浙江专版2021年高考物理一轮复习微专题突破练专题21波粒二象性和原子物理含解析

1、专题21波粒二象性和原子物理(建议用时40分钟)1.(多选)下列说法正确是()a.电子的衍射图样说明光的波动性b.粒子散射实验证实原子核由质子、中子组成c.德布罗意波和光波都是概率波d.康普顿效应和光电效应深入揭示了光的粒子性【解析】选c、d。电子的衍射图样说明实物粒子也有波动性,选项a错误;粒子散射实验证实原子的核式结构理论,选项b错误;德布罗意波和光波都是概率波,选项c正确;康普顿效应和光电效应深入揭示了光的粒子性,选项d正确;故选c、d。2.(多选)下列实验中,深入地揭示了光的粒子性一面的有()【解析】选a、b。光既具有粒子性,又具有波动性,光的干涉、衍射、偏振说明光具有波动性,光电效应

2、、康普顿效应说明光具有粒子性。a实验是x射线被石墨散射后部分波长变长,是康普顿效应,说明光具有粒子性,故a正确;b实验是光电效应实验,光电效应说明光具有粒子性,故b正确;c实验是粒子散射实验,说明原子的核式结构模型,故c错误;d实验是氢原子发射的光经三棱镜分光后,呈现线状谱,与光的粒子性无关,故d错误。3.如图甲所示,合上开关,用光子能量为2.5 ev的一束光照射阴极k,发现电流表读数不为零。调节滑动变阻器,发现当电压表读数小于0.60 v时,电流表示数仍不为零,当电压表读数大于或等于0.60 v时,电流表读数为零。把电路改为图乙,当电压表读数为2 v时,则逸出功及电子到达阳极时的最大动能为(

3、)a.1.5 ev0.6 evb.1.7 ev1.9 evc.1.9 ev2.6 evd.3.1 ev4.5 ev【解析】选c。光子能量h=2.5 ev的光照射阴极,电流表读数不为零,则能发生光电效应,当电压表读数大于或等于0.6 v时,电流表读数为零,则电子不能到达阳极,由动能定理eu=12mvm2知,最大初动能ekm=eu=0.6 ev,由光电效应方程h=ekm+w0知w0=1.9 ev,对图乙,当电压表读数为2 v时,电子到达阳极的最大动能ekm=ekm+eu=0.6 ev+2 ev=2.6 ev。故c正确。4.(多选)研究光电效应实验电路图如图甲所示,其光电流与电压的关系如图乙所示。则

4、下列说法中正确的是()a.若把滑动变阻器的滑动触头向右滑动,光电流一定增大b.图线甲与乙是同一种入射光,且甲的入射光强度大于乙光c.由图可知,乙光的频率小于丙光频率d.若将甲光换成丙光来照射锌板,其逸出功将减小【解析】选b、c。滑动变阻器的滑片右移,光电流可能增大,也可能已达到饱和电流而不变,故a错误;遏止电压相同,说明最大初动能相同,即入射频率相同,但饱和电流不同,说明入射光强度不同,饱和电流越大,入射光强度越大,b正确;遏止电压越大,最大初动能越大,说明入射光频率越大,c正确;逸出功只由金属本身性质决定,与入射光频率无关,d错误。5.如图甲所示为研究光电效应的电路图,实验得到了如图乙所示的

5、遏止电压uc和入射光频率的图象,下列说法正确的是()a.图象与横轴交点坐标的物理意义是该金属的截止频率b.图象斜率为普朗克常量hc.遏止电压越高,截止频率越大d.入射光频率增大,逸出功也增大【解析】选a。当遏止电压为零时,最大初动能为零,则入射光的能量等于逸出功,所以w0=h0。故a正确。因为uc=he-w0e,知图线的斜率等于he,从图象上可以得出斜率的大小,已知电子电量,可以求出普朗克常量,故b错误。根据光电效应方程ekm=h-w0和euc=ekm,得uc=he-w0e,当入射光的频率大于极限频率时,遏止电压与入射光的频率成线性关系,故c错误。从图象上可知,逸出功w0=h0,根据光电效应方

6、程,ekm=h-w0=h-h0,入射光频率与逸出功无关,故d错误。故选a。6.(多选)(2019宁波模拟)氢原子能级如图所示,当氢原子从n=3跃迁到n=2的能级时,辐射光的波长为656 nm。下列判断正确的是()a.氢原子从n=2跃迁到n=1的能级时,辐射光的波长大于656 nmb.用波长为325 nm的光照射,可使氢原子从n=1跃迁到n=2的能级c.一群处于n=3能级上的氢原子向低能级跃迁时最多产生3种谱线d.用波长为633 nm的光照射,不能使氢原子从n=2跃迁到n=3的能级【解析】选c、d。根据氢原子的能级图和能级跃迁规律,当氢原子从n=2能级跃迁到n=1的能级时,辐射光的波长一定小于6

7、56 nm,因此a选项错误;根据发生跃迁只能吸收和辐射一定频率的光子,可知b选项错误,d选项正确;一群处于n=3能级上的氢原子向低能级跃迁时可以产生3种频率的光子,所以c选项正确。7.(2019绍兴模拟)光子能量为e的一束光照射容器中的氢(设氢原子处于n=3的能级),氢原子吸收光子后,能发出频率为1,2,6的六种光谱线,且1223)。则照射光光子的波长为()a.1b.3c.1-2d.2+3【解析】选a。处于激发态的氢原子并不稳定,能够自发向低能级跃迁并发射光子,氢原子只发出三种不同频率的色光,知氢原子处于n=3能级。所以某种单色光照射容器中大量处于n=2能级的氢原子,跃迁到氢原子处于n=3能级

8、。氢原子吸收这种光子后,能发出波长分别为1、2、3的三种光子(123)。根据光子频率=c得光子波长越小,频率越大。显然从n=3直接跃迁到n=2能级时辐射光子的能量等于入射光子的能量,故入射光子的能量e=h1,所以照射光光子的波长为1。故选a。9.(多选)氢原子能级图如图所示,a、b、c分别表示原子在不同能级之间的三种跃迁途径,设在a、b、c跃迁过程中,放出光子的能量和波长分别是ea、eb、ec和a、b、c,若a光恰能使某金属发生光电效应,则()a.a=b+cb.1b=1a+1cc.eb=ea+ecd.c光也能使该金属产生光电效应【解析】选b、c。能级3和能级1间的能级差等于3、2间的能级差和2

9、、1间的能级差之和,所以eb=ea+ec,根据光子能量与波长的关系有:hcb=hca+hcc,即1b=1a+1c,故b、c正确,a错误。c光的光子能量小于a光的光子能量,a光恰好能使某金属发生光电效应,则c光不能使某金属发生光电效应。故d错误。10.(多选)如图为玻尔为解释氢原子光谱画出的氢原子能级示意图,一群氢原子处于n=4的激发状态,当它们自发地跃迁到较低能级时,以下说法正确的有()a.电子轨道半径减小,动能增大b.可发出连续不断的光谱线c.由n=4跃迁到n=1时发出光子的频率最高d.由n=4跃迁到n=1时发出光子的波长最长【解析】选a、c。当氢原子中电子从高能级向低能级跃迁时,电子轨道半

10、径变小,跃迁过程中,原子核对电子的库仑力做正功,根据动能定理,电子动能增大,a正确;根据玻尔理论,原子能量是量子化的,故原子中电子跃迁时,能级差e也是量子化的,只能是一些特定的数值,根据e=h,发光频率也只能是一些特定的频率,故不能产生连续谱,而是线状谱,b错误;电子由n=4跃迁到n=1时,能级差最大,根据e=h,产生的光子频率最高,波长最短,c正确,d错误。11.(多选)关于核反应方程90234th91234pa+x+e(e为释放的核能,x为新生成的粒子),已知90234th的半衰期为1.2 min,则下列说法正确的是()a.此反应为衰变b.91234pa核和90234th核具有相同的质量数

11、c.90234th衰变过程中总质量减小d.64 g 90234th经过6 min还有1 g 90234th尚未衰变【解析】选a、b、c。根据电荷数守恒、质量数守恒知,x的电荷数为-1,质量数为0,该反应为衰变,所以a选项是正确的;91234pa核和90234th核具有相同的质量数,故b正确;此反应中释放出能量,由爱因斯坦质能方程知,此反应过程伴随着质量亏损,则总质量减小,故c正确;6 min经过了5个半衰期,则未衰变的质量m=m0(12)n=m0(12)5=64132 g=2 g,故d错误。12.(2019舟山模拟)现有三个核反应:1124na1224mg+-10e92235u+01n5614

12、4ba+3689kr+301n12h+13h24he+01n下列说法正确的是()a.是裂变,是衰变,是聚变b.是聚变,是裂变,是衰变c.是衰变,是裂变,是聚变d.是衰变,是聚变,是裂变【解析】选c。原子核自发地放出某种粒子成为新的原子核,这种变化叫衰变,为衰变;原子序数较大的重核分裂成原子序数较小的原子核,叫重核裂变,为裂变;原子序数较小的原子核聚合成原子序数较大的原子核,叫轻核聚变,为聚变。故选项c正确。13.(2019杭州模拟)一个质子和一个中子聚变结合成一个氘核,同时辐射一个光子。已知质子、中子、氘核的质量分别为m1、m2、m3,普朗克常量为h,真空中的光速为c。下列说法正确的是()a.

13、核反应方程是11h+01n13h+b.聚变反应中的质量亏损m=m1+m2-m3c.辐射出的光子的能量e=(m3-m1-m2)c2d.光子的波长=h(m1+m2-m3)c2【解析】选b。核反应方程是11h+01n12h+,质量亏损m=m1+m2-m3,根据质能方程,辐射出的光子的能量e=(m1+m2-m3)c2,光子的波长=h(m1+m2-m3)c。故选项b正确。14.(多选)(2019台州模拟)某原子核的衰变过程是abc,符号表示放出一个粒子,表示放出一个粒子。下列说法正确的是()a.核c比核b的中子数少2b.核c比核a的质量数少5c.原子核为a的中性原子的电子数比原子核为b的中性原子的电子数

14、多1d.核c比核a的质子数少1【解析】选a、d。设原子核a的质量数为x,电荷数为y,则原子核的衰变过程为yxay+100xby-1x-4c,由此可知选项b、c错误,d正确;核b的中子数为x-(y+1)=x-y-1,核c的中子数为x-4-(y-1)=x-y-3,选项a正确。15.(多选)正电子发射型计算机断层显像(pet)的基本原理是将放射性同位素815o注入人体,815o在人体内衰变放出的正电子与人体内的负电子相遇湮灭转化为一对光子,被探测器采集后,经计算机处理生成清晰图像,则根据pet原理判断下列表述正确的是()a.815o在人体内衰变方程是815o715n+10eb.正、负电子湮灭方程是10e+-10e2c.在pet中,815o主要用途是作为示踪原子d.在pet中,815o主要用途是参与人体的新陈代谢【解析】选a、b、c。由题意知,a、b正确;显像的原理是采集光子,即注入人体内的815o衰变放出正电子和人体内的负电子湮灭转化为光子,因此0815o主要用途是作为示踪原子,故c正确,d错误。16.(多选)(2019舟山模拟)如图所示,国际原子能机构2007年2月15日公布核辐射警示新标志,新标志为黑框红底三角,内有一个辐射波标记、一个骷髅头标记和一个逃跑的人形。核辐射会向外释放三种射线:射线带正电,射线带负电,射线不带电