（江苏专用）高考物理一轮复习 专题十三 波粒二象性、原子物理（含解析）-人教版高三物理试题

专题十三波粒二象性、原子物理备考篇【考情探究】课标解读考情分析备考指导考点内容波粒二象性1.知道光是一种电磁波。知道光的能量是不连续的。初步了解微观世界的量子化特征。2.了解光电效应现象。知道爱因斯坦光电效应方程及其意义。3.知道实物粒子具有波动性。由近几年考情分析可见,本专题考查知识面较广,主要考查点有光电效应、波粒二象性、核能计算、衰变问题、原子模型、核反应方程等等,光电效应和核能计算为考查的热点。考查题型有填空、选择、计算,难度中等偏易。主要考查考生的科学推理素养。对本专题的复习,一定要全面掌握,不留盲点。由于知识点较多,所以复习时要抓住知识间的逻辑关系,提高复习的效率。如由光电效应方程延伸出的光电效应的各种相关问题;由原子能级图引申出的玻尔原子模型的各种应用;应用质能方程和能量守恒定律解决核能的相关问题等等。本专题中各类图像较多,要时刻不忘使用数形结合理解和分析图像问题的核心思想。原子结构模型1.知道原子的核式结构模型。通过对氢原子光谱的分析,了解原子的能级结构。2.了解原子核的组成和核力的性质。知道四种基本相互作用。能根据质量数守恒和电荷守恒写出核反应方程。放射性元素的衰变、核反应1.了解放射性和原子核衰变。知道半衰期及其统计意义。了解放射性同位素的应用,知道射线的危害与防护。2.认识原子核的结合能,了解核裂变反应和核聚变反应。【真题探秘】基础篇【基础集训】考点一波粒二象性1.[2018江苏宿迁期中,12B(1)](多选)物理学家做了一个有趣的实验:在双缝干涉实验中,在光屏处放上照相底片,若减弱光的强度,使光子只能一个一个地通过狭缝,实验结果表明,如果曝光时间不太长,底片上只出现一些不规则的点子;如果曝光时间足够长,底片上就会出现规则的干涉条纹。对这个实验结果有下列认识,正确的是()A.曝光时间不长时,出现不规则的点子,表现出光的波动性B.单个光子通过双缝后的落点无法预测C.干涉条纹中明亮的部分是光子到达机会较多的地方D.只有大量光子的行为才能表现出光的粒子性1.答案BC2.(2020届江苏宿迁月考,4)(多选)对光的认识,以下说法中正确的是()A.个别光子的行为表现出粒子性,大量光子的行为表现出波动性B.高频光是粒子,低频光是波C.光表现出波动性时,就不具有粒子性了;光表现出粒子性时,就不再具有波动性了D.光的波粒二象性应理解为:在某种场合下光的波动性表现得明显,在另外某种场合下,光的粒子性表现得明显2.答案AD3.用同一光电管研究a、b两种单色光产生的光电效应,得到光电流I与光电管两极间所加电压U的关系如图。则a光光子的频率b光光子的频率(选填“大于”“小于”或“等于”);且a光的强度b光的强度(选填“大于”“小于”或“等于”)。

3.答案大于大于考点二原子结构模型4.(2020届江苏南师大附中期中,4)关于光谱的下列说法中,正确的是()A.用光栅或棱镜的色散作用,可以把光按波长展开,获得的光的波长和强度分布的记录叫光谱B.氢原子光谱证实了玻尔提出的“原子核的能级量子化”的假说C.白炽灯光和霓虹灯光的光谱都是明线光谱,都能用来做光谱分析D.太阳光谱是吸收光谱,暗线说明太阳的内部存在着与这些暗线相对应的元素4.答案A5.(多选)如图所示是氢原子的能级图,对于一群处于n=4能级的氢原子,下列说法正确的是()A.这群氢原子能够吸收任意能量的光子后向更高能级跃迁B.这群氢原子能够发出6种不同频率的光C.这群氢原子发出的光子中,能量最大为10.2eVD.从n=4能级跃迁到n=3能级发出的光的波长最长5.答案BD考点三放射性元素的衰变、核反应6.(多选)关于天然放射性,下列说法正确的是()A.所有元素都可能发生衰变B.放射性元素的半衰期与外界的温度无关C.放射性元素与别的元素形成化合物时仍具有放射性D.α、β和γ三种射线中,γ射线的穿透能力最强E.一个原子核在一次衰变中可同时放出α、β和γ三种射线6.答案BCD7.一静止的铀核

92232U(原子质量为232.0372u)放出一个带电粒子(原子质量为4.0026u)后衰变成钍核(1)写出该过程的衰变方程;(2)求该衰变过程中放出的核能(1u相当于931.5MeV,结果保留2位有效数字)。7.答案(1)92232U→90综合篇【综合集训】拓展一对光的波粒二象性的理解1.(2020届江苏淮安月考,14)(多选)波粒二象性是微观世界的基本特征,以下说法正确的是()A.光电效应现象揭示了光的粒子性B.黑体辐射的实验规律可用光的波动性解释C.动能相等的质子和电子,它们的德布罗意波长也相等D.热中子束射到晶体上产生的衍射图样说明中子具有波动性1.答案AD2.(2019江苏苏锡常镇宿五市教学调研一,17)用极微弱的红光做双缝干涉实验,随着曝光时间的延长,可以先后得到如图(a)、(b)、(c)所示的图样,这里的图样(填“是”或“不是”)光子之间相互作用引起的,实验表明光波是一种(填“概率波”或“物质波”)。

2.答案不是概率波拓展二原子结构模型3.(2020届江苏连云港期中,3)对原子光谱,下列说法错误的是()A.原子光谱是不连续的B.由于原子都是由原子核和电子组成的,所以各种原子的原子光谱是相同的C.各种原子的原子结构不同,所以各种原子的原子光谱也不相同D.分析物质发光的光谱可以鉴别物质中含有哪些元素3.答案B4.(2020届江苏无锡期中,4)下列说法正确的是()A.原子的核式结构模型是玻尔建立起来的B.在α粒子散射实验中,绝大多数粒子发生了大角度偏转C.玻尔模型能够解释所有原子的光谱现象D.玻尔认为,电子的轨道是量子化的,原子的能量也是量子化的4.答案D5.(2020届江苏常州高三月考,12)(多选)关于原子的核式结构模型,下列说法正确的是()A.原子中绝大部分是“空”的,原子核很小B.电子在核外绕核旋转的向心力由原子核对它的库仑力提供C.原子的全部电荷和质量都集中在原子核里D.原子核的直径的数量级是10-10m5.答案AB拓展三原子核的衰变6.(2020届江苏南京月考,13)14C发生放射性衰变变成14N,半衰期约5700年。已知植物存活期间,其体内14C与12C的比例不变;生命活动结束后,14C的比例持续减少。现通过测量得知,某古木样品中14C的比例正好是现代植物所制样品的二分之一。下列说法错误的是()A.该古木的年代距今约5700年B.12C、14C具有相同的中子数C.12C、14C具有相同的质子数D.14C衰变为14N的过程中放出β射线6.答案B7.(2020届江苏徐州一中月考,5)氡的半衰期是3.8天,下列说法正确的是()A.升高温度,可以使氡的半衰期变短B.增加压强,可以使氡的半衰期变短C.4克氡原子核,经过7.6天就只剩下1克氡原子核D.4个氡原子核,经过7.6天就只剩下1个氡原子核答案C应用篇应用一光电效应方程的应用【应用集训】1.(2019江苏南京三模)(多选)如图所示,当开关S断开时,用光子能量为2.8eV的一束光照射阴极K,发现电流表读数不为零。合上开关,调节滑动变阻器,发现当电压表读数小于0.70V时,电流表读数仍不为零。合上开关,调节滑动变阻器,发现当电压表读数小于0.70V时,电流表读数仍不为零;当电压表读数大于或等于0.70V时,电流表读数为零。则下列说法正确的是()A.阴极材料的逸出功为2.10eVB.阴极材料的逸出功为1.40eVC.若将光照强度变为原来的二倍,则遏止电压为0.70VD.若将光照强度变为原来的二倍,则遏止电压为1.40V答案AC2.[2019江苏扬州月考,12C(3)]用能量为50eV的光子照射到光电管阴极后,测得光电流与电压的关系如图所示,已知电子的质量m=9.0×10-31kg、电荷量e=1.6×10-19C,普朗克常量h=6.63×10-34J·s。试求:①光电管阴极金属的逸出功W;②光电子的最大动量和对应物质波的波长λ。答案①30eV②2.4×10-25kg·m·s-12.76×10-9m应用二质能方程的应用【应用集训】1.(2020届江苏南京月考,13)有一种聚变反应是四个氢核聚变成一个氦核,同时释放出两个正电子。则:(1)该聚变反应释放多少能量?(2)若1g氢完全聚变,能释放多少能量?(3)1g氢完全聚变,释放的能量相当于多少煤完全燃烧放出的能量?(已知煤的热值q=3.36×107J/kg,氢核质量为1.008142u,氦核质量为4.001509u,电子的质量为0.000549u)答案(1)4.47×10-12J(2)6.7×1011J(3)2.0×104kg2.(2020届江苏连云港月考,13)1(1)一个质子和两个中子结合为氚核时,是吸收还是放出能量?该能量为多少?(2)氚核的结合能和比结合能各是多少?(3)如果这些能量是以光子形式放出的,则光子的频率是多少?答案(1)放出能量7.97MeV(2)7.97MeV2.66MeV(3)1.92×1021Hz【五年高考】A组基础题组1.[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.1∶4 B.1∶2C.2∶1 D.4∶11.答案B2.[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()A.2B.24He核比C.两个

12H核结合成D.92235U核中核子的平均结合能比2.答案BC3.[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()A.614C→714N+-10e B.92235UC.12H+13H→24He+01n D3.答案A4.[2018江苏单科,12C(2)]光电效应实验中,用波长为λ0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λ02的单色光B照射该金属板时,光电子的最大初动能为,A、B两种光子的动量之比为4.答案ℎcλ5.[2017江苏单科,12C(2)]质子(11H)和α粒子(24He)被加速到相同动能时,质子的动量5.答案小于2∶16.[2019江苏单科,12(2)(3)](2)100年前,卢瑟福用α粒子轰击氮核打出了质子。后来,人们用α粒子轰击

2860Ni核也打出了质子:24He+2860Ni→29(3)在“焊接”视网膜的眼科手术中,所用激光的波长λ=6.4×10-7m,每个激光脉冲的能量E=1.5×10-2J。求每个脉冲中的光子数目。(已知普朗克常量h=6.63×10-34J·s,光速c=3×108m/s。计算结果保留一位有效数字)答案(2)中子核裂变(3)5×10167.[2016江苏单科,12C(3)]几种金属的逸出功W0见下表:金属钨钙钠钾铷W0(×10-19J)7.265.123.663.603.41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4.0×10-7~7.6×10-7m,普朗克常量h=6.63×10-34J·s。7.答案光子的能量E=ℎcλ,取λ=4.0×10-7m,则E≈5.0×10-19根据E>W0判断,钠、钾、铷能发生光电效应。B组综合题组1.(2019课标Ⅰ,14,6分)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.10.20eVC.1.89eV D.1.51eV1.答案A2.(2019北京理综,19,6分)光电管是一种利用光照射产生电流的装置,当入射光照在管中金属板上时,可能形成光电流。表中给出了6次实验的结果。组次入射光子的能量/eV相对光强光电流大小/mA逸出光电子的最大动能/eV第一组1234.04.04.0弱中强2943600.90.90.9第二组4566.06.06.0弱中强2740552.92.92.9由表中数据得出的论断中不正确的是()A.两组实验采用了不同频率的入射光B.两组实验所用的金属板材质不同C.若入射光子的能量为5.0eV,逸出光电子的最大动能为1.9eVD.若入射光子的能量为5.0eV,相对光强越强,光电流越大2.答案B3.(2019天津理综,5,6分)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()3.答案C4.(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.714N俘获一个α粒子,产生B.1327Al俘获一个α粒子,产生C.511B俘获一个质子,产生D.36Li俘获一个质子,产生4.答案B5.(2017北京理综,18,6分)2017年年初,我国研制的“大连光源”——极紫外自由电子激光装置,发出了波长在100nm(1nm=10-9m)附近连续可调的世界上最强的极紫外激光脉冲。大连光源因其光子的能量大、密度高,可在能源利用、光刻技术、雾霾治理等领域的研究中发挥重要作用。一个处于极紫外波段的光子所具有的能量可以电离一个分子,但又不会把分子打碎。据此判断,能够电离一个分子的能量约为(取普朗克常量h=6.6×10-34J·s,真空光速c=3×108m/s)()A.10-21J B.10-18J C.10-15J D.10-12J5.答案B6.[2016课标Ⅰ,35(1),5分](多选)现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6.答案ACEC组教师专用题组1.[2013江苏单科,12C(1)]如果一个电子的德布罗意波长和一个中子的相等,则它们下列哪个物理量也相等()A.速度 B.动能 C.动量 D.总能量答案C2.(2018课标Ⅲ,14,6分)1934年,约里奥-居里夫妇用α粒子轰击铝核

1327Al,产生了第一个人工放射性核素X:αA.15和28 B.15和30 C.16和30 D.17和31答案B3.(2018课标Ⅱ,17,6分)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.1×1014Hz B.8×1014Hz C.2×1015Hz D.8×1015Hz答案B4.[2013江苏单科,12C(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。

答案近6【三年模拟】时间:40分钟分值60分一、单项选择题(每小题3分,共12分)1.(2020届江苏泰州期中,5)下列说法正确的是()A.阴极射线的存在说明原子核是可分的B.玻尔理论很好地解释了原子光谱的成因C.原子的核式结构模型可以解释原子的稳定性D.235U裂变产生的新核的比结合能比235U的比结合能大1.答案D2.(2020届江苏苏州一中月考,6)以下说法正确的是()A.氢原子核外电子从半径较小的轨道跃迁到半径较大的轨道时,电子的动能减小,原子的电势能增大,原子能量减小B.紫外线照射到金属锌板表面时能够产生光电效应,则当增大紫外线的照射强度时,从锌板表面逸出的光电子的个数增多,光电子的最大初动能增大C.氢原子光谱有很多不同的亮线,说明氢原子能发出很多不同频率的光,它的光谱是连续谱D.天然放射现象的发现揭示了原子核有复杂的结构,β射线是原子核内的中子转变为质子时产生的高速电子流2.答案D3.(2020届江苏连云港高级中学摸底,13)下列说法正确的是()A.放射性元素的半衰期与原子所处的化学状态和外部条件有关B.结合能越大,原子中核子结合得越牢固,原子核越稳定C.一束光照射到某种金属上不能发生光电效应,是因为该束光的波长太小D.各种气体原子的能级不同,跃迁时发射光子的能量(频率)不同,因此利用不同的气体可以制成五颜六色的霓虹灯3.答案D4.(2020届江苏徐州一中月考,13)以下有关近代物理的内容叙述正确的是()A.放射性元素在发生α衰变时2个中子和2个质子结合为一个α粒子,设中子、质子和α粒子的质量分别为m1、m2、m3,则2(m1+m2)=m3B.在关于物质波的表达式ε=hν和p=ℎλC.在原子核发生衰变后,新核往往处于不稳定的高能级状态,会自发地向低能级跃迁D.重核的裂变过程质量增大,轻核的聚变过程有质量亏损4.答案C二、多项选择题(每小题4分,共20分)5.(2020届江苏无锡月考,13)下列说法正确的是()A.频率越低的光,粒子性越显著B.无论光强多强,只要入射光的频率小于金属的截止频率,就不能发生光电效应C.氢原子吸收光子后,电子运动的轨道半径变大,动能也变大D.发生β衰变时,新核的质量数不变5.答案BD6.(2019江苏南京学情调研,5)下列说法中正确的是()A.图甲中正确反映了黑体辐射电磁波的强度按波长的分布与黑体的温度的关系B.图乙的放射性同位素应选择衰变时放出α粒子的同位素C.图丙中A、B两球质量相等,当A球以速度v与静止的B球发生正碰后,B球的速度未必是vD.图丁中是电子束通过铝箔产生的衍射图样,证实了物质波的存在6.答案