2021届高考物理二轮复习第一篇专题通关攻略6.11波粒二象性原子结构和原子核课件

1、第11讲波粒二象性 原子结构和原子核考向一光电效应能级跃迁考向一光电效应能级跃迁( (基础保分基础保分) ) 【建模型建模型】研典题研典题【模型模型】1 1光电效应现象与光电效应方程的应用光电效应现象与光电效应方程的应用1.1.模型图解模型图解2.2.应用规律应用规律解决光电效应问题牢牢抓住解决光电效应问题牢牢抓住“两对应两对应”“”“三关系三关系”“”“四提醒四提醒”(1)(1)四点提醒四点提醒: :能否发生光电效应能否发生光电效应, ,不取决于光的强度而取决于光的频率。不取决于光的强度而取决于光的频率。光电效应中的光电效应中的“光光”不是特指可见光不是特指可见光, ,也包括不可见光。也包括

2、不可见光。逸出功的大小由金属本身决定逸出功的大小由金属本身决定, ,与入射光无关。与入射光无关。光电子不是光子光电子不是光子, ,而是电子。而是电子。(2)(2)两条对应关系两条对应关系: :光强大光强大光子数目多光子数目多发射光电子多发射光电子多光电流大光电流大; ;光子频率高光子频率高光子能量大光子能量大光电子的最大初动能大。光电子的最大初动能大。(3)(3)三个关系式三个关系式: :爱因斯坦光电效应方程爱因斯坦光电效应方程:e:ek k=h-w=h-w0 0。最大初动能与遏止电压的关系最大初动能与遏止电压的关系:e:ek k=eu=euc c。逸出功与极限频率的关系逸出功与极限频率的关系

3、:w:w0 0=h=h0 0。【典例典例1 1】(2020(2020潍坊一模潍坊一模) )用频率为用频率为的某单色光照射锌板，电子逸出锌板表的某单色光照射锌板，电子逸出锌板表面的最大初动能为面的最大初动能为e ek k。已知普朗克常量为。已知普朗克常量为h h，则下列判断正确的是，则下列判断正确的是( () )a.a.若增加该单色光的光照强度，则逸出电子的最大初动能一定增加若增加该单色光的光照强度，则逸出电子的最大初动能一定增加b.b.若单色光的频率变为若单色光的频率变为22，则逸出电子的最大初动能为，则逸出电子的最大初动能为2e2ek kc.c.金属锌的逸出功可表示为金属锌的逸出功可表示为h

4、+eh+ek kd.d.能使锌产生光电效应的单色光的最低频率为能使锌产生光电效应的单色光的最低频率为- keh【解析解析】选选d d。逸出电子的最大初动能只与入射光的频率有关，与入射光的强度。逸出电子的最大初动能只与入射光的频率有关，与入射光的强度无关，无关，a a错误；根据爱因斯坦的光电效应方程错误；根据爱因斯坦的光电效应方程h-w=eh-w=ek k得金属锌的逸出功可表示得金属锌的逸出功可表示为为h-eh-ek k，c c错误；在爱因斯坦的光电效应方程中，若单色光的频率变为错误；在爱因斯坦的光电效应方程中，若单色光的频率变为22，而，而逸出功没变，则逸出电子的最大初动能大于逸出功没变，则逸

5、出电子的最大初动能大于2e2ek k，b b错误；锌板的逸出功错误；锌板的逸出功w=h-w=h-e ek k，入射光的极限频率为，入射光的极限频率为0 0= =- = =- ，d d正确。正确。kehwh【模型模型】2 2 氢原子能级跃迁氢原子能级跃迁 1.1.模型图解模型图解2.2.应用规律应用规律解决氢原子能级跃迁问题的四点技巧解决氢原子能级跃迁问题的四点技巧(1)(1)原子跃迁时原子跃迁时, ,所吸收或释放的光子能量只能等于两能级之间的能量差。所吸收或释放的光子能量只能等于两能级之间的能量差。(2)(2)原子电离时原子电离时, ,所吸收的能量可以大于或等于某一能级能量的绝对值所吸收的能量

6、可以大于或等于某一能级能量的绝对值, ,剩余能量剩余能量为自由电子的动能。为自由电子的动能。(3)(3)一群氢原子处于一群氢原子处于n n能级时可能辐射的谱线的条数为能级时可能辐射的谱线的条数为 。(4)(4)氢原子在跃迁时辐射或吸收光子的频率或波长的计算。氢原子在跃迁时辐射或吸收光子的频率或波长的计算。由能级的高轨道或轨道半径大小确定是吸收还是放出光子。由能级的高轨道或轨道半径大小确定是吸收还是放出光子。由玻尔理论由玻尔理论e em m-e-en n=h,=h,求求= = , ,或结合或结合e=h=e=h= , ,求出求出= 。2nn(n 1)nc2mneehhcmnnm 【典例典例2 2】

7、(2019(2019全国卷全国卷)氢原子能级示意图如图所示。光子能量在氢原子能级示意图如图所示。光子能量在1.63 ev1.63 ev3.10 ev3.10 ev的光为可见光。要使处于基态的光为可见光。要使处于基态(n=1)(n=1)的氢原子被激发后可辐射的氢原子被激发后可辐射出可见光光子出可见光光子, ,最少应给氢原子提供的能量为最少应给氢原子提供的能量为( () )a.12.09 eva.12.09 evb.10.20 evb.10.20 evc.1.89 evc.1.89 evd.1.51 evd.1.51 ev【解析解析】选选a a。处于基态。处于基态(n=1)(n=1)的氢原子被激发

8、的氢原子被激发, ,至少被激发到至少被激发到n=3n=3能级后能级后, ,跃迁才跃迁才可能产生能量在可能产生能量在1.63 ev1.63 ev3.10 ev3.10 ev的可见光的可见光, ,则最少应给氢原子提供的能量为则最少应给氢原子提供的能量为e=-1.51 ev-(-13.60) ev=12.09 ev,e=-1.51 ev-(-13.60) ev=12.09 ev,故选项故选项a a正确。正确。【练类题练类题】重拓展重拓展1.(1.(光电效应的应用光电效应的应用)()(多选多选)(2020)(2020郑州一模郑州一模) )在光电效应实验中在光电效应实验中, ,分别用频率为分别用频率为a

9、 a、b b的单色光的单色光a a、b b照射到同种金属上照射到同种金属上, ,测得相应的遏止电压分别为测得相应的遏止电压分别为u ua a和和u ub b、光、光电子的最大初动能分别为电子的最大初动能分别为e ekaka和和e ekbkb。h h为普朗克常量。下列说法正确的是为普朗克常量。下列说法正确的是( () )a.a.若若a ab b, ,则一定有则一定有u ua aub b, ,则一定有则一定有e ekakaeekbkbc.c.若若u ua auub b, ,则一定有则一定有e ekakaeb b, ,则一定有则一定有hha a-e-ekakahhb b-e-ekbkb【解析解析】选

10、选b b、c c。设该金属的逸出功为。设该金属的逸出功为w,w,根据爱因斯坦光电效应方程有根据爱因斯坦光电效应方程有e ek k=h-w,=h-w,同种金属的同种金属的w w不变不变, ,则逸出光电子的最大初动能随则逸出光电子的最大初动能随的增大而增大的增大而增大,b,b项正确项正确; ;又又e ek k=eu,=eu,则最大初动能与遏止电压成正比则最大初动能与遏止电压成正比,c,c项正确项正确; ;根据上述有根据上述有eu=h-w,eu=h-w,遏止电压遏止电压u u随随增大而增大增大而增大,a,a项错误项错误; ;又有又有h-eh-ek k=w,w=w,w相同相同, ,则则d d项错误。项

11、错误。2.(20202.(2020永州一模永州一模) )如图所示为氢原子的能级图如图所示为氢原子的能级图, ,用某种频率的光照射大量用某种频率的光照射大量处于基态的氢原子处于基态的氢原子, ,受到激发后的氢原子只辐射出三种不同频率的光受到激发后的氢原子只辐射出三种不同频率的光a a、b b、c,c,频率频率a ab bc c, ,下列说法正确的是下列说法正确的是( )( )a.a.照射氢原子的光子能量为照射氢原子的光子能量为12.75 ev12.75 evb.b.从从n=3n=3能级跃迁到能级跃迁到n=2n=2能级辐射出的光频率为能级辐射出的光频率为a ac.c.从从n=3n=3能级跃迁到能级

12、跃迁到n=1n=1能级辐射出的光频率为能级辐射出的光频率为c cd.d.光光a a能使逸出功为能使逸出功为10.2 ev10.2 ev的某金属发生光电效应的某金属发生光电效应【解析解析】选选d d。根据公式。根据公式 =3,=3,可知可知,n=3,n=3,因此受到激发后的氢原子处于第因此受到激发后的氢原子处于第n=3n=3能能级级; ;根据氢原子由根据氢原子由n=3n=3跃迁到跃迁到n=1n=1产生的光子能量与从产生的光子能量与从n=1n=1跃迁到跃迁到n=3n=3所吸收的光子所吸收的光子能量相等可知能量相等可知, ,照射氢原子的光子能量为照射氢原子的光子能量为:e:e3131=e=e3 3-

13、e-e1 1=-1.51 ev-(-13.6 ev)=-1.51 ev-(-13.6 ev)=12.09 ev,=12.09 ev,故故a a错误错误; ;频率大小关系为频率大小关系为a ab bc c, ,从从n=3n=3跃迁到跃迁到n=2n=2辐射出的能量辐射出的能量最小最小, ,即其对应的光频率为即其对应的光频率为c c, ,故故b b错误错误; ;氢原子由氢原子由n=3n=3跃迁到跃迁到n=1n=1产生的光的能量产生的光的能量最大最大, ,辐射出的光频率为辐射出的光频率为a a, ,故故c c错误错误; ;氢原子由氢原子由n=3n=3跃迁到跃迁到n=1n=1产生的光的能量为产生的光的能

14、量为12.09 ev,12.09 ev,依据光电效应方程依据光电效应方程, ,所以能使逸出功为所以能使逸出功为10.2 ev10.2 ev的金属发生光电效应的金属发生光电效应, ,故故d d正确。正确。2nc【加固训练加固训练】1.(1.(多选多选) )用甲、乙两种单色光照射同一金属做光电效应实验用甲、乙两种单色光照射同一金属做光电效应实验, ,发现光电流与电压发现光电流与电压的关系如图所示。已知普朗克常量为的关系如图所示。已知普朗克常量为h,h,被照射金属的逸出功为被照射金属的逸出功为w w0 0, ,遏止电压为遏止电压为u uc c, ,电子的电荷量为电子的电荷量为e e。下列说法正确的是

15、。下列说法正确的是( () )a.a.甲光的强度大于乙光的强度甲光的强度大于乙光的强度b.b.甲光的频率大于乙光的频率甲光的频率大于乙光的频率c.c.甲光照射时产生的光电子初动能均为甲光照射时产生的光电子初动能均为eueuc cd.d.乙光的频率为乙光的频率为 0cweuh【解析解析】选选a a、d d。根据光的强度越强。根据光的强度越强, ,则光电子数目越多则光电子数目越多, ,对应的光电流越大对应的光电流越大, ,即即可判定甲光的强度较大可判定甲光的强度较大, ,选项选项a a正确正确; ;由光电效应方程由光电效应方程 mvmv2 2=h-w=h-w0 0, , mvmv2 2=u=uc

16、ce,e,结结合题图可知合题图可知, ,甲、乙的遏止电压相同甲、乙的遏止电压相同, ,故甲、乙的频率相同故甲、乙的频率相同, ,选项选项b b错误错误; ;甲光照射甲光照射时产生的光电子的最大初动能为时产生的光电子的最大初动能为eueuc c, ,选项选项c c错误错误; ;根据根据 mvmv2 2=h-w=h-w0 0=u=uc ce,e,可得可得= , ,选项选项d d正确。正确。121212c0u ewh2.(2.(能级跃迁能级跃迁)(2019)(2019常德一模常德一模) )如图所示为氢原子能级示意图。现有大量的氢如图所示为氢原子能级示意图。现有大量的氢原子处于原子处于n=4n=4的激

17、发态的激发态, ,当向低能级跃迁时辐射出若干种不同频率的光当向低能级跃迁时辐射出若干种不同频率的光, ,下列说法下列说法正确的是正确的是( () )a.a.最多可辐射出最多可辐射出3 3种不同频率的光种不同频率的光b.b.由由n=2n=2跃迁到跃迁到n=1n=1能级产生的光的频率最小能级产生的光的频率最小c.c.由由n=4n=4跃迁到跃迁到n=1n=1能级产生的光的波长最短能级产生的光的波长最短d.d.用用n=3n=3跃迁到跃迁到n=2n=2能级辐射的光照射逸出功为能级辐射的光照射逸出功为6.34 ev6.34 ev的金属铂能发生光电效应的金属铂能发生光电效应【解析解析】选选c c。处于。处于

18、n=4n=4能级的氢原子能发射能级的氢原子能发射 =6=6种频率的光种频率的光, ,选项选项a a错误错误; ;核核外电子从高能级外电子从高能级n n向低能级向低能级m m跃迁时跃迁时, ,辐射的光子能量辐射的光子能量e=ee=en n-e-em m=h,=h,能级差越大能级差越大, ,光子的能量也越大光子的能量也越大, ,即光子的频率越大即光子的频率越大, ,根据根据= 可知频率越大可知频率越大, ,波长越小波长越小; ;由图由图可知当核外电子从可知当核外电子从n=4n=4能级跃迁到能级跃迁到n=3n=3能级时能级时, ,能级差最小能级差最小, ,所以放出光子的能量所以放出光子的能量最小最小

19、, ,频率最小频率最小; ;由由n=4n=4跃迁到跃迁到n=1n=1能级时能级时, ,能级差最大能级差最大, ,所以放出光子的能量最大所以放出光子的能量最大, ,频率最大频率最大, ,波长最短波长最短, ,选项选项c c正确正确,b,b错误错误; ;由由n=3n=3能级跃迁到能级跃迁到n=2n=2能级辐射出的光的能级辐射出的光的能量为能量为e=-1.51 ev-(-3.4)ev=1.89 ev,e=-1.51 ev-(-3.4)ev=1.89 ev,小于小于6.34 ev,6.34 ev,不能使该金属发生光电不能使该金属发生光电效应效应, ,选项选项d d错误。错误。n(n1)2c考向二衰变、

20、核反应与核能的计算考向二衰变、核反应与核能的计算( (基础保分基础保分) ) 【建模型建模型】研典题研典题【模型模型】1 1 核反应的类型核反应的类型1.1.模型图解模型图解2.2.应用规律应用规律: :两类核衰变在磁场中的径迹两类核衰变在磁场中的径迹【典例典例1 1】( (多选多选)(2020)(2020全国全国卷卷)1934)1934年年, ,约里奥约里奥居里夫妇用居里夫妇用粒子轰击铝粒子轰击铝箔箔, ,首次产生了人工放射性同位素首次产生了人工放射性同位素x,x,反应方程为反应方程为 。x x会衰变成原会衰变成原子核子核y,y,衰变方程为衰变方程为xyxy + + , ,则则 ( () )

21、a.xa.x的质量数与的质量数与y y的质量数相等的质量数相等b.xb.x的电荷数比的电荷数比y y的电荷数少的电荷数少1 1c.xc.x的电荷数比的电荷数比 的电荷数多的电荷数多2 2d.xd.x的质量数与的质量数与 的质量数相等的质量数相等42712130healxn2713al2713al01e【解析解析】选选a a、c c。根据电荷数和质量数守恒。根据电荷数和质量数守恒, ,核反应方程分别为核反应方程分别为 。可知。可知x x的质量数与的质量数与y y的质量数都是的质量数都是30,a30,a正确正确;x;x的电荷数的电荷数1515比比y y的电的电荷数荷数1414多多1,b1,b错误错

22、误;x;x的电荷数的电荷数1515比比 的电荷数的电荷数1313多多2,c2,c正确正确;x;x的质量数的质量数3030比比 的质量数的质量数2727多多3,d3,d错误。错误。427301213150healxn，3030015141xye2713al2713al【名师点睛名师点睛】确定衰变次数的方法确定衰变次数的方法: :设元素设元素 经过经过n n次次衰变衰变m m次次衰变后衰变后, ,变成稳定的新元素变成稳定的新元素 , ,则表示核反应的方则表示核反应的方程为程为 。根据电荷数守恒和质量数守恒可列方程根据电荷数守恒和质量数守恒可列方程a=a+4n,a=a+4n,z=z+2n-mz=z+

23、2n-m两式联立得两式联立得: :n=n= m= m= +z-z+z-z由此可见确定衰变次数可归结为解一个二元一次方程组。由此可见确定衰变次数可归结为解一个二元一次方程组。azxazyaa40zz21xyn he m eaa4aa2【模型模型】 2 2 核能的计算核能的计算1.1.核能的计算方法核能的计算方法: :(1)(1)根据根据e=mce=mc2 2计算计算, ,计算时计算时mm的单位是的单位是“kg”,ckg”,c的单位是的单位是“m/s”,em/s”,e的单的单位是位是“j”j”。(2)(2)根据根据e=me=m931.5 mev931.5 mev计算。计算。 因因1 1原子质量单位

24、原子质量单位(u)(u)相当于相当于931.5 mev931.5 mev的能的能量量, ,所以计算时所以计算时mm的单位是的单位是“u”,eu”,e的单位是的单位是“mev”mev”。2.2.应用规律应用规律: :【典例典例2 2】(2020(2020全国全国卷卷) )氘核氘核 可通过一系列聚变反应释放能量可通过一系列聚变反应释放能量, ,其总效果其总效果可用反应式可用反应式 +43.15 mev+43.15 mev表示。海水中富含氘表示。海水中富含氘, ,已知已知1 kg1 kg海水中含有的氘核约为海水中含有的氘核约为1.01.010102222个个, ,若全都发生若全都发生聚变反应聚变反应

25、, ,其释放的能量与质量为其释放的能量与质量为m m的标准煤燃烧时释放的热量相等的标准煤燃烧时释放的热量相等; ;已知已知1 kg1 kg标标准煤燃烧释放的热量约为准煤燃烧释放的热量约为2.92.910107 7 j,1 mev= 1.6 j,1 mev= 1.61010-13-13 j, j,则则m m约为约为( () )a.40 kga.40 kgb.100 kgb.100 kgc.400 kgc.400 kgd.1 000 kgd.1 000 kg241112106 h2 he2 h2 n21h【解析解析】选选c c。6 6个氘核聚变可释放个氘核聚变可释放43.15 mev43.15 m

26、ev能量能量, ,故故1 kg1 kg海水中的氘核全部发海水中的氘核全部发生聚变释放的能量为生聚变释放的能量为q q1 1=43.15=43.151.61.61010-13-13 j,j,质量为质量为m m的标准煤燃烧释的标准煤燃烧释放的热量为放的热量为q q2 2=m=m2.92.910107 7 j, j,因因q q1 1=q=q2 2, ,解得解得m400 kg,cm400 kg,c正确正确,a,a、b b、d d错误。错误。 221.0 106【练类题练类题】重拓展重拓展1.(1.(衰变衰变)(2020)(2020石家庄一模石家庄一模) )钴钴6060放射性的应用非常广泛放射性的应用非

27、常广泛, ,几乎遍及各行各业。几乎遍及各行各业。在农业上在农业上, ,常用于辐射育种、刺激增产、辐射防治虫害和食品辐照保藏与保鲜等常用于辐射育种、刺激增产、辐射防治虫害和食品辐照保藏与保鲜等; ;在医学上在医学上, ,常用于癌和肿瘤的放射治疗。一个钴常用于癌和肿瘤的放射治疗。一个钴6060原子核原子核( (6060co)co)放出一个放出一个粒粒子后衰变成一个镍核子后衰变成一个镍核( (6060ni),ni),并伴随产生了并伴随产生了射线。已知钴射线。已知钴6060的半衰期为的半衰期为5.275.27年年, ,该反应中钴核、该反应中钴核、粒子、镍核的质量分别为粒子、镍核的质量分别为m m1 1

28、、m m2 2、m m3 3。下列说法正确的是。下列说法正确的是( () )a.a.核反应中释放的能量为核反应中释放的能量为(m(m1 1+m+m2 2-m-m3 3)c)c2 2b.b.核反应中释放出的核反应中释放出的射线的穿透本领比射线的穿透本领比粒子强粒子强c.c.若有若有1616个钴个钴6060原子核原子核, ,经过经过5.275.27年后只剩下年后只剩下8 8个钴个钴6060原子核原子核d.d.粒子是钴原子核外的电子电离形成的粒子是钴原子核外的电子电离形成的【解析解析】选选b b。根据爱因斯坦质能方程。根据爱因斯坦质能方程, ,核反应中释放的能量为核反应中释放的能量为(m(m1 1-

29、m-m2 2-m-m3 3)c)c2 2, ,选项选项a a错误错误; ;核反应中释放出的核反应中释放出的射线的穿透本领比射线的穿透本领比粒子强粒子强, ,选项选项b b正确正确; ;半衰期是对半衰期是对大量原子核的统计得出的大量原子核的统计得出的, ,对少量原子核不适用对少量原子核不适用, ,因此若有因此若有1616个钴个钴6060原子核原子核, ,经经过过5.275.27年后不一定只剩下年后不一定只剩下8 8个钴个钴6060原子核原子核, ,选项选项c c错误错误; ;衰变反应释放的衰变反应释放的粒子粒子是钴原子核内的中子转变为质子和电子形成的是钴原子核内的中子转变为质子和电子形成的, ,

30、选项选项d d错误。错误。2.(2.(衰变与动量综合衰变与动量综合)(2020)(2020苏州一模苏州一模) )一个静止的铀核一个静止的铀核 ( (质量为质量为232.037 2 u)232.037 2 u)放出一个放出一个粒子粒子( (质量为质量为4.002 6 u)4.002 6 u)后衰变成钍核后衰变成钍核 ( (质量为质量为228.028 7 u)228.028 7 u)。已知已知1 u1 u相当于相当于931 mev931 mev的能量。下列说法正确的是的能量。下列说法正确的是( () )a.a.该核衰变反应方程为该核衰变反应方程为 b.b.该核衰变反应中释放出的核能为该核衰变反应中

31、释放出的核能为0.059 mev0.059 mevc.c.该反应产生的钍核和该反应产生的钍核和粒子的动量相同粒子的动量相同d.d.假设反应中释放出的核能全部转化为钍核和假设反应中释放出的核能全部转化为钍核和粒子的动能粒子的动能, ,则钍核获得的动能则钍核获得的动能约为约为0.017 mev0.017 mev22890th23292u232228492902uthhe【解析解析】选选a a。由题意可知。由题意可知, ,该核衰变反应方程为该核衰变反应方程为 , ,选项选项a a正确正确; ;质质量亏损量亏损m=0.005 9 u,m=0.005 9 u,释放出的核能释放出的核能e=me=m931

32、mev=0.005 9931 mev=0.005 9931 mev931 mev5.49 mev,5.49 mev,选项选项b b错误错误; ;由该核衰变反应过程中系统动量守恒由该核衰变反应过程中系统动量守恒, ,可知反应后的钍可知反应后的钍核和核和粒子的动量大小相等、方向相反粒子的动量大小相等、方向相反, ,即即p pthth=-p=-p,e,ekthkth= = ,e,ekk= = , ,e ekthkth+e+ekk=e,=e,所以钍核获得的动能所以钍核获得的动能e ekthkth= = e=e= 5.49 mev5.49 mev0.095 mev,0.095 mev,选项选项c c、d

33、 d错误。错误。232228492902uthhe2ththp2m2p2mthmmm44228【加固训练加固训练】1.1.氘核和氚核聚变的核反应方程为氘核和氚核聚变的核反应方程为 , ,已知已知 的比结合能是的比结合能是2.78 mev2.78 mev , , 的比结合能是的比结合能是1.09 mev , 1.09 mev , 的比结合能是的比结合能是7.03 mev,7.03 mev,则则( () )a.a.该核反应释放该核反应释放17.6 mev17.6 mev能量能量 b.b.该核反应释放该核反应释放3.16 mev3.16 mev能量能量 c.c.该核反应吸收该核反应吸收17.6 me

34、v17.6 mev能量能量 d.d.该核反应吸收该核反应吸收3.16 mev3.16 mev能量能量 23411120hhhen31h21h42he【解析解析】选选a a。聚变反应前的总结合能为。聚变反应前的总结合能为:e:e1 1=(1.09=(1.092+2.782+2.783)mev=10.52 mev,3)mev=10.52 mev,反应后生成物的结合能为反应后生成物的结合能为:e:e2 2=7.03=7.034 mev=28.12 mev,4 mev=28.12 mev,故反应释放的核能为故反应释放的核能为e=ee=e2 2-e-e1 1=17.6 mev,=17.6 mev,选项选

35、项a a正确正确,b,b、c c、d d错误。错误。2.2.用用 轰击轰击 产生了产生了m m个某种粒子个某种粒子, ,核反应方程为核反应方程为 。则则( () )a.a.方程式中的方程式中的m=3m=3b.b.方程式中的方程式中的x x是是粒子粒子c.c.该反应需要吸收热量该反应需要吸收热量d.d. 的比结合能一定大于的比结合能一定大于 的比结合能的比结合能10n23592u2351140949205438unxesrmx23592u14054xe【解析解析】选选d d。根据核反应方程满足的质量数守恒和电荷数守恒可知。根据核反应方程满足的质量数守恒和电荷数守恒可知, ,方程式中方程式中的的m

36、=2,m=2,方程式中的方程式中的x x是中子是中子 , ,该反应放出热量该反应放出热量, ,选项选项a a、b b、c c错误错误 的比结合的比结合能一定大于能一定大于 的比结合能的比结合能, ,选项选项d d正确。正确。23592u14054xe10n专题能力提升练专题能力提升练专题能力提升练专题能力提升练( (十一十一) )波粒二象性原子结构和原子核波粒二象性原子结构和原子核(45(45分钟分钟100100分分) )选择题选择题( (本题共本题共1010小题小题, ,每小题每小题8 8分分, ,共共8080分。其中分。其中1 17 7题为单选题为单选,8,81010题为多选题为多选) )

37、1.1.频率为频率为的入射光照射某金属时发生光电效应现象。已知该金属的逸出功的入射光照射某金属时发生光电效应现象。已知该金属的逸出功为为w,w,普朗克常量为普朗克常量为h,h,电子电荷量大小为电子电荷量大小为e,e,下列说法正确的是下列说法正确的是( () )a.a.该金属的截止频率为该金属的截止频率为 b.b.该金属的遏止电压为该金属的遏止电压为 c.c.增大入射光的强度增大入射光的强度, ,单位时间内发射的光电子数不变单位时间内发射的光电子数不变d.d.增大入射光的频率增大入射光的频率, ,光电子的最大初动能不变光电子的最大初动能不变 hwehw【解析解析】选选b b。金属的逸出功大小和截

38、止频率都取决于金属材料本身。金属的逸出功大小和截止频率都取决于金属材料本身, ,用光照射用光照射某种金属某种金属, ,要想发生光电效应要想发生光电效应, ,要求入射光的频率大于金属的截止频率要求入射光的频率大于金属的截止频率, ,入射光的入射光的能量为能量为h,h,只有满足只有满足hw,hw,才能发生光电效应才能发生光电效应, ,所以金属的逸出功为所以金属的逸出功为w=hw=h0 0, ,即金即金属的截止频率为属的截止频率为0 0= = , ,所以所以a a错误错误; ;使光电流减小到使光电流减小到0 0的反向电压的反向电压u uc c称为遏止电称为遏止电压压, ,为为u uc c= = ,

39、,再根据爱因斯坦的光电效应方程再根据爱因斯坦的光电效应方程, ,可得光电子的最大初动能为可得光电子的最大初动能为e ek k=h-w,=h-w,所以该金属的遏止电压为所以该金属的遏止电压为u uc c= = 所以所以b b正确正确; ;增大入射光的强度增大入射光的强度, ,单单位时间内的光子数目会增大位时间内的光子数目会增大, ,发生了光电效应后发生了光电效应后, ,单位时间内发射的光电子数将单位时间内发射的光电子数将增大增大, ,所以所以c c错误错误; ;由爱因斯坦的光电效应方程可知由爱因斯坦的光电效应方程可知, ,增大入射光的频率增大入射光的频率, ,光电子的光电子的最大初动能将增大最大

40、初动能将增大, ,所以所以d d错误。故选错误。故选b b。 whkeehwe2.(20202.(2020海口一模海口一模) )如图为氢原子的能级示意图，大量处于激发态如图为氢原子的能级示意图，大量处于激发态(n=4)(n=4)的氢原的氢原子，当向低能级跃迁过程中辐射出子，当向低能级跃迁过程中辐射出n n种不同频率的光子，用这些光子照射逸出功种不同频率的光子，用这些光子照射逸出功为为2.29 ev2.29 ev的金属钠，下列说法正确的是的金属钠，下列说法正确的是( () ) a.n=5a.n=5b.b.其中从其中从n=4n=4跃迁到跃迁到n=3n=3所发出的光子频率最高所发出的光子频率最高c.

41、nc.n种频率的光子中，共有种频率的光子中，共有4 4种光子能使金属钠发生光电效应种光子能使金属钠发生光电效应d.d.金属钠表面逸出的光电子最大初动能为金属钠表面逸出的光电子最大初动能为11.31 ev11.31 ev【解析解析】选选c c。大量氢原子从激发态。大量氢原子从激发态(n=4)(n=4)向低能级跃迁时能辐射光子数向低能级跃迁时能辐射光子数n= n= = =6= =6，a a错误；光子的频率由能级差决定，其中从错误；光子的频率由能级差决定，其中从n=4n=4跃迁到跃迁到n=1n=1能级差能级差最大，所发出的光子频率最高，最大，所发出的光子频率最高，b b错误；由能级差可以确定错误；由

42、能级差可以确定6 6种光子的能量为：种光子的能量为：0.66 ev0.66 ev、1.89 ev1.89 ev、2.55 ev2.55 ev、10.2 ev10.2 ev、12.09 ev12.09 ev、12.75 ev12.75 ev，有，有4 4种能使金属种能使金属钠发生光电效应，钠发生光电效应，c c正确；金属钠表面逸出的光电子最大初动能为正确；金属钠表面逸出的光电子最大初动能为12.75 ev-12.75 ev-2.29 ev=10.46 ev2.29 ev=10.46 ev，d d错误。错误。24c44 123.(20203.(2020山东等级考山东等级考) )氚核氚核 发生发生衰

43、变成为氦核衰变成为氦核 。假设含氚材料中。假设含氚材料中 发生发生衰变产生的电子可以全部定向移动衰变产生的电子可以全部定向移动, ,在在3.23.210104 4 s s时间内形成的平均电流时间内形成的平均电流为为5.05.01010-8 -8 a a。已知电子电荷量为。已知电子电荷量为1.61.61010-19 -19 c,c,在这段时间内发生在这段时间内发生衰变的氚核衰变的氚核 的个数为的个数为( () )a.5a.510101414 b.1.0b.1.010101616c.2.0c.2.010101616d.1.0d.1.01010181831h32he31h31h【解析解析】选选b b

44、。根据。根据 可得产生的电子数为可得产生的电子数为个个; ;根据氚核根据氚核 的的衰变方程衰变方程 可知可知, ,在在衰变中衰变中, ,一个氚核产生一个氚核产生一个电子一个电子, ,所以发生所以发生衰变的氚核的个数为衰变的氚核的个数为1.01.010101616个个,a,a、c c、d d均错误均错误,b,b正确。正确。故选故选b b。 qneitt841619it5.0 103.2 10n10e1.6 1031h330121hhee4.(20204.(2020深圳二模深圳二模) )某同学釆用如图所示的装置来研究光电效应现象。某单色某同学釆用如图所示的装置来研究光电效应现象。某单色光照射光电管

45、的阴极光照射光电管的阴极k k时时, ,会发生光电效应现象会发生光电效应现象, ,闭合开关闭合开关s,s,在阳极在阳极a a和阴极和阴极k k之间之间加反向电压加反向电压, ,通过调节滑动变阻器的滑片逐渐增大电压通过调节滑动变阻器的滑片逐渐增大电压, , 直至电流计中电流恰为直至电流计中电流恰为零零, ,此时电压表显示的电压值此时电压表显示的电压值u u称为遏止电压。现分别用频率为称为遏止电压。现分别用频率为1 1和和2 2的单色光的单色光照射阴极照射阴极, ,测量到的遏止电压分别为测量到的遏止电压分别为u u1 1和和u u2 2设电子质量为设电子质量为m,m,电荷量为电荷量为e,e,则下列

46、关则下列关系式中不正确的是系式中不正确的是( () )a.a.频率为频率为1 1的单色光照射阴极的单色光照射阴极k k时光电子的最大初速度时光电子的最大初速度v vm1m1= = b.b.阴极阴极k k金属的极限频率金属的极限频率0 0= = c.c.普朗克常量普朗克常量h=h= d.d.阴极阴极k k金属的逸出功金属的逸出功w= w= 12eum211221uuuu 2112e uu 122112e(uu) 【解析解析】选选c c。光电子在电场中做减速运动。光电子在电场中做减速运动, ,根据动能定理得根据动能定理得:-eu:-eu1 1=0-=0- 则得光电子的最大初速度则得光电子的最大初速

47、度:v:vm1m1= = , ,故故a a不符合题意不符合题意; ;根据爱因斯坦光电效应根据爱因斯坦光电效应方程得方程得:h:h1 1=eu=eu1 1+w,h+w,h2 2=eu=eu2 2+w,+w,联立可得普朗克常量为联立可得普朗克常量为:h=:h= , ,代入可代入可得金属的逸出功得金属的逸出功:w=h:w=h1 1-eu-eu1 1= = , ,阴极阴极k k金属的极限频率为金属的极限频率为: : 故故c c符合题意符合题意,b,b、d d不符合题意。不符合题意。 2m11mv,212eum1212e uu 122112e(uu) 12211221120122112e(uu)uuw,

48、e uuhuu 5.(20205.(2020广州四模广州四模) )一静止的原子核一静止的原子核 发生发生衰变衰变, ,变成另一个新的原子核变成另一个新的原子核y,y,衰变后测得衰变后测得粒子的速率为粒子的速率为,已知已知粒子的质量为粒子的质量为m m0 0, ,原子核原子核y y的质量为的质量为m,m,下列下列说法正确的是说法正确的是( () )a.a.原子核原子核y y的符号表示为的符号表示为 b b 的比结合能一定大于的比结合能一定大于y y核的比结合能核的比结合能c.c.原子核原子核y y的速率为的速率为 d.d.原子衰变过程中释放的核能为原子衰变过程中释放的核能为 m m0 0v v2

49、 2anx0a mn 2yanx0m vm12【解析解析】选选c c。注意区分质量数和质量的物理意义。注意区分质量数和质量的物理意义, ,质量数和质量不能混淆质量数和质量不能混淆, ,原子原子核核y y的符号表示为的符号表示为 ,a,a错误错误; ;因反应放出核能因反应放出核能, ,则原子核则原子核 的比结合能小于的比结合能小于y y核的比结合能核的比结合能,b,b错误错误; ;根据动量守恒定律可得根据动量守恒定律可得m m0 0v=mv,v=mv,得得v=v= ,c,c正确正确; ;因原因原子核子核y y也有动能也有动能, ,则衰变过程中释放的核能大于则衰变过程中释放的核能大于 m m0 0

50、v v2 2,d,d错误。故选错误。故选c c。 a 4n 2yanx0m vm126.20206.2020年年3 3月月1515日中国散裂中子源日中国散裂中子源(csns)(csns)利用中子成像技术帮助中国科技大学利用中子成像技术帮助中国科技大学进行了考古方面的研究。散裂中子源是研究中子特性、探测物质微观结构和运进行了考古方面的研究。散裂中子源是研究中子特性、探测物质微观结构和运动的科研装置。动的科研装置。csnscsns是我国重点建设的大科学装置是我国重点建设的大科学装置, ,将成为发展中国家拥有的将成为发展中国家拥有的第一台散裂中子源。下列关于中子研究的说法正确的是第一台散裂中子源。下

51、列关于中子研究的说法正确的是( () )a.a.粒子轰击粒子轰击 , ,生成生成 , ,并产生了中子并产生了中子b b 经过经过4 4次次衰变衰变,2,2次次衰变衰变, ,新核与原来的原子核相比新核与原来的原子核相比, ,中子数少了中子数少了6 6个个c.c.放射性放射性射线其实质是高速中子流射线其实质是高速中子流, ,可用于医学的放射治疗可用于医学的放射治疗d.d.核电站可通过控制中子数目来控制核反应剧烈程度核电站可通过控制中子数目来控制核反应剧烈程度 147n178o23892u【解析解析】选选d d。粒子轰击粒子轰击 , ,生成生成 , ,并产生了质子并产生了质子, ,选项选项a a错误

52、错误 经过经过4 4次次衰变衰变,2,2次次衰变衰变, ,新核质量数为新核质量数为222,222,电荷数为电荷数为86,86,中子数为中子数为136,136,原来的原子原来的原子核中子数为核中子数为238-92=146,238-92=146,则与原来的原子核相比则与原来的原子核相比, ,中子数少了中子数少了1010个个, ,选项选项b b错误错误; ;放放射性射性射线其实质是高速电子流射线其实质是高速电子流, ,选项选项c c错误错误; ;核电站可通过控制中子数目来控制核电站可通过控制中子数目来控制核反应剧烈程度核反应剧烈程度, ,选项选项d d正确。故选正确。故选d d。 147n178o2

53、3892u7.7.某实验室工作人员某实验室工作人员, ,用初速度用初速度v v0 0=0.09c(c=0.09c(c为真空中的光速为真空中的光速) )的的粒子轰击静止的粒子轰击静止的氮原子核氮原子核 , ,生产了质子生产了质子 , ,若某次碰撞可看作对心正碰若某次碰撞可看作对心正碰, ,碰后新核与质子同碰后新核与质子同方向运动方向运动, ,垂直磁场方向射入磁场垂直磁场方向射入磁场, ,通过分析偏转半径可得出新核与质子的速度通过分析偏转半径可得出新核与质子的速度大小之比为大小之比为120,120,已知质子的质量为已知质子的质量为m,m,则则( () )a.a.该核反应方程为该核反应方程为 b.b

54、.质子的速度质子的速度v v约为约为0.19c0.19cc.c.若用两个上述质子发生对心弹性碰撞若用两个上述质子发生对心弹性碰撞, ,则每个质子的动量变化量约是则每个质子的动量变化量约是0.19mc0.19mcd.d.若用两个上述质子发生对心弹性碰撞若用两个上述质子发生对心弹性碰撞, ,则每个质子的动量变化量方向与末动量则每个质子的动量变化量方向与末动量方向相反方向相反 147n11h4141612781henoh【解析解析】选选b b。新原子核的质量数。新原子核的质量数a=14+4-1=17,a=14+4-1=17,核电荷数核电荷数z=7+2-1=8,z=7+2-1=8,核反应方核反应方程程

55、 , ,选项选项a a错误错误;粒子、新核的质量分别为粒子、新核的质量分别为4m4m、17m,17m,质子的质子的速度为速度为v,v,由题意可知新核的速度为由题意可知新核的速度为 , ,由于是对心正碰由于是对心正碰, ,选取选取粒子运动的方向粒子运动的方向为正方向为正方向, ,则由动量守恒得则由动量守恒得4mv4mv0 0=17m=17m +mv,+mv,解得解得v0.19c,v0.19c,选项选项b b正确正确; ;两质子两质子质量相等且发生对心弹性碰撞质量相等且发生对心弹性碰撞, ,则碰撞后两质子交换速度则碰撞后两质子交换速度; ;对某一质子对某一质子, ,选其末动选其末动量方向为正方向量

56、方向为正方向, ,则则p p1 1=-mv,p=-mv,p2 2=mv,=mv,又又p=pp=p2 2-p-p1 1, ,故解出故解出p0.38mc,p0.38mc,方向与末动方向与末动量方向一致量方向一致, ,选项选项c c、d d错误。错误。 4141712781henohv20v208.(20208.(2020全国全国卷卷) )下列核反应方程中下列核反应方程中,x,x1 1、x x2 2、x x3 3、x x4 4代表代表粒子的有粒子的有( () )22111012311102235114489920563631630314a. hhnxb. hhnxc.unbakr3xd. nlihx

57、【解析解析】选选b b、d d。粒子为氦原子核粒子为氦原子核 , ,根据核反应方程遵守电荷数守恒和质根据核反应方程遵守电荷数守恒和质量数守恒可判断量数守恒可判断:a:a选项中的选项中的x x1 1为为 ,b,b选项中的选项中的x x2 2为为 ,c,c选项中的选项中的x x3 3为中子为中子 ,d,d选项中的选项中的x x4 4为为 , ,故选项故选项b b、d d正确正确,a,a、c c错误。错误。 42he32he42he10n42he9.19339.1933年至年至19341934年间科学家用年间科学家用粒子轰击铝箔时粒子轰击铝箔时, ,发生的核反应方程为发生的核反应方程为 反应生成物反

58、应生成物 可以像天然放射性元素一样发生衰变可以像天然放射性元素一样发生衰变, ,核反核反应方程为应方程为 其中其中为中微子为中微子 为正电子。则下列说为正电子。则下列说法正确的是法正确的是( () )a.a.当温度、压强等条件变化时当温度、压强等条件变化时, ,放射性元素放射性元素 的半衰期随之变化的半衰期随之变化b.b.中微子的质量数中微子的质量数a=0,a=0,电荷数电荷数z=2z=2c.c.正电子产生的原因可能是质子衰变产生的正电子产生的原因可能是质子衰变产生的d.d.两个质子和两个中子结合成一个两个质子和两个中子结合成一个粒子粒子, ,则两个质子与两个中子的质量之和大则两个质子与两个中

59、子的质量之和大于于粒子的质量粒子的质量 274301132150alhepn，3015p30300a15141zpsie。3015p01e【解析解析】选选c c、d d。原子核的衰变是由原子核内部因素决定的。原子核的衰变是由原子核内部因素决定的, ,与外界环境无关与外界环境无关, ,因此半衰期不发生变化因此半衰期不发生变化, ,故故a a错误错误; ;根据质量数守恒可得中微子的质量数根据质量数守恒可得中微子的质量数a=30-a=30-30=0,30=0,电荷数电荷数z=15-14-1=0,z=15-14-1=0,故故b b错误错误; ;根据该衰变的本质可知根据该衰变的本质可知, ,正电子是由于

60、质子正电子是由于质子衰变产生的衰变产生的, ,故故c c正确正确; ;两个质子和两个中子结合成一个两个质子和两个中子结合成一个粒子的过程中释放核能粒子的过程中释放核能, ,根据质能方程可知质子与中子的质量之和一定大于根据质能方程可知质子与中子的质量之和一定大于粒子的质量粒子的质量, ,故故d d正确。正确。 10.10.科学家通过实验研究发现科学家通过实验研究发现, ,放射性元素放射性元素 有多种可能的衰变途径有多种可能的衰变途径 先先变成变成 可以经一次衰变变成可以经一次衰变变成 , ,也可以经一次衰变变成也可以经一次衰变变成 (x(x代表某代表某种元素种元素),), 最后都变成最后都变成