高考物理版大二輪講義專(zhuān)題六　選修第15講

第15講波粒二象性原子與原子核[相關(guān)知識(shí)鏈接]1．光電效應(yīng)方程(1)光子：頻率為ν的光子的能量為hν.(2)方程表達(dá)式：hν＝Ek＋W0或Ek＝hν－W0.2．光的波粒二象性(1)大量光子易顯示出波動(dòng)性，而少量光子易顯示出粒子性．(2)波長(zhǎng)長(zhǎng)(頻率低)的光波動(dòng)性強(qiáng)，而波長(zhǎng)短(頻率高)的光粒子性強(qiáng)．[規(guī)律方法提煉]1．三個(gè)關(guān)系式(1)愛(ài)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：Ek＝eUc(3)逸出功與極限頻率：W0＝hνc2．兩個(gè)圖象(1)光電流與電壓的關(guān)系，如圖所示．①I(mǎi)m為飽和電流，由光照強(qiáng)度決定．②Uc為遏止電壓，對(duì)應(yīng)光電子的最大初動(dòng)能，由光的頻率決定．(2)用圖象表示光電效應(yīng)方程，如圖所示．①極限頻率：圖線與ν軸的交點(diǎn)的橫坐標(biāo)νc；②逸出功：圖線與Ek軸交點(diǎn)的縱坐標(biāo)的絕對(duì)值W0；③普朗克常量：圖線的斜率k＝h.3．兩條線索(1)光強(qiáng)大→光子數(shù)目多→發(fā)射光電子數(shù)多→光電流大；(2)光子頻率高→光子能量大→產(chǎn)生光電子的最大初動(dòng)能大．例1(多選)(2019·嘉、麗3月聯(lián)考)某同學(xué)用某一金屬為陰極的光電管，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．測(cè)得該金屬的遏止電壓Uc與入射光頻率ν之間的關(guān)系如圖乙所示，已知普朗克常量h＝6.63×10－34J·s.則()A．圖甲中電極A為光電管的陽(yáng)極B．探究遏止電壓Uc與入射光頻率ν關(guān)系時(shí)，電源的左側(cè)是正極C．該金屬的截止頻率νc為5.15×1014HzD．該金屬的逸出功為3.41×10－19eV答案AC解析電子從金屬板上射出后被電場(chǎng)加速，由此可知A板為正極即為陽(yáng)極，故A正確；探究遏止電壓Uc與入射光頻率ν關(guān)系時(shí)，電源的左側(cè)是陰極，故B錯(cuò)誤；由Ek＝hν－W0和eUc＝Ek得：eUc＝hν－W0，因此當(dāng)遏止電壓為零時(shí)，hνc＝W0，由此，結(jié)合圖中數(shù)據(jù)可知該金屬的截止頻率νc為5.15×1014Hz，故C正確；根據(jù)圖象可知截止頻率νc為5.15×1014Hz，則該金屬的逸出功：W0＝hνc＝6.63×10－34×5.15×1014J≈3.41×10－19J≈2.13eV，故D錯(cuò)誤．例2(多選)(2017·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．下列說(shuō)法正確的是()A．若νa＞νb，則一定有Ua＜UbB．若νa＞νb，則一定有Eka＞EkbC．若Ua＜Ub，則一定有Eka＜EkbD．若νa＞νb，則一定有hνa－Eka＞hνb－Ekb答案BC解析由愛(ài)因斯坦光電效應(yīng)方程得Ek＝hν－W0，由動(dòng)能定理得Ek＝eU，若用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，故選項(xiàng)A錯(cuò)誤，B正確；若Ua＜Ub，則一定有Eka＜Ekb，故選項(xiàng)C正確；因逸出功相同，有W0＝hνa－Eka＝hνb－Ekb，故選項(xiàng)D錯(cuò)誤．拓展訓(xùn)練1(2019·四川省綜合能力提升卷)用一種紅光照射某種金屬，發(fā)生了光電效應(yīng)．現(xiàn)改用紫色光照射該金屬，下列說(shuō)法正確的是()A．若紫光強(qiáng)度較小，可能不會(huì)產(chǎn)生光電子B．用紅光照射時(shí)，該金屬的逸出功小，用紫光照射時(shí)該金屬的逸出功大C．用紫光照射時(shí)，光電子的最大初動(dòng)能更大D．兩種光比較，用紅光照射產(chǎn)生的光電子的動(dòng)能都比用紫光照射產(chǎn)生的光電子的動(dòng)能小答案C解析因?yàn)樽瞎獾念l率大于紅光的頻率，紅光照射某種金屬，發(fā)生了光電效應(yīng)，則紫光一定發(fā)生光電效應(yīng)，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；某種金屬的逸出功與入射光的頻率無(wú)關(guān)，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；照射在都能產(chǎn)生光電效應(yīng)的同一種金屬上，紫光的光子能量較大，則用紫光照射時(shí)，光電子的最大初動(dòng)能更大，選項(xiàng)C正確；兩種光比較，用紅光照射產(chǎn)生的光電子的最大初動(dòng)能比用紫光照射產(chǎn)生的光電子的最大初動(dòng)能小，但不一定用紅光照射產(chǎn)生的光電子的動(dòng)能都比用紫光照射產(chǎn)生的光電子的動(dòng)能小，選項(xiàng)D錯(cuò)誤．拓展訓(xùn)練2(2019·山東泰安市3月第一輪模擬)如圖，用光電管進(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．則飽和光電流()A．與照射時(shí)間成正比 B．與入射光的強(qiáng)度無(wú)關(guān)C．與入射光的強(qiáng)度成正比 D．與兩極間的電壓成正比答案C解析當(dāng)某種頻率的光入射到金屬上能發(fā)生光電效應(yīng)時(shí)，飽和光電流的大小只與入射光的強(qiáng)度有關(guān)，且與入射光的強(qiáng)度成正比，與光照時(shí)間以及光電管兩極間的電壓無(wú)關(guān)，故選C.拓展訓(xùn)練3(多選)如圖所示，在光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)中，某實(shí)驗(yàn)小組用同一光電管在不同實(shí)驗(yàn)條件下得到了三條光電流與電壓之間的關(guān)系曲線(甲光、乙光、丙光)．甲光、乙光、丙光對(duì)應(yīng)的具有最大初動(dòng)能的光電子德布羅意波波長(zhǎng)分別記為λ甲、λ乙、λ丙．則()A．乙光的波長(zhǎng)小于丙光的波長(zhǎng)B．甲、乙為同一頻率的光，但甲光的強(qiáng)度比乙光大C．甲光對(duì)應(yīng)的光電子最大初動(dòng)能大于丙光對(duì)應(yīng)的光電子最大初動(dòng)能D．λ甲>λ丙答案BD解析根據(jù)eUc＝Ek＝hν－W0，入射光的頻率越高，對(duì)應(yīng)的遏止電壓Uc越大．甲光、乙光的遏止電壓相等，所以甲光、乙光的頻率相等，甲光的光電流比乙光大，則甲光的光照強(qiáng)度比乙光大；丙光的遏止電壓大于乙光的遏止電壓，所以丙光的頻率大于乙光的頻率，則乙光的波長(zhǎng)大于丙光的波長(zhǎng)；同一種金屬，截止頻率是相同的；丙光的遏止電壓大于甲光的遏止電壓，根據(jù)Ek＝eUc知甲光對(duì)應(yīng)的光電子最大初動(dòng)能小于丙光的光電子最大初動(dòng)能．1．玻爾理論的基本內(nèi)容(1)能級(jí)假設(shè)：氫原子En＝eq\f(E1,n2)(n為量子數(shù))．(2)躍遷假設(shè)：吸收或釋放的能量hν＝Em－En(m>n)．(3)軌道假設(shè)：氫原子rn＝n2r1(n為量子數(shù))．2．兩類(lèi)能級(jí)躍遷(1)自發(fā)躍遷：高能級(jí)→低能級(jí)，釋放能量，發(fā)出光子．光子的頻率ν＝eq\f(ΔE,h)＝eq\f(E高－E低,h).(2)受激躍遷：低能級(jí)→高能級(jí)，吸收能量．①光照(吸收光子)：光子的能量必須恰好等于能級(jí)差ΔE.②碰撞：只要入射粒子能量大于或等于能級(jí)差即可，E外≥ΔE.③大于電離能的光子被吸收，原子被電離．3．能級(jí)躍遷分析(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)的絕對(duì)值．(3)一群氫原子處于量子數(shù)為n的激發(fā)態(tài)時(shí)，可能輻射光子的種類(lèi)N＝Ceq\o\al(2,n)＝eq\f(n?n－1?,2).(4)計(jì)算能級(jí)能量個(gè)能級(jí)的能量值均為負(fù)值．例3(2019·山東日照市3月模擬)氫原子能級(jí)如圖所示，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(zhǎng)為1884nm，下列判斷正確的是()A．氫原子向低能級(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(zhǎng)大于1884nmD．用從能級(jí)n＝2躍遷到n＝1輻射的光照射W逸＝6.34eV的鉑，能發(fā)生光電效應(yīng)答案D解析根據(jù)Ceq\o\al(2,4)＝6知，一群處于n＝4能級(jí)上的氫原子向低能級(jí)躍遷時(shí)最多產(chǎn)生6種譜線，故A錯(cuò)誤；從高能級(jí)向低能級(jí)躍遷時(shí)，氫原子向外輻射能量，不是原子核輻射能量，故B錯(cuò)誤；從n＝3能級(jí)躍遷到n＝2能級(jí)時(shí)的能級(jí)差大于n＝4能級(jí)躍遷到n＝3能級(jí)時(shí)的能級(jí)差，則從n＝3能級(jí)躍遷到n＝2能級(jí)比從n＝4能級(jí)躍遷到n＝3能級(jí)輻射出電磁波的頻率大，波長(zhǎng)短，即輻射光的波長(zhǎng)小于1884nm，故C錯(cuò)誤；從n＝2能級(jí)躍遷到n＝1能級(jí)輻射出的光子的能量為：E＝E2－E1＝－3.4eV－(－13.6)eV＝10.2eV＞6.34eV，而使金屬發(fā)生光電效應(yīng)的條件是光子的能量大于電子的逸出功，故可以發(fā)生光電效應(yīng)，故D正確．拓展訓(xùn)練4(多選)以下說(shuō)法中，屬于玻爾所提出的原子模型理論的是()A．原子處在具有一定能量的定態(tài)中，雖然電子做圓周運(yùn)動(dòng)，但不向外輻射能量B．原子的不同能量狀態(tài)與電子沿不同的圓軌道繞核運(yùn)動(dòng)相對(duì)應(yīng)，而電子的可能軌道的分布是不連續(xù)的C．電子從一個(gè)軌道躍遷到另一個(gè)軌道時(shí)，輻射(或吸收)一定頻率的光子D．電子躍遷時(shí)輻射的光子的頻率等于電子繞核做圓周運(yùn)動(dòng)的頻率答案ABC解析原子處于稱(chēng)為定態(tài)的能量狀態(tài)時(shí)，雖然電子做圓周運(yùn)動(dòng)，但并不向外輻射能量，故A正確；原子的不同能量狀態(tài)與電子沿不同的圓軌道繞核運(yùn)動(dòng)相對(duì)應(yīng)，而電子的可能軌道的分布是不連續(xù)的，故B正確；電子從一個(gè)軌道躍遷到另一軌道時(shí)，輻射(或吸收)一定頻率的光子，故C正確；電子躍遷時(shí)輻射的光子的頻率等于能級(jí)差值，與電子繞核做圓周運(yùn)動(dòng)的頻率無(wú)關(guān)，故D錯(cuò)誤．拓展訓(xùn)練5(2019·四川宜賓市第二次診斷)玻爾首先提出能級(jí)躍遷．如圖所示為氫原子的能級(jí)圖，現(xiàn)有大量處于n＝3能級(jí)的氫原子向低能級(jí)躍遷．下列說(shuō)法正確的是()A．這些氫原子總共可輻射出三種不同頻率的光B．氫原子由n＝3能級(jí)躍遷到n＝2能級(jí)產(chǎn)生的光頻率最大C．氫原子由n＝3能級(jí)躍遷到n＝1能級(jí)產(chǎn)生的光波長(zhǎng)最長(zhǎng)D．這些氫原子躍遷時(shí)輻射出光子能量的最大值為10.2eV答案A拓展訓(xùn)練6(2019·山東臨沂市2月質(zhì)檢)氫原子的能級(jí)圖如圖所示，不同色光的光子能量如下表所示．色光紅橙黃綠藍(lán)－靛紫光子能量范圍(eV)1.61～2.002.00～2.072.07～2.142.14～2.532.53～2.762.76～3.10一群處于某激發(fā)態(tài)的氫原子，發(fā)射的光的譜線在可見(jiàn)光范圍內(nèi)只有1條，其顏色為()A．紅色B．黃色C．綠色D．藍(lán)－靛答案A解析如果激發(fā)態(tài)的氫原子處于第二能級(jí)，能夠發(fā)出10.2eV的光子，不屬于可見(jiàn)光；如果激發(fā)態(tài)的氫原子處于第三能級(jí)，能夠發(fā)出12.09eV、10.2eV、1.89eV的三種光子，只有1.89eV屬于紅色可見(jiàn)光；如果激發(fā)態(tài)的氫原子處于第四能級(jí)，能夠發(fā)出12.75eV、12.09eV、10.2eV、2.55eV、1.89eV、0.66eV的六種光子，1.89eV和2.55eV屬于可見(jiàn)光，1.89eV的光子為紅光，2.55eV的光子為藍(lán)－靛．則由題意，由于一群處于某激發(fā)態(tài)的氫原子，發(fā)射的光的譜線在可見(jiàn)光范圍內(nèi)只有1條，則一定對(duì)應(yīng)著從第三能級(jí)到低能級(jí)的躍遷，其可見(jiàn)光的顏色為紅光，故選A.拓展訓(xùn)練7(多選)(2019·新高考研究聯(lián)盟聯(lián)考)氫原子能級(jí)圖如圖甲所示，一束光子能量為12.75eV的單色光照射處于基態(tài)的一群氫原子上，這群氫原子吸收光子后處于激發(fā)態(tài)，并能發(fā)出一系列的光子，發(fā)出的光子束照到逸出功為3.7eV的金屬鎂表面，部分入射光使鎂發(fā)生了光電效應(yīng)，若能使鎂發(fā)生光電效應(yīng)的其中一種頻率的光為a光，不能使鎂發(fā)生光電效應(yīng)的其中一種頻率的光為b光，則下列有關(guān)說(shuō)法中正確的有()A．氫原子吸收光子后所發(fā)出的光子頻率有6種B．有三種不同頻率的光子可使鎂發(fā)生光電效應(yīng)C．a(chǎn)光和b光同時(shí)入射到同一平行玻璃磚中，如乙圖所示，a光有可能在B界面處發(fā)生全反射，b光不可能D．a(chǎn)、b光用同一裝置進(jìn)行雙縫干涉實(shí)驗(yàn)，b光的明暗相間的條紋間距更小答案AB解析用能量為12.75eV的光子去照射大量處于基態(tài)的氫原子，氫原子能從基態(tài)躍遷到n＝4的激發(fā)態(tài)上去，向低能級(jí)躍遷時(shí)，共發(fā)射Ceq\o\al(2,4)＝6種波長(zhǎng)不同的光，故A正確；從n＝4躍遷到n＝3輻射的光子能量為0.66eV，n＝3躍遷到n＝2輻射的光子能量為1.89eV，n＝4躍遷到n＝2輻射的光子能量為2.55eV，均小于3.7eV，不能使金屬鉀發(fā)生光電效應(yīng)，其他三種光子能量都大于3.7eV，故B正確；根據(jù)光的可逆性可知，在B界面處入射角不可能大于或等于臨界角，故不滿(mǎn)足光的全反射條件，a光不可能在B界面處發(fā)生全反射，b光也不可能，故C錯(cuò)誤；根據(jù)光的干涉條紋間距公式Δx＝eq\f(L,d)λ，b光的明暗相間的條紋間距更大，故D錯(cuò)誤．[相關(guān)知識(shí)鏈接]1．核反應(yīng)的四種類(lèi)型類(lèi)型可控性核反應(yīng)方程典例衰變?chǔ)了プ冏园l(fā)eq\o\al(238,92)U→eq\o\al(234,90)Th＋eq\o\al(4,2)Heβ衰變自發(fā)eq\o\al(234,90)Th→eq\o\al(234,91)Pa＋eq\o\al(0,－1)e人工轉(zhuǎn)變 (盧瑟福發(fā)現(xiàn)質(zhì)子)人工控制eq\o\al(14,7)N＋eq\o\al(4,2)He→eq\o\al(17,8)O＋eq\o\al(1,1)H(盧瑟福發(fā)現(xiàn)質(zhì)子)eq\o\al(4,2)He＋eq\o\al(9,4)Be→eq\o\al(12,6)C＋eq\o\al(1,0)n(查德威克發(fā)現(xiàn)中子)eq\o\al(27,13)Al＋eq\o\al(4,2)He→eq\o\al(30,15)P＋eq\o\al(1,0)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eq\o\al(30,15)P→eq\o\al(30,14)Si＋eq\o\al(0,＋1)e重核裂變比較容易進(jìn)行人工控制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)neq\o\al(235,92)U＋eq\o\al(1,0)n→eq\o\al(136,54)Xe＋eq\o\al(90,38)Sr＋10eq\o\al(1,0)n輕核聚變現(xiàn)階段很難控制eq\o\al(2,1)H＋eq\o\al(3,1)H→eq\o\al(4,2)He＋eq\o\al(1,0)n2.原子核的衰變(1)衰變的實(shí)質(zhì)：α衰變?yōu)?eq\o\al(1,1)H＋2eq\o\al(1,0)n→eq\o\al(4,2)He，即放出α射線；β衰變?yōu)閑q\o\al(1,0)n→eq\o\al(1,1)H＋eq\o\al(0,－1)e，即放出β射線，在α衰變或β衰變過(guò)程中放出γ射線．(2)衰變的快慢由原子核內(nèi)部因素決定，與原子所處的物理、化學(xué)狀態(tài)無(wú)關(guān)；半衰期是統(tǒng)計(jì)規(guī)律，對(duì)個(gè)別、少數(shù)原子無(wú)意義．[規(guī)律方法提煉]1．核反應(yīng)方程解答技巧(1)熟記常見(jiàn)基本粒子的符號(hào)是正確書(shū)寫(xiě)核反應(yīng)方程的基礎(chǔ)．如質(zhì)子(eq\o\al(1,1)H)、中子(eq\o\al(1,0)n)、α粒子(eq\o\al(4,2)He)、β粒子(eq\o\al(0,－1)e)、正電子(eq\o\al(0,＋1)e)、氘核(eq\o\al(2,1)H)、氚核(eq\o\al(3,1)H)等．(2)掌握核反應(yīng)方程遵守的規(guī)律是正確書(shū)寫(xiě)核反應(yīng)方程或判斷核反應(yīng)方程是否正確的依據(jù)，所以要理解并會(huì)應(yīng)用質(zhì)量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒．(3)明白核反應(yīng)方向，不能用等號(hào)連接．2．核能的計(jì)算方法(1)根據(jù)ΔE＝Δmc2計(jì)算時(shí)，Δm的單位是“kg”，c的單位是“m/s”，ΔE的單位是“J”．(2)根據(jù)ΔE＝Δm×931.5MeV計(jì)算時(shí)，Δm的單位是“u”，ΔE的單位是“MeV”．(3)根據(jù)核子比結(jié)合能來(lái)計(jì)算核能：原子核的結(jié)合能＝核子比結(jié)合能×核子數(shù)．例4(多選)(2019·紹興市3月選考)一座核電站反應(yīng)堆產(chǎn)生的熱功率為3400MW，發(fā)電功率為1100MW.已知一個(gè)鈾235核裂變時(shí)釋放的能量約為200MeV，下列說(shuō)法正確的是()A．核裂變的反應(yīng)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＋2eq\o\al(1,0)nB．核反應(yīng)后總質(zhì)量增加了C．核電站的發(fā)電效率約為32%D．每秒鐘約有1.1×1020個(gè)鈾235核發(fā)生裂變答案CD解析根據(jù)質(zhì)量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒，核裂變方程應(yīng)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；由于釋放核能，據(jù)ΔE＝Δmc2，總質(zhì)量一定減少；發(fā)電效率為η＝eq\f(1100MW,3400MW)×100%≈32%；由Pt＝nE，每秒發(fā)生的裂變的鈾核為n＝eq\f(3400×1,200×1.6×10－19)≈1.1×1020個(gè)．例5(2017·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→\o\al(234,90)Th＋\o\al(4,2)He，下列說(shuō)法正確的是()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，對(duì)于一個(gè)α粒子不適用，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．拓展訓(xùn)練8(多選)(2019·諸暨市期末)下列關(guān)于原子和原子核的說(shuō)法正確的是()A．太陽(yáng)輻射的能量主要來(lái)源于輕核聚變B．核裂變可能的方程為eq\o\al(235,92)U→eq\o\al(144,56)Ba＋eq\o\al(89,36)Kr＋2eq\o\al(1,0)nC．β衰變所釋放的電子是來(lái)自原子的內(nèi)層電子D．比結(jié)合能越大，原子核中核子結(jié)合得越牢固，原子核越穩(wěn)定答案AD拓展訓(xùn)練9(多選)(2019·臺(tái)州市3月一模)居室裝修中常用的大理石等天然石材，若含有鈾、釷等元素就會(huì)釋放出放射性氣體氡，氡會(huì)通過(guò)人類(lèi)呼吸進(jìn)入人體并停留在體內(nèi)發(fā)生衰變，放射出α、β、γ射線．這些射線會(huì)導(dǎo)致細(xì)胞發(fā)生變異，引起疾?。铝邢嚓P(guān)說(shuō)法正確的是()A．放射性元素發(fā)生衰變時(shí)放出的α射線具有波粒二象性B．鈾eq\o\al(238,92)U衰變?yōu)殡眅q\o\al(222,86)Rn要經(jīng)過(guò)4次α衰變和2次β衰變C．放射性元素發(fā)生β衰變時(shí)所釋放的電子是原子核內(nèi)的質(zhì)子轉(zhuǎn)變?yōu)橹凶訒r(shí)產(chǎn)生的D．處于激發(fā)態(tài)的氡原子發(fā)出的某一單色光照射到某金屬表面能發(fā)生光電效應(yīng)，若這束光通過(guò)玻璃磚折射后，再射到此金屬表面將不會(huì)再產(chǎn)生光電效應(yīng)答案AB解析放射性元素發(fā)生衰變時(shí)放出的α射線，屬于實(shí)物粒子，也具有波粒二象性，故A正確；鈾eq\o\al(238,92)U衰變?yōu)殡眅q\o\al(222,86)Rn，質(zhì)量數(shù)減小16，而質(zhì)子數(shù)減小6，經(jīng)過(guò)1次α衰變，質(zhì)量數(shù)減小4，質(zhì)子數(shù)減小2，而1次β衰變質(zhì)量數(shù)不變，則質(zhì)子數(shù)增大1，因此要經(jīng)過(guò)4次α衰變和2次β衰變，故B正確；β衰變時(shí)所釋放的電子是原子核內(nèi)的中子衰變?yōu)橘|(zhì)子時(shí)產(chǎn)生的，故C錯(cuò)誤；發(fā)出的某一單色光照射到某金屬表面能發(fā)生光電效應(yīng)，若這束光通過(guò)玻璃磚折射后，雖光速變化了，但其頻率不變，再射到此金屬表面，仍將會(huì)再產(chǎn)生光電效應(yīng)，故D錯(cuò)誤．拓展訓(xùn)練10(2019·福建泉州市第一次質(zhì)量檢查)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)中質(zhì)量增加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)定答案A

專(zhuān)題強(qiáng)化練基礎(chǔ)題組1．(2019·湖北天門(mén)、仙桃等八市第二次聯(lián)考)下列現(xiàn)象中，原子核結(jié)構(gòu)發(fā)生了改變的是()A．氫氣放電管發(fā)出可見(jiàn)光B．β衰變放出β粒子C．α粒子散射現(xiàn)象D．光電效應(yīng)現(xiàn)象答案B解析氫氣放電管發(fā)出可見(jiàn)光是原子從較高能級(jí)躍遷至較低能級(jí)的結(jié)果，是由于原子內(nèi)部電子運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的，與原子核內(nèi)部變化無(wú)關(guān)，故A錯(cuò)誤；β衰變放出β粒子是原子核內(nèi)一個(gè)中子轉(zhuǎn)變?yōu)橐粋€(gè)質(zhì)子和一個(gè)電子，所以導(dǎo)致原子核結(jié)構(gòu)發(fā)生了改變，故B正確；α粒子散射實(shí)驗(yàn)表明原子具有核式結(jié)構(gòu)，故C錯(cuò)誤；光電效應(yīng)是原子核外電子吸收光子能量逃逸出來(lái)的現(xiàn)象，跟原子核內(nèi)部變化無(wú)關(guān)，故D錯(cuò)誤．2．(多選)(2019·金麗衢十二校聯(lián)考)以下說(shuō)法正確的是()A．電子的發(fā)現(xiàn)使人們認(rèn)識(shí)到了原子核有結(jié)構(gòu)B．光電效應(yīng)顯示了光的粒子性C．隨著溫度的升高，黑體輻射的強(qiáng)度的極大值向波長(zhǎng)較短的方向移動(dòng)，而各種波長(zhǎng)的輻射強(qiáng)度卻減小D．比結(jié)合能增加的核反應(yīng)會(huì)釋放出核能答案BD3．(多選)(2019·超級(jí)全能生2月聯(lián)考)下列說(shuō)法中正確的是()A．根據(jù)甲圖氫原子的電子云示意圖可知，電子在玻爾理論中的某一軌道上穩(wěn)定運(yùn)動(dòng)，應(yīng)該是一個(gè)概率問(wèn)題B．根據(jù)乙圖中原子核的比結(jié)合能示意圖可知，eq\o\al(6,3)Li原子核中的平均核子質(zhì)量比eq\o\al(16,8)O的要小C．丙圖中的鏈?zhǔn)椒磻?yīng)要能持續(xù)，裂變物質(zhì)必須要具有一定的體積或質(zhì)量D．根據(jù)丁圖中氡的衰變可知，1g氡經(jīng)過(guò)38天后還剩0.1g答案AC解析玻爾理論有一定的局限性，要適當(dāng)修正，A正確；比結(jié)合能大，平均核子質(zhì)量就小，越穩(wěn)定，B錯(cuò)誤；裂變反應(yīng)進(jìn)行要有臨界體積，C正確；氡的半衰期是3.8天，1g氡經(jīng)過(guò)38天后還剩(eq\f(1,2))g，D錯(cuò)誤．4．(多選)(2019·嘉興一中高三期末)如圖所示，是某金屬在光的照射下產(chǎn)生光電效應(yīng)，其遏止電壓Uc與入射光頻率ν的關(guān)系圖象．則由圖象可知()A．遏止電壓與入射光的頻率無(wú)關(guān)B．該金屬的逸出功等于hνcC．圖象的斜率表示普朗克常量hD．入射光的頻率為3νc時(shí)，產(chǎn)生的光電子的最大初動(dòng)能為2hνc答案BD解析根據(jù)光電效應(yīng)方程Ek＝hν－W0，對(duì)照?qǐng)D象可知，該金屬的逸出功W0＝hνc，由于eUc＝Ek，所以遏止電壓Uc＝eq\f(hν,e)－eq\f(hνc,e)，當(dāng)入射光的頻率大于極限頻率νc時(shí)，遏止電壓與入射光的頻率成線性關(guān)系，故A錯(cuò)誤，B正確；因?yàn)閁c＝eq\f(hν,e)－eq\f(hνc,e)，知圖線的斜率等于eq\f(h,e)，故C錯(cuò)誤；從圖上知，逸出功W0＝hνc，根據(jù)光電效應(yīng)方程，Ek＝hν－h(huán)νc可知，入射光的頻率為3νc時(shí)，產(chǎn)生的光電子的最大初動(dòng)能為2hνc，故D正確．5．(2019·四川省綜合能力提升卷)氫原子的能級(jí)圖如圖所示，一個(gè)處于n＝3能級(jí)的氫原子向低能級(jí)躍遷，下列說(shuō)法正確的是()A．氫原子可能發(fā)出3種不同頻率的光B．已知鉀的逸出功為2.22eV，則氫原子從n＝3能級(jí)躍遷到n＝2能級(jí)釋放的光子可以從金屬鉀的表面打出光電子C．氫原子從n＝2能級(jí)躍遷到n＝1能級(jí)釋放的光子能量最小D．氫原子由n＝3能級(jí)躍遷到n＝1能級(jí)時(shí)，產(chǎn)生的光的頻率最高，波長(zhǎng)最短答案D解析一個(gè)處于n＝3能級(jí)的氫原子向低能級(jí)躍遷，最多可輻射出兩種頻率的光子，即3→2,2→1，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；氫原子從n＝3能級(jí)躍遷到n＝2能級(jí)釋放的光子能量為E32＝－1.51eV－(－3.40)eV＝1.89eV<2.22eV，則氫原子從n＝3能級(jí)躍遷到n＝2能級(jí)釋放的光子不能從金屬鉀的表面打出光電子，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；氫原子從n＝3能級(jí)躍遷到n＝2能級(jí)，能級(jí)差最小，釋放的光子能量最小，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；從n＝3的能級(jí)躍遷到n＝1的能級(jí)時(shí)，能級(jí)差最大，輻射出的光的頻率最高，波長(zhǎng)最短，故D正確．6.(多選)如圖是氫原子的能級(jí)圖，a是E4躍遷到E2時(shí)產(chǎn)生的光，b是E5躍遷到E3時(shí)產(chǎn)生的光．鈉的極限頻率νc＝5.53×1014Hz，普朗克常量h＝6.6×10－34J·s，電子電荷量e＝－1.6×10－19C，則()A．a(chǎn)光的頻率大于b光的頻率B．在水中傳播時(shí)，a光的速度大于b光的速度C．a(chǎn)光照射鈉時(shí)能產(chǎn)生光電子，b光則不能D．a(chǎn)光與b光的動(dòng)量之比為97∶255答案AC解析根據(jù)Em－En＝hν可知，氫原子從n＝4能級(jí)躍遷到n＝2能級(jí)的能量差大于從n＝5能級(jí)躍遷到n＝3能級(jí)的能量差，那么a光的能量大于b光的能量，則a光的頻率大于b光的頻率，故A正確；因b光的頻率小，所以折射率也小，根據(jù)v＝eq\f(c,n)，在水中傳播時(shí)，則a光的速度小于b光的速度，故B錯(cuò)誤；根據(jù)Em－En＝ΔE，那么ΔEa＝2.55eV，而ΔEb＝0.97eV，金屬鈉的逸出功W0＝hνc≈2.281eV，ΔEa＞W(wǎng)0，ΔEb＜W0，故a光照射鈉時(shí)能產(chǎn)生光電子，b光則不能，故C正確；由p＝eq\r(2mE)，解得：pa∶pb＝eq\r(255)∶eq\r(97)，故D錯(cuò)誤．7．(2019·湖北省穩(wěn)派教育上學(xué)期第二次聯(lián)考)如圖所示為氫原子的能級(jí)圖，用某種頻率的光照射大量處于基態(tài)的氫原子，結(jié)果受到激發(fā)后的氫原子能輻射出三種不同頻率的光子，讓輻射出的光子照射某種金屬，結(jié)果有兩種頻率的光子能使該金屬發(fā)生光電效應(yīng)，其中一種光子恰好能使該金屬發(fā)生光電效應(yīng)，則打出的光電子的最大初動(dòng)能為()A．12.09eV B．10.2eVC．1.89eV D．0答案C解析因大量處于基態(tài)的氫原子受到激發(fā)后能輻射出三種不同頻率的光子，故氫原子是從n＝3的能級(jí)向下能級(jí)躍遷，即可釋放三種不同頻率的光子；只有兩種頻率的光子能使金屬發(fā)生光電效應(yīng)，而其中一種光子恰好能使該金屬發(fā)生光電效應(yīng)，則說(shuō)明該入射光的能量與金屬的逸出功相等，由此分析可知這種光子是從n＝2躍遷到n＝1輻射的光子，則金屬的逸出功為W0＝－13.6eV－(－3.4)eV＝10.2eV，而另一頻率的光子是從n＝3躍遷到n＝1輻射的光子，此時(shí)輻射的能量為ΔE＝－13.6eV－(－1.51)eV＝12.09eV；故用此種光子照射該金屬，則打出的光電子的最大初動(dòng)能為Ek＝12.09eV－10.2eV＝1.89eV，故選C.8．(2018·全國(guó)卷Ⅲ·14)1934年，約里奧—居里夫婦用α粒子轟擊鋁核eq\o\al(27,13)Al，產(chǎn)生了第一個(gè)人工放射性核素X：α＋eq\o\al(27,13)Al→n＋X.X的原子序數(shù)和質(zhì)量數(shù)分別為()A．15和28 B．15和30C．16和30 D．17和31答案B解析將核反應(yīng)方程式改寫(xiě)成eq\o\al(4,2)He＋eq\o\al(27,13)Al→eq\o\al(1,0)n＋X，由電荷數(shù)和質(zhì)量數(shù)守恒知，X應(yīng)為eq\o\al(30,15)X.9．(多選)(2019·浙南名校聯(lián)盟高三期末)如圖是“慢中子”核反應(yīng)堆的示意圖，鈾棒是核燃料，一種典型的鈾裂變方程：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，用重水做慢化劑可使快中子減速，假設(shè)中子與重水中的氘核(eq\o\al(2,1)H)每次碰撞都是彈性正碰，而且認(rèn)為碰撞前氘核是靜止的，氘核的質(zhì)量是中子的兩倍，則下列說(shuō)法正確的是()A．鋇核的比結(jié)合能比鈾核的大B．若碰撞前中子的動(dòng)能為E0，經(jīng)過(guò)一次彈性碰撞中子動(dòng)能變成eq\f(1,9)E0C．鎘棒插入深一些可增大鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的速度D．水泥防護(hù)層可用來(lái)屏蔽裂變產(chǎn)物放出的射線答案ABD10．(多選)(2019·超級(jí)全能生2月聯(lián)考)一定強(qiáng)度的激光(含有兩種頻率的復(fù)色光)沿半徑方向入射到半圓形玻璃磚的圓心O點(diǎn)，如圖甲所示．現(xiàn)讓經(jīng)過(guò)玻璃磚后的A、B、C三束光分別照射相同的光電管的陰極(如圖乙所示)，其中C光照射恰好有光電流產(chǎn)生，則()A．B光照射光電管的陰極，一定有光電子打出B．A光和C光分別照射光電管的陰極時(shí)，A光打出的光電子的最大初動(dòng)能較大C．入射光的入射角從0開(kāi)始增大，C光比B光先消失D．若是激發(fā)態(tài)的氫原子直接躍遷到基態(tài)輻射出B光、C光，則C光對(duì)應(yīng)的能級(jí)較高答案CD解析根據(jù)幾何光學(xué)知識(shí)可知，A光是含有兩種頻率的復(fù)色光，B光和C光是單色光，且C光折射率大，頻率高，C光照射光電管恰好有光電流產(chǎn)生，用B光照射同一光電管，不能發(fā)生光電效應(yīng)，A錯(cuò)誤；若是激發(fā)態(tài)的氫原子直接躍遷到基態(tài)輻射出B光、C光，則C光對(duì)應(yīng)的能級(jí)較高，D正確；由sinC＝eq\f(1,n)可知，若入射光的入射角從0開(kāi)始增大，C光比B光先消失，C正確；A光和C光分別照射光電管的陰極時(shí)，打出光電子的最大初動(dòng)能是相等的，都由C光的頻率決定，B錯(cuò)誤．能力題組11．(2018·全國(guó)卷Ⅱ·17)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．1×1014Hz B．8×1014HzC．2×1015Hz D．8×1015Hz答案B解析設(shè)單色光的最低頻率為ν0，由Ek＝hν－W0知Ek＝hν1－W0,0＝hνc－W0，又知ν1＝eq\f(c,λ)，整理得νc＝eq\f(c,λ)－eq\f(Ek,h)，解得νc≈8×1014Hz.12．(2019·寧波市“十校聯(lián)考”)以往我們認(rèn)識(shí)的光電效應(yīng)是單光子光電效應(yīng)，即一個(gè)電子在極短時(shí)間內(nèi)只能吸收到一個(gè)光子而從金屬表面逸出．強(qiáng)激光的出現(xiàn)豐富了人們對(duì)于光電效應(yīng)的認(rèn)識(shí)，用強(qiáng)激光照射金屬，由于其光子密度極大，一個(gè)電子在極短時(shí)間內(nèi)吸收多個(gè)光子成為可能，從而形成多光子光電效應(yīng)，這已被實(shí)驗(yàn)證實(shí)．光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)裝置示意圖如圖．用頻率為ν的普通光源照射陰極K，沒(méi)有發(fā)生光電效應(yīng)．換用同樣頻率為ν的強(qiáng)激光照射陰極K，則發(fā)生了光電效應(yīng)；此時(shí)，若加上反向電壓U，即將陰極K接電源正極