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专题13 近代物理初步第一部分名师综述综合分析近几年的高考物理试题发现，试题在考查主干知识的同时，注重考查必修中的基本概念和基本规律。考纲要求1、知道什么是光电效应，理解光电效应的实验规律；会利用光电效应方程计算逸出功、极限频率、最大初动能等物理量；知道光的波粒二象性，知道物质波的概念2、知道两种原子结构模型，会用玻尔理论解释氢原子光谱；掌握氢原子的能级公式并能结合能级图求解原子的跃迁问题。3、掌握原子核的衰变、半衰期等知识；会书写核反应方程，并能根据质能方程求解核能问题命题规律1、光电效应现象、实验规律和光电效应方程，光的波粒二象性和德布罗意波是理解的难点，也是考查的热点，一般以选择题形式出现，光电效应方程可能会以填空题或计算题形式出现。2、核式结构、玻尔理论、能级公式、原子跃迁条件在选做题部分出现的几率将会增加，可能单独命题，也可能与其它知识联合出题3、半衰期、质能方程的应用、计算和核反应方程的书写是高考的热点问题，试题一般以基础知识为主，较简单.第二部分知识背一背（1）光电效应光电效应规律(a)每种金属都有一个极限频率(b)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(c)光照射到金属表面时，光电子的发射几乎是瞬时的(d)光电流的强度与入射光的强度成正比(2) 爱因斯坦光电效应方程光电效应方程：EkhW0.遏止电压：使光电流减小到零的反向电压Uc.截止频率：能使某种金属发生光电效应的最小频率叫做该种金属的截止频率(又叫极限频率)不同的金属对应着不同的极限频率逸出功：电子从金属中逸出所需做功的最小值，叫做该金属的逸出功(3)光的波粒二象性光的干涉、衍射、偏振现象证明光具有波动性光电效应说明光具有粒子性光既具有波动性，又具有粒子性，称为光的波粒二象性(4)物质波任何一个运动着的物体，小到微观粒子大到宏观物体都有一种波与它对应，其波长(5)原子的核式结构卢瑟福的原子核式结构模型在原子的中心有一个很小的核，叫原子核，原子的所有正电荷和几乎所有质量都集中在原子核里，带负电的电子在核外绕核旋转原子核的尺度：原子核直径的数量级为1015 m，原子直径的数量级约为1010 m.(6)玻尔理论定态：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跃迁：原子从一种定态跃迁到另一种定态时，它辐射或吸收一定频率的光子，光子的能量由这两个定态的能量差决定，即hEmEn.(h是普朗克常量，h6.631034 Js)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。(7) 氢原子的能级、能级公式氢原子的能级图氢原子的能级公式： (n=1,2,3，)，其中E1为基态能量，其数值为E1=13.6 eV。氢原子的半径公式： (n=1,2,3，)，其中r1为基态半径，其数值为r1=0.531010 m。(8)原子核的组成原子核由中子和质子组成，质子和中子统称为核子。原子核的核电荷数质子数，原子核的质量数中子数质子数。X元素原子核的符号为，其中A表示质量数，Z表示核电荷数。（9）原子核的衰变衰变：衰变：半衰期：放射性元素的原子核有半数发生衰变所需的时间半衰期由核内部本身的因素决定，跟原子所处的物理或化学状态无关。（10）核反应类型及核反应方程类型可控性核反应方程典例衰变衰变自发衰变自发人工转变人工控制(卢瑟福发现质子)HeBe6Cn(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92Un54XeSr10n轻核聚变除氢弹外无法控制HHHen说明：核反应过程一般都是不可逆的，所以核反应方程只能用单向箭头表示反应方向，不能用等号连接。核反应过程中质量数守恒，电荷数守恒。第三部分技能+方法由Ek图象可以得到的信息:极限频率：图线与轴交点的横坐标c.逸出功：图线与Ek轴交点的纵坐标的值E=W0.普朗克常量：图线的斜率k=h.二、光电效应中两条线索线索一：通过频率分析：光子频率高光子能量大产生光电子的最大初动能大。线索二：通过光的强度分析：入射光强度大光子数目多产生的光电子多光电流大。三、对光的波粒二象性、物质波的考查光既有波动性，又有粒子性，两者不是孤立的，而是有机的统一体，其表现规律为：个别光子的作用效果往往表现为粒子性；大量光子的作用效果往往表现为波动性频率越低波动性越显著，越容易看到光的干涉和衍射现象；频率越高粒子性越显著，越不容易看到光的干涉和衍射现象，贯穿本领越强光在传播过程中往往表现出波动性；在与物质发生作用时，往往表现为粒子性由光子的能量E=h，光子的动量表达式也可以看出，光的波动性和粒子性并不矛盾：表示粒子性的粒子能量和动量的计算式中都含有表示波的特征的物理量频率和波长。由以上两式和波速公式c=还可以得出：E=pc。四、解答氢原子能级跃迁问题的四点技巧原子跃迁时，所吸收或释放的光子能量只能等于两能级之间的能量差。原子电离时，所吸收的能量可以大于或等于某一能级能量的绝对值。一群原子和一个原子不同，它们的核外电子向基态跃迁时发射光子的种类计算时应注意：因一般取无穷远处为零电势参考面，故各能级的能量值均为负值；（2）原子跃迁的两种类型若是在光子的激发下引起原子跃迁，则要求光子的能量必须等于原子的某两个能级差：原子从低能级向高能级跃迁：吸收一定能量的光子，当一个光子的能量满足hE末E初时，才能被某一个原子吸收，使原子从低能级E初向高能级E末跃迁，而当光子能量h大于或小于（E末E初）时都不能被原子吸收若是在电子的碰撞下引起的跃迁，则要求电子的能量必须大于或等于原子的某两个能级差：原子还可吸收外来实物粒子(例如自由电子)的能量而被激发由于实物粒子的动能可全部或部分地被原子吸收，所以只要入射粒子的能量大于或等于两能级的能量差值(E=EmEn)，均可使原子发生能级跃迁。注意：当光子能量大于或等于13.6 eV时，也可以被氢原子吸收，使氢原子电离；当氢原子吸收的光子能量大于13.6 eV，氢原子电离后，电子具有一定的初动能五、确定衰变次数的方法设放射性元素经过n次衰变和m次衰变后，变成稳定的新元素，则表示该核反应的方程为根据电荷数守恒和质量数守恒可列方程：AA4n，ZZ2nm确定衰变次数，因为衰变对质量数无影响，先由质量数的改变确定衰变的次数，然后再根据衰变规律确定衰变的次数。七、核能的计算方法利用爱因斯坦的质能方程计算核能：利用爱因斯坦的质能方程计算核能，关键是求出质量亏损，而求质量亏损主要是利用其核反应方程式，再利用质量与能量相当的关系求出核能。利用阿伏加德罗常数计算核能：求宏观物体原子核发生核反应过程中所释放的核能，一般利用核反应方程及其比例关系和阿伏加德罗常数。由动量守恒和能量守恒计算核能：由动量守恒定律和能量守恒定律来求。说明：（a）根据Emc2计算，计算时m的单位是“kg”，c的单位是“m/s”，E的单位是“J”（b）根据Em931.5 MeV计算因1原子质量单位(u)相当于931.5 MeV的能量，所以计算时m的单位是“u”，E的单位是“MeV”（c）利用质能方程计算核能时，不能用质量数代替质量进行计算第四部分基础练+测一、单选题1下列说法正确的是A、和三种射线中，射线的穿透能力和电离能力均最强B92235U+01n3890Sr+54136Xe+x01n是核裂变方程，其中x = 10C发生光电效应时，入射光越强，光子的能量就越大，光电子的最大初动能就越大D放射性元素的原子核每放出一个 粒子，就减少一个质子，增加一个中子【答案】 B【解析】【详解】A、和三种射线中，射线的穿透能力最强但电离能力最弱，故A错；B、92235U+01n3890Sr+54136Xe+x01n是核裂变方程，根据电荷数和质量数守恒可求得x = 10，故B对；C、发生光电效应时，光电子的最大初动能与入射光的频率有关，频率越高则最大初动能就越大，与入射光的强度无关，故C错；D、按照电荷数和质量数守恒可知放射性元素的原子核每放出一个粒子，就减少一个中子，增加一个质子，故D错2在匀强磁场中，一个原来静止的原子核，由于衰变放射出某种粒子，结果得到一张两个相切圆1和2的径迹照片如图所示，己知两个相切圆半径分别为r1、r2。下列说法正确的是( )A原子核可能发生的是衰变，也可能发生的是衰变B径迹2可能是衰变后新核的径迹C若是衰变，则1和2的径迹均是逆时针方向D若衰变方程是92238U90234Th+24He,则r1:r2=1:45【答案】 D【解析】【详解】原子核衰变过程系统动量守恒，由动量守恒定律可知，衰变生成的两粒子动量方向相反，粒子速度方向相反，由左手定则知：若生成的两粒子电性相反则在磁场中的轨迹为内切圆，若电性相同则在磁场中的轨迹为外切圆，所以为电性相同的粒子，可能发生的是衰变，但不是衰变；若是衰变，生成的两粒子电性相同，图示由左手定则可知，两粒子都沿顺时针方向做圆周运动，故AD错误；核反应过程系统动量守恒，原子核原来静止，初动量为零，由动量守恒定律可知，原子核衰变后生成的两核动量P大小相等、方向相反，粒子在磁场中做匀速圆周运动洛伦兹力提供向心力，由牛顿第二定律得：qvB=mv2r，解得：r=mvqB=PBq，由于P、B都相同，则粒子电荷量q越大，其轨道半径r越小，由于新核的电荷量大于粒子的电荷量，则新核的轨道半径小于粒子的轨道半径，则半径为r1的圆为放出新核的运动轨迹，半径为r2的圆为粒子的运动轨迹，且：r1：r2=2：90=1：45，故D正确，B错误；3己知金属锌的逸出功为3.34eV，普朗克常量为6.6310-34Js，真空中的光速为3.0108m/s。图为氢原子最低的四个能级，则氢原子在这些能级之间跃迁所辐射的光子的最短波长及其照射锌扳逸出电子的最大初动能分别为A1.010-7m，9.4leVB1.210-7m，9.4leVC1.210-7m，6.86cVD1.010-7m，6.86eV【答案】 A【解析】【详解】氢原子在这些能级之间跃迁所辐射的光子的最短波长，对应着从n=4到n=1的跃迁，则hc=E4-E1，解得=hcE4-E1=6.6310-343.0108-0.85-(-13.6)1.610-19m=1.010-7m；照射锌板逸出电子的最大初动能分别为Ekm=(E4-E1)-W逸出功=13.6-0.85-3.34=9.41eV，故选A.4某放射性元素原子核的衰变方程为ZAXZ+1AY+M，将该原子核静置于匀强磁场中，衰变后的新核Y和产生的粒子M在匀强磁场中做匀速圆周运动。新核Y与粒子M运动径迹如图所示，其中正确的是（）ABCD【答案】 C【解析】【详解】AB由衰变方程可知粒子M为电子，带负电，新核Y带正电，以衰变后新核Y的方向为正方向，设新核Y的动量为p，粒子M的动量为p，则由动量守恒可得：0=p+p；则两核动量大小相等，方向相反，速度方向相反；根据左手定则可知两核洛伦兹力方向相同，故AB错误；CD由洛伦兹力提供向心力可知：qvB=mv2R由可知：R=mvqB=pqB由题意可知，qYqM，则知：RYRM，故C正确，D错误。5下列说法正确的是( )A天然放射性现象表明了原子内部是有复杂的结构B一个氢原子从高能级向低能级跃迁的过程中,该氢原子辐射光子,总能量减少C某放射性元素由单质变为化合物后,其半衰期会变短D目前核电站的能量主要来自轻核的聚变【答案】 B【解析】【详解】天然放射性现象表明了原子核是有复杂的结构，选项A错误；根据玻尔理论，一个氢原子从高能级向低能级跃迁的过程中,该氢原子辐射光子,总能量减少，选项B正确；某放射性元素的半衰期与元素所处的化合状态无关，选项C错误；目前核电站的能量主要来自重核的裂变，选项D错误；故选B.6下列有关黑体辐射和光电效应的说法中正确的是A在黑体辐射中，随着温度的升高，各种频率的辐射强度都增加，辐射强度极大值向频率较低的方向移动B普朗克在研究黑体辐射问题时提出了能量子假说C用一束绿光照射某金属,能产生光电效应,现把这束绿光遮住一半，则没有光电子飞出D在光电效应现象中，光电子的最大初动能与入射光的频率成正比【答案】 B【解析】【详解】在黑体辐射中，随着温度的升高，各种频率的辐射强度都增加，辐射强度极大值向波长较短，频率较高的方向移动，选项A错误；普朗克在研究黑体辐射问题时提出了能量子假说，选项B正确；用一束绿光照射某金属,能产生光电效应,现把这束绿光遮住一半，则仍能发生光电效应有光电子飞出，选项C错误；在光电效应现象中，光电子的最大初动能随入射光的频率增大而增大，但非成正比关系，选项D错误；故选B.7下列说法正确的是( )A衰变现象说明原子核外存在电子B氢原子从基态向较高能量态跃迁时，电子的动能减小C只有入射光的波长大于金属的极限波长，光电效应才能产生D粒子散射实验表明核外电子轨道是量子化的【答案】 B【解析】【详解】A：衰变时射线是从原子核内部发出来的，不是由原子核外的电子释放出来的。故A项错误。B：电子绕氢原子核做圆周运动时，据ke2r2=mv2r得，v=ekmr；氢原子从基态向较高能量态跃迁，电子与氢原子核的距离增大，电子做匀速圆周运动的半径增大，电子的线速度减小，动能减小。故B项正确。C：只有入射光的频率大于该金属的极限频率，即入射光的波长小于该金属的极限波长时，光电效应才能产生。故C项错误。D：粒子散射实验表明原子具有核式结构，不能说明核外电子轨道是量子化的。故D项错误。8太阳辐射到地球表面的功率约为1400W/m2 .其中包含了各种波长的红外线、可见光、紫外线等，以可见光部分最强。作为一种简化，我们认为太阳光全部是平均波长600nm（1nm=10-9m）的黄绿光，每秒至少有5个这样的光子进入人眼才能引起视觉，人眼睛的瞳孔约为10mm2，则人眼能看到最远的与太阳相同的恒星与地球距离为多少倍的日地距离：（已知普朗克常数h=6.63x10-34J.s）A9104B9107C91010D91014【答案】 B【解析】【详解】设日地距离为r，则P0=P4r2；设人眼到最远的与太阳相同的恒星的距离为R，则P1S0t=5hc0，其中P1=P4R2，解得:P1=5hc0S0t=56.6310-34310860010-91010-61W=1.6610-13W，则Rr=P0P1=14001.6610-139107；故选B.9用a、b两种光照射同一种光电管时均能发生光电效应，且a光产生的光电子的遏止电压大于b光产生的光电子的遏止电压，则Ab光比a光具有更明显的粒子性Bb光产生的光电子最大初动能较大C单色光a的光子动量比单色光b的光子动量大D若a光能使氢原子从n=1能级跃迁到n=2能级，则b光也有可能使氢原子从n=1能级跃迁到n=2能级【答案】 C【解析】【详解】因a光产生的光电子的遏止电压大于b光产生的光电子的遏止电压，则a光照射产生的最大初动能较大，a光的光子频率较大，波长小，由p=h可知，单色光a的光子动量比单色光b的光子动量大，a光比b光具有更明显的粒子性，选项C正确，AB错误；因a光光子能量较大，若a光能使氢原子从n=1能级跃迁到n=2能级，则b光不一定能使氢原子从n=1能级跃迁到n=2能级，选项D错误；故选C.10如图所示是研究光电效应现象的实验装置,现用氢原子从n=4能级往n=2能级跃光束迁时辐射出的光照射金属电极K发现波长分别为1和2的两种光子能使金属电极K发生光电效应,其中12,则:A波长为1的光子是氢原子从n=4能级直接跃迁到n=2能级辐射出来的B波长为1的光子照射时，光电子的最大初动能更大C波长为2的光子照射时,正向电压越大,光电流的饱和值越大D波长为2的光子照射时,增大光照强度,光电流的饱和值随之增大【答案】 D【解析】【详解】A、根据频率较小的光子的波长较大可知波长为1的光子频率v1小于波长为2的光子频率v2，根据Em-En=hv可知氢原子从n=4的能级跃迁到n=2的能级的能级差大于从n=3的能级跃迁到n=2的能级时的能极差，所以波长为1的光子是氢原子从n=3能级直接跃迁到n=2能级辐射出来的，故A错误；B、根据光电效应方程Ekm=hv-W0可知频率为v1的光产生光电子的最大初动能较小，故B错误；CD、光电流的大小与入射光的强度有关，增大光照强度，光电流的饱和值随之增大；在一定频率与强度的光照射下，开始时，光电流随电压U的增加而增大，当U大到一定程度时，光电流达到饱和值，这时即使再增大电压U，光电流不会再增加，故D正确，C错误；故选D。11将静止在P点的原子核置于匀强磁场中（匀强磁场的方向图中未画出），能发生衰变或衰变，衰变后沿垂直于磁场的方向射入匀强磁场中，得到轨迹圆弧AP和轨迹圆弧PB，两轨迹在P点相切，它们的半径RAP与RPB之比为44:1，则A发生了衰变，磁场垂直纸面向外，原核电荷数为90B发生了衰变，磁场垂直纸面向里，原核电荷数为86C发生了衰变，磁场垂直纸面向里，原核电荷数为45D发生了衰变，磁场垂直纸面向外，原核电荷数为43【答案】 D【解析】【详解】两粒子运动方向相反，受洛伦兹力方向相同，可知两粒子带异种电荷，可知发生的是衰变；根据动量守恒定律，两粒子动量等大反向，由r=mvqB1q，则两粒子的电量之比为1：44，因射线带一个负电荷，则原核电荷数为43，根据左手定则可知，磁场垂直纸面向外，故选D.12下列说法正确的是 ( )A92238U衰变为86222Rn要经过4次衰变和2次衰变B一束光照射到某金属表面上产生了光电效应，增大光的强度可以增加光电子的最大初动能C铋210的半衰期是5天，1克铋210经过10天全部衰变为其它原子核D查德威克发现中子的反应方程式是：24He+1327Al1530P+01n【答案】 A【解析】【详解】A、根据质量数守恒和电荷数守恒知U衰变为Rn，需经过8次衰变和6次衰变，每经过一次衰变就会有一个中子转变为质子，同时放出一个电子，所以共有6个中子转化为质子，故A正确；B、根据光电效应方程Ekm=h-W0，光电子最大初动能与光的强度无关，故B错误；C、铋210的半衰期是5天，经过10天后，发生2个半衰期，有34数发生衰变，即有14g的铋还没有衰变，故C错误；D、查德威克发现中子的核反应属于人工核转变，根据质量数与质子数守恒：24He+49Be612C+01n，故D错误；故选A.13关于近代物理的知识，下列说法正确的是A查德威克发现质子的核反应方程为714N+24He817O+11HB衰变就是原子核内的一个质子转化为一个中子和电子，电子被释放出来C铀核裂变的一种核反应方程为92235U56141Ba+3692Kr+201nD若氢原子从n6的能级向n1的能级跃迁时辐射出的光不能使某金属发生光电效应，则氢原子从n6的能级向n2的能级跃迁时辐射出的光也不能使该金属发生光电效应【答案】 D【解析】【详解】发现质子的是卢瑟福，故A错误；衰变实质是原子核内的一个中子转化为一个质子和电子，这个电子以射线的形式释放出来，故B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92235U+01n56141Ba+3692Kr+301n，故C错误；根据玻尔理论可知，氢原子从n6的能级向n1的能级跃迁时辐射出的光的能量大于氢原子从n6的能级向n2的能级跃迁时辐射出的光的能量，结合光电效应发生的条件可知，若氢原子从n6的能级向n1的能级跃迁时辐射出的光不能使某金属发生光电效应，则氢原子从n6的能级向n2的能级跃迁时辐射出的光也不能使该金属发生光电效应，故D正确。故选D.14下列说法正确的是A核泄漏污染物55137Cs能够产生对人体有害的辐射，核反应方程式为55137Cs56137Ba+X，X为电子B某些原子核能够放射出粒子，说明原子核内有粒子C原子核的结合能越大，原子核越稳定D若氢原子从n=6能级向n=1能级跃迁时辐射出的光不能使某金属发生光电效应，则氢原子从n=6能级向n=2能级跃迁时辐射出的光一定能使该金属发生光电效应【答案】 A【解析】【详解】根据质量数守恒与电荷数守恒可知，选项A的核反应方程式55137Cs56137Ba+X中，可以判断X的质量数为0，电荷数为：z=55-56=-1，所以X为电子，故A正确；原子核能够放射出粒子，是由于原子核内发生衰变，其中的中子转化为质子而放出的电子，故B错误；原子核的比结合能越大，原子核越稳定，故C错误；根据玻尔理论可知，氢原子从n=6能级向n=1能级跃迁时减小的能量大于氢原子从n=6能级向n=2能级跃迁时减小的能量，所以氢原子从n=6能级向n=1能级跃迁时辐射出的光子的能量大于氢原子从n=6能级向n=2能级跃迁时辐射出的光的能量，根据光电效应发生的条件可知，若氢原子从n=6能级向n=1能级跃迁时辐射出的光不能使某金属发生光电效应，则氢原子从n=6能级向n=2能级跃迁时辐射出的光也不能使该金属发生光电效应，故D错误。故选A。1590232Th具有放射性，经以下连续衰变过程，最后生成稳定的82208Pb：90232Th88228Ra89228Ac90228Th82208Pb，下列说法正确的是A90232Th和90228Th属于放射性同位素，其原子核中子数相同，质子数不同B88228Ra发生衰变后变为89228Ac，说明88228Ra原子核内有粒子C88228Ra的半衰期约为6.7年，将该元素掺杂到其他稳定元素中，半衰期将增大D整个衰变过程共发生6次衰变和4次衰变【答案】 D【解析】【详解】A、90232Th和90228Th具有相同的质子数属于放射性同位素，其原子核质子数相同，中子数不同，故A错误；B、88228Ra发生衰变后变为89228Ac，是88228Ra原子核内一个中子转化为一个质子数放出电子，并非原子核内有电子，故B错误；C、元素的半衰期不随物理和化学状态的改变而改变，故C错误；D、衰变质量数不变，故232-208=4x，则x=6，发生6次衰变，根据电荷数守恒可知：90-82=2x-y，得到：y=4，故发生4次衰变，故D正确。162018年中国散裂中子源（CSNS）将迎来验收，目前已建设的3台谱仪也将启动首批实验有关中子的研究，下列说法正确的是A90234Th核发生一次衰变，新核与原来的原子核相比，中子数减少了4B一个氘核和一个氚核经过核反应后生成氦核和中子是原子核衰变反应C卢瑟福通过分析粒子散射实验结果，发现了质子和中子D中子和其他微观粒子，都具有波粒二象性【答案】 D【解析】【分析】依据质量数与质子数守恒，裂变是较重的原子核分裂成较轻的原子核的反应；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；所有粒子都具有波粒二象性，即可求解；【详解】A、衰变的本质是发生衰变的核中减小2个质子和2个中子形成氦核，所以一次衰变，新核与原来的核相比，中子数减小了2，故A错误；B、裂变是较重的原子核分裂成较轻的原子核的反应，而该反应是较轻的原子核的聚变反应，故B错误；C、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，查德威克通过粒子轰击铍核获得碳核的实验发现了中子，故C错误；D、所有粒子都具有波粒二象性，故D正确；故选D。17如图所示,地面上A、B两处的中点处有一点光源S，甲观察者站在光源旁,乙观察者乘坐速度为v（接近光速）的光火箭沿AB方向飞行.两观察者身边各有一只事先在地面校准了的相同的时钟.下列对相关现象的描述中，正确的是（ ）A甲测得的AB间的距离大于乙测得的AB间的距离B甲认为飞船中的钟变慢了，乙认为甲身边的钟变快了C甲测得光速为c，乙测得的光速为c-vD当光源S发生一次闪光后，甲认为A、B两处同时接收到闪光，乙则认为A先接收到闪光【答案】 A【解析】【分析】利用相对论的重要结论，如时间变慢t=t11-v2c2、长度收缩假说L=L01-c2v2、质速关系式和质能关系式分析现象.【详解】A由爱因斯坦的长度收缩原理L=L01-c2v2，可知运动的速度v越大，测出的距离L越短，则乙测得的AB间的距离小于甲测得的AB间的距离；故A正确.B由时间变慢假说t=t11-v2c2，可知运动的速度v越大，时间变慢，即乙测得的时间变长；故B错误.C根据爱因斯坦的光速不变原理，可知甲乙在两种不同的参考系里测出的光速都为c；故C错误.D甲乙在两种不同的参考系里测出的光速都为c,距离恒定，则AB两处都是同时接收到闪光；故D错误.故选A.【点睛】本题考查了爱因斯坦的相对论知识，明确不同参考系中光速不变，在接近光速的参考系中时间变慢，长度变短，质量变大.18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的频率的光，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，b射线是原子核内的中子转变为质子时产生的高速电子流。【答案】 D【解析】【分析】库仑力对电子做负功，所以动能变小，电势能变大（动能转为电势能），因为吸收了光子，总能量变大；根据光电效应发生条件，可知，光电子的最大初动能与入射频率有关，与入射的强度无关；根据连续光谱与特征光谱的不同；粒子散射现象的发现揭示了原子核有复杂的结构，即可求解【详解】根据波尔理论可知，核外电子从半径较小的轨道跃迁到半径较大的轨道时，氢原子的电势能增大，核外电子遵循：ke2r2=mv2r，据此可知电子的动能减小；再据能级与半径的关系可知，原子的能量随半径的增大而增大。故A错误；据光电效应可知，紫外线照射到金属锌板表面时能够发生光电效应，则当增大紫外线的照射强度时，即光子个数增多，所以从锌板表面逸出的光电子的个数越多，但光电子的最大初动能不变。故B错误；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，是特征谱线，但它的光谱不是连续谱，故C错误；粒子散射现象的发现揭示了原子核有复杂的结构，射线是原子核内的中子转变为质子时产生的，故D正确。故选D.【点睛】理解原子跃迁的能量变化，同时掌握电子跃迁过程中，动能与电势能及总能量是如何变化等知识点，注意核外电子的动能、电势能和能量与轨道半径的关系，掌握粒子散射现象与天然放射现象的区别，及影响光电子的最大初动能的因素19下列说法正确的是( )A原子核的结合能越大，原子核越稳定B某些原子核能够放射出粒子，说明原子核内有粒子C核泄漏污染物55137Cs能够产生对人体有害的辐射，核反应方程式为55137Cs56137Ba+X，X为电子D若氢原子从n=6能级向n=1能级跃迁时辐射出的光不能使某金属发生光电效应，则氢原子从n=6能级向n=2能级跃迁时辐射出的光能可能使该金属发生光电效应【答案】 C【解析】【详解】原子核的比结合能越大，原子核越稳定，选项A错误；某些原子核能够放射出粒子，这是核内的中子转化为质子时放出的负电子，不能说明原子核内有粒子，选项B错误；核泄漏污染物55137Cs能够产生对人体有害的辐射，核反应方程式为55137Cs56137Ba+X，X电荷数为-1，质量数为零，所以为电子，选项C正确；若氢原子从n=6能级向n=1能级跃迁时辐射出的光不能使某金属发生光电效应，而氢原子从n=6能级向n=2能级跃迁时辐射出的光子的能量小于从n=6能级向n=1能级跃迁时辐射出的光子的能量，则不能使该金属发生光电效应，选项D错误；故选C.20一个氢原子从量子数n=2的能级跃迁到量子数n=3的能级，该氢原子A吸收光子，能量增加 B放出光子，能量减少C放出光子，能量增加 D吸收光子，能量减少【答案】 A【解析】【分析】氢原子从低能级向高能级跃迁要吸收光子，能量增加；从高能级向低能级跃迁要放出光子，能量减少.【详解】一个氢原子在一个定态具有的能量是电子圆周运动的动能和势能之和，能量为E=E1n2，E1=-13.6eV，可知量子数越大，能量越高，故氢原子从低能级向高能级跃迁要吸收光子，而能量增加；故选A.【点睛】本题考查了原子核式结构模型和原子的跃迁；能量变化可类比人造卫星的变轨原理.二、多选题21波长为1和2的两束可见光入射到双缝，在光屏上观察到干涉条纹，其中波长为1的光的条纹间距大于波长为2的条纹间距。则（下列表述中，脚标“1”和“2”分别代表波长为1和2的光所对应的物理量）A这两束光的光子的动量p1p2B这两束光从玻璃射向真空时，其临界角C1C2C这两束光都能使某种金属发生光电效应，则遏止电压U1U2D这两束光由氢原子从不同激发态跃迁到n2能级时产生，则相应激发态的电离能E1E2【答案】 BD【解析】【详解】A根据双峰干涉的条纹间距的表达式x=ld可知12，由P=h可知p1p2，选项A错误；B光1的折射率n1小于光2的折射率n2，则根据sinC=1/n可知这两束光从玻璃射向真空时，其临界角C1C2，选项B正确；C光1的频率f1小于光2的频率f2，则这两束光都能使某种金属发生光电效应，则根据Ue=12mvm2=hf-W逸出功可知，遏止电压U1U2，选项C错误；D这两束光由氢原子从不同激发态跃迁到n2能级时产生，可知1光所处的激发态的能级较低，相应激发态的电离能较大，即E1E2，选项D正确.22在信息技术迅猛发展的今天，光盘是存储信息的一种重要媒体。光盘上的信息通常是通过激光束来读取的。若激光束不是垂直入射到盘面上，则光线在通过透明介质层时会发生偏折而改变行进的方向。如图所示为一束激光（红、蓝混合）入射到光盘面上后的折射情况。则下列说法中正确的是( )A图中光束是红光，光束是蓝光B光束的光子动量比光束的光子动量大C若光束、先后通过同一双缝干涉装置，光束 条纹宽度比光束的宽D若光束、都能使某种金属发生光电效应，则光束照射下逸出的光电子的最大初动能较大【答案】 BD【解析】【详解】A由图可知光的偏折程度较大，则折射率较大，蓝光的折射率大于红光的折射率，所以光是蓝光，是红光。故A错误。B红光波长较长，则根据P=h可知，红光动量较小，光束的光子动量比光束的光子动量大，选项B正确；C蓝光的波长小于红光的折射率波长，干涉条纹的间距与波长成正比，则若光、光先后通过同一双缝干涉装置，前者得到的条纹比后者的窄，故C错误。D光是蓝光，频率大，则若光束、都能使某种金属发生光电效应，则光束照射下逸出的光电子的最大初动能较大；故D正确。23以下关于原子、原子核的说法正确的是( )A只要空间中某区域有均匀变化的电场或均匀变化的磁场就能产生电磁波BLC 振荡电路中，在电容器的放电过程中，振荡电流逐渐增大C各种气体原子的能级不同，跃迁时发射光子的能量各异，因此利用不同气体可以制作五颜六色的霓虹灯D衰变方程：90234Th91234Pa+-10e，因为90234Th和91234Pa的核子数均为234，所以这两个原子核的结合能相等.【答案】 BC【解析】【详解】A均匀变化的电场产生恒定的磁场，均匀变化的磁场产生恒定的电场，则如果空间中某区域有均匀变化的电场或均匀变化的磁场不能产生电磁波，选项A错误；BLC 振荡电路中，在电容器的放电过程中，振荡电流逐渐增大，选项B正确；C根据玻尔理论，各种气体原子的能级不同，不同的能级之间跃迁，可产生不同频率的光，故C正确；D衰变：90234Th91234Pa+-10e会释放能量，虽然90234Th和91234Pa的核子数均为234，但前者比后者的结合能小，故D错误。24用如图所示的装置研究光电效应现象。用光子能量为2.75eV的光照射到光电管上时发生了光电效应，电流表G的示数不为零；移动变阻器的触点c，发现当电压表的示数大于或等于1.7V时，电流表示数为0，则下列说法正确的是（）A光电管阴极的逸出功为1.05eVB电键S断开后，没有电流流过电流表GC光电子的最大初动能为1.05eVD保持入射光强度不变，改用能量为2.5eV的光子照射，电流表G也有电流，但电流较大【答案】 AD【解析】【详解】该装置中光电管所加的电压为反向电压，发现当电压表的示数大于或等于1.7V时，电流表示数为0，则知阴极的遏止电压为1.7V，则光电子点的最大初动能为1.7eV，根据光电效应方程EKm=h-W0，得阴极的逸出功为 W0=h-EKm=2.75eV-1.7eV=1.05eV故A正确，C错误。电键S断开后，用光子能量为2.75eV的光照射到光电管上时仍能发生光电效应，有光电子逸出，则有电流流过电流表。故B错误。改用能量为2.5eV的光子照射，2.5eV仍然大于1.7eV，仍然可以发生光电效应，电流表G也有电流，由于光的强度相等，而光子的能量减小，则光子的数目增大，打出的光电子的数目增大，所以电流较大。故D正确。故选AD。25下列说法正确的是( )A用光照射某种金属，有光电子从金属表面逸出，如果光的频率不变，而减弱光的强度，则逸出的光电子数减少，光电子的最大初动能不变B在核反应过程的前后，反应体系的质量数守恒，但总质量一定减少C发生光电效应时，光电子的最大初动能与入射光的频率成正比D在康普顿效应中，当入射光子与晶体中的电子碰撞时，把一部分动量转移给电子，因此光子散射后波长变长E. 速度相等的电子和质子，电子的波长大【答案】 ADE【解析】【详解】用光照射某种金属，有光电子从金属表面逸出，如果光的频率不变，而减弱光的强度，则逸出的光电子数减少，光电子的最大初动能不变，选项A正确；在核反应过程的前后，反应体系的质量数守恒，总质量不一定减少，也有增加的情况，选项B错误；发生光电效应时，光电子的最大初动能随入射光的频率增大而增大，但非成正比关系，选项C错误；在康普顿效应中，当入射光子与晶体中的电子碰撞时，把一部分动量转移给电子，根据=h/p可知光子散射后波长变长，选项D正确；速度相等的电子和质子，电子的动量小；根据物质波的波长公式：h/p可知，电子的波长长；故E正确；故选ADE.26下列说法中正确的是_A物体做受迫振动时，驱动力的频率越高，受迫振动的物体振幅越大B光纤通信、医用纤维式内窥镜都利用了光的全反射原理C因为声波的波长可以与通常的障碍物尺寸相近，所以声波很容易产生衍射现象D质点做简谐运动时，若位移为负值，则速度一定为正值，加速度也一定为正值E. 地球上的人看来，接近光速运动的飞船中的时钟变慢了【答案】 BCE【解析】【详解】物体做受迫振动时，当驱动力的频率等于物体的固有频率时发生共振现象，此时物体的振幅最大；并非驱动力的频率越高，受迫振动的物体振幅越大，选项A错误；光纤通信，医用纤维式内窥镜都利用了光的全反射原理，选项B正确；因为声波的波长可以与通常的障碍物尺寸相近，所以声波很容易产生衍射现象，选项C正确；质点做简谐运动时，若位移为负值，则速度可能为正值，也可能为负值，但是加速度也一定为正值，选项D错误；根据相对论原理可知，地球上的人看来，接近光速运动的飞船中的时钟变慢了，选项E正确；故选BCE.27以下说法中正确的是（）A如甲图是粒子散射实验示意图，当显微镜在A、B、C、D中的A位置时荧光屏上接收到的粒子数最多B如乙图是氢原子的能级示意图，氢原子从n=3能级跃迁到n=1能级时吸收了一定频率的光子能量C如丙图是光电效应实验示意图，当光照射锌板时验电器的指针发生了偏转，则此时验电器的金属杆带的是正电荷D如丁图是电子束穿过铝箔后的衍射图样，该实验现象说明实物粒子也具有波动性【答案】 ACD【解析】【分析】（1）放射源放出一束射线轰击金箔，运用显微镜前荧光屏去观察射线的位置，了解粒子散射实验的实验现象即可正确解答；（2）用紫外线照射锌板时，发生光电效应，有电子从锌板逸出，锌板失去电子带正电核；（3）当光子的频率大于极限频率时，发生光电效应，金属板将带正电；（4）衍射是波特有的性质；【详解】A、图示是粒子散射实验示意图，当显微镜在A、B、C、D中的A位置时荧光屏上接收到的粒子数最多。故A正确；B、图示是氢原子的能级示意图，结合氢光谱可知，氢原子从n=3能级跃迁到n=1能级时辐射了一定频率的光子能量。故B错误；C、当光照射锌板时，金属板失去电子，将带正电，所以与之相连的验电器的指针将发生偏转，此时验电器的金属杆带的是正电荷。故C正确；D、图示是电子束穿过铝箔后的衍射图样，由于衍射是波特有的性质，所以该实验现象说明实物粒子也具有波动性。故D正确；故本题选ACD。【点睛】（1）由粒子的散射实验可知，原子内部的结构：中心有一个很小的核，全部正电荷及几乎全部的质量都集中在里面，外面自由电子绕核高速旋转，知道粒子的散射实验的结果；（2）解决本题的关键知道发生光电效应时有光电子从金属中飞出，理解光电效应的产生；（3）理解光电效应产生的条件，以及光电流大小的决定因素，并能在具体问题中正确应用28下列说法正确的是（）A根据玻尔理论，氢原子的核外电子由较高能级跃迁到较低能级时，要释放一定频率的光子，同时电子的动能增大，电势能减小B放射性物质的温度升高，则半衰期减小C用能量等于氘核结合能的光子照射静止氘核，不可能使氘核分解为一个质子和一个中子D某放射性原子核经过2次衰变和一次衰变，核内质子数减少3个【答案】 ACD【解析】【详解】根据玻尔理论，氢原子的核外电子由较高能级跃迁到较低能级时，要释放一定频率的光子，同时电子的动能增大，电势能减小，选项A正确；放射性物质的半衰期与外界因素无关，选项B错误；核子结合成原子核与原子核分解为核子是逆过程，质量的变化相等，能量变化也相等，故用能量等于氘核结合能的光子照射静止氘核，还要另给它们分离时所需要的足够的动能（光子方向有动量），所以不可能使氘核分解为一个质子和一个中子，故C正确；根据质量数和电荷数守恒，某放射性原子核经过2次衰变质子数减少4，一次衰变质子数增加1，故核内质子数减少3个，D正确；故选ACD.29如图所示。是某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。则由图象可知（）A遏止电压与入射光的频率无关B该金属的逸出功等于hv0C图象的斜率表示普朗克常量hD入射光的频率为3v0时，产生的光电子的最大初动能为2hv0【答案】 BD【解析】【分析】根据光电效应方程Ekm=hv-W和eUc=EKm得出遏止电压Uc与入射光频率v的关系式，从而进行判断【详解】A、根据光电效应方程Ekm=h-W，对照图象可知，该金属的逸出功W=h0，由于eUc=EKm，所以遏止电压Uc=he-h0e，当入射光的频率大于极限频率0时，遏止电压与入射光的频率成线性关系，故A错误，B正确。C、因为Uc=he-h0e，知图线的斜率等于he，故C错误。D、从图上可知，逸出功W=h0，根据光电效应方程，Ekm=hv-h0可知，入射光的频率为3v0时，产生的光电子的最大初动能为2hv0，故D正确。故选：B、D301999年9月18日，中共中央、国务院、中央军委在人民在会堂隆重表彰研制“两弹一星”作出突出贡献的科学家，下列核反应方程中属于“两弹一星”的核反应方程式的和反应种类是（）A714N+24He817O+11H裂变B92235U+01n3890Sr+54136Xe+1001n裂变C92238U90234Th+24He裂变D12H+13H24He+01n聚变【答案】 BD【解析】A：714N+24He817O+11H是用氦核打击氮核使氮核转变的过程，是原子核的人工转变。故A项错误。B：92235U+01n3890Sr+54136Xe+1001n是重核的裂变，故B项正确。C：92238U90234Th+24He是衰变，故C项错误。D：12H+13H24He+01n是轻核的聚变，故D项正确。综上答案为BD。点睛：用快速粒子（天然射线或人工加速的粒子）穿入原子核的内部使原子核转变为另一种原子核的过程，是原子核的人工转变。衰变是放射性元素在自然状态下的自身转化。裂变是从外界打入中子使不稳定的放射性元素快速分裂。聚变是将轻元素聚合形成重元素。31如氢原子的能级如图所示，已知可见光的光子能量在1.62eV3.11eV之间，下列说法正确的是（）A氢原子从高能级向n=1能级跃迁时发出的光的频率比可见光的高B氢原子从高能级向n=2能级跃迁时发出的光一定是可见光C氢原子从高能级向n=3能级跃迁时发出的光的频率比可见光的高D大量处于n=4能级的氢原子向基态跃迁时可以发出两种可见光。【答案】 AD【解析】【详解】A、从高能级向n=1能级跃迁时发出的光子能量大于10.2eV，大于可见光子的能量，属于跃迁发出的光子频率大于可见光的频率，故A正确；B、从高能级向n=2能级跃迁发出的光子能量大于1.89eV，小于3.4eV，不一定在1.62eV到3.11eV之间，不一定是可见光，故B错误；C、从高能级向n=3能级跃迁发出的光子能量大于0.66eV，小于1.51eV，比可见光的能量小，属于发出的光子频率小于可见光的光子频率，故C错误；D、大量处于n=4能级的氢原子向基态跃迁时可以发出6中不同频率的光子，从n=4到n=2能级跃迁、n=3到n=2能级跃迁辐射的光子频率在可见光范围内，可以发出两种可见光，故D正确；故选AD。【点睛】能级间跃迁时辐射的光子能量等于两能级间的能级差，结合辐射的光子能量与可见光的光子能量比较进行分析。32某金属逸出的光电子的最大初动能和入射光的频率v变化的关系图象如图所示，直线与横轴的交点坐标为4.291014Hz，与纵轴交点坐标为0.5eV则下列说法正确的是（）A该金属的逸出功为0.5eVB该金属的极限频率为4.291014HzC当入射光频率为5.51014Hz时，光的强度越大D直线的斜率表示普朗克常量h【答案】 BD【解析】【详解】根据爱因斯坦光电效应方程Ek=h-W，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：0=4.291014 Hz，故B正确；根据光电效应方程得：Ekm=h-W0，当入射光的频率为=5.51014Hz时，最大初动能为Ekm=0.5eV。当入射光的频率为0=4.291014Hz时，光电子的最大初动能为0。则：h5.51014-W0=0.51.610-19，即：h4.291014-W0=0，联立两式解得：h=6.610-34Js，W01.8eV，故A错误，D正确；由图可知，当入射光频率为5.51014Hz时，最大初动能为Ekm=0.5eV，无法得出光的强弱，故C错误。所以BD正确，AC错误。33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照射光电管的阴极K，电流计G的指针不发生偏转。那么A该单色光光的频率一定小于阴极K的极限频率B增加单色光的强度可能使电流计G的指针发生偏转C若将变阻器滑片P向左滑动，有可能使电流计G的指针发生偏转D交换电源的正负极可能使电流计G的指针发生偏转【答案】 CD【解析】电流计G指针不偏转，有可能是电流太小或者由于两极板间电压太大，光电子不能达到A板，故有可能发生光电效应现象，即该单色光的频率有可能大于阴极K的极限频率，若将变阻器滑片P向左滑动，电流增大，所以该情况下有可能使电流计G的指针发生偏转，A错误C正确；如果是该单色光光的频率小于阴极K的极限频率，则不可能发生光电效应现象，而增加单色光的强度只会增加光电子数目，仍旧不会发生光电效应，即不会使得电流计发生偏转，B错误；若发生光电效应现象，则交换电源的正负极，则光电子受到电场加速，故可以使得电流计的指针发生偏转，D正确34下列说法正确的是()A光电效应既显示了光的粒子性，又显示了光的波动性B原子核内的中子转化成一个质子和一个电子，这种转化产生的电子发射到核外，就是粒子，这就是衰变的实质C静止的核92238U在a衰变完成的瞬间，产生的两个新核24He和90234Th的速率之比为4：234D按照玻尔理论，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，电势能增大，原子的总能量增大【答案】 BD【解析】（1）爱因斯坦提出光子说，光电效应实验只证明了光具有粒子特性，故A错误；（2）衰变的实质在于原子核内的中子转化成一
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