(通用版)高考物理二輪專題復(fù)習(xí)13 原子物理(解析版)

秘籍13原子物理高考頻度：★★★★☆難易程度：★★★☆☆考向一波粒二象性真題演練【典例1】（2018·全國(guó)II卷）用波長(zhǎng)為300nm的光照射鋅板，電子逸出鋅板表面的最大初動(dòng)能為1.28×10–19J。已知普朗克常量為6.63×10–34J·s，真空中的光速為3.00×108m·s–1，能使鋅產(chǎn)生光電效應(yīng)的單色光的最低頻率約為A．1×1014HzB．8×1014HzC．2×1015HzD．8×1015Hz【答案】B【解析】知道光電效應(yīng)方程SKIPIF1<0；知道逸出功SKIPIF1<0并結(jié)合兩個(gè)公式求解。由光電效應(yīng)方程式得：SKIPIF1<0，得：SKIPIF1<0，剛好發(fā)生光電效應(yīng)的臨界頻率為SKIPIF1<0，則SKIPIF1<0，代入數(shù)據(jù)可得：SKIPIF1<0，故B正確。怎樣解決有關(guān)光電效應(yīng)規(guī)律應(yīng)用的題目解決有關(guān)光電效應(yīng)規(guī)律的應(yīng)用的題目，只需理解并熟記以下規(guī)律即可：(1)入射光強(qiáng)度eq\o(→,\s\up7(決定著),\s\do5())單位時(shí)間內(nèi)發(fā)射出來(lái)的電子數(shù)；(2)入射光的頻率eq\o(→,\s\up7(決定著),\s\do5())eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(能否產(chǎn)生光電效應(yīng)、,發(fā)生光電效應(yīng)時(shí)光電子,的最大初動(dòng)能.))模擬精煉如圖所示為光電管的使用原理圖．已知當(dāng)有波長(zhǎng)為λ0的光照射到陰極K上時(shí)，電路中有光電流，則()A．若換用波長(zhǎng)為λ1(λ1＞λ0)的光照射陰極K時(shí)，電路中一定沒(méi)有光電流B．若換用波長(zhǎng)為λ2(λ2＜λ0)的光照射陰極K時(shí)，電路中光電流一定增大C．若將電源極性反接，電路中仍可能有光電流產(chǎn)生D．增加電路中電源兩極電壓，電路中光電流一定增大【答案】C【解析】題給條件λ0的光照射陰極K有電流，不是恰有光電流，故A項(xiàng)錯(cuò)；達(dá)到飽和值后，光電流與入射光的強(qiáng)度成正比，故B項(xiàng)錯(cuò)；增加電路中電源兩極電壓達(dá)飽和電流后，電流不變，可判斷D項(xiàng)錯(cuò)；若將電源極性反接，只要光電子的最大初動(dòng)能Ek＞eU，就有光電子到達(dá)另一極形成光電流，故C項(xiàng)正確?？枷蚨咏Y(jié)構(gòu)與能級(jí)真題演練【典例2】（2019·新課標(biāo)全國(guó)Ⅰ卷）氫原子能級(jí)示意圖如圖所示。光子能量在1.63eV~3.10eV的光為可見(jiàn)光。要使處于基態(tài)（n=1）的氫原子被激發(fā)后可輻射出可見(jiàn)光光子，最少應(yīng)給氫原子提供的能量為A．12.09eV B．10.20eV C．1.89eV D．1.5leV【答案】A【解析】由題意可知，基態(tài)（n=1）氫原子被激發(fā)后，至少被激發(fā)到n=3能級(jí)后，躍遷才可能產(chǎn)生能量在1.63eV~3.10eV的可見(jiàn)光。故SKIPIF1<0。故本題選A。能使原子能級(jí)躍遷的兩種方式(1)吸收光子能量：原子若是吸收光子能量而被激發(fā)，光子的能量必須等于兩能級(jí)差，否則不被吸收，即hν＝Em－En.(2)吸收外來(lái)實(shí)物粒子：原子若吸收外來(lái)的實(shí)物粒子，由于實(shí)物粒子的動(dòng)能可全部或部分地被原子吸收，所以只要實(shí)物粒子的能量大于等于兩能級(jí)差值(E≥Em－En)，均可使原子發(fā)生躍遷．模擬精煉．(2020·河北石家莊檢測(cè))(多選)已知金屬鈣的逸出功為2.7eV，氫原子的能級(jí)圖如圖所示，一群氫原子處于量子數(shù)為n＝4的能級(jí)狀態(tài)，則下列說(shuō)法中正確的是()A．氫原子可能輻射6種頻率的光子B．氫原子可能輻射5種頻率的光子C．有3種頻率的輻射光子能使鈣發(fā)生光電效應(yīng)D．有4種頻率的輻射光子能使鈣發(fā)生光電效應(yīng)【答案】AC【解析】從n＝4能級(jí)躍遷可能產(chǎn)生的光子為6種；若產(chǎn)生光電效應(yīng)，則光子的能量需要大于2.7eV，此時(shí)只有第4能級(jí)躍遷到第1能級(jí)、第3能級(jí)躍遷到第1能級(jí)、第2能級(jí)躍遷到第1能級(jí)，這3種頻率的光子能使鈣發(fā)生光電效應(yīng)?？枷蛉雍伺c核能真題演練【典例3】（2019·新課標(biāo)全國(guó)Ⅱ卷）太陽(yáng)內(nèi)部核反應(yīng)的主要模式之一是質(zhì)子—質(zhì)子循環(huán)，循環(huán)的結(jié)果可表示為SKIPIF1<0，已知SKIPIF1<0和SKIPIF1<0的質(zhì)量分別為SKIPIF1<0和SKIPIF1<0，1u=931MeV/c2，c為光速。在4個(gè)SKIPIF1<0轉(zhuǎn)變成1個(gè)SKIPIF1<0的過(guò)程中，釋放的能量約為A．8MeV B．16MeV C．26MeV D．52MeV【答案】C【解析】由SKIPIF1<0知SKIPIF1<0，SKIPIF1<0=SKIPIF1<0SKIPIF1<0，忽略電子質(zhì)量，則：SKIPIF1<0，故C選項(xiàng)符合題意；核反應(yīng)方程及核能的計(jì)算(1)掌握核反應(yīng)方程中的兩守恒：①質(zhì)量數(shù)守恒；②電荷數(shù)守恒．(2)核能的計(jì)算方法．①根據(jù)愛(ài)因斯坦質(zhì)能方程，用核反應(yīng)的質(zhì)量虧損的千克數(shù)乘以真空中光速c的平方，即ΔE＝Δmc2(J)②根據(jù)1原子質(zhì)量單位(u)相當(dāng)于931.5兆電子伏(MeV)能量，用核反應(yīng)的質(zhì)量虧損的原子質(zhì)量單位數(shù)乘以931.5MeV，即ΔE＝Δm×931.5(MeV)．③如果核反應(yīng)時(shí)釋放的核能是以動(dòng)能形式呈現(xiàn)，則核反應(yīng)過(guò)程中系統(tǒng)動(dòng)能的增量即為釋放的核能．模擬精煉(2020·山西晉城一模，1)一靜止的磷原子核eq\o\al(32,15)P發(fā)生β衰變轉(zhuǎn)變成eq\o\al(32,16)S，核反應(yīng)方程為eq\o\al(32,15)P→eq\o\al(32,16)S＋eq\o\al(0,－1)e，下列說(shuō)法正確的是()A．核反應(yīng)產(chǎn)生的eq\o\al(32,16)S與eq\o\al(0,－1)e動(dòng)能相等B．核反應(yīng)產(chǎn)生的eq\o\al(32,16)S與eq\o\al(0,－1)e速度等大反向C．核反應(yīng)產(chǎn)生的eq\o\al(32,16)S與eq\o\al(0,－1)e動(dòng)量等大反向D．核反應(yīng)產(chǎn)生的eq\o\al(32,16)S與eq\o\al(0,－1)e的質(zhì)量之和與eq\o\al(32,15)P相等【答案】C【解析】核反應(yīng)前后動(dòng)量守恒，核反應(yīng)前eq\o\al(32,15)P是靜止的，動(dòng)量等于零，可知核反應(yīng)后兩生成物的動(dòng)量等大反向，選項(xiàng)C正確；根據(jù)動(dòng)能和動(dòng)量的關(guān)系Ek＝eq\f(p2,2m)可知eq\o\al(32,16)S與eq\o\al(0,－1)e的動(dòng)能不相等，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；因?yàn)閑q\o\al(32,16)S與eq\o\al(0,－1)e質(zhì)量不相等，動(dòng)量大小相等，所以速度大小不相等，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；由于核反應(yīng)存在質(zhì)量虧損，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。代入數(shù)據(jù)解得：Q＝4×10－3J橫掃千軍1．(2019·沈陽(yáng)聯(lián)考)如圖所示，根據(jù)氫原子的能級(jí)圖，現(xiàn)讓一束單色光照射到一群處于基態(tài)(量子數(shù)n＝1)的氫原子上，受激的氫原子能自發(fā)地發(fā)出6種不同頻率的光，則照射氫原子的單色光的光子能量為A．13.6eV B．3.4eVC．12.75eV D．12.09eV【答案】C【解析】根據(jù)受激的氫原子能自發(fā)地發(fā)出6種不同頻率的光，有6＝eq\f(nn－1,2)，解得n＝4，即能自發(fā)地發(fā)出6種不同頻率的光的受激氫原子一定是在n＝4能級(jí)，則照射處于基態(tài)的氫原子的單色光的光子能量為－0.85eV－(－13.6eV)＝12.75eV，C正確。2．“慧眼”觀測(cè)的范圍是美麗的銀河系，γ射線暴是主要研究的對(duì)象之一。γ射線暴是來(lái)自天空中某一方向的γ射線強(qiáng)度在短時(shí)間內(nèi)突然增強(qiáng)，隨后又迅速減弱的現(xiàn)象，它是僅次于宇宙大爆炸的爆發(fā)現(xiàn)象。下列關(guān)于γ射線的論述中正確的是()A．γ射線同α、β射線一樣，都是高速帶電粒子流B．γ射線的穿透能力比α射線強(qiáng)，但比β射線弱C．γ射線是原子核能級(jí)躍遷時(shí)產(chǎn)生的D．利用γ射線可以使空氣電離，消除靜電【答案】C【解析】γ射線是電磁波，不是高速帶電粒子流，A錯(cuò)誤；α、β、γ三種射線中，γ射線能量最高，穿透能力最強(qiáng)，B錯(cuò)誤；利用α射線的電離作用可以使空氣電離，將靜電泄出，從而消除有害靜電，D錯(cuò)誤；γ射線是原子核能級(jí)躍遷時(shí)產(chǎn)生的，C正確。3．中子n、質(zhì)子p、氘核D的質(zhì)量分別為mn、mp、mD?，F(xiàn)用光子能量為E的γ射線照射靜止氘核使之分解，反應(yīng)方程為γ＋D→p＋n。若分解后的中子、質(zhì)子的動(dòng)能可視為相等，則中子的動(dòng)能是()A.eq\f(1,2)[(mD－mp－mn)c2－E]B.eq\f(1,2)[(mp＋mn－mD)c2＋E]C.eq\f(1,2)[(mD－mp－mn)c2＋E]D.eq\f(1,2)[(mp＋mn－mD)c2－E]【答案】C【解析】氘核分解成中子、質(zhì)子時(shí)，質(zhì)量增加Δm＝mp＋mn－mD，所以2Ek＝E－(mp＋mn－mD)c2，中子動(dòng)能為Ek＝eq\f(1,2)[(mD－mp－mn)c2＋E]。故C正確。4．如圖所示是氫原子從n＝3、4、5、6能級(jí)躍遷到n＝2能級(jí)時(shí)輻射的四條光譜線，其中頻率最大的是()A．Hα B．HβC．Hγ D．Hδ【答案】D【解析】根據(jù)能級(jí)躍遷公式可知，當(dāng)氫原子由第6能級(jí)躍遷到第2能級(jí)時(shí)，發(fā)出光子的能量最高，為hν＝E6－E2，輻射的光子Hδ頻率最大，故D選項(xiàng)正確。5．(多選)(2019·周口模擬)盧瑟福通過(guò)用α粒子(eq\o\al(4,2)He)轟擊氮核(eq\o\al(14,7)N)的實(shí)驗(yàn)，首次實(shí)現(xiàn)了原子核的人工轉(zhuǎn)變，則下列說(shuō)法中正確的是()A．該核反應(yīng)的方程為eq\o\al(4,2)He＋eq\o\al(14,7)N→eq\o\al(17,8)O＋eq\o\al(1,1)HB．通過(guò)此實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)了質(zhì)子C．原子核在人工轉(zhuǎn)變的過(guò)程中，電荷數(shù)可以不守恒D．在此實(shí)驗(yàn)中，核子反應(yīng)前的總質(zhì)量一定等于反應(yīng)后的總質(zhì)量【答案】AB【解析】由質(zhì)量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒，可知核反應(yīng)方程為：eq\o\al(4,2)He＋eq\o\al(14,7)N→eq\o\al(17,8)O＋eq\o\al(1,1)H，選項(xiàng)A正確；盧瑟福通過(guò)此實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)了質(zhì)子，選項(xiàng)B正確；在原子核的人工轉(zhuǎn)變過(guò)程中，其電荷數(shù)守恒，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；由于在核反應(yīng)中有能量轉(zhuǎn)化，所以質(zhì)量數(shù)守恒，質(zhì)量不守恒，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。6．(多選)在某些恒星內(nèi)，3個(gè)α粒子結(jié)合成1個(gè)C原子核，C原子核的質(zhì)量是12.0000u，He原子核的質(zhì)量是4.0026u。已知1u＝1.66×10－27kg,1eV＝1.6×10－19J。則()A．反應(yīng)過(guò)程中的質(zhì)量虧損是0.0078uB．反應(yīng)過(guò)程中的質(zhì)量虧損是1.29×10－29kgC．反應(yīng)過(guò)程中釋放的能量是7.