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第81講 波粒二象性 原子和原子核 1．(2017黑龍江大慶中學高三上學期期末)下列幾種說法中有一種是錯誤的，它是(　　) A．大如太陽、地球等這些宏觀的運動物體也具有波動性，這種波是物質波 B．光子與物質微粒發(fā)生相互作用時，不僅遵循能量守恒，還遵循動量守恒 C．光子與光電子是同一種粒子，它們對應的波也都是概率波 D．核力是一種強相互作用力，熱核反應中庫侖力做功與核力做功相比能忽略 2．(2017黑龍江哈爾濱模擬)某種單色光照射到金屬表面上發(fā)生光電效應，如果入射光的強度減弱，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．單位時間內逸出的光電子數(shù)將減少 D．有可能不發(fā)生光電效應 3．(多選)(2017山東煙臺模擬)如圖1甲所示，在光電效應實驗中，某同學用相同頻率的單色光，分別照射陰極材料為鋅和銅的兩個不同的光電管，結果都能發(fā)生光電效應．圖乙為其中一個光電管的遏止電壓U0隨入射光頻率ν變化的函數(shù)關系圖像．對于這兩個光電管，下列判斷正確的是(　　) 圖1 A．因為材料不同，逸出功不同，所以遏止電壓U0不同 B．光電子的最大初動能不同 C．兩個光電管的U0—ν圖像的斜率不同 D．兩個光電管的飽和光電流一定相同 4．(2017福建南平3月質檢)用如圖2甲所示的裝置研究光電效應現(xiàn)象．閉合電鍵S，用頻率為ν的光照射光電管時發(fā)生了光電效應．圖乙是該光電管發(fā)生光電效應時光電子的最大初動能Ek與入射光頻率ν的關系圖像，圖線與橫軸的交點坐標為(a,0)，與縱軸的交點坐標為(0，－b)，下列說法中正確的是(　　) 圖2 A．普朗克常量為h＝ B．斷開電鍵S后，電流表G的示數(shù)不為零 C．僅增加照射光的強度，光電子的最大初動能將增大 D．保持照射光強度不變，僅提高照射光頻率，電流表G的示數(shù)保持不變 5．(多選)(2017山東臨沂一模)如圖3所示，N為金屬板，M為金屬網(wǎng)，它們分別與電池的兩極相連，各電池的電動勢和極性如圖所示，己知金屬板的逸出功為4.8eV.現(xiàn)分別用不同頻率的光照射金屬板(各光子的能量已在圖上標出)，則下列說法正確的是(　　) 圖3 A．A圖中無光電子射出 B．B圖中光電子到達金屬網(wǎng)時的動能大小為1.5eV C．C圖中的光電子能到達金屬網(wǎng) D．D圖中光電子到達金屬網(wǎng)時的最大動能為3.5eV 圖4 6．(2017山東泰安一模)如圖4所示是光電管的原理圖，已知當有波長為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 7．(多選)(2017河北衡水中學七調)用甲、乙兩種單色光照射同一金屬做光電效應實驗，發(fā)現(xiàn)光電流與電壓的關系如圖5所示．已知普朗克常量為h，被照射金屬的逸出功為W，遏止電壓為U0，電子的電荷量為e，則下列說法正確的是(　　) 圖5 A．甲光的強度大于乙光的強度 B．甲光的頻率大于乙光的頻率 C．甲光照射時產(chǎn)生的光電子初動能均為eU0 D．乙光的頻率為 8．(多選)氫原子能級的示意圖如圖6所示，大量氫原子從n＝4的能級向n＝2的能級躍遷時輻射出可見光a，從n＝3的能級向n＝2的能級躍遷時輻射出可見光b，則(　　) 圖6 A．a(chǎn)光的光子能量大于b光的光子能量 B．氫原子從n＝4的能級向n＝3的能級躍遷時會輻射出紫外線 C．處于能級n＝4的電子的動能小于處于能級n＝2的電子的動能 D．在真空中傳播時，b光的波長較短 E．處在n＝1能級時核外電子離原子核最近 9.(多選)(2017福建龍巖3月質檢)氫原子的能級圖如圖7所示，可見光的光子能量范圍約為1.62eV～3.11eV，金屬鈉的逸出功為2.29eV，下列說法中正確的是(　　) 圖7 A．大量處于n＝3能級的氫原子向低能級躍遷時，可發(fā)出1種頻率的可見光 B．大量處于n＝3能級的氫原子向低能級躍遷時，可發(fā)出2種頻率的可見光 C．大量處于n＝3能級的氫原子向低能級躍遷時發(fā)出的光當中有1種頻率的光能使鈉產(chǎn)生光電效應 D．大量處于n＝3能級的氫原子向低能級躍遷時發(fā)出的光當中有2種頻率的光能使鈉產(chǎn)生光電效應 10．(2017湖北省部新大綱調研)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－ 11．(2017重慶第二外國語學校二檢)氫原子處于基態(tài)時的能量為E0，激發(fā)態(tài)與基態(tài)之間的能量關系為En＝(n＝1,2,3…)，處于基態(tài)的大量氫原子由于吸收某種單色光后，最多能產(chǎn)生3種不同頻率的光，已知普朗克常量為h，則產(chǎn)生的3種不同頻率的光中，最小的頻率為(　　) A.B．－C.D．－ 12．(多選)(2017貴州凱里模擬)核電站核泄漏的污染物中含有碘131和銫137.碘131的半衰期約為8天，會釋放β射線；銫137是銫133的同位素，半衰期約為30年，發(fā)生衰變時會輻射γ射線，下列說法正確的是(　　) A．碘131釋放的β射線由氦核組成，β衰變的方程是13153I→13154Xe＋0－1e B．碘131釋放的β射線是電子流，β衰變的方程是13153I→13154Xe＋0－1e C．與銫137相比，碘131衰變更慢，且銫133和銫137含有相同的質子數(shù) D．銫137衰變時輻射出的γ光子能量大于可見光光子能量 13．(多選)(2017福建廈門3月質檢)靜止的21183Bi原子核在磁場中發(fā)生衰變后運動軌跡如圖8所示，大小圓半徑分別為R1、R2；則下列關于此核衰變方程和兩圓軌跡半徑比值判斷正確的是(　　) 圖8 A．21183Bi→20781Tl＋42He B．21183Bi→21184Po＋e C．R1∶R2＝84∶1 D．R1∶R2＝207∶4 14．(2017貴州貴陽2月模擬)下列說法正確的是(　　) A．光電效應表明光子具有波動性 B．在核反應過程中，系統(tǒng)的動量守恒，能量不守恒 C．在147N＋42He→178O＋X核反應中，X是質子，這個反應過程叫衰變 D．處于n＝3能級上的一群氫原子向低能級躍遷，最多能夠產(chǎn)生3條譜線 15．(2017陜西寶雞一模)放射性同位素釷23290Th經(jīng)一系列α、β衰變后生成氡22086Rn，以下說法正確的是(　　) A．每經(jīng)過一次α衰變原子核的質量數(shù)會減少2個 B．每經(jīng)過一次β衰變原子核的質子數(shù)會增加1個 C．放射性元素釷23290Th的原子核比氡22086Rn原子核的中子數(shù)少4個 D．釷23290Th衰變成氡22086Rn一共經(jīng)過2次α衰變和3次β衰變 答案精析 1．C　[大如太陽、地球等這些宏觀的運動物體也具有波動性，這種波是物質波，故A正確；光子與物質微粒發(fā)生相互作用時，不僅遵循能量守恒，還遵循動量守恒，故B正確；光子是光的組成部分，而光電子是電子，故二者不相同，故C錯誤；根據(jù)核力的特點可知，核力是一種強相互作用力，熱核反應中庫侖力做功與核力做功相比能忽略，故D正確；本題選錯誤的，故選C.] 2．C　[若能發(fā)生光電效應，發(fā)生光電效應的時間與光的強度無關，故A錯誤；入射光照射到某金屬表面上發(fā)生光電效應．若入射光的強度減弱，頻率保持不變，可知仍然可以發(fā)生光電效應，根據(jù)光電效應方程hν＝mv2＋W知，光電子的最大初動能不變，故B、D錯誤；入射光的強度減弱，則入射光的光子的數(shù)目減少，單位時間內從金屬表面逸出的光電子數(shù)目將減少，故C正確．] 3．AB　4.B　5.AB　6.D 7．AD　[根據(jù)光的強度越強，則光電子數(shù)目越多，對應的飽和電流越大，即可判定甲光的強度較大，選項A正確；由光電效應方程mv2＝hν－W，mv2＝eU0，由圖可知，甲、乙的遏止電壓相同，故甲、乙的頻率相同，選項B錯誤；甲光照射時產(chǎn)生的光電子的最大初動能為eU0，選項C錯誤；根據(jù)mv2＝hν－W＝eU0，可得ν＝，選項D正確．] 8．ACE　[根據(jù)躍遷規(guī)律可知高能級向低能級躍遷時輻射光子的能量等于這兩個能級的能量差．由公式：hν＝Em－En，可知從n＝4向n＝2躍遷時輻射光子的能量大于從n＝3向n＝2躍遷時輻射光子的能量，則可見光a的光子能量大于b光的光子能量，又根據(jù)光子能量E＝hν可得a光的光子的頻率較大，由λ＝，則a光的波長較短，故A正確，D錯誤；從n＝4的能級向n＝3的能級躍遷時輻射出的光子能量小于a光的光子能量，因為紫外線的能量大于可見光，所以不可能為紫外線，故B錯誤．根據(jù)庫侖力提供向心力k＝m，可知越靠近原子核，電子的速度越大，動能越大，那么處于能級n＝4的電子的動能小于處于能級n＝2的電子的動能，故C正確；n＝1能級是最貼近原子核的能級，所以在n＝1能級時核外電子離原子核最近，故E正確．] 9．AD　10.B 11．B　[處于基態(tài)的氫原子能量為E0，n＝2能級的原子能量為，n＝3能級的原子能量為，從n＝3能級躍遷到n＝2能級，能量變化最小，則對應的頻率最小，因此從n＝3能級躍遷到n＝2能級有－＝hν，解得ν＝－，故選B.] 12．BD　[β射線實際是電子流，故A錯誤，B正確；半衰期是放射性元素的原子核有半數(shù)發(fā)生衰變時所需的時間，碘131的半衰期約為8天，銫137的半衰期約為30年，碘131衰變更快；同位素是具有相同的質子數(shù)和不同的中子數(shù)的元素，故銫133和銫137含有相同的質子數(shù)，故C錯誤；γ射線是高頻電磁波，其光子能量大于可見光的光子能量，故D正確．] 13．BC　14.D 15．B　[每經(jīng)過一次α衰變，電荷數(shù)減少2，質量數(shù)減少4，故A錯誤．每經(jīng)過一次β衰變，電荷數(shù)增加1，質量數(shù)不變，質子數(shù)等于電荷數(shù)，則質子數(shù)增加1個，故B正確．元素釷232 90Th的原子核的質量數(shù)為232，質子數(shù)為90，則中子數(shù)為142，氡220 86Rn原子核的質量數(shù)為220，質子數(shù)為86，則中子數(shù)為134，可知放射性元素釷232 90Th的原子核比氡220 86Rn原子核的中子數(shù)多8個，故C錯誤．釷232 90Th衰變成氡220 86Rn，可知質量數(shù)減少12，電荷數(shù)減少4，因為經(jīng)過一次α衰變，電荷數(shù)減少2，質量數(shù)減少4，經(jīng)過一次β衰變，電荷數(shù)增加1，質量數(shù)不變，可知經(jīng)過了3次α衰變，2次β衰變，故D錯誤．]