浙江專版2021年高考物理一輪復(fù)習(xí)微專題突破練專題21波粒二象性和原子物理含解析

1、專題21波粒二象性和原子物理(建議用時(shí)40分鐘)1.(多選)下列說法正確是()a.電子的衍射圖樣說明光的波動(dòng)性b.粒子散射實(shí)驗(yàn)證實(shí)原子核由質(zhì)子、中子組成c.德布羅意波和光波都是概率波d.康普頓效應(yīng)和光電效應(yīng)深入揭示了光的粒子性【解析】選c、d。電子的衍射圖樣說明實(shí)物粒子也有波動(dòng)性,選項(xiàng)a錯(cuò)誤;粒子散射實(shí)驗(yàn)證實(shí)原子的核式結(jié)構(gòu)理論,選項(xiàng)b錯(cuò)誤;德布羅意波和光波都是概率波,選項(xiàng)c正確;康普頓效應(yīng)和光電效應(yīng)深入揭示了光的粒子性,選項(xiàng)d正確;故選c、d。2.(多選)下列實(shí)驗(yàn)中,深入地揭示了光的粒子性一面的有()【解析】選a、b。光既具有粒子性,又具有波動(dòng)性,光的干涉、衍射、偏振說明光具有波動(dòng)性,光電效應(yīng)

2、、康普頓效應(yīng)說明光具有粒子性。a實(shí)驗(yàn)是x射線被石墨散射后部分波長變長,是康普頓效應(yīng),說明光具有粒子性,故a正確;b實(shí)驗(yàn)是光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn),光電效應(yīng)說明光具有粒子性,故b正確;c實(shí)驗(yàn)是粒子散射實(shí)驗(yàn),說明原子的核式結(jié)構(gòu)模型,故c錯(cuò)誤;d實(shí)驗(yàn)是氫原子發(fā)射的光經(jīng)三棱鏡分光后,呈現(xiàn)線狀譜,與光的粒子性無關(guān),故d錯(cuò)誤。3.如圖甲所示,合上開關(guān),用光子能量為2.5 ev的一束光照射陰極k,發(fā)現(xiàn)電流表讀數(shù)不為零。調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器,發(fā)現(xiàn)當(dāng)電壓表讀數(shù)小于0.60 v時(shí),電流表示數(shù)仍不為零,當(dāng)電壓表讀數(shù)大于或等于0.60 v時(shí),電流表讀數(shù)為零。把電路改為圖乙,當(dāng)電壓表讀數(shù)為2 v時(shí),則逸出功及電子到達(dá)陽極時(shí)的最大動(dòng)能為(

3、)a.1.5 ev0.6 evb.1.7 ev1.9 evc.1.9 ev2.6 evd.3.1 ev4.5 ev【解析】選c。光子能量h=2.5 ev的光照射陰極,電流表讀數(shù)不為零,則能發(fā)生光電效應(yīng),當(dāng)電壓表讀數(shù)大于或等于0.6 v時(shí),電流表讀數(shù)為零,則電子不能到達(dá)陽極,由動(dòng)能定理eu=12mvm2知,最大初動(dòng)能ekm=eu=0.6 ev,由光電效應(yīng)方程h=ekm+w0知w0=1.9 ev,對(duì)圖乙,當(dāng)電壓表讀數(shù)為2 v時(shí),電子到達(dá)陽極的最大動(dòng)能ekm=ekm+eu=0.6 ev+2 ev=2.6 ev。故c正確。4.(多選)研究光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)電路圖如圖甲所示,其光電流與電壓的關(guān)系如圖乙所示。則

4、下列說法中正確的是()a.若把滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)觸頭向右滑動(dòng),光電流一定增大b.圖線甲與乙是同一種入射光,且甲的入射光強(qiáng)度大于乙光c.由圖可知,乙光的頻率小于丙光頻率d.若將甲光換成丙光來照射鋅板,其逸出功將減小【解析】選b、c?；瑒?dòng)變阻器的滑片右移,光電流可能增大,也可能已達(dá)到飽和電流而不變,故a錯(cuò)誤;遏止電壓相同,說明最大初動(dòng)能相同,即入射頻率相同,但飽和電流不同,說明入射光強(qiáng)度不同,飽和電流越大,入射光強(qiáng)度越大,b正確;遏止電壓越大,最大初動(dòng)能越大,說明入射光頻率越大,c正確;逸出功只由金屬本身性質(zhì)決定,與入射光頻率無關(guān),d錯(cuò)誤。5.如圖甲所示為研究光電效應(yīng)的電路圖,實(shí)驗(yàn)得到了如圖乙所示的

5、遏止電壓uc和入射光頻率的圖象,下列說法正確的是()a.圖象與橫軸交點(diǎn)坐標(biāo)的物理意義是該金屬的截止頻率b.圖象斜率為普朗克常量hc.遏止電壓越高,截止頻率越大d.入射光頻率增大,逸出功也增大【解析】選a。當(dāng)遏止電壓為零時(shí),最大初動(dòng)能為零,則入射光的能量等于逸出功,所以w0=h0。故a正確。因?yàn)閡c=he-w0e,知圖線的斜率等于he,從圖象上可以得出斜率的大小,已知電子電量,可以求出普朗克常量,故b錯(cuò)誤。根據(jù)光電效應(yīng)方程ekm=h-w0和euc=ekm,得uc=he-w0e,當(dāng)入射光的頻率大于極限頻率時(shí),遏止電壓與入射光的頻率成線性關(guān)系,故c錯(cuò)誤。從圖象上可知,逸出功w0=h0,根據(jù)光電效應(yīng)方

6、程,ekm=h-w0=h-h0,入射光頻率與逸出功無關(guān),故d錯(cuò)誤。故選a。6.(多選)(2019寧波模擬)氫原子能級(jí)如圖所示,當(dāng)氫原子從n=3躍遷到n=2的能級(jí)時(shí),輻射光的波長為656 nm。下列判斷正確的是()a.氫原子從n=2躍遷到n=1的能級(jí)時(shí),輻射光的波長大于656 nmb.用波長為325 nm的光照射,可使氫原子從n=1躍遷到n=2的能級(jí)c.一群處于n=3能級(jí)上的氫原子向低能級(jí)躍遷時(shí)最多產(chǎn)生3種譜線d.用波長為633 nm的光照射,不能使氫原子從n=2躍遷到n=3的能級(jí)【解析】選c、d。根據(jù)氫原子的能級(jí)圖和能級(jí)躍遷規(guī)律,當(dāng)氫原子從n=2能級(jí)躍遷到n=1的能級(jí)時(shí),輻射光的波長一定小于6

7、56 nm,因此a選項(xiàng)錯(cuò)誤;根據(jù)發(fā)生躍遷只能吸收和輻射一定頻率的光子,可知b選項(xiàng)錯(cuò)誤,d選項(xiàng)正確;一群處于n=3能級(jí)上的氫原子向低能級(jí)躍遷時(shí)可以產(chǎn)生3種頻率的光子,所以c選項(xiàng)正確。7.(2019紹興模擬)光子能量為e的一束光照射容器中的氫(設(shè)氫原子處于n=3的能級(jí)),氫原子吸收光子后,能發(fā)出頻率為1,2,6的六種光譜線,且1223)。則照射光光子的波長為()a.1b.3c.1-2d.2+3【解析】選a。處于激發(fā)態(tài)的氫原子并不穩(wěn)定,能夠自發(fā)向低能級(jí)躍遷并發(fā)射光子,氫原子只發(fā)出三種不同頻率的色光,知?dú)湓犹幱趎=3能級(jí)。所以某種單色光照射容器中大量處于n=2能級(jí)的氫原子,躍遷到氫原子處于n=3能級(jí)

8、。氫原子吸收這種光子后,能發(fā)出波長分別為1、2、3的三種光子(123)。根據(jù)光子頻率=c得光子波長越小,頻率越大。顯然從n=3直接躍遷到n=2能級(jí)時(shí)輻射光子的能量等于入射光子的能量,故入射光子的能量e=h1,所以照射光光子的波長為1。故選a。9.(多選)氫原子能級(jí)圖如圖所示,a、b、c分別表示原子在不同能級(jí)之間的三種躍遷途徑,設(shè)在a、b、c躍遷過程中,放出光子的能量和波長分別是ea、eb、ec和a、b、c,若a光恰能使某金屬發(fā)生光電效應(yīng),則()a.a=b+cb.1b=1a+1cc.eb=ea+ecd.c光也能使該金屬產(chǎn)生光電效應(yīng)【解析】選b、c。能級(jí)3和能級(jí)1間的能級(jí)差等于3、2間的能級(jí)差和2

9、、1間的能級(jí)差之和,所以eb=ea+ec,根據(jù)光子能量與波長的關(guān)系有:hcb=hca+hcc,即1b=1a+1c,故b、c正確,a錯(cuò)誤。c光的光子能量小于a光的光子能量,a光恰好能使某金屬發(fā)生光電效應(yīng),則c光不能使某金屬發(fā)生光電效應(yīng)。故d錯(cuò)誤。10.(多選)如圖為玻爾為解釋氫原子光譜畫出的氫原子能級(jí)示意圖,一群氫原子處于n=4的激發(fā)狀態(tài),當(dāng)它們自發(fā)地躍遷到較低能級(jí)時(shí),以下說法正確的有()a.電子軌道半徑減小,動(dòng)能增大b.可發(fā)出連續(xù)不斷的光譜線c.由n=4躍遷到n=1時(shí)發(fā)出光子的頻率最高d.由n=4躍遷到n=1時(shí)發(fā)出光子的波長最長【解析】選a、c。當(dāng)氫原子中電子從高能級(jí)向低能級(jí)躍遷時(shí),電子軌道半

10、徑變小,躍遷過程中,原子核對(duì)電子的庫侖力做正功,根據(jù)動(dòng)能定理,電子動(dòng)能增大,a正確;根據(jù)玻爾理論,原子能量是量子化的,故原子中電子躍遷時(shí),能級(jí)差e也是量子化的,只能是一些特定的數(shù)值,根據(jù)e=h,發(fā)光頻率也只能是一些特定的頻率,故不能產(chǎn)生連續(xù)譜,而是線狀譜,b錯(cuò)誤;電子由n=4躍遷到n=1時(shí),能級(jí)差最大,根據(jù)e=h,產(chǎn)生的光子頻率最高,波長最短,c正確,d錯(cuò)誤。11.(多選)關(guān)于核反應(yīng)方程90234th91234pa+x+e(e為釋放的核能,x為新生成的粒子),已知90234th的半衰期為1.2 min,則下列說法正確的是()a.此反應(yīng)為衰變b.91234pa核和90234th核具有相同的質(zhì)量數(shù)

11、c.90234th衰變過程中總質(zhì)量減小d.64 g 90234th經(jīng)過6 min還有1 g 90234th尚未衰變【解析】選a、b、c。根據(jù)電荷數(shù)守恒、質(zhì)量數(shù)守恒知,x的電荷數(shù)為-1,質(zhì)量數(shù)為0,該反應(yīng)為衰變,所以a選項(xiàng)是正確的;91234pa核和90234th核具有相同的質(zhì)量數(shù),故b正確;此反應(yīng)中釋放出能量,由愛因斯坦質(zhì)能方程知,此反應(yīng)過程伴隨著質(zhì)量虧損,則總質(zhì)量減小,故c正確;6 min經(jīng)過了5個(gè)半衰期,則未衰變的質(zhì)量m=m0(12)n=m0(12)5=64132 g=2 g,故d錯(cuò)誤。12.(2019舟山模擬)現(xiàn)有三個(gè)核反應(yīng):1124na1224mg+-10e92235u+01n5614

12、4ba+3689kr+301n12h+13h24he+01n下列說法正確的是()a.是裂變,是衰變,是聚變b.是聚變,是裂變,是衰變c.是衰變,是裂變,是聚變d.是衰變,是聚變,是裂變【解析】選c。原子核自發(fā)地放出某種粒子成為新的原子核,這種變化叫衰變,為衰變;原子序數(shù)較大的重核分裂成原子序數(shù)較小的原子核,叫重核裂變,為裂變;原子序數(shù)較小的原子核聚合成原子序數(shù)較大的原子核,叫輕核聚變,為聚變。故選項(xiàng)c正確。13.(2019杭州模擬)一個(gè)質(zhì)子和一個(gè)中子聚變結(jié)合成一個(gè)氘核,同時(shí)輻射一個(gè)光子。已知質(zhì)子、中子、氘核的質(zhì)量分別為m1、m2、m3,普朗克常量為h,真空中的光速為c。下列說法正確的是()a.

13、核反應(yīng)方程是11h+01n13h+b.聚變反應(yīng)中的質(zhì)量虧損m=m1+m2-m3c.輻射出的光子的能量e=(m3-m1-m2)c2d.光子的波長=h(m1+m2-m3)c2【解析】選b。核反應(yīng)方程是11h+01n12h+,質(zhì)量虧損m=m1+m2-m3,根據(jù)質(zhì)能方程,輻射出的光子的能量e=(m1+m2-m3)c2,光子的波長=h(m1+m2-m3)c。故選項(xiàng)b正確。14.(多選)(2019臺(tái)州模擬)某原子核的衰變過程是abc,符號(hào)表示放出一個(gè)粒子,表示放出一個(gè)粒子。下列說法正確的是()a.核c比核b的中子數(shù)少2b.核c比核a的質(zhì)量數(shù)少5c.原子核為a的中性原子的電子數(shù)比原子核為b的中性原子的電子數(shù)

14、多1d.核c比核a的質(zhì)子數(shù)少1【解析】選a、d。設(shè)原子核a的質(zhì)量數(shù)為x,電荷數(shù)為y,則原子核的衰變過程為yxay+100xby-1x-4c,由此可知選項(xiàng)b、c錯(cuò)誤,d正確;核b的中子數(shù)為x-(y+1)=x-y-1,核c的中子數(shù)為x-4-(y-1)=x-y-3,選項(xiàng)a正確。15.(多選)正電子發(fā)射型計(jì)算機(jī)斷層顯像(pet)的基本原理是將放射性同位素815o注入人體,815o在人體內(nèi)衰變放出的正電子與人體內(nèi)的負(fù)電子相遇湮滅轉(zhuǎn)化為一對(duì)光子,被探測器采集后,經(jīng)計(jì)算機(jī)處理生成清晰圖像,則根據(jù)pet原理判斷下列表述正確的是()a.815o在人體內(nèi)衰變方程是815o715n+10eb.正、負(fù)電子湮滅方程是10e+-10e2c.在pet中,815o主要用途是作為示蹤原子d.在pet中,815o主要用途是參與人體的新陳代謝【解析】選a、b、c。由題意知,a、b正確;顯像的原理是采集光子,即注入人體內(nèi)的815o衰變放出正電子和人體內(nèi)的負(fù)電子湮滅轉(zhuǎn)化為光子,因此0815o主要用途是作為示蹤原子,故c正確,d錯(cuò)誤。16.(多選)(2019舟山模擬)如圖所示,國際原子能機(jī)構(gòu)2007年2月15日公布核輻射警示新標(biāo)志,新標(biāo)志為黑框紅底三角,內(nèi)有一個(gè)輻射波標(biāo)記、一個(gè)骷髏頭標(biāo)記和一個(gè)逃跑的人形。核輻射會(huì)向外釋放三種射線:射線帶正電,射線帶負(fù)電,射線不帶電