2020届一轮复习人教版波粒二象性原子物理课件(86张)

1、专题十三波粒二象性原子物理一轮复习专题十三波粒二象性原子物理一轮复习A组自主命题江苏卷题组考点一光的波粒二象性五年高考1.2014江苏单科,12C(1)已知钙和钾的截止频率分别为7.731014 Hz和5.441014 Hz,在某种单色光的照射下两种金属均发生光电效应,比较它们表面逸出的具有最大初动能的光电子,钙逸出的光电子具有较大的()A.波长B.频率C.能量D.动量答案A由光电效应方程Ekm=h-W=h-h0,钙的截止频率大,因此钙中逸出的光电子的最大初动能小,因动量p=,故动量小,由=,可知波长较大,则频率较小,选项A正确。考查点本题考查光电效应等知识,属于中等难度题。错解分析本题推理过

2、程用到的公式有Ekm=h-h0、p=、=,部分考生因忘记公式而猜答案造成错答。因此,学习过程中一定要打牢基础。A组自主命题江苏卷题组五年高考1.2014江苏单科,12.2011江苏单科,12C(1)下列描绘两种温度下黑体辐射强度与波长关系的图中,符合黑体辐射实验规律的是() 答案A根据黑体辐射的实验规律:随着温度的升高,各波长的辐射强度都增加,辐射强度的极大值向波长较短的方向移动,可知正确答案为A。2.2011江苏单科,12C(1)下列描绘两种温度下黑体3.2015江苏单科,12C(1)(多选)波粒二象性是微观世界的基本特征,以下说法正确的有()A.光电效应现象揭示了光的粒子性B.热中子束射到

3、晶体上产生衍射图样说明中子具有波动性C.黑体辐射的实验规律可用光的波动性解释D.动能相等的质子和电子,它们的德布罗意波长也相等考查点本题考查波粒二象性、光电效应、黑体辐射、德布罗意波长等知识,属于中等难度题。错解分析漏选B的较多,说明这部分考生对该知识点掌握不清。答案AB黑体辐射的实验规律可用光的粒子性解释,C错误;由=,p=,得=,动能相等的质子和电子质量相差很多,所以德布罗意波长不相等,D错误。3.2015江苏单科,12C(1)(多选)波粒二象性是微4.2018江苏单科,12C(2)光电效应实验中,用波长为0的单色光A照射某金属板时,刚好有光电子从金属表面逸出。当波长为 的单色光B照射该金

4、属板时,光电子的最大初动能为,A、B两种光子的动量之比为。(已知普朗克常量为h、光速为c)4.2018江苏单科,12C(2)光电效应实验中,用波长答案12解析由爱因斯坦光电效应方程可知EkA=h-W0=0,得W0=hEkB=h-h=A种光子的动量pA=B种光子的动量pB=得pApB=12答案12解析由爱因斯坦光电效应方程可知EkA5.2017江苏单科,12C(2)质子H)和粒子He)被加速到相同动能时,质子的动量(选填“大于”、“小于”或“等于”)粒子的动量,质子和粒子的德布罗意波波长之比为。答案小于21解析由动量与动能的关系p=可知,Ek相同时,质量小的动量也较小,故质子的动量小于粒子的动量

5、。德布罗意波长=,而p,故,则H=21。5.2017江苏单科,12C(2)质子H)和粒子H6.2019江苏单科,12(3)在“焊接”视网膜的眼科手术中,所用激光的波长=6.410-7 m,每个激光脉冲的能量E=1.510-2 J。求每个脉冲中的光子数目。(已知普朗克常量h=6.6310-34 Js,光速c=3108 m/s。计算结果保留一位有效数字)6.2019江苏单科,12(3)在“焊接”视网膜的眼科手答案51016 解析本题考查了光的波粒二象性中粒子性问题,考查了学生的理解能力,体现了物理观念中能量观念的素养要素,渗透了关注社会发展、科技进步、生产生活的价值观念。光子能量=,光子数目n=,

6、代入数据得n=51016。答案51016 解析本题考查了光的波粒二象性中粒子性问7.2016江苏单科,12C(3)几种金属的逸出功W0见下表:用一束可见光照射上述金属的表面,请通过计算说明哪些能发生光电效应。已知该可见光的波长范围为 4.010-77.610-7 m,普朗克常量h=6.6310-34 Js。金属钨钙钠钾铷W0(10-19 J)7.265.123.663.603.41答案见解析解析光子的能量E=,取=4.010-7 m,则E5.010-19 J根据EW0判断,钠、钾、铷能发生光电效应。7.2016江苏单科,12C(3)几种金属的逸出功W0见8.2012江苏单科,12C(3)A、B

7、两种光子的能量之比为21,它们都能使某种金属发生光电效应,且所产生的光电子最大初动能分别为EA、EB。求A、B两种光子的动量之比和该金属的逸出功。答案21EA-2EB 解析光子能量=h,动量p=,且=得p=,则pApB=21A光照射时,光电子的最大初动能EA=A-W0,同理,EB=B-W0解得W0=EA-2EB8.2012江苏单科,12C(3)A、B两种光子的能量之9.2018江苏单科,12C(1)已知A和B两种放射性元素的半衰期分别为T和2T,则相同质量的A和B经过2T后,剩有的A和B质量之比为()A.14B.12C.21D.41考点二原子与原子核答案B经过2T后A剩余的质量mA=m=,B剩

8、余的质量mB=m=,=12。规律总结质量为m的放射性元素经过n个半衰期剩余该放射性元素的质量m=。9.2018江苏单科,12C(1)已知A和B两种放射性元10.2016江苏单科,12C(1)贝可勒尔在120年前首先发现了天然放射现象,如今原子核的放射性在众多领域中有着广泛应用。下列属于放射性衰变的是()ACNeBUnIY+nCHHHenDHeAlPn答案AA是衰变,B是核裂变,C是核聚变,D是原子核的人工转变,所以A符合题意。10.2016江苏单科,12C(1)贝可勒尔在120年前11.2017江苏单科,12C(1)(多选)原子核的比结合能曲线如图所示。根据该曲线,下列判断正确的有()AHe核

9、的结合能约为14 MeVBHe核比Li核更稳定C.两个H核结合成He核时释放能量DU核中核子的平均结合能比Kr核中的大11.2017江苏单科,12C(1)(多选)原子核的比结答案BC本题考查原子核的相关知识。由图像可知He的比结合能约为7 MeV,其结合能应为28 MeV,故A错误。比结合能较大的核较稳定,故B正确。比结合能较小的核结合成比结合能较大的核时释放能量,故C正确。比结合能就是平均结合能,故由图可知D错误。知识归纳对比结合能的理解比结合能较小的核结合成比结合能大些的核为轻核聚变; 比结合能较小的重核,分裂成几个比结合能较大的中等质量的核,为重核裂变。上述两类核反应均放出核能。比结合能

10、越大的核越稳定。答案BC本题考查原子核的相关知识。知识归纳对比结12.2019江苏单科,12(2)100年前,卢瑟福用粒子轰击氮核打出了质子。后来,人们用粒子轰击Ni核也打出了质子HeNiCuH+X,该反应中的X是(选填“电子”“正电子”或“中子”)。此后,对原子核反应的持续研究为核能利用提供了可能。目前人类获得核能的主要方式是(选填“核衰变”“核裂变”或“核聚变”)。12.2019江苏单科,12(2)100年前,卢瑟福用答案中子核裂变解析本题通过原子核的人工转变考查了核反应方程中的质量数守恒、电荷数守恒等规律。考查学生的理解能力,体现了物理观念中的物质观念要素。由质量数守恒与电荷数守恒可确定

11、X应是n,是中子。目前人类对和平利用核聚变获得能量的技术还不成熟,而衰变中能量释放速率太缓慢,故目前利用核能的主要方式是核裂变。关联知识核反应中四大守恒规律:(1)质量数守恒;(2)电荷数守恒;(3)能量守恒;(4)动量守恒。答案中子核裂变解析本题通过原子核的人工转变考查了核反应13.2015江苏单科,12C(2)核电站利用原子核链式反应放出的巨大能量进行发电U是核电站常用的核燃料U受一个中子轰击后裂变成Ba和Kr两部分,并产生个中子。要使链式反应发生,裂变物质的体积要(选填“大于”或“小于”)它的临界体积。答案3大于解析由UnBaKr+n可知,会产生3个中子,要使裂变持续进行(链式反应),裂

12、变物质的体积需大于它的临界体积。考查点本题考查原子核反应方程、链式反应等知识,属于中等难度题。友情提醒原子核反应方程中若两端有相同的粒子,写方程时不可约掉。13.2015江苏单科,12C(2)核电站利用原子核链式14.2013江苏单科,12C(1)(2)(1)如果一个电子的德布罗意波长和一个中子的相等,则它们的也相等。A.速度B.动能C.动量D.总能量(2)根据玻尔原子结构理论,氦离子(He+)的能级图如图所示。电子处在n=3轨道上比处在n=5轨道上离氦核的距离(选填“近”或“远”)。当大量He+处在n=4的激发态时,由于跃迁所发射的谱线有条。 14.2013江苏单科,12C(1)(2)(1)

13、如果一个答案(1)C(2)近6解析(1)由德布罗意波长=知二者的动量应相同,故C正确,由p=mv可知二者速度不同,Ek=mv2=,二者动能不同,由E=mc2可知总能量也不同,A、B、D均错。(2)量子数小的轨道半径小,因此n=3的轨道比n=5的轨道离核近;能级跃迁发射的谱线条数为=6条。考查点本题考查玻尔的原子结构理论等知识,属于中等难度题。知识链接原子的结构模型与天体运动的行星模型有许多相似之处,注意采用类比学习法掌握原子的结构。答案(1)C(2)近6解析(1)由德布罗意波长=15.2015江苏单科,12C(3)取质子的质量mp=1.672 610-27 kg,中子的质量mn=1.674 9

14、10-27 kg,粒子的质量m=6.646 710-27 kg,光速c=3.0108 m/s。请计算粒子的结合能。(计算结果保留两位有效数字)答案4.310-12 J解析组成粒子的核子与粒子的质量差为m=(2mp+2mn)-m结合能E=mc2代入数据得E=4.310-12 J考查点本题考查结合能等知识,属于中等难度题。友情提醒计算结果一定要注意有效数字位数的要求。15.2015江苏单科,12C(3)取质子的质量mp=116.2012江苏单科,12C(1)(2)(1)如图所示是某原子的能级图,a、b、c为原子跃迁所发出的三种波长的光。在下列该原子光谱的各选项中,谱线从左向右的波长依次增大,则正确

15、的是()(2)一个中子与某原子核发生核反应,生成一个氘核,其核反应方程式为。该反应放出的能量为Q,则氘核的比结合能为。16.2012江苏单科,12C(1)(2)(1)如图所示答案(1)C(2nHH 解析(1)由h=h=E初-E末可知该原子跃迁前后的能级差越大,对应光子的能量越大,波长越短。由图知a对应光子能量最大,波长最短,c次之,而b对应光子能量最小,波长最长,故C正确。(2)依据质量数守恒与电荷数守恒可得到核反应方程式。比结合能为平均每个核子释放的核能,此反应中共2个核子,故比结合能为Q/2。答案(1)C(2nHH 解析(1)由h17.2011江苏单科,12C(2)(3)(2)按照玻尔原子

16、理论,氢原子中的电子离原子核越远,氢原子的能量(选填“越大”或“越小”)。已知氢原子的基态能量为E1(E1ca,则三种光在三棱镜中的折射率nbncna,据此可判断通过棱镜后光的折射情况,C选项正确,A、B、D项均错误。解题关键从图像中分析出三种光的频率关系,从而得出它们在三棱镜中的折射率的大小关系。答案C本题考查了考生的科学思维能力,体现了应用与创3.(2018课标,17,6分)用波长为300 nm的光照射锌板,电子逸出锌板表面的最大初动能为1.2810-19 J。已知普朗克常量为6.6310-34 Js,真空中的光速为3.00108 ms-1。能使锌产生光电效应的单色光的最低频率约为()A.

17、11014 HzB.81014 HzC.21015 HzD.81015 Hz答案B本题考查光电效应规律。由光电效应方程得Ek=-W0,而能使锌产生光电效应的单色光的最低频率0应满足h0=W0,联立得0=-=81014 Hz,故选项B正确。方法技巧光电效应现象的判断能使金属产生光电效应的单色光的最低频率即恰好发生光电效应的条件:照射光的能量等于金属的逸出功。3.(2018课标,17,6分)用波长为300 nm的光照4.(2017课标,19,6分)(多选)在光电效应实验中,分别用频率为a、b的单色光a、b照射到同种金属上,测得相应的遏止电压分别为Ua和Ub、光电子的最大初动能分别为Eka和Ekb。

18、h为普朗克常量。下列说法正确的是()A.若ab,则一定有Uab,则一定有EkaEkbC.若UaUb,则一定有Ekab,则一定有ha-Ekahb-Ekb 答案BC本题考查光电效应方程、对遏止电压的理解。光照射到同种金属上,同种金属的逸出功相同。若ab,据Ek=h-W0可知,EkaEkb,则B项正确。由Ek=eU,可知UaUb,则A项错误。若UaUb,说明EkaEkb,则C项正确。由Ek=h-W0得h-Ek=W0,而同一种金属W0相同,与入射光的频率无关,故ha-Eka=hb-Ekb,则D项错误。4.(2017课标,19,6分)(多选)在光电效应实验中,5.2016课标,35(1),5分(多选)现

19、用某一光电管进行光电效应实验,当用某一频率的光入射时,有光电流产生。下列说法正确的是()A.保持入射光的频率不变,入射光的光强变大,饱和光电流变大B.入射光的频率变高,饱和光电流变大C.入射光的频率变高,光电子的最大初动能变大D.保持入射光的光强不变,不断减小入射光的频率,始终有光电流产生E.遏止电压的大小与入射光的频率有关,与入射光的光强无关答案ACE保持入射光的频率不变,入射光的光强变大,单位时间内逸出的光电子个数增加,则饱和光电流变大,故A正确。饱和光电流的大小与入射光的频率无直接关系,故B错。由Ek=h-W,可知C正确。当入射光的频率小于金属的极限频率时,光电效应不能发生,故D错。由e

20、U=mv2=h-W得eU=h-W,可见,遏止电压U随的增大而增大,与入射光的光强无关,故E正确。5.2016课标,35(1),5分(多选)现用某一光电6.(2019课标,14,6分)氢原子能级示意图如图所示。光子能量在1.63 eV3.10 eV的光为可见光。要使处于基态(n=1)的氢原子被激发后可辐射出可见光光子,最少应给氢原子提供的能量为()A.12.09 eVB.10.20 eVC.1.89 eVD.1.51 eV考点二原子与原子核6.(2019课标,14,6分)氢原子能级示意图如图所示。答案A本题考查原子的能级跃迁问题,体现了模型建构的核心素养。由题图数据分析可知,只有氢原子从n=3能

21、级跃迁到n=2能级辐射出的光子能量在可见光光子能量范围内,所以处于基态(n=1)的氢原子最少也要跃迁到n=3能级,氢原子吸收的能量最少为E=E3-E1=12.09 eV,故选A。易错警示本题易错选C,没有注意到氢原子原本处于“基态(n=1)”。答案A本题考查原子的能级跃迁问题,体现了模型建构的7.(2018课标,14,6分)1934年,约里奥-居里夫妇用粒子轰击铝核Al,产生了第一个人工放射性核素X:Aln+X。X的原子序数和质量数分别为()A.15和28B.15和30C.16和30D.17和31答案B本题考查核反应方程。在核反应过程中,质量数和电荷数分别守恒,则X的原子序数为2+13=15,

22、X的质量数为4+27-1=30,选项B正确。规律总结核反应方程的特点核反应过程中,质量数和电荷数分别守恒。7.(2018课标,14,6分)1934年,约里奥-居里夫8.(2018天津理综,1,6分)国家大科学工程中国散裂中子源(CSNS)于2017年8月28日首次打靶成功,获得中子束流,可以为诸多领域的研究和工业应用提供先进的研究平台。下列核反应中放出的粒子为中子的是()A N俘获一个粒子,产生O并放出一个粒子BAl俘获一个粒子,产生P并放出一个粒子CB俘获一个质子,产生Be并放出一个粒子DLi俘获一个质子,产生He并放出一个粒子8.(2018天津理综,1,6分)国家大科学工程中国散裂答案B本

23、题考查核反应方程。由核反应过程中遵循质量数、电荷数均守恒的原则,可写出选项中的四个核反应方程N+HeOH,选项A错误AlHePn,选项B正确。BeHe,选项C错误LiHHeHe,选项D错误。解题关键核反应中的两守恒根据核反应过程中质量数和电荷数均守恒的原则,写出核反应方程,同时应熟记几种常用的微观粒子的表示方法。答案B本题考查核反应方程。由核反应过程中遵循质量数9.2016课标,35(1),5分(多选)一静止的铝原子核Al俘获一速度为1.0107 m/s的质子p后,变为处于激发态的硅原子核Si*。下列说法正确的是()A.核反应方程为pAlSi*B.核反应过程中系统动量守恒C.核反应过程中系统能

24、量不守恒D.核反应前后核子数相等,所以生成物的质量等于反应物的质量之和E.硅原子核速度的数量级为105 m/s,方向与质子初速度的方向一致答案ABE质子p即H,核反应方程为pAlSi*,A项正确;核反应过程遵循动量守恒定律,B项正确;核反应过程中系统能量守恒,C项错误;在核反应中质量数守恒,但会发生质量亏损,所以D项错误;设质子的质量为m,则Si*的质量为28m,由动量守恒定律有mv0=28mv,得v= m/s3.6105 m/s,方向与质子的初速度方向相同,故E项正确。9.2016课标,35(1),5分(多选)一静止的铝原10.2016课标,35(1),5分在下列描述核过程的方程中,属于衰变

25、的是,属于衰变的是,属于裂变的是,属于聚变的是。(填正确答案标号)ACNeBPSeCUThHeDNHeOHEUnXeSr+nFHHHen答案CABEF解析天然放射性元素自发地放出粒子(即氦核He)的衰变属于衰变;放出粒子的衰变属于衰变;重核分裂成几个中等质量原子核的现象为核裂变;轻原子核聚合成较重原子核的反应为核聚变。10.2016课标,35(1),5分在下列描述核过程的C组教师专用题组考点一光的波粒二象性1.2015课标,35(1),5分(多选)实物粒子和光都具有波粒二象性。下列事实中突出体现波动性的是()A.电子束通过双缝实验装置后可以形成干涉图样B.射线在云室中穿过会留下清晰的径迹C.人

26、们利用慢中子衍射来研究晶体的结构D.人们利用电子显微镜观测物质的微观结构E.光电效应实验中,光电子的最大初动能与入射光的频率有关,与入射光的强度无关答案ACD电子束通过双缝产生干涉图样,体现的是波动性,A正确;射线在云室中留下清晰的径迹,不能体现波动性,B错误;衍射体现的是波动性,C正确;电子显微镜利用了电子束波长短的特性,D正确;光电效应体现的是光的粒子性,E错误。C组教师专用题组1.2015课标,35(1),5分(2.(2016天津理综,2,6分)如图是a、b两光分别经过同一双缝干涉装置后在屏上形成的干涉图样,则()A.在同种均匀介质中,a光的传播速度比b光的大B.从同种介质射入真空发生全

27、反射时a光临界角大C.照射在同一金属板上发生光电效应时,a光的饱和电流大D.若两光均由氢原子能级跃迁产生,产生a光的能级能量差大2.(2016天津理综,2,6分)如图是a、b两光分别经过同答案D由a、b两光的干涉图样结合x=知,ab、nanb,由n=知vavb,A项错误。sin C=,故CaQ1B.X是He,Q2Q1C.X是He,Q2Q1D.X是He,Q2Q1 C组20172019年高考模拟应用创新题组1.201答案BHCN中质量亏损为:m1=(1.007 8+12.000 0-13.005 7)u=0.002 1u。根据电荷数守恒和质量数守恒可知HNC+X中,X的电荷数为2、质量数为4,故X为粒子,即He,质量亏损为:m2=(1.007 8+15.000 1-12.000 0-4.002 6)u=0.005 3u。根据爱因斯坦质能方程可知:Q1=m1c2,Q2=m2c2,则Q1Q2,故B正确,A、C、D错误。解题思路根据