（浙江选考）2018版高考物理二轮复习 专题五 加试选择题题型强化（多选题型）第3讲 波粒二象性 原子和原子核学案

第3讲波粒二象性原子和原子核选考考点分布章知识内容考试要求历次选考统计必考加试2015/102016/042016/102017/042017/11波粒二象性能量量子化b15光的粒子性c14161515粒子的波动性c1615概率波b不确定性关系b原子结构电子的发现a原子的核式结构模型b氢原子光谱b玻尔的原子模型c1414151415原子核原子核的组成a放射性元素的衰变c1414探测射线的方法a放射性的应用与防护a核力与结合能c161414核裂变c1614核聚变c14粒子和宇宙a考点一光电效应的规律和理解1(多选)(2016浙江4月选考16)在光电效应实验中，采用极限频率为c5.51014 Hz钠阴极，已知普朗克常量h6.61034 Js，电子质量m9.11031 kg.用频率7.51014 Hz的紫光照射钠阴极产生光电子的()A动能的数量级为1019 JB速率的数量级为108 m/sC动量的数量级为1027 kgm/sD德布罗意波长的数量级为109 m答案AD解析根据EkhW0，W0hc，得：Ek1.321019 J，A正确；由Ekmv2，得v5105 m/s，B错误；由p4.91025 kgm/s，C错误；由p得1.3109 m，故D正确2(多选)(人教版选修35P34“例题”改编)如图1是用光照射某种金属时逸出的光电子的最大初动能随入射光频率变化的图线(直线与横轴的交点坐标为4.27，与纵轴交点坐标为0.5)由图可知()图1A该金属的截止频率为4.271014 HzB该金属的截止频率为5.51014 HzC该图线的斜率表示普朗克常量D该金属的逸出功为0.5 eV答案AC解析根据爱因斯坦光电效应方程EkhW0，Ek图象的横轴的截距大小等于截止频率，由图知该金属的截止频率为4.271014 Hz.故A正确，B错误由EkhW0得知，该图线的斜率表示普朗克常量h，故C正确当EkhW00时，逸出功为W0hc6.631034 Js4.271014 Hz2.8311019 J1.77 eV.故D错误3(多选)如图2所示，用导线把验电器与锌板相连接，当用紫外线照射锌板时，发生的现象是()图2A有光子从锌板逸出B有电子从锌板逸出C验电器指针张开一个角度D锌板带负电答案BC解析用紫外线照射锌板是能够发生光电效应的，锌板上的电子吸收紫外线的能量从锌板表面逸出，称之为光电子，故A错误，B正确；锌板与验电器相连，带有相同电性的电荷，锌板失去电子应该带正电，且失去电子越多，带正电的电荷量越多，验电器指针张角越大，故C正确，D错误4如图3所示为光电管工作原理图，当有波长(均指真空中的波长，下同)为的光照射阴极K时，电路中有光电流，则()图3A换用波长为1(1)的光照射阴极K时，电路中一定没有光电流B换用波长为2(2)的光照射阴极K时，电路中一定有光电流C增加电路中电源电压，电路中的光电流一定增大D将电路中电源的极性反接，电路中可能有光电流答案BD解析波长为1(1)的光的频率有可能大于极限频率，电路中可能有光电流，A错误；波长为2(2)的光的频率一定大于极限频率，电路中一定有光电流，B正确；光电流的强度与入射光的强度有关，C错误；将电路中电源的极性反接，加的是反向电压，此反向电压可能低于遏止电压，D正确1.光电效应在光的照射下金属中的电子从金属表面逸出的现象，叫做光电效应，发射出来的电子叫做光电子2实验规律(1)每种金属都有一个极限频率(2)光子的最大初动能与入射光的强度无关，只随入射光的频率增大而增大(3)光照射到金属表面时，光电子的发射几乎是瞬时的(4)光电流的强度与入射光的强度成正比3爱因斯坦光电效应方程(1)光子：光不仅在发射和吸收时能量是一份一份的，而且光本身就是由一个个不可分割的能量子组成的，这些能量子称为光子，频率为的光的能量子为h.(2)爱因斯坦光电效应方程表达式：hEkW0或EkhW0.物理意义：金属中电子吸收一个光子获得的能量是h，这些能量一部分用于克服金属的逸出功，剩下的表现为逸出后电子的初动能Ek.考点二玻尔理论和能级1(多选)(2017浙江4月选考14)下列说法正确的是()A、射线都是电磁波B原子核中所有核子单独存在时质量总和大于该原子核的总质量C在LC振荡电路中，电容器刚放电时，电容器极板上电量最多，回路电流最小D处于n4激发态的氢原子共能辐射出4种不同频率的光子答案BC解析射线为高速电子流，不是电磁波，选项A错原子核的总质量小于组成它的所有核子的质量之和，所以选项B正确LC振荡电路中，电容器开始放电时，由于自感线圈的阻碍作用，因此回路电流从小变大，即选项C正确处于n4激发态的氢原子可以放出C6种不同频率的光子，选项D错2(多选)(2016浙江10月选考15)如图4为氢原子能级图，氢原子中的电子从n5能级跃迁到n2能级可产生a光；从n4能级跃迁到n2能级可产生b光a光和b光的波长分别为a和b，照射到逸出功为2.29 eV的金属钠表面均可产生光电效应，遏止电压分别为Ua和Ub.则()图4AabBUaUbCa光的光子能量为2.86 eVDb光产生的光电子最大初动能Ek0.26 eV答案BCD解析根据能级跃迁知识haE5E20.54(3.4) eV2.86 eV，hbE4E20.85(3.4)eV2.55 eV，显然a光的光子能量大于b光的，即a光频率要大，波长要短，所以A错，C正确根据光电效应方程可知，最大初动能EkhW0，所以a光照射后的最大初动能为Eka(2.862.29) eV0.57 eV，b光照射后的最大初动能为Ekb(2.552.29) eV0.26 eV，选项D正确根据遏止电压知识可知，UaUb，选项B正确3(多选)(2015浙江10月选考14改编)氢原子从n6跃迁到n2能级时辐射出频率为1的光子，从n5跃迁到n2能级时辐射出频率为2的光子下列说法正确的是()A频率为1 的光子的能量较大B频率为1的光子的动量较大C做双缝干涉实验时，频率为1的光产生的条纹间距较大D用同一种金属做光电效应实验时，若均可发生光电效应，频率为1的光产生的光电子的最大初动能较大答案ABD解析氢原子从高能级跃迁到低能级时会辐射出光子，有hE末E初，故可知频率为1的光子能量较大，12，A正确；由，得光子的动量p，频率为1的光子动量较大，故B正确；在双缝干涉中，屏上相邻的明条纹(或暗条纹)之间距离x与波长、双缝间距d及屏到双缝距离l的关系为x，频率为1的光产生的条纹间距较小，故C错误；做光电效应实验时，EkhW0，频率为1的光产生的光电子的最大初动能较大，故D正确4(多选)(人教版选修35P58“玻尔理论对氢光谱的解释”改编)氢原子的部分能级如图5所示，已知可见光的光子能量在1.62 eV到3.11 eV之间由此可推知，氢原子()图5A从高能级向n1能级跃迁时发出的光的波长比可见光的短B从高能级向n2能级跃迁时发出的光均为可见光C从高能级向n3能级跃迁时发出的光的频率比可见光的高D从n3能级向n2能级跃迁时发出的光为可见光答案AD解析从高能级向n1能级跃迁时，辐射的光子能量最小为10.2 eV，大于可见光的光子能量，则波长小于可见光的波长故A正确从高能级向n2能级跃迁时辐射的光子能量最大为3.4 eV, 大于可见光的能量故B错误从高能级向n3能级跃迁时辐射的光子能量最大为1.51 eV，小于可见光的光子能量故C错误从n3能级向n2能级跃迁时发出的光子能量为1.89 eV，在可见光能量范围之内故D正确5(多选)下列关于玻尔原子理论及氢原子能级的说法，正确的是()A原子中的电子运动轨道分布是连续的B原子中的电子在某一定态时，电子绕原子核运动，但不向外辐射能量C氢原子的核外电子由一个能级跃迁到另一个能级吸收光子时，氢原子的能量不变D一群氢原子从n3能级向n1能级跃迁，最多能发出3种不同频率的光子答案BD解析原子的不同能量状态与电子沿不同的圆轨道绕核运动相对应，而电子的可能轨道的分布是不连续的，故A错误；原子处于称为定态的能量状态时，虽然电子做加速运动，但并不向外辐射能量，故B正确；核外电子由一个能级跃迁到另一个能级时，吸收一定频率的光子后，能量会增大，故C错误；氢原子向低能级跃迁时是随机的，一群处于n3能级的氢原子向低能级跃迁时最多可能发出C3种不同频率的光子，故D正确6(多选)(2017嘉兴市3月模拟)氢原子光谱如图6甲所示，图中给出了谱线对应的波长玻尔的氢原子能级图如图乙所示已知普朗克常量h6.631034 Js，则()图6AH谱线对应光子的能量小于H谱线对应光子的能量B图甲所示的四种光均属于可见光范畴CH对应光子的能量约为10.2 eVDH谱线对应的跃迁是从n3能级到n2能级答案ABD1.玻尔理论的理解(1)电子绕核运动的半径是不连续的；(2)电子跃迁辐射光子的频率不等于电子绕核圆周运动的频率；(3)实物粒子也能使原子发生能级跃迁；(4)能级之间跃迁时放出的光子频率是不连续的2两类能级跃迁(1)自发跃迁：高能级低能级，释放能量，发出光子光子的频率.(2)受激跃迁：低能级高能级，吸收能量光照(吸收光子)：光子的能量必须恰等于能级差E.碰撞、加热等：只要入射粒子能量大于或等于能级差即可，E外E.大于电离能的光子被吸收，原子被电离3谱线条数的确定方法(1)一个氢原子跃迁发出可能的光谱线条数最多为n1.(2)一群氢原子跃迁发出可能的光谱线条数的两种求解方法：用数学中的组合知识求解：NC.利用能级图求解：在氢原子能级图中将氢原子跃迁的各种可能情况一一画出，然后相加考点三核反应与核能1(多选)(2017浙江11月选考14)下列说法正确的是()A核聚变反应方程可能为HHHe2nB铀核裂变的核反应方程可能为UnXeSr2nC发生衰变时原子核放出电子，说明电子是原子核的组成部分D中子和质子结合成氘核，若该过程质量亏损为m，则氘核的结合能为mc2答案BD解析选项A的核反应方程为HHHen，选项A错误；根据重核裂变的核反应方程配平方式可知，选项B正确；衰变时原子核内部中子衰变为质子时释放出高速电子，电子并不是原子核的组成部分，选项C错误；根据质能方程可知，选项D正确2(多选)(2016浙江10月选考16)用中子(n)轰击铀核(U)产生裂变反应，会产生钡核(Ba)和氪核(Kr)并释放出中子(n)，当达到某些条件时可发生链式反应一个铀核(U)裂变时，释放的能量约为200 MeV(1 eV1.61019 J)以下说法正确的是()A. U的裂变方程为UBaKr2nB. U的裂变方程为UnBaKr3nC. U发生链式反应的条件与铀块的体积有关D一个U裂变时，质量亏损约为3.61028 kg答案BCD解析铀核在裂变过程中需要中子的轰击，产生链式反应，所以选项A错误，选项B正确链式反应在进行过程中，需要铀矿达到临界体积才能维持链式反应持续不断进行下去，所以选项C正确根据释放出来的核能，结合质能方程Emc2可知，反应过程中，亏损质量为m kg3.61028 kg，选项D正确3(多选)(2017杭州市高三上期末)在家居装饰中常用到花岗岩、大理石等天然石材，这些岩石都含有不同程度的放射性元素下列说法中正确的是()A放射性元素U发生 衰变的方程是：UThHeB衰变中，粒子获得的能量越大，其德布罗意波长越短C衰变中产生的电子来源于原子核的内部，故半衰期会受元素化学状态的影响D若某一原子核衰变辐射出一个频率为 的 光子，该过程质量亏损为m，则hmc2答案AB解析放射性元素U发生衰变的方程是：UThHe，故A正确；根据知，粒子获得的能量越大，其德布罗意波长越短，故B正确；衰变中产生的电子来源于原子核的内部，但是半衰期不会受元素化学状态的影响，故C错误；原子核衰变后，质量亏损产生的能量为mc2hEk，可知hmc2，故D错误4(多选)(2017浙江“七彩阳光”联考)2006年美国和俄罗斯的科学家利用回旋加速器，通过Ca(钙48)轰击Cu(铜249)发生核反应，成功合成了质量数为297的第118号元素，这是迄今为止门捷列夫元素周期表中原子序数最大的元素实验表明，该元素的原子核先放出3个相同的质量不为零的粒子X，再连续经过3次衰变后，变成质量数为282的第112号元素的原子核则()A上述过程中的粒子X是电子B118号元素的核内含有179个中子C在衰变过程中，起主要作用的是强相互作用D在合成第118号元素的核反应过程，质量数守恒，所以质量不变答案BC解析衰变过程中质量数守恒，电荷数守恒根据电荷数守恒可得，118321120，所以X粒子的核电荷数为零再根据质量数守恒，297432823，所以X粒子的质量数为1，所以X粒子为中子，A错误；118号元素的核内含有中子数297118179个，故B正确；衰变是原子核内的质子和中子结合成粒子的过程，故起主要作用的是强相互作用，C正确；在合成第118号元素的核反应过程，质量数守恒，但质量会亏损，D错误.1.核反应的四种类型类型可控性核反应方程典例衰变衰变自发UThHe衰变自发ThPae人工转变人工控制NHeOH(卢瑟福发现质子)HeBeCn(查德威克发现中子)AlHePn约里奥居里夫妇发现放射性同位素，同时发现正电子PSie重核裂变比较容易进行人工控制UnBaKr3nUnXeSr10n轻核聚变很难控制HHHen2.对质能方程的理解(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Emc2.方程的含义：物体具有的能量与它的质量之间存在简单的正比关系，物体的能量增大，质量也增大；物体的能量减少，质量也减少(2)核子在结合成原子核时出现质量亏损m，其能量也要相应减少，即Emc2.(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m，吸收的能量为Emc2.专题强化练(限时：25分钟)1(多选)(2017温州市9月选考)图1中四幅图涉及不同的物理知识，其中说法正确的是()图1A图甲：B处能观察到大量的亮点，A处能看到较少的亮点B图乙：用弧光灯照射锌板时，验电器的箔片带正电而张开C图丙：射线2的贯穿本领很强，射线1的电离作用很强D图丁：一个处于n3能级的氢原子向低能级跃迁时，最多可放出3种频率不同的光答案BC2(多选)(2017温州市十校高三期末)下列说法中正确的是()A卢瑟福通过粒子散射实验，提出原子的核式结构模型，并估算出原子核的大小B已知光速为c，普朗克常量为h，则频率为的光子的动量为C氢原子能级是分立的，但原子发射光子的频率是连续的D设质子、中子、粒子的质量分别为m1、m2、m3，那么质子和中子结合成一个粒子，所释放的核能为E(m3m1m2)c2答案AB解析氢原子能级是分立的，原子发射光子的频率是不连续的，选项C错误；根据质能方程质子和中子结合成一个粒子，所释放的核能为E(m1m2m3)c2，选项D错误3(多选)关于原子结构，下列说法正确的是()A汤姆孙根据气体放电管实验断定阴极射线是带负电的粒子流，并求出了这种粒子的比荷B卢瑟福粒子散射实验表明：原子中带正电部分的体积很小，但几乎占有全部质量，电子在正电体的外面运动C各种原子的发射光谱都是连续谱D玻尔在原子核式结构模型的基础上，结合普朗克的量子概念，提出了玻尔的原子模型答案ABD解析汤姆孙通过研究求出了阴极射线的比荷，明确阴极射线是电子故A正确；由于极少数粒子发生了大角度偏转，原子全部正电荷集中在原子中央很小的体积内，电子在正电体的外面运动，故B正确；各种原子的发射光谱都是线状谱，故C错误；玻尔在原子核式结构模型的基础上，结合普朗克的量子概念，提出了玻尔的原子模型，故D正确4(多选)如图2甲所示为研究光电效应的电路图，实验得到了如图乙所示的遏止电压Uc和入射光频率的关系图象，下列说法不正确的是()图2A图象与横轴交点坐标的物理意义是该金属的截止频率B图象斜率为普朗克常量hC遏止电压越高，截止频率越大D入射光频率增大，逸出功也增大答案BCD5(多选)(2017杭州市高三上期末)氢原子能级如图3所示，当氢原子从n5 跃迁到n2 的能级时，辐射紫色光，光的波长为434 nm.以下判断正确的是()图3A氢原子从n5 跃迁到n3 的能级时，辐射光的波长更短B氢原子从n5 跃迁到n1 的能级时，辐射光的频率更高C一群处于n5 能级上的氢原子向低能级跃迁时最多产生4种辐射光D若氢原子从n4 跃迁到n2的能级时，辐射光的波长大于434 nm答案BD解析氢原子从n5 跃迁到n3的能级时能级差较小，辐射光的波长更长，A错误；氢原子从n5跃迁到n1的能级时能级差较大，辐射光的频率更高，B正确；根据C10知，大量氢原子处于n5的激发态，当向低能级跃迁时会辐射出10种不同频率的光，故C错误；从n4跃迁到n2的能级，辐射光的能量小于从n5跃迁到n2辐射光的能量，辐射光的波长大于434 nm，D正确6. (多选)(2017杭州市四校联考)图4是氢原子的能级图，a是从E4跃迁到E2时产生的光，b是从E5跃迁到E3时产生的光钠的极限频率5.531014 Hz，普朗克常量h6.61034 Js，电子电荷量e1.61019 C()图4Aa光的频率大于b光的频率B在水中传播时，a光的速度大于b光的速度Ca光照射钠时能产生光电子，b光则不能Da光与b光的动量之比为97255答案AC7(多选)某次用中子轰击UnYXe10n，U、n、Y、Xe的质量分别为m1、m2、m3、m4，真空中的光速为c.下列说法正确的是()A该反应过程中的质量亏损为m19m2m3m4B该反应过程中释放的能量为(m19m2m3m4)c2C该核反应属于裂变DY原子核中含有36个中子答案AC解析该核反应方程中的质量亏损mm19m2m3m4，故A正确；反应过程中释放的能量：E(m19m2m3m4)c2，故B错误；该反应是重核的裂变，故C正确；根据质量数守恒，Y的质量数：m235112610100，根据电荷数守恒得Y的电荷数：z925438，中子数：n1003862，故D错误8(多选)氢原子的能级图如图5所示，氢原子从n4能级直接向n1能级跃迁所放出的光子，恰能使某金属产生光电效应，下列判断正确的是()图5A氢原子辐射出光子后，氢原子能量变大B该金属的逸出功W012.75 eVC用一群处于n3能级的氢原子向低能级跃迁时所发出的光照射该金属，该金属仍有光电子逸出D氢原子处于n1能级时，其核外电子在最靠近原子核的轨道上运动答案BD解析氢原子发生跃迁，辐射出光子后，氢原子能量变小，故A错误所放出的光子恰能使某金属产生光电效应，由n4跃迁到n1，辐射的光子能量E13.6 eV0.85 eV12.75 eV，则逸出功W012.75 eV，故B正确一群处于n3能级的氢原子向低能级跃迁时，辐射的光子能量小于从n4能级直接向n1能级跃迁所辐射的光子能量，则不会发生光电效应，故C错误根据玻尔原子模型可知，处于n1能级时，其核外电子在最靠近原子核的轨道上运动，故D正确9(多选)下列说法正确的是()A光电效应表明光子具有粒子性B在核反应过程中，系统的动量守恒，能量不守恒C在NHeOx核反应中，x是质子，这个反应过程叫衰变D一群处于n3能级的氢原子向低能级跃迁时，最多能够产生3条谱线答案AD解析光电效应表明光子具有粒子性， 故A正确；在核反应过程中，此过程系统的外力远小于内力，系统的动量是守恒的，而依据质能方程，能量也守恒故B错误；在NHeOx核反应中，x是质子，这个反应过程不叫衰变，而是人工核反应故C错误；一群处于n3能级的氢原子向低能级跃迁时最多产生C3条谱线故D正确10(多选)放射性元素Th的衰变方程为ThPaX，下列表述正确的是()AX是由Th原子释放的核外电子B该衰变是衰变C加压或加温不能改变其衰变的快慢DTh元素发生衰变时原子核要吸收能量答案BC解析根据电荷数守恒、质量数守恒知，X的电荷数为1，质量数为0，则X为电子，该衰变为衰变衰变的本质是核内的一个中子变成一个质子和一个电子，故A错误，B正确衰变的快慢与温度、压强无关，由原子核内部因素决定，故C正确衰变时原子核会放出能量，故D错误11(多选)(2017浙江“七彩阳光”联考)现有如下两个核反应方程分别为：XYHeH4.9 MeVHHHeX17.6 MeV下列表述正确的是()AX是质子BY的质子数是3，中子数是3C两个核反应都没有质量亏损D氘和氚的核反应是核聚变反应答案BD解析根据核反应方程：HHHeX17.6 MeV，X的质量数：m12341，核电荷数：Z11120，所以X是中子故A错误；根据核反应方程：XYHeH4.9 MeV，X是中子，所以Y的质量数：m24316，核电荷数：Z22103，所以Y的质子数是3，中子数是3.故B正确；根据两个核反应方程可知，都有大量的能量释放出来，所以一定都有质量亏损故C错误；氘和氚的核反应过程中是质量比较小的核生成质量比较大的新核，所以是核聚变反应故D正确12(多选)(2017温州市九校高三上学期期末)图6中四幅图涉及不同的物理知识，其中说法正确的是()图6A图甲：用紫外线照射金属锌板表面时会发生光电效应，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B图乙：卢瑟福通过分析粒子散射实验结果，提出了原子的核式结构模型C图丙：氢原子由较高能级跃迁到较低能级时，会释放出一定频率的光子D图丁：原有10个氡222，经过一个半衰期的时间，一定还剩余5个答案BC解析根据EkhW0，光电子的最大初动能与入射光的强度无关，故A错误；卢瑟福通过分析粒子散射实验结果，提出了原子的核式结构模型，故B正确；氢原子由较高能级跃迁到较低能级时，能量减小，向外辐射光子，故C正确；半衰期具有统计规律，对大量的原子核适用，对少数的原子核不适用，故D错误13(多选)(2017温州市十校高三期末)小宇同学参加学校科技嘉年华，设计了一个光电烟雾探测器，如图7，S为光源，有一束光束，当有烟雾进入探测器时，来自S的光会被烟雾散射进入光电管C，当光射到光电管中的钠表面(钠的极限频率为6.001014Hz)，会产生光电子，当光电流大于108 A时，便会触发报警系统报警下列说法正确的是()图7A要使该探测器正常工作，光源S发出的光波波长不能小于0.5 mB光源S发出的光波能使光电管发生光电效应，那么光源越强，光电烟雾探测器灵敏度越高C光束遇到烟雾发生散射是一种折射现象D若5%射向光电管C的光子会发生光电子，当报警器报警时，每秒射向C钠表面的光子最少数目是1.251012个答案BD解析根据EkhW0hc.光源S发出的光波最大波长：max m5107 m0.5 m，即要使该探测器正常工作，光源S发出的光波波长不能大于0.5 m.故A错误；光源S发出的光波能使光电管发生光电效应，那么光源越强，被烟雾散射进入光电管C的光越多，越容易探测到烟雾，即光电烟雾探测器灵敏度越高，故B正确光束遇到烟雾发生散射是一种反射现象故C错误；光电流等于108 A时，每秒产生的光电子的个数：n6.251010个，每秒射向C钠表面的光子最少数目：N1.251012 个，故D正确16