(通用版)高考物理二轮专题复习13 原子物理(解析版)

秘籍13原子物理高考频度：★★★★☆难易程度：★★★☆☆考向一波粒二象性真题演练【典例1】（2018·全国II卷）用波长为300nm的光照射锌板，电子逸出锌板表面的最大初动能为1.28×10–19J。已知普朗克常量为6.63×10–34J·s，真空中的光速为3.00×108m·s–1，能使锌产生光电效应的单色光的最低频率约为A．1×1014HzB．8×1014HzC．2×1015HzD．8×1015Hz【答案】B【解析】知道光电效应方程SKIPIF1<0；知道逸出功SKIPIF1<0并结合两个公式求解。由光电效应方程式得：SKIPIF1<0，得：SKIPIF1<0，刚好发生光电效应的临界频率为SKIPIF1<0，则SKIPIF1<0，代入数据可得：SKIPIF1<0，故B正确。怎样解决有关光电效应规律应用的题目解决有关光电效应规律的应用的题目，只需理解并熟记以下规律即可：(1)入射光强度eq\o(→,\s\up7(决定着),\s\do5())单位时间内发射出来的电子数；(2)入射光的频率eq\o(→,\s\up7(决定着),\s\do5())eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(能否产生光电效应、,发生光电效应时光电子,的最大初动能.))模拟精炼如图所示为光电管的使用原理图．已知当有波长为λ0的光照射到阴极K上时，电路中有光电流，则()A．若换用波长为λ1(λ1＞λ0)的光照射阴极K时，电路中一定没有光电流B．若换用波长为λ2(λ2＜λ0)的光照射阴极K时，电路中光电流一定增大C．若将电源极性反接，电路中仍可能有光电流产生D．增加电路中电源两极电压，电路中光电流一定增大【答案】C【解析】题给条件λ0的光照射阴极K有电流，不是恰有光电流，故A项错；达到饱和值后，光电流与入射光的强度成正比，故B项错；增加电路中电源两极电压达饱和电流后，电流不变，可判断D项错；若将电源极性反接，只要光电子的最大初动能Ek＞eU，就有光电子到达另一极形成光电流，故C项正确。考向二原子结构与能级真题演练【典例2】（2019·新课标全国Ⅰ卷）氢原子能级示意图如图所示。光子能量在1.63eV~3.10eV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．12.09eV B．10.20eV C．1.89eV D．1.5leV【答案】A【解析】由题意可知，基态（n=1）氢原子被激发后，至少被激发到n=3能级后，跃迁才可能产生能量在1.63eV~3.10eV的可见光。故SKIPIF1<0。故本题选A。能使原子能级跃迁的两种方式(1)吸收光子能量：原子若是吸收光子能量而被激发，光子的能量必须等于两能级差，否则不被吸收，即hν＝Em－En.(2)吸收外来实物粒子：原子若吸收外来的实物粒子，由于实物粒子的动能可全部或部分地被原子吸收，所以只要实物粒子的能量大于等于两能级差值(E≥Em－En)，均可使原子发生跃迁．模拟精炼．(2020·河北石家庄检测)(多选)已知金属钙的逸出功为2.7eV，氢原子的能级图如图所示，一群氢原子处于量子数为n＝4的能级状态，则下列说法中正确的是()A．氢原子可能辐射6种频率的光子B．氢原子可能辐射5种频率的光子C．有3种频率的辐射光子能使钙发生光电效应D．有4种频率的辐射光子能使钙发生光电效应【答案】AC【解析】从n＝4能级跃迁可能产生的光子为6种；若产生光电效应，则光子的能量需要大于2.7eV，此时只有第4能级跃迁到第1能级、第3能级跃迁到第1能级、第2能级跃迁到第1能级，这3种频率的光子能使钙发生光电效应。考向三原子核与核能真题演练【典例3】（2019·新课标全国Ⅱ卷）太阳内部核反应的主要模式之一是质子—质子循环，循环的结果可表示为SKIPIF1<0，已知SKIPIF1<0和SKIPIF1<0的质量分别为SKIPIF1<0和SKIPIF1<0，1u=931MeV/c2，c为光速。在4个SKIPIF1<0转变成1个SKIPIF1<0的过程中，释放的能量约为A．8MeV B．16MeV C．26MeV D．52MeV【答案】C【解析】由SKIPIF1<0知SKIPIF1<0，SKIPIF1<0=SKIPIF1<0SKIPIF1<0，忽略电子质量，则：SKIPIF1<0，故C选项符合题意；核反应方程及核能的计算(1)掌握核反应方程中的两守恒：①质量数守恒；②电荷数守恒．(2)核能的计算方法．①根据爱因斯坦质能方程，用核反应的质量亏损的千克数乘以真空中光速c的平方，即ΔE＝Δmc2(J)②根据1原子质量单位(u)相当于931.5兆电子伏(MeV)能量，用核反应的质量亏损的原子质量单位数乘以931.5MeV，即ΔE＝Δm×931.5(MeV)．③如果核反应时释放的核能是以动能形式呈现，则核反应过程中系统动能的增量即为释放的核能．模拟精炼(2020·山西晋城一模，1)一静止的磷原子核eq\o\al(32,15)P发生β衰变转变成eq\o\al(32,16)S，核反应方程为eq\o\al(32,15)P→eq\o\al(32,16)S＋eq\o\al(0,－1)e，下列说法正确的是()A．核反应产生的eq\o\al(32,16)S与eq\o\al(0,－1)e动能相等B．核反应产生的eq\o\al(32,16)S与eq\o\al(0,－1)e速度等大反向C．核反应产生的eq\o\al(32,16)S与eq\o\al(0,－1)e动量等大反向D．核反应产生的eq\o\al(32,16)S与eq\o\al(0,－1)e的质量之和与eq\o\al(32,15)P相等【答案】C【解析】核反应前后动量守恒，核反应前eq\o\al(32,15)P是静止的，动量等于零，可知核反应后两生成物的动量等大反向，选项C正确；根据动能和动量的关系Ek＝eq\f(p2,2m)可知eq\o\al(32,16)S与eq\o\al(0,－1)e的动能不相等，选项A错误；因为eq\o\al(32,16)S与eq\o\al(0,－1)e质量不相等，动量大小相等，所以速度大小不相等，选项B错误；由于核反应存在质量亏损，选项D错误。代入数据解得：Q＝4×10－3J横扫千军1．(2019·沈阳联考)如图所示，根据氢原子的能级图，现让一束单色光照射到一群处于基态(量子数n＝1)的氢原子上，受激的氢原子能自发地发出6种不同频率的光，则照射氢原子的单色光的光子能量为A．13.6eV B．3.4eVC．12.75eV D．12.09eV【答案】C【解析】根据受激的氢原子能自发地发出6种不同频率的光，有6＝eq\f(nn－1,2)，解得n＝4，即能自发地发出6种不同频率的光的受激氢原子一定是在n＝4能级，则照射处于基态的氢原子的单色光的光子能量为－0.85eV－(－13.6eV)＝12.75eV，C正确。2．“慧眼”观测的范围是美丽的银河系，γ射线暴是主要研究的对象之一。γ射线暴是来自天空中某一方向的γ射线强度在短时间内突然增强，随后又迅速减弱的现象，它是仅次于宇宙大爆炸的爆发现象。下列关于γ射线的论述中正确的是()A．γ射线同α、β射线一样，都是高速带电粒子流B．γ射线的穿透能力比α射线强，但比β射线弱C．γ射线是原子核能级跃迁时产生的D．利用γ射线可以使空气电离，消除静电【答案】C【解析】γ射线是电磁波，不是高速带电粒子流，A错误；α、β、γ三种射线中，γ射线能量最高，穿透能力最强，B错误；利用α射线的电离作用可以使空气电离，将静电泄出，从而消除有害静电，D错误；γ射线是原子核能级跃迁时产生的，C正确。3．中子n、质子p、氘核D的质量分别为mn、mp、mD。现用光子能量为E的γ射线照射静止氘核使之分解，反应方程为γ＋D→p＋n。若分解后的中子、质子的动能可视为相等，则中子的动能是()A.eq\f(1,2)[(mD－mp－mn)c2－E]B.eq\f(1,2)[(mp＋mn－mD)c2＋E]C.eq\f(1,2)[(mD－mp－mn)c2＋E]D.eq\f(1,2)[(mp＋mn－mD)c2－E]【答案】C【解析】氘核分解成中子、质子时，质量增加Δm＝mp＋mn－mD，所以2Ek＝E－(mp＋mn－mD)c2，中子动能为Ek＝eq\f(1,2)[(mD－mp－mn)c2＋E]。故C正确。4．如图所示是氢原子从n＝3、4、5、6能级跃迁到n＝2能级时辐射的四条光谱线，其中频率最大的是()A．Hα B．HβC．Hγ D．Hδ【答案】D【解析】根据能级跃迁公式可知，当氢原子由第6能级跃迁到第2能级时，发出光子的能量最高，为hν＝E6－E2，辐射的光子Hδ频率最大，故D选项正确。5．(多选)(2019·周口模拟)卢瑟福通过用α粒子(eq\o\al(4,2)He)轰击氮核(eq\o\al(14,7)N)的实验，首次实现了原子核的人工转变，则下列说法中正确的是()A．该核反应的方程为eq\o\al(4,2)He＋eq\o\al(14,7)N→eq\o\al(17,8)O＋eq\o\al(1,1)HB．通过此实验发现了质子C．原子核在人工转变的过程中，电荷数可以不守恒D．在此实验中，核子反应前的总质量一定等于反应后的总质量【答案】AB【解析】由质量数守恒和电荷数守恒，可知核反应方程为：eq\o\al(4,2)He＋eq\o\al(14,7)N→eq\o\al(17,8)O＋eq\o\al(1,1)H，选项A正确；卢瑟福通过此实验发现了质子，选项B正确；在原子核的人工转变过程中，其电荷数守恒，选项C错误；由于在核反应中有能量转化，所以质量数守恒，质量不守恒，选项D错误。6．(多选)在某些恒星内，3个α粒子结合成1个C原子核，C原子核的质量是12.0000u，He原子核的质量是4.0026u。已知1u＝1.66×10－27kg,1eV＝1.6×10－19J。则()A．反应过程中的质量亏损是0.0078uB．反应过程中的质量亏损是1.29×10－29kgC．反应过程中释放的能量是7.