2023届高考物理一轮复习练习：动量守恒波粒二象性原子物理含解析

2023届高考物理：动量守恒、波粒二象性、原子物理一轮练习附答案

专题：动量守恒、波粒二象性、原子物理

一、选择题。

1、我国成功发射了30多颗北斗导航卫星，该卫星采用的星载氢原子钟是利用氢原子能级跃

迁时辐射出来的光子（电磁波）去控制石英钟的.如图为氢原子的能级图，以下说法正确的是

（）

nEleV

co------------------------0

5-----------------------------0.54

4-----------------------------0.85

3------------------------------1.51

2-----------------------------3.4

1-13.6

A.一群处于n=4能级的氢原子向低能级跃迁，辐射的光子最多有12种

B.处于较低能级的氢原子可以吸收能量为13eV的光子发生跃迁

C.氢原子从较高的激发态向较低的激发态或基态跃迁的过程，是吸收光子的过程

D.要使处于基态的氢原子跃迁，可用能量为10.2eV的光子照射

2、下列说法正确的是（）

A.汤姆孙通过研究阴极射线发现了电子，并提出了原子的核式结构模型

B.太阳辐射的能量主要来自太阳内部的热核反应

C.光电效应中光电子的最大初动能与入射光的频率成正比

DWN+lHf煤C+3He是a衰变方程

3、下列说法正确的是（）

A.康普顿效应进一步证实了光的粒子性

B.组成原子核的核子间存在核力作用

C.紫外线照射到锌板表面时能产生光电效应，当增大紫外线的照射强度时，从锌板表面逸

出的光电子的最大初动能也随之增大

D.氮的半衰期为3.8天，若取4个氯原子核，经7.6天后只剩下一个原子核

4、用如图所示的光电管研究光电效应的实验中，用某种频率的单色光a照射光电管阴极K,

电流计G的指针发生偏转。而用另一频率的单色光b照射光电管阴极K时，电流计G的指

针不发生偏转，那么（）

--------11--------

A.a光的波长一定大于b光的波长

B.增加b光的强度可能使电流计G的指针发生偏转

C.用a光照射光电管阴极K时通过电流计G的电流是由d到c

D.只增加a光的强度可使通过电流计G的电流增大

5、如图所示，光滑水平面上有大小相同的A、B两球在同一直线上运动.两球质量关系为

mB=2mA,规定向右为正方向，A、B两球的动量均为6kg•m/s,运动中两球发生碰撞，碰

撞后A球的动量增量为-4kg•m/s,则（）

A.该碰撞为弹性碰撞

B.该碰撞为非弹性碰撞

C.左方是A球，碰撞后A、B两球速度大小之比为2：5

D.右方是A球，碰撞后A、B两球速度大小之比为1：10

6、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=l）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（）

nE/eV

00----------------------------0

4-----------------------------0.85

3-----------------------------1.51

2--------------------------------3.40

1--------------------------------13.60

A.12.09eVB.10.20eV

C.1.89eVD.1.51eV

7、在光电效应的实验结果中，与光的波动理论不矛盾的是（）

A.光电效应是瞬时发生的

B.所有金属都存在极限频率

C.光电流随着入射光增强而变大

D.入射光频率越大，光电子最大初动能越大

8、氢原子的能级如图所示，已知可见光的光子能量范围约为1.62eV〜3.11eV.下列说法

正确的是（）

nE/eV

00------------------------------0

4----------------------0.85

3-----------------------1.51

2-----------------------3.4

1-----------------------13.6

A.处于n=3能级的氢原子可以吸收任意频率的紫外线，并发生电离

B.大量氢原子从高能级向n=3能级跃迁时，发出的光具有显著的热效应

C.大量处于n=4能级的氢原子向低能级跃迁时，可能发出6种不同频率的光

D.大量处于n=4能级的氢原子向低能级跃迁时，可能发出3种不同频率的光

9、如图所示为氢原子光谱中的三条谱线，对这三条谱线的描述中正确的是（）

434.17486.27656.47X/nm

甲乙丙

A.乙谱线光子能量最大

B.甲谱线是电子由基态向激发态跃迁发出的

C.丙谱线可能是电子在两个激发态间跃迁发出的

D.每条谱线对应核外电子绕核旋转的一条轨道，任一谱线的频率等于电子做圆周运动的频

率

10、放射性元素氯（帘Rn）经a衰变成为针错Po,半衰期为3.8天；但勘测表明，经过漫长的

地质年代后，目前地壳中仍存在天然的含有放射性元素帘Rn的矿石，其原因是（）

A.目前地壳中的锯Rn主要来自于其他放射元素的衰变

B.在地球形成的初期，地壳中元素锵Rn的含量足够高

C.当衰变产物钳P。积累到一定量以后，僦Po的增加会减慢锯Rn的衰变进程

D.锯Rn主要存在于地球深处的矿石中，温度和压力会改变它的半衰期

11、丹麦物理学家玻尔结合经典电磁理论和量子学说，建立起氢原子模型.大量处于某激发

态（能量为一Ei）的氢原子向基态（能量为一Eo）跃迁时，能辐射出三种频率的光子，vi<V2<V3,

其中有两种光子可使某金属发生光电效应现象，测得对应光电子的最大初动能分别为Eki和

Ek2,且Eki<Ek2,已知普朗克常量为h.以下说法正确的是（）

A.hv3=Ek2-Eki

B.hv2=Eo-Ei+Ek2

C.金属的逸出功为Eo—Ei+Eki

D.hvi=Ek2-Eki

12、金属在光的照射下产生光电效应，其遏止电压Uc与入射光频率v的关系图象如图所示。

则由图象可知（）

A.入射光频率越大，该金属的逸出功越大

B.入射光的频率越大，则遏止电压越大（v>vo）

C.由图可求出普朗克常量h=?

VO

D.光电子的最大初动能与入射光的频率成正比

13、质量为M、内壁间距为L的箱子静止于光滑的水平面上，箱子中间有一质量为m的小物

块，小物块与箱子底板间的动摩擦因数为小初始时小物块停在箱子正中间，如图所示.现

给小物块一水平向右的初速度v,小物块与箱壁碰撞N次后恰又回到箱子正中间，并与箱子

保持相对静止.设碰撞都是弹性的，则整个过程中，系统损失的动能为（）

22

A.^mvB.2（i^M）vC.|NgmgLD.NpmgL

14、处于n=3能级的大量氢原子，向低能级跃迁时，辐射光的频率有（）

A.1种B.2种C.3种D.4种

15、研究光电效应电路如图所示，用频率相同、强度不同的光分别照射密封真空管的钠极板（阴

极K）,钠极板发射出的光电子被阳极A吸收，在电路中形成光电流.下列光电流I与A、K

之间的电压UAK的关系图象中，正确的是（）

一^光,一黑光

1

°UAK。UAK0UAK°UAK

ABCD

二、非选择题

16、海水中含有丰富的笊，完全可充当未来的主要能源.两个笊核的核反应产生一个3He核

和一个粒子，其中笊核的质量为2.0130u,氢核的质量为3.0150u,中子的质量为1.008

7u.(1u=931.5MeV),求：

(1)核反应中释放的核能；

(2)在两个笊核以相等的动能0.35MeV进行对心碰撞，并且核能全部转化为机械能的情况下,

求反应中产生的粒子和氢核的动能.

17、(计算类)在磁感应强度为B的匀强磁场中，一个静止的放射性原子核发生了一次a衰

变.放射出的a粒子0He)在与磁场垂直的平面内做圆周运动，其轨道半径为R.以m、q分别

表示a粒子的质量和电荷量.

(1)放射性原子核用2X表示，新核的元素符号用Y表示，写出该a衰变的核反应方程.

(2)a粒子的圆周运动可以等效成一个环形电流，求圆周运动的周期和环形电流大小.

(3)设该衰变过程释放的核能都转化为a粒子和新核的动能，新核的质量为M,求衰变过程的

质量亏损△!!!.

2022届高考物理：动量守恒、波粒二象性、原子物理一轮练习附答案

专题：动量守恒、波粒二象性、原子物理

一、选择题。

1、我国成功发射了30多颗北斗导航卫星，该卫星采用的星载氢原子钟是利用氢原子能级跃

迁时辐射出来的光子(电磁波)去控制石英钟的.如图为氢原子的能级图，以下说法正确的是

()

n£7eV

CO--------------------------0

5-----------------------------0.54

4-----------------------------0.85

3------------------------------1.51

2-----------------------------3.4

-13.6

A.一群处于n=4能级的氢原子向低能级跃迁，辐射的光子最多有12种

B.处于较低能级的氢原子可以吸收能量为13eV的光子发生跃迁

C.氢原子从较高的激发态向较低的激发态或基态跃迁的过程，是吸收光子的过程

D.要使处于基态的氢原子跃迁，可用能量为10.2eV的光子照射

【答案】D

2、下列说法正确的是（）

A.汤姆孙通过研究阴极射线发现了电子，并提出了原子的核式结构模型

B.太阳辐射的能量主要来自太阳内部的热核反应

C.光电效应中光电子的最大初动能与入射光的频率成正比

D.9N+lHf%C+夕He是a衰变方程

【答案】B

3、下列说法正确的是（）

A.康普顿效应进一步证实了光的粒子性

B.组成原子核的核子间存在核力作用

C.紫外线照射到锌板表面时能产生光电效应，当增大紫外线的照射强度时，从锌板表面逸

出的光电子的最大初动能也随之增大

D.氮的半衰期为3.8天，若取4个氯原子核，经7.6天后只剩下一个原子核

【答案】A

4、用如图所示的光电管研究光电效应的实验中，用某种频率的单色光a照射光电管阴极K,

电流计G的指针发生偏转。而用另一频率的单色光b照射光电管阴极K时，电流计G的指

针不发生偏转，那么（）

A.a光的波长一定大于b光的波长

B.增加b光的强度可能使电流计G的指针发生偏转

C.用a光照射光电管阴极K时通过电流计G的电流是由d到c

D.只增加a光的强度可使通过电流计G的电流增大

【答案】D

5、如图所示，光滑水平面上有大小相同的A、B两球在同一直线上运动.两球质量关系为

mB=2nu,规定向右为正方向，A、B两球的动量均为6kg•m/s,运动中两球发生碰撞，碰

撞后A球的动量增量为-4kg•m/s,则（）

A.该碰撞为弹性碰撞

B.该碰撞为非弹性碰撞

C.左方是A球，碰撞后A、B两球速度大小之比为2：5

D.右方是A球，碰撞后A、B两球速度大小之比为1：10

【答案】AC.

6、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=l）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（）

nE/eV

00-------------------------------0

4-0.85

3-----------------------------1.51

2--------------------------------3.40

1--------------------------------13.60

A.12.09eVB.10.20eV

C.1.89eVD.1.51eV

【答案】A

7、在光电效应的实验结果中，与光的波动理论不矛盾的是（）

A.光电效应是瞬时发生的

B.所有金属都存在极限频率

C.光电流随着入射光增强而变大

D.入射光频率越大，光电子最大初动能越大

【答案】C.

8、氢原子的能级如图所示，已知可见光的光子能量范围约为1.62eV〜3.11eV.下列说法

正确的是（）

nE/eV

00............................0

4--------------------------0.85

3---------------------------1.51

2--------------------------3.4

1--------------------------13.6

A.处于n=3能级的氢原子可以吸收任意频率的紫外线，并发生电离

B.大量氢原子从高能级向n=3能级跃迁时，发出的光具有显著的热效应

C.大量处于n=4能级的氢原子向低能级跃迁时，可能发出6种不同频率的光

D.大量处于n=4能级的氢原子向低能级跃迁时，可能发出3种不同频率的光

【答案】ABC.

9、如图所示为氢原子光谱中的三条谱线，对这三条谱线的描述中正确的是（）

434.17486.27656.47X/nm

甲BB乙丙B

A.乙谱线光子能量最大

B.甲谱线是电子由基态向激发态跃迁发出的

C.丙谱线可能是电子在两个激发态间跃迁发出的

D.每条谱线对应核外电子绕核旋转的一条轨道，任一谱线的频率等于电子做圆周运动的频

率

【答案】C.

10、放射性元素氢（锵Rn）经a衰变成为针钳Po,半衰期为3.8天；但勘测表明，经过漫长的

地质年代后，目前地壳中仍存在天然的含有放射性元素貂Rn的矿石，其原因是（）

A.目前地壳中的锯Rn主要来自于其他放射元素的衰变

B.在地球形成的初期，地壳中元素宗Rn的含量足够高

C.当衰变产物错Po积累到一定量以后，错P。的增加会减慢铜Rn的衰变进程

D.Wn主要存在于地球深处的矿石中，温度和压力会改变它的半衰期

【答案】A

11、丹麦物理学家玻尔结合经典电磁理论和量子学说，建立起氢原子模型.大量处于某激发

态（能量为一El）的氢原子向基态（能量为一Eo）跃迁时，能辐射出三种频率的光子，VI<V2<V3,

其中有两种光子可使某金属发生光电效应现象，测得对应光电子的最大初动能分别为Eki和

Ek2,且Eu<Ek2,已知普朗克常量为h.以下说法正确的是（）

A.hv3=Ek2—Eki

B.hv2=Eo-Ei+Ek2

C.金属的逸出功为Eo—Ei+Eki

D.hvi=Ek2—Eki

【答案】D

12、金属在光的照射下产生光电效应，其遏止电压Uc与入射光频率v的关系图象如图所示。

则由图象可知（）

A.入射光频率越大，该金属的逸出功越大

B.入射光的频率越大，则遏止电压越大（v>vo）

C.由图可求出普朗克常量h=9

D.光电子的最大初动能与入射光的频率成正比

【答案】B

13、质量为M、内壁间距为L的箱子静止于光滑的水平面上，箱子中间有一质量为m的小物

块，小物块与箱子底板间的动摩擦因数为小初始时小物块停在箱子正中间，如图所示.现

给小物块一水平向右的初速度v,小物块与箱壁碰撞N次后恰又回到箱子正中间，并与箱子

保持相对静止.设碰撞都是弹性的，则整个过程中，系统损失的动能为（）

A.^mv2B.2（图1M）.C-2N|4mgLD-NjimgL

【答案】BD.

14、处于n=3能级的大量氢原子，向低能级跃迁时，辐射光的频率有（）

15、研究光电效应电路如图所示，用频率相同、强度不同的光分别照射密封真空管的钠极板（阴

极K）,钠极板发射出的光电子被阳极A吸收，在电路中形成光电流.下列光电流I与A、K

之间的电压UAK的关系图象中，正确的是（）

光束大、加窗口

【答案】C.

二、非选择题

16、海水中含有丰富的笊，完全可充当未来的主要能源.两个笊核的核反应产生一个3He核

和一个粒子，其中气核的质量为2.0130u,氮核的质量为3.0150u,中子的质量为1.008

7u.(1u=931.5MeV),求：

⑴核反应中释放的核能；

⑵在两个笊核以相等的动能0.35MeV进行对心碰撞，并且核能全部转化为机械能的情况下,

求反应中产生的粒子和氢核的动能.

【答案】(1)2.14MeV(2)2.13MeV0.71MeV

【解析】(1)核反应方程为：+H+?Hf3He+Jn.

—

核反应中的质量亏损为△m=2mH—mHcmn,

由AE=△me2可知释放的核能：

—-2

AE=(2mHmHemn)c=2.14MeV.

(2)把两个笊核作为一个系统，碰撞过程系统的动量守恒，由于碰撞前两气核的动能相等，其

动量等大反向，因此反应前后系统的总动量为零，即mHe