2017版高考一本解决方案物理新课标考纲专题解读考点题组训练16波粒二象性原子结构与原子核

频率的光入射时，有光电生．下列说法正确的是( 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 饱和光电流与入射光的强度有关，与频率无关，A正确，B2据hν－Wc＝1mv2，入射光频率变高，光电子的最大初动能变大，C正确．当入2入射光的频率有关，与入射光的强度无关，E正确．2．[2014·海南物理·17(1)，4分](多选)在光电效应实验中，用同一种单色光，先一定不同的是() C．光电子的最大初动能D．逸出功ACD同一束光照射不同的金属，一定相同的是入射光的光子能量．不同的Ek＝hν－W0知，最大初动能不同，则遏止根据光电效应方程，理解光电效应现象，关键是理解同一种单色光中时()A．锌板带负电BC．有电子从锌板逸出D3．C发生光电效应时，有光电子从锌板中逸出，逸出光电子后的锌板带正电，对空气中的正离子有排斥作用，C正确．光电效应实验装置如图所示．用频率为ν的普通光源照射阴极K，没有发生光电效应．换用同样频率ν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为常量，e电子电量 hν

2hνe－ e－5hν 2e－4．BKnkk＝nh－W(n≥2

nhνkn＝2时，B

＝e－e【点拨】“多光子光电效应”与一般的光电效应不同，要充分利用题目中“电 A．通过双缝实验装置后可以形成图ACD通过双缝产生图样，体现的是波动性，A正确．β射线在子性，E错误．正确的有()AB光电效应说明光具有粒子性，A正确．衍射是波的特点，说明中子具的质子和电子，二者质量不同，德布罗意波长不相等，D错误． 速 由德布罗意波长

1

p＝mv可知速度不等，AEk＝2mv＝2m不等，BE＝mc2可知总能量也不同，D8．[2016·江苏物理，12C(3)]W0钨钙钠钾铷W0(×10－19该可见光的波长的范围为4.0×10－7～7.6×10－7m，常数h＝6.63×10－348【解答 可见光中波长最短的光子的能量最大，能量E＝hcλ＝4.97×10－19J电效应，查表可知为钠、钾、铷(2014·理综，18，6分)(多选)在光电效应实验中，用频率为ν的光照 减小入射光的强度，光电效应现象νν【解析】光电流的大小与入射光的强度成正比，A正确．若发生光电效应，入射光的频率必须大于某个特定频率，与光照强度无关，Bν子的最大初动能随入射光频率的增大而增大，D正确．选AD.导学导考光电效应是证明光具有粒子性的一个典型现象．对光电效应现象[2015·新课标Ⅰ，35(1)，5分]在某次光电效应实验中，得到的遏止电压Uc与入射光的频率ν的关系如图所示．若该直线的斜率和截距分别为k和b，电子电荷量的绝对值为e，则 【解析】根据光电效应方程有Ekm＝hν－W0.又因为Ekm＝eUc，得Uc＝hν－W0，所以 【答案】ek导学导考光电效应方程成功地解释了光电效应及其规律，是高考[2014·江苏物理，12C(1)]已知钙和钾的截止频率分别为7.73×1014Hz5.44×1014Hz，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 C．能量D．动量p【解析】光电效应方程Ek＝hν－hν0.因为钙的截止频率较大，所以从钙中逸出 波长λ＝h可知从钙中p导学导考少量光子容易显示出粒子性，而大量光子容易显示出波动性，光的波粒二象性也是高考的热点，近年以型选择题为主．,3(3)λ0的关系：W0＝hνc＝λ λ0 ACE金属逸出功只与极限频率有关，AEk＝hν－W0可知，光电子的最大初动能由入射光的频率和逸出功决定，只延长入射光照的强度，单位时间内逸出的光电子数目将增多，E正确．极．下列说法正确的是()aKKADa端接电源的正极，使逸出的光电子在光电管AK的光频率足够大，才能C错误．()波动性和粒子性，在宏观现象中是的、对立的，但在微观高速运动的现ABC波粒二象性是微观世界特有的规律，一切运动的微粒都具有波粒二象长太小，很难被观察到，但它仍有波粒二象性，D错误．4．(2014·陕西渭南质检)为解释光电效应现象提出 学说．

【解析】为了解释光电效应现象，提出了光子学说，认为光是一根据光电效应方程E＝hc－W，由题意可知 ＝1，解得W

4【答案 光子由图可知 hW0 【解析】根据光的强度与电流成正比，由图可知甲光的强度大；由的光电效应方程可得Ekm＝hν－W0.【答案 准确测量发现图象与横轴的交点坐标为4.77，与纵轴交点坐标为0.5.已知电子的电荷量为1.6×10－19C，由图中数据可知常量为 Hz.(均保留2位有效数字) 根据光电效应方程Ek＝hν－W，Ek－ν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ν0＝4.77×1014Hz≈4.8×1014Hz.根据光电效应方程得Ekm＝hν－W0，当ν＝6.0×1014Hz时，Ekm＝0.5eV，即h×6.0×1014Hz－W0＝0.5×1.6×10－19J.ν0＝4.77×1014Hz时，Ekm＝0h×4.77×1014h＝6.5×10－34【答案 1．(2016·理综，13，6分)处于n＝3能级的大量氢原子，向低能级跃迁时， 种B．2种C．3种D．41．Cn＝332→1N＝C2＝3种，C32[2014·Ⅱ35(1)5 通过α2．ACE密立根通过油滴实验测出了基本电荷的数值，A正确．通过α子，B、D错误．夫妇从沥青铀矿中发现了元素钋和镭，C正确．通求出了粒子的比荷，E正确．3．[2015·浙江自选，14(1)，4分]以下说法正确的是( 氢原子从高能级向低能级跃迁时能辐射出γ3．B原子核内的质子数与中子数不一定相等，A错误．在核反应中，反应前后极限频率时才能发生光电效应，与光照时间无关，D错误．【点拨 4．[2013·福建理综，30(1)，6分]在α粒子散射实验中，金箔中的原子核 4．C由于α粒子带正电，受到原子核的斥力作用而发生散射，离原子核越近的粒子，受到的斥力越大，散射角度越大，C正确．【点拨 α粒子散射是原子核与α粒子库仑斥力作用的结果5．(2012·理综，13，6分)一个氢原子从n＝3能级跃迁到n＝2能级．该氢 5．B氢原子由高能级跃迁到低能级要放出光子，能量减少；由低能级跃迁到高能级要吸收光子，能量增加．氢原子从n＝3能级跃迁到n＝2能级，即从高能级向低能级跃迁，放出光子，能量减少，B正确．【点拨】nc为原子跃迁所发出的3种波长的光．在下列该原子光谱的各选 从能级图可知，E3－E1>E2－E1>E3－E2Em－En＝cλb，C7．(2012·理综，17，6分)如图所示为氢原子能级图示意图 An＝4n＝3n＝3Bn＝5n＝1n＝5 E＝hν＝c＝Em－EnA是原子核辐射能量，D错误． eV(保留2位有效数字)，这些光子 1

（n－1）2E1≈0.3155【答案 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 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 【解析 能级越低，电子离核越近．处于n＝4激发态的氦离子跃迁时产

4＝2【答案 10．[2012·山东理综，38(1)]n

＝n2，其

E1ν2ν2ν2

【解析 由辐射条件可知，从第4能级向第2能级跃迁时E1＝－3 2能级向基态跃迁时：E2－E1＝E1－E1＝－3 由以上两式得【答案 4 C．原子质量几乎全部集中在原子核内D．原子的正电荷全部集中在原子核【解析】通过α粒子散射实验，发现绝大多数粒子未发生偏转，少数发明原子核很小；并不能说明原子核是由质子和中子组成的．选B.导学导考近年来关于原子结构模型的考查难度不大，但每年都有涉及，主要是直接考查考生的和理解能力．[2014·山东理综，39(1)，6分](多选)氢原子能级如图所示，当氢原子从n＝3跃迁到n＝2的能级时，辐射光的波长为656nm.以下判断正确的是()n＝2n＝1的能级时，辐射光的波长大于656nm325nmn＝1n＝2n＝33633nmn＝2n＝3【解析】由能级跃迁hc＝Em－Enλ＝

跃迁产生的谱线数 ＝3种，C正确氢原子从n＝2跃迁到n＝3吸收的光波长仍为656nm，D导学导考对于这类题目只需掌握氢原子光谱以及能级跃迁的规律，严格按“空旷”

E高－E自发跃迁高能级→低能级释放能量发出光子光子的频率ν＝h 受激跃迁：低能级→光照(吸收光子)hν＝ΔE.即对光子的吸收具有碰撞、加热等：只要入射粒子能量大于或等于能级差即可，E外n一群氢原子处于量子数为n的激发态时，可能辐射出的光谱线条数n 1．(2014·内包头)(多选)如图所示为和他的助手做α粒子散射实A、B、C三个位置时，关于观察到的现象，下列说法中正确的是()A位置时观察到屏上的B位置时观察到屏上的CCCα粒子散射实验的结论是绝大多数α粒子穿过金箔后基本上仍α90、C正确．2．(2014·部分重点高中第二次联考)(多选)下列说法正确的有 α粒子散射实验中少数α粒子发生了较大偏转，这是猜想原子核式结由理论可知，氢原子的核外电子由较高能级跃迁到较低能级时，要释放原子核发生α在效应中，当入射光子与晶体中的电子碰撞时，把一部分动量转移给 A正确．α粒子散射实验中少数α粒子发生了较大偏转，这是猜想原子核式结构模型的主要依据之一，B正确．由理论可知，氢原子的核外电子由较 kr2＝mr和，则电势能减小，C错误．发生α24，知中子

＝p

E【点拨】2

3．(2015·湖南长沙模拟)(多选)以下关于原子理论的说法正确的是( 23ADE根据原子理论知，氢原子的轨道是不连续的，只有半径大小符合3的能级时要吸收光子，C错误．由于氢原子发射的光子的能量：E＝En 1m＝E1－E1＝hν 多不同频率的光，是线状谱不是连续谱，E正确．4．(2016·山东19所名校第一次调研联考)(多选)下列说法中正确的是( B．α、β、γ射线比较，α B错误．据 c

E＝hν * E5．(2015· 模拟)(多选)如图所示为氢原子能级 n＝30.7eVn＝32eVn＝33种频率的13.6eVE10eV3.6eV的两种光子同时照射大量氢原子，有可能使处3BCD根据ΔE＝Em－En0.7eV不在ΔE范围内，A错误．n＝3能级的氢原子，E3＝－1.51eV2eV的光子时，出现电离现象，B正13.6eV，D正确．由于基态的氢原子的能量为－13.6eV13.6eV10eV3.6eV的两种光子不可能使处于基态的氢原子出现电离现象，E错误．3 B．基态反氢原子的电离能是13.6eVC11eVDn＝2氢原子稍纵即逝．已知氢原子质量为m，光在真空中的速度c，一对静止的氢原子和反氢原子湮灭时辐射光子，则辐射的总能量E＝ ，此过 KUc＝9.8V．求：K【解析】(1)反粒子和粒子有相同的性质，反氢原子光谱和氢原子光谱相同的光子不能发生跃迁，C错误．跃迁时辐射的能量越小，频率越低，波长越长(2)E＝2mc2(3)①Uc＝9.8V，根据动能定理－eUc＝0－Ek，解得最大初动能Ek＝9.8eV31发出的光子照射金属板时产生的，则hν＝E3－E1，Ek＝hν－WW＝2.29【答案 能量和动(3)①9.8 ②2.291．(2016·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 A．通过一系列实验，证实了关于光的电磁理78B．克用α粒子轰击14N获得反冲核17O，发现了中78D．通过对阴极射线的研究，提出了原子核式结构模．4 明了电磁波的波速为光速等关于光的电磁理论，A正确克通过α粒子轰击铍核(9Be)获得碳核(126C)的实验发现了中子，B错误．C项与事实相符是正确的是根据α粒子的散射实验原子核式结构模型D错误．2．[2016·Ⅲ，35(1)，5分]一静止的铝原子核27Al俘获一速度为1.0×107m/s．4的质子p后，变为处于激发态的硅原子核28Si*.下列说法正确的是 E105m/s，方向与质子初速度的方向一致ABE根据反应物与生成物的质量数、电荷数守恒可知，核反应方程为p＋27Al→28Si*，A正确．核反应过程系统不受外力，动量守恒，B正确，C错的总动量等于质子的动量，根据动量守恒有1×1.0×107＝28v，得v≈3.57×105m/s，速度与质子的速度方向相同，E3．[2016·江苏物理，12C(1)]在120年前首先发现了天然放射现象，如 6700A.14C→14N＋ B.235U＋1n→1316700112020 1120203．A一个放射性原子核自发地放出一个粒子变成新的原子核的过程是原子核的衰变，A为原子核衰变，B为重核的裂变，C为轻核的聚变，D为原子核的人工转变，A正确．4．[2016·Ⅱ，35(1)，5分]在下列描述核过程的方程中，属于α衰变的 ，属于β衰变的 ，属于裂变的 ，属于聚变的 ．(填正确答案标号67A.14C→14N＋672P→32S＋2238U→2342728114N＋4He＋1n→14000112011202【解析】α衰变是一种放射性衰变，α粒子(4He)会从原子核中射出，C项符合要求．β衰变是指自原子核内自发地放出一个电子(0e)，同时原子序数加1的过程，A、B两项符合要求．裂变是指一些质量非常大的原子核，像铀、钍和E项符合要求．聚变是指由两个轻原子核(一般是氘和氚)结合成较重原子(如氦)并放出大量能量的过程，F项符合要求．2【答案】CABE21112核反应获得能量，核反应方程分别为：X＋Y→4He＋3H＋4.9MeV和21112 A．XB．Y3611202 由2H＋3H→4He＋X＋17.6MeVX为中子1n，A1120213He＋3H＋4.9MeVY为6Li33，B13生成α粒子，该反应为核聚变反应，D正确． 6．A天然放射现象由原子核变化引起，可以说明原子核内部是有结构的，A正确．α粒子散射实验使人们认识到原子具有核式结构，B、C错误．通过密立根油滴实验发现电荷是量子化的，D错误．7．[2015·山东理综，39(1)](多选)14C14N5700年．已知植物存活期间，其体内14C12C的比例不变；生命活动结束后，14C的样品的二分之一．下列说法正确的是()A5700B．12C、13C、14CC．14C14N的过程中放出βD14C 正好是5700年，A正确.12C中子数为6，13C中子数为7，14C中子数为8，B错误14N相比质量数一样而质子数少一个可知发生的是β衰变，C正确衰期与外界环境无关，D错误．8．[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()C．辐射能量的主要来源是中发生的重核裂D.210Bi5天，100克210Bi1050 子势能减小动能增大B正确辐射能量的主要来源是中的轻核聚变C

t

g＝25g，D＝

＝22＝9．(2013·物理，7，2分)在一个238U原子核衰变为一个206Pb原子核的过程 A．6 B．10 C．22次D．324 发生α衰变的次数为238－206＝8(次)；发生β衰变的次数为42×8)＝6(次)，A10．[2014·新课标Ⅰ，35(1)，6分](多选)关于天然放射性，下列说法正确的 D．α、β和γ三种射线中，γ射线的能力最强10．BCD自然界中仅有某些元素可以自射某些射线而非全部，A错误放以，E【点拨 半衰期与物理化学状态无关β、γ三种射线，分别进入匀强电场和匀强磁场中，下列说法正确的是 11．C①在电场中左偏，带负电，为β射线；②在电场中不偏转，不带电，为射线．综合以上分析，C正确．12．(2014·重庆理综，1，6分)1318m的碘131，经过32天后，该药物中碘131的含量大约还有 44

m 8 1318 18328＝4131的含量应是原来的m即16，C

一个质子和一个中子结合成氘核时，释放的能量是(c表示真空中的光速)( 根据质能方程，知ΔE＝Δmc2＝(m1＋m2－m3)c2，C正确【点拨 核反应遵循质量数守恒，但质量并不守恒0014．(2013·理综，17，6分)(多选)铀核裂变是核电站核能的重要来源，其一 00AC3个中子，这些中子又引起其他铀核裂变，A正确．当铀块体积小于其临界体积时链式反应将无法进行，B素的原子核内部自身因素决定的，与其他外部因素无关，D错误．15．[2013·新课标Ⅱ，35(1)，5分](多选)关于原子核的结合能，下列说法正确的是()铯原子核(133Cs)的结合能小于铅原子核(208Pb)的结合 量为原子核的结合能，A正确．一重原子核衰变成α粒子和另一个原子核，该过B正确．铯原子核的核子数少，因此其结合能小，C正确．比结合能越大的原子核越稳定，D错误．自由核子组成原子核时，其质量亏损所对应的能量等于该原子核的结合能，E错误．电，235U是核电站常用的核.235U受一个中子轰击后裂变成144Ba和89Kr两 α(2)mp＝1.6726×10－27kgmn＝1.6749×10－27kg，αm＝6.6467×10－27kgc＝3.0×108m/s.请计算α粒子的结合能．(2位有效数字)α【解析 (1)根据质量数守恒可得，产生中子的数目为代入数据得ΔE≈4.3×10－12【答案 大于(2)4.3×10－12【点拨 注意结合能与比结合能的区别，比结合能等于结合能除以核子数元素往往会发生一系列连续的衰变，形成放射子数，则图中U衰变成Po，经历了 【解析 由题图得出U变为Po时，U的中子14392，Po13184x次α衰变，y【答案 10211导学导考 子(1n)、α粒子(4He)、β粒子 0e)、正电子(0e)、氘核(2H)、氚核(3H)等．(2)10211反应通常是不可逆的，方只能用箭头“→”连接并指示反应方向，而不能用(2015·鄂州三模)静止的镭原子核228Ra经一次α衰变后变成一个新2 2τ2τ的时间，2kg的228Ra1.5kg

【解析】由镭的α衰变方程88Ra86Rn＋2HeA可知，t＝2τ时，m＝0.5kgm衰＝2kg－0.5kg＝1.5kg，B正状态和外部条件没有关系，C、D错误，E正确．选ABE.导学导考τ，是未衰变的原子数和1120 A.3H＋2H→4He＋1n是核聚变反应112011203H＋2H→4He＋1n是β112000235U＋1n144Ba＋89Kr＋31n00005U＋1n140Xe＋94Sr＋21n是α002【解析】两个轻核结合成质量较大的核，反应为核聚变，A正确，B错误．在C项中铀核在被中子轰击后成两个较轻原子核，反应为核裂变，C正确．α衰变的本质为核内2个质子和2个中子结合成4He，D错误．选AC.21120 检测)海水中含有丰富的氘，完全可充当未来的主要能源．两个氘核的核反应为2H＋2H→3He＋1n2.0136u11203.0150u1.0087u．(1u＝931.5MeV/c2)求：【解析 由ΔE＝Δmc2可知释放的核能：ΔE＝(2mH－mHe－mn)c2＝3.26动能相等，其动量等大、反向，反应前后系统的总动量为零，即pHe－pn＝0p2ppHe＝pnEk＝2mEn＝2.97MeV，EHe＝0.99【答案 (1)3.26 (2)2.97MeV；0.99导学导考 (1)u是质量单位，1u≠1kg.(2)对于微观的原子、电子等，动量守ZZ设放射性元素AXn次αm次β衰变后，变成稳定的新元素A′′Y，则表ZZZZ2AX→A′′Y＋n4He＋mZZ2 τ 未衰变的原子个数N余＝N原 ，未衰变的原子质量m余＝m原 能方程得核能ΔE＝Δmc2，式中Δmkg，ΔEJ.若Δm的单位为u，则ΔE的单位为MeV. Th核发生一次α辐射的能量主要来自于内部的热核反应D14eV的光子照射处于基态的氢原子，可使其电离BDE因α衰变的本质是发生衰变的核中减少2个质子和2个中子形成氦核射一定能使其电离，DE正确． 当放射性元素的原子的核外电子具有较高能量时，将发生βb铀核(238U)衰变为铅核(206P)的过，要经过8次α衰变和6次β衰b，CDE半衰期是由核内部因素决定的，不受外部因素影响，A错误．β衰变，B错误．αβγ这三种射线能力依次增强电离能力依次减弱，C正确，变 8次α衰变4 Cn＝333 A错误．目前的核电都是利用重核裂变发电的，Bn＝3的C2＝3种不同频率的光子，而只有一个氢原子时，只能是三种可能频率中的一种或两种，C错误．α粒子散射实验表明原子具有核式结构，D错误．3 光电效应能否产生取决于入射光的频率，与入射光的强度无关，A错BC正确．目前的核电都是利用重核裂变发电的，D错误．氢原子从高能级向低能级跃迁，辐射光子，E正确． B．根据的“光子说”可知光的波长越大，光子的能量越C．由理论知道氢原子从激发态跃迁到基态时会放出光子* A 理论，光子能量E＝hc，所以波长越长，光子能量越小，B正确．根*光强无关，D错误．天然放射性现象是原子核的衰变，E减小当电压大于或等于遏止电压时光电流为0.如光子在空间的光是不连续的而是一份一份的每一份称为一个光量子，光子的能量：E＝hν，h为常量，h＝6.63×10－34J·s.每个光子的能量hhνc＝W0νc＝W0，可求出截止频h的逸出功的负值，斜率为常量h.②足够数量的光子在时，表现出波的性质②少量或个别光子显示出光的粒子性E＝hν＝hc中，νλ*物质波(德波，1909～191年，英国物理学家和他的助手进行了用α粒轰击金箔的αα90°来为了解释α粒子的大角度散射提出了原子的核式结构模型在原的电子在核外空间绕核旋转．，hν＝Em－En.

＝n2，对的轨道半径为rn＝n2r1.其中，n为量子数，只能取正整数；E1＝－13.6r1＝0.53×10－10

1 1 1 －式中R 常量R＝ 表示：

*γ射线放出．αβαβ AX→A1Y＋ 234Th→234Pa＋ 1n→1H＋ 注意：γαβ衰变产生的，不改变原子核的核电荷数和质 半衰 数和质量，t表示衰变时间，τ表示半衰期．4.4衰变α β234Th→234Pa＋ 发现质子 30P→30Si＋ (约里奥·夫妇发现放射性同 注意：41.5×10－15m(1)质能方程(1)重核裂变重核俘获一个中子后成为两个中等质量的核的反应过程重核裂变的应用：、原子反应堆一、选择题(86不全的得3分，有的得0分 ADE在研究黑体辐射问题时提出了能量子假说，A正确．只有当入结合能)越大，原子核结构一定越稳定，C错误．由于紫光的频率大于绿光的频引力和电磁力的另一种相互作用，E正确．确的有()原子核式结构模型是由在α粒子散射实验基础上BDE根据光电效应方程Ek＝hν－W可知，最大初动能与光的照射实验基础上C错误内部发生的核反应是聚变反应属于热核反应，复杂结构，E正确．3．(2016·黑龙江实验中学检测)下列说法正确的是(B．X在效应中，当入射光子与晶体中的电子碰撞时，把一部分动量转移给ADE根据光电效应方程可知，光电子的最大初动能与入射光的频率有关，存在，BEkm＝hν－W，可知光电子的最大初动能与入hp，知波长增大，Dp的波长λ＝h可知，电子的波长长，Ep可知，下列说法正确的是()A3.847.6C．γ射线一般伴随着α或β射线产生，在这三种射线中，α射线的能力最 3B正确，C、D5．(2016·湖南师范大学附属中学检测)在物理学的发展过，许多物理学家的 A．为了解释黑体辐射现象，第一次提出了能量量子化理C为了解释黑体辐射现象，第一次提出了能量量子化理论，A确为了解释光电效应的规律提出了光子说B正确通过α粒子散射实验的研究提出了原子的核式结构模型C正确通过天然放射性的研究发现原子核具有复杂结构D错误德