專題20 近代物理兩類?？贾R(shí)-2020年高三物理備戰(zhàn)一模寒假攻關(guān)

2020年高三物理寒假攻關(guān)---備戰(zhàn)一模第一部分考向精練專題20近代物理兩類?？贾R(shí)1.玻爾理論的基本內(nèi)容能級(jí)假設(shè)：氫原子能級(jí)En＝eq\f(E1,n2)(n＝1,2,3，…)，n為量子數(shù)。躍遷假設(shè)：hν＝Em－En(m>n)。軌道量子化假設(shè)：氫原子的電子軌道半徑rn＝n2r1(n＝1,2,3，…)，n為量子數(shù)。2．定態(tài)間的躍遷——滿足能級(jí)差(1)從低能級(jí)(n小)eq\o(→,\s\up10(躍遷))高能級(jí)(n大)→吸收能量，hν＝En大－En小。(2)從高能級(jí)(n大)eq\o(→,\s\up10(躍遷))低能級(jí)(n小)→放出能量，hν＝En大－En小。3．氫原子電離電離態(tài)：n＝∞，E＝0?；鶓B(tài)→電離態(tài)：E吸＝0－E1＝0－(－13.6eV)＝13.6eV。n＝2→電離態(tài)：E吸＝0－E2＝0－(－3.4eV)＝3.4eV。如吸收能量足夠大，克服電離能后，獲得自由的電子還具有動(dòng)能。4．光電效應(yīng)兩條對(duì)應(yīng)關(guān)系(1)光越強(qiáng)(一定頻率)→光子數(shù)目越多→發(fā)射光電子越多→飽和光電流越大。(2)光子頻率越高→光子能量越大→光電子的最大初動(dòng)能越大。5．光電效應(yīng)定量分析時(shí)應(yīng)抓住三個(gè)關(guān)系式(1)愛因斯坦光電效應(yīng)方程：Ek＝hν－W0。(2)最大初動(dòng)能與遏止電壓的關(guān)系：Ek＝eUc。(3)逸出功與極限頻率的關(guān)系：W0＝hνc。6．核反應(yīng)方程的書寫(1)核反應(yīng)過程一般不可逆，所以核反應(yīng)方程中用“→”表示方向而不能用等號(hào)代替。(2)核反應(yīng)方程遵循質(zhì)量數(shù)守恒、電荷數(shù)守恒，但核反應(yīng)前后的總質(zhì)量一般會(huì)發(fā)生變化(質(zhì)量虧損)且釋放出核能。(3)核反應(yīng)的生成物一定要以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)，不能只依據(jù)兩個(gè)守恒規(guī)律憑空杜撰出生成物來寫核反應(yīng)方程。7．核衰變問題(1)核衰變規(guī)律：N余＝N原·，m余＝m原·(t表示衰變時(shí)間，τ表示半衰期)，半衰期長短由核內(nèi)部自身的因素決定，與原子所處的化學(xué)狀態(tài)和外部條件無關(guān)；是對(duì)大量原子核的行為做出的統(tǒng)計(jì)規(guī)律，對(duì)少數(shù)原子核不適用。(2)α衰變和β衰變次數(shù)的確定方法①方法一：由于β衰變不改變質(zhì)量數(shù)，故可以先由質(zhì)量數(shù)改變確定α衰變的次數(shù)，再根據(jù)電荷數(shù)守恒確定β衰變的次數(shù)。②方法二：設(shè)α衰變次數(shù)為x，β衰變次數(shù)為y，根據(jù)質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)守恒列方程組求解。8．核能的計(jì)算方法(1)根據(jù)愛因斯坦質(zhì)能方程，用核反應(yīng)虧損的質(zhì)量乘以真空中光速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)的，則核反應(yīng)過程中系統(tǒng)動(dòng)能的增量即為釋放的核能。類型一光電效應(yīng)、波粒二象性【例1】(2019·河北唐山一模)用金屬銣為陰極的光電管，觀測(cè)光電效應(yīng)現(xiàn)象，實(shí)驗(yàn)裝置示意圖如圖甲所示，實(shí)驗(yàn)中測(cè)得銣的遏止電壓Uc與入射光頻率ν之間的關(guān)系如圖乙所示，圖線與橫軸交點(diǎn)的橫坐標(biāo)為5.15×1014Hz。已知普朗克常量h＝6.63×10－34J·s。則下列說法中正確的是()A．欲測(cè)遏止電壓，應(yīng)選擇電源左端為正極B．當(dāng)電源左端為正極時(shí)，滑動(dòng)變阻器的滑片向右滑動(dòng)，電流表的示數(shù)持續(xù)增大C．增大照射光的強(qiáng)度，產(chǎn)生的光電子的最大初動(dòng)能一定增大D．如果實(shí)驗(yàn)中入射光的頻率ν＝7.00×1014Hz，則產(chǎn)生的光電子的最大初動(dòng)能Ekm＝1.2×10－19J【答案】D【解析】要用圖甲所示的實(shí)驗(yàn)裝置測(cè)量銣的遏止電壓Uc，光電管兩端應(yīng)接反向電壓，即電源左端為負(fù)極，A錯(cuò)誤；當(dāng)電源左端為正極時(shí)，將滑動(dòng)變阻器的滑片從圖示位置向右滑動(dòng)的過程中，則電壓增大，單位時(shí)間內(nèi)到達(dá)A極的光電子數(shù)量增大，電流增大，當(dāng)電流達(dá)到飽和值后，將不再增大，即電流表讀數(shù)的變化是先增大，后不變，故B錯(cuò)誤；光電子的最大初動(dòng)能與入射光的頻率和金屬的逸出功有關(guān)，與入射光的強(qiáng)度無關(guān)，故C錯(cuò)誤；根據(jù)圖乙可知，銣的截止頻率νc＝5.15×1014Hz，根據(jù)hνc＝W0，可求出該金屬的逸出功大小W0＝6.63×10－34×5.15×1014J＝3.41×10－19J，根據(jù)光電效應(yīng)方程Ekm＝hν－W0，當(dāng)入射光的頻率為ν＝7.00×1014Hz時(shí)，光電子的最大初動(dòng)能Ekm＝6.63×10－34×7.0×1014J－3.41×10－19J＝1.2×10－19J，故D正確。【規(guī)律總結(jié)】圖象名稱圖線形狀由圖線直接(間接)得到的物理量最大初動(dòng)能Ek與入射光頻率ν的關(guān)系圖線①極限頻率：圖線與ν軸交點(diǎn)的橫坐標(biāo)νc②逸出功：圖線與Ek軸交點(diǎn)的縱坐標(biāo)的值W0＝|－E|＝E③普朗克常量：圖線的斜率k＝h顏色相同、強(qiáng)度不同的光，光電流與電壓的關(guān)系②飽和光電流Im：電流的最大值③最大初動(dòng)能：Ekm＝eUc顏色不同時(shí)，光電流與電壓的關(guān)系①遏止電壓Uc1、Uc2②飽和光電流③最大初動(dòng)能Ek1＝eUc1，Ek2＝eUc2遏止電壓Uc與入射光頻率ν的關(guān)系圖線①截止頻率νc：圖線與橫軸的交點(diǎn)②遏止電壓Uc：隨入射光頻率的增大而增大③普朗克常量h：等于圖線的斜率與電子電量的乘積，即h＝ke.(注：此時(shí)兩極之間接反向電壓)類型二原子結(jié)構(gòu)、核能【例2】(2019·福建南平二模)氫原子能級(jí)如圖所示，則下列說法正確的是()A．氫原子能級(jí)越高原子的能量越大，電子繞核運(yùn)動(dòng)的軌道半徑越大，動(dòng)能也越大B．用動(dòng)能為12.3eV的電子射向一群處于基態(tài)的氫原子，原子有可能躍遷到n＝2的能級(jí)C．用光子能量為12.3eV的光照射一群處于基態(tài)的氫原子，氫原子有可能躍遷到n＝2的能級(jí)D．用光子能量為1.75eV的可見光照射大量處于n＝3能級(jí)的氫原子時(shí)，氫原子不能發(fā)生電離【答案】B【解析】根據(jù)玻爾理論，氫原子能級(jí)越高原子的能量越大，電子繞核運(yùn)動(dòng)的軌道半徑越大，根據(jù)keq\f(e2,r2)＝meq\f(v2,r)可知?jiǎng)幽茉叫。珹錯(cuò)誤；因12.3eV大于n＝1和n＝2之間的能級(jí)差10.2eV，則用動(dòng)能為12.3eV的電子射向一群處于基態(tài)的氫原子，原子有可能躍遷到n＝2的能級(jí)，B正確；因12.3eV不等于n＝1和n＝2之間的能級(jí)差，則用光子能量為12.3eV的光照射一群處于基態(tài)的氫原子，光子不能被氫原子吸收，則氫原子不能躍遷到n＝2的能級(jí)，C錯(cuò)誤；用光子能量為1.75eV的可見光照射大量處于n＝3能級(jí)的氫原子時(shí)，1.75eV>0－(1.51eV)，氫原子能發(fā)生電離，D錯(cuò)誤。【規(guī)律總結(jié)】原子能級(jí)躍遷問題的解題技巧(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，即ΔE＝hν＝|E初－E末|。(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)一群氫原子和一個(gè)氫原子不同，氫原子核外只有一個(gè)電子，這個(gè)電子在某時(shí)刻只能處在某一個(gè)確定的軌道上，在某段時(shí)間內(nèi)，由這一軌道躍遷到另一較低能級(jí)軌道時(shí)，可能的情況只有一種，所以一個(gè)氫原子從n能級(jí)躍遷發(fā)射出光子的最多可能種類N＝n－1。但是如果有大量n能級(jí)的氫原子，它們的核外電子向低能級(jí)躍遷時(shí)就會(huì)有各種情況出現(xiàn)了，發(fā)射光子的種類N＝Ceq\o\al(2,n)＝eq\f(nn－1,2)。(4)計(jì)算氫原子能級(jí)躍遷放出或吸收光子的頻率和波長時(shí)，要注意各能級(jí)的能量值均為負(fù)值，且單位為電子伏，計(jì)算時(shí)需換算單位，1eV＝1.6×10－19J。(5)氫原子能量為電勢(shì)能與動(dòng)能的總和，能量越大，軌道半徑越大，勢(shì)能越大，動(dòng)能越小。1．(2019·黑龍江齊齊哈爾一模)用頻率為ν的單色光照射陰極K時(shí)，能發(fā)生光電效應(yīng)，改變光電管兩端的電壓，測(cè)得電流隨電壓變化的圖象如圖所示，U0為遏止電壓。已知電子的電荷量為e，普朗克常量為h，則陰極K的極限頻率為()A．ν＋eq\f(eU0,h) B．ν－eq\f(eU0,h)C.eq\f(eU0,h) D．ν2.(2019·河南鄭州二模)1933年至1934年間，約里奧·居里夫婦用α粒子轟擊鋁箔時(shí)，發(fā)生的核反應(yīng)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，反應(yīng)生成物eq\o\al(30,15)P像天然放射性元素一樣衰變，放出正電子e，且伴隨產(chǎn)生中微子v，核反應(yīng)方程為eq\o\al(30,15)P→eq\o\al(30,14)Si＋eq\o\al(0,1)e＋eq\o\al(A,Z)v。則下列說法正確的是()A．當(dāng)溫度、壓強(qiáng)等條件變化時(shí)，放射性元素eq\o\al(30,15)P的半衰期隨之變化B．中微子的質(zhì)量數(shù)A＝0，電荷數(shù)Z＝0C．正電子產(chǎn)生的原因可能是核外電子轉(zhuǎn)變成的D．兩個(gè)質(zhì)子和兩個(gè)中子結(jié)合成一個(gè)α粒子，則質(zhì)子與中子的質(zhì)量之和一定等于α粒子的質(zhì)量3．(2019·福建省泉州市一模)重核裂變的一個(gè)核反應(yīng)方程為eq\o\al(235,92)U＋eq\o\al(1,0)n→eq\o\al(136,54)Xe＋eq\o\al(90,38)Sr＋xeq\o\al(1,0)n，已知eq\o\al(235,92)U、eq\o\al(136,54)Xe、eq\o\al(90,38)Sr的平均結(jié)合能分別為7.6MeV、8.4MeV、8.7MeV，則()A．該核反應(yīng)方程中x＝10B.eq\o\al(235,92)U的中子數(shù)為92C．該核反應(yīng)釋放9.5MeV的能量D.eq\o\al(235,92)U的平均結(jié)合能比eq\o\al(136,54)Xe小，eq\o\al(235,92)U比eq\o\al(136,54)Xe更穩(wěn)定4.(2019·廣東省梅州市興寧一中高三上期末)下列四幅圖涉及到不同的物理知識(shí)，其中說法正確的是()A．盧瑟福通過分析甲圖中的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B．乙圖表明：只要有光射到金屬板上，就一定有光電子射出C．丙圖表示的是磁場(chǎng)對(duì)α、β和γ射線的作用情況，其中①是β射線，②是γ射線D．丁圖表示的核反應(yīng)屬于重核裂變，是人工無法控制的核反應(yīng)5.(2019·山東日照高考模擬)氫原子的能級(jí)如圖，一群氫原子處于n＝4能級(jí)上。當(dāng)氫原子從n＝4能級(jí)躍遷到n＝3能級(jí)時(shí)，輻射光的波長為1884nm，下列判斷正確的是()A．一群氫原子從n＝4能級(jí)向n＝1能級(jí)躍遷時(shí)，最多產(chǎn)生4種譜線B．從高能級(jí)向低能級(jí)躍遷時(shí)，氫原子核一定向外放出能量C．氫原子從n＝3能級(jí)躍遷到n＝2能級(jí)時(shí)，輻射光的波長大于1884nmD．用氫原子從n＝2能級(jí)躍遷到n＝1能級(jí)輻射的光照射W逸＝6.34eV的鉑，能發(fā)生光電效應(yīng)6.(2019·南平市檢測(cè))用如圖甲所示的裝置研究光電效應(yīng)現(xiàn)象．閉合電鍵S，用頻率為ν的光照射光電管時(shí)發(fā)生了光電效應(yīng)．圖乙是該光電管發(fā)生光電效應(yīng)時(shí)光電子的最大初動(dòng)能Ek與入射光頻率ν的關(guān)系圖象，圖線與橫軸的交點(diǎn)坐標(biāo)為(a,0)，與縱軸的交點(diǎn)坐標(biāo)為(0，－b)，下列說法中正確的是 ()A．普朗克常量為h＝eq\f(a,b)B．?dāng)嚅_電鍵S后，電流表G的示數(shù)不為零C．僅增加照射光的強(qiáng)度，光電子的最大初動(dòng)能將增大D．保持照射光強(qiáng)度不變，僅提高照射光頻率，電流表G的示數(shù)保持不變7.(2019·武漢三模)eq\o\al(60,27)Co衰變的核反應(yīng)方程為eq\o\al(60,27)Co→eq\o\al(60,28)Ni＋eq\o\al(0,－1)e，其半衰期為5.27年。已知eq\o\al(60,27)Co、eq\o\al(60,28)Ni、eq\o\al(0,－1)e的質(zhì)量分別為m1、m2、m3，下列說法正確的是()A．該核反應(yīng)中釋放的能量為(m2＋m3－m1)c2B．該核反應(yīng)中釋放出的γ射線的穿透本領(lǐng)比β粒子強(qiáng)C．若有16個(gè)eq\o\al(60,27)Co原子，經(jīng)過5.27年后一定只剩下8個(gè)eq\o\al(60,27)Co原子D．β粒子是eq\o\al(60,27)Co核外的電子電離形成的8.(2019·吉林省長春市二模)下列有關(guān)近代物理的說法正確的是()A．盧瑟福的α粒子散射實(shí)驗(yàn)使人們認(rèn)識(shí)到原子是可以再分的B．電子的發(fā)現(xiàn)使人們認(rèn)識(shí)到原子具有核式結(jié)構(gòu)C．玻爾理論能成功解釋所有原子光譜的實(shí)驗(yàn)規(guī)律D．天然放射現(xiàn)象說明了原子核內(nèi)部是有結(jié)構(gòu)的9.(2019·河南鄭州二模)1933年至1934年間，約里奧·居里夫婦用α粒子轟擊鋁箔時(shí)，發(fā)生的核反應(yīng)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，反應(yīng)生成物eq\o\al(30,15)P像天然放射性元素一樣衰變，放出正電子eq\o\al(0,1)e，且伴隨產(chǎn)生中微子eq\o\al(A,Z)ν，核反應(yīng)方程為eq\o\al(30,15)P→eq\o\al(30,14)Si＋eq\o\al(0,1)e＋eq\o\al(A,Z)ν。則下列說法正確的是()A．當(dāng)溫度、壓強(qiáng)等條件變化時(shí)，放射性元素eq\o\al(30,15)P的半衰期隨之變化B．中微子的質(zhì)量數(shù)A＝0，電荷數(shù)Z＝0C．正電子產(chǎn)生的原因可能是核外電子轉(zhuǎn)變成的D．兩個(gè)質(zhì)子和兩個(gè)中子結(jié)合成一個(gè)α粒子，則質(zhì)子與中子的質(zhì)量之和一定等于α粒子的質(zhì)量10．(2019·吉林省吉林市三模)氫原子的能級(jí)示意圖如圖所示，現(xiàn)有大量的氫原子處于n＝4的激發(fā)態(tài)，當(dāng)向低能級(jí)躍遷時(shí)，會(huì)輻射出若干種不同頻率的光，若用這些光照射逸出功為4.54eV的鎢時(shí)，下列說法中正確的是()A．氫原子能輻射4種不同頻率的光子B．氫原子輻射的光子都能使鎢發(fā)生光電效應(yīng)C．氫原子輻射一個(gè)光子后，氫原子的核外電子的速率增大D．鎢能吸收兩個(gè)從n＝4向n＝2能級(jí)躍遷的光子而發(fā)生光電效應(yīng)參考答案1.【答案】B【解析】光電管加遏止電壓時(shí)，電場(chǎng)力對(duì)電子做負(fù)功，根據(jù)動(dòng)能定理可知－eU0＝0－Ek，解得Ek＝eU0。根據(jù)愛因斯坦光電效應(yīng)方程Ek＝hν－W0，又W0＝hν0，解得ν0＝ν－eq\f(eU0,h)，B正確。2.【答案】B【解析】放射性元素的半衰期與外界因素?zé)o關(guān)，A錯(cuò)誤；根據(jù)質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)守恒可知，中微子的質(zhì)量數(shù)A＝0，電荷數(shù)Z＝0，B正確；正電子產(chǎn)生的原因是核內(nèi)的質(zhì)子轉(zhuǎn)化為中子時(shí)放出的，C錯(cuò)誤；兩個(gè)質(zhì)子和兩個(gè)中子結(jié)合成一個(gè)α粒子要釋放能量，根據(jù)質(zhì)能方程及質(zhì)量虧損可知，兩個(gè)質(zhì)子與兩個(gè)中子的質(zhì)量之和大于α粒子的質(zhì)量，故D錯(cuò)誤。3.【答案】A【解析】根據(jù)質(zhì)量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒可知，x＝10，A正確；eq\o\al(235,92)U的質(zhì)子數(shù)為92，質(zhì)量數(shù)為235，所以中子數(shù)為143，B錯(cuò)誤；由題可知，該核反應(yīng)釋放的能量為(8.4×136＋8.7×90－7.6×235)MeV＝139.4MeV，C錯(cuò)誤；平均結(jié)合能越大，表示原子核越穩(wěn)定，eq\o\al(235,92)U的平均結(jié)合能比eq\o\al(136,54)Xe小，故eq\o\al(235,92)U比eq\o\al(136,54)Xe更不穩(wěn)定，D錯(cuò)誤。4.【答案】A【解析】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，A正確；根據(jù)光電效應(yīng)發(fā)生的條件可知，并不是所有光射到金屬板上，都一定有光電子射出，B錯(cuò)誤；磁場(chǎng)的方向向里，根據(jù)左手定則可知，射線①帶正電，所以①是α射線，②不偏轉(zhuǎn)，是γ射線，C錯(cuò)誤；丁圖表示的核反應(yīng)屬于重核裂變，是人工可以控制的核反應(yīng)，D錯(cuò)誤。5【答案】D【解析】一群處于n＝4能級(jí)上的氫原子向n＝1能級(jí)躍遷時(shí)最多產(chǎn)生Ceq\o\al(2,4)＝6種譜線，故A錯(cuò)誤；從高能級(jí)向低能級(jí)躍遷時(shí)，氫原子一定向外放出能量，但原子核不向外放出能量，故B錯(cuò)誤；氫原子從n＝4能級(jí)躍遷到n＝3能級(jí)輻射的光子能量小于從n＝3能級(jí)躍遷到n＝2能級(jí)輻射的光子能量，可知從n＝3能級(jí)躍遷到n＝2能級(jí)輻射的光子波長小于1884nm，故C錯(cuò)誤；氫原子從n＝2能級(jí)躍遷到n＝1能級(jí)輻射的光子的能量值：E12＝E2－E1＝－3.40eV－(－13.60eV)＝10.20eV，故用該光照射W逸＝6.34eV的鉑，能發(fā)生光電效應(yīng)，D正確。6【答案】B【解析】由hν＝W0＋Ek，變形得Ek＝hν－W0，可知圖線的斜率為普朗克常量，即h＝eq\f(b,a)，故A錯(cuò)誤；斷開電鍵S后，仍有光電子產(chǎn)生，所以電流表G的示數(shù)不為零，故B正確；只有增大入射光的頻率，才能增大光電子的最大初動(dòng)能，與光的強(qiáng)度無關(guān)，故C錯(cuò)誤；保持照射光強(qiáng)度不變，僅提高照射光頻率，單個(gè)光子的能量增大，而光的強(qiáng)度不變，那么光子數(shù)一定減少，發(fā)出的光子數(shù)也減少，電流表G的示數(shù)要減小，故D錯(cuò)誤．7.【答案】B【解析】根據(jù)質(zhì)能方程可知核反應(yīng)中釋放的能量為(m1－m2－m3)c2，故A錯(cuò)誤；根據(jù)三種射線的特點(diǎn)，可知γ射線的穿透本領(lǐng)比β粒子強(qiáng)，故B正確；半衰期是對(duì)大量原子才成立的統(tǒng)計(jì)學(xué)規(guī)律，對(duì)個(gè)別的原子沒有意義，故C錯(cuò)誤；根據(jù)β衰變的本質(zhì)可知，β粒子是原子核內(nèi)