2019年高考物理備考 中等生百日捷進(jìn)提升系列 專題13 近代物理初步（含解析）.docx
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專題13 近代物理初步 第一部分名師綜述 綜合分析近幾年的高考物理試題發(fā)現(xiàn)，試題在考查主干知識(shí)的同時(shí)，注重考查必修中的基本概念和基本規(guī)律。 考綱要求 1、知道什么是光電效應(yīng)，理解光電效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)規(guī)律；會(huì)利用光電效應(yīng)方程計(jì)算逸出功、極限頻率、最大初動(dòng)能等物理量；知道光的波粒二象性，知道物質(zhì)波的概念． 2、知道兩種原子結(jié)構(gòu)模型，會(huì)用玻爾理論解釋氫原子光譜；掌握氫原子的能級(jí)公式并能結(jié)合能級(jí)圖求解原子的躍遷問題。 3、掌握原子核的衰變、半衰期等知識(shí)；會(huì)書寫核反應(yīng)方程，并能根據(jù)質(zhì)能方程求解核能問題． 命題規(guī)律 1、光電效應(yīng)現(xiàn)象、實(shí)驗(yàn)規(guī)律和光電效應(yīng)方程，光的波粒二象性和德布羅意波是理解的難點(diǎn)，也是考查的熱點(diǎn)，一般以選擇題形式出現(xiàn)，光電效應(yīng)方程可能會(huì)以填空題或計(jì)算題形式出現(xiàn)。 2、核式結(jié)構(gòu)、玻爾理論、能級(jí)公式、原子躍遷條件在選做題部分出現(xiàn)的幾率將會(huì)增加，可能單獨(dú)命題，也可能與其它知識(shí)聯(lián)合出題． 3、半衰期、質(zhì)能方程的應(yīng)用、計(jì)算和核反應(yīng)方程的書寫是高考的熱點(diǎn)問題，試題一般以基礎(chǔ)知識(shí)為主，較簡(jiǎn)單. 第二部分知識(shí)背一背 （1）光電效應(yīng) ①光電效應(yīng)規(guī)律 (a)每種金屬都有一個(gè)極限頻率． (b)光子的最大初動(dòng)能與入射光的強(qiáng)度無關(guān)，只隨入射光的頻率增大而增大． (c)光照射到金屬表面時(shí)，光電子的發(fā)射幾乎是瞬時(shí)的． (d)光電流的強(qiáng)度與入射光的強(qiáng)度成正比． (2) 愛因斯坦光電效應(yīng)方程 ①光電效應(yīng)方程：Ek＝hν－W0. ②遏止電壓：使光電流減小到零的反向電壓Uc. ③截止頻率：能使某種金屬發(fā)生光電效應(yīng)的最小頻率叫做該種金屬的截止頻率(又叫極限頻率)．不同的金屬對(duì)應(yīng)著不同的極限頻率． ④逸出功：電子從金屬中逸出所需做功的最小值，叫做該金屬的逸出功． (3)光的波粒二象性 ①光的干涉、衍射、偏振現(xiàn)象證明光具有波動(dòng)性． ②光電效應(yīng)說明光具有粒子性． ③光既具有波動(dòng)性，又具有粒子性，稱為光的波粒二象性． (4)物質(zhì)波 任何一個(gè)運(yùn)動(dòng)著的物體，小到微觀粒子大到宏觀物體都有一種波與它對(duì)應(yīng)，其波長(zhǎng) (5)原子的核式結(jié)構(gòu) ①盧瑟福的原子核式結(jié)構(gòu)模型 在原子的中心有一個(gè)很小的核，叫原子核，原子的所有正電荷和幾乎所有質(zhì)量都集中在原子核里，帶負(fù)電的電子在核外繞核旋轉(zhuǎn)． ②原子核的尺度：原子核直徑的數(shù)量級(jí)為10－15 m，原子直徑的數(shù)量級(jí)約為10－10 m. (6)玻爾理論 ①定態(tài)：原子只能處于一系列不連續(xù)的能量狀態(tài)中，在這些能量狀態(tài)中原子是穩(wěn)定的，電子雖然繞核運(yùn)動(dòng)，但并不向外輻射能量． ②躍遷：原子從一種定態(tài)躍遷到另一種定態(tài)時(shí)，它輻射或吸收一定頻率的光子，光子的能量由這兩個(gè)定態(tài)的能量差決定，即hν＝Em－En.(h是普朗克常量，h＝6.6310－34 J?s) ③軌道：原子的不同能量狀態(tài)跟電子在不同的圓周軌道繞核運(yùn)動(dòng)相對(duì)應(yīng)．原子的定態(tài)是不連續(xù)的，因此電子的可能軌道也是不連續(xù)的。 (7) 氫原子的能級(jí)、能級(jí)公式 ①氫原子的能級(jí)圖 ②氫原子的能級(jí)公式： (n=1,2,3，…)，其中E1為基態(tài)能量，其數(shù)值為E1=－13.6 eV。 ③氫原子的半徑公式： (n=1,2,3，…)，其中r1為基態(tài)半徑，其數(shù)值為r1=0.5310－10 m。 (8)原子核的組成 ①原子核由中子和質(zhì)子組成，質(zhì)子和中子統(tǒng)稱為核子。 ②原子核的核電荷數(shù)＝質(zhì)子數(shù)，原子核的質(zhì)量數(shù)＝中子數(shù)＋質(zhì)子數(shù)。 ③X元素原子核的符號(hào)為，其中A表示質(zhì)量數(shù)，Z表示核電荷數(shù)。 （9）原子核的衰變 ①α衰變： ②β衰變： ③半衰期：放射性元素的原子核有半數(shù)發(fā)生衰變所需的時(shí)間．半衰期由核內(nèi)部本身的因素決定，跟原子所處的物理或化學(xué)狀態(tài)無關(guān)。 （10）核反應(yīng)類型及核反應(yīng)方程 類型 可控性 核反應(yīng)方程典例 衰變 α衰變 自發(fā) β衰變 自發(fā) 人工轉(zhuǎn)變 人工控制 (盧瑟福發(fā)現(xiàn)質(zhì)子) He＋Be→6C＋n (查德威克發(fā)現(xiàn)中子) Al＋He→P＋n 約里奧居里夫婦發(fā)現(xiàn)放射性同位素，同時(shí)發(fā)現(xiàn)正電子 P→Si＋e 重核裂變 比較容易進(jìn)行人工控制 92U＋n→54Xe＋Sr＋10n 輕核聚變 除氫彈外無法控制 H＋H→He＋n 說明： ①核反應(yīng)過程一般都是不可逆的，所以核反應(yīng)方程只能用單向箭頭表示反應(yīng)方向，不能用等號(hào)連接。 ②核反應(yīng)過程中質(zhì)量數(shù)守恒，電荷數(shù)守恒。 第三部分技能+方法 由Ek－ν圖象可以得到的信息: 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)的值E=W0. ③普朗克常量：圖線的斜率k=h. 二、光電效應(yīng)中兩條線索 線索一：通過頻率分析：光子頻率高→光子能量大→產(chǎn)生光電子的最大初動(dòng)能大。 線索二：通過光的強(qiáng)度分析：入射光強(qiáng)度大→光子數(shù)目多→產(chǎn)生的光電子多→光電流大。 三、對(duì)光的波粒二象性、物質(zhì)波的考查 光既有波動(dòng)性，又有粒子性，兩者不是孤立的，而是有機(jī)的統(tǒng)一體，其表現(xiàn)規(guī)律為： ①個(gè)別光子的作用效果往往表現(xiàn)為粒子性；大量光子的作用效果往往表現(xiàn)為波動(dòng)性． ②頻率越低波動(dòng)性越顯著，越容易看到光的干涉和衍射現(xiàn)象；頻率越高粒子性越顯著，越不容易看到光的干涉和衍射現(xiàn)象，貫穿本領(lǐng)越強(qiáng)． ③光在傳播過程中往往表現(xiàn)出波動(dòng)性；在與物質(zhì)發(fā)生作用時(shí)，往往表現(xiàn)為粒子性 ④由光子的能量E=hν，光子的動(dòng)量表達(dá)式也可以看出，光的波動(dòng)性和粒子性并不矛盾：表示粒子性的粒子能量和動(dòng)量的計(jì)算式中都含有表示波的特征的物理量——頻率ν和波長(zhǎng)λ。由以上兩式和波速公式c=λν還可以得出：E=pc。 四、解答氫原子能級(jí)躍遷問題的四點(diǎn)技巧 ①原子躍遷時(shí)，所吸收或釋放的光子能量只能等于兩能級(jí)之間的能量差。 ②原子電離時(shí)，所吸收的能量可以大于或等于某一能級(jí)能量的絕對(duì)值。 ③一群原子和一個(gè)原子不同，它們的核外電子向基態(tài)躍遷時(shí)發(fā)射光子的種類 ④計(jì)算時(shí)應(yīng)注意：因一般取無窮遠(yuǎn)處為零電勢(shì)參考面，故各能級(jí)的能量值均為負(fù)值； （2）原子躍遷的兩種類型 ①若是在光子的激發(fā)下引起原子躍遷，則要求光子的能量必須等于原子的某兩個(gè)能級(jí)差：原子從低能級(jí)向高能級(jí)躍遷：吸收一定能量的光子，當(dāng)一個(gè)光子的能量滿足hν＝E末－E初時(shí)，才能被某一個(gè)原子吸收，使原子從低能級(jí)E初向高能級(jí)E末躍遷，而當(dāng)光子能量hν大于或小于（E末－E初）時(shí)都不能被原子吸收． ②若是在電子的碰撞下引起的躍遷，則要求電子的能量必須大于或等于原子的某兩個(gè)能級(jí)差：原子還可吸收外來實(shí)物粒子(例如自由電子)的能量而被激發(fā)．由于實(shí)物粒子的動(dòng)能可全部或部分地被原子吸收，所以只要入射粒子的能量大于或等于兩能級(jí)的能量差值(E=Em－En)，均可使原子發(fā)生能級(jí)躍遷。 ③注意：當(dāng)光子能量大于或等于13.6 eV時(shí)，也可以被氫原子吸收，使氫原子電離；當(dāng)氫原子吸收的光子能量大于13.6 eV，氫原子電離后，電子具有一定的初動(dòng)能． 五、確定衰變次數(shù)的方法 ①設(shè)放射性元素經(jīng)過n次α衰變和m次β衰變后，變成穩(wěn)定的新元素，則表示該核反應(yīng)的方程為 根據(jù)電荷數(shù)守恒和質(zhì)量數(shù)守恒可列方程：A＝A′＋4n，Z＝Z′＋2n－m ②確定衰變次數(shù)，因?yàn)棣滤プ儗?duì)質(zhì)量數(shù)無影響，先由質(zhì)量數(shù)的改變確定α衰變的次數(shù)，然后再根據(jù)衰變規(guī)律確定β衰變的次數(shù)。 七、核能的計(jì)算方法 ①利用愛因斯坦的質(zhì)能方程計(jì)算核能：利用愛因斯坦的質(zhì)能方程計(jì)算核能，關(guān)鍵是求出質(zhì)量虧損，而求質(zhì)量虧損主要是利用其核反應(yīng)方程式，再利用質(zhì)量與能量相當(dāng)?shù)年P(guān)系求出核能。 ②利用阿伏加德羅常數(shù)計(jì)算核能：求宏觀物體原子核發(fā)生核反應(yīng)過程中所釋放的核能，一般利用核反應(yīng)方程及其比例關(guān)系和阿伏加德羅常數(shù)。 ③由動(dòng)量守恒和能量守恒計(jì)算核能：由動(dòng)量守恒定律和能量守恒定律來求。 ④說明： （a）根據(jù)ΔE＝Δmc2計(jì)算，計(jì)算時(shí)Δm的單位是“kg”，c的單位是“m/s”，ΔE的單位是“J”． （b）根據(jù)ΔE＝Δm931.5 MeV計(jì)算．因1原子質(zhì)量單位(u)相當(dāng)于931.5 MeV的能量，所以計(jì)算時(shí)Δm的單位是“u”，ΔE的單位是“MeV”． （c）利用質(zhì)能方程計(jì)算核能時(shí)，不能用質(zhì)量數(shù)代替質(zhì)量進(jìn)行計(jì)算． 第四部分基礎(chǔ)練+測(cè) 一、單選題 1．下列說法正確的是 A．α、β和γ三種射線中，γ射線的穿透能力和電離能力均最強(qiáng) B．92235U+01n→3890Sr+54136Xe+x01n是核裂變方程，其中x = 10 C．發(fā)生光電效應(yīng)時(shí)，入射光越強(qiáng)，光子的能量就越大，光電子的最大初動(dòng)能就越大 D．放射性元素的原子核每放出一個(gè)β 粒子，就減少一個(gè)質(zhì)子，增加一個(gè)中子 【答案】 B 【解析】 【詳解】 A、α、β和γ三種射線中，γ射線的穿透能力最強(qiáng)但電離能力最弱，故A錯(cuò)； B、92235U+01n→3890Sr+54136Xe+x01n是核裂變方程，根據(jù)電荷數(shù)和質(zhì)量數(shù)守恒可求得x = 10，故B對(duì)； C、發(fā)生光電效應(yīng)時(shí)，光電子的最大初動(dòng)能與入射光的頻率有關(guān)，頻率越高則最大初動(dòng)能就越大，與入射光的強(qiáng)度無關(guān)，故C錯(cuò)； D、按照電荷數(shù)和質(zhì)量數(shù)守恒可知放射性元素的原子核每放出一個(gè)β粒子，就減少一個(gè)中子，增加一個(gè)質(zhì)子，故D錯(cuò) 2．在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，一個(gè)原來靜止的原子核，由于衰變放射出某種粒子，結(jié)果得到一張兩個(gè)相切圓1和2的徑跡照片如圖所示，己知兩個(gè)相切圓半徑分別為r1、r2。下列說法正確的是( ) A．原子核可能發(fā)生的是α衰變，也可能發(fā)生的是β衰變 B．徑跡2可能是衰變后新核的徑跡 C．若是α衰變，則1和2的徑跡均是逆時(shí)針方向 D．若衰變方程是92238U→90234Th+24He,則r1:r2=1:45 【答案】 D 【解析】 【詳解】 原子核衰變過程系統(tǒng)動(dòng)量守恒，由動(dòng)量守恒定律可知，衰變生成的兩粒子動(dòng)量方向相反，粒子速度方向相反，由左手定則知：若生成的兩粒子電性相反則在磁場(chǎng)中的軌跡為內(nèi)切圓，若電性相同則在磁場(chǎng)中的軌跡為外切圓，所以為電性相同的粒子，可能發(fā)生的是α衰變，但不是β衰變；若是α衰變，生成的兩粒子電性相同，圖示由左手定則可知，兩粒子都沿順時(shí)針方向做圓周運(yùn)動(dòng)，故AD錯(cuò)誤；核反應(yīng)過程系統(tǒng)動(dòng)量守恒，原子核原來靜止，初動(dòng)量為零，由動(dòng)量守恒定律可知，原子核衰變后生成的兩核動(dòng)量P大小相等、方向相反，粒子在磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)洛倫茲力提供向心力，由牛頓第二定律得：qvB=mv2r，解得：r=mvqB=PBq，由于P、B都相同，則粒子電荷量q越大，其軌道半徑r越小，由于新核的電荷量大于粒子的電荷量，則新核的軌道半徑小于粒子的軌道半徑，則半徑為r1的圓為放出新核的運(yùn)動(dòng)軌跡，半徑為r2的圓為粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡，且：r1：r2=2：90=1：45，故D正確，B錯(cuò)誤； 3．己知金屬鋅的逸出功為3.34eV，普朗克常量為6.6310-34Js，真空中的光速為3.0108m/s。圖為氫原子最低的四個(gè)能級(jí)，則氫原子在這些能級(jí)之間躍遷所輻射的光子的最短波長(zhǎng)及其照射鋅扳逸出電子的最大初動(dòng)能分別為 A．1.010-7m，9.4leV B．1.210-7m，9.4leV C．1.210-7m，6.86cV D．1.010-7m，6.86eV 【答案】 A 【解析】 【詳解】 氫原子在這些能級(jí)之間躍遷所輻射的光子的最短波長(zhǎng)，對(duì)應(yīng)著從n=4到n=1的躍遷，則hcλ=E4-E1，解得λ=hcE4-E1=6.6310-343.0108[-0.85-(-13.6)]1.610-19m=1.010-7m；照射鋅板逸出電子的最大初動(dòng)能分別為Ekm=(E4-E1)-W逸出功=13.6-0.85-3.34=9.41eV，故選A. 4．某放射性元素原子核的衰變方程為ZAX→Z+1AY+M，將該原子核靜置于勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，衰變后的新核Y和產(chǎn)生的粒子M在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)。新核Y與粒子M運(yùn)動(dòng)徑跡如圖所示，其中正確的是（ ） A． B． C． D． 【答案】 C 【解析】 【詳解】 AB．由衰變方程可知粒子M為電子，帶負(fù)電，新核Y帶正電，以衰變后新核Y的方向?yàn)檎较?，設(shè)新核Y的動(dòng)量為p，粒子M的動(dòng)量為p′，則由動(dòng)量守恒可得：0=p+p′；則兩核動(dòng)量大小相等，方向相反，速度方向相反；根據(jù)左手定則可知兩核洛倫茲力方向相同，故AB錯(cuò)誤； CD．由洛倫茲力提供向心力可知：qvB=mv2R…① 由①可知：R=mvqB=pqB…② 由題意可知，qY＞qM，則知：RY＜RM，故C正確，D錯(cuò)誤。 5．下列說法正確的是( ) A．天然放射性現(xiàn)象表明了原子內(nèi)部是有復(fù)雜的結(jié)構(gòu) B．一個(gè)氫原子從高能級(jí)向低能級(jí)躍遷的過程中,該氫原子輻射光子,總能量減少 C．某放射性元素由單質(zhì)變?yōu)榛衔锖?其半衰期會(huì)變短 D．目前核電站的能量主要來自輕核的聚變 【答案】 B 【解析】 【詳解】 天然放射性現(xiàn)象表明了原子核是有復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；根據(jù)玻爾理論，一個(gè)氫原子從高能級(jí)向低能級(jí)躍遷的過程中,該氫原子輻射光子,總能量減少，選項(xiàng)B正確；某放射性元素的半衰期與元素所處的化合狀態(tài)無關(guān)，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；目前核電站的能量主要來自重核的裂變，選項(xiàng)D錯(cuò)誤；故選B. 6．下列有關(guān)黑體輻射和光電效應(yīng)的說法中正確的是 A．在黑體輻射中，隨著溫度的升高，各種頻率的輻射強(qiáng)度都增加，輻射強(qiáng)度極大值向頻率較低的方向移動(dòng) B．普朗克在研究黑體輻射問題時(shí)提出了能量子假說 C．用一束綠光照射某金屬,能產(chǎn)生光電效應(yīng),現(xiàn)把這束綠光遮住一半，則沒有光電子飛出 D．在光電效應(yīng)現(xiàn)象中，光電子的最大初動(dòng)能與入射光的頻率成正比 【答案】 B 【解析】 【詳解】 在黑體輻射中，隨著溫度的升高，各種頻率的輻射強(qiáng)度都增加，輻射強(qiáng)度極大值向波長(zhǎng)較短，頻率較高的方向移動(dòng)，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；普朗克在研究黑體輻射問題時(shí)提出了能量子假說，選項(xiàng)B正確；用一束綠光照射某金屬,能產(chǎn)生光電效應(yīng),現(xiàn)把這束綠光遮住一半，則仍能發(fā)生光電效應(yīng)有光電子飛出，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；在光電效應(yīng)現(xiàn)象中，光電子的最大初動(dòng)能隨入射光的頻率增大而增大，但非成正比關(guān)系，選項(xiàng)D錯(cuò)誤；故選B. 7．下列說法正確的是( ) A．β衰變現(xiàn)象說明原子核外存在電子 B．氫原子從基態(tài)向較高能量態(tài)躍遷時(shí)，電子的動(dòng)能減小 C．只有入射光的波長(zhǎng)大于金屬的極限波長(zhǎng)，光電效應(yīng)才能產(chǎn)生 D．α粒子散射實(shí)驗(yàn)表明核外電子軌道是量子化的 【答案】 B 【解析】 【詳解】 A：β衰變時(shí)β射線是從原子核內(nèi)部發(fā)出來的，不是由原子核外的電子釋放出來的。故A項(xiàng)錯(cuò)誤。 B：電子繞氫原子核做圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)，據(jù)ke2r2=mv2r得，v=ekmr；氫原子從基態(tài)向較高能量態(tài)躍遷，電子與氫原子核的距離增大，電子做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的半徑增大，電子的線速度減小，動(dòng)能減小。故B項(xiàng)正確。 C：只有入射光的頻率大于該金屬的極限頻率，即入射光的波長(zhǎng)小于該金屬的極限波長(zhǎng)時(shí)，光電效應(yīng)才能產(chǎn)生。故C項(xiàng)錯(cuò)誤。 D：α粒子散射實(shí)驗(yàn)表明原子具有核式結(jié)構(gòu)，不能說明核外電子軌道是量子化的。故D項(xiàng)錯(cuò)誤。 8．太陽輻射到地球表面的功率約為1400W/m2 .其中包含了各種波長(zhǎng)的紅外線、可見光、紫外線等，以可見光部分最強(qiáng)。作為一種簡(jiǎn)化，我們認(rèn)為太陽光全部是平均波長(zhǎng)600nm（1nm=10-9m）的黃綠光，每秒至少有5個(gè)這樣的光子進(jìn)入人眼才能引起視覺，人眼睛的瞳孔約為10mm2，則人眼能看到最遠(yuǎn)的與太陽相同的恒星與地球距離為多少倍的日地距離：（已知普朗克常數(shù)h=6.63x10-34J.s） A．9104 B．9107 C．91010 D．91014 【答案】 B 【解析】 【詳解】 設(shè)日地距離為r，則P0=P4πr2；設(shè)人眼到最遠(yuǎn)的與太陽相同的恒星的距離為R，則P1?S0t=5hcλ0，其中P1=P4πR2，解得: P1=5hcλ0S0t=56.6310-34310860010-91010-61W=1.6610-13W，則 Rr=P0P1=14001.6610-13≈9107；故選B. 9．用a、b兩種光照射同一種光電管時(shí)均能發(fā)生光電效應(yīng)，且a光產(chǎn)生的光電子的遏止電壓大于b光產(chǎn)生的光電子的遏止電壓，則 A．b光比a光具有更明顯的粒子性 B．b光產(chǎn)生的光電子最大初動(dòng)能較大 C．單色光a的光子動(dòng)量比單色光b的光子動(dòng)量大 D．若a光能使氫原子從n=1能級(jí)躍遷到n=2能級(jí)，則b光也有可能使氫原子從n=1能級(jí)躍遷到n=2能級(jí) 【答案】 C 【解析】 【詳解】 因a光產(chǎn)生的光電子的遏止電壓大于b光產(chǎn)生的光電子的遏止電壓，則a光照射產(chǎn)生的最大初動(dòng)能較大，a光的光子頻率較大，波長(zhǎng)小，由p=hλ可知，單色光a的光子動(dòng)量比單色光b的光子動(dòng)量大，a光比b光具有更明顯的粒子性，選項(xiàng)C正確，AB錯(cuò)誤；因a光光子能量較大，若a光能使氫原子從n=1能級(jí)躍遷到n=2能級(jí)，則b光不一定能使氫原子從n=1能級(jí)躍遷到n=2能級(jí)，選項(xiàng)D錯(cuò)誤；故選C. 10．如圖所示是研究光電效應(yīng)現(xiàn)象的實(shí)驗(yàn)裝置,現(xiàn)用氫原子從n=4能級(jí)往n=2能級(jí)躍光束遷時(shí)輻射出的光照射金屬電極K發(fā)現(xiàn)波長(zhǎng)分別為λ1和λ2的兩種光子能使金屬電極K發(fā)生光電效應(yīng),其中λ1>λ2,則: A．波長(zhǎng)為λ1的光子是氫原子從n=4能級(jí)直接躍遷到n=2能級(jí)輻射出來的 B．波長(zhǎng)為λ1的光子照射時(shí)，光電子的最大初動(dòng)能更大 C．波長(zhǎng)為λ2的光子照射時(shí),正向電壓越大,光電流的飽和值越大 D．波長(zhǎng)為λ2的光子照射時(shí),增大光照強(qiáng)度,光電流的飽和值隨之增大 【答案】 D 【解析】 【詳解】 A、根據(jù)頻率較小的光子的波長(zhǎng)較大可知波長(zhǎng)為λ1的光子頻率v1小于波長(zhǎng)為λ2的光子頻率v2，根據(jù)Em-En=hv可知?dú)湓訌膎=4的能級(jí)躍遷到n=2的能級(jí)的能級(jí)差大于從n=3的能級(jí)躍遷到n=2的能級(jí)時(shí)的能極差，所以波長(zhǎng)為λ1的光子是氫原子從n=3能級(jí)直接躍遷到n=2能級(jí)輻射出來的，故A錯(cuò)誤； B、根據(jù)光電效應(yīng)方程Ekm=hv-W0可知頻率為v1的光產(chǎn)生光電子的最大初動(dòng)能較小，故B錯(cuò)誤； CD、光電流的大小與入射光的強(qiáng)度有關(guān)，增大光照強(qiáng)度，光電流的飽和值隨之增大；在一定頻率與強(qiáng)度的光照射下，開始時(shí)，光電流隨電壓U的增加而增大，當(dāng)U大到一定程度時(shí)，光電流達(dá)到飽和值，這時(shí)即使再增大電壓U，光電流不會(huì)再增加，故D正確，C錯(cuò)誤； 故選D。 11．將靜止在P點(diǎn)的原子核置于勻強(qiáng)磁場(chǎng)中（勻強(qiáng)磁場(chǎng)的方向圖中未畫出），能發(fā)生α衰變或β衰變，衰變后沿垂直于磁場(chǎng)的方向射入勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，得到軌跡圓弧AP和軌跡圓弧PB，兩軌跡在P點(diǎn)相切，它們的半徑RAP與RPB之比為44:1，則 A．發(fā)生了α衰變，磁場(chǎng)垂直紙面向外，原核電荷數(shù)為90 B．發(fā)生了α衰變，磁場(chǎng)垂直紙面向里，原核電荷數(shù)為86 C．發(fā)生了β衰變，磁場(chǎng)垂直紙面向里，原核電荷數(shù)為45 D．發(fā)生了β衰變，磁場(chǎng)垂直紙面向外，原核電荷數(shù)為43 【答案】 D 【解析】 【詳解】 兩粒子運(yùn)動(dòng)方向相反，受洛倫茲力方向相同，可知兩粒子帶異種電荷，可知發(fā)生的是β衰變；根據(jù)動(dòng)量守恒定律，兩粒子動(dòng)量等大反向，由r=mvqB∝1q，則兩粒子的電量之比為1：44，因β射線帶一個(gè)負(fù)電荷，則原核電荷數(shù)為43，根據(jù)左手定則可知，磁場(chǎng)垂直紙面向外，故選D. 12．下列說法正確的是 ( ) A．92238U衰變?yōu)?6222Rn要經(jīng)過4次α衰變和2次β衰變 B．一束光照射到某金屬表面上產(chǎn)生了光電效應(yīng)，增大光的強(qiáng)度可以增加光電子的最大初動(dòng)能 C．鉍210的半衰期是5天，1克鉍210經(jīng)過10天全部衰變?yōu)槠渌雍? D．查德威克發(fā)現(xiàn)中子的反應(yīng)方程式是：24He+1327Al→1530P+01n 【答案】 A 【解析】 【詳解】 A、根據(jù)質(zhì)量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒知U衰變?yōu)镽n，需經(jīng)過8次α衰變和6次β衰變，每經(jīng)過一次β衰變就會(huì)有一個(gè)中子轉(zhuǎn)變?yōu)橘|(zhì)子，同時(shí)放出一個(gè)電子，所以共有6個(gè)中子轉(zhuǎn)化為質(zhì)子，故A正確； B、根據(jù)光電效應(yīng)方程Ekm=hν-W0，光電子最大初動(dòng)能與光的強(qiáng)度無關(guān)，故B錯(cuò)誤； C、鉍210的半衰期是5天，經(jīng)過10天后，發(fā)生2個(gè)半衰期，有34數(shù)發(fā)生衰變，即有14g的鉍還沒有衰變，故C錯(cuò)誤； D、查德威克發(fā)現(xiàn)中子的核反應(yīng)屬于人工核轉(zhuǎn)變，根據(jù)質(zhì)量數(shù)與質(zhì)子數(shù)守恒：24He+49Be→612C+01n，故D錯(cuò)誤； 故選A. 13．關(guān)于近代物理的知識(shí)，下列說法正確的是 A．查德威克發(fā)現(xiàn)質(zhì)子的核反應(yīng)方程為714N+24He→817O+11H B．β衰變就是原子核內(nèi)的一個(gè)質(zhì)子轉(zhuǎn)化為一個(gè)中子和電子，電子被釋放出來 C．鈾核裂變的一種核反應(yīng)方程為92235U→56141Ba+3692Kr+201n D．若氫原子從n＝6的能級(jí)向n＝1的能級(jí)躍遷時(shí)輻射出的光不能使某金屬發(fā)生光電效應(yīng)，則氫原子從n＝6的能級(jí)向n＝2的能級(jí)躍遷時(shí)輻射出的光也不能使該金屬發(fā)生光電效應(yīng) 【答案】 D 【解析】 【詳解】 發(fā)現(xiàn)質(zhì)子的是盧瑟福，故A錯(cuò)誤；β衰變實(shí)質(zhì)是原子核內(nèi)的一個(gè)中子轉(zhuǎn)化為一個(gè)質(zhì)子和電子，這個(gè)電子以β射線的形式釋放出來，故B錯(cuò)誤；鈾核需要俘獲一個(gè)慢中子才能發(fā)生裂變，其中的一種核反應(yīng)方程92235U+01n→56141Ba+3692Kr+301n，故C錯(cuò)誤；根據(jù)玻爾理論可知，氫原子從n＝6的能級(jí)向n＝1的能級(jí)躍遷時(shí)輻射出的光的能量大于氫原子從n＝6的能級(jí)向n＝2的能級(jí)躍遷時(shí)輻射出的光的能量，結(jié)合光電效應(yīng)發(fā)生的條件可知，若氫原子從n＝6的能級(jí)向n＝1的能級(jí)躍遷時(shí)輻射出的光不能使某金屬發(fā)生光電效應(yīng)，則氫原子從n＝6的能級(jí)向n＝2的能級(jí)躍遷時(shí)輻射出的光也不能使該金屬發(fā)生光電效應(yīng)，故D正確。故選D. 14．下列說法正確的是 A．核泄漏污染物55137Cs能夠產(chǎn)生對(duì)人體有害的輻射，核反應(yīng)方程式為55137Cs→56137Ba+X，X為電子 B．某些原子核能夠放射出β粒子，說明原子核內(nèi)有β粒子 C．原子核的結(jié)合能越大，原子核越穩(wěn)定 D．若氫原子從n=6能級(jí)向n=1能級(jí)躍遷時(shí)輻射出的光不能使某金屬發(fā)生光電效應(yīng)，則氫原子從n=6能級(jí)向n=2能級(jí)躍遷時(shí)輻射出的光一定能使該金屬發(fā)生光電效應(yīng) 【答案】 A 【解析】 【詳解】 根據(jù)質(zhì)量數(shù)守恒與電荷數(shù)守恒可知，選項(xiàng)A的核反應(yīng)方程式55137Cs→56137Ba+X中，可以判斷X的質(zhì)量數(shù)為0，電荷數(shù)為：z=55-56=-1，所以X為電子，故A正確；原子核能夠放射出β粒子，是由于原子核內(nèi)發(fā)生β衰變，其中的中子轉(zhuǎn)化為質(zhì)子而放出的電子，故B錯(cuò)誤；原子核的比結(jié)合能越大，原子核越穩(wěn)定，故C錯(cuò)誤；根據(jù)玻爾理論可知，氫原子從n=6能級(jí)向n=1能級(jí)躍遷時(shí)減小的能量大于氫原子從n=6能級(jí)向n=2能級(jí)躍遷時(shí)減小的能量，所以氫原子從n=6能級(jí)向n=1能級(jí)躍遷時(shí)輻射出的光子的能量大于氫原子從n=6能級(jí)向n=2能級(jí)躍遷時(shí)輻射出的光的能量，根據(jù)光電效應(yīng)發(fā)生的條件可知，若氫原子從n=6能級(jí)向n=1能級(jí)躍遷時(shí)輻射出的光不能使某金屬發(fā)生光電效應(yīng)，則氫原子從n=6能級(jí)向n=2能級(jí)躍遷時(shí)輻射出的光也不能使該金屬發(fā)生光電效應(yīng)，故D錯(cuò)誤。故選A。 15．90232Th具有放射性，經(jīng)以下連續(xù)衰變過程，最后生成穩(wěn)定的 82208Pb：90232Th→88228Ra→89228Ac→90228Th→…→82208Pb，下列說法正確的是 A．90232Th和90228Th屬于放射性同位素，其原子核中子數(shù)相同，質(zhì)子數(shù)不同 B．88228Ra發(fā)生β衰變后變?yōu)?9228Ac，說明88228Ra原子核內(nèi)有β粒子 C．88228Ra的半衰期約為6.7年，將該元素?fù)诫s到其他穩(wěn)定元素中，半衰期將增大 D．整個(gè)衰變過程共發(fā)生6次α衰變和4次β衰變 【答案】 D 【解析】 【詳解】 A、90232Th和90228Th具有相同的質(zhì)子數(shù)屬于放射性同位素，其原子核質(zhì)子數(shù)相同，中子數(shù)不同，故A錯(cuò)誤； B、88228Ra發(fā)生β衰變后變?yōu)?9228Ac，是88228Ra原子核內(nèi)一個(gè)中子轉(zhuǎn)化為一個(gè)質(zhì)子數(shù)放出電子，并非原子核內(nèi)有電子，故B錯(cuò)誤； C、元素的半衰期不隨物理和化學(xué)狀態(tài)的改變而改變，故C錯(cuò)誤； D、β衰變質(zhì)量數(shù)不變，故232-208=4x，則x=6，發(fā)生6次α衰變，根據(jù)電荷數(shù)守恒可知：90-82=2x-y，得到：y=4，故發(fā)生4次β衰變，故D正確。 16．2018年中國(guó)散裂中子源（CSNS）將迎來驗(yàn)收，目前已建設(shè)的3臺(tái)譜儀也將啟動(dòng)首批實(shí)驗(yàn)．有關(guān)中子的研究，下列說法正確的是 A．90234Th核發(fā)生一次α衰變，新核與原來的原子核相比，中子數(shù)減少了4 B．一個(gè)氘核和一個(gè)氚核經(jīng)過核反應(yīng)后生成氦核和中子是原子核衰變反應(yīng) C．盧瑟福通過分析α粒子散射實(shí)驗(yàn)結(jié)果，發(fā)現(xiàn)了質(zhì)子和中子 D．中子和其他微觀粒子，都具有波粒二象性 【答案】 D 【解析】 【分析】 依據(jù)質(zhì)量數(shù)與質(zhì)子數(shù)守恒，裂變是較重的原子核分裂成較輕的原子核的反應(yīng)；盧瑟福通過分析α粒子散射實(shí)驗(yàn)結(jié)果，提出了原子的核式結(jié)構(gòu)模型；所有粒子都具有波粒二象性，即可求解； 【詳解】 A、α衰變的本質(zhì)是發(fā)生衰變的核中減小2個(gè)質(zhì)子和2個(gè)中子形成氦核，所以一次α衰變，新核與原來的核相比，中子數(shù)減小了2，故A錯(cuò)誤； B、裂變是較重的原子核分裂成較輕的原子核的反應(yīng)，而該反應(yīng)是較輕的原子核的聚變反應(yīng)，故B錯(cuò)誤； C、盧瑟福通過分析α粒子散射實(shí)驗(yàn)結(jié)果，提出了原子的核式結(jié)構(gòu)模型，查德威克通過α粒子轟擊鈹核獲得碳核的實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)了中子，故C錯(cuò)誤； D、所有粒子都具有波粒二象性，故D正確； 故選D。 17．如圖所示,地面上A、B兩處的中點(diǎn)處有一點(diǎn)光源S，甲觀察者站在光源旁,乙觀察者乘坐速度為v（接近光速）的光火箭沿AB方向飛行.兩觀察者身邊各有一只事先在地面校準(zhǔn)了的相同的時(shí)鐘.下列對(duì)相關(guān)現(xiàn)象的描述中，正確的是（ ） A．甲測(cè)得的AB間的距離大于乙測(cè)得的AB間的距離 B．甲認(rèn)為飛船中的鐘變慢了，乙認(rèn)為甲身邊的鐘變快了 C．甲測(cè)得光速為c，乙測(cè)得的光速為c-v D．當(dāng)光源S發(fā)生一次閃光后，甲認(rèn)為A、B兩處同時(shí)接收到閃光，乙則認(rèn)為A先接收到閃光 【答案】 A 【解析】 【分析】 利用相對(duì)論的重要結(jié)論，如時(shí)間變慢t=t?11-v2c2、長(zhǎng)度收縮假說L=L01-c2v2、質(zhì)速關(guān)系式和質(zhì)能關(guān)系式分析現(xiàn)象. 【詳解】 A．由愛因斯坦的長(zhǎng)度收縮原理L=L01-c2v2，可知運(yùn)動(dòng)的速度v越大，測(cè)出的距離L越短，則乙測(cè)得的AB間的距離小于甲測(cè)得的AB間的距離；故A正確. B．由時(shí)間變慢假說t=t?11-v2c2，可知運(yùn)動(dòng)的速度v越大，時(shí)間變慢，即乙測(cè)得的時(shí)間變長(zhǎng)；故B錯(cuò)誤. C．根據(jù)愛因斯坦的光速不變?cè)?，可知甲乙在兩種不同的參考系里測(cè)出的光速都為c；故C錯(cuò)誤. D．甲乙在兩種不同的參考系里測(cè)出的光速都為c,距離恒定，則AB兩處都是同時(shí)接收到閃光；故D錯(cuò)誤. 故選A. 【點(diǎn)睛】 本題考查了愛因斯坦的相對(duì)論知識(shí)，明確不同參考系中光速不變，在接近光速的參考系中時(shí)間變慢，長(zhǎng)度變短，質(zhì)量變大. 18．以下說法正確的是：( ) A．氫原子核外電子從半徑較小的軌道躍遷到半徑較大的軌道時(shí)，電子的動(dòng)能減小，原子電勢(shì)能增大，原子能量減??； B．紫外線照射到金屬鋅板表面時(shí)能夠產(chǎn)生光電效應(yīng)，則當(dāng)增大紫外線的照射強(qiáng)度時(shí)，從鋅板表面逸出的光電子的個(gè)數(shù)增多，光電子的最大初動(dòng)能增大； C．氫原子光譜有很多不同的亮線，說明氫原子能發(fā)出很多不同的頻率的光，它的光譜是連續(xù)譜； D．天然放射現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)揭示了原子核有復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，b射線是原子核內(nèi)的中子轉(zhuǎn)變?yōu)橘|(zhì)子時(shí)產(chǎn)生的高速電子流。 【答案】 D 【解析】 【分析】 庫(kù)侖力對(duì)電子做負(fù)功，所以動(dòng)能變小，電勢(shì)能變大（動(dòng)能轉(zhuǎn)為電勢(shì)能），因?yàn)槲樟斯庾?，總能量變大；根?jù)光電效應(yīng)發(fā)生條件，可知，光電子的最大初動(dòng)能與入射頻率有關(guān)，與入射的強(qiáng)度無關(guān)；根據(jù)連續(xù)光譜與特征光譜的不同；α粒子散射現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)揭示了原子核有復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，即可求解． 【詳解】 根據(jù)波爾理論可知，核外電子從半徑較小的軌道躍遷到半徑較大的軌道時(shí)，氫原子的電勢(shì)能增大，核外電子遵循：ke2r2=mv2r，據(jù)此可知電子的動(dòng)能減??；再據(jù)能級(jí)與半徑的關(guān)系可知，原子的能量隨半徑的增大而增大。故A錯(cuò)誤；據(jù)光電效應(yīng)可知，紫外線照射到金屬鋅板表面時(shí)能夠發(fā)生光電效應(yīng)，則當(dāng)增大紫外線的照射強(qiáng)度時(shí)，即光子個(gè)數(shù)增多，所以從鋅板表面逸出的光電子的個(gè)數(shù)越多，但光電子的最大初動(dòng)能不變。故B錯(cuò)誤；光譜有很多不同的亮線，說明氫原子能發(fā)出很多不同頻率的光，是特征譜線，但它的光譜不是連續(xù)譜，故C錯(cuò)誤；α粒子散射現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)揭示了原子核有復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，β射線是原子核內(nèi)的中子轉(zhuǎn)變?yōu)橘|(zhì)子時(shí)產(chǎn)生的，故D正確。故選D. 【點(diǎn)睛】 理解原子躍遷的能量變化，同時(shí)掌握電子躍遷過程中，動(dòng)能與電勢(shì)能及總能量是如何變化等知識(shí)點(diǎn)，注意核外電子的動(dòng)能、電勢(shì)能和能量與軌道半徑的關(guān)系，掌握α粒子散射現(xiàn)象與天然放射現(xiàn)象的區(qū)別，及影響光電子的最大初動(dòng)能的因素． 19．下列說法正確的是( ) A．原子核的結(jié)合能越大，原子核越穩(wěn)定 B．某些原子核能夠放射出β粒子，說明原子核內(nèi)有β粒子 C．核泄漏污染物55137Cs能夠產(chǎn)生對(duì)人體有害的輻射，核反應(yīng)方程式為55137Cs→56137Ba+X，X為電子 D．若氫原子從n=6能級(jí)向n=1能級(jí)躍遷時(shí)輻射出的光不能使某金屬發(fā)生光電效應(yīng)，則氫原子從n=6能級(jí)向n=2能級(jí)躍遷時(shí)輻射出的光能可能使該金屬發(fā)生光電效應(yīng) 【答案】 C 【解析】 【詳解】 原子核的比結(jié)合能越大，原子核越穩(wěn)定，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；某些原子核能夠放射出β粒子，這是核內(nèi)的中子轉(zhuǎn)化為質(zhì)子時(shí)放出的負(fù)電子，不能說明原子核內(nèi)有β粒子，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；核泄漏污染物55137Cs能夠產(chǎn)生對(duì)人體有害的輻射，核反應(yīng)方程式為55137Cs→56137Ba+X，X電荷數(shù)為-1，質(zhì)量數(shù)為零，所以為電子，選項(xiàng)C正確；若氫原子從n=6能級(jí)向n=1能級(jí)躍遷時(shí)輻射出的光不能使某金屬發(fā)生光電效應(yīng)，而氫原子從n=6能級(jí)向n=2能級(jí)躍遷時(shí)輻射出的光子的能量小于從n=6能級(jí)向n=1能級(jí)躍遷時(shí)輻射出的光子的能量，則不能使該金屬發(fā)生光電效應(yīng)，選項(xiàng)D錯(cuò)誤；故選C. 20．一個(gè)氫原子從量子數(shù)n=2的能級(jí)躍遷到量子數(shù)n=3的能級(jí)，該氫原子 A．吸收光子，能量增加 B．放出光子，能量減少 C．放出光子，能量增加 D．吸收光子，能量減少 【答案】 A 【解析】 【分析】 氫原子從低能級(jí)向高能級(jí)躍遷要吸收光子，能量增加；從高能級(jí)向低能級(jí)躍遷要放出光子，能量減少. 【詳解】 一個(gè)氫原子在一個(gè)定態(tài)具有的能量是電子圓周運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能和勢(shì)能之和，能量為E=E1n2，E1=-13.6eV，可知量子數(shù)越大，能量越高，故氫原子從低能級(jí)向高能級(jí)躍遷要吸收光子，而能量增加；故選A. 【點(diǎn)睛】 本題考查了原子核式結(jié)構(gòu)模型和原子的躍遷；能量變化可類比人造衛(wèi)星的變軌原理. 二、多選題 21．波長(zhǎng)為λ1和λ2的兩束可見光入射到雙縫，在光屏上觀察到干涉條紋，其中波長(zhǎng)為λ1的光的條紋間距大于波長(zhǎng)為λ2的條紋間距。則（下列表述中，腳標(biāo)“1”和“2”分別代表波長(zhǎng)為λ1和λ2的光所對(duì)應(yīng)的物理量） A．這兩束光的光子的動(dòng)量p1＞p2 B．這兩束光從玻璃射向真空時(shí)，其臨界角C1＞C2 C．這兩束光都能使某種金屬發(fā)生光電效應(yīng)，則遏止電壓U1＞U2 D．這兩束光由氫原子從不同激發(fā)態(tài)躍遷到n＝2能級(jí)時(shí)產(chǎn)生，則相應(yīng)激發(fā)態(tài)的電離能△E1＞△E2 【答案】 BD 【解析】 【詳解】 A．根據(jù)雙峰干涉的條紋間距的表達(dá)式Δx=ldλ可知λ1>λ2，由P=hλ可知p1下載提示(請(qǐng)認(rèn)真閱讀)
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