浙江专用2022高考物理二轮复习微专题突破练二十一波粒二象性和原子物理

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.α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;α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、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α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.用波长为2.0×10-7m的紫外线照射钨的表面,释放出来的光电子中最大的动能是4.7×10-19J。由此可知,钨的极限频率是:(普朗克常量h=6.63×10-34J·s,光速c=3.0×108m/s,结果取两位有效数字) (

)A.5.5×1014Hz B.7.9×1014HzC.9.8×1014Hz D.1.2×1015Hz【解析】选B。据Ekm=hν-W,W=hν0,ν=可得:ν0=,代入数据得:ν0=7.9×1014Hz,故选B。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.如图所示,光滑水平面上有两个大小相同的钢球A、B,A球的质量大于B球的质量。开始时A球以一定的速度向右运动,B球处于静止状态。两球碰撞后均向右运动。设碰撞前A球的德布罗意波的波长为λ1,碰撞后A、B两球的德布罗意波的波长分别为λ2和λ3,则下列关系正确的是 (

)A.λ1=λ2=λ3 B.λ1=λ2+λ3C.λ1=

D.λ1=【解析】选D。球A、B碰撞过程中满足动量守恒,得pB′-0=pA-pA′;由λ=,可得p=,所以动量守恒表达式也可写成:,所以λ1=,故选项D正确。6.(多选)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656nm。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656nmB.用波长为325nm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633nm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656nm,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.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ν1,ν2,…,ν6的六种光谱线,且ν1<ν2<…<ν6,则E等于 (

)A.hν1

B.hν6C.h(ν5-ν1) D.h(ν1+ν2+…+ν6)【解析】选A。对于量子数n=3的一群氢原子,当它们向较低的激发态或基态跃迁时,可能产生的谱线条数为=3,由此可判定氢原子吸收光子后的能量的能级是n=4,且从n=4到n=3放出的光子能量最小,频率最低即为ν1,因此,处于n=3能级的氢原子吸收频率ν1的光子(能量E=hν1),从n=3能级跃迁到n=4能级后,可发出6种频率的光谱线。故答案为A。8.氢原子的能级图如图所示。用某种单色光照射容器中大量处于n=2能级的氢原子,氢原子吸收这种光子后,能发出波长分别为λ1、λ2、λ3的三种光子(λ1>λ2>λ3)。则照射光光子的波长为 (

)A.λ1

B.λ3

C.λ1-λ2

D.λ2+λ3【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。氢原子吸收这种光子后,能发出波长分别为λ1、λ2、λ3的三种光子(λ1>λ2>λ3)。根据光子频率ν=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=hν1,所以照射光光子的波长为λ1。故选A。9.如图所示为氢原子的能级图。用光子能量为13.06eV的光照射一群处于基态的氢原子,可能观测到氢原子发射不同波长的光有 (

)A.15种 B.10种C.4种 D.1种【解析】选B。吸收13.06eV能量后氢原子处于量子数n=5的激发态,故可产生10种不同波长的光,故B正确。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ΔE也是量子化的,只能是一些特定的数值,根据ΔE=hν,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ΔE=hν,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

+X+ΔE(ΔE为释放的核能,X为新生成的粒子),已知

的半衰期为1.2min,则下列说法正确的是 (

)A.此反应为β衰变B.

核和

核具有相同的质量数C.

衰变过程中总质量减小D.64g

经过6min还有1g

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β衰变,所以A选项是正确的核和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;6min经过了5个半衰期,则未衰变的质量m=m0()n=m0()5=64×g=2g,故D错误。12.现有三个核反应:下列说法正确的是 (

)A.①是裂变,②是β衰变,③是聚变B.①是聚变,②是裂变,③是β衰变C.①是β衰变,②是裂变,③是聚变D.①是β衰变,②是聚变,③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,①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,②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,③为聚变。故选项C正确。13.一个质子和一个中子聚变结合成一个氘核,同时辐射一个γ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.核反应方程是

B.聚变反应中的质量亏损Δm=m1+m2-m3C.辐射出的γ光子的能量E=(m3-m1-m2)c2D.γ光子的波长λ=【解析】选B。核反应方程是,质量亏损Δm=m1+m2-m3,根据质能方程,辐射出的γ光子的能量E=(m1+m2-m3)c2,γ光子的波长λ=。故选项B正确。14.(多选)某原子核的衰变过程是ABC,符号表示放出一个β粒子,

表示放出一个α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

,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

注入人体

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γ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.

在人体内衰变方程是

B.正、负电子湮灭方程是

→2γC.在PET中

主要用途是作为示踪原子D.在PET中

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γ光子,即注入人体内的衰变放出正电子和人体内的负电子湮灭转化为γ光子,因此主要用途是作为示踪原子,故C正确,D错误。16.(多选)“中国核潜艇之父”——黄旭华获评全国道德模范。下列有关