高考物理二轮复习 专题五 加试选择题题型强化（多选题型）第3讲 波粒二象性 原子和原子核课件.ppt

第3讲波粒二象性原子和原子核 专题五加试选择题题型强化 多选题型 考点一光电效应的规律和理解 考点三核反应与核能 考点二玻尔理论和能级 真题研究 1 多选 2016 浙江4月选考 16 在光电效应实验中 采用极限频率为 c 5 5 1014hz钠阴极 已知普朗克常量h 6 6 10 34j s 电子质量m 9 1 10 31kg 用频率 7 5 1014hz的紫光照射钠阴极产生光电子的a 动能的数量级为10 19jb 速率的数量级为108m sc 动量的数量级为10 27kg m sd 德布罗意波长的数量级为10 9m 答案 解析 1 2 3 4 解析根据ek h w0 w0 h c 得 ek 1 32 10 19j a正确 1 2 3 4 2 多选 人教版选修3 5p34 例题 改编 如图1是用光照射某种金属时逸出的光电子的最大初动能随入射光频率变化的图线 直线与横轴的交点坐标为4 27 与纵轴交点坐标为0 5 由图可知图1a 该金属的截止频率为4 27 1014hzb 该金属的截止频率为5 5 1014hzc 该图线的斜率表示普朗克常量d 该金属的逸出功为0 5ev 模拟训练 1 2 3 4 答案 解析 1 2 3 4 解析根据爱因斯坦光电效应方程ek h w0 ek 图象的横轴的截距大小等于截止频率 由图知该金属的截止频率为4 27 1014hz 故a正确 b错误 由ek h w0得知 该图线的斜率表示普朗克常量h 故c正确 当ek h w0 0时 逸出功为w0 h c 6 63 10 34j s 4 27 1014hz 2 831 10 19j 1 77ev 故d错误 3 多选 如图2所示 用导线把验电器与锌板相连接 当用紫外线照射锌板时 发生的现象是a 有光子从锌板逸出b 有电子从锌板逸出c 验电器指针张开一个角度d 锌板带负电 答案 解析 1 2 3 4 图2 1 2 3 4 解析用紫外线照射锌板是能够发生光电效应的 锌板上的电子吸收紫外线的能量从锌板表面逸出 称之为光电子 故a错误 b正确 锌板与验电器相连 带有相同电性的电荷 锌板失去电子应该带正电 且失去电子越多 带正电的电荷量越多 验电器指针张角越大 故c正确 d错误 4 如图3所示为光电管工作原理图 当有波长 均指真空中的波长 下同 为 的光照射阴极k时 电路中有光电流 则a 换用波长为 1 1 的光照射阴极k时 电路中一定没有光电流b 换用波长为 2 2 的光照射阴极k时 电路中一定有光电流c 增加电路中电源电压 电路中的光电流一定增大d 将电路中电源的极性反接 电路中可能有光电流 1 2 3 4 答案 解析 图3 1 2 3 4 解析波长为 1 1 的光的频率有可能大于极限频率 电路中可能有光电流 a错误 波长为 2 2 的光的频率一定大于极限频率 电路中一定有光电流 b正确 光电流的强度与入射光的强度有关 c错误 将电路中电源的极性反接 加的是反向电压 此反向电压可能低于遏止电压 d正确 规律总结 1 光电效应在光的照射下金属中的电子从金属表面逸出的现象 叫做光电效应 发射出来的电子叫做光电子 2 实验规律 1 每种金属都有一个极限频率 2 光子的最大初动能与入射光的强度无关 只随入射光的频率增大而增大 3 光照射到金属表面时 光电子的发射几乎是瞬时的 4 光电流的强度与入射光的强度成正比 3 爱因斯坦光电效应方程 1 光子 光不仅在发射和吸收时能量是一份一份的 而且光本身就是由一个个不可分割的能量子组成的 这些能量子称为光子 频率为 的光的能量子为h 2 爱因斯坦光电效应方程 表达式 h ek w0或ek h w0 物理意义 金属中电子吸收一个光子获得的能量是h 这些能量一部分用于克服金属的逸出功 剩下的表现为逸出后电子的初动能ek 真题研究 1 多选 2017 浙江4月选考 14 下列说法正确的是a 射线都是电磁波b 原子核中所有核子单独存在时质量总和大于该原子核的总质量c 在lc振荡电路中 电容器刚放电时 电容器极板上电量最多 回路电流最小d 处于n 4激发态的氢原子共能辐射出4种不同频率的光子 答案 解析 1 2 3 4 5 6 解析 射线为高速电子流 不是电磁波 选项a错 原子核的总质量小于组成它的所有核子的质量之和 所以选项b正确 lc振荡电路中 电容器开始放电时 由于自感线圈的阻碍作用 因此回路电流从小变大 即选项c正确 处于n 4激发态的氢原子可以放出 6种不同频率的光子 选项d错 1 2 3 4 5 6 2 多选 2016 浙江10月选考 15 如图4为氢原子能级图 氢原子中的电子从n 5能级跃迁到n 2能级可产生a光 从n 4能级跃迁到n 2能级可产生b光 a光和b光的波长分别为 a和 b 照射到逸出功为2 29ev的金属钠表面均可产生光电效应 遏止电压分别为ua和ub 则a a bb ua ubc a光的光子能量为2 86evd b光产生的光电子最大初动能ek 0 26ev 答案 解析 1 2 3 4 5 6 图4 1 2 3 4 5 6 解析根据能级跃迁知识h a e5 e2 0 54 3 4 ev 2 86ev h b e4 e2 0 85 3 4 ev 2 55ev 显然a光的光子能量大于b光的 即a光频率要大 波长要短 所以a错 c正确 根据光电效应方程可知 最大初动能ek h w0 所以a光照射后的最大初动能为eka 2 86 2 29 ev 0 57ev b光照射后的最大初动能为ekb 2 55 2 29 ev 0 26ev 选项d正确 根据遏止电压知识可知 ua ub 选项b正确 3 多选 2015 浙江10月选考 14改编 氢原子从n 6跃迁到n 2能级时辐射出频率为 1的光子 从n 5跃迁到n 2能级时辐射出频率为 2的光子 下列说法正确的是a 频率为 1的光子的能量较大b 频率为 1的光子的动量较大c 做双缝干涉实验时 频率为 1的光产生的条纹间距较大d 用同一种金属做光电效应实验时 若均可发生光电效应 频率为 1的光产生的光电子的最大初动能较大 答案 解析 1 2 3 4 5 6 解析氢原子从高能级跃迁到低能级时会辐射出光子 有h e末 e初 故可知频率为 1的光子能量较大 1 2 a正确 1 2 3 4 5 6 做光电效应实验时 ek h w0 频率为 1的光产生的光电子的最大初动能较大 故d正确 4 多选 人教版选修3 5p58 玻尔理论对氢光谱的解释 改编 氢原子的部分能级如图5所示 已知可见光的光子能量在1 62ev到3 11ev之间 由此可推知 氢原子a 从高能级向n 1能级跃迁时发出的光的波长比可见光的短b 从高能级向n 2能级跃迁时发出的光均为可见光c 从高能级向n 3能级跃迁时发出的光的频率比可见光的高d 从n 3能级向n 2能级跃迁时发出的光为可见光 模拟训练 图5 1 2 3 4 5 6 答案 解析 解析从高能级向n 1能级跃迁时 辐射的光子能量最小为10 2ev 大于可见光的光子能量 则波长小于可见光的波长 故a正确 从高能级向n 2能级跃迁时辐射的光子能量最大为3 4ev 大于可见光的能量 故b错误 从高能级向n 3能级跃迁时辐射的光子能量最大为1 51ev 小于可见光的光子能量 故c错误 从n 3能级向n 2能级跃迁时发出的光子能量为1 89ev 在可见光能量范围之内 故d正确 1 2 3 4 5 6 5 多选 下列关于玻尔原子理论及氢原子能级的说法 正确的是a 原子中的电子运动轨道分布是连续的b 原子中的电子在某一定态时 电子绕原子核运动 但不向外辐射能量c 氢原子的核外电子由一个能级跃迁到另一个能级吸收光子时 氢原子的能量不变d 一群氢原子从n 3能级向n 1能级跃迁 最多能发出3种不同频率的光子 答案 解析 1 2 3 4 5 6 1 2 3 4 5 6 解析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a错误 原子处于称为定态的能量状态时 虽然电子做加速运动 但并不向外辐射能量 故b正确 核外电子由一个能级跃迁到另一个能级时 吸收一定频率的光子后 能量会增大 故c错误 氢原子向低能级跃迁时是随机的 一群处于n 3能级的氢原子向低能级跃迁时最多可能发出 3种不同频率的光子 故d正确 6 多选 2017 嘉兴市3月模拟 氢原子光谱如图6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 10 34j s 则a h 谱线对应光子的能量小于h 谱线对应光子的能量b 图甲所示的四种光均属于可见光范畴c h 对应光子的能量约为10 2evd h 谱线对应的跃迁是从n 3能级到n 2能级 答案 1 2 3 4 5 6 图6 规律总结 1 玻尔理论的理解 1 电子绕核运动的半径是不连续的 2 电子跃迁辐射光子的频率不等于电子绕核圆周运动的频率 3 实物粒子也能使原子发生能级跃迁 4 能级之间跃迁时放出的光子频率是不连续的 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 2 受激跃迁 低能级 高能级 吸收能量 光照 吸收光子 光子的能量必须恰等于能级差 e 碰撞 加热等 只要入射粒子能量大于或等于能级差即可 e外 e 大于电离能的光子被吸收 原子被电离 3 谱线条数的确定方法 1 一个氢原子跃迁发出可能的光谱线条数最多为n 1 2 一群氢原子跃迁发出可能的光谱线条数的两种求解方法 利用能级图求解 在氢原子能级图中将氢原子跃迁的各种可能情况一一画出 然后相加 真题研究 1 2 3 4 1 多选 2017 浙江11月选考 14 下列说法正确的是 答案 解析 c 发生 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 m 则氘核的结合能为 mc2 1 2 3 4 根据重核裂变的核反应方程配平方式可知 选项b正确 衰变时原子核内部中子衰变为质子时释放出高速电子 电子并不是原子核的组成部分 选项c错误 根据质能方程可知 选项d正确 1 2 3 4 答案 解析 解析铀核在裂变过程中需要中子的轰击 产生链式反应 所以选项a错误 选项b正确 链式反应在进行过程中 需要铀矿达到临界体积才能维持链式反应持续不断进行下去 所以选项c正确 1 2 3 4 3 多选 2017 杭州市高三上期末 在家居装饰中常用到花岗岩 大理石等天然石材 这些岩石都含有不同程度的放射性元素 下列说法中正确的是 答案 解析 1 2 3 4 b 衰变中 粒子获得的能量越大 其德布罗意波长越短c 衰变中产生的电子来源于原子核的内部 故半衰期会受元素化学状态的影响d 若某一原子核衰变辐射出一个频率为 的 光子 该过程质量亏损为 m 则h mc2 模拟训练 衰变中产生的电子来源于原子核的内部 但是半衰期不会受元素化学状态的影响 故c错误 原子核衰变后 质量亏损产生的能量为 mc2 h ek 可知h mc2 故d错误 1 2 3 4 1 2 3 4 答案 解析 4 多选 2017 浙江 七彩阳光 联考 2006年美国和俄罗斯的科学家利用回旋加速器 通过ca 钙48 轰击cu 铜249 发生核反应 成功合成了质量数为297的第118号元素 这是迄今为止门捷列夫元素周期表中原子序数最大的元素 实验表明 该元素的原子核先放出3个相同的质量不为零的粒子x 再连续经过3次 衰变后 变成质量数为282的第112号元素的原子核 则a 上述过程中的粒子x是电子b 118号元素的核内含有179个中子c 在 衰变过程中 起主要作用的是强相互作用d 在合成第118号元素的核反应过程 质量数守恒 所以质量不变 1 2 3 4 解析衰变过程中质量数守恒 电荷数守恒 根据电荷数守恒可得 118 3 2 112 0 所以x粒子的核电荷数为零 再根据质量数守恒 297 4 3 282 3 所以x粒子的质量数为1 所以x粒子为中子 a错误 118号元素的核内含有中子数297 118 179个 故b正确 衰变是原子核内的质子和中子结合成