专题14波粒二象性及原子结构

1、物理专题十四波粒二象性及原子结构一、选择题1在射线管中，由阴极发射的电子被加速后打到阳极，会产生包括X光在内的各种能量的光子，其中光子能量最大值等于电子的动能，书籍阳极与阴极之间的电势差为普朗克常量电子电量和光速,则可知该射线管发出的光的( )A最短波长为 B最长波长为 C最小频率为 D最大频率为2诺贝尔物理学奖得主威拉德·博伊尔和乔治·史密斯的主要成就是发明了电荷耦合器件(CCD)图像传感器。他们的发明利用了爱因斯坦的光电效应原理。如图所示电路可研究光电效应规律。图中标有A和K的为光电管，其中K为阴极，A为阳极。理想电流计可检测通过光电管的电流，理想电压表用来指示光电管两

2、端的电压。现接通电源，用光子能量为 10.5eV的光照射阴极K，电流计中有示数，若将滑动变阻器的滑片P缓慢向右滑动，电流计的读数逐渐减小，当滑至某一位置时电流计的读数恰好为零，读出此时电压表的示数为6.0V；现保持滑片P的位置不变，以下判断正确的是（ ）A光电管阴极材料的逸出功为4.5eVB若增大入射光的强度，电流计的读数不为零C若用光子能量为12eV的光照射阴极K，光电子的最大初动能一定变大D若用光子能量为9.5eV的光照射阴极K，同时把滑片P向左移动少许，电流计的读数一定不为零3硅光电池是利用光电效应原理制成的器件,下列表述正确的是( )A硅光电池是把光能转变为电能的一种装置 B硅光电池中

3、吸收了光子能量的电子都能逸出 C逸出的光电子的最大初动能与入射光的频率无关 D任意频率的光照射到硅光电池上都能产生光电效应4用频率为光照射大量处于基态的氢原子，在所发射的光谱中仅能观测到频率分别为的三条谱线，且，则（ ） A B C D5以往我们认识的光电效应是单光子光电效应，即一个电子在短时间内能吸收到一个光子而从金属表面逸出。强激光的出现丰富了人们对于光电效应的认识，用强激光照射金属，由于其光子密度极大，一个电子在短时间内吸收多个光子成为可能，从而形成多光子电效应，这已被实验证实。光电效应实验装置示意如图。用频率为v的普通光源照射阴极k，没有发生光电效应，换同样频率为v的强激光照射阴极k，

4、则发生了光电效应；此时，若加上反向电压U，即将阴极k接电源正极，阳极A接电源负极，在kA之间就形成了使光电子减速的电场，逐渐增大U，光电流会逐渐减小；当光电流恰好减小到零时，所加反向电压U可能是下列的（其中W为逸出功，h为普朗克常量，e为电子电量）A B C D6如图，在光电效应实验中用a光照射光电管时，灵敏电流计指针发生偏转，而用b光照射光电管时，灵敏电流计指针不偏转，则（ ） Aa光的光强一定大于b光的光强 B电源极性可能是右边为正极，左边为负极 C电源极性可能是左边为正极，右边卫负极 D发生光电效应时，电流计中的光电流沿方向7氢原子在某三个相邻能级之间跃迁时，可发出三种不同波长的辐射光,

5、已知其中的两个波长分别为和且,则另一个波长可能是( )A B C D 8负电子对撞后湮灭成三个频率相同的光子，已经普朗克常量为h，电子质量为m，电荷量为e，电磁波在真空中传播速度为c。则生成的光子所形成的一束光射人折射率为的水中，其波长为A B C D 9卢瑟福提出了原子的核式结构模型，这一模型建立的基础是（ ） A粒子的散射实验 B对阴极射线的研究 C天然放射性现象的发现 D质子的发现10下列关于原子和原子核的说法正确的是（ ）A衰变现象说明电子是原子核的组成部分B波尔理论的假设之一是原子能量的量子化C放射性元素的半衰期随温度的升高而变短D比结合能越小表示原子核中的核子结合得越牢固11201

6、1年3月11日，日本发生里氏9.0级大地震，造成福岛核电站的核泄漏事故。在泄露的污染物中含有和两种放射性元素，它们通过一系列衰变产生对人体有危害的辐射，其中的衰变方程为，其半衰期为8天。下列说法正确的是 ( )A该核反应是衰变B原子核中含有78个中子C经过16天，75的原子核发生了衰变D虽然该反应出现质量亏损，但核反应前后的原子核总质量数不变12下列说法中正确的是( )A黑体热辐射强度的极大值随温度的升高向波长较大的方向移动 B物质波和光波都是概率波 C原子核越大，它的结合能越高，原子核中核子结合得越牢固 D衰变的实质是放射性原子核内的一个中子转化成一个质子和一个电子13用频率为的单色光照射某

7、种金属表面，发生了光电效应现象。现改为频率为的另一单色光照射该金属表面，下面说法正确的是（ ） A如果，能够发生光电效应 B如果，不能够发生光电效应 C如果，逸出光电子的最大初动能增大 D如果，逸出光电子的最大初动能不受影响14下列说法中正确的是（ ）A天然放射现象的发现，揭示了原子的核式结构B射线是波长很短的电磁波，它的穿透能力比射线要弱C若能测出核反应过程中的质量亏损，就能根据计算出核反应中释放的核能D一个氘核()与一个氚核()聚变生成一个氦核()的同时放出一个电子15关于核力与结合能，下列说法中正确的是（ ）A核力是短程力，与核子间的距离有关，有时表现为引 力，有时表现为斥力B核力具有饱

8、和性和短程性，原子核为了稳定，故重核在形成时其中子数多于质子数C比结合能小的原子核结合成或分解成比结合能大的原 子核时一定释放核能D原子核的结合能越大，核子结合得越牢固，原子越稳定16下列关于衰变射线裂变与聚变的说法中，正确的是（ ）。 A射线在电场和磁场中都不会发生偏转 B射线比射线更容易使气体电离 C太阳辐射的能量主要来源于重核裂变 D目前各地核电站产生的能量大多来自轻核聚变17普朗克常量，铝的逸出功，现用波长的光照射铝的表面(结果保留三位有效数字)。 (1)求光电子的最大初动能； (2)若射出的一个具有最大初动能的光电子正对一个原来静止的电子运动，求在此运动过程中两电子电势能增加的最大值

9、(电子所受的重力不计)。18氢原子模型中，轨道的量子化条件为：，其中为n级轨道半径，为n级的物质波的波长。已知电子电量e静电力恒量k电子质量m普朗克常量h（1）求第n级的电子轨道半径 （2）求第n级的电子的运动周期。 （3）偶电子素的量子化条件为（偶电子素是指反电子与电子构成的体系，它们绕两点中心做圆周运动），求偶电子素中第n级的电子轨道半径19(1)氢原子第能级的能量为，其中是基态能量，而=1，2，。若一氢原子发射能量为的光子后处于比基态能量高出的激发态，则氢原子发射光子前后分别处于第几能级?(2)一速度为的高速粒子()与同方向运动的氖核()发生弹性正碰，碰后粒子恰好静止。求碰撞前后氖核的速

10、度(不计相对论修正)。20“人造太阳”并不是像太阳一样悬挂在天空，而是建造在地球上的受控热核聚变反应堆或核聚变电站，它能像太阳一样通过核聚变反应放出能量，进而发电，在合肥科学岛，我国最新一代核聚变实验装置“EAST”首次成功获得电流超过200 kA时间近3 s的高温等离子放电，人造太阳能来自下面的反应：4个质子(氢核)聚变成1个a粒子，同时发射2个正电子和2个没有静止质量的中微子，“人造太阳”的总功率为P，质子、氢核、正电的质分别为，真空中的光速为c (1)写出核反应方程； (2)求核反应所释放的能量E (3)求在时间内参与上述热核反应的质子数目。21静止在匀强磁场中的放射性原子核X发生衰变，

11、衰变后带电粒子运动速度和磁感线垂直，两轨迹圆半径之比，带电粒子在轨迹圆上运动的周期之比。设衰变过程释放的核能全部转化成射线粒子和反冲核的动能，已知该衰变过程前后原子核的质量亏损为m。(1)该衰变为 衰变。(填“”或“”)(2)写出核反应方程(反冲核的元素符号可用Y表示)： 。(3)计算射线粒子和反冲核的动能。22利用反应堆工作时释放出的热能使水汽化以推动汽轮发电机发电，这就是核电站。核电站消耗的“燃料”很少，但功率却很大，目前，核能发电技术已经成熟，我国已具备了发展核电的基本条件。(1)核反应堆中的“燃料”是，完成下面的核反应方程式：；(2)一座100万千瓦的核电站，每年需要多少浓缩铀? 已知

12、铀核的质量为235.043 9 u，中子质量为1.008 7 u，锶(sr)核的质量为89.907 7 u，氙(Xe)核的质量为135.907 2 u。1u=1.66×10-27kg，浓缩铀中铀235的含量占2。(3)同样功率(100万千瓦)的火力发电站，每年要消耗多少吨标准煤?(已知标准煤的热值为2.93×104KJ/kg)(4)为了防止铀核裂变产物放出的各种射线对人体的危害 和对环境的污染，需采取哪些措施?(举两种)23（1）下列有关说法正确的是（ ）A核内的众多核子是靠万有引力和静电力结合在一起的B压力、温度对放射性元素衰变的快慢具有一定的影响C卢瑟福是利用放射源放出

13、的射线发现了质子,其核反应方程为D处在基态的氢原子可连续吸收光子，积累一定的能量后就会发生电离 （2） 静止的锂核（Li）俘获一个速度为7.7×106m/s的中子，发生核反应后若只产生了两个新粒子，其中一个粒子为氦核（He），它的速度大小是8.0×106m/s，方向与反应前的中子速度方向相同。求：写出此核反应的方程式； 求反应后产生的另一个粒子的速度大小及方向；物理答案专题十四 波粒二象性及原子结构1.BD 2.AC 【解析】本题考查了光电效应实验。由电路图可知图中所加电压为反向减速电压，根据题意可知遏止电压为6 V，由得=4.5V，选项A正确；当电压达到遏止电压时，所有电

14、子都不能到达A极，无论光强如何变化，电流计示数仍为零，选项B错；若光子能量增大，根据光电效应方程，光电子的最大初动能一定变大，选项C正确；若光子能量为9.5 eV的光照射阴极K，则遏止电压为5V，滑片P向左移动少许，电流计的读数仍为零，选项D错。3.A 4.B5.【答案】B 【 解析】由题意可知，用强激光照射发生光电效应时有（n=2,3,4,5,6-），在kA之间逐渐增大U，当光电流恰好减小到零时，由动能定理可得，联立可得（n=2,3,4,5,6-），对比各选项可知选B。 6.BC 7.CD 8. D 【解析】由质能方程可知正负电子湮灭时放出的核能,生成三个频率相同的光子，即,光在真空中波长,

15、由得在水中的波长,D正确.9.A10.B 11.BCD【解析】本题考查的是原子核的组成.核反应.半衰期等原子物理知识。该核反应是衰变，选项A错误；的中子数为131-53=78，选项B正确；16天为两个半衰期，有的发生了衰变，选项C正确；核反应前后，电荷数和质量数守恒，选项D正确。12.BD 13.AC14.C15.ABC 【解析】 本题考查了核力.比结合能的概念。由核力的概念可知，选项AB正确；比结合能越大，核子的平均质量越小，表示原子核中核子结合得越牢固，原子核越稳定，比结合能小的原子核结合成或分解成比结合能大的原子核时一定发生质量亏损，释放能量，选项C正确，D错误。16.AB17.（1）

16、（2）增加的电势能来自系统损失的动能，当两电子的速度相等时电势能最大，由动量守恒定律得损失的动能：所以，电势能增加的最大值为 18.（1） （2） （3）19.(1)设氢原子发射光子前后分别位于第与第能级，依题意有：和 解得(2)设碰撞前后氖核速度分别为.，由动量守恒与机械能守恒定律得：和且：解得：。20.（1） （2） （3）解析：（1）核反应方程式：。 （2）质量亏损为，根据爱因斯坦质能方程，核反应所释放的能量为。 （3）设时间内参与热核反应的质子数为,依据能量关系有,解得。21.解：(1) (2)回旋半径， a和b初动量大小相等，回旋周期 该核反应是衰变；b的电荷数2，质量数4；a的电荷数90，质量数234衰变方程(3)由得又 得 22.(1)根据核电荷数守恒和质量数守恒可得：Xe的质量数为136，Sr的核电荷数为38(2)该反应的质量亏损为=235.0439u+1.0087u-89.9077u-135.9072u-10×1.0087u=0.1507u 根据爱因斯坦质能方程=0.1507×1.66×10-27×(3×108)2=2.3×10-11(J) 核电站每年所需的能量=1.0×109