1、专题十六 原子物理 考点 1光电效应、波粒二象性 揭秘热点考向揭秘热点考向 2019 北京,19,6 分光电管是一种利用光照射产生电流的装置,当入射光照在管中金属板上时, 可能形成光电流.表中给出了 6 次实验的结果. 由表中数据得出的论断中不正确的是() A.两组实验采用了不同频率的入射光 B.两组实验所用的金属板材质不同 C.若入射光子的能量为 5.0 eV,逸出光电子的最大动能为 1.9 eV D.若入射光子的能量为 5.0 eV,相对光强越强,光电流越大 组次 入射 光子 的 能量 /eV 相对 光强 光电流 大 小/mA 逸出光电子 的 最大动能 /eV 1 2 3 4.0 4.0
2、4.0 弱 中 强 29 43 60 0.9 0.9 0.9 4 5 6 6.0 6.0 6.0 弱 中 强 27 40 55 2.9 2.9 2.9 拓展变式拓展变式 1.2017 全国,19,6 分,多选在光电效应实验中,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Uab,则一定有EkaEkb C.若UaUb,则一定有Ekab,则一定有ha-Ekahb-Ekb 2.2018 全国,17,6 分用波长为 300 nm 的光照射锌板,电子逸出锌板表面
3、的最大初动能为 1.2810 -19 J.已知普朗克常量为 6.6310 -34 Js,真空中的光速为 3.0010 8 ms -1.能使锌 产生光电效应的单色光的最低频率约为() A.110 14 HzB.810 14 Hz C.210 15 HzD.810 15 Hz 3.多选关于光的波粒二象性,下列理解正确的是 () A.光子静止时有粒子性,光子传播时有波动性 B.光是一种宏观粒子,但它按波的方式传播 C.光子在空间各点出现的可能性大小(概率)可以用波动规律来描述 D.大量光子出现的时候表现出波动性,个别光子出现的时候表现出粒子性 E.不仅光具有波粒二象性,微观粒子也具有波粒二象性 4.
4、用图甲所示的电路研究光电效应中电子发射的情况与照射光的强弱、光的颜色(频率)等物 理量间的关系,电流计 G 测得的光电流I随光电管两端电压U的变化如图乙所示,则() A.通过电流计 G 的电流方向由d到c B.电压U增大,光电流I一定增大 C.用同频率的光照射 K 极,光电子的最大初动能与光的强弱无关 D.光电管两端电压U为零时一定不发生光电效应 考点 2原子结构、氢原子光谱、原子核 揭秘热点考向揭秘热点考向 1.2020 浙江 1 月选考,14,2 分,多选由玻尔原子模型求得氢原子能级如图所示,已知可见光 的光子能量在 1.62 eV 到 3.11 eV 之间,则() A.氢原子从高能级向低
5、能级跃迁时可能辐射出射线 B.氢原子从n=3 的能级向n=2 的能级跃迁时会辐射出红外线 C.处于n=3 能级的氢原子可以吸收任意频率的紫外线并发生电离 D.大量氢原子从n=4 能级向低能级跃迁时可辐射出 2 种频率的可见光 2.2020 全国,19,6 分,多选下列核反应方程中,X1、X2、X3、X4代表粒子的有() A HHn+X1B HHn+X2 CUnBaKr+3X3D nLiH+X4 拓展变式拓展变式 1. 2019 全国,14,6 分氢原子能级示意图如图所示.光子能量在 1.63 eV3.10 eV 的光为可见 光.要使处于基态(n=1)的氢原子被激发后可辐射出可见光光子,最少应给
6、氢原子提供的能量 为() A.12.09 eVB.10.20 eVC.1.89 eVD.1.51 eV 2.2018 江苏,12C(1),4 分已知A和B两种放射性元素的半衰期分别为T和 2T,则相同质量的 A和B经过 2T后,剩有的A和B质量之比为() A.14B.12C.21D.41 3.用中子轰击U 原子核产生裂变反应,其可能的裂变方程为UnYKr+n,Un、 YKr 的质量分别为m1、m2、m3、m4U 原子核的半衰期为T,其比结合能小于 Y 原子核的比结 合能,光在真空中的传播速度为c,下列叙述正确的是() AU 原子核中有 56 个中子 B.若升高U 的温度U 的半衰期将会小于T
7、C.裂变时释放的能量为(m1-2m2-m3-m4)c 2 DU 原子核比 Y 原子核更稳定 4.2020 湖南衡阳八中月考,多选在磁感应强度为B的匀强磁场中,一个静止的放射性原子核 X)发生了一次衰变.放射出的粒子 He)在与磁场垂直的平面内做圆周运动,其轨道半径 为R.以m、q分别表示粒子的质量和电荷量,生成的新核用 Y 表示.若原子核衰变时释放的核 能全部转化为新核和粒子的动能,下列说法正确的是() A.图甲、乙、丙、丁表示发生衰变后产生的粒子与新核 Y 在磁场中的运动轨迹,其中正确的 是图丙 B.新核 Y 在磁场中做圆周运动的半径为RY=R C.粒子的圆周运动可以等效成一个环形电流,且电
8、流大小为I= D.若衰变过程中释放的核能都转化为粒子和新核的动能,则衰变过程中的质量亏损为 m= 答案 专题十六 原子物理 考点考点 1 1光电效应、波粒二象性光电效应、波粒二象性 B由于光子的能量E=h,又入射光子的能量不同,故入射光子的频率不同,A 项正 确;由爱因斯坦光电效应方程得h=W0+Ek,可求出两组实验的逸出功均为 3.1 eV, 故两组实验所用的金属板材质相同,B 项错误;由h=W0+Ek,逸出功W0=3.1 eV 可知, 若入射光子能量为 5.0 eV,则逸出光电子的最大动能为 1.9 eV,C 项正确;相对光强 越强,单位时间内射出的光子数越多,单位时间内逸出的光电子数越多
9、,形成的光 电流越大,D 项正确. 1.BC由爱因斯坦光电效应方程Ek=h-W0可知,若ab,则EkaEkb,遏止电压能够 反映最大初动能的大小,Ue=Ek,则UaUb,故选项 A 错误,选项 B 正确;若UaUb,则 EkaEkb,故选项 C 正确;W0=h-Ek,由于金属的逸出功由金属材料本身决定,故选项 D 错误. 2.B根据爱因斯坦光电效应方程可得W0=h-Ek=hc,又= ,代入数据解得c8 10 14 Hz,B 正确. 3.CDE光子不可能静止,故 A 错误.光是一种微观粒子,是一种概率波.故 B 错误,C 正确.大量光子显波动性,个别光子显粒子性,故 D 正确.根据德布罗意波的理
10、论,一 切微粒子都具有波粒二象性,故 E 正确. 4.C电流方向与逃逸出来的光电子运动方向相反,所以通过电流计 G 的电流方向 由c到d,故A错误;在光照条件不变的情况下,随着所加电压U增大,光电流先增大, 后趋于饱和值不变,故 B 错误;用同频率的光照射 K 极,根据爱因斯坦光电效应方程 Ek=h-W0可知,光电子的最大初动能与光的频率有关,与光的强弱无关,故 C 正确; 光电管两端电压U为零时,光电效应也会发生,故 D 错误. 考点考点 2 2原子结构、氢原子光谱、原子核原子结构、氢原子光谱、原子核 1.CD氢原子从高能级向低能级跃迁时只能辐射出紫外线、可见光和红外线,而射线是原子 核辐射
11、的,选项A错误;氢原子从n=3能级向n=2能级跃迁时辐射出可见光,不会辐射出红外线, 选项 B 错误;由于紫外线光子能量大于处于n=3 能级氢原子的电离能 1.51 eV,所以处于n=3 能 级的氢原子可以吸收任意频率的紫外线并发生电离,选项 C 正确;大量氢原子从n=4 能级向低 能级跃迁时可以辐射出 6 种不同频率的光子,其中只有从n=4 能级跃迁到n=2 能级和从n=3 能 级跃迁到n=2 能级时辐射的光子能量在可见光光子能量范围内,所以可辐射出 2 种频率的可见 光,选项 D 正确. 2.BD根据核反应方程满足质量数守恒和电荷数守恒,可知选项B中的X2质量数是4,电荷数是 2,代表粒子
12、,B 项正确;选项 D 中的 X4质量数是 4,电荷数是 2,代表粒子,D 项正确;根据核 反应方程满足质量数守恒和电荷数守恒,可知选项 A 中的 X1质量数是 3,电荷数是 2,A 项错误; 选项 C 中的 X3质量数是 1,电荷数是 0,代表中子,C 项错误. 1.A因为可见光光子的能量范围是 1.63 eV3.10 eV,所以氢原子至少要被激发到n=3 能级, 要给氢原子提供的能量最少为E=(-1.51+13.60) eV=12.09 eV,即选项 A 正确. 2.B由半衰期含义可知,A经过两个半衰期剩余的质量为原来的 ,B经过一个半衰期,剩余的 质量为原来的 ,所以剩余的A、B质量比为
13、 12,B 项正确. 3.CU 原子核中电荷数为 92,质量数为 235,则中子数为 235-92=143,选项 A 错误;放射性元 素的半衰期与温度、压强等因素无关,是由原子核内部因素决定的,选项 B 错误;根据爱因斯坦 质能方程知,裂变时释放的能量E=mc 2=(m 1-2m2-m3-m4)c 2,选项C正确;由 U原子核的比结合 能小于 Y 原子核的比结合能,可知 Y 原子核比U 原子核更稳定,选项 D 错误. 4.BCD衰变后产生的粒子与新核 Y 运动方向相反,两者运动轨迹圆应外切,由动量守恒定律 可知,粒子与新核动量大小相等,由圆周运动的半径公式r=可知,粒子轨迹半径大,由左 手定则
14、可知粒子与新核 Y 做圆周运动的方向相同,图丁正确,选项 A 错误;由圆周运动的半径 公式r=可知, =,选项 B 正确;圆周运动周期T=,环形电流I= =,选项 C 正确;对粒 子,由洛伦兹力提供向心力有qvB=m,解得v=,由质量关系可知,衰变后新核Y的质量为 M=m,由衰变过程中动量守恒定律可得Mv-mv=0,系统增加的能量为E=Mv 2+ mv 2 ,由质能方程得E=mc 2 ,联立可得m=,选项 D 正确. 专题十六原子物理 考点 1光电效应、波粒二象性 1.用频率分别为和 2的光照射某种金属材料时,这两种情况下测得的该金属材料发生光电 效应的遏止电压之比为 13,已知普朗克常量为h
15、,则该金属的逸出功为() A.hB.hC.hD.h 2.2021 河北唐山一模利用阴极材料为铷的光电管观测光电效应现象,实验电路图如图甲所 示,实验中测得铷的遏止电压Uc与入射光频率之间的关系如图乙所示,图线与横轴交点的横 坐标为 5.1510 14 Hz.已知普朗克常量h=6.6310 -34 Js.则下列说法中正确的是 () A.欲测遏止电压,应使电源左端为正极 B.当电源左端为正极时,保持入射光的频率和强度不变,将滑动变阻器的滑片向右滑动,电流 表的示数持续增大 C.增大入射光的强度,产生的光电子的最大初动能一定增大 D.如果实验中入射光的频率=7.0010 14 Hz,则产生的光电子的
16、最大初动能约为Ek=1.210 -19 J 3.2020 四川成都摸底在光电效应实验中,用频率为的光照射光电管阴极,发生了光电效应. 下列说法正确的是() A.减小入射光的强度,一定不发生光电效应 B.改用频率小于的光照射,一定不发生光电效应 C.增大入射光的强度,光电子的最大初动能变大 D.改用频率大于的光照射,光电子的最大初动能变大 4.2020 湖北武汉质量检测19 世纪末,科学家们发现了电子,从而认识到原子是可以分割的, 是由更小的微粒组成的.下列与电子有关的说法正确的是() A.爱因斯坦光电效应方程表明,光电子的最大初动能与入射光的频率成正比 B.电子电荷量的精确测定是由汤姆孙通过著
17、名的“油滴实验”做出的 C.卢瑟福认为电子的轨道是量子化的 D.衰变的实质是原子核内的一个中子转化成了一个质子和一个电子 5.2020 湖南毕业班调研美国物理学家密立根通过测量金属的遏止电压Uc与入射光频率, 算出普朗克常量h,并与普朗克根据黑体辐射得出的h相比较,以验证爱因斯坦光电效应方程的 正确性,如图所示是某次试验中得到的两种金属的遏止电压Uc与入射光频率的关系图像.两 种金属的逸出功分别为W甲、W乙,如果用频率为0的光照射这两种金属,光电子的最大初动能 分别为E甲、E乙,则下列关系正确的是() A.W甲E乙B.W甲W乙,E甲W乙,E甲E乙D.W甲W乙,E甲Q1B.X 是 He,Q2Q1
18、C.X 是 He,Q2Q1D.X 是 He,Q22 的能级跃迁到n=2 的能级时发出的光,它们在真空中的波长由长到短,可以判定 () A.H对应的前后能级之差最小 B.同一介质对 H的折射率最大 C.同一介质中 H的传播速度最大 D.用 H照射某一金属能发生光电效应,则 H也一定能 9.2021 贵州贵阳高三摸底氢原子能级示意图如图所示,现有大量氢原子处于n=3 能级,下列 说法正确的是() A.这些氢原子跃迁过程中最多可辐射出 2 种频率的光子 B.从n=3 能级跃迁到n=1 能级需吸收 12.09 eV 的能量 C.从n=3 能级跃迁到n=4 能级辐射出 0.66 eV 的能量 D.n=3
19、 能级的氢原子电离至少需要吸收 1.51 eV 的能量 10.2020 全国,18氘核H 可通过一系列聚变反应释放能量,其总效果可用反应式 HHe+H+n+43.15 MeV 表示.海水中富含氘,已知 1 kg 海水中含有的氘核约为 1.010 22 个,若全都发生聚变反应,其释放的能量与质量为M的标准煤燃烧时释放的热量相等;已知 1 kg 标准煤燃烧释放的热量约为 2.910 7 J,1 MeV=1.610 -13 J,则M约为() A.40 kgB.100 kgC.400 kgD.1000 kg 11.2019 全国,15太阳内部核反应的主要模式之一是质子质子循环,循环的结果可表示 为HH
20、e+e+2,已知 H和 He的质量分别为mp=1.007 8 u和m=4.002 6 u,1 u=931 MeV/c 2,c 为光速.在 4 个 H 转变成 1 个 He 的过程中,释放的能量约为() A.8 MeVB.16 MeVC.26 MeVD.52 MeV 12.比结合能与质量数A的关系曲线如图所示,下列说法正确的是() A.原子核的质量是全部核子质量之和 B.原子核发生衰变的过程是比结合能减小的过程 C.图中 62Ni 的比结合能最大,说明核子结合成62Ni 所需要的能量最大 D.中等大小的核比结合能最大,说明平均每个核子的质量亏损最大,这些核最稳定 13.由于放射性元素Np 的半衰
21、期很短,所以在自然界中一直未被发现,只是在使用人工的方 法制造后才被发现.已知一个Np 原子核经过一系列衰变和衰变后变成Bi,下列说法 正确的是() A.衰变过程中共发生了 7 次衰变和 6 次衰变 B.一次衰变过程可以同时放出粒子、粒子和粒子 C.Np 的半衰期与任意一个Np 原子核发生衰变的时间相等 D.Np 的人工放射性同位素比天然放射性物质半衰期更短,放射性废料更容易处理 14.2021 浙江名校开学考试由于太阳温度足够高,所有的原子均电离成了原子核和电子,因 此太阳是理想的热等离子球体.太阳用核聚变的方式向太空辐射能量,通过光谱分析知太阳的 主要成分是氢,涉及氢的核聚变反应式为HHe
22、+e+2e,产生的所有正电子将会与太阳中的 电子发生湮灭.已知电子质量me=0.51 MeV/c 2,质子质量 mH=938.3 MeV/c 2 He 核质量mHe=3 727.4 MeV/c 2,中微子 e的质量和电荷量均可不计,e=1.610 -19 C,下列说法中正确的是() A.正电子与电子湮灭方程式是 ee,其中是光子 B.单次氢的核聚变反应释放的核能约为 410 -12 J C.平均每个氢核产生的太阳辐射能最多为 6.17 MeV D.上述核反应元素在地球上储量丰富,人类已经掌握和平利用聚变核能的技术 15.2020 天津市一中第四次月考如图所示为氢原子的能级图,下列说法正确的是
23、() A.处于基态的氢原子可以通过与能量为 12.5 eV 的电子碰撞的方式跃迁 B.氢原子由基态跃迁到激发态后,核外电子动能增大 C.大量处于n=3 激发态的氢原子,向低能级跃迁时可辐射出 2 种不同频率的光 D.用氢原子从n=2 能级跃迁到n=1 能级辐射出的光照射金属铂(逸出功为 6.34 eV)时,不能发 生光电效应 16.核能的发现是人们探索微观物质结构的一个重大成果,而丰富的放射性同位素资源在国民 生产和科学研究的多个领域中得到了广泛应用,下列说法正确的是() A.月球车上的钚-238 同位素电池中核反应PuHe 属于衰变 B.百万千瓦级核电站中 92 235U 裂变生成 56 1
24、44Ba 及 Kr,则 56 144Ba 的比结合能小于 U 的比结 核能 C.氢弹爆炸时的一种核反应是氘、氚生成氦核和中子,属于可控核聚变反应 D.n年前的古木中碳 14 含量是现代植物的 ,则碳 14 的半衰期是 年 17.2021 江苏南京调研,多选含有光电管的电路图如图(a)所示,图(b)是用甲、乙、丙三束光 分别照射光电管得到的I-U图像,Uc1、Uc2表示遏止电压,下列说法中正确的有() A.图(a)中光电管两端的电压为反向电压 B.甲光照射时光电子的最大初动能比丙光照射时光电子的最大初动能大 C.甲、乙是相同频率的光,且甲光的强度比乙光强 D.若氢原子从n=4 能级向n=2 能级
25、跃迁时,辐射出的光能使此光电管发生光电效应,则氢原子 从n=4 能级向n=1 能级跃迁时,辐射出的光也一定能使此光电管发生光电效应 二、非选择题(共 1 小题,9 分) 18.2021江苏江阴开学考试,9分用速度大小为v的中子轰击静止的锂核 Li),发生核反应后 生成氚核和粒子,生成的氚核速度方向与中子的初速度方向相反,氚核与粒子的速度大小 之比为 78,中子的质量为m,质子的质量可近似看作m,光速为c. (1)写出核反应方程式. (2)求氚核与粒子的速度大小. (3)若核反应过程中释放的核能全部转化为粒子和氚核的动能,求出质量亏损. 答案 专题十六原子物理 考点考点 1 1光电效应、波粒二象
26、性光电效应、波粒二象性 1.B设用频率分别为和 2的光照射该金属材料时,逸出的光电子的最大初动能分别为E1 和E2,则由爱因斯坦光电效应方程可得E1=h-W0,E2=2h-W0,又因为E1=eUc1,E2=eUc2,= ,以上 各式联立可解得该金属的逸出功为W0=h,故选项 B 正确. 2.D测量遏止电压时需要光电子从金属板上射出后在电场中减速,由此可知电源左端为负极, 故 A 错误;当电源左端为正极时,将滑动变阻器的滑片向右滑动的过程中,光电管的两极之间电 压增大,但由于入射光频率和强度都不变,故若光电流达到饱和值,则电流将不再变化,故 B 错 误;光电子的最大初动能与入射光的频率和金属的逸
27、出功有关,与入射光的强度无关,故 C 错误; 根据题意可知,铷的截止频率c=5.1510 14 Hz,根据hc=W0可求出铷的逸出功W0=6.6310 -34 5.1510 14 J=3.4110 -19 J,当入射光的频率为=7.0010 14 Hz 时,根据爱因斯坦光电效应 方程Ek=h-W0可知,产生的光电子的最大初动能Ek=6.6310 -347.001014 J-3.4110 -19 J 1.210 -19 J,故 D 正确. 3.D只要入射光的频率大于阴极金属的极限频率就可以发生光电效应,A、 B 错误;根据爱因斯 坦光电效应方程Ek=h-W0可知,只有增大入射光的频率,光电子的最
28、大初动能才变大,C 错误,D 正确. 4.D根据爱因斯坦光电效应方程Ek=h-W0可知,光电子的最大初动能与入射光的频率是一次 函数关系而不是正比关系,选项 A 错误.电子的电荷量是密立根通过“油滴实验”测出的,选项 B 错误.玻尔认为电子的轨道是量子化的,选项 C 错误.原子核内的中子转化为一个质子和一个 电子,这种转化产生的电子发射到核外,就是衰变,选项 D 正确. 5.A根据爱因斯坦光电效应方程得Ekmax=h-W0=h-hc,又Ekmax=eUc,解得Uc=- c,则当 Uc=0 时,=c,由Uc-图像可知,金属甲的极限频率小于金属乙的,则金属甲的逸出功小于金 属乙的,即W甲E乙,故
29、A 项正确,B、C、D 三项错误. 6.B由爱因斯坦光电效应方程可得Ek1=h-W,Ek2=2h-W,由动能定理得eU1=Ek1,eU2=Ek2,U1 U2=13,解得逸出功W=h,B 正确;用频率为的光照射该光电管时,由光子能量E=hW, 知没有光电子逸出,A 错误;照射光的频率越大,逸出的光电子的最大初动能越大,但电子吸收 光子后从金属中逸出时,除了要克服逸出功外,有时还要克服原子的其他束缚而做功,用频率 为 2的光照射时逸出的光电子的初动能不一定大,C 错误;饱和光电流与照射光的强度有关, 用频率为 2的光照射时,饱和光电流不一定大,D 错误. 考点考点 2 2原子结构、氢原子光谱、原子
30、核原子结构、氢原子光谱、原子核 1.A比结合能小的原子核结合成比结合能大的原子核时,总结合能增加,因此要释放核能,选 项 A 正确;重核裂变时有质量亏损,释放能量,选项 B 错误;核力是核子间的强相互作用力,选项 C 错误;核力是短程力,与核子间的距离有关,由于距离未知,则中子与中子之间的核力不一定 大于中子与质子间的核力,选项 D 错误. 2.C天然放射现象说明原子核内部有复杂的结构,A 项错误;核力是使质子和中子组成原子核 的作用力,是强相互作用的一种表现,而弱相互作用是引起原子核衰变的原因,即引起中子 向质子转变的原因,B 项错误;核反应堆中,镉棒可以用来吸收中子,控制反应速度,C 项正
31、确P 核比 P 核少一个中子 P 核的结合能较小,D 项错误. 3.D粒子散射实验中,延展性好、原子核质量较大的重金属箔均可以作为轰击对象,A 项正 确;不同气体原子的能级不同,跃迁时发射光子的能量不同,对应的光的颜色不同,因此可用来 制作五颜六色的霓虹灯,B 项正确;放射性元素放射性的强度不受温度、 压强和化学状态的影响, 因此可确定射线来自原子核,C 项正确;衰变过程伴随着核能释放,故两原子核结合能不同,D 项错误.故 D 项符合题意. 4.B根据原子核反应过程中质量数守恒和电荷数守恒可知 X 是 He,A、C 错误;根据核反应过 程中的质量亏损可知m1m2,根据爱因斯坦质能方程可知Q10
32、),放出的能量为负值(即E0),则一个 NaCl 分 子分解成彼此相距无限远的中性钠原子(Na)和中性氯原子(Cl)的过程中,有E1=+6.1 eV,E2=-5.10 eV,E3=+3.88 eV,故在全过程中外界提供的总能量E总=E1+E2+E3=+4.88 eV,选项A 正确,B、C、D错误. 7.D根据核反应方程遵循质量数守恒和电荷数守恒,可知 X 的电荷数为 2,质量数为 4,所以 X 是氦核,即粒子,选项 A 正确.过量的射线对人体组织具有破坏作用,选项 B 正确.根据半衰期 的物理意义可知,每过一个半衰期(3.8 天),放射性氡衰变 ,土壤中放射性氡的含量减少 50%, 每过两个半
33、衰期(7.6 天),土壤中放射性氡的含量减少 50%+0.550%=75%,选项 C 正确.放射性 元素衰变的快慢与元素所处的物理、化学状态无关,选项 D 错误. 8.BD大量处于n=4能级的氢原子向低能级跃迁时可产生的光子种类为 =6种,A项错误;要使 钨板发生光电效应,入射光的光子能量需大于其逸出功 4.54 eV,由计算可知只有氢原子从 n=2、3、4 能级向n=1 能级跃迁产生的光子满足要求,B 项正确;由n=4 能级向n=1 能级跃迁时 辐射出的光子能量最大,为E=12.75 eV,由爱因斯坦光电效应方程可知,光电子的最大初动能 Ek=E-W0=h-W0=8.21 eV,C 项错误,
34、D 项正确. 9.BC由图甲可知,H对应光的波长比 H的小,根据光子能量公式E=h=h,可知 H对应的光 子能量比 H的大,选项 A 错误;H对应光的波长为=410.29 nm0.4110 -6 m,对应光子的能 量E=h3.0 eV,H对应光的波长为=656.47 nm0.6610 -6 m,对应光子的能量E=h 1.89 eV,光子能量均在可见光子能量范围内,所以图甲所示的四条谱线均对应可见光,选项 B 正确;H谱线对应光的波长为=486.27 nm0.4910 -6 m,对应光子的能量E=h2.54 eV, 氢原子从n=4 能级跃迁到n=2 能级辐射出的光子的能量为E=-0.85 eV-
35、(-3.4 eV)=2.55 eV, 所以 H谱线对应的是氢原子从n=4 能级跃迁到n=2 能级,选项 C 正确;根据可见光的光子能量 在 1.62 eV 到 3.11 eV 之间,可知氢原子从n=5 能级跃迁到n=2 能级时可以辐射出可见光,而 跃迁到n=1 能级时辐射出的是紫外线,跃迁到n=3 能级和n=4 能级时辐射出的是红外线,选项 D 错误. 10.D氢原子由n=4 能级向基态跃迁时,向外辐射的光子种类应为 =6 种,A 错误;光子能量为 = =4.0810 -19 J,光子的数目n= 410 16个,B 错误;氢原子从 n=3 能级跃迁到n=2 能级辐 射出的光子能量为E1=-1.
36、51-(-3.40)1.610 -19 J3.0210 -19 J,C 错误;氢原子从n=4 能 级跃迁到n=3 能级辐射的光子能量为 0.66 eV,从n=3 能级跃迁到n=2 能级辐射的光子能量为 1.89 eV,这两种光子的能量均小于金属的逸出功,不能使该金属发生光电效应,由计算可知,其 余 4 种光子能量均大于 2.5 eV,所以辐射的光子中有 4 种光子能使该金属发生光电效应,D 正 确. 1.A天然放射现象是放射性元素自发地发出射线的现象,放射性元素发生放射现象后变为另 一种元素,故原子核内部发生变化,A 项正确.光电效应现象和电离现象均是核外电子发生变 化,B、C 项错误.粒子散
37、射现象是原子核间的相互作用,不涉及原子核内部变化,D 项错误. 2.A核反应中释放核能时产生的新原子核变得更稳定,核子的比结合能增大,选项 A 正确;原 子核的稳定程度取决于原子核的比结合能而不是结合能,比结合能越大原子核越稳定,选项 B 错误;卢瑟福通过核反应 N+HeOH 发现了质子,选项 C 错误;射线是原子核中的中子转 变成质子时释放出来的电子流,选项 D 错误. 3.BHe2XHe是核聚变反应,根据质量数守恒和电荷数守恒可知X是质子,A错误,B正确; 目前核电站采用的发电方式是铀核的裂变反应,C 错误 He 的比结合能比 He 的小,D 错误. 4.D由德布罗意波长= 可知,质子的波
38、长与动量成反比,而动量与动能关系为p=,所以 A 项错误;天然放射的三种射线,穿透能力最强的是射线,B 项错误;光电效应实验中的截止频 率是指使金属恰好发生光电效应时入射光的频率,即h=W,只与金属的逸出功W有关,C 项错 误;衍射是波的特性,所以电子束穿过铝箔的衍射图样说明电子具有波动性,D 项正确. 5.B阴极射线是电子流,带负电,说明原子是可分的,原子本身也有内部结构,A 错误.粒子 散射实验,说明金原子具有核式结构,B 正确.射线是原子核由高能级向低能级跃迁时发出的 高频光子流,C 错误.从原子核中发出的射线是电子流,其实质是原子核内的一个中子转化为 一个质子,同时放出一个电子所形成的
39、电子流,D 错误. 6.D由图乙可知,饱和电流I=0.54 A,说明 1 s 内由 K 极发射的电子全部到达 A 极,根据电 流的定义有I= ,得n=3.37510 12,选项 D 正确. 7.C 238 92U 的衰变方程为 238 92U 234 90Th He,发生的是衰变,A 错误.组成原子核的核子 越多,它的结合能越大,C 正确.原子核的结合能与核子数之比为比结合能,比结合能大的原子 核更稳定, Sr 比 136 54Xe 的比结合能大,则 Sr 比 136 54Xe 更稳定,B 错误. 238 92U 衰变过程存 在质量亏损,则衰变后生成物的质量之和小于 238 92U 的质量,D
40、 错误. 8.AH的波长最长,频率最低,由跃迁规律可知,它对应的前后能级之差最小,A 项正确;由频 率越低的光的折射率越小知,B 项错误;由折射率n= 可知,在同一介质中,H的传播速度最大,C 项错误;当入射光频率大于金属的极限频率可以使该金属发生光电效应现象,因,所以 H 不一定能使该金属发生光电效应现象,D 项错误. 9.D大量处于n=3 能级的氢原子跃迁到n=1 能级时,最多可辐射出 =3 种不同频率的光子,选 项 A 错误;根据能级示意图可知从n=3 能级跃迁到n=1 能级辐射的光子能量为h1=-1.51 eV-(-13.6 eV)=12.09 eV,选项 B 错误;同理可知从n=3
41、能级跃迁到n=4 能级,需要吸收的能量 为E=-0.85 eV-(-1.51eV)=0.66 eV,选项C错误;根据能级示意图可知氢原子处于n=3 能级的 能量为-1.51 eV,故要使其电离至少需要吸收 1.51 eV 的能量,选项 D 正确. 10.C结合核反应方程知,1 kg 海水中的氘核全部发生聚变反应放出的能量E=43.15 1.610 -13 J1.1510 10 J,根据题意得M=M0=1 kg400 kg,故 A、B、D 项错误,C 项正确. 11.C核反应质量亏损m=41.007 8 u-4.002 6 u=0.028 6 u,释放的能量E=0.028 6 931 MeV=2
42、6.6 MeV,选项 C 正确. 12.D原子核的质量一般都要小于构成它的核子的总质量,即质量亏损,选项 A 错误;原子核发 生衰变的过程是不稳定的原子核衰变为相对稳定的原子核的过程,新核的比结合能不会减小, 故选项 B 错误;比结合能越大,表示核子结合成对应元素时单个核子放出的能量大,选项 C 错误; 由比结合能曲线可以看出,中等大小的核比结合能最大,即平均每个核子的质量亏损最大,这 些核最稳定,选项 D 正确. 13.D衰变过程中发生衰变的次数为=7(次),衰变的次数为 27-(93-83)=4(次), 故 A 错误;一个原子核在一次衰变中要么是衰变、要么是衰变,同时伴随射线的产生,可 以
43、同时放出粒子和粒子或者粒子和粒子,不能同时放出三种粒子,故 B 错误;半衰期是 大量原子核衰变的统计规律,对少数原子核不适用,故C错误;与天然放射性物质相比Np的人 工放射性同位素的放射强度容易控制,还可以制成各种所需的形状,特别是它的半衰期比天然 放射性物质短得多,因此放射性废料更容易处理,故 D 正确. 14.B正电子与电子相遇,形成几乎静止的整体,相互作用过程中,系统动量守恒,相遇前总动 量为零,相遇后总动量也为零,则正电子与电子湮灭的产物不可能只有一个光子,即若只释放 一个光子不遵守动量守恒定律,故 A 错误.单次氢的核聚变反应放出能量E=mc 2=(4 938.3-3 727.4-2
44、0.51) MeV=24.78 MeV410 -12 J,故 B 正确.考虑到核聚变反应和湮灭反 应都发生在太阳内部,则核反应方程式为H+e He+2e,释放能量E=mc 2=(4 938.3+20.51-3 727.4) MeV=26.82 MeV,平均每个氢核产生的太阳辐射能最多为 6.705 MeV, 故 C 错误.和平利用聚变核能的技术还在研究之中,故 D 错误. 15.A用能量为 12.5 eV 的电子轰击处于基态的氢原子,氢原子可以吸收其中的 10.2 eV 的能 量跃迁到n=2 的能级,选项 A 正确.氢原子由基态跃迁到激发态后,核外电子轨道半径变大,根 据公式k=m可知,电子的
45、动能(mv 2)减小,选项 B 错误;大量处于 n=3 激发态的氢原子,向低能 级跃迁时可辐射出 =3种不同频率的光,选项C错误;用氢原子从n=2能级跃迁到n=1能级辐射 出的光子能量为-3.4 eV-(-13.6 eV)=10.2 eV,照射金属铂(逸出功为 6.34 eV)时能发生光电 效应,选项 D 错误. 16.D钚-238 同位素电池核反应 94 238Pu 92 234U He 属于原子核的衰变,A 错误;由核裂变 反应 92 235U nKr+ n 知,产物Ba 及Kr 是中等质量的核,裂变反应放出核能, 二者比结合能均大于 92 235U 的比结合能,B 错误;氢弹爆炸过程中的
46、核聚变是不可控的,C 错 误;n年前的古木中碳 14 含量是现代植物的 ,则 =(= , =3,所以n年是碳 14 的 3 个半衰期, 即碳 14 的半衰期T=年,D 正确. 17.CD由电路图可知,逸出的光电子在电场力作用下做加速运动,则光电管两端电压为正向 电压,A 错误;光电效应的产生条件是入射光的频率大于截止频率,又由于从n=4 能级向n=2 能 级跃迁时辐射出的光的频率小于从n=4 能级向n=1 能级跃迁时辐射出的光子的频率,因此若氢 原子从n=4 能级向n=2 能级跃迁时,辐射出的光能使此光电管发生光电效应,则氢原子从n=4 能级向n=1 能级跃迁时,辐射出的光也一定能使此光电管发生光电效应,D 正确. 18.(1 nLi HHe(2)vv(3) 解析:(1)由题意可知,核反应方程式为 nLi HHe(3 分). (2)以中子的初速度方向为正方向,由动量守恒定律得 mv=-3mv1+4mv2(1 分) 由题意得氚核与粒子的速度大小之比为v1v2=78(1 分) 解得v1=v,v2=v(1 分). (3)氚核和粒子的动能之和为 Ek= 3m+ 4m=mv 2(1 分) 释放的核能为E=Ek-Ekn=mv 2- mv2= mv 2(1 分) 由爱因斯坦质能方程得,质量亏损为m= =(1 分).
