2018屆高考物理二輪復(fù)習(xí) 專題五 原子物理學(xué)練習(xí)

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1、 專題五　原子物理學(xué) 第一講光電效應(yīng)__波粒二象性 考點(diǎn)一 光電效應(yīng)規(guī)律和光電效應(yīng)方程 1.[考查發(fā)生光電效應(yīng)的條件] 某種單色光照射到金屬表面上發(fā)生光電效應(yīng)，如果入射光的強(qiáng)度減弱，頻率不變，那么(　　) A．從光照到金屬表面上到逸出光電子之間的時間間隔將明顯增加 B．逸出的光電子的最大初動能將減小 C．單位時間內(nèi)逸出的光電子數(shù)將減少 D．有可能不發(fā)生光電效應(yīng) 解析：選C　若能發(fā)生光電效應(yīng)，發(fā)生光電效應(yīng)的時間與光的強(qiáng)度無關(guān)，故A錯誤；入射光照射到某金屬表面上發(fā)生光電效應(yīng)，若入射光的強(qiáng)度減弱，頻率保持不變，可知仍然可以發(fā)生光電效應(yīng)，根據(jù)光電效應(yīng)方程Ek＝hν－W0知

2、，光電子的最大初動能不變，故B、D錯誤；入射光的強(qiáng)度減弱，則入射光的光子的數(shù)目減少，單位時間內(nèi)從金屬表面逸出的光電子數(shù)將減少，故C正確。 2．[考查對光電效應(yīng)的理解] 在光電效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果中，與光的波動理論不矛盾的是(　　) A．光電效應(yīng)是瞬時發(fā)生的 B．所有金屬都存在極限頻率 C．光電流隨著入射光增強(qiáng)而變大 D．入射光頻率越大，光電子最大初動能越大 解析：選C　光具有波粒二象性，既具有波動性又具有粒子性，光電效應(yīng)證實(shí)了光的粒子性。因?yàn)楣庾拥哪芰渴且环菀环莸?，不能積累，所以光電效應(yīng)具有瞬時性，這與光的波動性矛盾，A項(xiàng)錯誤；同理，因?yàn)楣庾拥哪芰坎荒芊e累，所以只有當(dāng)光子的頻率大于金屬

3、的極限頻率時，才會發(fā)生光電效應(yīng)，B項(xiàng)錯誤；光強(qiáng)增大時，光子數(shù)量增多，所以光電流會增大，這與波動性無關(guān)，C項(xiàng)正確；一個光電子只能吸收一個光子，所以入射光的頻率增大，光電子吸收的能量變大，所以最大初動能變大，D項(xiàng)錯誤。 3．[考查光電流的變化規(guī)律] 如圖所示是光電管的原理圖，已知當(dāng)有波長為λ0的光照到陰極K上時，電路中有光電流，則(　　) A．若增加電路中電源電壓，電路中光電流一定增大 B．若將電源極性反接，電路中一定沒有光電流產(chǎn)生 C．若換用波長為λ1(λ1＞λ0)的光照射陰極K時，電路中一定沒有光電流 D．若換用波長為λ2(λ2＜λ0)的光照射陰極K時，電路中一定有光電流

4、 解析：選D　光電流的強(qiáng)度與入射光的強(qiáng)度有關(guān)，當(dāng)光越強(qiáng)時，光電子數(shù)目會增多，初始時電壓增加光電流可能會增加，當(dāng)達(dá)到飽和光電流后，再增大電壓，光電流也不會增大了，故A錯誤；將電路中電源的極性反接，電子受到電場阻力，到達(dá)A極的數(shù)目會減小，則電路中電流會減小，甚至沒有電流，故B錯誤；若換用波長為λ1(λ1＞λ0)的光，其頻率有可能大于極限頻率，電路中可能有光電流，故C錯誤；若換用波長為λ2(λ2＜λ0)的光，則其頻率一定大于極限頻率，電路中一定有光電流，故D正確。 4．[考查對光電效應(yīng)方程的理解] 關(guān)于光電效應(yīng)，下列說法中正確的是(　　) A．發(fā)生光電效應(yīng)時，入射光越強(qiáng)，光子的能量就越大 B

5、．不同金屬產(chǎn)生光電效應(yīng)的入射光的最低頻率是相同的 C．金屬內(nèi)的每個電子可以吸收一個或一個以上的光子，當(dāng)它積累的動能足夠大時，就能發(fā)生光電效應(yīng) D．如果入射光光子的能量小于金屬表面的電子克服原子核的引力而逸出時所需做的最小功，便不能發(fā)生光電效應(yīng) 解析：選D　根據(jù)光電效應(yīng)方程可得Ek＝hν－W0，光子的能量與光照強(qiáng)度無關(guān)，A錯誤；每種金屬都有自己的極限頻率，B錯誤；金屬內(nèi)的每個電子一次只能吸收一個光子，而且是不能積累的，C錯誤；當(dāng)入射光光子的能量小于金屬的逸出功時，不能發(fā)生光電效應(yīng)，D正確。 5．[考查光電效應(yīng)規(guī)律及光電效應(yīng)方程] 現(xiàn)用某一光電管進(jìn)行光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)，當(dāng)用頻率為ν的光照射時，

6、有光電流產(chǎn)生。下列說法正確的是(　　) A．光照時間越長，光電流就越大 B．減小入射光的強(qiáng)度，光電流消失 C．用頻率小于ν的光照射，光電效應(yīng)現(xiàn)象消失 D．用頻率為2ν的光照射，光電子的初動能變大 解析：選D　發(fā)生光電效應(yīng)的條件是入射光的頻率大于金屬的極限頻率，根據(jù)光電效應(yīng)方程知，光子頻率越大，光電子的最大初動能越大，光強(qiáng)度會影響單位時間內(nèi)逸出的光電子數(shù)目。光電流的大小與入射光的時間無關(guān)，入射光的強(qiáng)度越大，飽和光電流越大，故A錯誤；發(fā)生光電效應(yīng)時，能否發(fā)生光電效應(yīng)與入射光的強(qiáng)度無關(guān)，減小入射光的強(qiáng)度，光電流不能消失，故B錯誤；用頻率為ν的光照射時，有光電流產(chǎn)生，用頻率小于ν的光照射，光

7、電效應(yīng)現(xiàn)象不一定消失，還要看入射光的頻率是否小于極限頻率，故C錯誤；根據(jù)光電效應(yīng)方程可知，光電子的最大初動能隨入射光頻率的增大而增大，故D正確。 6.[考查光電效應(yīng)方程的應(yīng)用] [多選]2009年諾貝爾物理學(xué)獎得主威拉德·博伊爾和喬治·史密斯的主要成就是發(fā)明了電荷耦合器件(CCD)圖像傳感器。他們的發(fā)明利用了愛因斯坦的光電效應(yīng)原理。如圖所示電路可研究光電效應(yīng)規(guī)律。圖中標(biāo)有A和K的為光電管，其中K為陰極，A為陽極。理想電流計(jì)可檢測通過光電管的電流，理想電壓表用來指示光電管兩端的電壓?，F(xiàn)接通電源，用光子能量為10.5 eV的光照射陰極K，電流計(jì)中有示數(shù)，若將滑動變阻器的滑片P緩慢向右滑動，電流

8、計(jì)的讀數(shù)逐漸減小，當(dāng)滑至某一位置時電流計(jì)的讀數(shù)恰好為零，讀出此時電壓表的示數(shù)為6.0 V；現(xiàn)保持滑片P位置不變，以下判斷正確的是(　　) A．光電管陰極材料的逸出功為4.5 eV B．若增大入射光的強(qiáng)度，電流計(jì)的讀數(shù)不為零 C．若用光子能量為12 eV的光照射陰極K，光電子的最大初動能一定變大 D．若用光子能量為9.5 eV的光照射陰極K，同時把滑片P向左移動少許，電流計(jì)的讀數(shù)一定不為零 解析：選AC　由電路圖可知圖中所加電壓為反向減速電壓，根據(jù)題意可知遏止電壓為6 V，由Ek＝hν－W0＝eUc得W0＝4.5 eV，選項(xiàng)A正確；當(dāng)電壓達(dá)到遏止電壓時，所有電子都不能到達(dá)A極，無論光強(qiáng)

9、如何變化，電流計(jì)示數(shù)仍為零，選項(xiàng)B錯；若光子能量增大，根據(jù)光電效應(yīng)方程，光電子的最大初動能一定變大，選項(xiàng)C正確；若光子能量為9.5 eV的光照射陰極K，則遏止電壓為5 V，滑片P向左移動少許，電流計(jì)的讀數(shù)仍可能為零，選項(xiàng)D錯。 7．[考查光電管的工作原理及光電效應(yīng)方程] [多選]如圖所示，用某單色光照射光電管的陰板K，會發(fā)生光電效應(yīng)。在陽極A和陰極K之間加上反向電壓，通過調(diào)節(jié)滑動變阻器的滑片逐漸增大加在光電管上的電壓，直至電流表中電流恰為零，此時電壓表的電壓值U稱為反向遏止電壓?，F(xiàn)分別用頻率為ν1和ν2的單色光照射陰極，測得反向遏止電壓分別為U1和U2，設(shè)電子的質(zhì)量為m、電荷量為e，下列說

10、法正確的是(　　) A．用頻率為ν1的光照射時，光電子的最大初速度為 B．用頻率為ν2的光照射時，光電子的最大初速度為 C．陰極K金屬的逸出功為W＝ D．陰極K金屬的極限頻率是ν0＝ 解析：選ACD　在陽極A和陰極K之間加上反向電壓，逸出的光電子在反向電場中做減速運(yùn)動，根據(jù)動能定理可得－eU＝0－mvm2，解得光電子的最大初速度為vm＝ ，所以用頻率為ν1的光照射時，光電子的最大初速度為 ，用頻率為ν2的光照射時，光電子的最大初速度為 ，故A正確，B錯誤；根據(jù)光電效應(yīng)方程可得hν1＝eU1＋W，hν2＝eU2＋W，聯(lián)立可得W＝，h＝，陰極K金屬的極限頻率ν0＝＝，C、D正確。

11、 考點(diǎn)二 與光電效應(yīng)現(xiàn)象有關(guān)的圖像問題 8.[考查Ek-ν圖像] [多選]用如圖甲所示的裝置研究光電效應(yīng)現(xiàn)象。閉合開關(guān)S，用頻率為ν的光照射光電管時發(fā)生了光電效應(yīng)。圖乙是該光電管發(fā)生光電效應(yīng)時光電子的最大初動能Ek與入射光頻率ν的關(guān)系圖像，圖線與橫軸的交點(diǎn)坐標(biāo)為(a,0)，與縱軸的交點(diǎn)坐標(biāo)為(0，－b)，下列說法中正確的是(　　) A．普朗克常量為h＝ B．?dāng)嚅_開關(guān)S后，電流表G的示數(shù)不為零 C．僅增加照射光的強(qiáng)度，光電子的最大初動能將增大 D．保持照射光強(qiáng)度不變，僅提高照射光頻率，電流表G的示數(shù)保持不變 解析：選AB　由公式Ek＝hν－W0，可知圖線的斜率為普朗克常量，

12、即h＝，故A正確；斷開開關(guān)S后，初動能大的光電子，也可能到達(dá)陽極，所以電流表G的示數(shù)不為零，故B正確；只有增大入射光的頻率，才能增大光電子的最大初動能，與光的強(qiáng)度無關(guān)，故C錯誤；保持照射光強(qiáng)度不變，僅提高照射光頻率，單個光子的能量增大，而光的強(qiáng)度不變，那么光子數(shù)一定減少，發(fā)出的光電數(shù)也減少，電流表G的示數(shù)要減小，故D錯誤。 9．[考查Uc-ν圖像] 下表是按照密立根的方法進(jìn)行光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)時得到的某金屬的遏止電壓Uc和入射光的頻率的幾組數(shù)據(jù)。 Uc/V 0.541 0.637 0.714 0.809 0.878 ν/×1014Hz 5.644 5.888 6.098 6

13、.303 6.501 由以上數(shù)據(jù)應(yīng)用Excel描點(diǎn)連線，可得直線方程，如圖所示。 則這種金屬的截止頻率約為(　　) A．3.5×1014 Hz　　　　　 　B．4.3×1014 Hz C．5.5×1014 Hz D．6.0×1014 Hz 解析：選B　遏止電壓為零時，入射光的頻率等于截止頻率，根據(jù)方程Uc＝0.397 3－1.702 4，當(dāng)Uc＝0解得ν＝4.3×1014 Hz，B正確。 10．[考查光電流I與電壓U的關(guān)系圖像] [多選]如圖甲是光電效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)裝置圖，圖乙是光電流與加在陰極K和陽極A上的電壓的關(guān)系圖像，下列說法正確的是(　　) A．由圖線①、③可知

14、在光的顏色不變的情況下，入射光越強(qiáng)，飽和電流越大 B．由圖線①、②、③可知對某種確定的金屬來說，其遏止電壓只由入射光的頻率決定 C．只要增大電壓，光電流就會一直增大 D．遏止電壓越大，說明從該金屬中逸出的光電子的最大初動能越大 解析：選ABD　由圖線①、③可知在光的顏色不變的情況下，入射光越強(qiáng)，飽和電流越大，故A正確；根據(jù)光電效應(yīng)方程知，Ekm＝hν－W0＝eUc，可知入射光頻率越大，最大初動能越大，遏止電壓越大，可知對于確定的金屬，遏止電壓與入射光的頻率有關(guān)，故B正確；增大電壓，當(dāng)電壓增大到一定值時，電流達(dá)到飽和電流，將不再增大，故C錯誤；根據(jù)Ekm＝eUc，遏止電壓越大，說明從該金

15、屬中逸出的光電子的最大初動能越大，故D正確。 考點(diǎn)三 光的波粒二象性和物質(zhì)波 11.[考查光的波粒二象性與光子數(shù)量的關(guān)系] 用很弱的光做雙縫干涉實(shí)驗(yàn)，把入射光減弱到可以認(rèn)為光源和感光膠片之間不可能同時有兩個光子存在，如圖所示是不同數(shù)量的光子照射到感光膠片上得到的照片。這些照片說明(　　) A．光只有粒子性沒有波動性 B．光只有波動性沒有粒子性 C．少量光子的運(yùn)動顯示波動性，大量光子的運(yùn)動顯示粒子性 D．少量光子的運(yùn)動顯示粒子性，大量光子的運(yùn)動顯示波動性 解析：選D　由這些照片可以看出，少量光子的運(yùn)動顯示粒子性，大量光子的運(yùn)動顯示波動性，故D正確。 12．[考查對物質(zhì)

16、的波粒二象性的理解] [多選]關(guān)于物質(zhì)的波粒二象性，下列說法中正確的是(　　) A．不僅光子具有波粒二象性，一切運(yùn)動的微粒都具有波粒二象性 B．運(yùn)動的微觀粒子與光子一樣，當(dāng)它們通過一個小孔時，都沒有特定的運(yùn)動軌道 C．波動性和粒子性，在宏觀現(xiàn)象中是矛盾的、對立的，但在微觀高速運(yùn)動的現(xiàn)象中是統(tǒng)一的 D．實(shí)物的運(yùn)動有特定的軌道，所以實(shí)物不具有波粒二象性 解析：選ABC　由德布羅意波可知A、C正確；運(yùn)動的微觀粒子，達(dá)到的位置具有隨機(jī)性，而沒有特定的運(yùn)動軌道，B正確；由德布羅意理論知，宏觀物體的德布羅意波的波長太小，實(shí)際很難觀察到波動性，不是不具有波粒二象性，D錯誤。 13．[考查實(shí)物粒

17、子的波動性] [多選]1927年戴維遜和革末完成了電子衍射實(shí)驗(yàn)，該實(shí)驗(yàn)是榮獲諾貝爾獎的重大近代物理實(shí)驗(yàn)之一。如圖所示是該實(shí)驗(yàn)裝置的簡化圖，下列說法正確的是(　　) A．亮條紋是電子到達(dá)概率大的地方 B．該實(shí)驗(yàn)說明物質(zhì)波理論是正確的 C．該實(shí)驗(yàn)再次說明光子具有波動性 D．該實(shí)驗(yàn)說明實(shí)物粒子具有波動性 解析：選ABD　電子屬于實(shí)物粒子，電子衍射實(shí)驗(yàn)說明電子具有波動性，說明物質(zhì)波理論是正確的，與光的波動性無關(guān)，B、D正確，C錯誤；物質(zhì)波也是概率波，亮條紋是電子到達(dá)概率大的地方，A正確。 14．[考查德布羅意波波長的計(jì)算] 一個德布羅意波波長為λ1的中子和另一個德布羅意波波長為λ2

18、的氘核同向正碰后結(jié)合成一個氚核，該氚核的德布羅意波波長為(　　) A. B. C. D. 解析：選A　中子的動量p1＝，氘核的動量p2＝，同向正碰后形成的氚核的動量p3＝p2＋p1，所以氚核的德布羅意波波長λ3＝＝，A正確。 考點(diǎn)一　光電效應(yīng)規(guī)律和光電效應(yīng)方程 本考點(diǎn)主要考查光電效應(yīng)現(xiàn)象、規(guī)律(如診斷卷第1～3題)及愛因斯坦的光電效應(yīng)方程的有關(guān)應(yīng)用(如診斷卷第4～7題)，試題難度一般，多為選擇題。在二輪復(fù)習(xí)中，注意打牢基礎(chǔ)知識，細(xì)化審題，就可輕松取分。建議考生自學(xué)為主 [夯基固本] [重點(diǎn)清障] 1．能否發(fā)生光電效應(yīng)，由入射光的頻率大小決定，與入射光的強(qiáng)度和

19、照射時間無關(guān)。如診斷卷第1題，減小入射光的強(qiáng)度，光電效應(yīng)現(xiàn)象不會消失，只是單位時間內(nèi)逸出的光電子數(shù)將減少。 2．光電子的最大初動能隨入射光頻率的增大而增大，但二者間不是正比關(guān)系。 3．在光電流沒有達(dá)到飽和光電流時，光電管兩端正向電壓越大，光電流越大。如診斷卷第3題。 4．光電子的最大初動能與反向遏止電壓的關(guān)系：Ekm＝eUc，因此光電效應(yīng)方程可以寫為：eUc＝hν－W0。如診斷卷第6、7題。 1．某激光器能發(fā)射波長為λ的激光，發(fā)射功率為P，c表示光速，h為普朗克常量，則激光器每秒發(fā)射的光量子數(shù)為(　　) A.　　　B.　　　C.　　　D．λPhc 解析：選A　每個光量子的能量ε

20、＝hν＝，每秒發(fā)射的總能量為Pt，則n＝＝，故A正確。 2．(2017·蘇錫常鎮(zhèn)四市調(diào)研)如圖所示為研究光電效應(yīng)現(xiàn)象的實(shí)驗(yàn)，電路中所有元件完好，當(dāng)光照射到光電管上時，靈敏電流計(jì)中沒有電流通過，可能的原因是(　　) A．入射光強(qiáng)度較弱　　　　 　B．入射光波長太長 C．電源電壓太高 D．光照射時間太短 解析：選B　光的強(qiáng)度和光照時間都不能決定能否發(fā)生光電效應(yīng)；光照射到光電管上時，靈敏電流計(jì)中沒有電流通過，則可能是沒有發(fā)生光電效應(yīng)，即入射光的頻率過小波長過大；電源電壓為正向電壓，使光電子加速，故選項(xiàng)B正確，A、C、D錯誤。 3．(2017·天津期末)在光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)中，用波長為λ的光照

21、射光電管陰極，發(fā)生了光電效應(yīng)，下列說法正確的是(　　) A．僅增大入射光的強(qiáng)度，光電流大小不變 B．僅減小入射光的強(qiáng)度，光電效應(yīng)現(xiàn)象可能消失 C．改用波長大于λ的光照射，光電子的最大初動能變大 D．改用波長大于λ的光照射，可能不發(fā)生光電效應(yīng) 解析：選D　光電效應(yīng)的條件是入射光的頻率大于金屬的極限頻率，能否發(fā)生光電效應(yīng)，與入射光的強(qiáng)度無關(guān)，與光照時間也無關(guān)，當(dāng)發(fā)生光電效應(yīng)時，增大入射光的強(qiáng)度，則光電流會增大，故A、B錯誤；在光電效應(yīng)中，根據(jù)光電效應(yīng)方程Ekm＝－W0知，改用波長大于λ的光照射，光電子的最大初動能變小，或者可能不發(fā)生光電效應(yīng)，選項(xiàng)C錯誤，D正確。 考點(diǎn)二　與光電效應(yīng)現(xiàn)象

22、有關(guān)的圖像問題 本考點(diǎn)在高考中所設(shè)計(jì)的題目，知識綜合性較強(qiáng)，難度較大，但只要清楚四類圖像的特點(diǎn)及圖線斜率、截距等的意義，問題便可輕松解決。需要考生學(xué)會靈活變通 [夯基固本] 四類圖像對比 圖像名稱 圖線形狀 由圖線直接(間接)得到的物理量 最大初動能Ek與入射光頻率ν的關(guān)系圖線 ①極限頻率：圖線與ν軸交點(diǎn)的橫坐標(biāo)νc ②逸出功：圖線與Ek軸交點(diǎn)的縱坐標(biāo)的絕對值W0＝|－E|＝E ③普朗克常量：圖線的斜率k＝h 顏色相同、強(qiáng)度不同的光，光電流與電壓的關(guān)系 ①遏止電壓Uc：圖線與橫軸的交點(diǎn) ②飽和光電流Im：電流的最大值 ③最大初動能：Ekm＝eUc　

23、 顏色不同時，光電流與電壓的關(guān)系 ①遏止電壓Uc1、Uc2 ②飽和光電流 ③最大初動能Ek1＝eUc1，Ek2＝eUc2 遏止電壓Uc與入射光頻率ν的關(guān)系圖線 ①截止頻率νc：圖線與橫軸的交點(diǎn) ②遏止電壓Uc：隨入射光頻率的增大而增大 ③普朗克常量h：等于圖線的斜率與電子電量的乘積，即h＝ke。(注：此時兩極之間接反向電壓) [重點(diǎn)清障] 1．Ek-ν圖線是一條傾斜直線，但不過原點(diǎn)，其與橫軸、縱軸交點(diǎn)的坐標(biāo)值分別表示極限頻率和金屬逸出功。如診斷卷第8題，由題圖可知，W＝b，ν0＝a，由W＝hν0可得h＝，A正確。 2．在I-U圖線上可以得出的結(jié)論：同一頻率的光，

24、即使強(qiáng)度不同，反向遏止電壓也相同，不同頻率的光，反向遏止電壓不同，且頻率越高，反向遏止電壓越大。 3．由I-U圖線可以看出，光電流并不是隨加速電壓的增大而一直增大。如診斷卷第10題，當(dāng)光電流達(dá)到飽和值時，電壓再增大，電流也不再增大了，故選項(xiàng)C錯誤。 1．(2017·西工大附中模擬)愛因斯坦提出了光量子概念并成功地解釋了光電效應(yīng)的規(guī)律，因此而獲得1921年的諾貝爾物理學(xué)獎。某種金屬逸出光電子的最大初動能Ekm與入射光頻率ν的關(guān)系如圖所示，其中ν0為極限頻率。從圖中可以確定的是(　　) A．逸出功與ν有關(guān) B．Ekm與入射光強(qiáng)度成正比 C．ν<ν0時，會逸出光電子 D．圖中直線的斜

25、率與普朗克常量有關(guān) 解析：選D　金屬的逸出功是由金屬自身決定的，與入射光頻率無關(guān)，A錯誤；光電子的最大初動能Ekm與入射光的強(qiáng)度無關(guān)，B錯誤；只有入射光的頻率大于金屬的極限頻率即ν>ν0時，才會有光電子逸出，C錯誤；根據(jù)愛因斯坦光電效應(yīng)方程Ek＝hν－W0，可知Ekm-ν圖線的斜率與普朗克常量有關(guān)，D正確。 2．用不同頻率的紫外線分別照射鎢和鋅的表面而產(chǎn)生光電效應(yīng)，可得到光電子最大初動能Ek隨入射光頻率ν變化的Ek-ν圖像。已知鎢的逸出功是3.28 eV，鋅的逸出功是3.24 eV，若將二者的圖線畫在同一個Ek-ν坐標(biāo)圖中，用實(shí)線表示鎢，虛線表示鋅，則能正確反映這一過程的是下圖中的(　　)

26、 解析：選B　圖像斜率代表普朗克常量h，因此兩條線應(yīng)平行；橫截距代表了極限頻率ν0，ν0＝，因此鎢的ν0大些，故B正確。 3．[多選]用甲、乙兩種單色光照射同一金屬做光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)光電流與電壓的關(guān)系如圖所示。已知普朗克常量為h，被照射金屬的逸出功為W0，遏止電壓為Uc，電子的電荷量為e，則下列說法正確的是(　　) A．甲光的強(qiáng)度大于乙光的強(qiáng)度 B．甲光的頻率大于乙光的頻率 C．甲光照射時產(chǎn)生的光電子初動能為eUc D．乙光的頻率為 解析：選AD　根據(jù)光的強(qiáng)度越強(qiáng)，則光電子數(shù)目越多，對應(yīng)的光電流越大，即可判定甲光的強(qiáng)度較大，選項(xiàng)A正確；由光電效應(yīng)方程mv2＝hν－W0，mv

27、2＝Uce，由題圖可知，甲、乙的截止電壓相同，故甲、乙的頻率相同，選項(xiàng)B錯誤；甲光照射時產(chǎn)生的光電子的最大初動能為eUc，選項(xiàng)C錯誤；根據(jù)mv2＝hν－W0＝Uce，可得ν＝，選項(xiàng)D正確。 考點(diǎn)三　光的波粒二象性和物質(zhì)波 本考點(diǎn)主要考查對光的波粒二象性的理解和對物質(zhì)波的理解與計(jì)算，題型為選擇題，難度一般，只要考生多記憶并理解相關(guān)知識，便可輕松應(yīng)對高考中的相關(guān)問題。建議考生適當(dāng)關(guān)注即可 [夯基固本] 1．對光的波粒二象性的理解 實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ) 說明 光的波動性 干涉、衍射和偏振現(xiàn)象 ①光的波動性不同于宏觀觀念的波 ②光是一種概率波，即光子在空間各點(diǎn)出現(xiàn)的可能性大小(概率

28、)可用波動規(guī)律來描述 光的粒子性 光電效應(yīng)、康普頓效應(yīng) ①當(dāng)光同物質(zhì)發(fā)生作用時，這種作用是“一份一份”進(jìn)行的，表現(xiàn)出粒子性，粒子性的含義是“不連續(xù)” ②光子不同于宏觀觀念的粒子 波動性和粒子性的對立、統(tǒng)一 　　　 ①大量光子易顯示出波動性，而少量光子易顯示出粒子性 ②波長長(頻率低)的光波動性強(qiáng)，而波長短(頻率高)的光粒子性強(qiáng) ①光子說并未否定波動說，E＝hν＝中，ν和λ就是波的概念 ②波和粒子在宏觀世界是不能統(tǒng)一的，而在微觀世界卻是統(tǒng)一的 2．物質(zhì)波 (1)定義：任何一個運(yùn)動著的物體，都有一種波與之對應(yīng)，這種波稱為物質(zhì)波。 (2)公式：物質(zhì)波的波長λ＝，p為運(yùn)動

29、物體的動量，h為普朗克常量。 [重點(diǎn)清障] 1．少量光子具有粒子性，大量光子具有波動性。如診斷卷第11題，通過實(shí)驗(yàn)可以證明光既具有粒子性，也具有波動性，只是在不同情形下，呈現(xiàn)出了不同的特性。 2．實(shí)物粒子也具有波動性，只是因其波長太小，不易觀察到，但并不能否定其具有波粒二象性。如診斷卷第12題，選項(xiàng)D顯然是錯誤的。 3．電子屬于實(shí)物粒子，診斷卷第13題中，電子衍射實(shí)驗(yàn)就證實(shí)了電子具有波動性，是物質(zhì)波理論的強(qiáng)有力的證據(jù)。 4．在計(jì)算物質(zhì)波的波長時，關(guān)鍵是求運(yùn)動物體的動量大小p，然后由λ＝便可求得結(jié)果。如診斷卷第14題，由動量守恒可知，氚核的動量為中子和氘核動量之和，結(jié)合p＝便得出：λ3

30、＝＝，A正確。 1．[多選]為了驗(yàn)證光的波粒二象性，在雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中將光屏換成照相底片，并設(shè)法減弱光的強(qiáng)度，下列說法正確的是(　　) A．使光子一個一個地通過雙縫干涉實(shí)驗(yàn)裝置的單縫，如果時間足夠長，底片上將出現(xiàn)雙縫干涉圖樣 B．使光子一個一個地通過雙縫干涉實(shí)驗(yàn)裝置的單縫，如果時間很短，底片上將出現(xiàn)不太清晰的雙縫干涉圖樣 C．大量光子的運(yùn)動顯示光的波動性 D．光只有波動性沒有粒子性 解析：選AC　單個光子的運(yùn)動具有不確定性，但其落點(diǎn)的概率分布還是遵循一定的統(tǒng)計(jì)規(guī)律的，根據(jù)統(tǒng)計(jì)規(guī)律可以顯示出光的波動性的一面。選項(xiàng)A、C正確。 2．[多選]關(guān)于物質(zhì)波，下列說法錯誤的是(　　) A

31、．任何運(yùn)動的物體都伴隨著一種波，這種波叫做物質(zhì)波 B．X射線的衍射實(shí)驗(yàn)，證實(shí)了物質(zhì)波假設(shè)是正確的 C．電子的衍射實(shí)驗(yàn)，證實(shí)了物質(zhì)波假設(shè)是正確的 D．宏觀物體盡管具有波動性，但它們不具有干涉、衍射等現(xiàn)象 解析：選BD　據(jù)德布羅意物質(zhì)波理論知，任何一個運(yùn)動的物體，小到電子、質(zhì)子，大到行星、太陽，都有一種波與之相對應(yīng)，這種波就叫物質(zhì)波，可見，A選項(xiàng)是正確的；由于X射線本身就是一種波，而不是實(shí)物粒子，故X射線的衍射實(shí)驗(yàn)，并不能證實(shí)物質(zhì)波理論的正確性，即B選項(xiàng)錯誤；電子是一種實(shí)物粒子，電子的衍射現(xiàn)象表明運(yùn)動著的實(shí)物粒子具有波動性，故C選項(xiàng)是正確的；由電子穿過鋁箔的衍射實(shí)驗(yàn)知，少量電子穿過鋁箔后所

32、落的位置是散亂的、無規(guī)律的，但大量電子穿過鋁箔后所落的位置則呈現(xiàn)出衍射圖樣，即大量電子的行為表現(xiàn)出電子的波動性，干涉、衍射是波的特有現(xiàn)象，只要是波，都會發(fā)生干涉、衍射現(xiàn)象，故D選項(xiàng)錯誤。 3．[多選]利用金屬晶格(大小約10－10m)作為障礙物觀察電子的衍射圖樣，方法是讓電子通過電場加速后，讓電子束照射到金屬晶格上，從而得到電子的衍射圖樣。已知電子質(zhì)量為m，電荷量為e，初速度為0，加速電壓為U，普朗克常量為h，則下列說法中正確的是(　　) A．該實(shí)驗(yàn)說明了電子具有波動性 B．實(shí)驗(yàn)中電子束的德布羅意波波長為λ＝ C．加速電壓U越大，電子的衍射現(xiàn)象越明顯 D．若用相同動能的質(zhì)子替代電子，

33、衍射現(xiàn)象將更加明顯 解析：選AB　得到電子的衍射圖樣，說明電子具有波動性，A正確；由德布羅意波波長公式λ＝，而動量p＝＝，兩式聯(lián)立得λ＝，B正確；從公式λ＝可知，加速電壓越大，電子的波長越小，衍射現(xiàn)象就越不明顯，C錯誤；用相同動能的質(zhì)子替代電子，質(zhì)子的波長變小，衍射現(xiàn)象相比電子不明顯，故D錯誤。 一、高考真題集中演練——明規(guī)律 1．[多選](2017·全國卷Ⅲ)在光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)中，分別用頻率為νa、νb的單色光a、b照射到同種金屬上，測得相應(yīng)的遏止電壓分別為Ua和Ub、光電子的最大初動能分別為Eka和Ekb。h為普朗克常量。下列說法正確的是(　　) A．若νa>νb，則一定有Ua

34、b B．若νa>νb，則一定有Eka>Ekb C．若Uaνb，則一定有hνa－Eka>hνb－Ekb 解析：選BC　設(shè)該金屬的逸出功為W，根據(jù)愛因斯坦光電效應(yīng)方程有Ek＝hν－W，同種金屬的W不變，則逸出光電子的最大初動能隨ν的增大而增大，B項(xiàng)正確；又Ek＝eU，則最大初動能與遏止電壓成正比，C項(xiàng)正確；根據(jù)上述有eU＝hν－W，遏止電壓U隨ν增大而增大，A項(xiàng)錯誤；又有hν－Ek＝W，W相同，則D項(xiàng)錯誤。 2．(2015·上海高考)某光源發(fā)出的光由不同波長的光組成，不同波長的光的強(qiáng)度如圖所示，表中給出了一些材料的極限波長，用該光源發(fā)出的光照射

35、表中材料(　　) 材料 鈉 銅 鉑 極限波長(nm) 541 268 196 A．僅鈉能產(chǎn)生光電子 B．僅鈉、銅能產(chǎn)生光電子 C．僅銅、鉑能產(chǎn)生光電子 D．都能產(chǎn)生光電子 解析：選D　由題圖可知，該光源發(fā)出的光的波長大約在20 nm到440 nm之間，而三種材料中，極限頻率最大的鉑的極限波長是196 nm，大于20 nm，所以該光源能使三種材料都產(chǎn)生光電效應(yīng)，選項(xiàng)D正確。 3．(2014·江蘇高考)已知鈣和鉀的截止頻率分別為7.73×1014 Hz和5.44×1014 Hz，在某種單色光的照射下兩種金屬均發(fā)生光電效應(yīng)，比較它們表面逸出的具有最大初動能的光電子

36、，鈣逸出的光電子具有較大的(　　) A．波長　　 　B．頻率　　　C．能量　　　D．動量 解析：選A　金屬的逸出功W0＝hν0，根據(jù)愛因斯坦光電效應(yīng)方程Ek＝hν－W0可知，從金屬鉀表面飛出的光電子的最大初動能較金屬鈣的大，金屬鈣表面飛出的光電子能量E小，因λ＝，所以從鈣表面逸出的光電子具有較大的波長，選項(xiàng)A正確。 4．[多選](2016·全國卷Ⅰ)現(xiàn)用某一光電管進(jìn)行光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)，當(dāng)用某一頻率的光入射時，有光電流產(chǎn)生。下列說法正確的是(　　) A．保持入射光的頻率不變，入射光的光強(qiáng)變大，飽和光電流變大 B．入射光的頻率變高，飽和光電流變大 C．入射光的頻率變高，光電子的最大初動能

37、變大 D．保持入射光的光強(qiáng)不變，不斷減小入射光的頻率，始終有光電流產(chǎn)生 E．遏止電壓的大小與入射光的頻率有關(guān)，與入射光的光強(qiáng)無關(guān) 解析：選ACE　產(chǎn)生光電效應(yīng)時，光的強(qiáng)度越大，單位時間內(nèi)逸出的光電子數(shù)越多，飽和光電流越大，說法A正確。飽和光電流大小與入射光的頻率無關(guān)，說法B錯誤。光電子的最大初動能隨入射光頻率的增加而增加，與入射光的強(qiáng)度無關(guān)，說法C正確。減小入射光的頻率，如果低于極限頻率，則不能發(fā)生光電效應(yīng)，沒有光電流產(chǎn)生，說法D錯誤。遏止電壓的大小與入射光的頻率有關(guān)，與光的強(qiáng)度無關(guān)，說法E正確。 5．(2015·全國卷Ⅰ)在某次光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)中，得到的遏止電壓Uc與入射光的頻率的關(guān)系如

38、圖所示。若該直線的斜率和截距分別為k和b，電子電荷量的絕對值為e，則普朗克常量可表示為________，所用材料的逸出功可表示為________。 解析：根據(jù)光電效應(yīng)方程Ekm＝hν－W0及Ekm＝eUc得Uc＝－，故＝k，b＝－，得h＝ek，W0＝－eb。 答案：ek　－eb 二、名校模擬重點(diǎn)演練——明趨勢 6．(2017·龍海聯(lián)考)關(guān)于光的理解，下列說法正確的是(　　) A．光電效應(yīng)和康普頓效應(yīng)都表明光具有粒子性 B．光在傳播時是波，而與物質(zhì)相互作用時就轉(zhuǎn)變成粒子 C．德布羅意是歷史上第一個實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了物質(zhì)波存在的人 D．牛頓的“微粒說”與愛因斯坦的“光子說”本質(zhì)上是一樣的

39、 解析：選A　物體在光的照射下發(fā)射出電子的現(xiàn)象叫光電效應(yīng)，根據(jù)愛因斯坦光子說的理論可知，光電效應(yīng)說明了光具有粒子性，康普頓效應(yīng)也揭示了光具有粒子性，A正確；光同時具有波粒二象性，B錯誤；德布羅意是歷史上第一個提出物質(zhì)波的人，C錯誤；牛頓認(rèn)為光是一種實(shí)物，是一些硬的小球，是按照牛頓運(yùn)動定律運(yùn)動的。愛因斯坦的光子說認(rèn)為，光子是一種不連續(xù)的，分離的粒子狀的波動，D錯誤。 7．[多選](2017·蘇州模擬)如圖所示是用光照射某種金屬時逸出的光電子的最大初動能隨入射光頻率的變化圖線(直線與橫軸的交點(diǎn)坐標(biāo)為4.27，與縱軸交點(diǎn)坐標(biāo)為0.5)。由圖可知(　　) A．該金屬的截止頻率為 4.27×10

40、14Hz B．該金屬的截止頻率為5.5×1014Hz C．該圖線的斜率表示普朗克常量 D．該金屬的逸出功為 0.5 eV 解析：選AC　圖線在橫軸上的截距為截止頻率，A正確、B錯誤；由光電效應(yīng)方程Ek＝hν－W0，可知圖線的斜率為普朗克常量，C正確；金屬的逸出功為：W0＝hν0＝ eV＝1.77 eV，D錯誤。 8．(2018屆高三·西安聯(lián)考)如圖所示，當(dāng)一束一定強(qiáng)度某一頻率的黃光照射到光電管陰極K上時，此時滑片P處于A、B中點(diǎn)，電流表中有電流通過，則(　　) A．若將滑動觸頭P向B端移動時，電流表讀數(shù)有可能不變 B．若將滑動觸頭P向A端移動時，電流表讀數(shù)一定增大 C．若用紅

41、外線照射陰極K時，電流表中一定沒有電流通過 D．若用一束強(qiáng)度相同的紫外線照射陰極K時，電流表讀數(shù)不變 解析：選A　所加的電壓，使光電子到達(dá)陽極，則靈敏電流表中有電流流過，且可能處于飽和電流，當(dāng)滑片向B端移動時，電流表讀數(shù)有可能不變；當(dāng)滑片向A端移動時，所加電壓減小，則光電流可能減小，也可能不變，故A正確，B錯誤。若用紅外線照射陰極K時，因紅外線頻率小于可見光，但是不一定不能發(fā)生光電效應(yīng)，電流表不一定沒有電流，故C錯誤。若用一束強(qiáng)度相同的紫外線照射陰極K時，紫外線的頻率大于可見光的頻率，則光子數(shù)目減小，電流表讀數(shù)減小，故D錯誤。 9．[多選](2017·新鄉(xiāng)月考)關(guān)于光電效應(yīng)和康普頓效應(yīng)的

42、規(guī)律，下列說法正確的是(　　) A．光電效應(yīng)中，金屬板向外發(fā)射的電子又可以叫做光子 B．用光照射金屬不能發(fā)生光電效應(yīng)是因?yàn)樵撊肷涔獾念l率小于金屬的截止頻率 C．對于同種金屬而言，遏止電壓與入射光的頻率無關(guān) D．石墨對X射線散射時，部分X射線的散射光波長會變大，這個現(xiàn)象稱為康普頓效應(yīng) 解析：選BD　光電效應(yīng)中，金屬板向外發(fā)射的電子又可以叫做光電子，不是光子，選項(xiàng)A錯誤；用光照射金屬不能發(fā)生光電效應(yīng)是因?yàn)樵撊肷涔獾念l率小于金屬發(fā)生光電效應(yīng)的極限頻率，也叫截止頻率，選項(xiàng)B正確；對于同種金屬而言，遏止電壓與入射光的頻率有關(guān)，因?yàn)槿肷涔獾念l率越大，則光電子的最大初動能越大，則遏止電壓也越大，選

43、項(xiàng)C錯誤；石墨對X射線散射時，部分X射線的散射光波長會變大，這個現(xiàn)象稱為康普頓效應(yīng)，選項(xiàng)D正確。 第二講原子結(jié)構(gòu)與原子核 考點(diǎn)一 原子結(jié)構(gòu)與原子光譜 1.[考查α粒子散射實(shí)驗(yàn)裝置及結(jié)論] 如圖是盧瑟福的α粒子散射實(shí)驗(yàn)裝置，在一個小鉛盒里放有少量的放射性元素釙，它發(fā)出的α粒子從鉛盒的小孔射出，形成很細(xì)的一束射線，射到金箔上，最后打在熒光屏上產(chǎn)生閃爍的光點(diǎn)。下列說法正確的是(　　) A．該實(shí)驗(yàn)是盧瑟福建立原子核式結(jié)構(gòu)模型的重要依據(jù) B．該實(shí)驗(yàn)證實(shí)了湯姆孫原子模型的正確性 C．α粒子與原子中的電子碰撞會發(fā)生大角度偏轉(zhuǎn) D．絕大多數(shù)的α粒子發(fā)生大角度偏轉(zhuǎn) 解析：選A　盧

44、瑟福根據(jù)α粒子散射實(shí)驗(yàn)，提出了原子核式結(jié)構(gòu)模型，選項(xiàng)A正確，B錯誤；電子質(zhì)量太小，對α粒子的影響不大，選項(xiàng)C錯誤；絕大多數(shù)α粒子穿過金箔后，基本上仍沿原方向前進(jìn)，D錯誤。 2．[考查對玻爾理論的理解] [多選]氫原子的核外電子由離原子核較遠(yuǎn)的軌道躍遷到離原子核較近的軌道上，下列說法正確的是(　　) A．核外電子受力變小 B．原子的能量減少 C．氫原子要吸收一定頻率的光子 D．氫原子要放出一定頻率的光子 解析：選BD　根據(jù)F＝k得，軌道半徑減小，則核外電子受力變大，故A錯誤；核外電子由較遠(yuǎn)軌道躍遷到較近軌道，原子能量減少，故B正確；因?yàn)樵幽芰繙p少，知?dú)湓臃懦鲆欢l率的光子，故C

45、錯誤，D正確。 3．[考查氫原子能級分布圖及其應(yīng)用] [多選]如圖所示是氫原子的能級圖，大量處于n＝5激發(fā)態(tài)的氫原子向低能級躍遷時，一共可以輻射出10種不同頻率的光子。其中萊曼系是指氫原子由高能級向n＝1能級躍遷時釋放的光子，則(　　) A．10種光子中波長最短的是n＝5激發(fā)態(tài)躍遷到基態(tài)時產(chǎn)生的 B．10種光子中有4種屬于萊曼系 C．使n＝5能級的氫原子電離至少要0.85 eV的能量 D．從n＝2能級躍遷到基態(tài)釋放光子的能量等于從n＝3能級躍遷到n＝2能級釋放光子的能量 解析：選AB　n＝5激發(fā)態(tài)躍遷到基態(tài)時產(chǎn)生的光子的能量最大、頻率最大，所以波長最短，所以A正確；由題意知，從n

46、＝5、4、3、2激發(fā)態(tài)躍遷到n＝1時發(fā)出的4種光子屬于萊曼系，所以B正確；由題圖知，n＝5能級的電離能為0.54 eV，所以C錯誤；從n＝2能級躍遷到基態(tài)釋放光子的能量大于n＝3能級躍遷到n＝2能級釋放光子的能量，所以D錯誤。 4．[考查玻爾氫原子能級躍遷理論] 根據(jù)玻爾理論，氫原子的能級公式為En＝(n為能級，A為基態(tài)能量)，一個氫原子中的電子從n＝4的能級直接躍遷到基態(tài)，在此過程中(　　) A．氫原子輻射一個能量為的光子 B．氫原子輻射一個能量為－的光子 C．氫原子輻射一系列頻率的光子，其中頻率最大的光子能量為 D．氫原子輻射一系列頻率的光子，其中頻率最大的光子能量為－ 解析

47、：選B　根據(jù)玻爾理論，一個氫原子中的電子從n＝4的能級直接躍遷到基態(tài)，輻射一個光子的能量為ΔE＝E4－E1＝－＝－，選項(xiàng)B正確，A、C、D錯誤。 5．[考查玻爾氫原子模型的應(yīng)用] 許多情況下光是由原子內(nèi)部電子的運(yùn)動產(chǎn)生的，因此光譜研究是探索原子結(jié)構(gòu)的一條重要途徑。利用氫氣放電管可以獲得氫原子光譜，根據(jù)玻爾理論可以很好地解釋氫原子光譜的產(chǎn)生機(jī)理。已知?dú)湓拥幕鶓B(tài)能量為E1，激發(fā)態(tài)能量為En＝，其中n＝2,3,4，…。1885年，巴耳末對當(dāng)時已知的在可見光區(qū)的四條譜線做了分析，發(fā)現(xiàn)這些譜線的波長能夠用一個公式表示，這個公式寫作＝R，n＝3,4,5，…。式中R叫做里德伯常量，這個公式稱為巴耳末公

48、式。用h表示普朗克常量，c表示真空中的光速，則里德伯常量R可以表示為(　　) A．－　　　　　　　 B. C．－ D. 解析：選C　氫原子若從n＞2的能級躍遷到n＝2的能級，由玻爾理論可得：－＝hν＝，按照巴耳末公式，原子由n＞2的能級躍到n＝2的能級，放出的譜線的波長滿足：＝R，以上兩式相比較可得：－E1＝hcR，故里德伯常量R可表示為R＝－，C選項(xiàng)正確。 考點(diǎn)二 原子核的衰變　半衰期 6.[考查三種射線的特性] 某一放射性物質(zhì)發(fā)生衰變時放出α、β、γ三種射線，讓這三種射線進(jìn)入磁場，運(yùn)動情況如圖所示，下列說法正確的是(　　) A．該放射性物質(zhì)的半衰期隨溫度的升高會

49、增大 B．C粒子是原子核的重要組成部分 C．A粒子一定帶正電 D．B粒子的穿透性最弱 解析：選C　半衰期由原子核本身決定，與外界因素?zé)o關(guān)，故A錯誤；由題圖可知C粒子為電子，而原子核帶正電，故B錯誤；由左手定則可知，A粒子一定帶正電，故C正確；B粒子為γ射線，穿透性最強(qiáng)，故D錯誤。 7．[考查α、β衰變次數(shù)的計(jì)算] 在一個U原子核衰變?yōu)橐粋€Pb原子核的過程中，發(fā)生β衰變的次數(shù)為(　　) A．6次　　　　　　　　　 B．10次 C．22次 D．32次 解析：選A　一個U原子核衰變?yōu)橐粋€Pb原子核的過程中，發(fā)生α衰變的次數(shù)為(238－206)÷4＝8次，發(fā)生β衰變的次數(shù)為2×8

50、－(92－82)＝6次，選項(xiàng)A正確。 8．[考查對半衰期概念的理解] 將半衰期為5天、質(zhì)量為64 g的鉍分成四等份分別投入：(1)開口容器中；(2)100 atm的密封容器中；(3)100 ℃的沸水中；(4)與別的元素形成化合物。經(jīng)10天后，四種情況下剩下的鉍的質(zhì)量分別為m1、m2、m3、m4，則(　　) A．m1＝m2＝m3＝m4＝4 g B．m1＝m2＝m3＝4 g，m4<4 g C．m1>m2>m3>m4，m1＝4 g D．m1＝4 g，其余無法知道 解析：選A　放射性元素的半衰期是一定的，與放射性元素所處的物理環(huán)境和化學(xué)環(huán)境無關(guān)，故四種情況下鉍剩余的質(zhì)量相等，剩余的鉍的質(zhì)

51、量為m余＝16×g＝4 g，所以A正確。 9．[考查半衰期公式的應(yīng)用] 14C是碳的一種半衰期為5 730年的放射性同位素，2010年2月科學(xué)家發(fā)現(xiàn)了曹操墓，若考古工作者探測到其棺木中 14C的含量約為原來的，則該古木死亡的時間距今大約為(　　) A．22 900年 B．11 400年 C．5 700年 D．1 900年 解析：選D　假設(shè)古木死亡時14C的質(zhì)量為m0，現(xiàn)在的質(zhì)量為m，從古木死亡到現(xiàn)在所含14C經(jīng)過了n個半衰期，由題意可知：＝n＝，所以n＝，即古木死亡的時間距今約為5 730×年＝1 910年，D正確。 考點(diǎn)三 核反應(yīng)方程與核能計(jì)算 10.[考查核反應(yīng)的分

52、類] 對下列各原子核變化的方程，表述正確的是(　　) A.H＋H→He＋n是核聚變反應(yīng) B.H＋H→He＋n是α衰變 C.Se→Kr＋2e是核裂變反應(yīng) D.U＋n→Xe＋Sr＋2n是β衰變 解析：選A　H＋H→He＋n，屬于核聚變反應(yīng)，A正確，B錯誤；Se→Kr＋2e是β衰變，C錯誤；U＋n→Xe＋Sr＋2n是核裂變反應(yīng)，D錯誤。 11．[考查放射性原子核的衰變與核反應(yīng)方程的書寫] 靜止在勻強(qiáng)電場中的碳14原子核，某時刻放射的某種粒子與反沖核的初速度方向均與電場方向垂直，且經(jīng)過相等的時間后形成的軌跡如圖所示(a、b表示長度)。那么碳14的核反應(yīng)方程可能是(　　) A.C→He

53、＋Be B.C→e＋B C.C→e＋N D.C→H＋B 解析：選A　由軌跡彎曲方向可以看出，反沖核與放出的粒子的受力方向均與電場強(qiáng)度方向相同，均帶正電，C錯誤；反沖核、粒子在電場中偏轉(zhuǎn)時，豎直方向上做勻速直線運(yùn)動，水平方向上做初速度為零的勻加速直線運(yùn)動，發(fā)生核反應(yīng)時反沖核、粒子的速度分別為v1、v2，由動量守恒有m1v1＝m2v2，結(jié)合題圖有b＝v1t，a＝v2t，4b＝t2,2a＝t2，解得＝，比較選項(xiàng)A、B、D可得，A正確。 12．[考查裂變與質(zhì)能方程] [多選]核電站中采用反應(yīng)堆使重核裂變，將釋放出的巨大能量轉(zhuǎn)換成電能。反應(yīng)堆中一種可能的核反應(yīng)方程式是U＋n→Nd＋Zr＋

54、x＋y，設(shè)U核質(zhì)量為m1，中子質(zhì)量為m2，Nd核質(zhì)量為m3，Zr核質(zhì)量為m4，x質(zhì)量為m5，y質(zhì)量為m6，那么，在所給的核反應(yīng)中(　　) A．x可能是3H，y可能是11e B．x可能是3n，y可能是8e C．釋放的核能為(m1＋m2－m3－m4－m5－m6)c2 D．釋放的核能為(m3＋m4＋m5＋m6＋m1－m2)c2 解析：選BC　根據(jù)質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)守恒，若x是3H，y是11e，則質(zhì)量數(shù)不守恒，x是3n，y是8e，則都滿足，故A錯誤B正確；根據(jù)能量轉(zhuǎn)化可知反應(yīng)前的質(zhì)量大于反應(yīng)后的質(zhì)量，因?yàn)榉磻?yīng)時一部分質(zhì)量轉(zhuǎn)化為能量釋放出去了，故C正確D錯誤。 13．[考查輕核聚變與質(zhì)能方程]

55、 [多選]太陽能量的來源是輕核的聚變，太陽中存在的主要元素是氫，核聚變反應(yīng)可以看作是4個氫核(H)結(jié)合成1個氦核同時放出2個正電子。下表中列出了部分粒子的質(zhì)量(取1 u＝×10－26 kg) 粒子名稱 質(zhì)子(p) α粒子 正電子(e) 中子(n) 質(zhì)量/u 1.007 3 4.001 5 0.000 55 1.008 7 以下說法中正確的是(　　) A．核反應(yīng)方程為4H→He＋2e B．4個氫核結(jié)合成1個氦核時的質(zhì)量虧損約為0.026 6 kg C．4個氫核結(jié)合成1個氦核時的質(zhì)量虧損約為4.43×10－29 kg D．聚變反應(yīng)過程中釋放的能量約為4.0×10

56、－12 J 解析：選ACD　由核反應(yīng)的質(zhì)量數(shù)守恒及電荷數(shù)守恒得4H→He＋2e，故A正確。反應(yīng)中的質(zhì)量虧損為Δm＝4mp－mα－2me＝(4×1.007 3－4.001 5－2×0.000 55)u＝0.026 6 u＝4.43×10－29 kg，故C正確，B錯誤。由質(zhì)能方程得ΔE＝Δmc2＝4.43×10－29×(3×108)2 J≈4×10－12 J，故D正確。 14．[考查由運(yùn)動軌跡判斷衰變種類與核反應(yīng)方程的書寫] [多選]靜止的Bi原子核在磁場中發(fā)生衰變后運(yùn)動軌跡如圖所示，大、小圓半徑分別為R1、R2；則下列關(guān)于此核衰變方程和兩圓軌跡半徑比值判斷正確的是(　　) A.Bi→Tl

57、＋He B.Bi→Po＋e C．R1∶R2＝84∶1 D．R1∶R2＝207∶4 解析：選BC　原子核發(fā)生衰變時，根據(jù)動量守恒可知兩粒子的速度方向相反，由題圖可知粒子的運(yùn)動軌跡在同一側(cè)，根據(jù)左手定則可以得知，衰變后的粒子帶的電性相反，所以釋放的粒子應(yīng)該是電子，原子核發(fā)生的應(yīng)該是β衰變，衰變方程為：Bi→Po＋e，故A錯誤，B正確；根據(jù)R＝且兩粒子動量等大，可得R1∶R2＝q2∶q1＝84∶1，故C正確，D錯誤。 考點(diǎn)一　原子結(jié)構(gòu)與原子光譜 本考點(diǎn)是對原子結(jié)構(gòu)模型及原子光譜問題的考查，題型為選擇題，難度一般，主要考查考生的理解和分析能力。建議考生自學(xué)為主 [夯基固本

58、] 　　 [重點(diǎn)清障] 1．原子核與原子體積相比，原子核體積太小，故α粒子靠近原子核受到大的庫侖斥力的機(jī)會太小，故發(fā)生大角度散射的α粒子數(shù)也很少。如診斷卷第1題，只有極少數(shù)的α粒子發(fā)生了大角度偏轉(zhuǎn)，且該偏轉(zhuǎn)也不是α粒子與質(zhì)量很小的電子碰撞產(chǎn)生的。 2．按照玻爾的氫原子模型，電子在各軌道上穩(wěn)定運(yùn)動時＝m，可得mv2＝，可知，氫原子的核外電子向靠近原子核的軌道躍遷時，電子動能增大，庫侖力增大，庫侖力做正功，系統(tǒng)電勢能減少，原子能量減少。如診斷卷第2題，由以上理論可知，B、D正確。 3．一群處于較高能級n的氫原子向低能級躍遷時，釋放出的譜線條數(shù)為C，而一個處于較高能級n的氫原子向低能級躍遷

59、時，釋放出的光譜線條數(shù)最多為n－1。如診斷卷第4題，一個氫原子向低能級躍遷可能輻射的光子數(shù)為4－1＝3，但直接躍遷到基態(tài)，只輻射一種頻率的光子。 4．氫原子在能級之間發(fā)生躍遷時，吸收或放出的光子頻率是某些特定值，但使處于某能級的氫原子發(fā)生電離，吸收的能量或光子的頻率可以是高于某一特定值的任意值。如診斷卷第3題C選項(xiàng)，E5＝－0.54 eV，所以要使n＝5能級的氫原子電離至少需要0.54 eV的能量，故C項(xiàng)錯誤。 1．人們在研究原子結(jié)構(gòu)時提出過許多模型，其中比較有名的是棗糕模型和核式結(jié)構(gòu)模型，它們的模型示意圖如圖所示。下列說法中正確的是(　　) A．α粒子散射實(shí)驗(yàn)與棗糕模型和核式結(jié)

60、構(gòu)模型的建立無關(guān) B．科學(xué)家通過α粒子散射實(shí)驗(yàn)否定了棗糕模型，建立了核式結(jié)構(gòu)模型 C．科學(xué)家通過α粒子散射實(shí)驗(yàn)否定了核式結(jié)構(gòu)模型，建立了棗糕模型 D．科學(xué)家通過α粒子散射實(shí)驗(yàn)否定了棗糕模型和核式結(jié)構(gòu)模型，建立了玻爾的原子模型 解析：選B　α粒子散射實(shí)驗(yàn)與核式結(jié)構(gòu)模型的建立有關(guān)，通過該實(shí)驗(yàn)，否定了棗糕模型，建立了核式結(jié)構(gòu)模型。 2.預(yù)計(jì)2017年7月，我國“北斗三號”全球組網(wǎng)衛(wèi)星進(jìn)行首次發(fā)射，采用星載氫原子鐘。如圖為氫原子的能級圖，以下判斷正確的是(　　) A．大量氫原子從n＝3的激發(fā)態(tài)向低能級躍遷時，能產(chǎn)生3種頻率的光子 B．氫原子的核外電子從半徑較小的軌道躍遷到半徑較大的軌道時

61、，原子的能量減少 C．當(dāng)氫原子從n＝5的能級躍遷到n＝3的能級時，要吸收光子 D．從氫原子的能級圖可知原子發(fā)射光子的頻率也是連續(xù)的 解析：選A　根據(jù)C＝3可知，一群處于n＝3能級的氫原子向低能級躍遷，輻射的光子頻率最多為3種，選項(xiàng)A正確；氫原子的核外電子從半徑較小的軌道躍遷到半徑較大的軌道時，原子的能量增大，選項(xiàng)B錯誤；氫原子從高能級躍遷到低能級時放出光子，選項(xiàng)C錯誤；玻爾理論指出氫原子能級是分立的，所以原子發(fā)射光子的頻率也是不連續(xù)的，選項(xiàng)D錯誤。 3．(2017·龍巖模擬)1995年科學(xué)家“制成”了反氫原子，它是由一個反質(zhì)子和一個圍繞它運(yùn)動的正電子組成。反質(zhì)子和質(zhì)子有相同的質(zhì)量，帶有

62、等量異種電荷。反氫原子和氫原子有相 同的能級分布，氫原子能級如圖所示。下列說法中正確的是(　　) A．反氫原子光譜與氫原子光譜不相同 B．基態(tài)反氫原子的電離能是13.6 eV C．基態(tài)反氫原子能吸收11 eV的光子發(fā)生躍遷 D．在反氫原子譜線中，從n＝2能級躍遷到基態(tài)輻射光子的波長最長 解析：選B　反氫原子和氫原子有相同的能級分布，所以反氫原子光譜與氫原子光譜相同，故A錯誤；處于基態(tài)的氫原子的電離能是13.6 eV，具有大于等于13.6 eV能量的光子可以使氫原子電離，故B正確；基態(tài)的反氫原子吸收11 eV光子，能量為－13.6 eV＋11 eV＝－2.6 eV，不能發(fā)生躍遷，所以

63、該光子不能被吸收，故C錯誤；在反氫原子譜線中，從n＝2能級躍遷到基態(tài)輻射光子能量很大，頻率很大，波長很小，故D錯誤。 考點(diǎn)二　原子核的衰變　半衰期 本考點(diǎn)?？荚雍甩了プ兒挺滤プ兊囊?guī)律、三種射線的特性及半衰期問題的有關(guān)計(jì)算，多以選擇題的形式命題，難度一般，考生只要記憶并理解相關(guān)知識，再做一些對應(yīng)練習(xí)，便可輕松應(yīng)對。建議考生適當(dāng)關(guān)注即可 [夯基固本] [重點(diǎn)清障] 1．α粒子、β粒子、γ射線粒子分別為He、e、光子，它們的組成不同，特性不同，在電場、磁場中的偏轉(zhuǎn)規(guī)律也不同。如診斷卷第6題，C粒子受洛倫茲力向右，由左手定則可判斷其帶負(fù)電，應(yīng)為β射線，但它不是原子核的組成部分。

64、 2．α衰變和β衰變次數(shù)的確定方法：由于β衰變不改變質(zhì)量數(shù)，故可以先由質(zhì)量數(shù)改變確定α衰變的次數(shù)，再根據(jù)電荷數(shù)守恒確定β衰變的次數(shù)。如診斷卷第7題，α衰變的次數(shù)m＝＝8，由92－2×8＋n＝82可得β衰變次數(shù)為n＝6，故A正確。 3．半衰期是大量原子核衰變的統(tǒng)計(jì)規(guī)律，對少量原子核，此規(guī)律不適用，半衰期大小與放射性元素所處的物理環(huán)境和化學(xué)環(huán)境無關(guān)。如診斷卷第8題，四種情況下，鉍的半衰期不變，故10天后，剩余鉍的質(zhì)量相同，選項(xiàng)A正確。 1.如圖，放射性元素鐳衰變過程中釋放出α、β、γ三種射線，分別進(jìn)入勻強(qiáng)電場和勻強(qiáng)磁場中，下列說法正確的是(　　) A．①表示γ射線，③表示α射線 B．

65、②表示β射線，③表示α射線 C．④表示α射線，⑤表示γ射線 D．⑤表示β射線，⑥表示α射線 解析：選C　γ射線為電磁波，在電場、磁場中均不偏轉(zhuǎn)，故②和⑤表示γ射線，A、B、D項(xiàng)錯誤；α射線中的α粒子為氦的原子核，帶正電，在勻強(qiáng)電場中，沿電場方向偏轉(zhuǎn)，故③表示α射線，由左手定則可知在勻強(qiáng)磁場中α射線向左偏，故④表示α射線，C項(xiàng)正確。 2．[多選](2017·邵陽聯(lián)考)下列說法中正確的是(　　) A．放射性元素的半衰期與溫度、壓強(qiáng)無關(guān) B．玻爾理論認(rèn)為，原子中的核外電子軌道是量子化的 C．“原子由電子和帶正電的物質(zhì)組成”是通過盧瑟福α粒子散射實(shí)驗(yàn)判定的 D．天然放射性元素Th(釷)

66、共經(jīng)過4次α衰變和6次β衰變變成Pb(鉛) 解析：選AB　放射性元素的半衰期只和本身的性質(zhì)有關(guān)，與外界因素?zé)o關(guān)，A正確；玻爾認(rèn)為，原子中電子軌道是量子化的，能量也是量子化的，故B正確；盧瑟福α粒子散射實(shí)驗(yàn)說明了原子的核式結(jié)構(gòu)模型，C錯誤；設(shè)衰變過程經(jīng)歷了x次α衰變、y次β衰變，則由電荷數(shù)與質(zhì)量數(shù)守恒得：232＝208＋4x,90＝82＋2x－y，得x＝6，y＝4，D錯誤。 3．(2017·寧德質(zhì)檢)核能作為一種新能源在現(xiàn)代社會中已不可缺少，我國在完善核電安全基礎(chǔ)上將加大核電站建設(shè)。核泄漏中的钚(Pu)是一種具有放射性的超鈾元素，它可破壞細(xì)胞基因，提高患癌的風(fēng)險。已知钚的一種同位素Pu的半衰期為24 100年，其衰變方程為Pu→X＋He＋γ，下列有關(guān)說法正確的是(　　) A．衰變發(fā)出的γ射線是波長很短的光子，穿透能力很強(qiáng) B．X原子核中含有92個中子 C．8個Pu經(jīng)過24 100年后一定還剩余4個 D．由于衰變時釋放巨大能量，根據(jù)E＝mc2，衰變過程總質(zhì)量不變 解析：選A　衰變發(fā)出的γ射線是波長很短的光子，具有很強(qiáng)的穿透能力，故A正確。根據(jù)電荷數(shù)守恒、質(zhì)量數(shù)守恒知，X的電荷