2018年高考物理大二轮复习专题八波粒二象性原子与原子核讲学案.docx

专题八 波粒二象性 原子与原子核课标卷高考命题分析年份题号题型分值模型情景难度2015年卷35题(1)填空题5分光电效应易卷35题(1)填空题5分波粒二象性易2016年卷35题(1)填空题5分光电效应易卷35题(1)填空题5分核反应方程易卷35题(1)填空题5分核反应与动量守恒易2017年卷17题选择题6分核能的计算中卷15题选择题6分半衰期；动量守恒定律；质能方程易卷19题选择题6分光电效应中1氢原子能级图(1)能级图如图1所示图1(2)一群氢原子处于量子数为n的激发态时，最多可能辐射出的光谱线条数：NC.2原子核的衰变衰变类型衰变衰变衰变方程XYHeXYe衰变实质2个质子和2个中子结合成一整体射出中子转化为质子和电子2H2nHenHe衰变规律电荷数守恒、质量数守恒3.核能(1)原子核的结合能：克服核力做功，使原子核分解为单个核子时吸收的能量，或若干单个核子在核力的作用下结合成原子核时放出的能量(2)质量亏损：原子核的质量小于组成它的核子的质量之和的现象注意质量数与质量是两个不同的概念(3)质能方程：Emc2，即一定的能量和一定的质量相联系，物体的总能量与它的质量成正比4光电效应的实验规律(1)任何一种金属都有一个极限频率，入射光的频率低于这个频率时不发生光电效应(2)光电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)入射光照射到金属板上时，光电子的发射几乎是瞬时的，一般不会超过109 s.(4)当入射光的频率大于极限频率时，饱和光电流的大小与入射光的强度成正比5光电效应方程(1)光电子的最大初动能跟入射光子的能量h和逸出功W0的关系为：EkhW0.(2)极限频率c.高考题型1光电效应与光的粒子性例1(多选)(2017全国卷19)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UaUbB若ab，则一定有EkaEkbC若UaUb，则一定有EkaEkbD若ab，则一定有haEkahbEkb答案BC解析由爱因斯坦光电效应方程得EkmhW0，由动能定理得EkmeU，若用a、b单色光照射同种金属时，逸出功W0相同当ab时，一定有EkaEkb，UaUb，故选项A错误，B正确；若UaUb，则一定有EkaEkb，故选项C正确；因逸出功相同，有W0 ha Eka hb Ekb，故选项D错误1处理光电效应问题的两条线索一是光的频率，二是光的强度，两条线索对应的关系是：(1)光子频率高光子能量大产生光电子的最大初动能大(2)光强光子数目多发射光电子数多光电流大2爱因斯坦光电效应方程EkhW0的研究对象是金属表面的电子，光电子的最大初动能随入射光频率的增大而增大(如图2所示)，直线的斜率为h，直线与轴的交点的物理意义是极限频率c，直线与Ek轴交点的物理意义是逸出功的负值图21(2017广东广州市模拟)入射光照射到某金属表面上发生光电效应，若入射光强度减弱，而频率不变，则()A有可能不发生光电效应B逸出的光电子的最大初动能将减小C单位时间内从金属表面逸出的光电子数目将减小D从光照至金属表面上到发射出光电子之间的时间间隔将明显增加答案C解析入射光的频率不变，则仍然能发生光电效应故A错误根据光电效应方程EkhW0知，入射光的频率不变，则最大初动能不变故B错误光的强弱影响的是单位时间内发出光电子的数目，入射光强度减弱，单位时间内从金属表面逸出的光电子数目将减小故C正确发射出光电子的时间非常短，可认为是瞬时的，故D错误2(多选)(2017山东临沂市模拟)如图3所示，N为金属板，M为金属网，它们分别与电池的两极相连，各电池的电动势和极性如图所示，己知金属板的逸出功为4.8 eV.现分别用不同频率的光照射金属板(各光子的能量已在图上标出)，则下列说法正确的是()图3AA图中无光电子射出BB图中光电子到达金属网时的动能大小为1.5 eVCC图中的光电子能到达金属网DD图中光电子到达金属网时的最大动能为3.5 eV答案AB解析因入射光的能量3.8 eV小于金属板的逸出功4.8 eV，依据光电效应发生条件，不能发生光电效应，故A正确；因入射光的能量为4.8 eV(等于金属板的逸出功4.8 eV)，因此光电子逸出时的速度恰好为零，则在电场力加速作用下，到达金属网的动能为1.5 eV，故B正确；入射光的能量为5.8 eV，大于金属板的逸出功4.8 eV，依据光电效应方程EkhW0，逸出来的光电子最大初动能为1.0 eV，根据动能定理，知光电子不能到达金属网，故C错误；逸出的光电子最大初动能为：EkmE光W06.8 eV4.8 eV2.0 eV，到达金属网时最大动能为2.0 eV1.5 eV0.5 eV，故D错误高考题型2原子结构和能级跃迁例2(2017辽宁大连市3月模拟)如图4为氢原子的能级示意图，一群氢原子处于n3的激发态，在向较低能级跃迁的过程中向外发出光子，用这些光照射逸出功为2.25 eV的金属钾，下列说法正确的是()图4A这群氢原子能发出3种频率不同的光，其中从n3跃迁到n2所发出的光波长最短B这群氢原子能发出2种频率不同的光，其中从n3跃迁到n1所发出的光频率最小C金属钾表面所发出的光电子的最大初动能为9.84 eVD金属钾表面所发出的光电子的最大初动能为12.86 eV答案C解析这群氢原子能发出三种频率不同的光，根据玻尔理论hEmEn(mn)得知，从n3跃迁到n2所发出的光能量最小，由Ehh得知，频率最低，波长最长，故A、B错误；从n3跃迁到n1辐射的光子能量最大，发生光电效应时，产生的光电子最大初动能最大，光子能量最大值为13.60 eV1.51 eV12.09 eV，根据光电效应方程得，EkmhW012.09 eV2.25 eV9.84 eV，故C正确，D错误1汤姆孙发现了电子，密立根测出了电子的电荷量，卢瑟福根据粒子散射实验构建了原子的核式结构模型玻尔提出的原子模型很好地解释了氢原子光谱的规律卢瑟福用粒子轰击氮核实验发现了质子，查德威克用粒子轰击铍核发现了中子贝可勒尔发现了天然放射现象，揭示了原子核是有结构的居里夫妇首次发现了放射性同位素2原子的核式结构模型(1)在原子的中心有一个体积很小、带正电荷的核，叫做原子核，而电子在核外绕核运动；(2)原子的全部正电荷和几乎全部的质量都集中在原子核上，带负电的电子在核外空间绕核旋转3能级和能级跃迁：(1)轨道量子化核外电子只能在一些分立的轨道上运动rnn2r1(n1,2,3，)(2)能量量子化原子只能处于一系列不连续的能量状态En(n1,2,3，)(3)吸收或辐射能量量子化原子在两个能级之间跃迁时只能吸收或辐射一定频率的光子，该光子的能量由前后两个能级的能量差决定，即hEmEn(mn)3(2017湖北武汉市2月调考)关于原子结构，下列说法错误的是()A汤姆孙根据气体放电管实验断定阴极射线是带负电的粒子流B卢瑟福粒子散射实验表明：原子中带正电部分的体积很小，但几乎占有全部质量，电子在正电体的外面运动C各种原子的发射光谱都是连续谱D玻尔在原子核式结构模型的基础上，结合普朗克的量子概念，提出了玻尔的原子模型答案C解析各种原子的发射光谱都是明线光谱4关于玻尔原子理论的基本假设，下列说法中正确的是()A原子中的电子绕原子核做圆周运动，库仑力提供向心力B电子绕核运动的轨道半径是任意的C原子的能量包括电子的动能和势能，电子动能可取任意值，势能只能取某些特定值D电子由一条轨道跃迁到另一条轨道上时，辐射(或吸收)的光子频率等于电子绕核运动的频率答案A解析根据玻尔理论的基本假设知，原子中的电子绕原子核做圆周运动，库仑力提供向心力，A项正确；电子绕核运动的轨道半径是一些特定的值，B项错误；原子的能量包括电子的动能和势能，由于轨道是量子化的，则电子动能也是一些特定的值，C项错误；电子由一条轨道跃迁到另一条轨道上时，辐射(或吸收)的光子能量等于两能级间的能量差，D项错误5(2017山东青岛市模拟)原子从A能级跃迁到B能级时吸收波长为1的光子；原子从B能级跃迁到C能级时发射波长为2的光子已知12，那么原子从A能级跃迁到C能级时将要()A发出波长为12的光子B发出波长为的光子C吸收波长为12的光子D吸收波长为的光子答案B解析由12知123，则()A01B023C.D.答案C解析用波长为0的光照射大量处于基态的氢原子，在所发射的光谱中仅能观测到波长分别为1、2、3的三条谱线，因123，则三条谱线中波长为1的频率最小，且30，hhhh，化简，则有：，故A、B、D错误，C正确8(2017陕西咸阳市二模)已知类氢结构氦离子(He)的能级图如图3所示，根据能级跃迁理论可知()图3A氦离子(He)处于n1能级时，能吸收45 eV的能量跃迁到n2能级B大量处在n3能级的氦离子(He)向低能级跃迁，只能发出2种不同频率的光子C氦离子(He)从n4能级跃迁到n3能级比从n3能级跃迁到n2能级辐射出光子的波长大D若氦离子(He)从n2能级跃迁到基态，释放的光子能使某金属板发生光电效应，则从n4能级跃迁到n2能级释放的光子一定也能使该金属板发生光电效应答案C解析吸收的光子能量等于两能级间的能量差，才能发生跃迁，从n1跃迁到n2，吸收的光子能量为40.8 eV，故A错误大量处在n3能级的氦离子(He)向低能级跃迁，能发出3种不同频率的光子，故B错误由题图可知，n4和n3的能级差小于n3和n2的能级差，则从n4跃迁到n3能级释放的光子能量小于从n3跃迁到n2能级辐射的光子能量，所以从n4能级跃迁到n3能级比从n3能级跃迁到n2能级辐射出光子的频率低，波长大，故C正确从n2能级跃迁到基态释放的光子能量为13.6 eV(54.4) eV40.8 eV，若能使某金属板发生光电效应，从n4能级跃迁到n2能级释放的光子能量为3.4 eV(13.6) eV10.2 eV40.8 eV，则不能使该板发生光电效应，故D错误9(2017全国卷17)大科学工程“人造太阳”主要是将氘核聚变反应释放的能量用来发电氘核聚变反应方程是：HHHen.已知H的质量为2.013 6 u，He的质量为3.015 0 u，n的质量为1.008 7 u,1 u931 MeV/c2.氘核聚变反应中释放的核能约为()A3.7 MeV B3.3 MeVC2.7 MeV D0.93 MeV答案B解析根据质能方程，释放的核能Emc2，m2mHmHemn0.003 5 u，则E0.003 5931 MeV3.258 5 MeV3.3 MeV，故B正确，A、C、D错误10(2017黑龙江哈尔滨市二模)下列说法中正确的是()A原子核结合能越大，原子核越稳定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短的方向移动C核泄漏事故污染物Cs137能够产生对人体有害的辐射，其核反应方程式为CsBax，可以判断x为正电子D一个氢原子处在n4的能级，当它跃迁到较低能级时，最多可发出6种频率的光子答案B解析原子核比结合能越大，原子核越稳定； 根据质量数守恒和电荷数守恒知，核反应方程式CsBax中x为电子 ；一个氢原子(不是一群氢原子)向低能级跃迁最多可发出3种频率的光子11(2017江西赣州市模拟)以下是有关近代物理内容的若干叙述，其中正确的是()A射线是高速电子流，它是来自于原子的外层电子B个氢原子处于n3的激发态，在向较低能级跃迁的过程中能发出3种不同频率的光C一束光照射到某种金属上发生光电效应，从金属表面逸出的光电子的最大初动能随照射光的频率增大而增大D按照玻尔理论，氢原子的核外电子从半径较小的轨道跃迁到半径较大的轨道时，电子的动能增大，原子总能量增大答案C解析衰变中产生的射线实际上是原子核中的一个中子转变为一个质子和一个电子，电子释放出来故A错误；一个氢原子处于n3的激发态，在向较低能级跃迁的过程中最多能发出2种不同频率的光，故B错误；据光电效应方程可知，从某种金属表面逸出的光电子的最大初动能随照射光的频率增大而增大故C正确；按照玻尔理论，氢原子的核外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，所以原子总能量增大；氢原子从基态向较高能量态跃迁时，轨道半径增大，根据知，电子的动能减小，故D错误12(2017山东济宁市模拟)铀核裂变的产物是多样的，一种典型的铀核裂变的核反应方程是UnXKr3n，则下列叙述正确的是()AX原子核中含有86个中子BX原子核中含有144个核子C因为裂变时释放能量，出现质量亏损，所以裂变后的总质量数减少D因为裂变时释放能量，出现质量亏损，所以裂变后的总质量数增加答案B解析根据质量数守恒，则X的质量数：A2351893144，可知X原子核中含有144个核子；根据核电荷数守恒，得：Z923656，可知X原子核中含有1445688个中子故A错误，B正确；在核反应的过程中，质量数是守恒的总质量数既不减小，也不增加故C、D错误13(多选)(2017福建厦门市3月质检)静止的Bi原子核在磁场中发生衰变后运动轨迹如图4所示，大小圆半径分别为R1、R2，则下列关于此核衰变方程和两圆轨迹半径比值判断正确的是()图4A.BiTlHeB.BiPoeCR1R2841DR1R22074答案BC解析若是衰变，则新核和粒子向相反的方向射出，新核和粒子偏转方向相反，做匀速圆周运动的轨迹圆外切，由题意知，两圆内切，所以该核的衰变是衰变，根据质量数守恒和电荷数守恒写出衰变方程，所以选项A错误，B正确洛伦兹力提供向心力求得半径R，又由于衰变前后动量守恒，即m1v1m2v20，从而求出半径之比为841，所以选项C正确，D错误14(2017福建宁德市3月质检)核能作为一种新能源在现代社会中已不可缺少，我国在完善核电安全基础上将加大核电站建设核泄漏中的钚(Pu)是一种具有放射性的超铀元素，它可破坏细胞基因，提高患癌的风险已知钚的一种同位素Pu的半衰期为24 100年，