【物理】2019届二轮复习近代物理学案（全国通用）

【物理】2019届二轮复习近代物理学案（全国通用）

‎　　专题5　近代物理 ‎ 12　光电效应　原子核 ‎　　一、光电效应及其规律 ‎　　1.光电效应的产生条件 入射光的频率大于等于金属的截止频率。‎ ‎　　2.光电效应规律 ‎(1)每种金属都有一个截止频率,入射光的频率必须大于等于这个截止频率才能产生光电效应。‎ ‎(2)光电子的最大初动能与入射光的强度无关,只随入射光频率的增大而增大。‎ ‎(3)光电效应的发生几乎是瞬时的,一般不超过10-9 s。‎ ‎(4)当入射光的频率大于等于截止频率时,饱和光电流的大小与入射光的强度成正比。‎ ‎　　3.爱因斯坦光电效应方程 ‎(1)光子说:光的能量不是连续的,而是一份一份的,每一份叫作一个光子,光子的能量ε=hν。‎ ‎(2)逸出功W0:电子从金属中逸出所需做功的最小值。‎ ‎(3)最大初动能:发生光电效应时,金属表面上的电子吸收光子后克服原子核的引力逸出时所具有的动能的最大值。‎ ‎(4)光电效应方程 ‎①表达式:hν=E +W0或E =hν-W0。‎ ‎②物理意义:在光电效应中,金属表面的电子吸收一个光子获得的能量是hν,这些能量的一部分用来克服金属的逸出功W0,剩下的表现为逸出后电子的最大初动能。‎ 二、光谱和能级跃迁 ‎　　1.氢原子光谱 ‎(1)光谱:用光栅或棱镜可以把各种颜色的光按波长展开,获得光的波长(频率)和强度分布的记录,即光谱。‎ ‎(2)光谱分类 ‎(3)光谱分析:利用每种原子都有自己的特征谱线可以鉴别物质和确定物质的组成成分,且灵敏度很高。在发现和鉴别化学元素上有着重大的意义。‎ ‎　　2.氢原子的能级结构、能级公式 ‎(1)玻尔理论 ‎①定态:原子只能处于一系列不连续的能量状态中,在这些能量状态中原子是稳定的,电子虽然绕核运动,但并不向外辐射能量。‎ ‎②跃迁:电子从能量较高的定态轨道跃迁到能量较低的定态轨道时,会放出能量为hν的光子,这个光子的能量由前后两个能级的能量差决定,即hν=Em-En(h是普朗克常量,h=6.63×10-34 J·s)。‎ ‎③轨道:原子的不同能量状态跟电子在不同的圆周轨道绕核运动相对应。原子的定态是不连续的,因此电子的可能轨道也是不连续的。‎ ‎(2)几个概念 ‎①能级:在玻尔理论中,原子的能量是量子化的,这些量子化的能量值叫作能级。‎ ‎②基态:原子能量最低的状态。‎ ‎③激发态:在原子能量状态中除基态之外的其他的状态。‎ ‎④量子数:原子的状态是不连续的,用于表示原子状态的正整数。‎ ‎(3)氢原子的能级公式:En=E1(n=1,2,3,…),其中E1为基态能量,其数值为-13.6 eV。‎ ‎　　3.氢原子的能级图 氢原子的能级图如图所示。‎ ‎　　‎ 三、原子核　核反应和核能 ‎　　1.原子核的衰变及半衰期 ‎(1)衰变规律及实质 衰变类型 α衰变 β衰变 衰变方程 XYHe Xe 衰变实质 ‎2个质子和2个中子结合成一个整体射出 中子转化为质子和电子 H+nHe nHe 衰变规律 电荷数守恒、质量数守恒 ‎　　(2)γ射线:γ射线经常是伴随α射线或β射线产生的。‎ 名称 构成 符号 电荷量 质量 电离能力 贯穿本领 α射线 氦核 He ‎+2e ‎4 u 最强 最弱 β射线 电子 e ‎-e ‎ u 较强 较强 γ射线 光子 γ ‎0‎ ‎0‎ 最弱 最强 ‎　　(3)半衰期的理解 ‎①半衰期的研究对象一定是大量的、具有统计意义数量的放射性元素的原子核。‎ ‎②半衰期永不变。‎ ‎③半衰期的公式:N余=N原,m余=m原。‎ ‎　　2.核反应类型及计算 ‎(1)四种常见核反应 类型 可控性 核反应方程典例 衰变 α衰变 自发 UThHe β衰变 自发 ThPae 人工转变 人工控制 NHe OH ‎(卢瑟福发现质子)‎ HeBe Cn ‎(查德威克发现中子)‎ AlHe→‎ Pn 约里奥—居里夫妇发现放射性同位素,同时发现正电子 PSie 重核裂变 较容易 控制　‎ UnBa ‎ r+n　‎ 实际应用:原子弹、核电站、核航母等 轻核聚变 很难控制 HH→‎ Hen　‎ 实际应用:氢弹、某些恒星内核反应 ‎　　(2)对质能方程的理解 方程的含义:物体具有的能量与它的质量之间存在正比关系,物体的质量增加,能量也增加;物体的质量减少,能量也减少。‎ ‎①一定的能量和一定的质量相联系,物体的总能量和它的质量成正比,即E=mc2。‎ ‎②核子在结合成原子核时出现质量亏损Δm,其能量也要相应减少,即ΔE=Δmc2。‎ ‎③原子核分解成核子时要吸收一定的能量,相应的质量增加Δm,吸收的能量ΔE=Δmc2。‎ 考点1‎ ‎▶　光电效应 ‎　　1.对理解光电效应的四点提醒 ‎(1)能否发生光电效应,不取决于光的强度而取决于光的频率。‎ ‎(2)光电效应中的“光”不仅指可见光,还包括不可见光。‎ ‎(3)逸出功的大小由金属本身决定,与入射光无关。‎ ‎(4)光电子不是光子,而是电子。‎ ‎2.光电效应的研究思路 ‎(1)两条线索:‎ ‎(2)两条对应关系:‎ 光强大→光子数目多→发射光电子多→光电流大 光子频率高→光子能量大→光电子的最大初动能大 ‎3.三个关系 ‎(1)爱因斯坦光电效应方程E =hν-W0。‎ ‎(2)光电子的最大初动能E 可以利用光电管用实验的方法测得,即E =eUc,其中Uc是遏止电压。‎ ‎(3)光电效应方程中的W0为逸出功,它与截止频率νc的关系是W0=hνc。‎ ‎1.(2018·全国卷Ⅱ)用波长为300 nm的光照射锌板,电子逸出锌板表面的最大初动能为1.28×10-19 J。已知普朗克常量为6.63×10-34 J·s,真空中的光速为3.00×108 m·s-1。能使锌产生光电效应的单色光的最低频率约为(　　)。‎ A.1×1014 H 　　　　　 B.8×1014 H ‎ C.2×1015 H D.8×1015 H ‎ ‎　　解析▶　由光电效应方程式E =hν-W0,得W0=hν-E =h-E 。设发生光电效应的最低频率为ν0,则W0=hν0,代入数据可得ν0≈8×1014 H ,故B项正确。‎ ‎　　答案▶　B 点评▶　爱因斯坦光电效应方程 E =hν-W0。‎ W0为材料的逸出功,指从金属表面直接飞出的光电子克服正电荷引力所做的功;E 为光电子的最大初动能,由此方程可求得照射光的频率ν=。‎ ‎1.(多选)在探究光电效应现象时,某小组的同学分别用波长为λ、2λ的单色光照射某金属,逸出的光电子的最大初速度之比为2∶1,普朗克常量用h表示,光在真空中的速度用c表示,则(　　)。‎ A.光电子的最大初动能之比为2∶1‎ B.该金属的截止频率为 C.该金属的截止频率为 D.用波长为λ的单色光照射该金属时能发生光电效应 ‎　　解析▶　由于在两种单色光照射下,逸出的光电子的最大初速度之比为2∶1,由E =mv2可知,光电子的最大初动能之比为4∶1,A项错误;又由hν=W0+E 知,h=W0+m,h=W0+m,又v1=2v2,解得W0=h,则该金属的截止频率为,B项正确,C项错误;光的波长小于或等于3λ时才能发生光电效应,D项正确。‎ ‎　　答案▶　BD ‎2.(多选)按如图所示的方式连接电路,当用紫光照射阴极 时,电路中的微安表有示数。则下列叙述正确的是(　　)。‎ A.如果仅将紫光换成黄光,则微安表一定没有示数 B.如果仅将紫光换成紫外线,则微安表一定有示数 C.如果仅将滑动变阻器的滑片向右滑动,则微安表的示数一定增大 D.如果仅将滑动变阻器的滑片向左滑动,则微安表的示数可能不变 ‎　　解析▶　换用黄光后,入射光的频率减小,但入射光的频率可能仍大于金属的极限频率,发生光电效应,电路中可能有光电流,A项错误;换用紫外线后,入射光的频率增大,一定能发生光电效应,则微安表一定有示数,B项正确;滑动变阻器的滑片向右滑动,则光电管两极间的电压增大,电路中的光电流可能已达到饱和值,故不一定增大,C项错误;滑动变阻器的滑片向左滑动,则光电管两极间的电压减小,电路中的光电流可能仍为饱和值,保持不变,D项正确。‎ ‎　　答案▶　BD 考点2‎ ‎▶　原子结构与能级跃迁 ‎　　1.定态间的跃迁——满足能级差 ‎(1)从低能级(n)高能级(m)→吸收能量。‎ hν=Em-En。‎ ‎(2)从高能级(m)低能级(n)→放出能量。‎ hν=Em-En。‎ ‎2.电离 电离态与电离能 电离态:n=∞,E=0‎ 基态→电离态:E吸>0-E1= E1 。‎ 激发态→电离态:E吸>0-En= En 。‎ 若吸收能量足够大,克服电离能后,获得自由的电子动能不为零。‎ ‎2.图示是氢原子的能级示意图。当氢原子从n=4的能级跃迁到n=3的能级时,辐射出光子a;从n=3的能级跃迁到n=2的能级时,辐射出光子b。以下判断正确的是(　　)。‎ A.在真空中光子a的波长大于光子b的波长 B.光子b可使氢原子从基态跃迁到激发态 C.光子a可能使处于n=4能级的氢原子电离 D.大量处于n=3能级的氢原子向低能级跃迁时最多辐射2种不同谱线 ‎　　解析▶　氢原子从n=4的能级跃迁到n=3的能级的能级差小于从n=3的能级跃迁到n=2的能级时的能级差,根据Em-En=hν知,光子a的能量小于光子b的能量,所以a光的频率小于b光的频率,故光子a的波长大于光子b的波长,A项正确;光子b的能量小于基态与任一激发态的能级差,所以不能被基态的原子吸收,故B项错误;根据Em-En=hν可知光子a的能量小于n=4能级的电离能,所以不能使处于n=4能级的氢原子电离,C项错误;大量处于n=3能级的氢原子向低能级跃迁时最多辐射3种不同谱线,故D项错误。‎ ‎　　答案▶　A 点评▶　氢原子能级跃迁要点 ‎(1)自发跃迁:高能级→低能级,释放能量,发出光子,光子的频率ν==。‎ ‎(2)受激跃迁:低能级→高能级,吸收能量。‎ ‎①光照(吸收光子):光子的能量必须恰等于能级差ΔE。‎ ‎②粒子碰撞:只要入射粒子能量大于或等于能级差即可,E外≥ΔE。‎ ‎③吸收大于电离能的光子,原子被电离。‎ ‎3.(2018·永州三模)(多选)图示是玻尔为解释氢原子光谱画出的氢原子能级示意图。大量处于n=3能级的氢原子向低能级跃迁时放出若干频率的光子,设普朗克常量为h,下列说法正确的是(　　)。‎ A.产生的光子的最大频率为 B.当氢原子从能级n=2跃迁到n=1时,氢原子的能量变大 C.若氢原子从能级n=2跃迁到n=1时放出的光子恰好能使某金属发生光电效应,则当氢原子从能级n=3跃迁到n=1时放出的光子照到该金属表面时,逸出的光电子的最大初动能为E3-E2‎ D.若氢原子从能级n=2跃迁到n=1时放出的光子恰好能使某金属发生光电效应,则当氢原子从能级n=3跃迁到n=1时放出的光子照到该金属表面时,逸出的光电子的最大初动能为E3-E1‎ ‎　　解析▶　产生的光子有最大能量的是从能级n=3向能级n=1跃迁时产生的,根据公式hν=E3-E1,可得ν=,A项正确;从高能级向低能级跃迁,释放光子,氢原子能量减小,B项错误;若氢原子从能级n=2跃迁到n=1时放出的光子恰好能使某金属发生的光电效应,则当氢原子从能级n=3跃迁到n=1时放出的光子照到该金属表面时,逸出的光电子的最大初动能为E3-E2,故C项正确,D项错误。‎ ‎　　答案▶　AC ‎4.(多选)如图所示是氢原子的能级图,大量处于n=4激发态的氢原子向低能级跃迁时,一共可以辐射出6种不同频率的光子,则(　　)。‎ A.6种光子中波长最长的是n=4激发态跃迁到基态时产生的 B.在6种光子中,从n=4能级跃迁到n=1能级释放的光子康普顿效应最明显 C.使n=4能级的氢原子电离至少要0.85 eV的能量 D.若从n=2能级跃迁到基态释放的光子能使某金属板发生光电效应,则从n=3能级跃迁到n=2能级释放的光子也一定能使该板发生光电效应 ‎　　解析▶　6种光子中由n=4能级跃迁到n=1能级的能量差最大,波长最短,A项错误。在6种光子中,从n=4能级跃迁到n=1能级时释放的光子的能量最大,则光子的波长最短,康普顿效应最明显,B项正确。E∞-E4=0-(-0.85 eV)=0.85 eV,所以要使n=4能级的氢原子电离,至少需0.85 eV的能量,C项正确。因为E2-E1=10.2 eV=hν1,E3-E2=1.89 eV=hν2,所以ν1>ν2,D项错误。‎ ‎　　答案▶　BC 考点3‎ ‎▶　核反应和核能的计算 ‎　　1.利用质能方程计算核能 ‎(1)根据核反应方程,计算出核反应前与核反应后的质量亏损Δm。‎ ‎(2)根据爱因斯坦质能方程ΔE=Δmc2计算核能。质能方程ΔE=Δmc2中Δm的单位用“ g”,c的单位用“m/s”,则ΔE的单位为“J”。‎ ‎(3)ΔE=Δmc2中,若Δm的单位用“u”,则可直接利用ΔE=(Δm×931.5) MeV计算ΔE,此时ΔE的单位为“MeV”,即1 u=1.6606×10-27 g,相当于931.5 MeV,这个结论可在计算中直接应用。‎ ‎2.利用比结合能计算核能 原子核的结合能=核子的比结合能×核子数。‎ 核反应中反应前系统内所有原子核的总结合能与反应后生成的所有新核的总结合能之差,就是该核反应所释放(或吸收)的核能。‎ ‎3.(2018·全国卷Ⅲ)1934年,约里奥—居里夫妇用α粒子轰击铝核 Al,产生了第一个人工放射性核素X:αAl→n+X。X的原子序数和质量数分别为(　　)。‎ A.15和28 B.15和30‎ C. 6和30 D.17和31‎ ‎　　解析▶　根据核反应遵循的质量数守恒和电荷数守恒可知,X的电荷数为2+13=15,质量数为4+27-1=30,根据原子核的电荷数等于原子序数,可知X的原子序数为15,质量数为30,B项正确。‎ ‎　　答案▶　B 点评▶　核反应方程式的书写 ‎(1)熟记常见基本粒子的符号是正确书写核反应方程的基础。如质子H)、中子n)、α粒子He)、β粒子e)、正电子e)、氘核H)、氚核H)等。‎ ‎(2)掌握核反应方程遵循的规律,是正确书写核反应方程或判断某个核反应方程是否正确的依据,由于核反应不可逆且质量不守恒,因此书写核反应方程式时只能用“→”表示反应方向。‎ ‎(3)核反应过程中质量数守恒、电荷数守恒。‎ 核能的计算方法 书写核反 应方程　→计算质量 亏损Δm→利用ΔE=Δmc2 计算释放的核能 ‎5.(2018·衡水二十模)下列说法正确的是(　　)。‎ A.动能相等的质子和电子,它们的德布罗意波长也相等 B.铀核裂变的一种核反应方程为UBa+ r+n C.设质子、中子、α粒子的质量分别为m1、m2、m3,两个质子和两个中子结合成一个α粒子,释放的能量是(m1+m2-m3)c2‎ D.原子在a、b两个能级的能量分别为Ea、Eb,且Ea>Eb,当原子从a能级跃迁到b能级时,放出光子的波长λ=(其中c为真空中的光速,h为普朗克常量)‎ ‎　　解析▶　动能相等的质子和电子,因质子质量比电子质量大得多,依据动能E =,则质子和电子动量不相等,再根据德布罗意波长公式λ=,可知电子和质子的德布罗意波长不相等,故A项错误。铀核需要俘获一个慢中子才能发生裂变,其中的一种核反应方程为 UnBa r+n,故B项错误。根据爱因斯坦质能方程可知,两个质子和两个中子结合成一个α粒子,释放的能量是(2m1+2m2-m3)c2,故C项错误。当原子从a能级跃迁到b能级时,放出光子的能量E==Ea-Eb,所以光子的波长λ=,故D项正确。‎ ‎　　答案▶　D ‎6.(2017·全国卷Ⅱ)一静止的铀核放出一个α粒子衰变成钍核,衰变方程为 UThHe,下列说法正确的是(　　)。‎ A.衰变后钍核的动能等于α粒子的动能 B.衰变后钍核的动量大小等于α粒子的动量大小 C.铀核的半衰期等于其放出一个α粒子所经历的时间 D.衰变后α粒子与钍核的质量之和等于衰变前铀核的质量 ‎　　解析▶　静止的铀核在α衰变过程中,满足动量守恒的条件,根据动量守恒定律得pTh+pα=0,即钍核的动量和α粒子的动量大小相等,方向相反,B项正确;根据E =可知,A项错误;‎ 半衰期的定义是统计规律,不适于一个α粒子,C项错误;铀核在衰变过程中,伴随着一定的能量放出,即衰变过程中有一定的质量亏损,故衰变后α粒子与钍核的质量之和小于衰变前铀核的质量,D项错误。‎ ‎　　答案▶　B 考查角度1‎ ‎▶　光电效应的图象问题 ‎　　四类图象 图象名称 图线形状 由图线直接(或间接)得到的物理量 最大初动能E 与入射光频率ν的关系 ‎①极限频率:图线与横轴交点的横坐标νc ‎②逸出功:图线与纵轴交点的纵坐标的值W0= -E =E ‎③普朗克常量:图线的斜率 =h 颜色相同、强度不同的光,光电流与电压的关系 ‎①遏止电压Uc:图线与横轴的交点 ‎②饱和光电流Im:电流的最大值 ‎③最大初动能:E m=eUc 颜色不同时,光电流与电压的关系 ‎①遏止电压Uc1、Uc2‎ ‎②饱和光电流 ‎③最大初动能E 1=eUc1,E 2=eUc2‎ 遏止电压Uc与入射光频率ν的关系 ‎①截止频率νc:图线与横轴的交点 ‎②遏止电压Uc:随入射光频率的增大而增大 ‎③普朗克常量h:等于图线的斜率与电子电荷量的乘积,即h= e。(注:此时两极之间接反向电压)‎ ‎1.用如图甲所示的电路研究光电效应中光电流大小与照射光的强弱、频率等物理量的关系。图中A、 两极间的电压大小可调,电源的正、负极也可以对调。分别用a、b、c三束单色光照射,调节A、 间的电压U,得到光电流I与电压U的关系如图乙所示。由图可知(　　)。‎ A.单色光a和c的频率相同,但a的光强更强些 B.单色光a和c的频率相同,但a的光强更弱些 C.单色光b的频率小于a的频率 D.改变电源的极性后就一定没有光电流产生 ‎　　解析▶　由题图乙知,a、c的遏止电压相同,根据光电效应方程可知单色光a和c的频率相同,但a产生的光电流大,说明a光的强度大,A项正确,B项错误;单色光b的遏止电压大于a、c的遏止电压,所以b光的频率大于a光的频率,C项错误;只要光的频率不变,改变电源的极性,仍可能有光电流产生,D项错误。‎ ‎　　答案▶　A ‎　　点评▶　分析光电效应的图象问题,可以通过光电效应方程写出因变量与自变量之间的物理解析式,然后进一步分析。‎ ‎1.(2018·南通一模)(多选)利用图甲所示的电路研究光电效应中金属的遏止电压Uc与入射光频率ν的关系,描绘出图乙中的图象,图乙中U1、ν1、ν0均已知,电子电荷量用e表示。则下列说法正确的是(　　)。‎ A.当入射光的频率增大时,为了测定遏止电压,滑动变阻器的滑片P应向M端移动 B.当入射光的频率增大时,为了测定遏止电压,滑动变阻器的滑片P应向N端移动 C.由Uc-ν图象可求得普朗克常量h=‎ D.由Uc-ν图象可求得普朗克常量h=‎ ‎　　解析▶　根据光电效应方程E =hν-W0,最大初动能与遏止电压的关系为E =eUc,可得eUc=hν-W0,由此可知Uc=ν-,当入射光的频率增大时,遏止电压增大,为了测定遏止电压,滑动变阻器的滑片P应该向N端移动;由图线斜率和解析式可知h=。故B、C两项正确。‎ ‎　　答案▶　BC ‎2.(多选)在某次光电效应实验中,得到的遏止电压Uc与入射光的频率ν的关系如图所示。若该直线的斜率和纵截距分别为 和b,电子电荷量的绝对值为e,则(　　)。‎ A.普朗克常量可表示为e ‎ B.普朗克常量可表示为 ‎ C.所用材料的逸出功可表示为-eb D.所用材料的逸出功可表示为-b ‎　　解析▶　光电效应中,入射光子的能量为hν,克服逸出功W0后多余的能量转化为电子的动能,eUc=hν-W0,整理得Uc=ν-,由此可知斜率 =,所以普朗克常量h=e ,截距为b,即eb=-W0,所以逸出功W0=-eb,A、C两项正确。‎ ‎　　答案▶　AC 考查角度2‎ ‎▶　衰变次数的确定方法 ‎　　方法一:依据两个守恒规律,设放射性元素 X经过n次α衰变和m次β衰变后,变成稳定的新元素 Y,则表示该核反应的方程为 XY+He+e。根据质量数守恒和电荷数守恒可列方程 A=A'+4n, = '+2n-m 由以上两式联立解得n=,m=+ '- ‎ 由此可见确定衰变次数可归结为求解一个二元一次方程组。‎ 方法二:因为β衰变对质量数无影响,可先由质量数的改变确定α衰变的次数,然后根据衰变规律确定β衰变的次数。‎ ‎2.(2018·江西模拟)已知真空中的光速c=3.0×108 m/s,下列说法正确的是(　　)。‎ A.铋210的半衰期是5天,经过10天,32个铋210衰变后还剩下8个 B.用中子轰击铀核的核反应方程为 Un→Ba r+n,这个核反应属于原子核的衰变 C.若核反应 nHH释放出2.2 MeV能量,则该过程质量亏损约为3.9×10-30 g D.某原子核 X吸收一个中子后,放出一个电子,最后分裂为两个α粒子,则A=7, =2‎ ‎　　解析▶　半衰期是针对大量原子核的衰变行为的统计规律,此规律对少数原子核不适用,A项错误;UnBa r+n是原子核的裂变,B项错误;根据ΔE=Δmc2,可得Δm≈3.9×10-30 g,C项正确;根据质量数守恒和电荷数守恒可知A+1=8, +1=4,则A=7, =3,D项错误。‎ ‎　　答案▶　C ‎3.(2018·山西联考)四个核反应方程分别为 UnSrXe+1n UThHe LinHeH+4.9 MeV HHHen+17.6 MeV 下列说法正确的是(　　)。‎ A.①②都是重核铀的同位素的核反应,故都是重核的裂变反应 B.①③反应前都有一个中子,故都是原子核的人工转变 C.②③④生成物中都有氦核,故都是α衰变 D.③比④放出的能量少,说明③比④质量亏损得少 ‎　　解析▶　①是重核的裂变反应,②是α衰变,A项错误;③是原子核的人工转变,④是轻核的聚变反应,B、C两项错误;③比④放出的能量少,根据爱因斯坦质能方程可知;③比④质量亏损得少,D项正确。‎ ‎　　答案▶　D ‎1.根据所给图片结合课本相关知识,下列说法正确的是(　　)。‎ A.图甲是电子束穿过铝箔后的衍射图样,证明电子具有粒子性 B.图乙是利用不同气体制成的五颜六色的霓虹灯,原理是各种气体原子的能级不同,跃迁时发射光子的能量不同,光子的频率不同 C.图丙是工业上利用射线检测金属板厚度的装置,在α、β、γ三种射线中,最有可能使用的射线是β射线 D.图丁是原子核的比结合能与质量数A的关系图象,由图可知中等大小的核的比结合能最大,即(核反应中)平均每个核子的质量亏损最小 ‎　　解析▶　图甲是电子束穿过铝箔后的衍射图样,证明电子具有波动性,A项错误;图乙是利用不同气体制成的五颜六色的霓虹灯,原理是各种气体原子的能级不同,跃迁时发射光子的能量不同,光子的频率不同,B项正确;图丙是工业上利用射线检测金属板厚度的装置,在α、β、γ三种射线中,由于γ射线穿透能力最强,最有可能使用的射线是γ射线,C项错误;图丁是原子核的比结合能与质量数A的关系图象,由图可知中等大小的核的比结合能最大,即当核子结合成原子核时平均每个核子释放的能量最大,平均每个核子的质量亏损最大,D项错误。‎ ‎　　答案▶　B ‎2.(2018·黄冈模拟)(多选)如图所示为研究光电效应规律的实验电路,电源的两个电极分别与接线柱c、d连接。用一定频率的单色光a照射光电管时,灵敏电流计的指针会发生偏转,而用另一频率的单色光b照射该光电管时,灵敏电流计的指针不偏转。下列说法正确的是(　　)。‎ A.a光的频率一定大于b光的频率 B.电源正极可能与c接线柱连接 C.用b光照射光电管时,一定没有发生光电效应 D.若灵敏电流计的指针发生偏转,则电流方向一定是e→→f ‎　　解析▶　由于电源的接法不知道,所以有两种情况:(1)c接负极,d接正极。用某种频率的单色光a照射光电管阴极 ,电流计的指针发生偏转,知a光频率大于金属的极限频率。用另一频率的单色光b照射光电管阴极 时,电流计的指针不发生偏转,知b光的频率小于金属的极限频率,所以a光的频率一定大于b光的频率。(2)c接正极,d接负极。用某种频率的单色光a照射光电管阴极 ,电流计的指针发生偏转,知a光产生的光电子能到达负极d端。用另一频率的单色光b照射光电管阴极 时,若发生光电效应,电流计的指针不发生偏转,知b光产生的光电子不能到达负极d端,a光产生的光电子的最大初动能大,则a光的频率一定大于b光的频率,A、B两项正确。由以上的分析可知,不能判断出用b光照射光电管时,一定没有发生光电效应,C项错误。电流的方向与负电荷定向移动的方向相反,若灵敏电流计的指针发生偏转,则电流方向一定是e→→f,D项正确。‎ ‎　　答案▶　ABD ‎3.(2018·河南模拟)(多选)利用如图甲所示的实验装置观测光电效应,已知实验中测得某种金属的遏止电压Uc与入射频率ν之间的关系如图乙所示,电子的电荷量e=1.6×10-19 C,则(　　)。‎ A.普朗克常量为 B.该金属的逸出功为eU1‎ C.电源的右端为正极 D.若电流表的示数为10 μA,则每秒内从阴极发出的光电子数的最小值为6.25×1012‎ ‎　　解析▶　由爱因斯坦光电效应方程易得,Uc=-,知题图乙图线的斜率=,则普朗克常量h=,该金属的逸出功W0=hν1=eU1,A项错误,B项正确;电源左端为负极,右端为正极,C项正确;每秒内发出的光电子的电荷量q=It=10×10-6×1 C=10-5 C,而n=,故每秒内至少发出6.25×1013个光电子,D项错误。‎ ‎　　答案▶　BC ‎4.(2018·甘肃质检)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的关系如图所示。下列说法中正确的是(　　)。‎ A.a光光子的频率大于b光光子的频率,a光的强度小于b光的强度 B.a光光子的频率小于b光光子的频率,a光的强度小于b光的强度 C.如果使b光的强度减半,则在任何电压下,b光产生的光电流强度一定比a光产生的光电流强度小 D.另一个光电管加一定的正向电压,如果a光能使该光电管产生光电流,则b光一定能使该光电管产生光电流 ‎　　解析▶　由题图可知b光的遏止电压大,其逸出的光电子最大初动能大,所以b光的频率大。a光的饱和光电流大于b光的饱和光电流,故a光的强度大于b光的强度,A、B两项错误。如果使b光的强度减半,则只是b光的饱和光电流减半,在特定的电压下,b光产生的光电流强度不一定比a光产生的光电流强度小,C项错误。因b光的频率大于a光的频率,故另一个光电管加一定的正向电压,如果a光能使该光电管产生光电流,则b光一定能使该光电管产生光电流,D项正确。‎ ‎　　答案▶　D ‎5.一个德布罗意波长为λ1的中子和另一个德布罗意波长为λ2的氘核同向正碰后结合成一个氚核,该氚核的德布罗意波长为(　　)。‎ A.　　　　　　　B.‎ C. D.‎ ‎　　解析▶　中子的动量p1=,氘核的动量p2=,同向正碰后形成的氚核的动量p3=p2+p1,所以氚核的德布罗意波长λ3==,A项正确。‎ ‎　　答案▶　A ‎6.(多选)波粒二象性是微观世界的基本特征,以下说法正确的有(　　)。‎ A.光电效应现象揭示了光的粒子性 B.热中子束射到晶体上产生衍射图样说明中子具有波动性 C.黑体辐射的实验规律可用光的波动性解释 ‎ D.动能相等的质子和电子,它们的德布罗意波长也相等 ‎　　解析▶　光电效应说明光的粒子性,A项正确;热中子束射到晶体上产生衍射图样,即运动的实物粒子具有波的特性,说明中子具有波动性,B项正确;黑体辐射的实验规律说明电磁辐射的量子化,即黑体辐射是不连续的、一份一份的,所以黑体辐射用光的粒子性解释,C项错误;根据德布罗意波长公式λ=,p2=2mE ,又因为质子的质量大于电子的质量,所以动能相等的质子和电子,质子的德布罗意波长较短,D项错误。‎ ‎　　答案▶　AB ‎7.(2018·北京一模)图示是氢原子的能级图。一个氢原子从n=4的能级向低能级跃迁,以下判断正确的是(　　)。‎ A.该氢原子最多可辐射出6种不同频率的光子 B.该氢原子跃迁到基态时需要吸收12.75 eV的能量 C.该氢原子只有吸收0.85 eV的光子时才能电离 D.该氢原子向某一低能级跃迁时,向外辐射的光子的能量是特定值 ‎　　解析▶　本题研究的是单个氢原子,单个处于n能级的氢原子向低能级跃迁时最多可辐射出n-1条不同频率的光子,故该氢原子向低能级跃迁时最多可辐射出3种不同频率的光子,A项错误;该氢原子跃迁到基态时需要释放-0.85 eV-(-13.6 eV)=12.75 eV的能量,B项错误;只要吸收的光子的能量大于0.85 eV,该氢原子就能电离,C项错误;氢原子向低能级跃迁时,向外辐射的光子的能量等于两能级的能量差,此能量差为一特定值,D项正确。‎ ‎　　答案▶　D ‎8.(2018·黄冈模拟)下列关于原子物理知识的叙述错误的是(　　)。‎ A.β衰变的实质是核内的中子转化为一个质子和一个电子 B.结合能越大,原子核内核子结合得越牢固,原子核越稳定 C.两个轻核结合成一个中等质量的核,存在质量亏损 D.对于一个特定的氡原子,即使知道了半衰期,也不能准确地预言它在何时衰变 ‎　　解析▶　β衰变所释放的电子,是原子核内的中子转化成质子和电子所产生的,A项正确;比结合能越大,原子核中核子结合得越牢固,原子核越稳定,B项错误;两个轻核结合成一个中等质量的核,要释放能量,根据质能方程可知存在质量亏损,C项正确;对于一个特定的衰变原子,我们并不知道它将何时发生衰变,D项正确。‎ ‎　　答案▶　B ‎9.(2018·成都月考)2018年是居里夫妇发现了放射性元素钋Po)的120周年。若元素钋发生某种衰变,其半衰期是138天,衰变方程为PoPb+Y+γ。下列说法不正确的是(　　)。‎ A.该元素发生的是β衰变 B.Y原子核含有4个核子 C.γ射线是衰变形成的铅核释放的 D.200 g的Po经276天,已发生衰变的质量为150 g ‎　　解析▶　根据衰变方程 PoPb+Y+γ可知,Y是 He,属于α衰变,而γ射线是伴随着α衰变产生的,A项错误;根据电荷数守恒和质量数守恒得,Y的电荷数为2,质量数为4,则核子数为4,B项正确;γ射线是衰变形成的铅核向低能级跃迁时释放的,C项正确;根据m余=m原知,200 g的Po经276天,还剩余m原,故已衰变的质量为150 g,D项正确。‎ ‎　　答案▶　A ‎10.(多选)太阳的能量 是轻核的聚变,太阳中存在的主要元素是氢,核聚变反应可以看作是4个氢核H)结合成1个氦核同时放出2个正电子。下表中列出了部分粒子的质量(取1 u=×10-26 g)‎ 粒子名称 质子(p)‎ α粒子 正电子(e)‎ 中子(n)‎ 质量/u ‎1.0073‎ ‎4.0015‎ ‎0.00055‎ ‎1.0087‎ 以下说法正确的是(　　)。‎ A.核反应方程为HHe+e B.4个氢核结合成1个氦核时的质量亏损约为0.0266 g C.4个氢核结合成1个氦核时的质量亏损约为4.43×10-29 g D.聚变反应过程中释放的能量约为4.0×10-12 J ‎　　解析▶　由核反应的质量数守恒及电荷数守恒得HHe+e,A项正确;反应中的质量亏损Δm=4mp-mα-2me=(4×1.0073-4.0015-2×0.00055) u=0.0266 u≈4.43×10-29 g,C项正确,B项错误;由质能方程得ΔE=Δmc2=4.43×10-29×(3×108)2 J≈4×10-12 J,D项正确。‎ ‎　　答案▶　ACD ‎11.(2018·河北模拟)下列说法正确的是(　　)。‎ A.用能量等于氘核结合能的光子照射静止的氘核,可使氘核分解为一个质子和一个中子 B.质子和中子结合成原子核时不一定有质量亏损,但一定释放出能量 C.原子核的结合能越大,原子核越稳定 D.重核裂变前后质量数守恒,但质量一定减小 ‎　　解析▶　质子和中子结合成氘核前,需要有很大的动能,才能使它们的距离达到能够结合的程度,所以要使静止的氘核分解为质子和中子,除了要给它补充由于质量亏损释放的能量外,还需要给它们分离时所需的动能,A项错误;质子和中子结合成原子核时一定有质量亏损,根据爱因斯坦质能方程知,有能量放出,B项错误;原子核的比结合能越大,原子核越稳定,C项错误;‎ 重核裂变过程遵循质量数守恒和电荷数守恒,但裂变过程会释放出巨大的能量,由爱因斯坦质能方程可知,一定有质量亏损,D项正确。‎ ‎　　答案▶　D ‎12.(2018·青海联考)如图所示为查德威克发现中子的实验示意图,利用钋Po)衰变放出的α粒子轰击铍Be),产生的粒子P能将石蜡中的质子打出来。下列说法正确的是(　　)。‎ A.α粒子是氦原子 B.粒子Q的穿透能力比粒子P的强 C.钋的α衰变方程为 PoPbHe D.α粒子轰击铍的核反应方程为 HeBeCn ‎　　解析▶　α粒子是氦原子核,A项错误;粒子P是中子,粒子Q是质子,由于质子带正电,当质子射入物质时,受到的库仑力会阻碍质子的运动,而中子不带电,不受库仑力作用,所以B项错误;在钋衰变中,根据质量数守恒知产生的是 Pb,并非Pb,C项错误HeBeCn是查德威克发现中子的核反应方程,D项正确。‎ ‎　　答案▶　D ‎13.(多选)“核反应堆”是通过可控的链式反应实现核能释放的,核燃料是铀棒,在铀棒周围要放“慢化剂”,快中子和慢化剂中的碳原子核碰撞后,中子能量减少,变为慢中子。碳核的质量是中子的12倍,假设中子与碳核是弹性正碰,而且认为碰撞前中子动能是E0,碳核都是静止的,则(　　)。‎ A.链式反应是指由重核裂变产生的中子使裂变反应一代接一代继续下去的过程 B.镉棒的作用是与铀棒发生化学反应,消耗多余的铀原子核,从而达到控制核反应速度的目的 C.经过一次碰撞,中子失去的动能为E0‎ D.在反应堆的外面修建很厚的水泥防护层的目的是屏蔽裂变产物放出的各种射线 ‎　　解析▶　链式反应是指由重核裂变产生的中子使裂变反应一代又一代继续下去的过程,A项正确;核反应堆中,镉棒的作用是吸收中子,以控制反应速度,B项错误;根据动量守恒定律有 mv0=mv1+12mv2,依据能量守恒定律有m=m+×12m,联立可得v1=-v0,所以中子损失的动能为E0,C项正确;水泥防护层的作用是屏蔽裂变产物放出的射线,D项正确。‎ ‎　　答案▶　ACD