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 73 1014hz和5 44 1014hz 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 h 0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 h 0 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1 2 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pa pb 1 2 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2 1 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 2 1 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 0 10 7 7 6 10 7m 普朗克常量h 6 63 10 34j s 答案见解析 解析光子的能量e 取 4 0 10 7m 则e 5 0 10 19j根据e w0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2 1 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2 1ea 2eb 解析光子能量 h 动量p 且 得p 则pa pb 2 1a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 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 1014hzc 2 1015hzd 8 1015hz 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h 0 w0 联立得 0 8 1014hz 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n 2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 a b 则一定有ua b 则一定有eka ekbc 若ua b 则一定有h a eka h b 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 a b 据ek h w0可知 eka ekb 则b项正确 由ek eu 可知ua ub 则a项错误 若ua ub 说明eka ekb 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h a eka h b 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 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 a b na nb 由n 知va vb a项错误 sinc 故ca cb 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 63 10 34j s 1ev 1 6 10 19j c 3 0 108m s 求 入射光子的能量 光电子的最大初动能 答案 2 96ev 0 67ev 解析 入射光子的能量e 4 74 10 19j 2 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 1 4b 1 2c 2 1d 4 1 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 6726 10 27kg 中子的质量mn 1 6749 10 27kg 粒子的质量m 6 6467 10 27kg 光速c 3 0 108m 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 3 10 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 3 10 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 e1 0 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xn oh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 3he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 al 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 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 an俘获一个 粒子 产生o并放出一个粒子bal俘获一个 粒子 产生p并放出一个粒子cb俘获一个质子 产生be并放出一个粒子dli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 heoh 选项a错误alhepn 选项b正确 behe 选项c错误lihhehe 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uthhe 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 0 107m 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palsi 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量之和e 硅原子核速度的数量级为105m 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palsi 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 s 3 6 105m 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 acnebpsecuthhednheoheunxesr nfhhhen 答案cabef 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 hhhenbnheohchealpndunbakr n c组教师专用题组 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 nheohbuthhechhhendthpae 答案ba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 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 25g 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ac1886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 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 9mev和hhhe x 17 6mev 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6c 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 1xyhe 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 0v 由 mc2 mv 2 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2016 2018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 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 h c 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 h c euc 解得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440nm 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 1 10 31kg 电子电荷量e 1 6 10 19c 普朗克常量h 6 6 10 34j s 加速电压的计算结果取一位有效数字 答案 1 5 10 23kg m s u 8 102v 解析 由 得p kg m s 1 5 10 23kg m s eu ek 且 联立解得u 代入数据解得u 8 102v 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 8 10 15m时 核力表现为吸引力 距离小于0 8 10 15m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ubakr nc 在衰变方程pu x he 中 x原子核的质量数是234d 卢瑟福发现了质子的核反应方程为hnoh 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 答案ad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 所以a选项是正确的 汤姆孙发现了电子 卢瑟福提出了原子核式结构模型 故b错误 半衰期是统计规律 对少量原子核来讲是没有意义的 故c错误 根据德布罗意波长公式 可以知道 微观粒子的动量越大 其对应的波长就越短 所以d选项是正确的 比结合能的大小反映原子核的稳定情况 比结合能越大 原子核越稳定 故e错误 解题指导根据黑体辐射的规律可以知道 随温度的降低 相同波长的光辐射强度都会减小 同时最大辐射强度向右侧移动 即向波长较长的方向移动 半衰期是大量放射性元素衰变的统计规律 根据德布罗意波长公式 可以知道波长与动量的关系 5 2018江苏苏锡常镇一模联考 12c 2 如图是氢原子的能级示意图 已知基态氢原子能量为e1 普朗克常量为h 则氢原子从n 2能级跃迁到n 1能级时辐射出的光子的频率为 若此光子恰好能使某金属发生光电效应 则当氢原子从能级n 3跃迁到n 1时放出的光子照射到该金属表面时 逸出的光电子的最大初动能为 答案 解析根据玻尔理论 处于n 2能级的氢原子能量为e1 4 当氢原子从能级n 2跃迁到n 1时 放出光子的频率为e1 4 e1 h 根据玻尔理论 处于n 3能级的氢原子能量为e1 9 当氢原子从能级n 3跃迁到n 1时 放出光子的能量为e1 9 e1 8e1 9 照射到该金属表面时 逸出的光电子的最大初动能为ek 8e1 9 3e1 4 6 2018江苏苏锡常镇四市联考 12c 2 正电子发射型计算机断层显像 是核医学领域比较先进的临床检查影像技术 放射性同位素在衰变过程中会释放出正电子 一个正电子遇到一个电子后发生湮灭 产生方向相反的一对光子 已知电子质量为m 光速为c 则一对静止的正 负电子湮灭过程中产生的一个光子能量是 湮灭的反应方程式为 答案mc2ee 2 解析由于光子无静止的质量 则电子对撞过程中的质量亏损为 m 2m 0 2m 由爱因斯坦质能方程知电子对撞放出的能量为 e mc2 2mc2 根据能量守恒得 每个光子的能量为mc2 根据质量数守恒与电荷数守恒写出湮灭的反应方程式为ee 2 7 2017江苏六市二模 2017年1月 我国 墨子号 量子科学实验卫星正式进入应用研究 在量子理论中 有共同来源的两个微观粒子 不论它们相距多远 它们总是相关的 一个粒子的行为会立即影响到另一个粒子的状态 这就是所谓的量子纠缠 1 关于量子理论 下列说法中正确的有 a 玻尔氢原子理论 第一次提出了能量量子化的概念b 爱因斯坦研究光电效应提出光子说 光子说属于量子理论的范畴c 量子理论中 实物粒子具有波粒二象性d 微观粒子在受力情况和初速度确定的前提下 可以确定它此后运动状态和位置 2 设一对静止的正 负电子湮灭后产生两个光子a和b 已知电子质量为m 真空中光速为c 普朗克常量为h 则光子a的频率是 若测得光子a的波长为 则光子b的动量大小为 3 原子核的能量也是量子化的 钍核th 的能级图如图所示ac发生 衰变产生钍核 钍核处于n 3的能级 写出ac发生 衰变的方程 发生上述衰变时 探测器能接收到 射线谱线有几条 求波长最长的 光子的能量e 答案 1 bc 2 3 见解析 解析 1 能量量子化概念首先由普朗克提出 a错 d选项违反了不确定性关系 选b c 2 由质能方程得 e mc2 2mc2又因为 e 2h 所以 b光子动量p a b光子频率相等 波长也相等 3 acthe 在三个能级间跃迁有3条谱线 波长最长对应能级差最小 e e2 e1 0 0721mev 考查点本题考查光的波粒二象性 能级跃迁 光电效应 核反应方程 物质波 质能方程等知识 为中等难度题 命题研究本题情景设置新颖 不落俗套 而且紧扣基础知识和基本能力 为一道好题 8 2017江苏四市一联 12c 2 3 2 氢原子各定态能量为en e1为基态氢原子能量 现有大量氢原子处于n 4激发态 这些氢原子可以发出种不同频率的光子 其中频率最大的光子能量为频率最小的光子能量的倍 可保留分数 3 静止的锂核li俘获一个速度为8 106m s的中子 发生核反应后产生了两个新粒子 其中一个粒子为氦核he 它的速度大小是3 5 106m s 方向与反应前的中子速度方向相同 试写出核反应方程 并求反应后产生的另一个粒子的速度大小 答案 2 6 3 见解析 解析 2 由 6可见 可以发出6种不同频率的光子 3 核反应方程为linheh由动量守恒定律得 mnvn mhevhe mhvh得 vh 2 106m s速度大小为2 106m s 考查点本题考查氢原子能级 核反应方程 动量守恒等知识 为中等难度题 思路点拨画出能级图 并在能级图上标出跃迁的各种情况 形象直观 易于解题 根据质量数守恒和电荷数守恒 书写核反应方程 1 2018江苏泰州摸底 12c 1 下表给出了四种放射性同位素的辐射线和半衰期 在医疗技术中 常用放射线治疗肿瘤 其放射线必须满足 具有较强的穿透能力 以辐射到体内的肿瘤处 在较长时间内具有相对稳定的辐射强度 为此所选择的放射源应为 b组2016 2018年高考模拟 综合题组 时间 30分钟分值 50分 一 选择题 每题3分 共9分 a 钋210b 锝99c 钴60d 锶90 答案c因放射线要有较强的穿透能力 所以应为 射线 要使其在较长时间具有相对稳定的辐射强度 放射源应具有较长的半衰期 故选项c正确 知识链接在放射性元素产生的三种射线中 射线的穿透能力最强 射线的电离能力最强 2 2018江苏泰州调研 12c 1 如图所示是光电管的原理图 已知当有波长为 0的光照到阴极k上时 电路中有光电流 则 a 若换用波长为 1 1 0 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 2 0 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 电路中光电流一定增大d 若将电源极性反接 电路中一定没有光电流产生 答案b用波长为 0的光照射阴极k 电路中有光电流 说明入射光的频率大于金属的极限频率 换用波长为 1的光照射阴极k 因为 1 2 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