2023年高考物理大二輪復(fù)習(xí)專(zhuān)題八波粒二象性原子與原子核講學(xué)案

專(zhuān)題八波粒二象性原子與原子核課標(biāo)卷高考命題分析年份題號(hào)·題型·分值模型·情景難度2023年Ⅰ卷35題(1)·填空題·5分光電效應(yīng)易Ⅱ卷35題(1)·填空題·5分波粒二象性易2023年Ⅰ卷35題(1)·填空題·5分光電效應(yīng)易Ⅱ卷35題(1)·填空題·5分核反響方程易Ⅲ卷35題(1)·填空題·5分核反響與動(dòng)量守恒易2023年Ⅰ卷17題·選擇題·6分核能的計(jì)算中Ⅱ卷15題·選擇題·6分半衰期；動(dòng)量守恒定律；質(zhì)能方程易Ⅲ卷19題·選擇題·6分光電效應(yīng)中1．氫原子能級(jí)圖(1)能級(jí)圖如圖1所示．圖1(2)一群氫原子處于量子數(shù)為n的激發(fā)態(tài)時(shí)，最多可能輻射出的光譜線(xiàn)條數(shù)：N＝Ceq\o\al(2,n)＝eq\f(nn－1,2).2．原子核的衰變衰變類(lèi)型α衰變?chǔ)滤プ兯プ兎匠蘣q\o\al(A,Z)X→eq\o\al(A－4,Z－2)Y＋eq\o\al(4,2)Heeq\o\al(A,Z)X→eq\o\al(A,Z＋1)Y＋eq\o\al(0,－1)e衰變實(shí)質(zhì)2個(gè)質(zhì)子和2個(gè)中子結(jié)合成一整體射出中子轉(zhuǎn)化為質(zhì)子和電子2eq\o\al(1,1)H＋2eq\o\al(1,0)n→eq\o\al(4,2)Heeq\o\al(1,0)n→eq\o\al(1,1)H＋eq\o\al(0,－1)e衰變規(guī)律電荷數(shù)守恒、質(zhì)量數(shù)守恒3.核能(1)原子核的結(jié)合能：克服核力做功，使原子核分解為單個(gè)核子時(shí)吸收的能量，或假設(shè)干單個(gè)核子在核力的作用下結(jié)合成原子核時(shí)放出的能量．(2)質(zhì)量虧損：原子核的質(zhì)量小于組成它的核子的質(zhì)量之和的現(xiàn)象．注意質(zhì)量數(shù)與質(zhì)量是兩個(gè)不同的概念．(3)質(zhì)能方程：E＝mc2，即一定的能量和一定的質(zhì)量相聯(lián)系，物體的總能量與它的質(zhì)量成正比．4．光電效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)規(guī)律(1)任何一種金屬都有一個(gè)極限頻率，入射光的頻率低于這個(gè)頻率時(shí)不發(fā)生光電效應(yīng)．(2)光電子的最大初動(dòng)能與入射光的強(qiáng)度無(wú)關(guān)，只隨入射光的頻率增大而增大．(3)入射光照射到金屬板上時(shí)，光電子的發(fā)射幾乎是瞬時(shí)的，一般不會(huì)超過(guò)10－9s.(4)當(dāng)入射光的頻率大于極限頻率時(shí)，飽和光電流的大小與入射光的強(qiáng)度成正比．5．光電效應(yīng)方程(1)光電子的最大初動(dòng)能跟入射光子的能量hν和逸出功W0的關(guān)系為：Ek＝hν－W0.(2)極限頻率νc＝eq\f(W0,h).高考題型1光電效應(yīng)與光的粒子性例1(多項(xiàng)選擇)(2023·全國(guó)卷Ⅲ·19)在光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)中，分別用頻率為νa、νb的單色光a、b照射到同種金屬上，測(cè)得相應(yīng)的遏止電壓分別為Ua和Ub，光電子的最大初動(dòng)能分別為Eka和Ekb.h為普朗克常量．以下說(shuō)法正確的選項(xiàng)是()A．假設(shè)νa＞νb，那么一定有Ua＜UbB．假設(shè)νa＞νb，那么一定有Eka＞EkbC．假設(shè)Ua＜Ub，那么一定有Eka＜EkbD．假設(shè)νa＞νb，那么一定有hνa－Eka＞hνb－Ekb答案BC解析由愛(ài)因斯坦光電效應(yīng)方程得Ekm＝hν－W0，由動(dòng)能定理得Ekm＝eU，假設(shè)用a、b單色光照射同種金屬時(shí)，逸出功W0相同．當(dāng)νa＞νb時(shí)，一定有Eka＞Ekb，Ua＞Ub，應(yīng)選項(xiàng)A錯(cuò)誤，B正確；假設(shè)Ua＜Ub，那么一定有Eka＜Ekb，應(yīng)選項(xiàng)C正確；因逸出功相同，有W0＝hνa－Eka＝hνb－Ekb，應(yīng)選項(xiàng)D錯(cuò)誤．1．處理光電效應(yīng)問(wèn)題的兩條線(xiàn)索一是光的頻率，二是光的強(qiáng)度，兩條線(xiàn)索對(duì)應(yīng)的關(guān)系是：(1)光子頻率高→光子能量大→產(chǎn)生光電子的最大初動(dòng)能大．(2)光強(qiáng)→光子數(shù)目多→發(fā)射光電子數(shù)多→光電流大．2．愛(ài)因斯坦光電效應(yīng)方程Ek＝hν－W0的研究對(duì)象是金屬外表的電子，光電子的最大初動(dòng)能隨入射光頻率的增大而增大(如圖2所示)，直線(xiàn)的斜率為h，直線(xiàn)與ν軸的交點(diǎn)的物理意義是極限頻率νc，直線(xiàn)與Ek軸交點(diǎn)的物理意義是逸出功的負(fù)值．圖21．(2023·廣東廣州市模擬)入射光照射到某金屬外表上發(fā)生光電效應(yīng)，假設(shè)入射光強(qiáng)度減弱，而頻率不變，那么()A．有可能不發(fā)生光電效應(yīng)B．逸出的光電子的最大初動(dòng)能將減小C．單位時(shí)間內(nèi)從金屬外表逸出的光電子數(shù)目將減小D．從光照至金屬外表上到發(fā)射出光電子之間的時(shí)間間隔將明顯增加答案C解析入射光的頻率不變，那么仍然能發(fā)生光電效應(yīng)．故A錯(cuò)誤．根據(jù)光電效應(yīng)方程Ek＝hν－W0知，入射光的頻率不變，那么最大初動(dòng)能不變．故B錯(cuò)誤．光的強(qiáng)弱影響的是單位時(shí)間內(nèi)發(fā)出光電子的數(shù)目，入射光強(qiáng)度減弱，單位時(shí)間內(nèi)從金屬外表逸出的光電子數(shù)目將減?。蔆正確．發(fā)射出光電子的時(shí)間非常短，可認(rèn)為是瞬時(shí)的，故D錯(cuò)誤．2．(多項(xiàng)選擇)(2023·山東臨沂市模擬)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(dòng)勢(shì)和極性如下圖，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(biāo)出)，那么以下說(shuō)法正確的選項(xiàng)是()圖3A．A圖中無(wú)光電子射出B．B圖中光電子到達(dá)金屬網(wǎng)時(shí)的動(dòng)能大小為1.5eVC．C圖中的光電子能到達(dá)金屬網(wǎng)D．D圖中光電子到達(dá)金屬網(wǎng)時(shí)的最大動(dòng)能為3.5eV答案AB解析因入射光的能量3.8eV小于金屬板的逸出功4.8eV，依據(jù)光電效應(yīng)發(fā)生條件，不能發(fā)生光電效應(yīng)，故A正確；因入射光的能量為4.8eV(等于金屬板的逸出功4.8eV)，因此光電子逸出時(shí)的速度恰好為零，那么在電場(chǎng)力加速作用下，到達(dá)金屬網(wǎng)的動(dòng)能為1.5eV，故B正確；入射光的能量為5.8eV，大于金屬板的逸出功4.8eV，依據(jù)光電效應(yīng)方程Ek＝hν－W0，逸出來(lái)的光電子最大初動(dòng)能為1.0eV，根據(jù)動(dòng)能定理，知光電子不能到達(dá)金屬網(wǎng)，故C錯(cuò)誤；逸出的光電子最大初動(dòng)能為：Ekm＝E光－W0＝6.8eV－4.8eV＝2.0eV，到達(dá)金屬網(wǎng)時(shí)最大動(dòng)能為2.0eV－1.5eV＝0.5eV，故D錯(cuò)誤．高考題型2原子結(jié)構(gòu)和能級(jí)躍遷例2(2023·遼寧大連市3月模擬)如圖4為氫原子的能級(jí)示意圖，一群氫原子處于n＝3的激發(fā)態(tài)，在向較低能級(jí)躍遷的過(guò)程中向外發(fā)出光子，用這些光照射逸出功為2.25eV的金屬鉀，以下說(shuō)法正確的選項(xiàng)是()圖4A．這群氫原子能發(fā)出3種頻率不同的光，其中從n＝3躍遷到n＝2所發(fā)出的光波長(zhǎng)最短B．這群氫原子能發(fā)出2種頻率不同的光，其中從n＝3躍遷到n＝1所發(fā)出的光頻率最小C．金屬鉀外表所發(fā)出的光電子的最大初動(dòng)能為9.84eVD．金屬鉀外表所發(fā)出的光電子的最大初動(dòng)能為12.86eV答案C解析這群氫原子能發(fā)出三種頻率不同的光，根據(jù)玻爾理論hν＝Em－En(m＞n)得知，從n＝3躍遷到n＝2所發(fā)出的光能量最小，由E＝hν＝heq\f(c,λ)得知，頻率最低，波長(zhǎng)最長(zhǎng)，故A、B錯(cuò)誤；從n＝3躍遷到n＝1輻射的光子能量最大，發(fā)生光電效應(yīng)時(shí)，產(chǎn)生的光電子最大初動(dòng)能最大，光子能量最大值為13.60eV－1.51eV＝12.09eV，根據(jù)光電效應(yīng)方程得，Ekm＝hν－W0＝12.09eV－2.25eV＝9.84eV，故C正確，D錯(cuò)誤．1．湯姆孫發(fā)現(xiàn)了電子，密立根測(cè)出了電子的電荷量，盧瑟福根據(jù)α粒子散射實(shí)驗(yàn)構(gòu)建了原子的核式結(jié)構(gòu)模型．玻爾提出的原子模型很好地解釋了氫原子光譜的規(guī)律．盧瑟福用α粒子轟擊氮核實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)了質(zhì)子，查德威克用α粒子轟擊鈹核發(fā)現(xiàn)了中子．貝可勒爾發(fā)現(xiàn)了天然放射現(xiàn)象，揭示了原子核是有結(jié)構(gòu)的．居里夫婦首次發(fā)現(xiàn)了放射性同位素．2．原子的核式結(jié)構(gòu)模型(1)在原子的中心有一個(gè)體積很小、帶正電荷的核，叫做原子核，而電子在核外繞核運(yùn)動(dòng)；(2)原子的全部正電荷和幾乎全部的質(zhì)量都集中在原子核上，帶負(fù)電的電子在核外空間繞核旋轉(zhuǎn)．3．能級(jí)和能級(jí)躍遷：(1)軌道量子化核外電子只能在一些分立的軌道上運(yùn)動(dòng)rn＝n2r1(n＝1,2,3，…)(2)能量量子化原子只能處于一系列不連續(xù)的能量狀態(tài)En＝eq\f(E1,n2)(n＝1,2,3，…)(3)吸收或輻射能量量子化原子在兩個(gè)能級(jí)之間躍遷時(shí)只能吸收或輻射一定頻率的光子，該光子的能量由前后兩個(gè)能級(jí)的能量差決定，即hν＝Em－En(m>n)．3．(2023·湖北武漢市2月調(diào)考)關(guān)于原子結(jié)構(gòu)，以下說(shuō)法錯(cuò)誤的選項(xiàng)是()A．湯姆孫根據(jù)氣體放電管實(shí)驗(yàn)斷定陰極射線(xiàn)是帶負(fù)電的粒子流B．盧瑟福α粒子散射實(shí)驗(yàn)說(shuō)明：原子中帶正電局部的體積很小，但幾乎占有全部質(zhì)量，電子在正電體的外面運(yùn)動(dòng)C．各種原子的發(fā)射光譜都是連續(xù)譜D．玻爾在原子核式結(jié)構(gòu)模型的根底上，結(jié)合普朗克的量子概念，提出了玻爾的原子模型答案C解析各種原子的發(fā)射光譜都是明線(xiàn)光譜．4．關(guān)于玻爾原子理論的根本假設(shè)，以下說(shuō)法中正確的選項(xiàng)是()A．原子中的電子繞原子核做圓周運(yùn)動(dòng)，庫(kù)侖力提供向心力B．電子繞核運(yùn)動(dòng)的軌道半徑是任意的C．原子的能量包括電子的動(dòng)能和勢(shì)能，電子動(dòng)能可取任意值，勢(shì)能只能取某些特定值D．電子由一條軌道躍遷到另一條軌道上時(shí)，輻射(或吸收)的光子頻率等于電子繞核運(yùn)動(dòng)的頻率答案A解析根據(jù)玻爾理論的根本假設(shè)知，原子中的電子繞原子核做圓周運(yùn)動(dòng)，庫(kù)侖力提供向心力，A項(xiàng)正確；電子繞核運(yùn)動(dòng)的軌道半徑是一些特定的值，B項(xiàng)錯(cuò)誤；原子的能量包括電子的動(dòng)能和勢(shì)能，由于軌道是量子化的，那么電子動(dòng)能也是一些特定的值，C項(xiàng)錯(cuò)誤；電子由一條軌道躍遷到另一條軌道上時(shí)，輻射(或吸收)的光子能量等于兩能級(jí)間的能量差，D項(xiàng)錯(cuò)誤．5．(2023·山東青島市模擬)原子從A能級(jí)躍遷到B能級(jí)時(shí)吸收波長(zhǎng)為λ1的光子；原子從B能級(jí)躍遷到C能級(jí)時(shí)發(fā)射波長(zhǎng)為λ2的光子．λ1>λ2，那么原子從A能級(jí)躍遷到C能級(jí)時(shí)將要()A．發(fā)出波長(zhǎng)為λ1－λ2的光子B．發(fā)出波長(zhǎng)為eq\f(λ1λ2,λ1－λ2)的光子C．吸收波長(zhǎng)為λ1－λ2的光子D．吸收波長(zhǎng)為eq\f(λ1λ2,λ1－λ2)的光子答案B解析由λ1>λ2知ν1<ν2，A到B吸收光子的能量小于B到C輻射光子的能量，故A躍遷到C放出能量，AC間能級(jí)差EA－EC＝heq\f(c,λ2)－h(huán)eq\f(c,λ1)＝heq\f(c,λ3)，得λ3＝eq\f(λ1λ2,λ1－λ2).高考題型3核反響和核能的計(jì)算例3(2023·全國(guó)卷Ⅱ·15)一靜止的鈾核放出一個(gè)α粒子衰變成釷核，衰變方程為eq\o\al(238,92)U→eq\o\al(234,90)Th＋eq\o\al(4,2)He，以下說(shuō)法正確的選項(xiàng)是()A．衰變后釷核的動(dòng)能等于α粒子的動(dòng)能B．衰變后釷核的動(dòng)量大小等于α粒子的動(dòng)量大小C．鈾核的半衰期等于其放出一個(gè)α粒子所經(jīng)歷的時(shí)間D．衰變后α粒子與釷核的質(zhì)量之和等于衰變前鈾核的質(zhì)量答案B解析靜止的鈾核在α衰變過(guò)程中，滿(mǎn)足動(dòng)量守恒的條件，根據(jù)動(dòng)量守恒定律得pTh＋pα＝0，即釷核的動(dòng)量和α粒子的動(dòng)量大小相等，方向相反，選項(xiàng)B正確；根據(jù)Ek＝eq\f(p2,2m)可知，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；半衰期的定義是統(tǒng)計(jì)規(guī)律，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；鈾核在衰變過(guò)程中，伴隨著一定的能量放出，即衰變過(guò)程中有一定的質(zhì)量虧損，故衰變后α粒子與釷核的質(zhì)量之和小于衰變前鈾核的質(zhì)量，選項(xiàng)D錯(cuò)誤．1．α射線(xiàn)、β射線(xiàn)、γ射線(xiàn)之間的區(qū)別名稱(chēng)α射線(xiàn)β射線(xiàn)γ射線(xiàn)實(shí)質(zhì)氦核流電子流光子速度約為光速的eq\f(1,10)約為光速的99%光速電離作用很強(qiáng)較弱很弱貫穿能力很弱較強(qiáng)最強(qiáng)2.核反響、核能、裂變、輕核的聚變(1)在物理學(xué)中，原子核在其他粒子的轟擊下產(chǎn)生新原子核的過(guò)程，稱(chēng)為核反響．核反響方程遵循質(zhì)量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒的規(guī)律．(2)質(zhì)能方程：一定的能量和一定的質(zhì)量相聯(lián)系，物體的總能量和它的質(zhì)量成正比，即E＝mc2或ΔE＝Δmc2.(3)把重核分裂成質(zhì)量較小的核，釋放出核能的反響，稱(chēng)為裂變；把輕核結(jié)合成質(zhì)量較大的核，釋放出核能的反響，稱(chēng)為聚變．(4)核能的計(jì)算：①ΔE＝Δmc2，其中Δm為核反響方程中的質(zhì)量虧損；②ΔE＝Δm×931.5MeV，其中質(zhì)量虧損Δm以原子質(zhì)量單位u為單位．(5)原子核的人工轉(zhuǎn)變盧瑟福發(fā)現(xiàn)質(zhì)子的核反響方程為：eq\o\al(14,7)N＋eq\o\al(4,2)He→eq\o\al(17,8)O＋eq\o\al(1,1)H查德威克發(fā)現(xiàn)中子的核反響方程為：eq\o\al(9,4)Be＋eq\o\al(4,2)He→eq\o\al(12,6)C＋eq\o\al(1,0)n約里奧·居里夫婦發(fā)現(xiàn)放射性同位素和正電子的核反響方程為：eq\o\al(27,13)Al＋eq\o\al(4,2)He→eq\o\al(30,15)P＋eq\o\al(1,0)n，eq\o\al(30,15)P→eq\o\al(30,14)Si＋eq\o\al(0,1)e6．(2023·四川宜賓市二診)有關(guān)原子結(jié)構(gòu)和原子核的認(rèn)識(shí)，以下說(shuō)法正確的選項(xiàng)是()A．居里夫人最先發(fā)現(xiàn)天然放射現(xiàn)象B．倫琴射線(xiàn)的發(fā)現(xiàn)揭示了原子具有核式結(jié)構(gòu)C．在光電效應(yīng)中，光電子的最大初動(dòng)能與入射光的頻率有關(guān)D．在衰變方程eq\o\al(239,94)Pu→X＋eq\o\al(4,2)He＋γ中，X原子核的質(zhì)量數(shù)是234答案C解析貝可勒爾最先發(fā)現(xiàn)天然放射現(xiàn)象．故A錯(cuò)誤；α粒子散射實(shí)驗(yàn)揭示了原子具有核式結(jié)構(gòu)．故B錯(cuò)誤；根據(jù)光電效應(yīng)方程Ek＝hν－W0可知，在光電效應(yīng)中，光電子的最大初動(dòng)能與入射光的頻率有關(guān)．故C正確；根據(jù)質(zhì)量數(shù)守恒可得，X的質(zhì)量數(shù)：A＝239－4＝235.故D錯(cuò)誤．7．(多項(xiàng)選擇)(2023·遼寧葫蘆島市一模)用中子轟擊eq\o\al(235,92)U原子核產(chǎn)生裂變反響，其可能的裂變方程為eq\o\al(235,92)U＋eq\o\al(1,0)n→eq\o\al(144,56)Ba＋eq\o\al(89,36)Kr＋3eq\o\al(1,0)n，eq\o\al(235,92)U、eq\o\al(1,0)n、eq\o\al(144,56)Ba、eq\o\al(89,36)Kr的質(zhì)量分別為m1、m2、m3、m4，eq\o\al(235,92)U原子核的半衰期為T(mén)，其比結(jié)合能小于eq\o\al(144,56)Ba原子核的比結(jié)合能，光在真空中的傳播速度為c，以下表達(dá)正確的選項(xiàng)是()A.eq\o\al(144,56)Ba原子核比eq\o\al(235,92)U原子核更穩(wěn)定B.eq\o\al(144,56)Ba原子核中含有56個(gè)中子C．裂變時(shí)釋放的能量為(m1－2m2－m3－m4)D．假設(shè)提高eq\o\al(235,92)U的溫度，eq\o\al(235,92)U的半衰期將會(huì)小于T答案AC8．(多項(xiàng)選擇)(2023·貴州凱里市模擬)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(huì)釋放β射線(xiàn)；銫137是銫133的同位素，半衰期約為30年，發(fā)生衰變時(shí)會(huì)輻射γ射線(xiàn)，以下說(shuō)法正確的選項(xiàng)是()A．碘131釋放的β射線(xiàn)由氦核組成，β衰變的方程是eq\o\al(131,53)I→eq\o\al(131,54)Xe＋eq\o\al(0,－1)eB．碘131釋放的β射線(xiàn)是電子流，β衰變的方程是eq\o\al(131,53)I→eq\o\al(131,54)Xe＋eq\o\al(0,－1)eC．與銫137相比，碘131衰變更慢，且銫133和銫137含有相同的質(zhì)子數(shù)D．銫137衰變時(shí)輻射出的γ光子能量大于可見(jiàn)光光子能量答案BD解析β射線(xiàn)實(shí)際是電子流，故A錯(cuò)誤，B正確；半衰期是放射性元素的原子核有半數(shù)發(fā)生衰變所需的時(shí)間，碘131的半衰期為8天，銫137半衰期為30年，碘131衰變更快，故C錯(cuò)誤．γ射線(xiàn)是高頻電磁波，其光子能量大于可見(jiàn)光光子的能量，故D正確．題組1全國(guó)卷真題精選1．(2023·全國(guó)卷Ⅰ·35(1))現(xiàn)用某一光電管進(jìn)行光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)，當(dāng)用某一頻率的光入射時(shí)，有光電流產(chǎn)生．以下說(shuō)法正確的選項(xiàng)是________．A．保持入射光的頻率不變，入射光的光強(qiáng)變大，飽和光電流變大B．入射光的頻率變高，飽和光電流變大C．入射光的頻率變高，光電子的最大初動(dòng)能變大D．保持入射光的光強(qiáng)不變，不斷減小入射光的頻率，始終有光電流產(chǎn)生E．遏止電壓的大小與入射光的頻率有關(guān)，與入射光的光強(qiáng)無(wú)關(guān)答案ACE解析在發(fā)生光電效應(yīng)時(shí)，飽和光電流大小由光照強(qiáng)度來(lái)決定，與頻率無(wú)關(guān)，光照強(qiáng)度越大飽和光電流越大，因此A正確，B錯(cuò)誤；根據(jù)Ek＝hν－W0可知，對(duì)于同一光電管，逸出功W0不變，假設(shè)入射光頻率變高，那么光電子最大初動(dòng)能變大，因此C正確；由光電效應(yīng)規(guī)律可知，當(dāng)頻率低于截止頻率時(shí)無(wú)論光照強(qiáng)度多大，都不會(huì)有光電流產(chǎn)生，因此D錯(cuò)誤；由Ek＝eUc和Ek＝hν－W0，得hν－W0＝eUc，遏止電壓只與入射光頻率有關(guān)，與入射光強(qiáng)度無(wú)關(guān)，因此E正確．2．(2023·全國(guó)卷Ⅱ·35(1))在以下描述核過(guò)程的方程中，屬于α衰變的是________，屬于β衰變的是________，屬于裂變的是________，屬于聚變的是________．(填正確答案標(biāo)號(hào))A.eq\o\al(14,6)C→eq\o\al(14,7)N＋eq\o\al(0,－1)eB.eq\o\al(32,15)P→eq\o\al(32,16)S＋eq\o\al(0,－1)eC.eq\o\al(238,92)U→eq\o\al(234,90)Th＋eq\o\al(4,2)HeD.eq\o\al(14,7)N＋eq\o\al(4,2)He→eq\o\al(17,8)O＋eq\o\al(1,1)HE.eq\o\al(235,92)U＋eq\o\al(1,0)n→eq\o\al(140,54)Xe＋eq\o\al(94,38)Sr＋2eq\o\al(1,0)nF.eq\o\al(3,1)H＋eq\o\al(2,1)H→eq\o\al(4,2)He＋eq\o\al(1,0)n答案CABEF3．(2023·新課標(biāo)全國(guó)Ⅱ·35(1))實(shí)物粒子和光都具有波粒二象性．以下事實(shí)中突出表達(dá)波動(dòng)性的是________．A．電子束通過(guò)雙縫實(shí)驗(yàn)裝置后可以形成干預(yù)圖樣B．β射線(xiàn)在云室中穿過(guò)會(huì)留下清晰的徑跡C．人們利用慢中子衍射來(lái)研究晶體的結(jié)構(gòu)D．人們利用電子顯微鏡觀(guān)測(cè)物質(zhì)的微觀(guān)結(jié)構(gòu)E．光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)中，光電子的最大初動(dòng)能與入射光的頻率有關(guān)，與入射光的強(qiáng)度無(wú)關(guān)答案ACD解析電子束通過(guò)雙縫實(shí)驗(yàn)裝置后可以形成干預(yù)圖樣，突出表達(dá)了電子的波動(dòng)性，故A正確；β射線(xiàn)在云室中穿過(guò)會(huì)留下清晰的徑跡，突出表達(dá)了β射線(xiàn)的粒子性，故B錯(cuò)誤；人們利用慢中子衍射來(lái)研究晶體的結(jié)構(gòu)，中子衍射突出表達(dá)了中子的波動(dòng)性，故C正確；人們利用電子顯微鏡觀(guān)測(cè)物質(zhì)的微觀(guān)結(jié)構(gòu)，利用了電子束的衍射現(xiàn)象，突出表達(dá)了電子的波動(dòng)性，故D正確；光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)中，光電子的最大初動(dòng)能與入射光的頻率有關(guān)，與入射光的強(qiáng)度無(wú)關(guān)，突出表達(dá)了光的粒子性，故E錯(cuò)誤．4．(2023·新課標(biāo)全國(guó)Ⅰ·35(1))關(guān)于天然放射性，以下說(shuō)法正確的選項(xiàng)是________．A．所有元素都可能發(fā)生衰變B．放射性元素的半衰期與外界的溫度無(wú)關(guān)C．放射性元素與別的元素形成化合物時(shí)仍具有放射性D．α、β和γ三種射線(xiàn)中，γ射線(xiàn)的穿透能力最強(qiáng)E．一個(gè)原子核在一次衰變中可同時(shí)放出α、β和γ三種射線(xiàn)答案BCD解析自然界中絕大局部元素沒(méi)有放射現(xiàn)象，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；放射性元素的半衰期只與原子核結(jié)構(gòu)有關(guān)，與其他因素?zé)o關(guān)，選項(xiàng)B、C正確；α、β和γ三種射線(xiàn)電離能力依次減弱，穿透能力依次增強(qiáng)，選項(xiàng)D正確；原子核發(fā)生衰變時(shí)，不能同時(shí)發(fā)生α和β衰變，γ射線(xiàn)伴隨這兩種衰變產(chǎn)生，應(yīng)選項(xiàng)E錯(cuò)誤．題組2各省市真題精選5．(2023·福建理綜·30(1))以下有關(guān)原子結(jié)構(gòu)和原子核的認(rèn)識(shí)，其中正確的選項(xiàng)是________．(填選項(xiàng)前的字母)A．γ射線(xiàn)是高速運(yùn)動(dòng)的電子流B．氫原子輻射光子后，其繞核運(yùn)動(dòng)的電子動(dòng)能增大C．太陽(yáng)輻射能量的主要來(lái)源是太陽(yáng)中發(fā)生的重核裂變D．eq\o\al(210,83)Bi的半衰期是5天，100克eq\o\al(210,83)Bi經(jīng)過(guò)10天后還剩下50克答案B解析β射線(xiàn)是高速電子流，而γ射線(xiàn)是一種電磁波，選項(xiàng)A錯(cuò)誤．氫原子輻射光子后，繞核運(yùn)動(dòng)的電子距核更近，動(dòng)能增大，選項(xiàng)B正確．太陽(yáng)輻射能量的主要來(lái)源是太陽(yáng)內(nèi)部氫核的聚變，選項(xiàng)C錯(cuò)誤.10天為兩個(gè)半衰期，剩余的eq\o\al(210,83)Bi為100×g＝100×(eq\f(1,2))2g＝25g，選項(xiàng)D錯(cuò)誤．6．(2023·山東理綜·39(1))氫原子能級(jí)如圖5所示，當(dāng)氫原子從n＝3躍遷到n＝2的能級(jí)時(shí)，輻射光的波長(zhǎng)為656nm.以下判斷正確的選項(xiàng)是________．圖5a．氫原子從n＝2躍遷到n＝1的能級(jí)時(shí)，輻射光的波長(zhǎng)大于656nmb．用波長(zhǎng)為325nm的光照射，可使氫原子從n＝1躍遷到n＝2的能級(jí)c．一群處于n＝3能級(jí)上的氫原子向低能級(jí)躍遷時(shí)最多產(chǎn)生3種譜線(xiàn)d．用波長(zhǎng)為633nm的光照射，不能使氫原子從n＝2躍遷到n＝3的能級(jí)答案cd解析能級(jí)間躍遷輻射的光子能量等于兩能級(jí)間的能級(jí)差，能級(jí)差越大，輻射的光子頻率越大，波長(zhǎng)越小，a錯(cuò)誤；由Em－En＝hν可知，b錯(cuò)誤，d正確；根據(jù)Ceq\o\al(2,3)＝3可知，輻射的光子頻率最多3種，c正確．專(zhuān)題強(qiáng)化練1．(2023·山東濱州市模擬)用一束綠光照射某金屬時(shí)不能產(chǎn)生光電效應(yīng)，可能使該金屬產(chǎn)生光電效應(yīng)的措施是()A．改用紫光照射B．改用紅光照射C．增加原綠光照射的強(qiáng)度D．延長(zhǎng)原綠光的照射時(shí)間答案A2．以下說(shuō)法中正確的選項(xiàng)是()A．貝可勒爾發(fā)現(xiàn)了鈾和含鈾礦物的天然放射現(xiàn)象，從而揭示出原子核具有復(fù)雜結(jié)構(gòu)B．太陽(yáng)輻射的能量主要來(lái)自太陽(yáng)內(nèi)部的核裂變反響C．把放射性元素放入溫度很低的冷凍室中，其衰變變慢，半衰期變長(zhǎng)D．利用γ射線(xiàn)的貫穿性可以為金屬探傷，也可以進(jìn)行人體的透視答案A解析貝可勒爾發(fā)現(xiàn)了鈾和含鈾礦物的天然放射現(xiàn)象，從而揭示出原子核具有復(fù)雜結(jié)構(gòu)，A項(xiàng)正確；太陽(yáng)輻射的能量主要來(lái)自太陽(yáng)內(nèi)部的核聚變反響，B項(xiàng)錯(cuò)誤；溫度不影響放射性元素的半衰期，C項(xiàng)錯(cuò)誤；利用γ射線(xiàn)的貫穿性可以為金屬探傷，不能對(duì)人體進(jìn)行透視，因?yàn)棣蒙渚€(xiàn)對(duì)人體細(xì)胞有傷害，D項(xiàng)錯(cuò)誤．3．(2023·山東淄博市二模)以下說(shuō)法中正確的選項(xiàng)是()A．無(wú)論入射光的頻率如何，只要該入射光照射金屬的時(shí)間足夠長(zhǎng)，就一定能產(chǎn)生光電效應(yīng)B．氫原子的核外電子，由離核較遠(yuǎn)的軌道自發(fā)躍遷到離核較近的軌道的過(guò)程中，放出光子，電子動(dòng)能減小，原子的電勢(shì)能減小C．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)D．核力存在于原子核內(nèi)的所有核子之間答案C4．(多項(xiàng)選擇)關(guān)于光電效應(yīng)，以下說(shuō)法正確的選項(xiàng)是()A．光照時(shí)間越長(zhǎng)，光電流越大B．遏止電壓與入射光的頻率有關(guān)C．對(duì)于同種金屬，光電子最大初動(dòng)能Ek與照射光的波長(zhǎng)成反比D．發(fā)生光電效應(yīng)后，再提高入射光頻率，光電子的最大初動(dòng)能增大答案BD解析光電流幾乎是瞬間產(chǎn)生的，其大小與入射光強(qiáng)度有關(guān)，與光照時(shí)間長(zhǎng)短無(wú)關(guān)，A項(xiàng)錯(cuò)誤；設(shè)Uc為遏止電壓，eUc＝Ek＝hν－W0，入射光的頻率ν越大，遏止電壓越高，B項(xiàng)正確；由Ek＝eq\f(hc,λ)－W0可知Ek與λ不成反比，C項(xiàng)錯(cuò)誤；根據(jù)光電效應(yīng)方程Ek＝hν－W0知，頻率ν越高，光電子的最大初動(dòng)能就越大，D項(xiàng)正確．5．(多項(xiàng)選擇)(2023·山東煙臺(tái)市模擬)如圖1甲所示，在光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)中，某同學(xué)用相同頻率的單色光，分別照射陰極材料為鋅和銅的兩個(gè)不同的光電管，結(jié)果都能發(fā)生光電效應(yīng)．圖乙為其中一個(gè)光電管的遏止電壓Uc隨入射光頻率ν變化的函數(shù)關(guān)系圖象．對(duì)于這兩個(gè)光電管，以下判斷正確的選項(xiàng)是()圖1A．因?yàn)椴牧喜煌?，逸出功不同，所以遏止電壓Uc不同B．光電子的最大初動(dòng)能不同C．兩個(gè)光電管的Uc—ν圖象的斜率不同D．兩個(gè)光電管的飽和光電流一定相同答案AB解析根據(jù)光電效應(yīng)方程有Ek＝hν－W0又eUc＝Ek聯(lián)立得：eUc＝hν－W0即Uc＝eq\f(hν,e)－eq\f(W0,e)，可知，入射光的頻率相同，逸出功W0不同，那么遏止電壓Uc也不同．光電子的最大初動(dòng)能也不同，故A、B正確．由Uc＝eq\f(hν,e)－eq\f(W0,e)可知，Uc－ν圖象的斜率k＝eq\f(h,e)＝常數(shù)，所以?xún)蓚€(gè)光電管的Uc－ν圖象的斜率一定相同，C錯(cuò)誤．雖然光的頻率相同，但是光強(qiáng)不確定，飽和光電流不一定相同．故D錯(cuò)誤．6．(2023·陜西寶雞市二檢)如圖2所示是氫原子四個(gè)能級(jí)的示意圖．當(dāng)氫原子從n＝4的能級(jí)躍遷到n＝3的能級(jí)時(shí)，輻射出a光；當(dāng)氫原子從n＝4的能級(jí)躍遷到n＝2的能級(jí)時(shí)，輻射出b光．那么以下判斷正確的選項(xiàng)是()圖2A．a(chǎn)光光子的能量大于b光光子的能量B．a(chǎn)光的波長(zhǎng)大于b光的波長(zhǎng)C．a(chǎn)光的頻率大于b光的頻率D．在真空中a光的傳播速度大于b光的傳播速度答案B解析氫原子從n＝4的能級(jí)躍遷到n＝3的能級(jí)時(shí)的能級(jí)差小于從n＝4的能級(jí)躍遷到n＝2的能級(jí)時(shí)的能級(jí)差，根據(jù)Em－En＝hν知，光子a的能量小于光子b的能量，所以a光的頻率小于b光的頻率，故A、C錯(cuò)誤．光子a的頻率小于光子b的頻率，那么有a光的波長(zhǎng)大于b光的波長(zhǎng)，故B正確；在真空中光子a的傳播速度等于光子b的傳播速度，故D錯(cuò)誤．7．(2023·福建省4月模擬)用波長(zhǎng)為λ0的光照射大量處于基態(tài)的氫原子，在所發(fā)射的光譜中僅有波長(zhǎng)分別為λ1、λ2、λ3的三條譜線(xiàn)，且λ1>λ2>λ3，那么()A．λ0＝λ1B．λ0＝λ2＋λ3C.eq\f(1,λ0)＝eq\f(1,λ1)＋eq\f(1,λ2)D.eq\f(1,λ0)＝eq\f(1,λ2)＋eq\f(1,λ3)答案C解析用波長(zhǎng)為λ0的光照射大量處于基態(tài)的氫原子，在所發(fā)射的光譜中僅能觀(guān)測(cè)到波長(zhǎng)分別為λ1、λ2、λ3的三條譜線(xiàn)，因λ1＞λ2＞λ3，那么三條譜線(xiàn)中波長(zhǎng)為λ1的頻率最小，且λ3＝λ0，heq\f(c,λ1)＋heq\f(c,λ2)＝heq\f(c,λ3)＝heq\f(c,λ0)，化簡(jiǎn)，那么有：eq\f(1,λ0)＝eq\f(1,λ1)＋eq\f(1,λ2)，故A、B、D錯(cuò)誤，C正確．8．(2023·陜西咸陽(yáng)市二模)類(lèi)氫結(jié)構(gòu)氦離子(He＋)的能級(jí)圖如圖3所示，根據(jù)能級(jí)躍遷理論可知()圖3A．氦離子(He＋)處于n＝1能級(jí)時(shí)，能吸收45eV的能量躍遷到n＝2能級(jí)B．大量處在n＝3能級(jí)的氦離子(He＋)向低能級(jí)躍遷，只能發(fā)出2種不同頻率的光子C．氦離子(He＋)從n＝4能級(jí)躍遷到n＝3能級(jí)比從n＝3能級(jí)躍遷到n＝2能級(jí)輻射出光子的波長(zhǎng)大D．假設(shè)氦離子(He＋)從n＝2能級(jí)躍遷到基態(tài)，釋放的光子能使某金屬板發(fā)生光電效應(yīng)，那么從n＝4能級(jí)躍遷到n＝2能級(jí)釋放的光子一定也能使該金屬板發(fā)生光電效應(yīng)答案C解析吸收的光子能量等于兩能級(jí)間的能量差，才能發(fā)生躍遷，從n＝1躍遷到n＝2，吸收的光子能量為40.8eV，故A錯(cuò)誤．大量處在n＝3能級(jí)的氦離子(He＋)向低能級(jí)躍遷，能發(fā)出3種不同頻率的光子，故B錯(cuò)誤．由題圖可知，n＝4和n＝3的能級(jí)差小于n＝3和n＝2的能級(jí)差，那么從n＝4躍遷到n＝3能級(jí)釋放的光子能量小于從n＝3躍遷到n＝2能級(jí)輻射的光子能量，所以從n＝4能級(jí)躍遷到n＝3能級(jí)比從n＝3能級(jí)躍遷到n＝2能級(jí)輻射出光子的頻率低，波長(zhǎng)大，故C正確．從n＝2能級(jí)躍遷到基態(tài)釋放的光子能量為－13.6eV－(－54.4)eV＝40.8eV，假設(shè)能使某金屬板發(fā)生光電效應(yīng)，從n＝4能級(jí)躍遷到n＝2能級(jí)釋放的光子能量為－3.4eV－(－13.6)eV＝10.2eV＜40.8eV，那么不能使該板發(fā)生光電效應(yīng)，故D錯(cuò)誤．9．(2023·全國(guó)卷Ⅰ·17)大科學(xué)工程“人造太陽(yáng)〞主要是將氘核聚變反響釋放的能量用來(lái)發(fā)電．氘核聚變反響方程是：eq\o\al(2,1)H＋eq\o\al(2,1)H→eq\o\al(3,2)He＋eq\o\al(1,0)n.eq\o\al(2,1)H的質(zhì)量為2.0136u，eq\o\al(3,2)He的質(zhì)量為3.0150u，eq\o\al(1,0)n的質(zhì)量為1.0087u,1u＝931MeV/c2.氘核聚變反響中釋放的核能約為()A．3.7MeV B．3.3MeVC．2.7MeV D．0.93MeV答案B解析根據(jù)質(zhì)能方程，釋放的核能ΔE＝Δmc2，Δm＝2mH－mHe－mn＝0.0035u，那么ΔE＝0.0035×931MeV＝3.2585MeV≈3.3MeV，故B正確，A、C、D錯(cuò)誤．10．(2023·黑龍江哈爾濱市二模)以下說(shuō)法中正確的選項(xiàng)是()A．原子核結(jié)合能越大，原子核越穩(wěn)定B．對(duì)黑體輻射的研究說(shuō)明：隨著溫度的升高，輻射強(qiáng)度的最大值向波長(zhǎng)較短的方向移動(dòng)C．核泄漏事故污染物Cs137能夠產(chǎn)生對(duì)人體有害的輻射，其核反響方程式為eq\o\al(137,55)Cs→eq\o\al(137,56)Ba＋x，可以判斷x為正電子D．一個(gè)氫原子處在n＝4的能級(jí)，當(dāng)它躍遷到較低能級(jí)時(shí)，最多可發(fā)出6種頻率的光子答案B解析原子核比結(jié)合能越大，原子核越穩(wěn)定；根據(jù)質(zhì)量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒知，核反響方程式eq\o\al(137,55)Cs→eq\o\al(137,56)Ba＋x中x為電子；一個(gè)氫原子(不是一群氫原子)向低能級(jí)躍遷最多可發(fā)出3種頻率的光子．11．(2023·江西贛州市模擬)以下是有關(guān)近代物理內(nèi)容的假設(shè)干表達(dá)，其中正確的選項(xiàng)是()A．β射線(xiàn)是高速電子流，它是來(lái)自于原子的外層電子B．—個(gè)氫原子處于n＝3的激發(fā)態(tài)，在向較低能級(jí)躍遷的過(guò)程中能發(fā)出3種不同頻率的光C．一束光照射到某種金屬上發(fā)生光電效應(yīng)，從金屬外表逸出的光電子的最大初動(dòng)能隨照射光的頻率增大而增大D．按照玻爾理論，氫原子的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)能增大，原子總能量增大答案C解析β衰變中產(chǎn)生的β射線(xiàn)實(shí)際上是原子核中的一個(gè)中子轉(zhuǎn)變?yōu)橐粋€(gè)質(zhì)子和一個(gè)電子，電子釋放出來(lái)．故A錯(cuò)誤；一個(gè)氫原子處于n＝3的激發(fā)態(tài)，在向較低能級(jí)躍遷的過(guò)程中最多能發(fā)出2種不同頻率的光，故B錯(cuò)誤；據(jù)光電效應(yīng)方程可知，從某種金屬外表逸出的光電子的最大初動(dòng)能隨照射光的頻率增大而增大．故C正確；按照玻爾理論，氫原子的核外電子從半徑較小的軌道躍遷到半徑較大的軌道時(shí)，需吸收能量，所以原子總能量增大；氫原子從基態(tài)向較高能量態(tài)躍遷時(shí)，軌道半徑增大，根據(jù)eq\f(ke2,r2)＝eq\f(mv2,r)知，電子的動(dòng)能減小，故D錯(cuò)誤．12．(2023·山東濟(jì)寧市模擬)鈾核裂變的產(chǎn)物是多樣的，一種典型的鈾核裂變的核反響方程是eq\o\al(235,92)U＋eq\o\al(1,0)n→X＋eq\o\al(89,36)Kr＋3eq\o\al(1,0)n，那么以下表達(dá)正確的選項(xiàng)是()A．X原子核中含有86個(gè)中子B．X原子核中含有144個(gè)核子C．因?yàn)榱炎儠r(shí)釋放能量，出現(xiàn)質(zhì)量虧損，所以裂變后的總質(zhì)量數(shù)減少D．因?yàn)榱炎儠r(shí)釋放能量，出現(xiàn)質(zhì)量虧損，所以裂變后的總質(zhì)量數(shù)增加答案B解析根據(jù)質(zhì)量數(shù)守恒，那么X的質(zhì)量數(shù)：A＝235＋1－89－3＝144，可知X原子核中含有144個(gè)核子；根據(jù)核電荷數(shù)守恒，得：Z＝92－36＝56，可知X原子核中含有144－56＝88個(gè)中子．故A錯(cuò)誤，B正確；在核反響的過(guò)程中，質(zhì)量數(shù)是守恒的