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2019高考物理浙江选考新增分二轮:专题五 第3讲波粒二象性 原子和原子核

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       第    3  讲 波粒二象性 原子和原子核

 [历次选考考情分析]
      知识       考试要求                            历次选考统计
章
      内容      必考    加试     2015/10  2016/04  2016/10  2017/04  2017/11   2018/04
    能量量
                      b                        15
    子化

波   光的粒
                      c      14       16       15                 15
粒   子性
二   粒子的
                      c               16                          15
象   波动性

性   概率波               b
    不确定
                      b                                                    14
    性关系
    电子的
                      a
    发现
    原子的

原   核式结               b
子   构模型
结   氢原子
                      b
构   光谱
    玻尔的

    原子模               c      14       14       15        14       15       15
    型
    原子核
                      a
    的组成
    放射性
原
    元素的               c               14                          14       14
子
    衰变
核
    探测射

    线的方               a
    法
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   放射性

   的应用               a
   与防护
   核力与
                     c                        16        14       14       14
   结合能

    核裂变              c                        16                 14
    核聚变              c                                           14
   粒子和
                     a
   宇宙

                  考点一 光电效应的规律和理解

1.光电效应
在光的照射下金属中的电子从金属表面逸出的现象,叫做光电效应,发射出来的电子叫做光
电子.

2.实验规律
(1)每种金属都有一个极限频率.
(2)光子的最大初动能与入射光的强度无关,只随入射光频率的增大而增大.
(3)光照射到金属表面时,光电子的发射几乎是瞬时的.
(4)在光的颜色不变的情况下,入射光越强,饱和电流越大.
3.爱因斯坦光电效应方程
(1)光子:光不仅在发射和吸收时能量是一份一份的,而且光本身就是由一个个不可分割的
能量子组成的,这些能量子称为光子,频率为                   ν 的光的能量子为       hν.
(2)爱因斯坦光电效应方程

①表达式:hν=Ek+W0       或 Ek=hν-W0.
②物理意义:金属中电子吸收一个光子获得的能量是                      hν,这些能量一部分用于克服金属的

逸出功   W0,剩下的表现为逸出后电子的初动能                Ek.
例  1  (多选)如图    1 甲所示,在光电效应实验中,某同学用相同频率的单色光,分别照射阴
极材料为锌和铜的两个不同的光电管,结果都能发生光电效应.图乙为某中一个光电管的遏

止电压   Uc 随入射光频率      ν 变化的函数关系图象.对于这两个光电管,下列判断正确的是(  )
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                                     图 1

A.因为材料不同逸出功不同,所以遏止电压                   Uc 不同
B.光电子的最大初动能不同
C.因为光强不确定,所以单位时间逸出的光电子数可能相同,饱和光电流也可能相同

D.两个光电管的       Uc-ν  图象的斜率可能不同
答案 ABC
                                                       hν W0

解析 根据     Ek=hν-W0  和  eUc=Ek 联立得:eUc=hν-W0     即  Uc= e - e ,可知,入射光的

频率相同,逸出功        W0 不同,则遏止电压       Uc 也不同,故     A 正确.根据     Ek=hν-W0  得,相同
的频率,不同的逸出功,则光电子的最大初动能也不同,故                         B 正确.虽然光的频率相同,
但光强不确定,所以单位时间逸出的光电子数可能相同,饱和光电流也可能相同,故                                   C 正
          hν  W0                          h

确.由   Uc= e -  e ,可知,Uc-ν    图象的斜率      k=e=常数,所以两个光电管的            Uc-ν 图象
的斜率一定相同,故         D 错误.


1.(多选)在演示光电效应的实验中,原来不带电的一块锌板与灵敏验电器相连,用蓝色弧

光灯照射锌板时,验电器的指针张开了一个角度,如图                       2 所示,则(  )


                                     图 2
A.验电器指针带正电
B.验电器指针带负电
C.改用紫色弧光灯照射锌板时,原来不带电的验电器的指针能张开一个角度
D.改用黄色弧光灯照射锌板时,只要光足够强,原来不带电的验电器的指针一定能张开一
个角度

答案 AC
解析 锌板在弧光灯照射下,发生光电效应,有光电子逸出,锌板失去电子带正电,验电器
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与锌板相连,导致指针带正电,故              A 正确,B    错误;改用紫色弧光灯照射锌板时,紫光频
率大于蓝光,那么原来不带电的验电器,其指针会张开一个角度,故                             C 正确;改用黄色弧
光灯照射锌板时,黄光频率小于蓝光,不一定能发生光电效应,原来不带电的验电器的指针
不一定会张开一个角度,故            D 错误.

2.(多选)光电效应实验中,下列表述正确的是(  )

A.发生光电效应时,光照越强,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
答案 ACD
解析 光电流的大小与光电子的多少有关,增大光的强度,可以增大光电流,光照越强,光
电流越大,故      A 正确;无论光强多强,光照时间多长,只要光的频率小于极限频率就不能
产生光电效应,故        B 错误;根据爱因斯坦光电效应方程可知,超过极限频率的入射光频率
越高,所产生的光电子的最大初动能就越大,对应的遏止电压越大,故                             C 正确;无论光强
多强,光照时间多长,只有光的频率大于极限频率才能产生光电效应,故                              D 正确.

3.(多选)(2018·新高考研究联盟联考)研究光电效应的实验电路图如图                       3a 所示,其光电流与

电压的关系如图       b 所示.则下列说法中正确的是(  )


                                     图 3
A.若把滑动变阻器的滑动触头向右滑动,光电流一定增大
B.图线甲与乙是同一种入射光,且甲的入射光强度大于乙光
C.由图可知,乙光的频率小于丙光频率
D.若将甲光换成丙光来照射锌板,其逸出功将减小
答案 BC

                      考点二 玻尔理论和能级

1.玻尔理论的理解
(1)电子绕核运动的半径是不连续的;
(2)电子跃迁辐射光子的频率不等于电子绕核圆周运动的频率;
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(3)实物粒子也能使原子发生能级跃迁;
(4)能级之间跃迁时放出的光子频率是不连续的.
2.两类能级跃迁
(1)自发跃迁:高能级→低能级,释放能量,发出光子.
             ΔE  E高-E低
光子的频率     ν= h =    h    .
(2)受激跃迁:低能级→高能级,吸收能量.
①光照(吸收光子):光子的能量必须恰等于能级差                   ΔE.

②碰撞:只要入射粒子能量大于或等于能级差即可,E                      外≥ΔE.
③大于电离能的光子被吸收,原子被电离.

3.谱线条数的确定方法
(1)一个处于第    n 能级的氢原子跃迁发出可能的光谱线条数最多为                    n-1.
(2)一群处于第    n 能级的氢原子跃迁发出可能的光谱线条数的两种求解方法:
                                n n-1 
①用数学中的组合知识求解:N=Cn2=                 2   .
②利用能级图求解:在氢原子能级图中将氢原子跃迁的各种可能情况一一画出,然后相加.
例  2  (多选)(2018·浙江   4 月选考·15)氢原子的能级图如图          4 所示,关于大量氢原子的能级

跃迁,下列说法正确的是(可见光的波长范围为                   4.0×10-7 m~7.6×10-7 m,普朗克常量        h=

6.6×10-34 J·s,真空中的光速     c=3.0×108 m/s)(  )


                                     图 4
A.氢原子从高能级跃迁到基态时,会辐射                  γ 射线
B.氢原子处在      n=4  能级时,会辐射可见光
C.氢原子从高能级向         n=3 能级跃迁时,辐射的光具有显著的热效应
D.氢原子从高能级向         n=2 能级跃迁时,辐射的光在同一介质中传播速度最小的光子能量
为 1.89 eV
答案 BC
解析 γ   射线是原子核衰变时产生的高能电磁波,与核外电子无关,故                          A 选项错误;电子从
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                                            c
高能级向低能级跃迁时辐射出光子,根据                 ΔE=hν=hλ,可得可见光光子的能量范围为                1.63 
eV~3.09 eV.从  n=4 能级跃迁到     n=2  能级  ΔE=2.55  eV,处在可见光能量范围内,故             B 选
项正确;从高能级向         n=3 能级跃迁辐射出最大能量为            ΔE=1.51 eV<1.63 eV,属于红外线,
具有热效应,所以        C 选项正确;传播速度越小,折射率越大,光子频率越大,能量越大,
而从高能级向      n=2 能级跃迁时最大能量为          3.4 eV,所以   D 选项错误.


4.(多选)下列关于玻尔原子理论及氢原子能级的说法,正确的是(  )

A.原子中的电子运动轨道分布是连续的
B.原子中的电子在某一定态时,电子绕原子核运动,但不向外辐射能量
C.氢原子的核外电子由一个能级跃迁到另一个能级吸收光子时,氢原子的能量不变
D.一群氢原子从       n=3  能级向   n=1 能级跃迁,最多能发出          3 种不同频率的光子
答案 BD
解析 原子的不同能量状态与电子沿不同的圆轨道绕核运动相对应,而电子的可能轨道的分
布是不连续的,故        A 错误;原子处于称为定态的能量状态时,虽然电子做加速运动,但并
不向外辐射能量,故         B 正确;核外电子由一个能级跃迁到另一个能级时,吸收一定频率的
光子后,能量会增大,故           C 错误;氢原子向低能级跃迁时是随机的,一群处于                     n=3 能级的
氢原子向低能级跃迁时最多可能发出               C32=3 种不同频率的光子,故          D 正确.

5.(多选)如图   5 所示,μ   子与氢原子核(质子)构成的原子称为              μ 氢原子(bydrogen 

muonatom).它在原子核物理的研究中有重要作用.图为                   μ 氢原子的能级示意图,假定光子
能量为   E 的一束光照射容器中大量处于            n=2  能级的   μ 氢原子,μ    氢原子吸收光子后,发出

频率为   ν1、ν2、ν3、ν4、ν5  和 ν6 的光,且频率依次增大,则(  )


                                     图 5
A.μ  氢原子吸收光子后处于          n=5 能级
B.μ  氢原子吸收光子后处于         n=4  能级

C.E  等于  h(ν6-ν4)

D.E  等于  h(ν5-ν2)
答案 BC
解析 由    n=Cm2 =6,解得:m=4,即        μ 氢原子吸收能量后先从         n=2  能级跃迁到     n=4 能级,
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然后从   n=4 能级向低能级跃迁,故          A 错误,B    正确.辐射光子按能量从小到大的顺序排列
为能级   4 到能级   3,能级   3 到能级   2,能级   4 到能级   2,能级   2 到能级   1,能级   3 到能级   1,

能级  4 到能级   1.所以能量    E 与 hν3 相等,也等于     h(ν1+ν2),也等于   h(ν6-ν4),故  C 正确,
D 错误.

6.(多选)根据国家科技部         2017 年 3 月 6 日报道,迄今为止,科学家已经成功检测定位了纳

米晶体结构中的氢原子,按玻尔氢原子理论,氢原子的能级如图                           6 所示,下列判断正确的是
(  )


                                     图 6
A.用光子能量为       13.01 eV 的光照射一群处于基态的氢原子,可观测到多种不同频率的光
B.大量处于     n=4  激发态的氢原子向基态跃迁时,可能发出                 6 条光谱线
C.氢原子从     n=4  激发态跃迁到      n=2 激发态需要吸收光子
D.氢原子的核外电子由高能级跃迁到低能级时,氢原子的电势能减小,电子的动能增大
答案 BD
解析 氢原子发生能级跃迁的能量差:-13.6 eV+13.01 eV=-0.59 eV,氢原子没有-0.59 
eV 的能级,故     A 错误;大量处于       n=4 激发态的氢原子向基态跃迁时可发出的光谱线条数
  n n-1 
为    2   =6  种,故   B 正确;氢原子由高能级态向低能级态跃迁时辐射光子,故                        C 错误;
氢原子的核外电子由高能级跃迁到低能级时,轨道半径减小,电场力做正功,氢原子电势能
减小,电子的动能增大,D           正确.

7.(多选)(2018·嘉兴一中期末)如图         7 是氢原子能级图,大量处在激发态              n=5 能级的氢原子

向低能级跃迁,a       是从  n=4  能级跃迁到     n=2 能级产生的光,b       是从   n=5 能级跃迁到     n=
3 能级产生的光.已知某金属的极限频率                ν=5.53×1014 Hz,普朗克常量      h=6.6×10-34 J·s,
电子电荷量     e=1.6×10-19 C,则(  )
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                                     图 7
A.在相同的双缝干涉实验装置中,a               光产生的干涉条纹间距比           b 光的更宽
B.a 光和   b 光的光子动量之比为        255∶97
C.用  a 光照射该金属时,能产生最大初动能为                0.27 eV 的光电子
D.在同样的玻璃中,a         光的传播速度大于        b 光的传播速度
答案 BC

                        考点三 核反应与核能

1.核反应的四种类型
      类型           可控性                        核反应方程典例

          α 衰变      自发                      29328U→29304Th+24He
  衰变
          β 衰变      自发                     29304Th→29314Pa+ -01e

                                    174N+24He→187O+1H(卢瑟福发现质子)

                                    24He+49Be→162C+01n(查德威克发现中子)
     人工转变         人工控制
                              1237Al+24He→1350P+01n 约里奥—居里夫妇发现放射性

                                1350P→1340Si++01e 同位素,同时发现正电子

                 比较容易进                  29325U+01n→15464Ba+3869Kr+301n
     重核裂变
                 行人工控制                 29325U+01n→15346Xe+3980Sr+1001n

     轻核聚变         很难控制                       12H+13H→24He+01n

2.对质能方程的理解
(1)一定的能量和一定的质量相联系,物体的总能量和它的质量成正比,即                             E=mc2.
方程的含义:物体具有的能量与它的质量之间存在简单的正比关系,物体的能量增大,质量
也增大;物体的能量减少,质量也减少.

(2)核子在结合成原子核时出现质量亏损               Δm,其能量也要相应减少,即            ΔE=Δmc2.
(3)原子核分解成核子时要吸收一定的能量,相应的质量增加                       Δm,吸收的能量为        ΔE=Δmc2.
例  3  (多选)(2018·温州市期中)我国首次使用核电池随“嫦娥三号”软着陆月球,并用于嫦
娥三号的着陆器和月球车上,核电池是通过半导体换能器,将放射性同位素衰变过程中释放

出的能量转变为电能.嫦娥三号采用放射性同位素29349Pu,静止的29349Pu                    衰变为铀核29325U    和
                                  239    235
α 粒子,并放出频率为        ν 的 γ 光子,已知     94 Pu、 92 U 和 α 粒子的质量分别为      mPu、mU、

mα.下列说法正确的是(  )

A. 29349Pu 的衰变方程为29349Pu→29325U+24He+γ

B.此核反应过程中质量亏损为             Δm=mPu-mU-mα
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                                     2
C.释放出的     γ 光子的能量为(mPu-mU-mα)c
D.反应后29325U   和 α 粒子结合能之和比29349Pu     的结合能大
答案 ABD
解析 根据质量数守恒与电荷数守恒可知,29349Pu                的衰变方程为29349Pu→29325U+24He+γ,故

A 正确;此核反应过程中的质量亏损等于反应前后质量的差,为                          Δm=mPu-mU-mα,故

                                                                         2
B 正确;释放的      γ 光子的能量为     hν,核反应的过程中释放的能量:E=(mPu-mU-mα)c                ,由
于核反应的过程中释放的核能转化为新核与                  α 粒子的动能以及光子的能量,所以光子的能

                   2           239         235
量小于(mPu-mU-mα)c    ,故   C 错误;   94 Pu 衰变成  92 U 和 α 粒子后,释放核能,将原子核
分解为单个的核子需要的能量更大,原子变得更稳定,所以反应后29325U                          和 α 粒子结合能之
和比29349Pu 的结合能大,故      D 正确.


8.(多选)(2018·绍兴市选考诊断)人类对微观世界进行探索的过程中,下列说法正确的是(  )

A.G.P.汤姆孙从实验中发现了电子衍射现象,说明实物粒子也具有波动性
B.查德威克用      α 粒子轰击铍核发现中子的核反应为24H+49Be→10n+162C
C.有些元素的半衰期会随外界温度和压强的改变而略微改变
D.一般化学反应只是核外电子的改变,而核反应则是原子核的改变.所以一般化学反应能
量改变比核反应小

答案 AD
9.(多选)164C 能自发地进行       β 衰变,下列判断正确的是(  )

A.164C 经 β 衰变后变成162C
B.164C 经 β 衰变后变成174N
C.164C 发生 β 衰变时,原子核内一个质子转化成中子
D.164C 发生 β 衰变时,原子核内一个中子转化成质子
答案 BD
解析 发生     β 衰变时,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,
所以每发射一个       β 粒子,一个中子转化为质子,依据质量数与电荷数守恒,则有

164C→174N+-01e,故  B、D  正确,A、C     错误.
10.(多选)(2018·浙江   4 月选考·14)下列说法正确的是(  )

A.组成原子核的核子越多,原子核越稳定

B.29328U 衰变为28262Rn 经过 4 次 α 衰变,2  次 β 衰变
C.在  LC 振荡电路中,当电流最大时,线圈两端电势差也最大
D.在电子的单缝衍射实验中,狭缝变窄,电子动量的不确定量变大
答案 BD
解析 比结合能越大,表示原子核中核子结合得越牢靠,原子核越稳定,故                               A 错误;
                  中国现代教育网     www.30edu.com  全国最大教师交流平台

29328U 衰变为28262Rn,质量数减少    16,电荷数减少       6,由于原子核经过一次         α 衰变,质子数
减少  2,质量数减少      4,经过一次     β 衰变,质子数增加        1,质量数不变.所以有:α           衰变次
      238-222                 8- 92-86 
数 m=     4   =4;β  衰变次数     n=      1     =2,所以    B 正确;当线圈两端电势差最
大时,电流变化率最大,此时电流为               0,故   C 错误;在电子的单缝衍射实验中,狭缝越窄,
                                                                     h
屏上中央亮条纹越宽,即能更准确地测得电子的位置.根据不确定性关系                              ΔxΔp≥4π,电子
动量的不确定量变得更大,故            D 正确.

11.(多选)目前核电站都是利用铀核裂变释放大量核能进行发电,其发生的核反应方程是

29325U+01n→15461Ba+3962Kr+X01n,一座发电功率为    P=1.00×106   kW 的核电站,核能转化为

                                                        -11
电能的效率     η=50%,每次核反应过程中放出的核能               ΔE=2.78×10      J,铀核的质量      mU=

390×10-27 kg,则下列说法正确的是(  )
A.X=3
B.每年核电站消耗29325U      的能量约为     6.3×1016 J
C.每年消耗29325U   的数目约为      2.27×1024 个
D.每年消耗29325U    的质量约为     885 kg
答案 ABD
解析 根据核反应方程遵循质量数和电荷数守恒知,X=3,A                         正确;因核电站发电效率为
                                    P
50%,则核电站消耗29325U      的功率为    P′=50%=2.00×106      kW,核电站每年消耗29325U       的能
量为  W=P′t=2.00×109×365×24×3 600 J≈6.3×1016 J,B      正确;产生这些能量消耗的铀
             W    6.3 × 1016
核的数目:n=ΔE=2.78      × 10-11≈2.27×1027(个),C   错误;每年消耗29325U     的质量为    M=

            27        -27
nmU=2.27×10   ×390×10     kg≈885 kg,D 正确.

                               专题强化练


1.(多选)(2018·七彩阳光联盟期中)下列说法正确的是(  )

A.光的偏振现象说明光是横波
B.氢原子光谱规律的发现揭示了氢原子的波动性
C.一个光子与一个静止的电子碰撞而被散射,散射光子的波长大于原来光子的波长
D.在光电效应实验中,用频率为              ν 的光照射光电管阴极,发生了光电效应,形成的光电流
与加在光电管阴极和阳极的电压成正比
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答案 AC
2.下列说法正确的有(  )
A.用红光照射某金属表面时发生光电效应,改用紫光照射时也一定能发生光电效应
B.用紫光照射某金属表面时发生光电效应,改用红光照射时也一定能发生光电效应
C.原子核放出      β 粒子后,转变成新核所对应的元素是原来元素的同位素
D.改变压强、温度可改变放射性元素的半衰期
答案 A
3.(多选)(2018·台州市    3 月选考)关于天然放射现象,下列说法正确的是(  )

A.29325U 经过 7 次 α 衰变和 4 次 β 衰变后得到28027Pb
B.将放射性元素掺杂到其他稳定元素中,其半衰期不变
C.β 衰变所释放的电子是原子核内的质子转变成中子时产生的
D.在   α、β、γ  这三种射线中,α       射线的电离能力最强,γ          射线的穿透能力最强
答案 ABD
4.(多选)(2017·浙江   4 月选考·14)下列说法正确的是(  )

A.β、γ  射线都是电磁波
B.原子核中所有核子单独存在时质量总和大于该原子核的总质量
C.在  LC 振荡电路中,电容器刚放电时,电容器极板上电荷量最多,回路电流最小
D.处于   n=4  激发态的氢原子共能辐射出            4 种不同频率的光子
答案 BC
解析 β   射线为高速电子流,不是电磁波,选项                 A 错误.原子核的总质量小于组成它的所有
核子的质量之和,选项          B 正确.LC   振荡电路中,电容器开始放电时,由于自感线圈的阻碍
作用,因此回路电流从小变大,选项               C 正确.大量处于       n=4  激发态的氢原子可以放出

C42=6 种不同频率的光子,单个处于            n=4 激发态的氢原子最多可以放出             3 种不同频率的光
子,故选项     D 错误.

5.(多选)三束单色光       1、2 和  3 的波长分别为     λ1、λ2 和 λ3(λ1>λ2>λ3).分别用这三束光照射
同一种金属.已知用光束           2 照射时,恰能产生光电子.下列说法正确的是(  )
A.用光束    1 照射时,不能产生光电子
B.用光束    3 照射时,不能产生光电子
C.用光束    2 照射时,光越强,单位时间内产生的光电子数目越多
D.用光束    2 照射时,光越强,产生的光电子的最大初动能越大
答案 AC
                              c

解析 依据波长与频率的关系:λ=ν,因                λ1>λ2>λ3,那么    ν1<ν2<ν3;由于用光束      2 照射时,
恰能产生光电子,因此用光束            1 照射时,不能产生光电子,而光束               3 照射时,一定能产生光
                  中国现代教育网     www.30edu.com  全国最大教师交流平台

电子,故    A 正确,B    错误;用光束      2 照射时,光越强,单位时间内产生的光电子数目越多,

而由光电效应方程:Ek=hν-W0,可知,光电子的最大初动能与光的强弱无关,故                               C 正确,
D 错误.

6.(多选)在研究某金属的光电效应现象时,发现当入射光的频率为                          ν 时,其遏止电压为

U.已知普朗克常数为        h,电子电荷量大小为         e,下列说法正确的是(  )
                        eU
A.该金属的截止频率为          ν- h
B.该金属的逸出功为         eU-hν
C.增大入射光的频率,该金属的截止频率增大
D.增大入射光的频率,该金属的遏止电压增大
答案 AD
                                                  eU

解析 根据光电效应方程          Ek=hν-hν0  和 eU=Ek 得:ν0=ν-    h ,故  A 正确.根据光电效应

方程  Ek=hν-W0  和  eU=Ek 得,W0=hν0=hν-eU,故       B 错误.金属的截止频率与入射光的

频率无关,故      C 错误.根据光电效应方程           Ek=hν-W0  和 eU=Ek 得  eU=hν-W0,可知,增
大入射光的频率,该金属的遏止电压增大,故                   D 正确.

7.(多选)氢原子的部分能级如图          1 所示,已知可见光的光子能量在             1.62   eV 到 3.11  eV 之

间.由此可推知,氢原子(  )


                                     图 1
A.从高能级向      n=1  能级跃迁时发出的光的波长比可见光的短
B.从高能级向      n=2  能级跃迁时发出的光均为可见光
C.从高能级向      n=3  能级跃迁时发出的光的频率比可见光的高
D.从   n=3 能级向   n=2  能级跃迁时发出的光为可见光
答案 AD
解析 从高能级向        n=1 能级跃迁时,辐射的光子能量最小为                10.2 eV,大于可见光的光子能
量,则波长小于可见光的波长,故              A 正确.从高能级向        n=2  能级跃迁时辐射的光子能量最
大为  3.4 eV, 大于可见光的能量,故          B 错误.从高能级向        n=3 能级跃迁时辐射的光子能量
最大为   1.51 eV,小于可见光的光子能量,故             C 错误.从    n=3 能级向    n=2 能级跃迁时发出
的光子能量为      1.89 eV,在可见光能量范围之内,故            D 正确.
                  中国现代教育网     www.30edu.com  全国最大教师交流平台

8.(多选)(2018·台州中学统练)下列有关说法正确的是(  )

A.铀核发生     α 衰变时,释放出       α 粒子和一定的能量,目前核电站利用的就是这一自发释放
的能量

B.如果利用紫光照射某种金属可以发生光电效应,改用红光一定不能发生光电效应
C.氢原子由较高能级跃迁到较低能级时,会释放出一定频率的光子
D.机械波和电磁波都具有干涉、衍射的特性
答案 CD
解析 核电站利用的是铀核的裂变反应释放的能量,选项                        A 错误;紫光的频率大于红光,
如果利用紫光照射某种金属可以发生光电效应,改用红光不一定能发生光电效应,选项
B 错误;氢原子由较高能级跃迁到较低能级时,会释放出一定频率的光子,选项                                C 正确;
机械波和电磁波都具有干涉、衍射的特性,选项                    D 正确.

9.(多选)(2018·新高考研究联盟联考)如图            2 所示的几幅图的有关说法中正确的是(  )


                                     图 2
A.甲图中少数      α 粒子发生了较大角度偏转,是由于原子的全部正电荷和绝大部分质量集中
在一个很小的核上

B.乙图中射线丙由        α 粒子组成,每个粒子带两个单位正电荷,射线乙不带电,一定是高速
运动的中子流

C.丙图中强黄光和弱黄光曲线交于               U 轴同一点,说明对于同种颜色的光发生光电效应时最
大初动能与光的强度无关

D.丁图为粒子通过气泡室时的照片,通过照片可以分析粒子的动量、能量及带电情况
答案 ACD
解析 题图甲中少数         α 粒子发生了较大角度偏转,是由于原子的全部正电荷和绝大部分质
量集中在一个很小的核上,选项             A 正确;题图乙中射线丙向右偏转,由左手定则可知,它
由 α 粒子组成,每个粒子带两个单位正电荷;射线乙不偏转,故不带电,是                             γ 射线,选项

B 错误;根据     eUc=Ek=hν-W0,当强黄光和弱黄光曲线交于               U 轴同一点,说明对于同种颜
                  中国现代教育网     www.30edu.com  全国最大教师交流平台

色的光发生光电效应时最大初动能与光的强度无关,故                       C 正确;由图和根据玻尔理论知道,
通过照片可以分析粒子的动量、能量及带电情况,故                      D 正确.


10.(多选)(2018·名校协作体      3 月选考)下面表格中给出了一些金属材料的逸出功:

                        材料            铯     铍     钙     钛

                    逸出功(10-19 J)      3.0   6.2   5.1   6.6

现用波长为     330~400  nm(1 nm=10-9  m)的紫外线光照射上述材料,能产生光电效应的材料
(普朗克常量     h=6.6×10-34 J·s,光速  c=3.0×108 m/s)(  )
A.铯    B.铍    C.钙    D.钛
答案 AC
11.(多选)已知氢原子的能级如图            3 所示,下列说法正确的有(  )


                                     图 3
A.使   n=2 能级的氢原子电离至少需要吸收              3.4 eV 的能量
B.氢原子由     n=3  能级跃迁到     n=2 能级,放出光子,能量增加
C.处于基态的氢原子吸收能量为              10.2 eV 的光子跃迁到     n=4 激发态
D.大量处于     n=3  激发态的氢原子会辐射出           3 种不同频率的光
答案 AD
12.(多选)(2018·宁波市    3 月选考)氢原子的部分能级如图            4 所示,大量处于       n=2 激发态的
氢原子从一束单一频率的光中吸收了能量后,跃迁到某较高激发态,再向低能级跃迁时,可

以发出   6 种不同频率的光子(频率从高到低依次为:ν1、ν2、ν3、ν4、ν5、ν6),则下列说法正
确的是(  )


                                     图 4
                  中国现代教育网     www.30edu.com  全国最大教师交流平台


A.入射光的频率为(ν5+ν6)

B.发出的    6 种光子,在真空中衍射本领最大的是               ν1

C.ν3 光子照射逸出功为        3.34 eV 的锌板产生的光电子的最大初动能为              6.86 eV

D.发出的    6 种光子在水中传播时,速度最大的是               ν1
答案 AC
解析 可放出      6 种不同频率的光子,说明氢原子吸收光子后处在                    n=4 能级,从    n=2  到 n=

4 吸收光频率应为      ν5+ν6,故   A 正确;衍射本领最大的应是波长最长、频率最小的                     ν6,故

B 错误;ν3  光子能量是     hν3=E2-E1=10.2   eV,由  Ek=hν3-W0=6.86   eV,故   C 正确;在水

中传播速度最大的是         ν6,D 错误.
13.(多选)(2018·七彩阳光联盟期中)裂变反应是目前核能利用中常用的反应,以原子核

29325U 为燃料的反应堆中,当29325U      俘获一个慢中子后发生的裂变反应可以有多种方式,其中
一种可表示为

 29325U  + 01n  →  15349Xe  + 3984Sr+X
235.043 9 1.008 7      138.917 8  93.915 4
反应方程下方的数字是中子及有关原子的静止质量(以原子质量单位                           u 为单位),已知      1 u 的
质量对应的能量为        9.3×102 MeV,则(  )
A.此反应方程式中的         X 是 201n
B.此反应释放出的能量约为            1.8×102 MeV
C.此反应前后能量守恒
D.此反应前后动量不守恒
答案 BC
14.(多选)一群氢原子从        n=3 的能级向低能级跃迁时,放出光子的最大能量为                     E,已知氢
                                               E1

原子处于基态时能量为          E1,氢原子各能级的关系为          En=n2(n=1,2,3…),则这群氢原子(  )
A.跃迁时可以放出        6 种不同能量的光子
B.由  n=2  的能级向基态跃迁时放出光子的能量小于                 E
                                                    5E
C.由  n=3  的能级向    n=2 的能级跃迁时放出光子的能量等于32
                                           27E
D.由   n=2 的能级向基态跃迁时吸收光子的能量为                 32
答案 BC
解析 大量处于第        3 能级的氢原子向低能级跃迁能产生              3 种不同频率的光子,故         A 错误;
                                                         E1       8

从 n=3  的能级向基态跃迁时,放出光子的最大能量为                   E,即为   E=32-E1=-9E1,则      n=
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                                           E1        3    27

2 的能级向基态跃迁时放出光子的能量,为:E′=22-E1=-4E1=32E,小于                          E,故   B 正
                                                                   E1  E1
确,D   错误;当    n=3 的能级向    n=2  的能级跃迁时放出光子的能量,为:E″=32-22=-
5    5E

36E1=32,故   C 正确.
15.(多选)(2018·新高考研究联盟联考)氢原子能级图如图                 5 甲所示,一束光子能量为           12.75 

eV 的单色光照射处于基态的一群氢原子上,这群氢原子吸收光子后处于激发态,并能发出
一系列的光子,发出的光子束照到逸出功为                  3.7  eV 的金属镁表面,部分入射光使镁发生了
光电效应,若能使镁发生光电效应的其中一种频率的光为                        a 光,不能使镁发生光电效应的其
中一种频率的光为        b 光,则下列有关说法中正确的有(  )


                                     图 5
A.氢原子吸收光子后所发出的光子频率有                  6 种
B.有三种不同频率的光子可使镁发生光电效应
C.a 光和   b 光同时入射到同一平行玻璃砖中,如乙图所示,a                    光有可能在     B 界面处发生全
反射,b   光不可能
D.a、b  光用同一装置进行双缝干涉实验,b               光的明暗相间的条纹间距更小
答案 AB
16.(多选)(2017·温州市十校高三期末)小宇同学参加学校科技嘉年华,设计了一个光电烟雾

探测器,如图      6,S 为光源,有一束光束,当有烟雾进入探测器时,来自                      S 的光会被烟雾散
射进入光电管      C,当光射到光电管中的钠表面(钠的极限频率为                   6.00×1014Hz),会产生光电
子,当光电流大于        10-8 A 时,便会触发报警系统报警.下列说法正确的是(  )


                                     图 6
A.要使该探测器正常工作,光源              S 发出的光波波长不能小于          0.5 μm
B.光源   S 发出的光波能使光电管发生光电效应,那么光源越强,光电烟雾探测器灵敏度越
高
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C.光束遇到烟雾发生散射是一种折射现象
D.若   5%射向光电管     C 的光子会发生光电子,当报警器报警时,每秒射向                     C 钠表面的光子
最少数目是     1.25×1012 个
答案 BD
                      hc                                   c    3 × 108

解析 根据     Ek=hν-W0=   λ -hν0.光源  S 发出的光波最大波长:λmax=ν0=6.00         × 1014  m=
5×10-7 m=0.5  μm,即要使该探测器正常工作,光源               S 发出的光波波长不能大于           0.5 μm,
故 A 错误;光源     S 发出的光波能使光电管发生光电效应,那么光源越强,被烟雾散射进入
光电管   C 的光越多,越容易探测到烟雾,即光电烟雾探测器灵敏度越高,故                            B 正确;光束
遇到烟雾发生散射是一种反射现象,故                C 错误;光电流等于        10-8 A 时,每秒产生的光电子
          It   10-8 × 1                                                   n
的个数:n=e=1.6     × 10-19=6.25×1010 个,每秒射向      C 钠表面的光子最少数目:N=5%=
6.25 × 1010
   5%    =1.25×1012 个,故   D 正确.
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