2021年广东省新高考物理总复习测试卷：波粒二象性原子结构与原子核(附答案解析)
三年高考（20212021）高考物理试题分项版解析专题13原子结构原子核和波粒二象性（含解析）
专题13 原子结构、原子核和波粒二象性【2021高考真题】1．在核反映方程中，X表示的是A. 质子B. 中子C. 电子D. α粒子【来源】2021年全国普通高等学校招生统一考试物理（北京卷）【答案】A【解析】设X为：，按照核反映的质量数守恒：，则：电荷数守恒：，则，即X为：为质子，故选项A正确，BCD错误。
点睛：本题考查了核反映方程式，要按照电荷数守恒、质量数守恒得出X的电荷数和质量数，从而肯定X的种类。
2．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1.2810-19 J。
已知普朗克常量为6.6310-34 J·s，真空中的光速为3.00108 m·s-1，能使锌产生光电效应的单色光的最低频率约为（）A. 11014 HzB. 81014 HzC. 21015 HzD. 81015 Hz【来源】2021年普通高等学校招生全国统一考试物理（全国II卷）【答案】 B则代入数据可得：，故B正确；故选B点睛：本题比较简单，知道光电效应方程并利用方程求解即可。
3．氢原子光谱在可见光区域内有四条谱线，都是氢原子中电子从量子数n>2的能级跃迁到n=2的能级发出的光，它们在真空中的波长由长到短，可以判定A. 对应的前后能级之差最小B. 同一介质对的折射率最大C. 同一介质中的传播速度最大D. 用照射某一金属能发生光电效应，则也必然能【来源】2021年全国普通高等学校招生同一考试理科综合物理试题（天津卷）【答案】 A度最大，BC错误；的波长小于的波长，故的频率大于的频率，若用照射某一金属能发生光电效应，则不必然能，D错误．【点睛】光的波长越大，频率越小，同一介质对其的折射率越小，光子的能量越小．4．国家大科学进程——中国散裂中子源（CSNS）于2021年8月28日初次打靶成功，取得中子束流，可以为诸多领域的研究和工业应用提供先进的研究平台，下列核反映中放出的粒子为中子的是A. 俘获一个α粒子，产生并放出一个粒子B. 俘获一个α粒子，产生并放出一个粒子C. 俘获一个质子，产生并放出一个粒子D. 俘获一个质子，产生并放出一个粒子【来源】2021年全国普通高等学校招生同一考试理科综合物理试题（天津卷）【答案】 B【解析】按照质量数和电荷数守恒可知四个核反映方程别离为、、，，故只有B 选项符合题意；【点睛】核反映进程中，质量数与核电荷数守恒，应用质量数与核电荷数守恒即可写出核反映方程式． 5．1934年，约里奥-居里夫妇用α粒子轰击铝核，产生了第一个人工放射性核素X ：。
原子结构和波粒二象性 高考真题精选及评析
原子结构和波粒二象性高考真题选及评析题型：单选核心考查：1、相关物理学史 2、原子核式结构的实验事实、氢原子轨道模型及能级的量子化、跃迁规律 3、波粒二象性的实验事实及规律，爱因斯坦光电效应方程及图象规律1．（2021·辽宁·高考真题）赫兹在研究电磁波的实验中偶然发现，接收电路的电极如果受到光照，就更容易产生电火花。
此后许多物理学家相继证实了这一现象，即照射到金属表面的光，能使金属中的电子从表面逸出。
最初用量子观点对该现象给予合理解释的科学家是（ ）A ．玻尔B ．康普顿C ．爱因斯坦D ．德布罗意【答案】 C【解析】A ．玻尔引入量子化的观念解释了氢原子光谱，与题意不符，A 错误；B ．康普顿提出康普顿效应，发现了光子不仅具有能量，还具有动量，证明了光具有粒子性，与题意不符，B 错误；C ．爱因斯坦提出光子说，从理论上解释了光电效应的实验现象，符合题意，C 正确；D ．德布罗意提出一切物质都具有波粒二象性，与题意不符，D 错误。
故选C 。
2．（2021·河北·高考真题）普朗克常量346.62610J s h -=⨯⋅，光速为c ，电子质量为e m ，则ℎm e c 在国际单位制下的单位是（ ）A ．J/sB ．mC ．J m ⋅D ．m/s 【答案】 B 【解析】根据e hm c 可得它们的单位为：J∙S Kg∙m/s =N∙m∙s Kg∙m/s =Kg∙m/s 2∙m∙s Kg∙m/s =m 故选B 。
3．（2021·天津·高考真题）光刻机是制造芯片的核心装备，利用光源发出的紫外线，将精细图投影在硅片上，再经技术处理制成芯片。
为提高光刻机清晰投影最小图像的能力，在透镜组和硅片之间充有液体。
紫外线进入液体后与其在真空中相比（ ）A ．波长变短B ．光子能量增加C ．频率降低D ．传播速度增大【答案】 A【解析】紫外线进入液体后与真空相比，频率不变，传播速度减小，根据λ=v f 可知波长变短；根据h εν=可知，光子能量不变。
高中物理 专题复习 《 波粒二象性》《原子与原子核》(含答案解析)
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。
高中物理第四章原子结构和波粒二象性测评含解析选择性第三册
第四章测评（时间:60分钟满分：100分）一、单项选择题(本题共8小题,每小题3分,共24分.每小题只有一个选项符合题目要求)1.白天的天空各处都是亮的，是大气分子对太阳光散射的结果。
美国物理学家康普顿由于在这方面的研究而荣获了1927年的诺贝尔物理学奖。
假设一个运动的光子和一个静止的自由电子碰撞以后,电子向某一个方向运动,光子沿另一方向散射出去,则这个散射光子跟原来的光子相比（）A。
频率变大B。
动量变大C.光子能量变大D.波长变长,遵守动量守恒定律和能量守恒定律，自由电子被碰前静止,被碰后动量、能量增加，所以光子的动量、能量减小。
故选项D正确。
2.电子显微镜的最高分辨率高达0。
2 nm，如果有人制造出质子显微镜,在加速到相同的速度情况下，质子显微镜的最高分辨率将(）A。
小于0.2 nm B.大于0。
2 nmC。
等于0。
2 nm D.以上说法均不正确由λ=ℎ知,如果把质子加速到与电子相同的速度,因质子的质量更ℎ大，则质子的波长更短,分辨能力更高。
3.下列对于氢原子光谱实验规律的认识中，正确的是()A.因为氢原子核外只有一个电子，所以氢原子只能产生一种波长的光B。
氢原子产生的光谱是一系列波长不连续的谱线C。
氢原子产生的光谱是一系列亮度不连续的谱线D.氢原子产生的光的波长大小与氢气放电管放电强弱有关的谱线，即产生一些特殊波长的光，A选项错误;氢原子产生的光谱是一系列波长不连续的谱线，B选项正确；氢原子光谱是氢原子发射光子时形成的发射光谱,光谱都不是连续的，与亮度无关,C选项错误；氢原子产生的光的波长大小与氢气放电管放电强弱无关,D选项错误。
4。
(2020上海黄浦区二模)不带电的锌板和验电器用导线相连。
若用甲灯照射锌板，验电器的金属箔片不张开；若用乙灯照射锌板，验电器的金属箔片张开,如图所示。
则与甲灯相比，乙灯发出的光（)A.频率更高B。
波长更大C。
光强更强 D.速率更大限频率才能产生光电效应;由题干知甲灯照射不能发生光电效应,乙灯照射可以发生光电效应,则乙灯发出的光频率比甲发出的高，故A正确，B、C、D错误。
2021年高中物理选修三第四章《原子结构和波粒二象性》经典测试题(答案解析)
一、选择题1．氢原子能级示意如图。
现有大量氢原子处于n=3能级上，下列正确的是（）A．这些原子跃迁过程中最多可辐射出6种频率的光子B．从n=3能级跃迁到n=1能级比跃迁到n=2能级辐射的光子频率低C．从n=3能级跃迁到n=4能级需吸收0.66eV的能量D．n=3能级的氢原子电离至少需要吸收13.6eV的能量2．分别用波长为λ和34λ的单色光照射同一金属板，发出的光电子的最大初动能之比为1:2，以h表示普朗克常量，c表示真空中的光速，则此金属板的逸出功为（）A．12hcλB．23hcλC．34hcλD．45hcλ3．氢原子的能级如图，大量氢原子处于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，已知可见光光子的能量在1.61eV～3.10eV范围内，下列判断正确的是（）A．氢原子从n=2能级跃迁到n=1能级，辐射的光子是可见光光子B．从高能级向低能级跃迁时，氢原子要吸收能量C．用氢原子从n=2能级跃迁到n=l能级辐射的光照射W逸=6.34eV的铂，不能发生光电效应D．氢原子从n=3能级跃迁到n=2能级时，辐射光的波长小于1884nm4．下列说法正确的是（）A．布朗运动证明了花粉分子的无规则热运动B．光电效应彻底否定了光的波动说，证明了光具有粒子性C．α粒子的散射实验说明了原子核很小且质量很大D．温度升高物体内分子的动能一定增大5．如图为玻尔理论的氢原子能级图，一群氢原子处于3n=的激发态，在向低能级跃迁时会辐射光子，用发出的光子照射逸出功为2.49eV 的金属钠。
以下说法中正确的是（ ）A ．能使金属发生光电效应的光有三种B ．在辐射光子过程中电子绕核运动的动能减小C ．由3n =能级跃迁到1n =能级时产生的光波长最长D ．金属钠表面所发出的光电子的最大初动能9.6eV6．如题图所示，图甲是研究光电效应的电路图，图乙是用a 、b 、c 光照射光电管得到的I-U 图线，U c1、U c2表示遏止电压，下列说法正确的是（ ）A ．a 光的波长大于b 光的波长B ．a 、c 光的强度相等C ．光电子的能量只与入射光的强弱有关，而与入射光的频率无关D ．在光照条件不变的情况下，随着所加电压的增大，光电流一直会增加7．如图所示，N 为铝板，M 为金属网，它们分别和电池两极相连，各电池的极性和电动势在图中标出，铝的逸出功为4.2eV 。
2017-2021年度高二物理期末复习单元检测：波粒二象性原子结构与原子核含答案解析
【最新】度高二物理期末复习单元检测：波粒二象性原子结构与原子核学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________一、单选题1．用一束紫外线照射某金属时不能产生光电效应，可能使该金属产生光电效应的措施是A ．改用红光照射B ．改用X 射线照射C ．改用强度更大的原紫外线照射D ．延长原紫外线的照射时间2．关于光电效应的规律，下列说法中正确的是（ ）A ．发生光电效应时，不改变入射光的频率，增大入射光强度，则单位时间内从金属内逸出的光电子数目增多B ．光电子的最大初动能跟入射光强度成正比C ．发生光电效应的反应时间一般都大于10－7 sD ．只有入射光的波长大于该金属的极限波长，光电效应才能产生 3．下列说法正确的是（ ）A ．光子像其他粒子一样，不但具有能量，也具有动量B ．比结合能越大，原子核越不稳定C ．将由放射性元素组成的化合物进行高温分解，会改变放射性元素的半衰期D ．原子核的质量大于组成它的核子的质量之和，这个现象叫做质量亏损 4．下列核反应方程中，属于α衰变的是( ) A ．B ．238234492902U Th+He → C ．23411120H+H He+n → D ．234234090911Th Pa+e -→5．如图所示是玻尔理论中氢原子的能级图,现让一束单色光照射一群处于基态的氢原子,受激发的氢原子能自发地辐射出三种不同频率的光,则照射氢原子的单色光的光子能量为( )A ．13.6eVB ．12.09eVC ．10.2eVD ．3.4eV6．根据玻尔理论，氢原子的能级公式为E n ＝2An(n 为能级，A 为基态能量)，一个氢原子中的电子从n ＝4的能级直接跃迁到基态，在此过程中( )A ．氢原子辐射一个能量为1516A的光子 B ．氢原子辐射一个能量为－1516A的光子C ．氢原子辐射一系列频率的光子，其中频率最大的光子能量为1516AD ．氢原子辐射一系列频率的光子，其中频率最大的光子能量为－1516A7．静止在匀强电场中的碳14原子核，某时刻放射的某种粒子与反冲核的初速度方向均与电场方向垂直，且经过相等的时间后形成的轨迹如图所示（a 、b 表示长度）．那么碳14的核反应方程可能是（ ）A ．14410624C He Be →+ B ．14014615C e B →+ C ．14014617C e N -→+D ．14212615C H B →+二、多选题8．下列关于波粒二象性的说法正确的是( ) A ．光电效应揭示了光的波动性B ．使光子一个一个地通过单缝，若时间足够长，底片上也会出现衍射图样C ．黑体辐射的实验规律可用光的粒子性解释D ．热中子束射到晶体上产生衍射图样说明中子具有波动性 9．用中子（10n ）轰击铀核(23592U )产生裂变反应，会产生钡核（14156Ba ）和氪（9236Kr ）并释放中子（10n ），达到某些条件时可发生链式反应，—个铀核(23592U )裂变时，释放的能量约为200MeV （1eV= l.6×10-19J ）.以下说法正确的是: A ．23592U 裂变方程为2351419219256360U Ba Kr n →++B ．23592U 裂变方程为2351141921920563603U n Ba Kr n +→++C ．23592U 发生链式反应的条件与铀块的体积有关D ．一个23592U 裂变时，质量亏损约为3.6×10-28kg10．研究光电效应规律的实验装置如图所示，以频率为v 的光照射光电管阴极K 时，有光电子产生。
2021年高中物理选修三第四章《原子结构和波粒二象性》经典复习题(答案解析)(1)
一、选择题1．氢原子能级示意如图。
现有大量氢原子处于n=3能级上，下列正确的是（）A．这些原子跃迁过程中最多可辐射出6种频率的光子B．从n=3能级跃迁到n=1能级比跃迁到n=2能级辐射的光子频率低C．从n=3能级跃迁到n=4能级需吸收0.66eV的能量D．n=3能级的氢原子电离至少需要吸收13.6eV的能量2．关于α粒子散射实验的下述说法中正确的是（）A．实验表明原子中心的核带有原子的全部正电及全部质量B．实验表明原子中心有一个较大的核，它占有原子体积的较大部分C．在实验中观察到的现象是绝大多数α粒子穿过金箔后，仍沿原来方向前进，少数发生了较大偏转，极少数偏转超过90°，有的甚至被弹回接近180°D．使α粒子发生明显偏转的力是来自带正电的核及核外电子，当α粒子接近核时是核的推斥力使α粒子发生明显偏转，当α粒子接近电子时，是电子的吸引力使之发生明显偏转3．如图，当电键K断开时，用光子能量为2.5eV的一束光照射阴极P，发现电流表读数不为零。
合上电键，调节滑线变阻器，发现当电压表读数小于0.60V时，电流表读数仍不为零；当电压表读数大于或等于0.60V时，电流表读数为零。
由此可知阴极材料的逸出功为（）A．1.9eV B．0.6eV C．2.5eV D．3.1eV4．以下说法正确的是（）A．密立根用摩擦起电的实验发现了电子；B．密立根用摩擦起电的实验测定了元电荷的电荷量；C．密立根用油滴实验发现了电子；D．密立根用油滴实验测定了元电荷的电荷量．5．如图所示为氢原子的能级图，已知金属钨的逸出功为4.54eV，则下列说法正确的是A．处于基态的氢原子可以吸收10.3eV的光子而被激发B．一个氢原子处于n=4能级，最多辐射6种波长的光C．用n=4能级跃迁到n=2能级的辐射光照射钨，能发生光电效应D．氢原子从能级n=4跃迁到n=3比从能级n=3跃迁到n=2辐射的电磁波波长要长6．分别用波长为λ和34λ的单色光照射同一金属板，发出的光电子的最大初动能之比为1:2，以h表示普朗克常量，c表示真空中的光速，则此金属板的逸出功为（）A．12hcλB．23hcλC．34hcλD．45hcλ7．某金属发生光电效应，光电子的最大初动能E k与入射光频率ν之间的关系如图所示。
2021年高考物理第一轮复习第15单元波粒二象性和原子物理增分加练答案
选择题增分特训(十四)1.B2.B[解析] 一切物体都在辐射电磁波,故A正确.一般物体辐射电磁波的情况不仅与温度有关,还与其他因素有关,故B错误.黑体辐射的强度的极大值随温度升高向波长较短的方向移动,故C正确.能100%地吸收入射到其表面的各种波长的电磁波的物体被称为黑体,故D正确.3.B[解析] 普朗克在研究黑体辐射时,提出了能量子的概念,故A错误;德布罗意最先提出了物质波,认为实物粒子也具有波动性,故B正确;康普顿效应表明光具有粒子性,即光子不仅具有能量,还具有动量,故C错误;如果能发生光电效应,只增大入射光强度,单位时间内逸出的光电子数目增大,但逸出的光电子最大初动能不变,故D错误.4.D[解析] 根据光电效应方程E k=hν-W0,可知E k与ν不成正比,A错误;根据光电效应方程E k=hν-W0,逸出功W0=hν-E k,B错误;截止频率νc==,C错误;增大光的强度,单位时间内逸出的电子数增加,D正确.5.B[解析] 用频率一定的光照射发生光电效应时,电路中光电流的饱和值取决于入射光的强度,光强越大,则饱和光电流越大,选项B正确,A错误;频率ν= Hz=6×1014Hz>4.5×1014Hz,所以电路中有光电流产生,故C错误;发生光电效应后,增大入射光的强度,电路中的光电流就会增大,与光的照射时间长短无关,故D错误.6.C[解析] 由图像可知金属的极限频率为ν0,入射光的频率必须要大于ν0才能发生光电效应现象,选项A错误;金属的逸出功与入射光的频率无关,选项B错误;若用频率为2ν0的光照射该金属,则光电子的最大初动能为E k=2hν0-hν0=hν0=U c e,则遏止电压为U c=,选项C正确;遏止电压与入射光的频率有关,入射光的频率越大,则最大初动能越大,遏止电压越大,选项D错误.7.C[解析] 大量处于n=4能级的氢原子能辐射=6种频率的光,故A错误;核外电子从高能级n向低能级m跃迁时,辐射出的光子能量hν=ΔE=E n-E m,能级差越大,光子的能量越大,即光子的频率越大,根据ν=可知频率越大,波长越小,由图可知,由n=4能级跃迁到n=3能级产生的光子的能量最小,频率最小,由n=4能级跃迁到n=1能级产生的光子的能量最大,频率最大,波长最短,故C正确,B错误;由n=3能级跃迁到n=2能级辐射出的光的能量为ΔE=-1.51 eV-(-3.40 eV)=1.89 eV,小于6.34 eV,不能使金属铂发生光电效应,故D错误.8.AB[解析] 太阳内部发生着核聚变,这是太阳能的来源,A正确.核聚变反应中存在质量亏损,因此产生了大量的核能,B正确.核聚变反应中电荷数和质量数守恒,质量有亏损,C错误.γ射线具有很强的穿透能力,D错误.9.ABD[解析] 铀核在裂变过程中,释放出核能,所以钡核的比结合能要比铀核的大,选项A正确;根据动量守恒定律得m n v0=m n v1+m H v2 ,根据能量守恒定律得m n=m n+m H ,联立解得v1=-v0,v2=v0,选项B正确;镉棒插入越深,则镉棒吸收中子数越多,链式反应速度越小,选项C错误;水泥防护层可以屏蔽裂变产物放出的射线,选项D正确.10.BD[解析] 根据左手定则可知,发生α衰变时,新核、α粒子的轨迹圆外切,B正确,C错误.根据带电粒子的轨道半径R=可知=,结合已知条件可知,新核的核电荷数为84,选项A错误.根据德布罗意波长λ=可知,放出的α粒子对应的德布罗意波长为λ==4.125×10-15 m,选项D正确.11.AC[解析] 核反应过程放出能量,根据爱因斯坦质能方程可知,反应前总质量大于反应后总质量,A 正确;古树中C的含量为原来的,则该古树经历了两个半衰期,死亡时间距今约11 460年,B错误;β衰变的过程就是原子核内一个中子转化为一个质子和一个电子的过程,C正确;衰变过程中动量守恒,氮核和电子的动量大小相等,方向相反,在匀强磁场中做圆周运动的半径r=,氮核所带电荷量大,则半径小,D错误.12.AC[解析] 光子的能量E=hν=h,所以波长大的光子对应的能量小,即Hα谱线对应光子的能量小于 Hβ谱线对应光子的能量,选项A正确.Hα对应光子的能量为h=3.03×10-19 J=1.89 eV,选项B错误.根据氢原子跃迁规律可知,与Hα谱线对应的跃迁应该是从n=3能级到n=2能级,选项C正确,D错误.13.AC[解析] 结合能等于比结合能与核子数的乘积,所以He核的结合能约为7×4 MeV=28 MeV,故A正确He核比结合能约为7 MeV Li核比结合能约为5.5 MeV,比结合能越大的原子核越稳定,所以He核比Li核更稳定,故B错误;两个H核结合成He核即为核聚变,核聚变会释放大量的能量,故C正确;核子的平均结合能就是比结合能U核中核子的平均结合能比Kr核中的小,故D错误.14.BC[解析] 光电效应方程E k=hν-W和eU c=E k联立有eU c=hν-W,即光子照射同一块金属的时候,只要遏止电压一样,光子的频率就一样,遏止电压越大,光子的频率越大,因此b光和c光的频率一样且大于a光的频率,故A错误,B正确;由光电效应方程可知E k=hν-W=2.81 eV-2.13 eV=0.68 eV,光电子撞击氢原子,氢原子只吸收两个能级差的能量,剩下的能量不吸收,留给电子,因此处于n=3激发态的氢原子吸收的能量为ΔE k=-0.85 eV-(-1.51 eV)=0.66 eV,这时氢原子处在n=4能级,可产生6种不同频率的光,C正确;若用光子照射氢原子,氢原子只能吸收能量恰好为能级之差的光子,2.81 eV不满足能级差,因此此光子不能被吸收,D错误.15.AD[解析] α衰变的核反应方程为X Y He,衰变过程动量守恒,衰变之后的新核与α粒子的动量大小相等,方向相反,根据R=可知,新核Y与α粒子的半径之比为=,选项A正确;α粒子的圆周运动可以等效成一个环形电流,环形电流大小I===,选项B错误;根据粒子做圆周运动的周期公式可知新核的运动周期T Y= ,选项C错误;由爱因斯坦质能方程得E=Δmc2,由动量守恒定律得Mv Y=mvα,结合E=M+m,R=,联立解得Δm=,选项D正确.。
2021年高考物理试题分项版汇编系列专题14原子结构原子核和波粒二象性(含解析)
2021年高考物理试题分项版汇编系列专题14原子结构原子核和波粒二象性（含解析）一、单选题1．如图所示为氢原子能级示意图的一部分，依照玻尔理论，下列说法中正确的是（）A. 从n=4能级跃迁到n=3能级比从n=3能级跃迁到n=2能级辐射出电磁波的波长长B. 处于n=4的定态时电子的轨道半径r4比处于n=3的定态时电子的轨道半径r3小C. 从n=4能级跃迁到n=3能级，氢原子的能量减小，电子的动能减小D. 从n=3能级跃迁到n=2能级时辐射的光子能够使逸出功为的金属发生光电效应【答案】 A光电效应，A正确D错误；依照玻尔理论，能级越高，半径越大，因此处于n=4的定态时电子的轨道半径4r比处于n=3的定态时电子的轨道半径3r大，B错误；从n=4能级跃迁到n=3能级，氢原子向外发射电子，能量减小，依照222ke mvr r可知，电子越大的半径减小，则电子的动能增大，C错误．2．下列有关光的现象中，不能用光的波动性进行说明的是（）A. 光的衍射现象B. 光的偏振现象C. 泊松亮斑D. 光电效应【答案】 D【解析】光的衍射、偏振差不多上波特有的性质，故能说明光具有波动性（偏振是横波特有的属性），AB不符合题意；泊松亮斑是由于光的衍射形成的，能用光的波动性进行说明，故C 不符合题意；光电效应说明光具有粒子性，D 符合题意．3．用波长为72.010m -⨯的紫外线照耀钨的表面，开释出来的光电子中最大的动能是194.710J -⨯。
由此可知，钨的极限频率是（ ）。
（普朗克常量346.6310h J s -=⨯⋅，光速83.010/c m s =⨯，结果取两位有效数字）A. 145.510Hz ⨯B. 147.910Hz ⨯C. 149.810Hz ⨯D. 151.210Hz ⨯【答案】 B【解析】据Km E h W υ=-0W h υ=cυλ=可得：0Km E chυλ=-，代入数据得：1407.910Hz υ=⨯故选B 4．如图所示为氢原子能级的示意图，现有大量的氢原子处于n = 4的激发态，当向低能级跃迁时辐射出若干不同颜色的光。
物理高考专题训练题及答案解析(珍藏版)：波粒二象性 原子结构与原子核(测)
波粒二象性原子结构与原子核--专题测试【满分：100分时间：90分钟】一、选择题（本题共包括12小题，每小题5分，共60分）1．(2020·广东省梅州一中高三模拟)下列四幅图涉及到不同的物理知识，其中说法正确的是()A．卢瑟福通过分析甲图中的α粒子散射实验结果，提出了原子的核式结构模型B．乙图表明：只要有光射到金属板上，就一定有光电子射出C．丙图表示的是磁场对α、β和γ射线的作用情况，其中①是β射线，②是γ射线D．丁图表示的核反应属于重核裂变，是人工无法控制的核反应2．(2020·四川宜宾第四中学高三质检)对核反应的下列说法正确的是()A．核反应方程14 7N＋42He→17 8O＋11H是属于α衰变B．发生核反应21H＋31H→42He＋10n需要吸收能量C．核反应235 92U＋10n→8936Kr＋144 56Ba＋310n是属于裂变D．发生β衰变实质是质子向中子转变3．(2020·吉林省长春市调研)下列有关近代物理的说法正确的是()A．卢瑟福的α粒子散射实验使人们认识到原子是可以再分的B．电子的发现使人们认识到原子具有核式结构C．玻尔理论能成功解释所有原子光谱的实验规律D．天然放射现象说明了原子核内部是有结构的4．(2020·陕西汉中模拟)关于近代原子物理，下列说法正确的是()A．根据玻尔理论可知，一个氢原子从n＝4能级向低能级跃迁最多可辐射6种频率的光子B ．放射性物质的半衰期受环境温度的影响C ．α粒子散射实验揭示了原子核是可分的D ．能量为30 eV 的光子照射到某一金属表面时从金属表面逸出的电子最大初动能为15 eV ，为使该金属发生光电效应，入射光子的能量至少为15 eV5．(2020·河南郑州质检)1933年至1934年间，约里奥·居里夫妇用α粒子轰击铝箔时，发生的核反应方程为2713Al ＋42He→3015P ＋10n ，反应生成物3015P 像天然放射性元素一样衰变，放出正电子e ，且伴随产生中微子v ，核反应方程为3015P→3014Si ＋01e ＋A Z v 。
2021年高中物理选修三第四章《原子结构和波粒二象性》测试(答案解析)
一、选择题1．彩虹是由阳光射入雨滴（视为球形）时，经一次反射和两次折射而产生色散形成的。
现有白光束由图示方向射入雨滴，a、b是经反射和折射后的其中两条出射光线，如图所示，下列说法正确的是（）A．光线a在雨滴中传播时的波长较长B．光线a在雨滴中的折射率较大C．光线a在雨滴中的传播速度较大D．若分别让a、b两色光分别照射同一光电管，若a光能引起光电效应，则b光一定也能2．对图中的甲、乙、丙、丁图，下列说法中正确的是（）A．图甲中，卢瑟福通过分析α粒子散射实验结果，发现了质子和中子B．图乙是一束单色光进入平行玻璃砖后传播的示意图，当入射角i逐渐增大到某一值后不会再有光线从bb′面射出C．图丙是用干涉法检测工件表面平整程度时得到的干涉图样，弯曲的干涉条纹说明被检测的平面在此处是凸起的D．图丁中的M、N是偏振片，P是光屏，当M固定不动缓慢转动N时，光屏P上的光亮度将发生变化，此现象表明光是横波3．如图所示，在研究光电效应的实验中，用波长一定的光照到阴极K上时，灵敏电流计G 有示数，则下列判断正确的是（）A．流经电流计的电流方向为自a向bB．若将滑片向右移，电路中光电流一定增大C．若将电源极性反接，电流计读数一定增大D．若换用波长更长的光照射K，电流计读数一定增大4．处于基态的氢原子吸收一个光子后，则下列说法正确的是（）A．氢原子的总能量增加B．电子的动能增加C．氢原子的电势能减小D．电子绕核旋转半径减小5．在光电效应实验中，先后用两束光照射同一个光电管。
若实验a中光束的入射光的强度和频率分别大于b实验中光束的入射光的强度和频率，a、b两实验中所得光电流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，则下列图中正确的是（）A．B．C．D．6．关于下列四幅图的说法正确的是（）A ．甲图中A 处能观察到少量的闪光点B ．乙图中用弧光灯照射原来就带电的锌板时，发现验电器的张角变大，则锌板原来带负电C ．丙图中的泊松亮斑说明光具有波动性D ．丁图，当两分子间距由等于r 0开始增大，它们间的分子力先减小后增大7．如图所示，圆心为O 的半圆形某透明玻璃砖置于水平桌面上，一束复色光从P 点入射玻璃砖（法线如图虚线所示），在玻璃砖中分为两束单色光a 、b ，其中a 光与法线夹角为α，且在A 处恰好发生全反射，b 光入射到B 点。
2021届高考备考物理二轮复习专题汇编：原子结构、原子核和波粒二象性(原卷+解析卷)
原子结构、原子核和波粒二象性【原卷】1．（2021·蕲春县第一高级中学高三专题练习）关于近代物理知识，下列判断正确的是（ ）A ．黑体辐射的实验规律可用光的波动性解释B ．自由核子组成原子核时，其质量亏损所对应的能量可能小于该原子核的结合能C ．如果一个粒子和一个中子的德布罗意波长相等，那么它们的总能量相同D ．康普顿效应表明光不仅具有能量，而且具有动量2．（2021·湖南高三月考）太阳内部发生的核反应模式之一是质子—质子循环，即四个11H 结合生成一个42He ，并释放出大量能量，其链式反应方程为①11201111H H H e ν+→++，②123112H H He γ+→+，③33412221He He He 2H +→+，下列说法正确的是（ ）A ．②反应中，释放了γ光子，则②反应为衰变反应B ．循环结果可表示为1401214H He 2e ν→++C ．四个11H 生成一个42He 过程中存在质量亏损D ．核电站中的核反应方式与太阳内部发生的主要核反应方式相同3．（2021·山东德州市·高三期末）已知普朗克常量为346.6310J s h -=⨯⋅，元电荷191.6010C e -=⨯，如图所示为金属钙的遏止电压U c 随入射光频率v 变化的图像，图像中v 0的数值约为（ ）A ．147.710⨯B ．151.310⨯C ．332.110⨯D ．334.810⨯4．（2021·辽宁高三专题练习）如图所示，氢原子在不同能级间发生a 、b 、c 三种跃迁时，释放光子的波长分别是λa 、λb 、λc ，下列关系式正确的是（ ）A ．λb ＝λa +λcB ．b ca b c λλλλλ=+C ．a c b a cλλλλλ=+ D ．a bc a b λλλλλ=+5．（2021·贵州六盘水市·高三一模）2020年12月4日，被称为“人造太阳”的核聚变装置一中国环流器号M 实现首次放电，这标志着我国的核电研究再次取得重大进步。
2021年高中物理选修三第四章《原子结构和波粒二象性》(答案解析)(1)
一、选择题1．在实验室或工厂的高温炉子上开一小孔，小孔可看作黑体，由小孔的热辐射特性，就可以确定炉内的温度。
如图所示，就是黑体的辐射强度与其辐射光波长的关系图像，则下列说法正确的是（）A．T1＜T2B．在同一温度下，波长越短的电磁波辐射强度越大C．随着温度的升高，黑体的辐射强度都有所降低D．随着温度的升高，辐射强度的极大值向波长较短方向移动2．在相同的条件下，先后用甲、乙两种不同的单色光，用同一双缝干涉装置做实验，在屏幕上产生的相邻两条亮纹的间距不同，其中甲光间距较大。
则甲光比乙光（）①在真空中的波长短②在玻璃中传播速度大③在玻璃中传播时，玻璃的折射率大④其光子能量小A．①②③B．①③C．②④D．①③④3．如图所示，在研究光电效应的实验中，用波长一定的光照到阴极K上时，灵敏电流计G 有示数，则下列判断正确的是（）A．流经电流计的电流方向为自a向bB．若将滑片向右移，电路中光电流一定增大C．若将电源极性反接，电流计读数一定增大D．若换用波长更长的光照射K，电流计读数一定增大4．处于基态的氢原子吸收一个光子后，则下列说法正确的是（ ）A ．氢原子的总能量增加B ．电子的动能增加C ．氢原子的电势能减小D ．电子绕核旋转半径减小 5．如图所示，氢原子在不同能级间发生a 、b 、c 三种跃迁时，释放光子的波长分别是λa 、λb 、λc ，下列关系式正确的是（ ）A ．λb ＝λa +λcB ．b c a b c λλλλλ=+C ．a c b a c λλλλλ=+D ．a b c a b λλλλλ=+ 6．如图，是氢原子的能级图，各能级能量关系为12nE E n=，其中E 1为基态能量，n 为量子数。
当原子从5n =能级跃迁到3n =能级时，释放出的一个光子能量为E ，下列说法正确的是（ ）A ．一个处于5n =的氢原子向低能级跃迁时，最多能辐射出10种不同频率的光子B ．从5n =能级向低能级跃迁，跃迁到4n =能级辐射的光波长最短C ．处于3n =的氢原子跃迁到基态吸收光子能量为12.5ED ．某金属的逸出功为E ，用4n =跃迁到2n =辐射的光子照射该金属，逸出光电子的最大初动能为419256E 7．用如图甲所示的装置研究光电效应现象。
2021届高考一轮模块总复习单元训练题之波粒二象性、原子物理(word版 含答案)
2021届高考一轮模块总复习单元训练题之波粒二象性、原子物理一、选择题(本题包括8小题，在每小题给出的四个选项中，有的小题只有一个选项是正确的，有的小题有多个选项是正确的.)1．下列说法正确的是()A．太阳辐射的能量主要来自太阳内部的核裂变反应B．β衰变的实质是核内的中子转化成了一个质子和一个电子C．结合能越大，原子核中核子结合得越牢固，原子核越稳定D．放射性元素的半衰期与原子所处的化学状态和外部条件有关2．在研究某金属的光电效应现象时，发现当入射光的频率为ν时，其遏止电压为U.已知普朗克常量为h，电子的电荷量为e，下列说法正确的是()A．该金属的截止频率为ν－eU hB．该金属的逸出功为eU－hνC．增大入射光的频率，该金属的截止频率增大D．增大入射光的频率，遏止电压增大3．分别用a、b、c三种颜色的光照射某金属板，当用b光照射时，发现从金属表面有光电子逸出，已知三种光的波长关系是λa<λb<λc，则下列判断正确是()A．用c光照射这个金属板时，一定不会有光电子逸出B．用a光照射这个金属板时，可能没有光电子逸出C．b光的照射强度越强，相同时间内从金属表面逸出的光电子数就会越多D．b光的照射强度越强，从金属表面逸出的光电子的最大初动能就会越大4．电子的发现是人类对物质结构认识上的一次飞跃，开创了探索物质微观结构的新时代．下列关于电子的说法正确的是()A．β射线是高速电子流，它的穿透能力比α射线和γ射线都弱B．β衰变时原子核会释放电子，说明电子也是原子核的组成部分C．电子穿过晶体时会产生衍射图样，这证明了电子具有粒子性D．汤姆孙发现不同物质发出的阴极射线的粒子比荷相同，这种粒子即电子5．如图所示为1934年居里夫妇用α粒子轰击铝箔时的实验示意图，他们除了探测到预料中的中子外，还发现拿走α粒子放射源以后，铝箔仍继续发射出一种神奇的粒子．下列说法正确的是()A．α粒子轰击铝箔的核反应方程为2713Al＋42He→3015P＋11HB．轰击铝箔后的生成物是磷(3015P)，它的衰变方程为3015P→3014Si＋01e＋γC．拿走α粒子放射源以后，铝箔继续发射出的神奇粒子实际上是中子D．磷(3015P)也具有放射性，只是它不像天然放射性元素那样有一定的半衰期6．238 92U可以先衰变成210 83Bi，然后再经一次衰变变成210a X(X代表某种元素)，210 83Bi也可以经一次衰变变成b81Tl，最后再衰变成206 82Pb，衰变路径如图所示，下列说法正确的是()A．过程①是β衰变，过程③是α衰变；过程②是β衰变，过程④是α衰变B．过程①是β衰变，过程③是α衰变；过程②是α衰变，过程④是β衰变C．过程①是α衰变，过程③是β衰变；过程②是β衰变，过程④是α衰变D．过程①是α衰变，过程③是β衰变；过程②是α衰变，过程④是β衰变7.如图所示为氢原子的能级图，一群氢原子处于n＝4能级的激发态，在向较低能级跃迁的过程中向外辐射光子，用这些光照射逸出功为1.90 eV的金属铯，下列说法正确的是()A．这群氢原子最多能发出6种不同频率的光，其中从n＝4能级跃迁到n＝3能级所发出的光的波长最长B．这群氢原子最多能发出6种不同频率的光，其中从n＝4能级跃迁到n＝1能级所发出的光的频率最高C．金属铯表面所逸出的光电子的最大初动能为12.75 eVD．金属铯表面所逸出的光电子的最大初动能为10.19 eV8．如图甲所示为氢原子能级图，大量处于n＝4能级的氢原子向低能级跃迁时能辐射出多种不同频率的光，其中用从n＝4能级向n＝2能级跃迁时辐射的光照射如图乙所示光电管的阴极K时，电路中有光电流产生，则()A．若将滑片右移，则电路中光电流增大B．若将电源反接，则电路中可能有光电流产生C．若阴极所用材料的逸出功为1.05 eV，则逸出的光电子的最大初动能为2.4×10－19 JD．大量处于n＝4能级的氢原子向低能级跃迁时辐射的光子中只有4种光子能使阴极K发生光电效应二、非选择题9．地球的年龄到底有多大，科学家们是利用天然放射性元素的衰变规律来推测的．通过对目前发现的最古老的岩石中铀和铅含量的测定，测定出该岩石中含有的铀是岩石形成初期时(岩石形成初期不含铅)的一半．铀238衰变后形成铅206，铀238的相对含量随时间变化的规律如图所示．图中N为铀238的原子数，N0为铀和铅的总原子数，求：(1)地球年龄大约为多少年；(2)被测定的古老岩石样品经过90亿年铀、铅原子数之比是多少．10．一光电管的阴极用极限波长为λ0的材料制成，将它连接在如图所示的电路中，当用波长为λ的光照射阴极K(λ<λ0)，并调节滑动变阻器使光电管阳极A和阴极K之间的电势差逐渐增大到U时，光电流达到饱和且饱和电流为I.则每秒内由阴极K发出的电子个数在数值上等于________，到达阳极A 的电子的最大动能为________．(已知普朗克常量为h，真空中光速为c，元电荷的值为e)如果阳极A和阴极K之间的电势差U不变，仅将同种照射光的强度增到原来的三倍，则到达阳极A的电子的最大动能________(填“变大”、“不变”或“变小”)．11．在微观领域，动量守恒定律和能量守恒定律依然适用．在轻核聚变的核反应中，两个氘核(21H)以相同的动能E0做对心碰撞，该反应中释放的核能为ΔE，假设释放的核能全部转化为氦核(32He)和另一种粒子的动能．(1)写出核反应方程式．(2)在上述轻核聚变的核反应中生成的氦核和另一种粒子的动能各是多少？12．用质子轰击锂核73Li，生成2个α粒子，已知质子的初动能是E＝0.6 MeV，质子、α粒子和锂核的质量分别为m H＝1.007 3 u，mα＝4.001 5 u，m Li＝7.016 0 u，试回答：(1)写出核反应方程．(2)核反应前后发生的质量亏损？(3)核反应中释放的能量为多少？(4)若核反应释放的能量全部用来增加两个α粒子的总动能，则求核反应后两个α粒子具有的总动能．参考答案一.选择题二.非选择题9．解：(1)由于目前研究的岩石中铀的含量是岩石形成初期时的一半，由题图可知对应的时间是45亿年，即地球年龄大约为45亿年．(2)由题图知，经过90亿年，N N 0＝14设铅原子的数目为N ′，则有N N ＋N ′＝14 可得N N ′＝13即经过90亿年铀、铅原子数之比是1∶3.10．解：由于I ＝ne t ，所以每秒内由阴极K 发出的电子个数在数值上等于Ie .到达阳极A 的电子最大初动能：E km ＝h c λ－h cλ0＋eU .若不改变阳极与阴极之间的电势差，仅将同种照射光的强度增加到原来的三倍，因为照射光的频率不变，故到达阳极的电子最大动能不变．11．解：(1)核反应方程为221H→32He ＋10n 或21H ＋21H→32He ＋10n.(2)根据核反应中系统的能量守恒，有E kHe ＋E kn ＝2E 0＋ΔE ，根据核反应中系统的动量守恒，有p He －p n ＝0，由E k ＝p 22m 可知E kHe E kn ＝m n m He ＝13，解得E kHe ＝14(2E 0＋ΔE )，E kn ＝34(2E 0＋ΔE )．12．解：(1)根据质量数守恒、电荷数守恒得11H ＋73Li→242He.(2)质量亏损： Δm ＝m Li ＋m H －2m α＝7.016 0 u ＋1.007 3 u －2×4.001 5 u ＝0.020 3 u. (3)由爱因斯坦质能方程得ΔE ＝0.020 3×931.5 MeV ＝18.909 45 MeV . (4)根据题意得E k ＝E ＋ΔE＝0.6 MeV ＋18.909 45 MeV ＝19.509 45 MeV .。
2021版高考物理总复习第十二章波粒二象性原子结构和原子核章末质量检测
2021版高考物理总复习第十二章波粒二象性原子结构和原子核章末质量检测章末质量检测(十二)(时刻：40分钟 满分：80分)一、选择题(本题共11小题，每小题6分，共66分。
1～7题为单项选择题，8～11题为多项选择题)1.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.只要光照耀的时刻足够长，任何金属都能发生光电效应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，单位时刻内逸出的光电子数就越多解析 逸出功W ＝hν0，W ∝ν0，选项A 正确；只有照耀光的频率ν大于金属的极限频率ν0，才能发生光电效应现象，若照耀光的频率小于金属的极限频率，不管光照耀时刻多长，都不能发生光电效应现象，选项B 错误；由光电效应方程hν＝12mv 2max ＋W 知，因ν不确定，无法确定12mv 2max 与W 的关系，选项C 错误；光强E ＝nhν，ν越大，E 一定，则光子数n 越小，单位时刻内逸出的光电子数就越少，选项D 错误。
答案 A2.放射性元素钋(21084Po)发生衰变时，会产生42He 和一种未知粒子，并放出γ射线，其核反应方程为21084Po→ y82X ＋42He ＋γ。
下列说法正确的是( ) A.42He 的穿透能力比γ射线强 B.y ＝206C.X 核的中子个数为126D.这种核反应为β衰变解析 42He 的穿透能力比γ射线弱，选项A 错误；y ＝210－4＝206，选项B 正确；X 核的中子个数为206－82＝124，选项C 错误；题中的核反应为α衰变，选项D 错误。
答案 B3.某一放射性物质发生衰变时放出α、β、γ三种射线，让这三种射线进入磁场，运动情形如图1所示，下列说法正确的是( )图1A.该放射性物质的半衰期随着温度的升高会增大B.C粒子是原子核的重要组成部分C.A粒子一定带正电D.B粒子的穿透性最弱解析半衰期是由放射性元素本身决定的，不随温度的升高发生变化，故选项A错误；依照左手定则可知，C粒子带负电，因此是电子，电子是原子核内的一个中子转化为一个质子时放出的，电子不是原子核的组成部分，故选项B错误；A粒子在垂直于纸面向里的磁场中向上运动，向左偏转，由左手定则可知，A粒子一定带正电，故选项C正确；B粒子在磁场中不发生偏转，可知B为γ射线，B粒子的穿透性最强，故选项D错误。
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2021年广东省新高考物理总复习测试卷
波粒二象性原子结构与原子核
考生注意：
1．本试卷分第Ⅰ卷(选择题)和第Ⅱ卷(非选择题)两部分，共4页．
2．答卷前，考生务必用蓝、黑色字迹的钢笔或圆珠笔将自己的姓名、班级、学号填写在相应位置上．
3．本次考试时间90分钟，满分100分．
4．请在密封线内作答，保持试卷清洁完整．
第Ⅰ卷(选择题，共64分)
一、选择题(本题共16小题，每小题4分，共64分．在每小题给出的四个选项中，第1～8题只有一个选项正确，第9～16题有多项正确，全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错或不选的得0分)
1．入射光照到某金属表面发生光电效应，若入射光的强度减弱，而频率保持不变，则下列说法中正确的是()
A．从光照射到金属表面上到金属发射出光电子之间的时间间隔将明显增加
B．逸出的光电子的最大初动能减小
C．单位时间内从金属表面逸出的光电子数目将减少
D．有可能不发生光电效应
2．如图1所示为康普顿效应示意图，光子与一个静止的电子发生碰撞，图中标出了碰撞后电子的运动方向．设碰前光子频率为ν，碰后为ν′，则关于光子碰后的运动方向和频率的说法中正确的是()
图1
A．可能沿图中①方向B．可能沿图中②方向
C．ν＝ν′D．ν<ν′
3．利用光电管研究光电效应实验如图2所示，用频率为ν的可见光照射阴极K，电流表中有电流通过，则()
图2
A．用紫外线照射，电流表不一定有电流通过
B．用红光照射，电流表一定无电流通过
C．用频率为ν的可见光照射K，当滑动变阻器的滑动触头移到A端时，电流表中一定无电流通过
D．用频率为ν的可见光照射K，当滑动变阻器的滑动触头向B端滑动时，电流表示数可能不变
4．现有a、b、c三束单色光，其波长关系为λa＞λb＞λc.用b光束照射某种金属时，恰能发生光电效应．若分别用a光束和c光束照射该金属，则可以判定() A．a光束照射时，不能发生光电效应
B．c光束照射时，不能发生光电效应
C．a光束照射时，释放出的光电子数目最多
D．c光束照射时，释放出的光电子的最大初动能最小
5．研究光电效应的电路如图3所示．用频率相同、强度不同的光分别照射密封真空管的钠极板(阴极K)，钠极板发射出的光电子被阳极A吸收，在电路中形成光电流．下列关于光电流I与A、K之间的电压U AK的关系图象中，正确的是()
图3。