高考物理 考點(diǎn)匯總 考點(diǎn)18 波粒二象性 原子物理

考點(diǎn)18波粒二象性原子物理一、選擇題1.（2012·天津理綜·T1）下列說(shuō)法正確的是()A.采用物理或化學(xué)方法可以有效地改變放射性元素的半衰期B.由玻爾理論知道氫原子從激發(fā)態(tài)躍遷到基態(tài)時(shí)會(huì)放出光子C.從高空對(duì)地面進(jìn)行遙感攝影是利用紫外線(xiàn)良好的穿透能力D.原子核所含核子單獨(dú)存在時(shí)的總質(zhì)量小于該原子核的質(zhì)量【解題指南】本題考查對(duì)物理基本知識(shí)的識(shí)記和理解，只有對(duì)這些知識(shí)有準(zhǔn)確的記憶，且理解知識(shí)點(diǎn)間的聯(lián)系才能正確地解答.【解析】選B.元素的半衰期由元素本身的性質(zhì)決定，不能通過(guò)物理或化學(xué)的方法改變，A錯(cuò)；根據(jù)玻爾理論，氫原子從激發(fā)態(tài)躍遷到基態(tài)時(shí)放出能量，這些能量以光子的形式釋放，B對(duì)；從高空對(duì)地面進(jìn)行遙感攝影是利用了紅外線(xiàn)的穿透能力，C錯(cuò)；原子核所含核子單獨(dú)存在時(shí)的總質(zhì)量大于該原子核的質(zhì)量，D錯(cuò).2.（2012·北京理綜·T13）一個(gè)氫原子從n=3能級(jí)躍遷到n=2能級(jí).該氫原子()A.放出光子,能量增加B.放出光子,能量減少C.吸收光子,能量增加D.吸收光子,能量減少【解題指南】本題需要把握以下兩點(diǎn):(1)玻爾理論能級(jí)的概念.(2)玻爾理論躍遷規(guī)律.【解析】選B.根據(jù)玻爾理論,氫原子能級(jí)越高對(duì)應(yīng)的能量越大,當(dāng)氫原子從較高能級(jí)向較低能級(jí)躍遷時(shí)放出光子,能量減少.3.（2012·北京理綜·T20）“約瑟夫森結(jié)”由超導(dǎo)體和絕緣體制成.若在結(jié)兩端加恒定電壓U,則它會(huì)輻射頻率為ν的電磁波,且ν與U成正比,即ν=kU.已知比例系數(shù)k僅與元電荷e的2倍和普朗克常量h有關(guān).你可能不了解此現(xiàn)象的機(jī)理,但仍可運(yùn)用物理學(xué)中常用的方法,在下列選項(xiàng)中,推理判斷比例系數(shù)k的值可能為()A.B.C.D.【解題指南】本題需要把握以下兩點(diǎn):(1)電磁波的頻率、普朗克常量、能量之間的關(guān)系.(2)電壓、電量與能量的關(guān)系.【解析】選B.電磁波的頻率、普朗克常量、能量之間的關(guān)系，因?yàn)?，所以；電壓、電量與能量的關(guān)系是，由題意知，所以4.（2012·廣東理綜·T18）能源是社會(huì)發(fā)展的基礎(chǔ)，發(fā)展核能是解決能源問(wèn)題的途徑之一，下列釋放核能的反應(yīng)方程，表述正確的有A.是核聚變反應(yīng)B.是β衰變C.是核裂變反應(yīng)D．是α衰變【解題指南】解答本題需要掌握核反應(yīng)基本知識(shí)，主要考查衰變與其他的核反應(yīng)的區(qū)別.【解析】選A、C.兩個(gè)輕核聚合成一個(gè)較重的核的反應(yīng)為核聚變反應(yīng),故A對(duì)B錯(cuò).重核被中子轟擊后分裂成兩個(gè)中等質(zhì)量的原子核并放出若干個(gè)中子的反應(yīng)為核裂變反應(yīng),故C對(duì).原子核放出α或β粒子后變成另一種原子核的反應(yīng)稱(chēng)為原子核的衰變.原子核的衰變的反應(yīng)物只有一種,故D錯(cuò).5.（2012·福建理綜·T29（1））關(guān)于近代物理,下列說(shuō)法正確的是()A.α射線(xiàn)是高速運(yùn)動(dòng)的氦原子B.核聚變反應(yīng)方程

中,表示質(zhì)子C.從金屬表面逸出的光電子的最大初動(dòng)能與照射光的頻率成正比D.玻爾將量子觀(guān)念引入原子領(lǐng)域,其理論能夠解釋氫原子光譜的特征【解題指南】解答本題時(shí)應(yīng)明確以下三點(diǎn):(1)分清原子、原子核、核子.(2)理解光電效應(yīng)方程.(3)玻爾的量子觀(guān)念.【解析】選D.α射線(xiàn)是氦原子核，A錯(cuò)；表示中子，B錯(cuò)；據(jù)光電效應(yīng)方程可知光電子的最大初動(dòng)能隨照射光的頻率的增大而增大,并不成正比，C錯(cuò)；玻爾的量子觀(guān)能解釋氫原子光譜，D對(duì).6.（2012·江蘇物理·T12·C（1））如圖所示是某原子的能級(jí)圖,a、b、c為原子躍遷所發(fā)出的三種波長(zhǎng)的光.在下列該原子光譜的各選項(xiàng)中,譜線(xiàn)從左向右的波長(zhǎng)依次增大,則正確的是()【解析】根據(jù),可知，能級(jí)差越大，波長(zhǎng)越小，所以a的波長(zhǎng)最小，b的波長(zhǎng)最大，答案選C.7.（2012·海南單科·T19(1)）產(chǎn)生光電效應(yīng)時(shí)，關(guān)于逸出光電子的最大初動(dòng)能Ek，下列說(shuō)法正確的是()對(duì)于同種金屬，Ek與照射光的強(qiáng)度無(wú)關(guān)對(duì)于同種金屬，Ek與照射光的波長(zhǎng)成正比對(duì)于同種金屬，Ek與照射光的時(shí)間成正比對(duì)于同種金屬，Ek與照射光的頻率成線(xiàn)性關(guān)系對(duì)于不同種金屬，若照射光頻率不變，Ek與金屬的逸出功成線(xiàn)性關(guān)系【解題指南】愛(ài)因斯坦光電效應(yīng)方程Ek=hν-W0表明，Ek與入射光的頻率ν成線(xiàn)性關(guān)系，而不是成正比，且與光的強(qiáng)弱無(wú)關(guān)，不需要積累能量的時(shí)間。【解析】選A、D、E。由愛(ài)因斯坦光電效應(yīng)方程Ek=hν-W0可知，Ek與入射光的強(qiáng)度無(wú)關(guān)，選項(xiàng)A正確；Ek與入射光的頻率ν成線(xiàn)性關(guān)系，與波長(zhǎng)不是成反比的關(guān)系，選項(xiàng)B錯(cuò)誤、D正確；由于電子一次性吸收光子的全部能量，Ek與入射光時(shí)間無(wú)關(guān)，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；對(duì)于不同金屬，若照射光的頻率不變，由光電效應(yīng)方程可知，Ek與金屬的逸出功成線(xiàn)性關(guān)系，選項(xiàng)E正確。二、填空題1.（2012·江蘇物理·T12·C(2)）一個(gè)中子與某原子核發(fā)生核反應(yīng),生成一個(gè)氘核,其核反應(yīng)方程式為.該反應(yīng)放出的能量為Q,則氘核的比結(jié)合能為.【解析】方程式為核子結(jié)合成原子核要放出能量，這個(gè)能量叫做原子核的結(jié)合能.，它的結(jié)合能與核子數(shù)之比，稱(chēng)做比結(jié)合能，由題意知氘核的核子數(shù)為2，所以比結(jié)合能為Q/2.【答案】(2)Q/22.（2012·新課標(biāo)全國(guó)卷·T35（1））氘核和氚核可發(fā)生熱核聚變而釋放出巨大的能量，該反應(yīng)方程為：eq\a(2,1)H+\a(3,1)H→\a(4,2)He+x，式中x是某種粒子.已知：eq\a(2,1)H、eq\a(3,1)H、eq\a(4,2)He和粒子x的質(zhì)量分別為2.0141u、3.0161u、4.0026u和1.0087u；1u=931.5MeV/c2，c是真空中的光速.由上述反應(yīng)方程和數(shù)據(jù)可知，粒子x是__________，該反應(yīng)釋放出的能量為_(kāi)________MeV（結(jié)果保留3位有效數(shù)字）【解題指南】解答本題應(yīng)明確以下兩點(diǎn)：根據(jù)核電荷數(shù)守恒和質(zhì)量數(shù)守恒書(shū)寫(xiě)核反應(yīng)方程根據(jù)愛(ài)因斯坦質(zhì)能方程計(jì)算反應(yīng)釋放的能量.【解析】根據(jù)質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)守恒可得x是（中子）.核反應(yīng)中的質(zhì)量虧損為△m=（2.0141u+3.0161u﹣4.0026u﹣1.0087u）=0.0189u所以該反應(yīng)釋放出的能量為△E=△m·c2=17.6(MeV)【答案】（或中子）；17.6三、計(jì)算題1.（2012·江蘇物理·T12·C(3)）A、B兩種光子的能量之比為2∶1,它們都能使某種金屬發(fā)生光電效應(yīng),且所產(chǎn)生的光電子最大初動(dòng)能分別為EA、EB.求A、B兩種光子的動(dòng)量之比和該金屬的逸出功.【解析】光子能量ε=hν,動(dòng)量p=,且ν=得p=,則pA∶pB=2∶1A照射時(shí),光電子的最大初動(dòng)能EA=εA-W0.同理,EB=εB-W0解得W0=EA-2EB【答案】2∶1EA-2EB2.(2012·新課標(biāo)全國(guó)卷·T35(2）)如圖，小球a、b用等長(zhǎng)細(xì)線(xiàn)懸掛于同一固定點(diǎn)O.讓球a靜止下垂，將球b向右拉起，使細(xì)線(xiàn)水平.從靜止釋放球b，兩球碰后粘在一起向左擺動(dòng)，此后細(xì)線(xiàn)與豎直方向之間的最大偏角為60°.忽略空氣阻力，求（i）兩球a、b的質(zhì)量之比；（ii）兩球在碰撞過(guò)程中損失的機(jī)械能與球b在碰前的最大動(dòng)能之比.【解題指南】解答本題應(yīng)明確以下兩點(diǎn)：a、b碰撞動(dòng)量守恒碰前b球下擺過(guò)程機(jī)械能守恒；碰后a、b兩球共同上擺過(guò)程機(jī)械能守恒.【解析】（i）設(shè)小球a、b質(zhì)量分別為m1、m2，細(xì)線(xiàn)長(zhǎng)為L(zhǎng)，b球擺至最低點(diǎn)與a球碰撞前的速度為v0，碰撞后的速度為v，則對(duì)b球擺至最低點(diǎn)由機(jī)械能守恒得①最低點(diǎn)小球a、b碰撞由動(dòng)量守恒定律得m2v0=(m1+m2)v②小球a、b一起擺至最高點(diǎn)，由機(jī)械能守恒得③聯(lián)立①②③式得④并代入題給數(shù)據(jù)得⑤（ii）兩球在碰撞過(guò)程中的機(jī)械能損失是Q=m2gL﹣(m1+m2)gL(1﹣cosθ)⑥聯(lián)立①⑥式，Q與碰前球b的最大動(dòng)能Ek=m2gL之比為⑦聯(lián)立⑤⑦式，并代入數(shù)據(jù)得⑧【答案】（i）（ii）3.（2012·海南單科·T19（2））一靜止的核經(jīng)α衰變成為，釋放出的總動(dòng)能為4.27MeV。問(wèn)此衰變后核的動(dòng)能為多少M(fèi)eV（保留1位有效數(shù)字）？【解題指南】根據(jù)動(dòng)量守恒和能量守恒綜合分析計(jì)算?！窘馕觥繐?jù)題意知，此α衰變的方程為根據(jù)動(dòng)量定理得eq\o\ac(○,1)式中，和分別為α粒子和Th核的質(zhì)量，和分別為α粒子和Th核的速度的大小，由題設(shè)條件知eq\o\ac