,而1次β衰变质量数不变,则质子数增大1,因此要经过4次α衰变和2次β衰变,故B 正确;β衰变时所释放的电子是原子核内的中子衰变为质子时产生的,故C 错误;发出的某一单色光照射到某金属表面能发生光电效应,若这束光通过玻璃砖折射后,虽光速变化了,但其频率不变,再射到此金属表面,仍将会再产生光电效应,故D 错误.拓展训练10 (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23592U +10n→13654Xe +9038Sr +x 10n ,已知23592U 、13654Xe 、9038Sr 的平均结合能分别为7.6MeV 、8.4MeV 、8.7MeV ,则( ) A .该核反应方程中x =10 B.23592U 的中子数为92 C .该核反应中质量增加D.23592U 的平均结合能比13654Xe 小,23592U 比13654Xe 更稳定 答案 A专题强化练基础题组1.(2019·湖北天门、仙桃等八市第二次联考)下列现象中,原子核结构发生了改变的是( ) A.氢气放电管发出可见光B.β衰变放出β粒子C.α粒子散射现象D.光电效应现象答案 B解析氢气放电管发出可见光是原子从较高能级跃迁至较低能级的结果,是由于原子内部电子运动产生的,与原子核内部变化无关,故A错误;β衰变放出β粒子是原子核内一个中子转变为一个质子和一个电子,所以导致原子核结构发生了改变,故B正确;α粒子散射实验表明原子具有核式结构,故C错误;光电效应是原子核外电子吸收光子能量逃逸出来的现象,跟原子核内部变化无关,故D错误.2.(多选)(2019·金丽衢十二校联考)以下说法正确的是( )A.电子的发现使人们认识到了原子核有结构B.光电效应显示了光的粒子性C.随着温度的升高,黑体辐射的强度的极大值向波长较短的方向移动,而各种波长的辐射强度却减小D.比结合能增加的核反应会释放出核能答案BD3.(多选)(2019·超级全能生2月联考)下列说法中正确的是( )A .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168O 的要小C .丙图中的链式反应要能持续,裂变物质必须要具有一定的体积或质量D .根据丁图中氡的衰变可知,1g 氡经过38天后还剩0.1g答案 AC解析 玻尔理论有一定的局限性,要适当修正,A 正确;比结合能大,平均核子质量就小,越稳定,B 错误;裂变反应进行要有临界体积,C 正确;氡的半衰期是3.8天,1g 氡经过38天后还剩(12)383.8g ,D 错误. 4.(多选)(2019·嘉兴一中高三期末)如图所示,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( )A .遏止电压与入射光的频率无关B .该金属的逸出功等于h νcC .图象的斜率表示普朗克常量hD .入射光的频率为3νc 时,产生的光电子的最大初动能为2h νc答案 BD解析 根据光电效应方程E k =h ν-W 0,对照图象可知,该金属的逸出功W 0=h νc ,由于e U c =E k ,所以遏止电压U c =h νe -h νc e,当入射光的频率大于极限频率νc 时,遏止电压与入射光的频率成线性关系,故A 错误,B 正确;因为U c =h νe -h νc e ,知图线的斜率等于h e ,故C 错误;从图上知,逸出功W 0=h νc ,根据光电效应方程,E k =h ν-h νc 可知,入射光的频率为3νc 时,产生的光电子的最大初动能为2h νc ,故D 正确.5.(2019·四川省综合能力提升卷)氢原子的能级图如图所示,一个处于n =3能级的氢原子向低能级跃迁,下列说法正确的是( )A .氢原子可能发出3种不同频率的光B .已知钾的逸出功为2.22eV ,则氢原子从n =3能级跃迁到n =2能级释放的光子可以从金属钾的表面打出光电子C .氢原子从n =2能级跃迁到n =1能级释放的光子能量最小D .氢原子由n =3能级跃迁到n =1能级时,产生的光的频率最高,波长最短答案 D解析 一个处于n =3能级的氢原子向低能级跃迁,最多可辐射出两种频率的光子,即3→2,2→1,选项A 错误;氢原子从n =3能级跃迁到n =2能级释放的光子能量为E 32= -1.51eV -(-3.40)eV =1.89eV<2.22eV ,则氢原子从n =3能级跃迁到n =2能级释放的光子不能从金属钾的表面打出光电子,选项B 错误;氢原子从n =3能级跃迁到n =2能级,能级差最小,释放的光子能量最小,选项C 错误;从n =3的能级跃迁到n =1的能级时,能级差最大,辐射出的光的频率最高,波长最短,故D 正确.6.(多选)如图是氢原子的能级图,a 是E 4跃迁到E 2时产生的光,b 是E 5跃迁到E 3时产生的光.钠的极限频率νc =5.53×1014Hz ,普朗克常量h =6.6×10-34J·s,电子电荷量e =-1.6×10-19C ,则( )A .a 光的频率大于b 光的频率B .在水中传播时,a 光的速度大于b 光的速度C .a 光照射钠时能产生光电子,b 光则不能D .a 光与b 光的动量之比为97∶255答案 AC解析 根据E m -E n =h ν可知,氢原子从n =4能级跃迁到n =2能级的能量差大于从n =5能级跃迁到n =3能级的能量差,那么a 光的能量大于b 光的能量,则a 光的频率大于b 光的频率,故A 正确;因b 光的频率小,所以折射率也小,根据v =c n,在水中传播时,则a 光的速度小于b 光的速度,故B 错误;根据E m -E n =ΔE ,那么ΔE a =2.55eV ,而ΔE b =0.97eV ,金属钠的逸出功W 0=h νc ≈2.281eV,ΔE a >W 0,ΔE b <W 0,故a 光照射钠时能产生光电子,b 光则不能,故C 正确;由p =2mE ,解得:p a ∶p b =255∶97,故D 错误.7.(2019·湖北省稳派教育上学期第二次联考)如图所示为氢原子的能级图,用某种频率的光照射大量处于基态的氢原子,结果受到激发后的氢原子能辐射出三种不同频率的光子,让辐射出的光子照射某种金属,结果有两种频率的光子能使该金属发生光电效应,其中一种光子恰好能使该金属发生光电效应,则打出的光电子的最大初动能为( )A .12.09eVB .10.2eVC .1.89eVD .0 答案 C解析 因大量处于基态的氢原子受到激发后能辐射出三种不同频率的光子,故氢原子是从n =3的能级向下能级跃迁,即可释放三种不同频率的光子;只有两种频率的光子能使金属发生光电效应,而其中一种光子恰好能使该金属发生光电效应,则说明该入射光的能量与金属的逸出功相等,由此分析可知这种光子是从n =2跃迁到n =1辐射的光子,则金属的逸出功为W 0=-13.6eV -(-3.4) eV =10.2eV ,而另一频率的光子是从n =3跃迁到n =1辐射的光子,此时辐射的能量为ΔE =-13.6eV -(-1.51) eV =12.09eV ;故用此种光子照射该金属,则打出的光电子的最大初动能为E k =12.09eV -10.2eV =1.89eV ,故选C.8.(2018·全国卷Ⅲ·14)1934年,约里奥—居里夫妇用α粒子轰击铝核2713Al ,产生了第一个人工放射性核素X :α+2713Al→n+X.X 的原子序数和质量数分别为( )A .15和28B .15和30C .16和30D .17和31答案 B解析 将核反应方程式改写成42He +2713Al→10n +X ,由电荷数和质量数守恒知,X 应为3015X.9.(多选)(2019·浙南名校联盟高三期末)如图是“慢中子”核反应堆的示意图,铀棒是核燃料,一种典型的铀裂变方程:23592U +10n→14456Ba +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( )A .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,经过一次弹性碰撞中子动能变成19E 0C .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 ABD10.(多选)(2019·超级全能生2月联考)一定强度的激光(含有两种频率的复色光)沿半径方向入射到半圆形玻璃砖的圆心O 点,如图甲所示.现让经过玻璃砖后的A 、B 、C 三束光分别照射相同的光电管的阴极(如图乙所示),其中C 光照射恰好有光电流产生,则( )A .B 光照射光电管的阴极,一定有光电子打出B .A 光和C 光分别照射光电管的阴极时,A 光打出的光电子的最大初动能较大C .入射光的入射角从0开始增大,C 光比B 光先消失D .若是激发态的氢原子直接跃迁到基态辐射出B 光、C 光,则C 光对应的能级较高 答案 CD解析 根据几何光学知识可知,A 光是含有两种频率的复色光,B 光和C 光是单色光,且C 光折射率大,频率高,C 光照射光电管恰好有光电流产生,用B 光照射同一光电管,不能发生光电效应,A 错误;若是激发态的氢原子直接跃迁到基态辐射出B 光、C 光,则C 光对应的能级较高,D 正确;由sin C =1n可知,若入射光的入射角从0开始增大,C 光比B 光先消失,C 正确;A 光和C 光分别照射光电管的阴极时,打出光电子的最大初动能是相等的,都由C 光的频率决定,B 错误. 能力题组11.(2018·全国卷Ⅱ·17)用波长为300nm 的光照射锌板,电子逸出锌板表面的最大初动能为1.28×10-19J .已知普朗克常量为6.63×10-34J·s,真空中的光速为3.00×108m·s -1.能使锌产生光电效应的单色光的最低频率约为( )A .1×1014HzB .8×1014Hz C .2×1015HzD .8×1015Hz 答案 B解析 设单色光的最低频率为ν0,由E k =h ν-W 0知 E k =h ν1-W 0,0=h νc -W 0,又知ν1=c λ,整理得νc =c λ-E k h,解得νc ≈8×1014Hz. 12.(2019·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。
浙江2020版高考物理复习第十三章波粒二象性原子结构原子核第2讲原子核课件
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自测3 医学界通过14C标记的C60发现了一种C60的羧酸衍生物,在特定条件下
可以通过断裂DNA抑制艾滋病病毒的繁殖,则14C的用途是
√A.示踪原子
B.电离作用
C.催化作用
D.贯穿作用
答案
五、核裂变
1.典型的裂变反应方程:
235 92
U+10n→8396Kr+15464
Ba+310n.
2.链式反应:由重核裂变产生的 中子使裂变反应一代接一代继续下去的过程.
例2 (多选)(2017·浙江11月选考·14)下列说法正确的是 A.核聚变反应方程可能为21H+31H→42He+210n
√B.铀核裂变的核反应方程可能为29325U+10n→14504Xe+9348Sr+210n
C.发生β衰变时原子核放出电子,说明电子是原子核的组成部分
√D.中子和质子结合成氘核,若该过程质量亏损为Δm,则氘核的结合能为Δmc2
名称 α射线 β射线 γ射线
构成 氦核 电子 光子
符号 42He 0-1e γ
电离能力 最强 较弱 最弱
贯穿本领 最弱 较强 最强
对对答案
2.原子核的组成 (1)原子核由质子 (11H)和中子(10n) 组成,质子和中子统称为 核子 .质子带正电, 中子不带电. (2)基本关系 ①核电荷数(Z)=质子数=元素的原子序数= 核外电子数 . ②质量数(A)= 核子数 =质子数+中子数. (3)X元素的原子核的符号为AZX,其中A表示 质量数 ,Z表示核电荷数. (4)同位素:具有相同 质子数 而中子数不同的原子核,在元素周期表中处于同 一位置,它们互称为同位素.
对对答案
自测1 与原子核内部变化有关的现象是 A.α粒子散射现象 B.光电效应现象 C.电离现象
2020年高考浙江版高考物理 专题十五 波粒二象性
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专题十五 波粒二象性挖命题【考情探究】5年考情考点考向考试要求考题示例关联考点素养要素预测热度能量量子化b-能量观念★☆☆☆☆光的粒子性c2018.11选考,14,2分2017.11选考,15,2分2016.04选考,16,2分光的折射、光的全反射、动量科学本质★★★★☆粒子的波动性c 2017.11选考,15,2分科学本质★★★☆☆概率波b 2016.04选考,16,2分科学本质★☆☆☆☆光电效应波粒二象性不确定性关系b2018.04选考,14,2分科学态度★☆☆☆☆分析解读 本专题内容以选择题形式考查,主要从波动性和粒子性两方面来解释某些光的现象,以考查光电效应方程为主,通常结合光学、电磁波、动量等知识,试题难度不大。
【真题典例】破考点【考点集训】考点 光电效应 波粒二象性1.(2018浙江11月选考,14,2分)(多选)处于较高能级的氢原子向较低能级跃迁时,能辐射出a、b两种可见光,a光照射某金属表面时有光电子逸出,b光照射该金属表面时没有光电子逸出,则( )A.以相同的入射角射向一平行玻璃砖,a光的侧移量小于b光的B.垂直入射到同一单缝衍射装置,a光的衍射中央亮条纹宽度小于b光的C.a光和b光的频率之比可能是20/27D.a光子的动量大于b光子的答案 BD 2.(2018浙江绍兴新昌中学选考适应性考试,14)(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 3.(2018浙江名校协作,15)(多选)下列四幅图涉及不同的物理知识,其中说法正确的是 ( )A.图甲:由a、b两种光通过玻璃砖的折射情况,可知a、b光通过同一双缝干涉实验装置时,a光相邻干涉条纹间距小于b光相邻干涉条纹间距B.图乙:各种电磁波都是横波,电磁波和机械波都能发生反射、折射、干涉、衍射等现象及多普勒效应C.图丙:一群氢原子跃迁时,发出波长为λ1、λ2、λ3的三条谱线,它们的波长关系是λ1+λ2=λ3D.图丁:图中强黄光和弱黄光曲线交于U轴同一点,说明发生光电效应时最大初动能与光的强度无关答案 ABD 4.(2017浙江宁波诺丁汉大学附中期末,7)研究光电效应的电路如图所示。
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第15讲波粒二象性原子与原子核[相关知识链接]1.光电效应方程(1)光子:频率为ν的光子的能量为hν.(2)方程表达式:hν=E k+W0或E k=hν-W0.2.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.[规律方法提炼]1.三个关系式(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)逸出功与极限频率:W0=hνc2.两个图象(1)光电流与电压的关系,如图所示.①I m为饱和电流,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,如图所示.①极限频率:图线与ν轴的交点的横坐标νc;②逸出功:图线与E k轴交点的纵坐标的绝对值W0;③普朗克常量:图线的斜率k=h.3.两条线索(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.例1(多选)(2019·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( )A.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5.15×1014HzD.该金属的逸出功为3.41×10-19eV答案AC解析电子从金属板上射出后被电场加速,由此可知A板为正极即为阳极,故A正确;探究遏止电压U c与入射光频率ν关系时,电源的左侧是阴极,故B错误;由E k=hν-W0和eU c =E k得:eU c=hν-W0,因此当遏止电压为零时,hνc=W0,由此,结合图中数据可知该金属的截止频率νc为5.15×1014Hz,故C正确;根据图象可知截止频率νc为5.15×1014Hz,则该金属的逸出功:W0=hνc=6.63×10-34×5.15×1014J≈3.41×10-19J≈2.13eV,故D错误.例2(多选)(2017·全国卷Ⅲ·19)在光电效应实验中,分别用频率为νa、νb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U a和U b,光电子的最大初动能分别为E k a 和E k b.h为普朗克常量.下列说法正确的是( )A.若νa>νb,则一定有U a<U bB.若νa>νb,则一定有E k a>E k bC.若U a<U b,则一定有E k a<E k bD.若νa>νb,则一定有hνa-E k a>hνb-E k b答案BC解析由爱因斯坦光电效应方程得E k=hν-W0,由动能定理得E k=eU,若用a、b单色光照射同种金属时,逸出功W0相同.当νa>νb时,一定有E k a>E k b,U a>U b,故选项A错误,B 正确;若U a<U b,则一定有E k a<E k b,故选项C正确;因逸出功相同,有W0=hνa-E k a=hνb -E k b,故选项D错误.拓展训练1(2019·四川省综合能力提升卷)用一种红光照射某种金属,发生了光电效应.现改用紫色光照射该金属,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,但不一定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,选项D错误.拓展训练2(2019·山东泰安市3月第一轮模拟)如图,用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.则饱和光电流( )A.与照射时间成正比B.与入射光的强度无关C.与入射光的强度成正比D.与两极间的电压成正比答案 C解析当某种频率的光入射到金属上能发生光电效应时,饱和光电流的大小只与入射光的强度有关,且与入射光的强度成正比,与光照时间以及光电管两极间的电压无关,故选C.拓展训练3(多选)如图所示,在光电效应实验中,某实验小组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).甲光、乙光、丙光对应的具有最大初动能的光电子德布罗意波波长分别记为λ甲、λ乙、λ丙.则( )A.乙光的波长小于丙光的波长B.甲、乙为同一频率的光,但甲光的强度比乙光大C.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D .λ甲>λ丙答案 BD解析 根据eU c =E k =h ν-W 0,入射光的频率越高,对应的遏止电压U c 越大.甲光、乙光的遏止电压相等,所以甲光、乙光的频率相等,甲光的光电流比乙光大,则甲光的光照强度比乙光大;丙光的遏止电压大于乙光的遏止电压,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;同一种金属,截止频率是相同的;丙光的遏止电压大于甲光的遏止电压,根据E k =eU c 知甲光对应的光电子最大初动能小于丙光的光电子最大初动能.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h ν=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.能级跃迁分析(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·山东日照市3月模拟)氢原子能级如图所示,一群氢原子处于n =4能级上.当氢原子从n =4能级跃迁到n =3能级时,辐射光的波长为1884nm ,下列判断正确的是( )A.氢原子向低能级跃迁时,最多产生4种谱线B.从高能级向低能级跃迁时,氢原子核一定向外放出能量C.氢原子从n=3能级跃迁到n=2能级时,辐射光的波长大于1884nmD.用从能级n=2跃迁到n=1辐射的光照射W逸=6.34eV的铂,能发生光电效应答案 D解析根据C24=6知,一群处于n=4能级上的氢原子向低能级跃迁时最多产生6种谱线,故A错误;从高能级向低能级跃迁时,氢原子向外辐射能量,不是原子核辐射能量,故B错误;从n=3能级跃迁到n=2能级时的能级差大于n=4能级跃迁到n=3能级时的能级差,则从n=3能级跃迁到n=2能级比从n=4能级跃迁到n=3能级辐射出电磁波的频率大,波长短,即辐射光的波长小于1884nm,故C错误;从n=2能级跃迁到n=1能级辐射出的光子的能量为:E=E2-E1=-3.4eV-(-13.6) eV=10.2eV>6.34eV,而使金属发生光电效应的条件是光子的能量大于电子的逸出功,故可以发生光电效应,故D正确.拓展训练4(多选)以下说法中,属于玻尔所提出的原子模型理论的是( )A.原子处在具有一定能量的定态中,虽然电子做圆周运动,但不向外辐射能量B.原子的不同能量状态与电子沿不同的圆轨道绕核运动相对应,而电子的可能轨道的分布是不连续的C.电子从一个轨道跃迁到另一个轨道时,辐射(或吸收)一定频率的光子D.电子跃迁时辐射的光子的频率等于电子绕核做圆周运动的频率答案ABC解析原子处于称为定态的能量状态时,虽然电子做圆周运动,但并不向外辐射能量,故A 正确;原子的不同能量状态与电子沿不同的圆轨道绕核运动相对应,而电子的可能轨道的分布是不连续的,故B正确;电子从一个轨道跃迁到另一轨道时,辐射(或吸收)一定频率的光子,故C正确;电子跃迁时辐射的光子的频率等于能级差值,与电子绕核做圆周运动的频率无关,故D错误.拓展训练5(2019·四川宜宾市第二次诊断)玻尔首先提出能级跃迁.如图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( )A .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10.2eV 答案 A拓展训练6 (2019·山东临沂市2月质检)氢原子的能级图如图所示,不同色光的光子能量如下表所示.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10.2eV 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12.09eV 、10.2eV 、1.89eV 的三种光子,只有1.89eV 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12.75eV 、12.09eV 、10.2eV 、2.55eV 、1.89eV 、0.66eV 的六种光子,1.89eV 和2.55eV 属于可见光,1.89eV 的光子为红光,2.55eV 的光子为蓝-靛.则由题意,由于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光,故选A.拓展训练7 (多选)(2019·新高考研究联盟联考)氢原子能级图如图甲所示,一束光子能量为12.75eV 的单色光照射处于基态的一群氢原子上,这群氢原子吸收光子后处于激发态,并能发出一系列的光子,发出的光子束照到逸出功为3.7eV 的金属镁表面,部分入射光使镁发生了光电效应,若能使镁发生光电效应的其中一种频率的光为a 光,不能使镁发生光电效应的其中一种频率的光为b 光,则下列有关说法中正确的有( )A .氢原子吸收光子后所发出的光子频率有6种B .有三种不同频率的光子可使镁发生光电效应C .a 光和b 光同时入射到同一平行玻璃砖中,如乙图所示,a 光有可能在B 界面处发生全反射,b 光不可能D .a 、b 光用同一装置进行双缝干涉实验,b 光的明暗相间的条纹间距更小 答案 AB解析 用能量为12.75eV 的光子去照射大量处于基态的氢原子,氢原子能从基态跃迁到n =4的激发态上去,向低能级跃迁时,共发射C 24=6种波长不同的光,故A 正确;从n =4跃迁到n =3辐射的光子能量为0.66eV ,n =3跃迁到n =2辐射的光子能量为1.89eV ,n =4跃迁到n=2辐射的光子能量为2.55eV ,均小于3.7eV ,不能使金属钾发生光电效应,其他三种光子能量都大于3.7eV ,故B 正确;根据光的可逆性可知,在B 界面处入射角不可能大于或等于临界角,故不满足光的全反射条件,a 光不可能在B 界面处发生全反射,b 光也不可能,故C 错误;根据光的干涉条纹间距公式Δx =Ldλ,b 光的明暗相间的条纹间距更大,故D 错误.[相关知识链接] 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. [规律方法提炼] 1.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.2.核能的计算方法(1)根据ΔE =Δmc 2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 ×931.5MeV 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 (多选)(2019·绍兴市3月选考)一座核电站反应堆产生的热功率为3400MW ,发电功率为1100MW.已知一个铀235核裂变时释放的能量约为200MeV ,下列说法正确的是( ) A .核裂变的反应方程为23592U +10n→14456Ba +8936Kr +210n B .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,核裂变方程应为23592U +10n→14456Ba +8936Kr +310n ;由于释放核能,据ΔE =Δmc 2,总质量一定减少;发电效率为η=1100MW 3400MW ×100%≈32%;由Pt =nE ,每秒发生的裂变的铀核为n =3400×1200×1.6×10-19≈1.1×1020个.例5 (2017·全国卷Ⅱ·15)一静止的铀核放出一个α粒子衰变成钍核,衰变方程为23892U→23490Th +42He ,下列说法正确的是( )A .衰变后钍核的动能等于α粒子的动能B .衰变后钍核的动量大小等于α粒子的动量大小C .铀核的半衰期等于其放出一个α粒子所经历的时间D .衰变后α粒子与钍核的质量之和等于衰变前铀核的质量 答案 B解析 静止的铀核在α衰变过程中,满足动量守恒的条件,根据动量守恒定律得p Th +p α=0,即钍核的动量和α粒子的动量大小相等,方向相反,选项B 正确;根据E k =p 22m可知,选项A错误;半衰期的定义是统计规律,对于一个α粒子不适用,选项C 错误;铀核在衰变过程中,伴随着一定的能量放出,即衰变过程中有一定的质量亏损,故衰变后α粒子与钍核的质量之和小于衰变前铀核的质量,选项D 错误.拓展训练8 (多选)(2019·诸暨市期末)下列关于原子和原子核的说法正确的是( ) A .太阳辐射的能量主要来源于轻核聚变 B .核裂变可能的方程为23592U→14456Ba +8936Kr +210n C .β衰变所释放的电子是来自原子的内层电子D .比结合能越大,原子核中核子结合得越牢固,原子核越稳定 答案 AD拓展训练9 (多选)(2019·台州市3月一模)居室装修中常用的大理石等天然石材,若含有铀、钍等元素就会释放出放射性气体氡,氡会通过人类呼吸进入人体并停留在体内发生衰变,放射出α、β、γ射线.这些射线会导致细胞发生变异,引起疾病.下列相关说法正确的是( )A .放射性元素发生衰变时放出的α射线具有波粒二象性B .铀23892U 衰变为氡22286Rn 要经过4次α衰变和2次β衰变C .放射性元素发生β衰变时所释放的电子是原子核内的质子转变为中子时产生的D .处于激发态的氡原子发出的某一单色光照射到某金属表面能发生光电效应,若这束光通过玻璃砖折射后,再射到此金属表面将不会再产生光电效应 答案 AB解析 放射性元素发生衰变时放出的α射线,属于实物粒子,也具有波粒二象性,故A 正确;铀23892U 衰变为氡22286Rn ,质量数减小16,而质子数减小6,经过1次α衰变,质量数减小4,质子数减小2,而1次β衰变质量数不变,则质子数增大1,因此要经过4次α衰变和2次β衰变,故B 正确;β衰变时所释放的电子是原子核内的中子衰变为质子时产生的,故C 错误;发出的某一单色光照射到某金属表面能发生光电效应,若这束光通过玻璃砖折射后,虽光速变化了,但其频率不变,再射到此金属表面,仍将会再产生光电效应,故D 错误.拓展训练10 (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23592U +10n→13654Xe +9038Sr +x 10n ,已知23592U 、13654Xe 、9038Sr 的平均结合能分别为7.6MeV 、8.4MeV 、8.7MeV ,则( ) A .该核反应方程中x =10 B.23592U 的中子数为92 C .该核反应中质量增加D.23592U 的平均结合能比13654Xe 小,23592U 比13654Xe 更稳定 答案 A专题强化练基础题组1.(2019·湖北天门、仙桃等八市第二次联考)下列现象中,原子核结构发生了改变的是( ) A.氢气放电管发出可见光B.β衰变放出β粒子C.α粒子散射现象D.光电效应现象答案 B解析氢气放电管发出可见光是原子从较高能级跃迁至较低能级的结果,是由于原子内部电子运动产生的,与原子核内部变化无关,故A错误;β衰变放出β粒子是原子核内一个中子转变为一个质子和一个电子,所以导致原子核结构发生了改变,故B正确;α粒子散射实验表明原子具有核式结构,故C错误;光电效应是原子核外电子吸收光子能量逃逸出来的现象,跟原子核内部变化无关,故D错误.2.(多选)(2019·金丽衢十二校联考)以下说法正确的是( )A.电子的发现使人们认识到了原子核有结构B.光电效应显示了光的粒子性C.随着温度的升高,黑体辐射的强度的极大值向波长较短的方向移动,而各种波长的辐射强度却减小D.比结合能增加的核反应会释放出核能答案BD3.(多选)(2019·超级全能生2月联考)下列说法中正确的是( )A .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168O 的要小C .丙图中的链式反应要能持续,裂变物质必须要具有一定的体积或质量D .根据丁图中氡的衰变可知,1g 氡经过38天后还剩0.1g答案 AC解析 玻尔理论有一定的局限性,要适当修正,A 正确;比结合能大,平均核子质量就小,越稳定,B 错误;裂变反应进行要有临界体积,C 正确;氡的半衰期是3.8天,1g 氡经过38天后还剩(12)383.8g ,D 错误. 4.(多选)(2019·嘉兴一中高三期末)如图所示,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( )A .遏止电压与入射光的频率无关B .该金属的逸出功等于h νcC .图象的斜率表示普朗克常量hD .入射光的频率为3νc 时,产生的光电子的最大初动能为2h νc答案 BD解析 根据光电效应方程E k =h ν-W 0,对照图象可知,该金属的逸出功W 0=h νc ,由于e U c =E k ,所以遏止电压U c =h νe -h νc e,当入射光的频率大于极限频率νc 时,遏止电压与入射光的频率成线性关系,故A 错误,B 正确;因为U c =h νe -h νc e ,知图线的斜率等于h e ,故C 错误;从图上知,逸出功W 0=h νc ,根据光电效应方程,E k =h ν-h νc 可知,入射光的频率为3νc 时,产生的光电子的最大初动能为2h νc ,故D 正确.5.(2019·四川省综合能力提升卷)氢原子的能级图如图所示,一个处于n =3能级的氢原子向低能级跃迁,下列说法正确的是( )A .氢原子可能发出3种不同频率的光B .已知钾的逸出功为2.22eV ,则氢原子从n =3能级跃迁到n =2能级释放的光子可以从金属钾的表面打出光电子C .氢原子从n =2能级跃迁到n =1能级释放的光子能量最小D .氢原子由n =3能级跃迁到n =1能级时,产生的光的频率最高,波长最短答案 D解析 一个处于n =3能级的氢原子向低能级跃迁,最多可辐射出两种频率的光子,即3→2,2→1,选项A 错误;氢原子从n =3能级跃迁到n =2能级释放的光子能量为E 32= -1.51eV -(-3.40)eV =1.89eV<2.22eV ,则氢原子从n =3能级跃迁到n =2能级释放的光子不能从金属钾的表面打出光电子,选项B 错误;氢原子从n =3能级跃迁到n =2能级,能级差最小,释放的光子能量最小,选项C 错误;从n =3的能级跃迁到n =1的能级时,能级差最大,辐射出的光的频率最高,波长最短,故D 正确.6.(多选)如图是氢原子的能级图,a 是E 4跃迁到E 2时产生的光,b 是E 5跃迁到E 3时产生的光.钠的极限频率νc =5.53×1014Hz ,普朗克常量h =6.6×10-34J·s,电子电荷量e =-1.6×10-19C ,则( )A .a 光的频率大于b 光的频率B .在水中传播时,a 光的速度大于b 光的速度C .a 光照射钠时能产生光电子,b 光则不能D .a 光与b 光的动量之比为97∶255答案 AC解析 根据E m -E n =h ν可知,氢原子从n =4能级跃迁到n =2能级的能量差大于从n =5能级跃迁到n =3能级的能量差,那么a 光的能量大于b 光的能量,则a 光的频率大于b 光的频率,故A 正确;因b 光的频率小,所以折射率也小,根据v =c n,在水中传播时,则a 光的速度小于b 光的速度,故B 错误;根据E m -E n =ΔE ,那么ΔE a =2.55eV ,而ΔE b =0.97eV ,金属钠的逸出功W 0=h νc ≈2.281eV,ΔE a >W 0,ΔE b <W 0,故a 光照射钠时能产生光电子,b 光则不能,故C 正确;由p =2mE ,解得:p a ∶p b =255∶97,故D 错误.7.(2019·湖北省稳派教育上学期第二次联考)如图所示为氢原子的能级图,用某种频率的光照射大量处于基态的氢原子,结果受到激发后的氢原子能辐射出三种不同频率的光子,让辐射出的光子照射某种金属,结果有两种频率的光子能使该金属发生光电效应,其中一种光子恰好能使该金属发生光电效应,则打出的光电子的最大初动能为( )A .12.09eVB .10.2eVC .1.89eVD .0 答案 C解析 因大量处于基态的氢原子受到激发后能辐射出三种不同频率的光子,故氢原子是从n =3的能级向下能级跃迁,即可释放三种不同频率的光子;只有两种频率的光子能使金属发生光电效应,而其中一种光子恰好能使该金属发生光电效应,则说明该入射光的能量与金属的逸出功相等,由此分析可知这种光子是从n =2跃迁到n =1辐射的光子,则金属的逸出功为W 0=-13.6eV -(-3.4) eV =10.2eV ,而另一频率的光子是从n =3跃迁到n =1辐射的光子,此时辐射的能量为ΔE =-13.6eV -(-1.51) eV =12.09eV ;故用此种光子照射该金属,则打出的光电子的最大初动能为E k =12.09eV -10.2eV =1.89eV ,故选C.8.(2018·全国卷Ⅲ·14)1934年,约里奥—居里夫妇用α粒子轰击铝核2713Al ,产生了第一个人工放射性核素X :α+2713Al→n+X.X 的原子序数和质量数分别为( )A .15和28B .15和30C .16和30D .17和31答案 B解析 将核反应方程式改写成42He +2713Al→10n +X ,由电荷数和质量数守恒知,X 应为3015X.9.(多选)(2019·浙南名校联盟高三期末)如图是“慢中子”核反应堆的示意图,铀棒是核燃料,一种典型的铀裂变方程:23592U +10n→14456Ba +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( )A .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,经过一次弹性碰撞中子动能变成19E 0C .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 ABD10.(多选)(2019·超级全能生2月联考)一定强度的激光(含有两种频率的复色光)沿半径方向入射到半圆形玻璃砖的圆心O 点,如图甲所示.现让经过玻璃砖后的A 、B 、C 三束光分别照射相同的光电管的阴极(如图乙所示),其中C 光照射恰好有光电流产生,则( )A .B 光照射光电管的阴极,一定有光电子打出B .A 光和C 光分别照射光电管的阴极时,A 光打出的光电子的最大初动能较大C .入射光的入射角从0开始增大,C 光比B 光先消失D .若是激发态的氢原子直接跃迁到基态辐射出B 光、C 光,则C 光对应的能级较高 答案 CD解析 根据几何光学知识可知,A 光是含有两种频率的复色光,B 光和C 光是单色光,且C 光折射率大,频率高,C 光照射光电管恰好有光电流产生,用B 光照射同一光电管,不能发生光电效应,A 错误;若是激发态的氢原子直接跃迁到基态辐射出B 光、C 光,则C 光对应的能级较高,D 正确;由sin C =1n可知,若入射光的入射角从0开始增大,C 光比B 光先消失,C 正确;A 光和C 光分别照射光电管的阴极时,打出光电子的最大初动能是相等的,都由C 光的频率决定,B 错误. 能力题组11.(2018·全国卷Ⅱ·17)用波长为300nm 的光照射锌板,电子逸出锌板表面的最大初动能为1.28×10-19J .已知普朗克常量为6.63×10-34J·s,真空中的光速为3.00×108m·s -1.能使锌产生光电效应的单色光的最低频率约为( )A .1×1014HzB .8×1014Hz C .2×1015HzD .8×1015Hz 答案 B解析 设单色光的最低频率为ν0,由E k =h ν-W 0知 E k =h ν1-W 0,0=h νc -W 0,又知ν1=c λ,整理得νc =c λ-E k h,解得νc ≈8×1014Hz. 12.(2019·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。