浙江專版2024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

PAGE9-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(shuō)法正確是 ()A.電子的衍射圖樣說(shuō)明光的波動(dòng)性B.α粒子散射試驗(yàn)證明原子核由質(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)深化揭示了光的粒子性【解析】選C、D。電子的衍射圖樣說(shuō)明實(shí)物粒子也有波動(dòng)性,選項(xiàng)A錯(cuò)誤;α粒子散射試驗(yàn)證明原子的核式結(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)深化揭示了光的粒子性,選項(xiàng)D正確;故選C、D。2.(多選)下列試驗(yàn)中,深化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(shuō)明光具有波動(dòng)性,光電效應(yīng)、康普頓效應(yīng)說(shuō)明光具有粒子性。A試驗(yàn)是X射線被石墨散射后部分波長(zhǎng)變長(zhǎng),是康普頓效應(yīng),說(shuō)明光具有粒子性,故A正確;B試驗(yàn)是光電效應(yīng)試驗(yàn),光電效應(yīng)說(shuō)明光具有粒子性,故B正確;C試驗(yàn)是α粒子散射試驗(yàn),說(shuō)明原子的核式結(jié)構(gòu)模型,故C錯(cuò)誤;D試驗(yàn)是氫原子放射的光經(jīng)三棱鏡分光后,呈現(xiàn)線狀譜,與光的粒子性無(wú)關(guān),故D錯(cuò)誤。3.如圖甲所示,合上開(kāi)關(guān),用光子能量為2.5eV的一束光照耀陰極K,發(fā)覺(jué)電流表讀數(shù)不為零。調(diào)整滑動(dòng)變阻器,發(fā)覺(jué)當(dāng)電壓表讀數(shù)小于0.60V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0.60V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2V時(shí),則逸出功及電子到達(dá)陽(yáng)極時(shí)的最大動(dòng)能為 ()A.1.5eV0.6eVB.1.7eV1.9eVC.1.9eV2.6eV D.3.1eV4.5eV【解析】選C。光子能量hν=2.5eV的光照耀陰極,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0.6V時(shí),電流表讀數(shù)為零,則電子不能到達(dá)陽(yáng)極,由動(dòng)能定理eU=12mvm2知,最大初動(dòng)能Ekm=eU=0.6=Ekm+W0知W0=1.9eV,對(duì)圖乙,當(dāng)電壓表讀數(shù)為2V時(shí),電子到達(dá)陽(yáng)極的最大動(dòng)能Ekm′=Ekm+eU′=0.6eV+2eV=2.6eV。故C正確。4.(多選)探討光電效應(yīng)試驗(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。則下列說(shuō)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),光電流肯定增大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(lái)照耀鋅板,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(shuō)明最大初動(dòng)能相同,即入射頻率相同,但飽和電流不同,說(shuō)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(shuō)明入射光頻率越大,C正確;逸出功只由金屬本身性質(zhì)確定,與入射光頻率無(wú)關(guān),D錯(cuò)誤。5.如圖甲所示為探討光電效應(yīng)的電路圖,試驗(yàn)得到了如圖乙所示的遏止電壓Uc和入射光頻率ν的圖象,下列說(shuō)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=hν0。故A正確。因?yàn)閁c=hνe-W0e,知圖線的斜率等于hνe,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。依據(jù)光電效應(yīng)方程Ekm=hν-W0和eUc=Ekm,得Uc=hνe-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=hν0,依據(jù)光電效應(yīng)方程,Ekm=hν-W0=hν-hν0,6.(多選)(2024·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(zhǎng)為656nm。下列推斷正確的是 ()A.氫原子從n=2躍遷到n=1的能級(jí)時(shí),輻射光的波長(zhǎng)大于656nmB.用波長(zhǎng)為325nm的光照耀,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(zhǎng)為633nm的光照耀,不能使氫原子從n=2躍遷到n=3的能級(jí)【解析】選C、D。依據(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(zhǎng)肯定小于656nm,因此A選項(xiàng)錯(cuò)誤;依據(jù)發(fā)生躍遷只能汲取和輻射肯定頻率的光子,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.(2024·紹興模擬)光子能量為E的一束光照耀容器中的氫(設(shè)氫原子處于n=3的能級(jí)),氫原子汲取光子后,能發(fā)出頻率為ν1,ν2,…,ν6的六種光譜線,且ν1<ν2<…<ν6,則E等于 ()A.hν1 B.hν6C.h(ν5-ν1) D.h(ν1+ν2+…+ν6)【解析】選A。對(duì)于量子數(shù)n=3的一群氫原子,當(dāng)它們向較低的激發(fā)態(tài)或基態(tài)躍遷時(shí),可能產(chǎn)生的譜線條數(shù)為n(n-1)2=3,由此可判定氫原子汲取光子后的能量的能級(jí)是n=4,且從n=4到n=3放出的光子能量最小,頻率最低即為ν1,因此,處于n=3能級(jí)的氫原子汲取頻率ν1的光子(能量E=hν1),從n=3能級(jí)躍遷到n=4能級(jí)后8.氫原子的能級(jí)圖如圖所示。用某種單色光照耀容器中大量處于n=2能級(jí)的氫原子,氫原子汲取這種光子后,能發(fā)出波長(zhǎng)分別為λ1、λ2、λ3的三種光子(λ1>λ2>λ3)。則照耀光光子的波長(zhǎng)為()A.λ1B.λ3C.λ1-λ2D.λ2+λ3【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)躍遷并放射光子,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)。所以某種單色光照耀容器中大量處于n=2能級(jí)的氫原子,躍遷到氫原子處于n=3能級(jí)。氫原子汲取這種光子后,能發(fā)出波長(zhǎng)分別為λ1、λ2、λ3的三種光子(λ1>λ2>λ3)。依據(jù)光子頻率ν=cλ得光子波長(zhǎng)越小,頻率越大。明顯從n=3干脆躍遷到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=hν1,所以照耀光光子的波長(zhǎng)為λ1。故選A9.(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(guò)程中,放出光子的能量和波長(zhǎng)分別是Ea、Eb、Ec和λa、λb、λc,若a光恰能使某金屬發(fā)生光電效應(yīng),則 ()A.λa=λb+λcB.1λb=1C.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、1間的能級(jí)差之和,所以Eb=Ea+Ec,依據(jù)光子能量與波長(zhǎng)的關(guān)系有:hcλb=hcλa+hc1λa+1λc,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10.(多選)如圖為玻爾為說(shuō)明氫原子光譜畫(huà)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(shuō)法正確的有 ()A.電子軌道半徑減小,動(dòng)能增大B.可發(fā)出連綿不斷的光譜線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(zhǎng)最長(zhǎng)【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),電子軌道半徑變小,躍遷過(guò)程中,原子核對(duì)電子的庫(kù)侖力做正功,依據(jù)動(dòng)能定理,電子動(dòng)能增大,A正確;依據(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ΔE也是量子化的,只能是一些特定的數(shù)值,依據(jù)ΔE=hν,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,依據(jù)ΔE=hν,產(chǎn)生的光子頻率最高,波長(zhǎng)最短,C正確,D錯(cuò)誤。11.(多選)關(guān)于核反應(yīng)方程

90234Th→91234Pa+X+ΔE(ΔE為釋放的核能,X為新生成的粒子),已知

90234ThA.此反應(yīng)為β衰變B.91234Pa核和

C.90234D.64g

90234Th經(jīng)過(guò)6min還有1g

【解析】選A、B、C。依據(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β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(ài)因斯坦質(zhì)能方程知,此反應(yīng)過(guò)程伴隨著質(zhì)量虧損,則總質(zhì)量減小,故C正確;6min經(jīng)過(guò)了5個(gè)半衰期,則未衰變的質(zhì)量m=m0(12)n=m0(12)5=64×13212.(2024·舟山模擬)現(xiàn)有三個(gè)核反應(yīng):①1124Na→12②92235U+01n→56③12H+13H下列說(shuō)法正確的是 ()A.①是裂變,②是β衰變,③是聚變B.①是聚變,②是裂變,③是β衰變C.①是β衰變,②是裂變,③是聚變D.①是β衰變,②是聚變,③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,這種改變叫衰變,①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,②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,③為聚變。故選項(xiàng)C正確。13.(2024·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)γ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(shuō)法正確的是 ()A.核反應(yīng)方程是

11H+0B.聚變反應(yīng)中的質(zhì)量虧損Δm=m1+m2-m3C.輻射出的γ光子的能量E=(m3-m1-m2)c2D.γ光子的波長(zhǎng)λ=h【解析】選B。核反應(yīng)方程是

11H+01n→12H+γ,質(zhì)量虧損Δm=m1+m2-m3,依據(jù)質(zhì)能方程,輻射出的γ光子的能量E=(m1+m2-m3)c2,γ14.(多選)(2024·臺(tái)州模擬)某原子核的衰變過(guò)程是ABC,符號(hào)表示放出一個(gè)β粒子,表示放出一個(gè)α粒子。下列說(shuō)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)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(guò)程為

yxA

y+100xB

y-1x-4C,由此可知選項(xiàng)Bx-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)正電子放射型計(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)γ光子,被探測(cè)器采集后,經(jīng)計(jì)算機(jī)處理生成清楚圖像,A.

815O在人體內(nèi)衰變方程是

815OB.正、負(fù)電子湮滅方程是

10e+-C.在PET中,815D.在PET中,815【解析】選A、B、C。由題意知,A、B正確;顯像的原理是采集γ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γ光子,因此

0815O主要用途是作為示蹤原子,故16.(多選)(2024·舟山模擬)如圖所示,國(guó)際原子能機(jī)構(gòu)2007年2月15日公布核輻射警示新標(biāo)記,新標(biāo)記為黑框紅底三角,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