（江苏专版）2019版高考物理一轮复习 专题十六 波粒二象性 原子物理课件.ppt

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7.731014Hz和5.441014Hz,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=hEkB=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4.010-77.610-7m,普朗克常量h=6.6310-34Js。,答案见解析,解析光子的能量E=,取=4.010-7m,则E5.010-19J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21EA-2EB,解析光子能量=h,动量p=,且=得p=,则pApB=21A光照射时,光电子的最大初动能EA=A-W0,同理,EB=B-W0解得W0=EA-2EB,1.(2018课标,17,6分)用波长为300nm的光照射锌板,电子逸出锌板表面的最大初动能为1.2810-19J。已知普朗克常量为6.6310-34Js,真空中的光速为3.00108ms-1。能使锌产生光电效应的单色光的最低频率约为()A.11014HzB.81014HzC.21015HzD.81015Hz,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=-=81014Hz,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,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EkaEkbC.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可知,EkaEkb,则B项正确。由Ek=eU,可知UaUb,则A项错误。若UaUb,说明Ekanb,由n=知vavb,A项错误。sinC=,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2.29eV。波长为420nm的紫光照射在金属钠表面产生光电效应(普朗克常量h=6.6310-34Js,1eV=1.610-19J,c=3.0108m/s)。求入射光子的能量;光电子的最大初动能。,答案2.96eV0.67eV,解析入射光子的能量E=4.7410-19J2.96eV由光电效应方程得Ek=E-W=0.67eV,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.14B.12C.21D.41,答案B经过2T后A剩余的质量mA=m=,B剩余的质量mB=m=,=12。,规律总结质量为m的放射性元素经过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()ACNeBUnIY+nCHHHenDHeAlPn,答案AA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()AHe核的结合能约为14MeVBHe核比Li核更稳定C.两个H核结合成He核时释放能量DU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7MeV,其结合能应为28MeV,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UnBaKr+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。,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=1.672610-27kg,中子的质量mn=1.674910-27kg,粒子的质量m=6.646710-27kg,光速c=3.0108m/s。请计算粒子的结合能。(计算结果保留两位有效数字),答案4.310-12J,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=4.310-12J,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E1(E10)的光照射阴极K时,电路中一定没有光电流B.若换用波长为2(22,根据=可知,波长为1的光的频率不一定小于金属的极限频率,因此有可能发生光电效应现象,A项错误;同理可以判断,B项正确;光电流的大小与入射光的强度有关,在一定频率与强度的光照射下,开始时,光电流随电压U的增加而增大,当U增大到一定程度时,光电流达到饱和值,这时即使再增大U,在单位时间内也不可能有更多的光电子定向移动,光电流也就不会再增加,即饱和光电流是在一定频率与强度的光照射下的最大光电流,增大电源电压,若光电流达到饱和值,则光电流不会增大,C项错误;将电源极性反接,若光电子的最大初动能大于在光电管两极间克服电场力做的功,电路中仍有光电流产生,D项错误。,解题关键理解研究光电效应规律的实验原理是解决本题的关键。,3.(2017江苏四市一模)下列说法正确的是()A.光电效应中,从金属中逸出的光电子的最大初动能与入射光的频率成正比B.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长的方向移动C.核裂变与核聚变反应中均存在质量亏损,会释放出较多的核能DU的半衰期随着环境的不断变化,半衰期可能变短,答案C由Ek=h-W可见,Ek与不是正比关系,故A错。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,故B错。裂变和聚变反应中均释放核能,由E=mc2可知C正确。半衰期只决定于原子核本身,与环境无关,故D错。,4.2018江苏苏锡常镇一模联考,12C(1)放射性元素氡(Rn)的半衰期为T,氡核放出一个X粒子后变成钋核(Po),设氡核、钋核和X粒子的质量为m1、m2、m3,下列说法正确的是()A.该过程的核反应方程是RnPoHeB.发生一次核反应释放的核能为(m2+m3-m1)c2C.1g氡经2T时间后,剩余氡原子的质量为0.5gD.钋核的比结合能比氡核的比结合能大,二、多项选择题(每小题4分,共8分),答案AD根据核反应过程质量数守恒、电荷数守恒,该核反应方程是RnPoHe,故A正确;核反应中亏损的质量转化为能量,故释放的核能为E=(m1-m2-m3)c2,故B错误;1g氡经2T时间后,剩余氡原子的质量为0.25g,故C错误;从氡核衰变到钋核放出核能,所以钋核的比结合能比氡核的比结合能大,故D正确。,解题指导核反应方程要遵循质量数和电荷数守恒;正确利用质能方程求释放的能量;比结合能越大,表示原子核中核子结合得越牢固,原子核越稳定。,5.2016江苏苏锡常镇一模,12C(1)下列说法中正确的是()A.电子的衍射图样证实了实物粒子具有波动性B.为了解释黑体辐射的规律,普朗克提出了能量量子化的观点C.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将放出光子D.光电效应现象中存在极限频率,导致含有光电管的电路存在饱和电流,答案AB衍射是波特有的现象,故A正确。B项叙述正确。电子从半径较小的轨道跃迁到半径较大的轨道时需吸收能量,C错。极限频率是能否产生光电效应的临界频率,与饱和电流的存在性无关,D错。,6.2018江苏南京、盐城一模联考,12C(1)(2)(6分)(1)下面四幅示意图中能正确反映核反应过程的是。(2)氦原子的一个核外电子被电离,形成类氢结构的氦离子。如图所示为氦离子能级的示意图。现有氦离子从n=4能级跃迁到n=能级辐射出的光子能量为10.2eV;用该光照射逸出功为2.29eV的金属钠,光电子产生的最大初动能为eV。,三、非选择题(共33分),答案(1)AD(2)27.91,解析(1)根据核反应过程必须满足质量数守恒和电荷数守恒这两个条件分析可知,A、D正确,B、C均错。(2)由E4-En=10.2eV,即-3.4eV-En=10.2eV得,En=-13.6eV,对应第2能级。由光电效应方程得Ekm=h-W0=10.2eV-2.29eV=7.91eV。,7.(2017江苏新海月考)(10分)(1)加拿大萨德伯里中微子观测站揭示了中微子失踪的原因,即观测到的中微子数目比理论值少是因为部分中微子在运动过程中转化为一个子和一个子。该研究过程中牛顿运动定律(选填“依然适用”或“不能适用”)。若发现子和中微子的运动方向相反,则子的运动方向与中微子的运动方向(选填“相同”“相反”或“无法确定”)。(2)一铜板暴露在波长为的紫外线中,观测到有电子从铜板表面逸出。在铜板所在空间加一方向垂直于板面、大小为E的匀强电场时,电子能运动到与板面的最大距离为d的位置。已知真空中的光速为c,普朗克常量为h,电子的电荷量为e,求:入射光光子的能量;铜板的极限频率。,答案(1)不能适用相同(2)-,解析(1)牛顿运动定律的适用范围是宏观物体低速运动,不适用于微观粒子高速运动;微观粒子在相互作用过程中遵循动量守恒定律,子和中微子的运动方向相反,子与中微子的运动方向相同。(2)入射光光子的能量E0=。由功能关系可知光电子的最大初动能Ekm=eEd设铜板的极限频率为0,则E0=h0+Ekm解得0=-。,考查点本题考查动量守恒定律、光子的能量、光电效应方程等知识。为中等难度题。,知识拓展经典理论适用于宏观、低速的物质世界;微观世界遵守量子力学的理论,高速运动的物体要用相对论理论研究。,8.(2017江苏高考模拟卷二)(11分)(1)如图甲所示为研究发生光电效应时通过光电管上的电流随电压变化的电路,用频率为的单色光照射阴极K时,能发生光电效应。改变光电管两端的电压,测得电流随电压变化的图像如图乙所示。已知电子的带电荷量为-e,真空中的光速为c,普朗克常量为h。从阴极K逸出光电子的最大初动能Ek=,阴极K的极限频率0=。,若用上述单色光照射一群处于基态的氢原子,恰能使氢原子跃迁到n=4的