高三物理（第03期）好题速递分项解析汇编 专题17 原子结构、原子核和波粒二象性（选修3-5）（含解析）

专题17 原子结构、原子核和波粒二象性（选修3-5）一、选择题1【2017安徽省黄山市屯溪一中高三第二次月考】下列说法正确的是A发生光电效应时，入射光的光强一定，频率越高，逸出的光电子的最大初动能就越大B卢瑟福依据极少数粒子发生大角度散射提出了原子核式结构模型C一群氢原子从n3的激发态跃迁到基态时，能辐射3种不同频率的光子D比结合能越大，原子核越不稳定【答案】ABC考点：光电效应、粒子散射实验、比结合能、原子发光【名师点睛】爱因斯坦的光电效应提出：每一种金属在产生光电效应是都存在一极限频率（或称截止频率），即照射光的频率不能低于某一临界值。光电效应中产生的光电子的速度与光的频率有关，而与光强无关。 光电效应的瞬时性。卢瑟福于1911年提出关于原子的核式结构学说，他指出，在原子的中心有一个很小的核，叫做原子核，原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在原子核里，带负电的电子在核外空间绕着核旋转.原子内部非常空旷，原子核在原子中间体积很小，带正电；电子在原子核外绕核运动。原子核是核子凭借核力结合在一起构成的，要把它们分开，也需要能量，这就是原子核的结合能，自然，组成原子核的核子越多，它的结合能就越高。因此，有意义的是它的结合能与核子数之比，称做比结合能，也叫平均结合能 。比结合能越大，原子核中核子结合得越牢固，原子核越稳定。2.【2017安徽省合肥一中高三第一次月考】根据氢原子的能级图，现让一束单色光照射到大量处于基态（量子数n=1）的氢原子上，受激的氢原子能自发地发出3种不同频率的光，则照射氢原子的单色光的光子能量为A13.6eV B3.4eV C10.2eV D12.09eV【答案】D【解析】受激的氢原子能自发地发出3种不同频率的光，知跃迁到第3能级，则吸收的光子能量为，故D正确 考点：考查了氢原子跃迁【名师点睛】能级间跃迁吸收或辐射的能量等于两能级间的能级差，受激的氢原子能自发地发出3种不同频率的光，可知跃迁到第3能级，从而根据能级差求出照射的光子能量3.【2017广西省桂林市桂林中学高三10月月考】（5分）产生光电效应时，关于逸出光电子的最大初动能Ek，下列说法正确的是( )A对于同种金属，Ek与照射光的强度无关B对于同种金属，Ek与照射光的波长成正比C对于同种金属，Ek与照射光的时间成正比D对于同种金属，Ek与照射光的频率成线性关系E对于不同种金属，若照射光频率不变，Ek与金属的逸出功成线性关系【答案】ADE考点：光电效应【名师点睛】解决本题的关键掌握光电效应方程Ekm=hv-W0，知道最大初动能与入射光的频率有关，而与入射光的强度和照射时间无关。4.【2017贵州省凯里市第一中学高三上学期第四次模拟】（6分）氘核和氚核可发生热核聚变而释放巨大的能量，该反应方程为：，式中x是某种粒子。已知：、和粒子x的质量分别为2.0141u、3.0161u、4.0026u和1.0087u；1u=931.5MeV/c2，c是真空中的光速。由上述反应方程和数据可知，粒子x是_，该反应释放出的能量为_ MeV（结果保留3位有效数字）【答案】（或中子），17.6（每空3分）【解析】在核反应中质量数与电荷数守恒，可知x为中子；由质量亏损知该反应释放的能量为17.6Mev.考点：质量亏损、核聚变。5.【2017宁夏银川一中高三上学期第二次月考】下列说法正确的是( ) A玻尔建立了量子理论，成功解释了各种原子发光现象B德布罗意首先提出了物质波的猜想，而电子衍射实验证实了他的猜想C普朗克通过对黑体辐射的研究，第一次提出了光子的概念D卢瑟福通过粒子轰击氮核实验的研究，发现了质子E光电效应和康普顿效应都揭示了光具有粒子性【答案】BDE考点：玻尔模型和氢原子的能级结构、光电效应、物质波【名师点睛】本题考查物理学史，是常识性问题，对于物理学上重大发现、发明、著名理论要加强记忆，这也是考试内容之一。6.【2017山西省临汾市第一中学高三10月月考】关于近代物理学，下列说法正确的是 。A卢瑟福提出原子的核式结构模型建立的基础是汤姆逊发现了电子B一群处于能级的氢原子向低能级跃迁时能辐射出6种不同频率的光C重核裂变过程生成中等质量的核，反应前后质量数守恒，但质量一定减少D10个放射性元素的原子核在经一个半衰期后，一定有5个原子核发生衰变E在光电效应实验中，用同种频率的光照射不同的金属表面，从金属表面逸出的光电子的最大初动能越大，这种金属的逸出功就越小【答案】BCE【解析】卢瑟福提出原子的核式结构模型建立的基础是粒子散射实验，故A错误；根据数学组合，故B正确；核子结合成原子核时一定有质量亏损，释放出能量，故C正确；半衰期是大量原子核显现出来的统计规律，对少量的原子核没有意义，故D错误；据光电效应方程可知，用同种频率的光照射不同的金属表面，从金属表面逸出的光电子的最大初动能越大，则这种金属的逸出功越小，故E正确。考点：光电效应、半衰期【名师点睛】本题考查的知识点较多，难度不大，要在平时学习中多积累，注意光的波动性与粒子性的区别，及理解半衰期适用条件。7.【2017吉林省长春市高三质量检测】（1）(5分)下列说法正确的是_。（填正确答案标号。选对1个得3分，选对2个得4分，选对3个得6分。每选错1个扣3分，最低得分为0分）A.太阳辐射能量来自核聚变，目前采用核电站发电的能量均来自核裂变反应B.天然放射现象的发现揭示了原子核有复杂的结构C.一个氢原子从n=4的激发态跃迁到基态时，能辐射6种不同频率的光子D.按照玻尔理论，氢原子核外电子从半径较小的轨道迁到半径较大的轨道时，电子的动能减小，原子总能量减小E. 康普顿效应说明光具有粒子性，电子的衍射实验说明粒子具有波动性【答案】ABE考点：聚变反应；天然放射现象；玻尔理论；康普顿效应【名师点睛】本题要知道聚变与裂变、粒子波与波动性的区别，以及原子核复杂的结构与原子的核式结构的不同，知道向高能级跃迁时，总能量增大，注意C选项中大量与一个的区别.8.【2017四川省成都市树德中学高三10月月考】实物粒子和光都具有波粒二象性，下列事实中突出体现波动性的是 。（填正确答案标号，选对1个给2分，选对2个得4分，选对3个得5分，每选错1个扣3分，最低得分0分）A电子束通过双缝实验后可以形成干涉图样B射线在云室中穿过会留下清晰的径迹C人们利慢中子衍射来研究晶体的结构D人们利用电子显微镜观测物质的微观结构E光电效应实验中，光电子的最大初动能与入射光的频率有关，与入射光的强度无关【答案】ACD【解析】干涉是波具有的特性，电子束通过双缝实验装置后可以形成干涉图样，说明电子具有波动性，所以A正确；粒子在云室中受磁场力的作用，做的是圆周运动，与波动性无关，所以B错误；可以利用慢中子衍射来研究晶体的结构，说明中子可以产生衍射现象，说明具有波动性，所以C正确；人们利用电子显微镜观测物质的微观结构，说明电子可以产生衍射现象，说明具有波动性，所以D正确；光电效应实验，说明的是能够从金属中打出光电子，说明的是光的粒子性，所以E错误；考点：考查了光的波粒二象性【名师点睛】光电效应证明了光的粒子性，肥皂泡是彩色的，是由于光线在肥皂膜的表面发生干涉造成的证明了光具有波动性；实物粒子也具有波动性，但由于波长太小，我们无法直接观测到；相邻原子之间的距离大致与德布罗意波长相同故能发生明显的衍射现象，证明了光的波动性9.【2017河南省开封市高三上学期定位考试】（4分）下列说法正确的是 。（填正确答案标号，选对1个给2分，选对2个得3分，选对3个得4分，每选错1个扣2分，最低得分0分）A居里夫妇发现了铀和含铀矿物的天然放射现象B根据玻尔理论可知，氢原子辐射出一个光子后，氢原子的电势能减小，核外电子的运动速度增大。C德布罗意在爱因斯坦光子说的基础上提出物质波的概念，认为一切物体都具有波粒二象性。D卢瑟福通过对粒子散射实验的研究，揭示了原子核的组成.E赫兹在实验时无意中发现了一个使光的微粒理论得以东山再起的重要现象光电效应。【答案】BCE考点：物理学史【名师点睛】本题考查物理学史，是常识性问题，对于物理学上重大发现、发明、著名理论要加强记忆，这也是考试内容之一。10.【2017浙江省名校协作体高三上学期联考】【加试题】下列说法正确的是A原子核发生衰变后，新核的原子序数将减小2位B天然放射现象一定伴随有电子的得失C光电效应发生后，遏制电压和入射光的频率有关D氢原子由高能级向低能级跃迁要吸收光子【答案】AC【解析】原子核发生衰变后，放出氦核，新核的原子序数将减小2位，选项A正确；天然放射现象是原子核内的粒子的变化，核外电子不变，选项B错误；根据光电效应方程Ekm=eUc=h-W0，知遏止电压与入射光的频率与逸出功有关，与强度无关故C正确根据玻尔理论可知，氢原子由高能级向低能级跃迁要放出光子，选项D错误；故选AC.考点：天然放射性现象；光电效应；玻尔理论11.【2017河北省定州中学高三（高补班）上学期第二次月考】某放射性元素经过11.4天有的原子核发生了衰变，该元素的半衰期为（ ）（A）11.4天 （B）7.6天 （C）5. 7天 （D）3.8天【答案】D【解析】根据半衰期公式：可得：，所以有，t=3T=11.4天，T=3.8天，即半衰期为3.8天，D正确考点：考查了半衰期的计算【名师点睛】本题比较简单，只要知道半衰期公式就能解答，原子物理中题目主要是加强记忆，没有很复杂的计算题12.【2017河北省定州中学高三（高补班）上学期第二次月考】三种不同的入射光A、B、C分别射在三种不同的金属a、b、c表面，均恰能使金属中逸出光电子，若三种入射光的波长ABC，则( )A用入射光A照射金属b和c，金属b和c均可发生光电效应现象B用入射光A和B照射金属c，均可使金属c发生光电效应现象C用入射光C照射金属a与b，金属a、b均可发生光电效应现象D用入射光B和C照射金属a，均可使金属a发生光电效应现象【答案】CD考点：考查了光电效应【名师点睛】光电效应产生的条件是入射光的频率大于等于金属的极限频率，波长越大频率越小，然后根据光电效应的条件，当入射光的频率大于极限频率，会发生光电效应进行判断13.【2017河北省衡水中学高三摸底联考】以下说法中正确的有 。A氢原子由较高能级跃迁到较低能级时，要释放一定频率的光子，原子的能量减小B核力存在于原子核内所有核子之间C原子核式结构模型是由卢瑟福在粒子散射实验基础上提出的D铀元素的半衰期为T，当温度发生变化时，铀元素的半衰期也发生变化E放射性元素发生衰变时所释放的电子是原子核内的中子转化为质子时产生的【答案】ACE【解析】氢原子由较高能级跃迁到较低能级时，释放光子，能量减小，故A正确；核力是短程力，每个核子只跟它邻近的核子间存在核力作用，故B错误；卢瑟福依据粒子散射实验的现象提出了原子的核式结构理论，故C正确；半衰期的大小与温度无关，由原子核内部因素决定，故D错误；衰变的实质是原子核中的一个中子转化成一个质子，同时产生一个电子，这个电子以射线的形式释放出去，同时辐射出光子，故E正确。考点：原子的核式结构【名师点睛】本题较为简单，考查了解识记级别的知识，熟读教材是解决这类题目的必由之路故要加强对基本知识的积累。14.【2017湖南省长沙市长郡中学高三摸底测试】下列叙述中正确的是 。A、经过重核裂变反应或轻核聚变反应，核子平均质量变小B、氢原子不可以吸收能量不等于能级差的光子C、核反应堆中做“慢化剂”常用的材料有石墨、重水和普通水D、光电效应实验中，入射光频率越高，光电子的动能越大E、随着温度的升高，黑体热辐射强度的极大值向波长较短的方向移动【答案】ACE考点：光电效应、核反应【名师点睛】本题是原子物理部分的内容，卢瑟福的原子的核式结构模型、光电效应发生条件等等都是考试的热点，要加强记忆，牢固掌握，注意自然界可分为四种基本的相互作用。15.【2017宁夏育才中学高三第二次月考】(6分) 一单色光照到某金属表面时，有光电子从金属表面逸出，下列说法中正确的是( )（填入正确选项前的字母。选对1个得3分，选对2个得4分，选对3个得6分。每错1个扣3分，最低得分为0分） A无论增大入射光的频率还是增加入射光的强度，金属的逸出功都不变 B只延长入射光照射时间，光电子的最大初动能将增加 C只增大入射光的频率，光电子的最大初动能将增大 D只增大入射光的频率，光电子逸出所经历的时间将缩短 E只增大入射光的强度，单位时间内逸出的光电子数目将增多 【答案】ACE【解析】金属的逸出功由金属本身因素决定，与入射光的频率、强度无关故A正确根据光电效应方程EKm=hv-W0知，光电子的最大初动能与入射光的照射时间无关，与入射光频率有关，入射光频率越大，光电子的最大初动能越大故B错误，C正确光电子逸出经历的时间与入射光的频率无关故D错误增大入射光的强度，则单位时间内逸出的光电子数目增多故E正确故选ACE故答案为ACE。考点：光电效应【名师点睛】解决本题的关键知道光电效应的条件，以及掌握光电效应方程，知道影响最大初动能的因素，要知道发生光电效应的条件是入射光的频率大于金属的极限频率，入射光的强度影响单位时间内逸出的光电子数目；基础题。16.【2017河北省定州中学高三上学期第二次月考】关于光谱，下列说法中正确的是 A炽热的液体发射明线光谱 B太阳光谱中的暗线说明太阳缺少与这些暗线对应的元素 C明线光谱和暗线光谱都可以用于对物质成分进行分析 D发射光谱一定是连续光谱【答案】C考点：光谱【名师点睛】本题是考查光谱与光谱分析;光谱是复色光经过色散系统（如棱镜、光栅）分光后，被色散开的单色光按波长（或频率）大小而依次排列的图案，发射光谱物体发光直接产生的光谱叫做发射光谱发射光谱有两种类型：连续光谱和明线光谱；连续分布的包含有从红光到紫光各种色光的光谱叫做连续光谱；观察固态或液态物质的原子光谱，可以把它们放到煤气灯的火焰或电弧中去烧，使它们气化后发光，就可以从分光镜中看到它们的明线光谱.2、 非选择题1.【2017河南省鹤壁市高级中学高三上学期第五次周练】图甲为观测光电效应的实验装置示意图，已知实验中测得某种金属的遏止电压与入射频率之间的关系如图乙所示，则根据图像可知，普朗克常量h=_，该金属的逸出功=_；如果实验中入射光的频率为（），则产生的光电子的最大初动能=_（已知电子的电荷量为e）。【答案】、【解析】由图象可知，知图线的斜率，那么普朗克常量当遏止电压为零时，最大初动能为零，则入射光的能量等于逸出功，所以；如果实验中入射光的频率为（），根据光电效应方程考点：考查了光电效应方程【名师点睛】解决本题的关键掌握光电效应方程，以及知道遏止电压与最大初动能之间的关系本题考察知识点简单，但是学生在学习中要牢记公式以及物理量之间的关系，同时注意计算的准确性2.【2017甘肃省兰州第一中学高三9月月考】（4分）用速度一定的中子轰击静止的锂核Li)，发生核反应后生成氚核和粒子，则核反应方程为；生成的氚核速度方向与中子的初速度方向相反，粒子的速度为v，氚核与粒子的速率之比为78，已知质子、中子质量均为m，光速为c，核反应过程中放出的能量全部转化为氚核和粒子的动能，则中子的初速度v0=，此反应过程中质量亏损为。【答案】 ；v ；考点：核反应方程；动量守恒定律；质能方程【名师点睛】此题考查核反应方程、动量守恒定律以及质能方程；注意核反应遵守两大基本规律：能量守恒定律和动量守恒定律注意动量守恒定律的矢量性。