【导与练】高考物理三轮冲刺 考点对接3年高考题 专题十七 波粒二象性 原子结构和原子核（含解析）(1).doc

专题十七波粒二象性原子结构和原子核高考试题考点一 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=-解析:用强激光照射金属,由于其光子密度极大,一个电子在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.“当增大反向电压u,使光电流恰好减小到零时”,即为:从阴极k逸出的具有最大初动能的光电子,恰好不能到达阳极a.以从阴极k逸出的且具有最大初动能的光电子为研究对象,由动能定理得-ue=0-m由光电效应方程得nh=m+w(n=2,3,4)由两式解得u=-(n=2,3,4).故选项b正确,选项a、c、d错误.答案:b2.(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解析:光电效应中光电流的大小与光强有关,与时间无关,选项a错误;发生光电效应的条件是入射光的频率大于等于材料的极限频率,选项b错误,d正确;入射光的频率越大,遏止电压越大,选项c正确.答案:cd3.(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解析:由图像知,甲、乙光对应的遏止电压相等,由euc=hc得甲、乙光频率相等,选项a错误.由euc=hc,=可知丙光的波长小于乙光波长,乙光对应的截止频率小于丙光的截止频率,选项b正确,c错误.由mev2=euc可知甲光对应的光电子最大初动能小于丙光对应的光电子最大初动能,选项d错误.答案:b点评： 通过对光电流与电压关系图线考查不同频率光的截止频率和遏止电压,是高考对光电效应考查的常见形式.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.答案:c6.(2013年江苏卷,12c(1)(2),8分)(1)如果一个电子的德布罗意波长和一个中子的相等,则它们的也相等.a.速度b.动能c.动量d.总能量(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.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.(2012年山东理综,38(1),4分)氢原子第n能级的能量为en=,其中e1为基态能量.当氢原子由第4能级跃迁到第2能级时,发出光子的频率为1;若氢原子由第2能级跃迁到基态,发出光子的频率为2,则=.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1.(2013年广东理综,17,6分)铀核裂变是核电站核能的重要来源,其一种裂变反应式是+ +.下列说法正确的有()a.上述裂变反应中伴随着中子放出b.铀块体积对链式反应的发生无影响c.铀核的链式反应可人工控制d.铀核的半衰期会受到环境温度的影响解析: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.答案:ac2.(2013年天津理综,1,6分)下列说法正确的是()a.原子核发生衰变时要遵守电荷守恒和质量守恒的规律b.射线、射线、射线都是高速运动的带电粒子流c.氢原子从激发态向基态跃迁只能辐射特定频率的光子d.发生光电效应时光电子的动能只与入射光的强度有关解析: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.答案:c3.(2013年重庆理综,2,6分)铀是常用的一种核燃料,若它的原子核发生了如下的裂变反应:a+b+,则a+b可能是()a.b.c.d.解析: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.答案:d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.(2013年新课标全国卷,35(1),5分)关于原子核的结合能,下列说法正确的是.(填正确答案标号)a.原子核的结合能等于使其完全分解成自由核子所需的最小能量b.一重原子核衰变成粒子和另一原子核,衰变产物的结合能之和一定大于原来重核的结合能c.铯原子核()的结合能小于铅原子核()的结合能d.比结合能越大,原子核越不稳定e.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解析: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.答案:abc5.(2013年大纲全国卷,16,6分)放射性元素氡()经衰变成为钋(),半衰期约为3.8天;但勘测表明,经过漫长的地质年代后,目前地壳中仍存在天然的含有放射性元素的矿石,其原因是()a.目前地壳中的主要来自于其他放射性元素的衰变b.在地球形成的初期,地壳中元素的含量足够高c.当衰变产物积累到一定量以后,的增加会减慢的衰变进程d.主要存在于地球深处的矿石中,温度和压力改变了它的半衰期解析: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.答案:a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.(2012年重庆理综,19,6分)以下是物理学史上3个著名的核反应方程x2yyxyzx、y和z是3种不同的粒子,其中z是()a.粒子b.质子c.中子d.电子解析: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.答案:c7.(2012年广东理综,18,6分)能源是社会发展的基础,发展核能是解决能源问题的途径之一.下列释放核能的反应方程,表述正确的有()a.是核聚变反应b. 是衰变c. 是核裂变反应d. 是衰变解析: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.答案:ac8.(2011年浙江理综,15,6分)关于天然放射现象,下列说法正确的是()a.射线是由氦原子核衰变产生b.射线是由原子核外电子电离产生c.射线是由原子核外的内层电子跃迁产生d.通过化学反应不能改变物质的放射性解析: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.答案:d9.(2009年北京理综,14,6分)下列现象中,与原子核内部变化有关的是()a.粒子散射现象b.天然放射现象c.光电效应现象d.原子发光现象解析: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.答案:b10.(2013年新课标全国卷,35(1),6分)一质子束入射到静止靶核上,产生如下核反应:px+n,式中p代表质子,n代表中子,x代表核反应产生的新核.由反应式可知,新核x的质子数为,中子数为.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.(2013年山东理综,38(1),4分)恒星向外辐射的能量来自于其内部发生的各种热核反应,当温度达到108 k时,可以发生“氦燃烧”.(1)完成“氦燃烧”的核反应方程:+.(2)是一种不稳定的粒子,其半衰期为2.610-16 s.一定质量的,经7.810-16 s后所剩占开始时的.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.(2012年江苏卷,12c(2),4分)一个中子与某原子核发生核反应,生成一个氘核,其核反应方程式为.该反应放出的能量为q,则氘核的比结合能为.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.(2011年天津理综,12(1),6分)回旋加速器在核科学、核技术、核医