微專題21原子物理

微專題21原子物理【知識(shí)規(guī)律整合】知識(shí)整合熱點(diǎn)考向考向1：光電效應(yīng)現(xiàn)象的兩個(gè)重要關(guān)系及圖像問題。考向2：氫原子的能級(jí)躍遷規(guī)律。考向3：核反應(yīng)方程的書寫及分類。考向4：α衰變、β衰變次數(shù)的確定方法。考向5：核能的計(jì)算題型一光電效應(yīng)波粒二象性角度1光電效應(yīng)方程【例1】(2022·江蘇常州高三期末)如圖1所示，先后用波長(zhǎng)為λ1、λ2的單色光照射陰極K均可產(chǎn)生光電流。調(diào)節(jié)滑片P，當(dāng)電壓表示數(shù)分別為U1、U2時(shí)，λ1、λ2的光電流恰減小到零。已知U1<U2，電子電荷量為e，真空中的光速為c。下列說法正確的是()圖1A．兩種單色光光子的動(dòng)量p1>p2B．光電子的最大初動(dòng)能Ek1>Ek2C．普朗克常量為eq\f(e\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(U1－U2)),\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(λ1－λ2))c)D．逸出功為eq\f(e\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(λ2U2－λ1U1)),λ1－λ2)答案D解析當(dāng)電壓表示數(shù)分別為U1、U2時(shí)，λ1、λ2的光電流恰減小到零。已知U1<U2，根據(jù)eUc＝hν－W0＝heq\f(c,λ)－W0，所以λ1>λ2，兩種單色光光子的動(dòng)量p＝eq\f(h,λ)，所以p1<p2，光電子的最大初動(dòng)能Ek＝eUc，所以Ek1<Ek2，故A、B錯(cuò)誤；根據(jù)eU1＝heq\f(c,λ1)－W0，eU2＝heq\f(c,λ2)－W0，解得W0＝eq\f(e\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(λ2U2－λ1U1)),λ1－λ2)，h＝eq\f(e\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(U1－U2)),\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(λ2－λ1))c)λ1λ2，故C錯(cuò)誤，D正確。角度2光電效應(yīng)圖像【例2】(2022·江蘇揚(yáng)州高三開學(xué)考試)某實(shí)驗(yàn)小組用圖2甲所示電路研究a、b兩種單色光的光電效應(yīng)現(xiàn)象，通過實(shí)驗(yàn)得到光電流I與電壓U的關(guān)系如圖乙所示，由圖可知()圖2A．光電子的最大初動(dòng)能Eka>EkbB．若a光可以讓處于基態(tài)的氫原子電離，則b光一定也可以C．兩種光照射金屬K時(shí)的逸出功不一樣D．兩種光的頻率νa＞νb答案B解析由題圖可得b光照射光電管時(shí)遏止電壓大，其逸出的光電子最大初動(dòng)能大，故A錯(cuò)誤；金屬的逸出功由金屬本身決定，故兩種光照射金屬K時(shí)的逸出功一樣，故C錯(cuò)誤；由光電效應(yīng)方程Ek＝hν－W0，由題圖可得b光照射光電管時(shí)遏止電壓大，其頻率大，即νa<νb，故D錯(cuò)誤；b光的頻率大，光子能量大，若a光可以讓處于基態(tài)的氫原子電離，則b光一定也可以，故B正確。角度3光的波粒二象性從數(shù)量上看個(gè)別光子的作用效果往往表現(xiàn)為粒子性；大量光子的作用效果往往表現(xiàn)為波動(dòng)性從頻率上看頻率越低波動(dòng)性越顯著，越容易看到光的干涉和衍射現(xiàn)象；頻率越高粒子性越顯著，越不容易看到光的干涉和衍射現(xiàn)象，貫穿本領(lǐng)越強(qiáng)從傳播與作用上看光在傳播過程中往往表現(xiàn)出波動(dòng)性；在與物質(zhì)發(fā)生作用時(shí)往往表現(xiàn)出粒子性波動(dòng)性與粒子性的統(tǒng)一由光子的能量ε＝hν、光子的動(dòng)量表達(dá)式p＝eq\f(h,λ)也可以看出，光的波動(dòng)性和粒子性并不矛盾，表示粒子性的能量和動(dòng)量的計(jì)算式中都含有表示波的特征的物理量——頻率ν和波長(zhǎng)λ【例3】下列關(guān)于光的波粒二象性的說法中，正確的是()A．一束傳播的光，有的光是波，有的光是粒子B．光子與電子是同一種粒子C．光的波動(dòng)性是由于光子間的相互作用而形成的D．光是一種波，同時(shí)也是一種粒子，光子說并未否定波動(dòng)說，在光子的能量ε＝hν中，頻率ν表示的仍是波的特性答案D解析根據(jù)光的波粒二象性，光同時(shí)具有波動(dòng)性和粒子性，A錯(cuò)誤；光子不帶電，沒有靜止質(zhì)量，而電子帶負(fù)電，是實(shí)物粒子，有質(zhì)量，故B錯(cuò)誤；光的波動(dòng)性是光本身固有的性質(zhì)，不是光子之間互相作用引起的，C錯(cuò)誤；光子的能量與其對(duì)應(yīng)的頻率成正比，而頻率是反映波動(dòng)特征的物理量，因此ε＝hν揭示了光的粒子性和波動(dòng)性之間的密切關(guān)系，光子說并未否定波動(dòng)說，故D正確。題型二氫原子模型與原子核問題角度1能級(jí)躍遷【例4】(2022·江蘇徐州高三期末)氫原子能級(jí)圖如圖3所示，大量處于n＝4能級(jí)的氫原子向低能級(jí)躍遷時(shí)，輻射光照射逸出功為2.25eV的光電管。下列判斷正確的是()圖3A．能使光電管發(fā)生光電效應(yīng)的光有3種B．所有光電子中最大初動(dòng)能為10.5eVC．氫原子從n＝4能級(jí)躍遷至基態(tài)時(shí)發(fā)出的光波長(zhǎng)最長(zhǎng)D．若要使光電流為0，至少需給光電管加12.75V的反向電壓答案B解析能級(jí)差大于等于2.25eV的躍遷產(chǎn)生的光能使光電管發(fā)生光電效應(yīng)，其中有4→1，3→1，2→1，4→2，即共有4種，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；因從4→1的躍遷中對(duì)應(yīng)的光子能量最大，最大值為(－0.85eV)－(－13.6eV)＝12.75eV，則產(chǎn)生光電子的最大初動(dòng)能為12.75eV－2.25eV＝10.5eV，選項(xiàng)B正確；氫原子從n＝4能級(jí)躍遷至基態(tài)時(shí)發(fā)出的光子的能量最大，頻率最大，波長(zhǎng)最短，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；因?yàn)樯涑龉怆娮拥淖畲蟪鮿?dòng)能為10.5eV，則若要使光電流為0，至少需給光電管加10.5V的反向電壓，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。兩類能級(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。角度2核反應(yīng)類型可控性核反應(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?nèi)斯た刂芿q\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\a\vs4\al(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\a\vs4\al(eq\o\al(90,38)Sr)＋10eq\o\al(1,0)n輕核聚變很難控制eq\o\al(2,1)H＋eq\o\al(3,1)H→eq\o\al(4,2)He＋eq\o\al(1,0)n＋17.6MeV【例5】(2021·江蘇淮安高三期中)嫦娥四號(hào)探測(cè)器上安裝了一塊核電池，利用放射性同位素發(fā)射的高能射線照射熱電元件，將熱能轉(zhuǎn)化為電能，符合這種核電池原理的核反應(yīng)方程是()圖4A.eq\o\al(2,1)H＋eq\o\al(3,1)H＝eq\o\al(4,2)He＋eq\o\al(1,0)n B.eq\o\al(4,2)He＋eq\o\al(14,7)N＝eq\o\al(17,8)O＋eq\o\al(1,1)HC.eq\o\al(238,94)Pu＝eq\o\al(4,2)He＋eq\o\al(234,92)U D.eq\o\al(1,0)n＋eq\o\al(235,92)U＝eq\o\al(144,56)Ba＋eq\o\al(89,36)Kr＋3eq\o\al(1,0)n答案C解析該方程為輕核聚變方程，A錯(cuò)誤；該方程為原子核的人工轉(zhuǎn)變方程，B錯(cuò)誤；該方程為同位素的α衰變方程，C正確；該方程為重核裂變方程，D錯(cuò)誤。【針對(duì)訓(xùn)練】(2022·江蘇南京高三開學(xué)考試)放射性元素eq\o\al(232,90)Th經(jīng)過多次α衰變和β衰變，最終變成穩(wěn)定的eq\o\al(208,82)Pb，則關(guān)于此衰變過程，下列說法正確的是()A．α衰變的次數(shù)為4次B．β衰變的次數(shù)為6次C．衰變中產(chǎn)生的α粒子比β粒子在空氣中傳播得近D．某次衰變中，會(huì)同時(shí)放出一個(gè)α粒子和β粒子答案C解析設(shè)此衰變過程經(jīng)過m次α衰變和n次β衰變，根據(jù)質(zhì)量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒可得232＝208＋4m，90＝82＋2m＋n·(－1)，解得m＝6，n＝4，衰變過程經(jīng)過6次α衰變和4次β衰變，A、B錯(cuò)誤；α粒子貫穿能力弱，β粒子貫穿本領(lǐng)強(qiáng)，所以衰變產(chǎn)生的α粒子比β粒子在空氣中傳播得近，C正確；一次衰變只能釋放一個(gè)α粒子或一個(gè)β粒子，D錯(cuò)誤。角度3核能的計(jì)算(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)合能來計(jì)算核能：原子核的結(jié)合能＝核子比結(jié)合能×核子數(shù)?！纠?】一個(gè)碳12核與一個(gè)氘核相撞，二者會(huì)發(fā)生聚變產(chǎn)生一個(gè)氮14核，核反應(yīng)方程為eq\a\vs4\al(eq\o\al(12,6)C)＋eq\o\al(2,1)H→eq\o\al(14,7)N。如果碳核的比結(jié)合能為E1，氘核的比結(jié)合能為E2，氮核的比結(jié)合能為E3，則上述反應(yīng)釋放的能量可表示為()A．14E3－12E1－2E2 B．12E1＋2E2－14E3C．14E3＋12E1－2E2 D．12E1－14E3－2E2答案A解析根據(jù)比結(jié)合能等于結(jié)合能與核子數(shù)的比值，可得該反應(yīng)釋放的能量ΔE＝14E3－12E1－2E2，選項(xiàng)A正確，B、C、D錯(cuò)誤。1．(2021·江蘇卷，1)用“中子活化”技術(shù)分析某樣品的成分，中子轟擊樣品中的eq\a\vs4\al(eq\o\al(14,7)N)產(chǎn)生eq\o\al(14,6)C和另一種粒子X，則X是()A．質(zhì)子 B．α粒子C．β粒子 D．正電子答案A解析該核反應(yīng)方程為eq\o\al(14,7)N＋eq\o\al(1,0)n→eq\o\al(14,6)C＋eq\o\al(1,1)H，可知X是質(zhì)子，故A正確。2．(2021·江蘇卷，8)如圖5所示，分別用1、2兩種材料作K極進(jìn)行光電效應(yīng)探究，其截止頻率ν1<ν2，保持入射光不變，則光電子到達(dá)A極時(shí)動(dòng)能的最大值Ekm隨電壓U變化關(guān)系的圖像是()圖5答案C解析光電管所加電壓為正向電壓，則根據(jù)愛因斯坦光電效應(yīng)方程可知光電子到達(dá)A極時(shí)動(dòng)能的最大值Ekm＝Ue＋hν－h(huán)ν截止，可知Ekm－U圖像的斜率相同，均為e；截止頻率越大，則圖像在縱軸上的截距越小，因ν1<ν2，則圖像C正確，A、B、D錯(cuò)誤。3．(2022·河北卷，4)如圖6是密立根于1916年發(fā)表的鈉金屬光電效應(yīng)的遏止電壓Uc與入射光頻率ν的實(shí)驗(yàn)曲線，該實(shí)驗(yàn)直接證明了愛因斯坦光電效應(yīng)方程，并且第一次利用光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)測(cè)定了普朗克常量h。由圖像可知()圖6A．鈉的逸出功為hνcB．鈉的截止頻率為8.5×1014HzC．圖中直線的斜率為普朗克常量hD．遏止電壓Uc與入射光頻率ν成正比答案A解析根據(jù)遏止電壓與最大初動(dòng)能的關(guān)系有eUc＝Ek，根據(jù)光電效應(yīng)方程有Ek＝hν－W0，當(dāng)結(jié)合圖像可知，當(dāng)Uc為0時(shí)，解得W0＝hνc，A正確；鈉的截止頻率為νc，根據(jù)圖像可知，截止頻率小于8.5×1014Hz，B錯(cuò)誤；結(jié)合遏止電壓與光電效應(yīng)方程可解得Uc＝eq\f(h,e)ν－eq\f(W0,e)，可知，圖中直線的斜率表示eq\f(h,e)，C錯(cuò)誤；根據(jù)遏止電壓與入射光的頻率關(guān)系式可知，遏止電壓Uc與入射光頻率ν成線性關(guān)系，不是成正比，D錯(cuò)誤。4．(2022·湖北卷，1)上世紀(jì)四十年代初，我國科學(xué)家王淦昌先生首先提出證明中微子存在的實(shí)驗(yàn)方案：如果靜止原子核eq\o\al(7,4)Be俘獲核外K層電子e，可生成一個(gè)新原子核X，并放出中微子νe，即eq\o\al(7,4)Be＋eq\o\al(0,－1)e→X＋eq\o\al(0,0)νe。根據(jù)核反應(yīng)后原子核X的動(dòng)能和動(dòng)量，可以間接測(cè)量中微子的能量和動(dòng)量，進(jìn)而確定中微子的存在。下列說法正確的是()A．原子核X是eq\o\al(7,3)LiB．核反應(yīng)前后的總質(zhì)子數(shù)不變C．核反應(yīng)前后總質(zhì)量數(shù)不同D．中微子νe的電荷量與電子的相同答案A解析根據(jù)質(zhì)量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒有，X的質(zhì)量數(shù)為7，電荷數(shù)為3，可知原子核X是eq\o\al(7,3)Li，A正確，C錯(cuò)誤；由選項(xiàng)A可知，原子核X是eq\o\al(7,3)Li，則核反應(yīng)方程為eq\o\al(7,4)Be＋eq\o\al(0,－1)e→eq\o\al(7,3)Li＋eq\o\al(0,0)νe，則反應(yīng)前的總質(zhì)子數(shù)為4，反應(yīng)后的總質(zhì)子數(shù)為3，B錯(cuò)誤；中微子不帶電，則中微子νe的電荷量與電子的不相同，D錯(cuò)誤。5．(2022·廣東卷，5)目前科學(xué)家已經(jīng)能夠制備出能量量子數(shù)n較大的氫原子。氫原子第n能級(jí)的能量為En＝eq\f(E1,n2)，其中E1＝－13.6eV。圖7是按能量排列的電磁波譜，要使n＝20的氫原子吸收一個(gè)光子后，恰好失去一個(gè)電子變成氫離子，被吸收的光子是()圖7A．紅外線波段的光子 B．可見光波段的光子C．紫外線波段的光子 D．X射線波段的光子答案A解析要使處于n＝20的氫原子吸收一個(gè)光子后恰好失去一個(gè)電子變成氫離子，則需要吸收光子的能量為E＝0－eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(－13.6,202)))eV＝0.034eV，結(jié)合題圖可知被吸收的光子是紅外線波段的光子，故A正確。1．(2022·江蘇鹽城三模)當(dāng)宇宙射線進(jìn)入地球大氣層時(shí)，同大氣作用產(chǎn)生中子，中子撞擊大氣中的氮引發(fā)核反應(yīng)，生成碳14，碳14具有放射性，能夠自發(fā)的發(fā)生衰變而變成氮，核反應(yīng)方程分別為eq\o\al(14,7)N＋eq\o\al(1,0)n→eq\o\al(14,6)C＋X和eq\o\al(14,6)C→eq\o\al(14,7)N＋Y，其中的X和Y分別代表()A．正電子α粒子 B．質(zhì)子β粒子C．質(zhì)子正電子 D．正電子β粒子答案B解析根據(jù)質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)守恒可知X的質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)均為1，所以X是質(zhì)子；Y的質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)分別為0和－1，所以Y是β粒子。故B正確。2．(2022·江蘇連云港二模)科學(xué)研究發(fā)現(xiàn)，钚(Pu)是一種具有放射性的超鈾元素，已知钚的一種同位素eq\o\al(239,94)Pu的半衰期為24100年，其衰變方程為eq\o\al(239,94)Pu→X＋eq\o\al(4,2)He＋γ，該衰變過程中產(chǎn)生的γ光子照射到逸出功為W0的金屬上，逸出光電子的最大初動(dòng)能為Ek0。已知普朗克常量為h，光速為c。下列說法中正確的是()A．γ光子的波長(zhǎng)為eq\f(hc,Ek0＋W0)B．X原子核中含有92個(gè)中子C．給钚加壓可改變其半衰期D．40個(gè)eq\o\al(239,94)Pu經(jīng)過48200年后一定剩余10個(gè)答案A解析γ光子照射到逸出功為W0的金屬上，逸出光電子的最大初動(dòng)能為Ek0，由光電效應(yīng)方程得Ek0＝eq\f(hc,λ)－W0，光子的波長(zhǎng)為λ＝eq\f(hc,Ek0＋W0)，故A正確；由核反應(yīng)過程的質(zhì)量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒可知X的質(zhì)量數(shù)為A＝239－4＝235，電荷數(shù)為z＝94－2＝92，則X原子核中含有中子為n＝235－92＝143，故B錯(cuò)誤；半衰期僅僅與放射性元素有關(guān)，與外界環(huán)境無關(guān)，加溫或加壓不能改變半衰期T的大小，故C錯(cuò)誤；半衰期是大量放射性原子核衰變的統(tǒng)計(jì)意義，對(duì)個(gè)別的放射性原子核沒有意義，故D錯(cuò)誤。3．(2022·江蘇徐州高三期末)eq\o\al(5,3)Li(鋰核)是不穩(wěn)定的，一個(gè)靜止的eq\o\al(5,3)Li分裂時(shí)的核反應(yīng)方程為eq\o\al(5,3)Li→eq\o\al(4,2)He＋X＋γ，其中X的動(dòng)量大小為p1，eq\o\al(4,2)He的動(dòng)量大小為p2，γ光子與eq\o\al(4,2)He運(yùn)動(dòng)方向相同，普朗克常量為h，則()A．X是中子 B．X是電子C．γ光子的波長(zhǎng)為eq\f(h,p1－p2) D．γ光子的波長(zhǎng)為eq\f(h,p1＋p2)答案C解析根據(jù)核反應(yīng)方程質(zhì)量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒可得eq\o\al(5,3)Li→eq\o\al(4,2)He＋eq\o\al(1,1)H＋γ，故X是質(zhì)子，A、B錯(cuò)誤；設(shè)γ光子的動(dòng)量為p，取α粒子運(yùn)動(dòng)方向?yàn)檎较颍蟿?dòng)量為零，根據(jù)動(dòng)量守恒定律可得p＋p2＝p1，根據(jù)德布羅意波長(zhǎng)計(jì)算公式可得λ＝eq\f(h,p)，解得λ＝eq\f(h,p1－p2)，D錯(cuò)誤，C正確。4．(2022·江蘇鹽城高三期末)約里奧·居里夫婦于1934年發(fā)現(xiàn)了人工放射性同位素磷30，獲得了諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。磷30的衰變方程為eq\o\al(30,15)P→eq\o\al(30,14)Si＋X＋γ，則()A．γ光子是磷30躍遷產(chǎn)生的B．X是磷30核內(nèi)的質(zhì)子轉(zhuǎn)化產(chǎn)生的C．磷30的平均結(jié)合能比硅30的大D．一定質(zhì)量的磷30經(jīng)過2個(gè)半衰期后將全部發(fā)生衰變答案B解析γ光子是硅30躍遷產(chǎn)生的，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；X是eq\o\al(0,＋1)e，是磷30核內(nèi)的質(zhì)子轉(zhuǎn)化成中子時(shí)產(chǎn)生的，選項(xiàng)B正確；生成的eq\o\al(30,14)Si比eq\o\al(30,15)P更穩(wěn)定，則磷30的平均結(jié)合能比硅30的小，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；一定質(zhì)量的磷30經(jīng)過2個(gè)半衰期后將剩下原來的四分之一沒有衰變，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。5．(2022·江蘇揚(yáng)州高三期末)如圖1所示為氫原子的能級(jí)圖，現(xiàn)有大量的氫原子處于n＝3的激發(fā)態(tài)，當(dāng)氫原子從n＝3能級(jí)躍遷到n＝2能級(jí)時(shí)，輻射出光子a；當(dāng)氫原子從n＝3能級(jí)躍遷到n＝1能級(jí)時(shí)，輻射出光子b，下列說法正確的是()圖1A．由于躍遷所發(fā)射的譜線僅有2條B．光子a的能量大于光子b的能量C．光子a的動(dòng)量小于光子b的動(dòng)量D．用光子能量是0.7eV的光照射可被吸收答案C解析因?yàn)榇罅刻幱趎＝3激發(fā)態(tài)的氫原子，躍遷時(shí)能釋放Ceq\o\al(2,3)＝3種不同頻率的光子，則躍遷所發(fā)射的譜線有3條，故A錯(cuò)誤；由題意知當(dāng)氫原子從n＝3能級(jí)躍遷到n＝2能級(jí)時(shí)，輻射出光子a的能量為ε＝E3－E2＝1.89eV，當(dāng)氫原子從n＝3能級(jí)躍遷到n＝1能級(jí)時(shí)，輻射出光子b的能量為ε′＝E3－E1＝12.09eV，所以光子a的能量小于光子b的能量，故B錯(cuò)誤；由光子能量ε＝hν＝heq\f(c,λ)可知，光子a的波長(zhǎng)大于光子b的波長(zhǎng)，又由p＝eq\f(h,λ)可知，光子a的動(dòng)量小于光子b的動(dòng)量，故C正確；因?yàn)榇罅刻幱趎＝3激發(fā)態(tài)的氫原子，向高能級(jí)躍遷時(shí)吸收能量為兩能級(jí)之差，經(jīng)分析知用光子能量是0.7eV的光照射不能被吸收，故D錯(cuò)誤。6．(2022·江蘇連云港三模)如圖2所示，銫133原子基態(tài)有兩個(gè)超精細(xì)能級(jí)，從能級(jí)2躍遷到能級(jí)1發(fā)出光子的頻率約為9.2×109Hz，時(shí)間單位“秒”是根據(jù)該輻射光子的頻率定義的?？梢姽獠ㄩL(zhǎng)范圍為400nm～700nm。則()圖2A．秒是國際單位制中的導(dǎo)出單位B．該躍遷輻射出的是γ射線C．銫133從激發(fā)態(tài)向基態(tài)躍遷時(shí)輻射光子的頻率大于9.2×109HzD．用頻率為9.2×109Hz的光照射鋅板，能發(fā)生光電效應(yīng)答案C解析秒是國際單位制中的基本單位不是導(dǎo)出單位，A錯(cuò)誤；γ射線是波長(zhǎng)短于0.01埃的電磁波，頻率超過300EHz(3×1020Hz)，從能級(jí)2躍遷到能級(jí)1發(fā)出光子的頻率約為9.2×109Hz，故躍遷輻射出的不是γ射線，B錯(cuò)誤；銫133從激發(fā)態(tài)向基態(tài)躍遷時(shí)輻射光子的頻率大于從能級(jí)2躍遷到能級(jí)1發(fā)出光子的頻率即大于9.2×109Hz，C正確；已知可見光的紫光可以照射鋅板使其發(fā)生光電效應(yīng)，而紅光不能發(fā)生光電效應(yīng)。紫光的頻率約為f＝eq\f(c,λ1)＝7.5×1014Hz>9.2×109Hz，紅光的頻率約為f＝eq\f(c,λ2)＝4.1×1014Hz>9.2×109Hz，頻率為9.2×109Hz遠(yuǎn)小于可見光的頻率，故用頻率為9.2×109Hz的光照射鋅板，不能發(fā)生光電效應(yīng)，D錯(cuò)誤。7．(2022·江蘇連云港期中)如圖3所示，碳60是由60個(gè)碳原子組成的足球狀分子，科研人員把一束碳60分子以2.0×102m/s的速度射向光柵，結(jié)果在后面的屏上觀察到條紋。已知一個(gè)碳原子質(zhì)量為1.99×10－26kg，普朗克常量為6.63×10－34J·s，則該碳60分子的物質(zhì)波波長(zhǎng)約()圖3A．1.7×10－10m B．3.6×10－11mC．2.8×10－12m D．1.9×10－18m答案C解析設(shè)一個(gè)碳原子的質(zhì)量為m，碳60分子的動(dòng)量為p＝60mv，根據(jù)德布羅意波長(zhǎng)公式λ＝eq\f(h,p)，代入數(shù)據(jù)得λ≈2.8×10－12m，故C正確，A、B、D錯(cuò)誤。8．(2022·江蘇蘇州月考)氫原子的能級(jí)圖如圖4所示，如果大量氫原子處于n＝3能級(jí)的激發(fā)態(tài)。則下列說法正確的是()圖4A．這群氫原子可能輻射2種頻率的光子B．這群氫原子從n＝3能級(jí)躍遷到n＝1能級(jí)，輻射光子的波長(zhǎng)最大C．這群氫原子輻射光子的最小能量為12.09eVD．處于n＝3能級(jí)的氫原子至少需吸收1.51eV能量的光子才能電離答案D解析這群原子能輻射出Ceq\o\al(2,3)＝3種不同頻率的光子，故A錯(cuò)誤；根據(jù)能級(jí)差公式ΔE＝Em－En，則氫原子從n＝3能級(jí)躍遷到n＝1能級(jí)，輻射光子的能量最大，波長(zhǎng)最小，故B錯(cuò)誤；根據(jù)能級(jí)差公式可知?dú)湓訌膎＝3能級(jí)躍遷到n＝2能級(jí)，輻射光子的能量最小，氫原子輻射光子的最小能量為ΔE32＝E3－E2＝－1.51eV－(－3.4eV)＝1.89eV，故C錯(cuò)誤；處于n＝3能級(jí)的氫原子至少需吸收1.51eV能量的光子才能電離，故D正確。9．(2022·江蘇無錫高三專題練習(xí))某同學(xué)用圖5甲裝置進(jìn)行光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)：用波長(zhǎng)為λ的單色光照射陰極K，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器，測(cè)得流過靈敏電流計(jì)的電流I與AK之間的電勢(shì)差UAK滿足如圖乙所示規(guī)律，則()圖5A．用波長(zhǎng)為0.5λ的光照射陰極，遏止電壓Uc將增大B．滑動(dòng)變阻器由中央向右移動(dòng)，電流值逐漸趨近于aC．只增加入射光的照射強(qiáng)度，光電流最大值a不變D．只改變陰極K的材料，圖像與橫軸交點(diǎn)不變答案A解析遏止電壓Uc隨入射光頻率的增大而增大，波長(zhǎng)減小，頻率變大，用波長(zhǎng)為0.5λ的光照射陰極，遏止電壓Uc將增大，故A正確；該電路中光電管兩側(cè)的電壓為反向電壓，向右移動(dòng)滑動(dòng)變阻器時(shí)，光電管上的反向電壓增大，則電流表示數(shù)將變小，甚至變?yōu)榱?，故B錯(cuò)誤；增大入射光的強(qiáng)度，入射光的光子個(gè)數(shù)增加，逸出的光電子個(gè)數(shù)增加，光電流最大值a增大，故C錯(cuò)誤；若只改變陰極K的材料，則逸出功改變，根據(jù)光電效應(yīng)方程可知光電子的最大初動(dòng)能發(fā)生變化，所以遏止電壓也將發(fā)生變化，即圖像與橫軸的交點(diǎn)變化，故D錯(cuò)誤。10．原子核的比結(jié)合能曲線如圖6所示，根據(jù)該曲線，下列判斷中正確的有()圖6A.eq\o\al(4,2)He核的結(jié)合能約為14MeVB.eq\o\al(4,2)He核比eq\o\al(6,3)Li核結(jié)合能大C．兩個(gè)eq\o\al(2,1)H核結(jié)合成eq\o\al(4,2)He核時(shí)釋放能量D.eq\o\al(235,92)U核中核子的比結(jié)合能比eq\o\al(89,36)Kr核中的大答案C解析由圖可知eq\o\al(4,2)He核的比結(jié)合能約為7MeV，所以結(jié)合能約為28MeV，故A錯(cuò)誤；由圖可知eq\o\al(6,3)Li核的比結(jié)合能約為5MeV，所以結(jié)合能約為30MeV，大于eq\o\al(4,2)He核的結(jié)合能，故B錯(cuò)誤；兩個(gè)eq\o\al(2,1)H核結(jié)合成eq\o\al(4,2)He核時(shí)，生成物的總結(jié)合能大于反應(yīng)物的總結(jié)合能，所以會(huì)釋放能量，故C正確；由圖可知eq\a\vs4\al(eq\o\al(235,92)U)核中核子的比結(jié)合能比eq\o\al(89,36)Kr核中的