第十二章波粒二象性原子结构和原子核

第十二章波粒二象性原子结构和原子核考点84光电效应1.下表是按照密立根的方法进行光电效应实验时得到的某金属的遏止电压Uc和入射光的频率ν的几组数据．Uc/V0.5410.6370.7140.8090.878ν（1014Hz）5.6445.8886.0986.3036.501由以上数据描点连线，可得直线方程的图象如图所示．则这种金属的截止频率约为（）A．3.5×1014HzB．4.3×1014HzC．5.5×1014HzD．6.0×1014Hz2.如图所示，先后用强度相同，但波长分别为λ和eq\f(3,4)λ的两束单色光照射同一金属板，都能使该金属板发生光电效应，逸出的光电子的最大初动能之比为1∶3，已知普朗克常量为h，真空中的光速为c，光电子电荷量为e，则（）A.此金属的逸出功为eq\f(hc,3λ)B．用波长为λ的单色光照射该金属板，光电子的遏止电压为eq\f(hc,6eλ)C.增大入射光强度，逸出的光电子的最大初动能增大D．适当减小入射光的强度，可能不发生光电效应3.某金属在光的照射下发生光电效应，光电子的最大初动能Ek与入射光频率ν的关系如图所示，则（）A．普朗克常量为eq\f(νc,E)B．入射光的频率为3νc时，逸出的光电子的最大初动能为2EC．频率大于2νc的入射光照射该金属时才会发生光电效应D．若光在真空中的速度为c，则波长大于eq\f(c,νc)的光照射该金属时才会发生光电效应4.如图所示为光电管的原理图．已知滑动变阻器的滑片在图示P位置，用黄光照射阴极K时，电流表指针恰好不偏转，下列说法正确的是（）A.滑片向左移动到最左端时，电流表指针也不会发生偏转B．滑片向右移动到最右端时，电流表指针会发生偏转C．滑片在P位置时，换用红光照射，电流表指针会发生偏转D．滑片在P位置时，换用紫光照射，电流表指针会发生偏转5.（多选）用如图甲所示的电路研究光电效应，图乙纵轴为研究光电效应实验中A、K间的电压U（A电势高于K为正，可以改变电源的极性施加反向电压），横轴为入射光的频率ν，图乙中DB为平行于U轴的直线，BC是一条斜率绝对值为k的倾斜直线，B点的坐标为（b，0），DB右侧和BC上侧所示的阴影部分为能产生光电流的区域，元电荷为e，则下列说法正确的是（）A.图甲中流过电流表的光电流方向向上B．K极材料的截止频率为bC．斜率绝对值k等于普朗克常量D．K极材料的逸出功为kbe6.对近代物理及微观世界的认识，下列说法正确的是（）A．图甲说明实物粒子具有粒子性，验证了德布罗意关于物质波的假设B．一个电子和一个质子具有同样的动能时，质子的德布罗意波长更长C．图乙康普顿效应揭示光子除了具有能量之外还具有动量，说明光具有粒子性D．图丙太阳光照射电池板，硅原子吸收能量后，使电子跃迁形成电位差，属于光电效应现象考点85光电效应的图象问题——提能力1.[2023·江苏常州三模]某金属在不同频率光的照射下发生光电效应，产生光电子的最大初动能Ek与入射光频率ν的图象，如图所示，换用其他金属开展相同实验，下列图象可能正确的是（）ABCD2.（多选）对于钠和钙两种金属，其遏止电压Uc与入射光频率ν的关系如图所示．用h、e分别表示普朗克常量和电子电荷量，下列说法正确的是（）A．钠的逸出功小于钙的逸出功B．图中直线的斜率为eq\f(h,e)C．在得到这两条直线时，必须保证入射光的光强相同D．若这两种金属产生的光电子具有相同的最大初动能，则照射到钠的光频率较高3.爱因斯坦提出了光量子概念并成功地解释了光电效应的规律而获得1921年的诺贝尔物理学奖．某种金属逸出光电子的最大初动能Ekm与入射光频率ν的关系如图所示，其中ν0为极限频率．从图中可以确定的是（）A．逸出功与ν有关B．Ekm与入射光强度成正比C．当ν<ν0时，会逸出光电子D．图中直线的斜率与普朗克常量有关4.如图为a、b、c三种光在同一光电效应装置中测得的光电流和电压的关系．由a、b、c组成的复色光通过三棱镜时，下述光路图中正确的是（）5.如图所示，分别用1、2两种材料作K极进行光电效应探究，其截止频率ν1<ν2，保持入射光不变，则光电子到达A极时动能的最大值Ekm随电压U变化关系的图象是（）ABCD6.[2023·天津南开二模]（多选）新冠病毒疫情防控工作中，体温枪被广泛使用，成为重要的防疫装备之一．某一种体温枪的工作原理是：任何物体温度高于绝对零度（－273℃）时都会向外发出红外线，红外线照射到体温枪的温度传感器，发生光电效应，将光信号转化为电信号，从而显示出物体的温度．已知人的体温正常时能辐射波长为10μm的红外线，如图甲所示，用该红外光线照射光电管的阴极K时，电路中有光电流产生，光电流随电压变化的图象如图乙所示，已知真空中的光速c＝3×108m/s，则（）A．波长10μm的红外线在真空中的频率为3×1016HzB．将图甲中的电源正负极反接，则一定不会产生电信号C．光电子的最大初动能为0.02eVD．若人体温度升高，辐射红外线的强度增强，则光电管转换成的光电流增大7.[2023·山东济南二模]科学探究小组使用如图甲所示的电路图研究光电效应，图乙为光电管发生光电效应时遏止电压Uc与入射光频率ν的关系图象，已知光电子的电荷为e.下列说法正确的是（）A．单刀双掷开关S空掷时，即使能发生光电效应，电流传感器的示数仍然为零B．为得到图乙的图象，单刀双掷开关S应掷于1处C.光电管中金属材料的逸出功为eaD．普朗克常量h＝eq\f(a,b)8.[2022·河北卷]如图是密立根于1916年发表的钠金属光电效应的遏止电压Uc与入射光频率ν的实验曲线，该实验直接证明了爱因斯坦光电效应方程，并且第一次利用光电效应实验测定了普朗克常量h.由图象可知（）A．钠的逸出功为hνcB．钠的截止频率为8.5×1014HzC．图中直线的斜率为普朗克常量hD．遏止电压Uc与入射光频率ν成正比9.[2023·湖南长沙长郡中学二模]（多选）一群处于第4能级的氢原子，向低能级跃迁过程中能发出n种不同频率的光，将这些光分别照射到图甲电路阴极K的金属上，只能测得3条电流随电压变化的图象，如图乙所示，已知氢原子的能级图如图丙所示，则下列推断正确的是（）A．n＝6B．图乙中的a光是氢原子由第3能级向基态跃迁发出的C．图乙中的b光是氢原子由第3能级向基态跃迁发出的D．图乙中的c光光子能量为12.09eV考点86原子结构——练基础1.He＋、Li2＋等离子具有与氢原子类似的原子结构模型，又称为“类氢离子”．He＋从能级N跃迁到能级M，释放频率为ν1的光子，从能级P跃迁到能级M，吸收频率为ν2的光子，且ν1>ν2.则它从能级N跃迁到能级P时（）A．吸收频率为ν1＋ν2的光子B．释放频率为ν1＋ν2的光子C．吸收频率为ν1－ν2的光子D．释放频率为ν1－ν2的光子2.氢原子能级示意图如图所示，现有大量氢原子处于n＝3能级，下列说法正确的是（）A．这些氢原子跃迁过程中最多可辐射出2种频率的光子B．从n＝3能级跃迁到n＝1能级需吸收12.09eV的能量C．从n＝3能级跃迁到n＝4能级辐射出0.66eV的能量D．n＝3能级的氢原子电离至少需要吸收1.51eV的能量3.[2020·北京卷]氢原子能级示意如图．现有大量氢原子处于n＝3能级上，下列说法正确的是（）A.这些原子跃迁过程中最多可辐射出2种频率的光子B．从n＝3能级跃迁到n＝1能级比跃迁到n＝2能级辐射的光子频率低C．从n＝3能级跃迁到n＝4能级需吸收0.66eV的能量D．n＝3能级的氢原子电离至少需要吸收13.6eV的能量4.（多选）[2023·江西南昌测试]如图所示为氢原子的能级示意图，一群处于n＝4能级的氢原子，在向较低能级跃迁的过程中向外辐射光子，用这些光照射逸出功为1.90eV的金属铯，下列说法正确的是（）A．这群氢原子最多能发出6种不同频率的光，其中从n＝4能级跃迁到n＝3能级所发出的光波长最长B．这群氢原子发出的光子均能使金属铯发生光电效应C．金属铯表面逸出的光电子最大初动能一定小于12.75eVD．金属铯表面所逸出的光电子的初动能最大值为10.19eV5.[2023·浙江杭州测试]如图是氢原子的能级图，各能级能量关系为En＝eq\f(E1,n2)，其中E1为基态能量，n为量子数．当氢原子从n＝5能级跃迁到n＝3能级时，释放出的一个光子能量为E，下列说法正确的是（）A．一个处于n＝5能级的氢原子向低能级跃迁时，最多能辐射出10种不同频率的光子B．氢原子从n＝5能级向低能级跃迁，跃迁到n＝4能级时辐射的光波长最短C．处于n＝3能级的氢原子跃迁到基态吸收光子的能量为12.5ED．某金属的逸出功为E，用n＝4能级跃迁到n＝2能级辐射的光子照射该金属，逸出光电子的最大初动能为eq\f(419,256)E6.（多选）[2023·湖北十一校联考]一群处于n＝4能级的氢原子，向低能级跃迁过程中能发出6种不同频率的光，将这些光分别照射到图甲电路阴极K的金属上，只能测得两条电流随电压变化的图象，如图乙所示，已知氢原子的能级图如图丙所示，则下列推断正确的是（）A.图乙中的a光是氢原子由n＝4能级向基态跃迁发出的B．图乙中的b光光子能量为12.75eVC．动能为1eV的电子能使处于n＝4能级的氢原子电离D．阴极金属的逸出功可能为6.75eV7.（多选）巴耳末系是指氢原子从n＝3，4，5，6，…能级跃迁到n＝2能级时发出的光谱线系，如图甲所示，因瑞士数学教师巴耳末于1885年总结出其波长通项公式（巴耳末公式）而得名．图乙中给出了巴耳末谱线对应的波长，已知可见光的光子能量在1.62eV到3.11eV之间，普朗克常量h＝6.63×10－34J·s，则下列说法正确的是（）A．Hα谱线对应光子的能量大于Hβ谱线对应光子的能量B．巴耳末系辐射的Hα、Hβ、Hγ、Hδ谱线均属于可见光C．按玻尔原子模型，与Hα谱线对应的跃迁是从n＝3能级到n＝2能级D．该谱线系的光照射极限频率为10.95×1014Hz的金属钨，能发生光电效应现象考点87原子核——练基础1.天然放射性元素放出的三种射线的穿透能力实验结果如图，由此可知（）A．②是来自于原子核外的电子B．①的电离作用最强，是一种电磁波C．③的电离作用较强，是一种电磁波D．③的电离作用最弱，属于原子核内释放的光子2.[2022·山东卷]碘125衰变时产生γ射线，医学上利用此特性可治疗某些疾病．碘125的半衰期为60天，若将一定质量的碘125植入患者病灶组织，经过180天剩余碘125的质量为刚植入时的（）A．eq\f(1,16)B．eq\f(1,8)C．eq\f(1,4)D．eq\f(1,2)3.[2023·广东佛山市第二次模拟]通过检测发现三星堆遗址出土的文物，年代从公元前3000年延续至公元前1200年，跨越了近2000年，用实物展示了连绵5000年的中华文化．考古通常用eq\o\al(14,6)C年代检测法推算出土文物的年代．eq\o\al(14,6)C的衰变方程为eq\o\al(14,6)C→eq\o\al(14,7)N＋X，下列说法正确的是（）A．衰变方程中的X是中子B．eq\o\al(14,6)C需吸收能量才能发生衰变C．随着eq\o\al(14,6)C的不断衰变，其半衰期会逐渐变长D．eq\o\al(14,7)N与X的质量之和小于eq\o\al(14,6)C的质量4.[2023·湖北武汉市联考]2021年12月20日，16项国家科技重大专项之一——石岛湾高温气冷堆核电站示范工程首次并网发电，这是全球首个并网发电的第四代高温气冷堆核电项目．核电站铀核裂变的产物是多样的，一种典型的铀核裂变是生成钡和氪，核反应方程是eq\o\al(235,92)U＋eq\o\al(1,0)n→eq\o\al(144,56)Ba＋eq\o\al(89,36)Kr＋3eq\o\al(1,0)n，已知铀核质量为m1，钡核质量为m2，氪核质量为m3，中子质量为m4，则该核反应释放的核能是（）A.eq\f(1,2)eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(m1－m2－m3－3m4))c2B．eq\f(1,2)eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(m1－m2－m3－2m4))c2C．eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(m1－m2－m3－3m4))c2D．eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(m1－m2－m3－2m4))c25.[2022·浙江6月]（多选）秦山核电站生产eq\o\al(14,6)C的核反应方程为eq\o\al(14,7)N＋eq\o\al(1,0)n→eq\o\al(14,6)C＋X，其产物eq\o\al(14,6)C的衰变方程为eq\o\al(14,6)C→eq\o\al(14,7)N＋eq\o\al(0,－1)e.下列说法正确的是（）A．X是eq\o\al(1,1)HB．eq\o\al(14,6)C可以用作示踪原子C．eq\o\al(0,－1)e来自原子核外D．经过一个半衰期，10个eq\o\al(14,6)C将剩下5个6.[2022·湖北卷]上世纪四十年代初，我国科学家王淦昌先生首先提出证明中微子存在的实验方案：如果静止原子核eq\o\al(7,4)Be俘获核外K层电子e，可生成一个新原子核X，并放出中微子νe，即eq\o\al(7,4)Be＋eq\o\al(0,－1)e→X＋eq\o\al(0,0)νe.根据核反应后原子核X的动能和动量，可以间接测量中微子的能量和动量，进而确定中微子的存在．下列说法正确的是（）A．原子核X是eq\o\al(7,3)LiB．核反应前后的总质子数不变C．核反应前后总质量数不同D．中微子νe的电荷量与电子的相同7.[2022·北京卷]2021年5月，中国科学院全超导托卡马克核聚变实验装置（EAST）取得新突破，成功实现了可重复的1.2亿摄氏度101秒和1.6亿摄氏度20秒等离子体运行，创造托卡马克实验装置运行新的世界纪录，向核聚变能源应用迈出重要一步．等离子体状态不同于固体、液体和气体的状态，被认为是物质的第四态．当物质处于气态时，如果温度进一步升高，几乎全部分子或原子由于激烈的相互碰撞而离解为电子和正离子，此时物质称为等离子体．在自然界里，火焰、闪电、极光中都会形成等离子体，太阳和所有恒星都是等离子体．下列说法不正确的是（）A．核聚变释放的能量源于等离子体中离子的动能B．可以用磁场来约束等离子体C．尽管等离子体整体是电中性的，但它是电的良导体D．提高托卡马克实验装置运行温度有利于克服等离子体中正离子间的库仑斥力8.[2022·辽宁卷]2022年1月，中国锦屏深地实验室发表了首个核天体物理研究实验成果．表明我国核天体物理研究已经跻身国际先进行列．实验中所用核反应方程为X＋eq\o\al(23,12)Mg→eq\o\al(26,13)Al，已知X、eq\o\al(23,12)Mg、eq\o\al(26,13)Al的质量分别为m1、m2、m3，真空中的光速为c，该反应中释放的能量为E.下列说法正确的是（）A．X为氘核eq\o\al(2,1)HB．X为氚核eq\o\al(3,1)HC．E＝eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(m1＋m2＋m3))c2D．E＝eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(m1＋m2－m3))c29.[2022·浙江1月]（多选）2021年12月15日秦山核电站迎来了安全发电30周年，核电站累计发电约6.9×1011kW·h，相当于减排二氧化碳六亿多吨．为了提高能源利用率，核电站还将利用冷却水给周围居民供热．下列说法正确的是（）A．秦山核电站利用的是核聚变释放的能量B．秦山核电站发电使原子核亏损的质量约为27.6kgC．核电站反应堆中需要用镉棒控制链式反应的速度D．反应堆中存在eq\o\al(235,92)U＋eq\o\al(1,0)n→eq\o\al(144,56)Ba＋eq\o\al(89,36)Kr＋3eq\o\al(1,0)n的核反应10.[2023·浙江嘉兴质检]1926年首次结合放射性氡应用了示踪技术，后来又进行了多领域的生理、病理和药理研究．氡的放射性同位素最常用的是eq\o\al(222,86)Rn.eq\o\al(222,86)Rn经过m次α衰变和n次β衰变后变成稳定的eq\o\al(206,82)Pb.则（）A．式子中的m＝4，n＝2B．核反应方程为eq\o\al(222,86)Rn→eq\o\al(4,2)He＋eq\o\al(206,82)PbC．eq\o\al(222,86)Rn的比结合能小于eq\o\al(206,82)Pb的比结合能D．通过改变温度等外部条件，可以控制放射性氡的半衰期11.[2023·广东省茂名市高州市第二次模拟]如2021年5月28日，中科院合肥物质科学研究院的可控核聚变装置全超导托卡马克（EAST）缔造了新的纪录，实现了可重复的1.2亿摄氏度101秒和1.6亿摄氏度20秒等离子体运行，向核聚变能源应用迈出重要一步．已知该装置内部发生的核反应方程为：eq\o\al(2,1)H＋eq\o\al(3,1)H→eq\o\al(4,2)He＋X，已知eq\o\al(2,1)H、eq\o\al(3,1)H、eq\o\al(4,2)He和X的质量分别为2.0141u、3.0161u、4.0026u和1.0087u，1u相当于931.5MeV，则下列说法中正确的是（）A．X是质子B．该核聚变反应过程中释放的能量约为19.6MeVC．该反应中生成物的结合能之和大于反应物的结合能之和D．该反应存在质量亏损，根据ΔE＝mc2可知，部分质量转化成了能量12.如图为人们利用量子理论研制的电子显微镜拍摄到的铀酰微晶照片，放大了约1亿倍，这是光学显微镜做不到的．对于量子理论的建立过程，下列说法不符合事实的是（）A．eq\o\al(235,92)U＋eq\o\al(1,0)n→eq\o\al(144,56)Ba＋eq\o\al(89,36)Kr＋xeq\o\al(1,0)n中的x＝3B．爱因斯坦光子说解释了光电效应现象，说明了光子具有能量和动量C．卢瑟福通过α