【导与练】（浙江专用）高考物理大一轮总复习 配套三年真题突破全解全析 专题十七 波粒二象性 原子结构和原子核IB部分(1).doc

专题十七波粒二象性原子结构和原子核(ib部分)高考试题 考点一 光电效应1.(2013年北京理综,20,6分)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所示.用频率为的普通光源照射阴极k,没有发生光电效应,换用同样频率的强激光照射阴极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ka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为逸出功,h为普朗克常量,e为电子电荷量)()a.u=- b.u=-c.u=2h-wd.u=-2.(2011年广东理综,18,6分)光电效应实验中,下列表述正确的是()a.光照时间越长光电流越大b.入射光足够强就可以有光电流c.遏止电压与入射光的频率有关d.入射光频率大于极限频率才能产生光电子3.(2010年浙江理综,16,6分)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.乙光对应的截止频率大于丙光的截止频率d.甲光对应的光电子最大初动能大于丙光的光电子最大初动能4.(2011年福建理综,29(1),6分)爱因斯坦因提出了光量子概念并成功地解释光电效应的规律而获得1921年诺贝尔物理学奖.某种金属逸出光电子的最大初动能ekm与入射光频率的关系如图所示,其中0为极限频率.从图中可以确定的是.(填选项前的字母)a.逸出功与有关b.ekm与入射光强度成正比c.当n)可知,两个能级间的能量差值越大,辐射光的频率越大,波长越短,从图中可看出,能量差值最大的是e3-e1,辐射光的波长a最短,能量差值最小的是e3-e2,辐射光的波长b最长,所以谱线从左向右的波长依次增大的是a、c、b,选项c正确,选项a、b、d错误.6.解析:(1)根据=,如果一个电子和一个中子的德布罗意波长相等,则它们的动量大小相等,选项c正确.(2)根据玻尔理论rn=n2r1可知电子处在n=3的轨道上比处在n=5的轨道上离氦核的距离近.大量he+处在n=4的激发态时,发射的谱线有6条.答案:(1)c(2)近67.解析:由于h=em-en,而en=,由此得=.答案:考点三:天然放射现象核反应核能【高考真题】1.ac由题干中的裂变反应式可以看出,有中子放出,所以选项a正确;根据铀核裂变知识可知,铀块体积必须大于临界体积后,裂变链式反应才能发生,选项b错误;通常人们可以利用镉棒吸收中子,从而达到控制链式反应的目的,选项c正确;半衰期与周围环境及所处状态无关,故选项d错误.2.c原子核发生衰变时,遵守电荷数守恒、质量数守恒,而不是遵守电荷守恒和质量守恒的规律,选项a错误;射线、射线是高速运动的带电粒子流,射线是不带电的光子,选项b错误;氢原子从激发态向基态跃迁时,只能辐射能量等于两能级差的特定频率的光子,选项c正确;由光电效应方程知,发生光电效应时,光电子的动能只与入射光的频率有关,而与入射光的强度无关,选项d错误.3.d利用质量数守恒和电荷数守恒判断可能的核反应方程.选项a不满足质量数和电荷数守恒;选项b不满足质量数守恒;选项c不满足电荷数守恒.只有选项d正确.点评:考查核反应方程中的质量数守恒和电荷数守恒,主要考查学生的推理能力.4.abc原子核分解成自由核子时,需要的最小能量就是原子核的结合能,选项a正确.重核衰变时释放能量,衰变产物更稳定,即衰变产物的比结合能更大,衰变前后核子数不变,所以衰变产物的结合能之和一定大于原来重核的结合能,选项b正确.铯核的核子数比铅核的核子数少,其结合能也小,选项c正确.比结合能越大,原子核越稳定,选项d错误.自由核子组成原子核时放出能量,这就称为结合能,它等于把一个复合粒子分成自由核子时所给予的能量,所以质量亏损对应的能量与结合能是相等的,选项e错误.5.a由于的半衰期较短,衰变速度较快,经过漫长地质年代地壳中的含量极少,显然目前地壳中的不是因为原来含量高而是由其他元素衰变生成的,选项a正确,选项b错误;放射性元素的半衰期只由原子核本身决定,与其他因素无关,选项c、d错误.点评:对于放射性元素的半衰期,切记它是由原子核自身因素决定的,与所处的物理环境和化学状态均无关;半衰期是一个统计规律对少数原子核没有意义.6.c设x、y、z粒子的电荷数分别为m,n,p,由于核反应前后电荷数守恒,则m+3=2nn+7=m+8n+4=p+6,由联立解得:m=1,n=2,p=0,故z为中子,选项c正确.7.ac和聚变生成和,选项a正确;原子核放出粒子的衰变才是衰变,选项b错误;中子轰击,裂变成两个中等质量的原子核,是裂变反应,选项c正确;原子核放出粒子的衰变才是衰变,选项d错误.8.d射线本身是高速氦核流,所以选项a错误;射线是高速电子流,是原子核内一个中子变成一个质子时放射出的电子,不是核外电子电离产生的,所以选项b错误;射线是衰变或衰变发生时,产生的新核由于具有过多的能量(处于激发态)而辐射出的光子流,所以选项c错误;化学反应中不会形成新的原子核,而物质的放射性是由组成物质的元素的原子核决定,所以选项d正确.9.b天然放射现象是放射性物质的原子核自发地放出、和射线的现象,必然使原子核内部发生变化.故选b.10.解析:由质量数和电荷数守恒得核反应方程为,由此可知,新核x为,则新核质子数为14,中子数为13.答案:141311.解析:(1)根据质量数和电荷数守恒可知+. (2)经历半衰期的次数n=3,故剩余的占开始时的=.答案:(1) (或)(2)或(12.5%)12.解析:氘核可表示为,根据质量数守恒和电荷数守恒可知未知原子核的质量数是1,电荷数是1,应该是氢的原子核,即.释放的核能e=mc2,即e=q,氘核的比结合能是.答案：13.解析:核反应方程为.设碳11原有质量为m0,经过t1=2.0 h剩余的质量为m1,据半衰期定义有=1.6%.答案：1.6%三年模拟能力提升1.a增大a光的强度,则单位时间内入射的光子数增多,单位时间内飞出的光电子数增多,金属板带电荷量增多,验电器指针偏角增大,选项a正确;a光照射金属板时验电器的金属球与金属板带电性质相同,均带正电,选项b错误;依题意知,a光频率高于b光频率,由c=可得a光波长小于b光波长,选项c错误;氢原子从n=4的能级向n=2的能级跃迁时释放的光子能量e4-e1=-0.85 ev-(-3.4 ev)=2.55 ev,从n=5的能级向n=2的能级跃迁时释放的光子能量e5-e2=-0.54 ev-(-3.4 ev)=2.86 ev,故选项d错误.2.解析:由题图可知光电子能逸出的截止频率c=4.271014hz,当入射光频率为5.51014hz时,逸出的光电子能量为0.5 ev,由于图线斜率表示普朗克常量,则h=js=6.510-34 js.答案:6.510-34点评:对于光电效应问题,在掌握逸出功、爱因斯坦光电效应方程等知识的基础上,要加强自己的读图能力和应用知识解决实际问题的能力.3.解析:根据爱因斯坦光电效应方程,所求光电子的最大初动能为ek=h-w0=2hc-hc=hc.金属的逸出功与金属本身有关,而与照射光的频率无关,所以即使照射光的频率增大了,逸出功也不会改变.答案:hc不变4.解析:由i=q/t,q=ne可得每秒内由k极发射的电子数为n=i/e=3.51015.由爱因斯坦光电效应方程得ek=hc/-w0,w0=hc/0.而ek=ek+eu,联立解得电子到达阳极a时的最大动能为ek=6.510-19j.如果电势差u不变,而照射光的强度增到原值的三倍,此时电子到达阳极a时的最大动能不变.答案:3.510156.510-19不变5.解析:(1)每个光子的能量e=h=hc/=3.31510-19j2.07 ev.(2)根据爱因斯坦光电效应方程ek=h-w0可得,该金属的逸出功w0=h-ek=2.07 ev-0.25 ev=1.82 ev.答案:(1)2.07 ev(2)1.82 ev6.a卢瑟福利用粒子轰击氮原子核,发现了质子,如图a所示;汤姆孙研究阴极射线时发现了电子,如图b所示;卢瑟福做了粒子散射实验,提出了原子的核式结构模型,如图c所示;卢瑟福的学生利用粒子轰击铍原子核时,发现了中子,如图d所示.7.d这群处于n=3激发态的氢原子能发出=3种不同频率的光,其中从n=3跃迁到n=1所发出的光子能量最高,波长最短,最高能量为12.09 ev,用该光子照射金属钠表面所发出的光电子的初动能最大,最大值为ekm=hm-w0=9.60 ev,选项d正确.8.解析:该金属的逸出功为w0=e4-e2=-0.85 ev-(-3.40 ev)=2.55 ev.一群处于n=4的能级的氢原子向低能级跃迁,共可以辐射n=种=6种不同频率的光子,在这些光子中,只有氢原子从n=4向n=3的能级跃迁时和氢原子从n=3向n=2的能级跃迁时辐射的光子能量低于该金属的逸出功,所以这6种光子中,能使该金属发生光电效应的频率共有4种.答案:2.5549.解析:让处于n=1的汞原子跃迁到n=3能级,则入射光光子能量为-2.7 ev-(-10.4 ev)=7.7 ev.处于n=3的汞原子从n=3能级跃迁到n=2能级时,发出光的波长最大,发出光的最大波长为=m=4.410-7m.答案:7.74.410-710.a光子像其他粒子一样,不但具有能量,也具有动量,选项a正确;玻尔认为,原子中电子轨道是量子化的,能量也是量子化的,选项b错误;将由放射性元素组成的化合物进行高温分解,不会改变放射性元素的半衰期,选项c错误;原子核的质量小于组成它的核子的质量之和,这个现象叫做质量亏损,选项d错误.11.c衰变时,原子核放出一个电子,同时转化成新核,形如,可见,原子序数增加1,选项a错误;氢原子由n=3的能级跃迁时,能辐射n=种=3种频率的光子,选项b错误;根据光电效应方程ek=h-w0可知,选项c正确;放射性元素的半衰期由原子核内部的本身因素决定,与原子所处的物理状态或化学状态无关,选项d错误.12.b射线是放射性元素发生衰变时原子核内的中子转化为质子时产生的电子流,选项a错误;半衰期只具有统计意义,对少数粒子不适用,选项c错误;福岛第一核电站是利用重核裂变时释放的核能来发电,选项d错误;选项b正确.13.a根据爱因斯坦光子说可知,选项a正确;由爱因斯坦的光电效应方程ek=h-w0可知,光电子的最大初动能ek与入射光频率有关,若入射光频率不变,光强增大,则单位时间内入射的光子数增多,单位时间内飞出的光电子数增多,但光电子的最大初动能不变,故选项b错误;爱因斯坦的质能方程e=mc2只说明能量e与质量m有对应关系,并非相互转化,选项c错误;每个核子的结合能由小变大的核反应中,原子核质量有亏损要释放能量,故选项d错误.14.解析:(1)根据电荷数守恒和质量数守恒可得1.(2)该反应的质量亏损是m=235.043 9 u+1.008 7 u-89.907 7 u-135.907 2 u-101.008 7 u=0.150 7 u.根据爱因斯坦方程e=mc2=0.150 7931.5 mev140.4 mev.答案:(1)1(2)140.415.解析: (1).(2)设中子质量为m0,核质量为mc,甲核质量为m甲,