2019年高考物理備考 藝體生百日突圍系列 專題13 近代物理初步（含解析）.docx

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專題13近代物理初步 第一部分 名師綜述 綜合分析近幾年的高考物理試題發(fā)現(xiàn)，試題在考查主干知識的同時，注重考查必修中的基本概念和基本規(guī)律。 考綱要求 1、知道什么是光電效應(yīng)，理解光電效應(yīng)的實驗規(guī)律；會利用光電效應(yīng)方程計算逸出功、極限頻率、最大初動能等物理量；知道光的波粒二象性，知道物質(zhì)波的概念． 2、知道兩種原子結(jié)構(gòu)模型，會用玻爾理論解釋氫原子光譜；掌握氫原子的能級公式并能結(jié)合能級圖求解原子的躍遷問題。 3、掌握原子核的衰變、半衰期等知識；會書寫核反應(yīng)方程，并能根據(jù)質(zhì)能方程求解核能問題． 命題規(guī)律 1、光電效應(yīng)現(xiàn)象、實驗規(guī)律和光電效應(yīng)方程，光的波粒二象性和德布羅意波是理解的難點，也是考查的熱點，一般以選擇題形式出現(xiàn)，光電效應(yīng)方程可能會以填空題或計算題形式出現(xiàn)。 2、核式結(jié)構(gòu)、玻爾理論、能級公式、原子躍遷條件在選做題部分出現(xiàn)的幾率將會增加，可能單獨命題，也可能與其它知識聯(lián)合出題． 3、半衰期、質(zhì)能方程的應(yīng)用、計算和核反應(yīng)方程的書寫是高考的熱點問題，試題一般以基礎(chǔ)知識為主，較簡單. 第二部分知識背一背 （1）光電效應(yīng) ① 光電效應(yīng)規(guī)律 (a)每種金屬都有一個極限頻率． (b)光子的最大初動能與入射光的強(qiáng)度無關(guān)，只隨入射光的頻率增大而增大． (c)光照射到金屬表面時，光電子的發(fā)射幾乎是瞬時的． (d)光電流的強(qiáng)度與入射光的強(qiáng)度成正比． (2) 愛因斯坦光電效應(yīng)方程 ①光電效應(yīng)方程：Ek＝hν－W0. ②遏止電壓：使光電流減小到零的反向電壓Uc. ③截止頻率：能使某種金屬發(fā)生光電效應(yīng)的最小頻率叫做該種金屬的截止頻率(又叫極限頻率)．不同的金屬對應(yīng)著不同的極限頻率． ④逸出功：電子從金屬中逸出所需做功的最小值，叫做該金屬的逸出功． (3)光的波粒二象性 ①光的干涉、衍射、偏振現(xiàn)象證明光具有波動性． ②光電效應(yīng)說明光具有粒子性． ③光既具有波動性，又具有粒子性，稱為光的波粒二象性． (4)物質(zhì)波 任何一個運動著的物體，小到微觀粒子大到宏觀物體都有一種波與它對應(yīng)，其波長 (5)原子的核式結(jié)構(gòu) ①盧瑟福的原子核式結(jié)構(gòu)模型 在原子的中心有一個很小的核，叫原子核，原子的所有正電荷和幾乎所有質(zhì)量都集中在原子核里，帶負(fù)電的電子在核外繞核旋轉(zhuǎn)． ②原子核的尺度：原子核直徑的數(shù)量級為10－15 m，原子直徑的數(shù)量級約為10－10 m. (6)玻爾理論 ① 定態(tài)：原子只能處于一系列不連續(xù)的能量狀態(tài)中，在這些能量狀態(tài)中原子是穩(wěn)定的，電子雖然繞核運動，但并不向外輻射能量． ②躍遷：原子從一種定態(tài)躍遷到另一種定態(tài)時，它輻射或吸收一定頻率的光子，光子的能量由這兩個定態(tài)的能量差決定，即hν＝Em－En.(h是普朗克常量，h＝6.6310－34 J?s) ③ 軌道：原子的不同能量狀態(tài)跟電子在不同的圓周軌道繞核運動相對應(yīng)．原子的定態(tài)是不連續(xù)的，因此電子的可能軌道也是不連續(xù)的。 (7) 氫原子的能級、能級公式 ①氫原子的能級圖 ②氫原子的能級公式： (n=1,2,3，…)，其中E1為基態(tài)能量，其數(shù)值為E1=－13.6 eV。 ③氫原子的半徑公式： (n=1,2,3，…)，其中r1為基態(tài)半徑，其數(shù)值為r1=0.5310－10 m。 (8)原子核的組成 ①原子核由中子和質(zhì)子組成，質(zhì)子和中子統(tǒng)稱為核子。 ②原子核的核電荷數(shù)＝質(zhì)子數(shù)，原子核的質(zhì)量數(shù)＝中子數(shù)＋質(zhì)子數(shù)。 ③X元素原子核的符號為，其中A表示質(zhì)量數(shù)，Z表示核電荷數(shù)。 （9）原子核的衰變 ①α衰變： ②β衰變： ③半衰期：放射性元素的原子核有半數(shù)發(fā)生衰變所需的時間．半衰期由核內(nèi)部本身的因素決定，跟原子所處的物理或化學(xué)狀態(tài)無關(guān)。 （10）核反應(yīng)類型及核反應(yīng)方程 類型 可控性 核反應(yīng)方程典例 衰變 α衰變 自發(fā) β衰變 自發(fā) 人工轉(zhuǎn)變 人工控制 (盧瑟福發(fā)現(xiàn)質(zhì)子) He＋Be→6C＋n (查德威克發(fā)現(xiàn)中子) Al＋He→P＋n 約里奧居里夫婦發(fā)現(xiàn)放射性同位素，同時發(fā)現(xiàn)正電子 P→Si＋e 重核裂變 比較容易進(jìn)行人工控制 92U＋n→54Xe＋Sr＋10n 輕核聚變 除氫彈外無法控制 H＋H→He＋n 說明： ①核反應(yīng)過程一般都是不可逆的，所以核反應(yīng)方程只能用單向箭頭表示反應(yīng)方向，不能用等號連接。 ②核反應(yīng)過程中質(zhì)量數(shù)守恒，電荷數(shù)守恒。 第三部分 技能+方法 一、由Ek－ν圖象可以得到的信息: ①極限頻率：圖線與ν軸交點的橫坐標(biāo)νc. ②逸出功：圖線與Ek軸交點的縱坐標(biāo)的值E=W0. ③普朗克常量：圖線的斜率k=h. 二、光電效應(yīng)中兩條線索 線索一：通過頻率分析：光子頻率高→光子能量大→產(chǎn)生光電子的最大初動能大。 線索二：通過光的強(qiáng)度分析：入射光強(qiáng)度大→光子數(shù)目多→產(chǎn)生的光電子多→光電流大。 三、對光的波粒二象性、物質(zhì)波的考查 光既有波動性，又有粒子性，兩者不是孤立的，而是有機(jī)的統(tǒng)一體，其表現(xiàn)規(guī)律為： ①個別光子的作用效果往往表現(xiàn)為粒子性；大量光子的作用效果往往表現(xiàn)為波動性． ②頻率越低波動性越顯著，越容易看到光的干涉和衍射現(xiàn)象；頻率越高粒子性越顯著，越不容易看到光的干涉和衍射現(xiàn)象，貫穿本領(lǐng)越強(qiáng)． ③光在傳播過程中往往表現(xiàn)出波動性；在與物質(zhì)發(fā)生作用時，往往表現(xiàn)為粒子性 ④由光子的能量E=hν，光子的動量表達(dá)式也可以看出，光的波動性和粒子性并不矛盾：表示粒子性的粒子能量和動量的計算式中都含有表示波的特征的物理量——頻率ν和波長λ。由以上兩式和波速公式c=λν還可以得出：E=pc。 四、解答氫原子能級躍遷問題的四點技巧 ①原子躍遷時，所吸收或釋放的光子能量只能等于兩能級之間的能量差。 ②原子電離時，所吸收的能量可以大于或等于某一能級能量的絕對值。 ③一群原子和一個原子不同，它們的核外電子向基態(tài)躍遷時發(fā)射光子的種類 ④計算時應(yīng)注意：因一般取無窮遠(yuǎn)處為零電勢參考面，故各能級的能量值均為負(fù)值； （2）原子躍遷的兩種類型 ①若是在光子的激發(fā)下引起原子躍遷，則要求光子的能量必須等于原子的某兩個能級差：原子從低能級向高能級躍遷：吸收一定能量的光子，當(dāng)一個光子的能量滿足hν＝E末－E初時，才能被某一個原子吸收，使原子從低能級E初向高能級E末躍遷，而當(dāng)光子能量hν大于或小于（E末－E初）時都不能被原子吸收． ②若是在電子的碰撞下引起的躍遷，則要求電子的能量必須大于或等于原子的某兩個能級差：原子還可吸收外來實物粒子(例如自由電子)的能量而被激發(fā)．由于實物粒子的動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兩能級的能量差值(E=Em－En)，均可使原子發(fā)生能級躍遷。 ③注意：當(dāng)光子能量大于或等于13.6 eV時，也可以被氫原子吸收，使氫原子電離；當(dāng)氫原子吸收的光子能量大于13.6 eV，氫原子電離后，電子具有一定的初動能． 五、確定衰變次數(shù)的方法 ①設(shè)放射性元素經(jīng)過n次α衰變和m次β衰變后，變成穩(wěn)定的新元素，則表示該核反應(yīng)的方程為 根據(jù)電荷數(shù)守恒和質(zhì)量數(shù)守恒可列方程：A＝A′＋4n，Z＝Z′＋2n－m ②確定衰變次數(shù)，因為β衰變對質(zhì)量數(shù)無影響，先由質(zhì)量數(shù)的改變確定α衰變的次數(shù)，然后再根據(jù)衰變規(guī)律確定β衰變的次數(shù)。 七、核能的計算方法 ①利用愛因斯坦的質(zhì)能方程計算核能：利用愛因斯坦的質(zhì)能方程計算核能，關(guān)鍵是求出質(zhì)量虧損，而求質(zhì)量虧損主要是利用其核反應(yīng)方程式，再利用質(zhì)量與能量相當(dāng)?shù)年P(guān)系求出核能。 ②利用阿伏加德羅常數(shù)計算核能：求宏觀物體原子核發(fā)生核反應(yīng)過程中所釋放的核能，一般利用核反應(yīng)方程及其比例關(guān)系和阿伏加德羅常數(shù)。 ③由動量守恒和能量守恒計算核能：由動量守恒定律和能量守恒定律來求。 ④說明： （a）根據(jù)ΔE＝Δmc2計算，計算時Δm的單位是“kg”，c的單位是“m/s”，ΔE的單位是“J”． （b）根據(jù)ΔE＝Δm931.5 MeV計算．因1原子質(zhì)量單位(u)相當(dāng)于931.5 MeV的能量，所以計算時Δm的單位是“u”，ΔE的單位是“MeV”． （c） 利用質(zhì)能方程計算核能時，不能用質(zhì)量數(shù)代替質(zhì)量進(jìn)行計算． 第四部分 基礎(chǔ)練+測 一、單選題 1．如圖所示,a、b、c為某原子躍遷時所發(fā)出的三種譜線,從左向右的波長依次增大,在下列各選項中,則可能正確圖是 A． B． C． D． 【答案】 B 【解析】 【詳解】 從第3能級躍遷到第1能級，能級差最大，放出的光子的頻率最大，波長最短，該光為a光；從第3能級躍遷到第2能級，能級差最小，放出的光子頻率最小，波長最長，該光的為c光，故選項B正確，A、C、D錯誤； 2．如圖,用導(dǎo)線將驗電器與某種金屬板連接,用一束藍(lán)光照射金屬板時驗電器金屬箔未張開,下列措施中可能使驗電器金屬箔張開的是 A．換用強(qiáng)度更大的藍(lán)光照射 B．換用紅外線照射 C．換用極限頻率較大的金屬板 D．換用極限頻率較小的金屬板 【答案】 D 【解析】 【詳解】 A．能否發(fā)生光電效應(yīng)與入射光的頻率有關(guān)，與入射光的強(qiáng)度無關(guān)，故選項A錯誤； B．紅外線的頻率小于藍(lán)光的頻率，則換用紅外線照射仍不能發(fā)生光電效應(yīng)，選項B錯誤； CD．根據(jù)12mvm2=hγ-hγ0可知，換用極限頻率較小的金屬板可發(fā)生光電效應(yīng)，驗電器金屬箔會張開，選項C錯誤，D正確. 3．如圖所示為氫原子的能級圖。能量為12.75eV的光子照射一群處于基態(tài)的氫原子，氫原子發(fā)射出不同頻率的光波，其中最多包含有幾種不同頻率的光波（） A．6種 B．5種 C．4種 D．3種 【答案】 A 【解析】 【詳解】 用能量為12.75eV的光子照射一群處于基態(tài)的氫原子，原子能量為E=-13.6 eV +12.75eV=-0.85eV，知原子躍遷到第4能級，根據(jù)C42=6知，最多發(fā)射6種不同波長的光子，故選A． 4．下列說法不正確的是（） A．α、β和γ三種射線中，γ射線的穿透能力最強(qiáng) B．放射性元素與別的元素形成化合物時仍具有放射性 C．盧瑟福通過實驗發(fā)現(xiàn)質(zhì)子的核反應(yīng)方程為24He+714N→817O+11H D．質(zhì)子、中子、α粒子的質(zhì)量分別為m1、m2、m3，那么質(zhì)子和中子結(jié)合成一個α粒子，所釋放的核能為△E=（m1+m2-m3）c2 【答案】 D 【解析】 【詳解】 A.α、β和γ三種射線中，γ射線的穿透能力最強(qiáng)，電離能力最弱。故A正確。 B.放射性元素的放射性與核外電子無關(guān)，故放射性元素與別的元素形成化合物時仍具有放射性。故B正確。 C.根據(jù)物理學(xué)史的知識可知盧瑟福通過實驗發(fā)現(xiàn)質(zhì)子的核反應(yīng)方程為24He+714N→817O+11H。故C正確。 D.一個α粒子包含兩個兩個質(zhì)子和兩個中子，所以質(zhì)子和中子結(jié)合成一個α粒子，所釋放的核能為△E=（2m1+2m2-m3）c2 5．2018年II月16日，第26屆國際計量大會通過“修訂國際單位制”決議，正式更新包括國際標(biāo)準(zhǔn)質(zhì)量單位“千克”在內(nèi)的4項基本單位定義。新國際單位體系將于2019年5月20日世界計量日起正式生效。其中，千克將用普朗克常量(h)定義；安培將用電子電荷量（e）定義。以基本物理常數(shù)定義計量單位，可大大提高穩(wěn)定性和精確度。關(guān)于普朗克常量和電子電荷量的單位，下列正確的是 A．普朗克常量的單位為kg.m3 .s-2 B．普朗克常量的單位為kg-1 .m2. s-1 C．電子電荷量的單位為A．s D．電子電荷量的單位為A.s-1 【答案】 C 【解析】 【詳解】 由公式E=hv，可得h=E/v=Fs/v=mas/v，故普朗克常量h的單位為J/Hz，1J/Hz=1JS=1Kgm2s-1；由公式q=It，可得電荷量e的單位為C，1C=1As。故答案選C。 6．下列各種關(guān)于近代物理學(xué)的現(xiàn)象中，與原子核內(nèi)部變化有關(guān)的是 A．紫外線照射鋅板時，鋅板向外發(fā)射光電子的現(xiàn)象 B．a(chǎn)粒子轟擊金箔時，少數(shù)發(fā)生大角度偏轉(zhuǎn)的現(xiàn)象 C．氫原子發(fā)光時，形成不連續(xù)的線狀光譜的現(xiàn)象 D．含鈾的礦物質(zhì)自發(fā)向外放出β射線（高速電子流）的現(xiàn)象 【答案】 D 【解析】 【詳解】 A為光電效應(yīng)現(xiàn)象，原子核外層電子吸收光子能量后從金屬表面逸出；B為α粒子的散射實驗，少數(shù)粒子發(fā)生大角度偏轉(zhuǎn)說明了原子的核式結(jié)構(gòu)；C中氫原子光譜不連續(xù)是其原子的能量狀態(tài)不連續(xù)導(dǎo)致的；D中含鈾的礦物質(zhì)自發(fā)向外放出的β射線叫β衰變，它來自原子核內(nèi)部，是原子核內(nèi)中子轉(zhuǎn)變成質(zhì)了時放出的。故答案選D。 7．處在n=3能級的大量氫原子，在向較低能級躍遷過程中（　?。? A．最多能輻射出2種波長的光 B．最多能輻射出3種波長的光 C．從n=3能級直接躍遷到基態(tài)發(fā)出的光波長最長 D．從n=3能級躍遷到n=2能級發(fā)出的光頻率最高 【答案】 B 【解析】 【詳解】 AB．根據(jù)C32=3，所以這些氫原子總共可輻射出3種不同頻率的光。故A錯誤，B正確； C．從n=3能級直接躍遷到基態(tài)，能級差最大，頻率最大，釋放出的光子波長最小，故C錯誤； D．從n=3能級躍遷到n=2能級，能級差最小，頻率最小，故D錯誤； 8．關(guān)于光的波粒二象性的理解正確的是 A．大量光子的行為往往表現(xiàn)出粒子性，個別光子的行為往往表現(xiàn)出波動性 B．光在傳播時是波，而與物質(zhì)相互作用時就轉(zhuǎn)變成粒子 C．光的波動性是大量光子之間的相互作用引起的 D．波粒二象性是光的根本屬性，有時它的波動性顯著，有時它的粒子性顯著 【答案】 D 【解析】 【詳解】 光既具有粒子性，又具有波動性，大量的光子波動性比較明顯，個別光子粒子性比較明顯；光在傳播時表現(xiàn)為波動性，而與物質(zhì)相互作用時表現(xiàn)為粒子性，故AB錯誤。光的波動性與粒子性是光子本身的一種屬性，不是光子之間的相互作用引起的，故C錯誤。波粒二象性是光的根本屬性，有時它的波動性顯著，有時它的粒子性顯著，選項D正確；故選D. 9．關(guān)于物理學(xué)史，下列說法錯誤的是 A．伽利略通過斜面實驗推斷出自由落體運動的速度隨時間均勻變化，他開創(chuàng)了研究自然規(guī)律的科學(xué)方法，這就是將數(shù)學(xué)推導(dǎo)和科學(xué)實驗相結(jié)合的方法 B．牛頓在伽利略笛卡兒、開普勒等人研究的基礎(chǔ)上，采用歸納與演繹綜合與分析的方法，總結(jié)出了普遍適用的力學(xué)運動規(guī)律……牛頓運動定律和萬有引力定律 C．奧斯特發(fā)現(xiàn)了導(dǎo)線附近小磁針的偏轉(zhuǎn)，從而得出電流的磁效應(yīng)，首次揭示了電流能夠產(chǎn)生磁場 D．愛因斯坦首先提出當(dāng)帶電微粒輻射或吸收能量時，是以最小能量值為單位一份份地輻射或吸收的，這個不可再分的最小能量值叫做能量子 【答案】 D 【解析】 【詳解】 伽利略通過斜面實驗推斷出自由落體運動的速度隨時間均勻變化，他開創(chuàng)了研究自然規(guī)律的科學(xué)方法，這就是將數(shù)學(xué)推導(dǎo)和科學(xué)實驗相結(jié)合的方法，選項A正確；牛頓在伽利略笛卡兒、開普勒等人研究的基礎(chǔ)上，采用歸納與演繹綜合與分析的方法，總結(jié)出了普遍適用的力學(xué)運動規(guī)律……牛頓運動定律和萬有引力定律，選項B正確；奧斯特發(fā)現(xiàn)了導(dǎo)線附近小磁針的偏轉(zhuǎn)，從而得出電流的磁效應(yīng)，首次揭示了電流能夠產(chǎn)生磁場，選項C正確；普朗克首先提出當(dāng)帶電微粒輻射或吸收能量時，是以最小能量值為單位一份份地輻射或吸收的，這個不可再分的最小能量值叫做能量子，選項D錯誤；此題選擇不正確的選項，故選D. 10．下列說法正確的是 A．原子核的質(zhì)量大于組成它的核子的總質(zhì)量，這個現(xiàn)象叫做質(zhì)量虧損 B．玻爾認(rèn)為，原子中電子軌道是量子化的，能量也是量子化的 C．在光電效應(yīng)實驗中，某金屬的截止頻率對應(yīng)的波長為λ0，若用波長為λ(λ>λ0)的單色光照射該金屬，會產(chǎn)生光電效應(yīng) D．愛因斯坦提出質(zhì)能方程E=mc2，其中E是物體以光速c運動時的動能 【答案】 B 【解析】 【詳解】 A. 原子核的質(zhì)量小于組成它的核子的總質(zhì)量，這個現(xiàn)象叫做質(zhì)量虧損。故A錯誤。 B. 玻爾原子模型：電子的軌道是量子化的，原子的能量也是量子化的，所以他提出能量量子化。故B正確。 C. 光電效應(yīng)實驗中，某金屬的截止頻率對應(yīng)的波長為λ0，根據(jù)v=cλ，結(jié)合光電效應(yīng)發(fā)生的條件可知，若用波長為λ(λ>λ0)的單色光做該實驗，其頻率變小，不好產(chǎn)生光電效應(yīng)。故C錯誤。 D. 其中E是與物體相聯(lián)系的一切能量的總和，即不是單一的動能，也不是單一的核能。故D錯誤。 11．以下說法正確的是( ) A．普朗克提出了能量量子化觀點 B．在探究求合力方法的實驗中使用了理想實驗法 C．湯姆孫提出原子的核式結(jié)構(gòu)學(xué)說,后來由盧瑟福用α粒子散射實驗給予了驗證 D．牛頓發(fā)現(xiàn)萬有引力定律并應(yīng)用放大法測出引力常量G 【答案】 A 【解析】 【詳解】 A．普朗克為了解釋黑體輻射現(xiàn)象，第一次提出了能量量子化理論，故A正確； B．在探究求合力方法的實驗中使用了等效替代法，故B錯誤； C．盧瑟福通過α粒子散射實驗提出了原子的核式結(jié)構(gòu)，故C錯誤； D．牛頓發(fā)現(xiàn)萬有引力定律，卡文迪許測出了萬有引力常量，故D錯誤。 12．下列說法正確的是（） A．β射線是電子流，是原子的外層電子受激發(fā)而輻射產(chǎn)生的 B．放射性元素的半衰期與外界的溫度、壓強(qiáng)、體積、是否化合態(tài)都無關(guān) C．一個處于量子數(shù)為4能級的原子向各較低能級躍時可釋放6種不同頻率的光子 D．α、β和γ三種射線中，α射線的穿透能力最強(qiáng) 【答案】 B 【解析】 【詳解】 A．β射線是電子流，是從原子核內(nèi)一個中子轉(zhuǎn)化成一個質(zhì)子而來的，所以選項A錯； B．半衰期是元素本身的性質(zhì)，與外界所有條件無關(guān)，所以選項B正確； C．一個原子從量子數(shù)為4的能級向各較低能級躍遷最多能釋放3種不同頻率的光子，C錯； D．三種射線中，γ射線穿透力最強(qiáng)，所以選項D錯； 13．下列說法正確的是（） A．在關(guān)于物質(zhì)波的表達(dá)式ε=hv和p=hλ中，能量ε和動量p是描述物質(zhì)的粒子性的重要物理量，波長λ和頻率ν是描述物質(zhì)的波動性的典型物理量 B．90234Th（釷）核衰變?yōu)?1234Pa（鏷）核時，衰變前Th核質(zhì)量等于衰變后Pa核與β粒子的總質(zhì)量 C．根據(jù)玻爾理論，氫原子的核外電子由較高能級躍遷到較低能級時，要釋放一定頻率的光子，同時電子的動能減小 D．光電效應(yīng)的實驗結(jié)論是：對于某種金屬，超過極限頻率的入射光的頻率越高，所產(chǎn)生的光電流就越強(qiáng) 【答案】 A 【解析】 【詳解】 A. 在關(guān)于物質(zhì)波的表達(dá)式ε=hv和p=hλ中，能量ε和動量p是描述物質(zhì)的粒子性的重要物理量，波長λ和頻率ν是描述物質(zhì)的波動性的典型物理量，故A正確。 B.由質(zhì)量數(shù)守恒可知，釷核衰變?yōu)殓h核，衰變前Th核質(zhì)量數(shù)等于衰變后Pa核與β粒子的質(zhì)量數(shù)之和，單是衰變前Th核質(zhì)量大于衰變后Pa核與β粒子的總質(zhì)量。故B錯誤。 C.根據(jù)玻爾理論，氫原子的核外電子由較高能級躍遷到較低能級時，要釋放一定頻率的光子，庫侖力對電子做正功，所以電子的動能增加，電勢能減小，故C錯誤。 D. 對于某種金屬，超過極限頻率的入射光的頻率越高，根據(jù)光電效應(yīng)方程可知，所產(chǎn)生的光子的初動能增大。故D錯誤。 14．1934年，約里奧-居里夫婦用α粒子轟擊鋁核，產(chǎn)生了第一個人工放射性核素X：α+1327Al→n+X。X的原子序數(shù)和質(zhì)量數(shù)分別為 A．15和28 B．15和30 C．16和30 D．17和31 【答案】 B 【解析】 【詳解】 根據(jù)核反應(yīng)遵循的質(zhì)量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒可知，X的電荷數(shù)為2+13=15，質(zhì)量數(shù)為4+27-1=30，根據(jù)原子核的電荷數(shù)等于原子序數(shù)，可知X的原子序數(shù)為15，質(zhì)量數(shù)為30，選項B正確。 15．放射性元素92238U的衰變途徑有多種可能，其中一種途徑為92238U→α90XTh→β91YPa，下列關(guān)于該種衰變途徑的說法正確的是 A．衰變式中的X=234，Y=235 B．92238U→90XTh衰變的實質(zhì)是核內(nèi)的一個中子轉(zhuǎn)化成了一個質(zhì)子 C．90XTh→91YPa衰變的實質(zhì)是核內(nèi)的一個中子轉(zhuǎn)化成了一個質(zhì)子 D．衰變過程中電荷數(shù)和質(zhì)量數(shù)守恒，但能量不守恒 【答案】 C 【解析】 【詳解】 A項：由質(zhì)量數(shù)，電荷數(shù)守恒可得：x=238-4=234，y=x=234，故A錯誤； B項：92238U→90xTh衰變的實質(zhì)是產(chǎn)生了α粒子，故B錯誤； C項：90xTh→91yPa衰變的實質(zhì)是核內(nèi)的一個中子轉(zhuǎn)化成了一個質(zhì)子，故C正確； D項：衰變過程中電荷數(shù)與質(zhì)量數(shù)守恒，能量也守恒，故D錯誤。 故選：C。 16．下列說法正確的是 A．用X射線和紫光照射同一金屬表面都能發(fā)生光電效應(yīng)，則用X射線照射時光電子的最大初動能較小 B．根據(jù)玻爾原子理論，氫原子在輻射光子的同時，電子的軌道半徑也在連續(xù)地減小 C．一個質(zhì)子和一個中子結(jié)合為一個氘核，若質(zhì)子、中子和氘核的質(zhì)量分別是m1、m2、m3,則放出的的能量是（m1+m2-m3）c2 D．若原子核發(fā)生一次β衰變，則該原子外層就失去一個電子 【答案】 C 【解析】 【詳解】 A、分別用X射線和紫光照射同一金屬表面都能發(fā)生光電效應(yīng)，X射線的頻率大，則用X射線照射時光電子的最大初動能較大，A錯誤； B、根據(jù)玻爾原子理論，氫原子在輻射光子的同時，電子的軌道半徑也在減小，但電子的軌道不是連續(xù)的，故B錯誤； C、根據(jù)愛因斯坦質(zhì)能方程可知，一個質(zhì)子和一個中子結(jié)合為一個氘核，若質(zhì)子、中子和氘核的質(zhì)量分別為m1、m2和m3，則放出的能量為（m1+m2-m3）c2．故C正確； D、β衰變的電子是原子核內(nèi)一個中子轉(zhuǎn)變?yōu)橐粋€質(zhì)子和一個電子，電子釋放出來，不是來自外層電子。故D錯誤。 17．下列與粒子相關(guān)的說法中正確的是 A．天然放射性現(xiàn)象中產(chǎn)生的α射線速度與光速相當(dāng)，貫穿能力很強(qiáng) B．比結(jié)合能越小的原子核中核子結(jié)合的越牢固 C．92238U(鈾238)核放出一個α粒子后就變?yōu)?0234Th(釷234) D．高速α粒子轟擊氮核可從氮核中打出中子，核反應(yīng)方程為24He+714N→816O+01n 【答案】 C 【解析】 【詳解】 天然放射性現(xiàn)象中產(chǎn)生的射線，只有γ射線速度與光速相當(dāng)，貫穿能力很強(qiáng)，α射線速度為光速的十分之一，電離能力較強(qiáng)，穿透能力較弱，選項A錯誤；比結(jié)合能越大的原子核中核子結(jié)合的越牢固，選項B錯誤；鈾(238）核放出一個α粒子，電荷數(shù)少2，質(zhì)量數(shù)少4，則電荷數(shù)為90，質(zhì)量數(shù)為234，變?yōu)殁Q234，故C正確。高速α粒子轟擊氮核可從氮核中打出質(zhì)子，核反應(yīng)方程為24He+714N→817O+11H，故D錯誤。故選C。 二、多選題 18．下列說法正確的是 A．只要入射光的強(qiáng)度足夠大，就會發(fā)生光電效應(yīng) B．比結(jié)合能小的原子核，結(jié)合成比結(jié)合能大的原子核時一定放出核能 C．由玻爾理論可知，氫原子輻射出一個光子后，其電勢能減小，核外電子的動能增大 D．天然放射現(xiàn)象中出現(xiàn)的α射線、β射線、γ射線都是高能量的電磁波 【答案】 BC 【解析】 【詳解】 能否發(fā)生光電效應(yīng)，與入射光的強(qiáng)度無關(guān)，與入射光的頻率有關(guān)，則只要入射光的頻率足夠大，就會發(fā)生光電效應(yīng)，選項A錯誤；比結(jié)合能小的原子核，結(jié)合成比結(jié)合能大的原子核時一定放出核能，選項B正確；由玻爾理論可知，氫原子輻射出一個光子后，由高能級躍遷到低能級，其電勢能減小，電子做圓周運動的半徑減小，根據(jù)ke2r2=mv2r可知，核外電子的動能增大，選項C正確；天然放射現(xiàn)象中出現(xiàn)的α射線、β射線、γ射線，其中的γ射線是高能量的電磁波，選項D錯誤；故選BC. 19．用如圖甲所示的裝置研究光電效應(yīng)現(xiàn)象。閉合開關(guān)S，用頻率為ν的光照射光電管時發(fā)生了光電效應(yīng)。圖乙是該光電管發(fā)生光電效應(yīng)時光電子的最大初動能Ek與入射光頻率ν的關(guān)系圖像，圖線與橫軸的交點坐標(biāo)為(a,0)，與縱軸的交點坐標(biāo)為(0，－b)，下列說法中正確的是(　　) A．普朗克常量為h＝ba B．?dāng)嚅_開關(guān)S后，電流表G的示數(shù)為零 C．僅增加照射光的強(qiáng)度，光電子的最大初動能將增大 D．保持照射光強(qiáng)度不變，僅提高照射光頻率，電流表G的示數(shù)保持不變 【答案】 AD 【解析】 【詳解】 根據(jù)Ekm=hv-W0得，縱軸截距的絕對值等于金屬的逸出功，等于b。當(dāng)最大初動能為零時，入射光的頻率等于截止頻率，所以金屬的截止頻率為v0=a，那么普朗克常量為h=ba，故A正確；電鍵S斷開后，因光電效應(yīng)現(xiàn)象中，光電子存在最大初動能，因此電流表G的示數(shù)不為零，故B錯誤；根據(jù)光電效應(yīng)方程可知，入射光的頻率與最大初動能有關(guān)，與光的強(qiáng)度無關(guān)，故C錯誤；若保持照射光強(qiáng)度不變，僅提高照射光頻率，則光子數(shù)目不變，那么電流表G的示數(shù)會不變，故D正確。 20．2018年8月23日報道，國家大科學(xué)工程——中國散裂中子源(CSNS)項目通過國家驗收，投入正式運行，并將對國內(nèi)外各領(lǐng)域的用戶開放。有關(guān)中子的研究，下面說法正確的是( ) A．中子和其他微觀粒子，都具有波粒二象性 B．盧瑟福發(fā)現(xiàn)中子的核反應(yīng)方程49Be+24He→612C+01n C．92235U在中子轟擊下生成3894St和54140Xe的過程中，原子核中平均核子質(zhì)量變小 D．β衰變所釋放的電子是原子核內(nèi)部的中子轉(zhuǎn)變?yōu)橘|(zhì)子時所產(chǎn)生的 【答案】 ACD 【解析】 【詳解】 A、所有粒子都具有波粒二象性，故A正確； B、查德威克發(fā)現(xiàn)中子的核反應(yīng)是：49Be+24He→612C+01n，故B錯誤； C、裂變反應(yīng)釋放出能量，根據(jù)質(zhì)能方程知，92235U在中子轟擊下生成3894St和54140Xe的過程中，釋放大量的能量，由質(zhì)量虧損，原子核中的平均核子質(zhì)量變小，故C正確； D、β衰變所釋放的電子是原子核內(nèi)部的中子轉(zhuǎn)變?yōu)橘|(zhì)子時產(chǎn)生的，故D正確； 故選ACD。 21．以下說法正確的 A．一種元素具有放射性，與它是以單質(zhì)還是化合物存在有關(guān) B．14C（碳14）衰變可以用來進(jìn)行物質(zhì)年代的測定 C．普朗克通過研究黑體輻射提出能量子的概念，成為量子力學(xué)的奠基人之一 D．盧瑟福通過分析α粒子散射實驗結(jié)果，發(fā)現(xiàn)了質(zhì)子和中子 【答案】 BC 【解析】 【詳解】 一種元素具有放射性，與它是以單質(zhì)還是化合物存在無關(guān)，選項A錯誤；根據(jù)放射性元素的剩余質(zhì)量公式：m＝m0(12)tT可使用 14C（碳14）衰變進(jìn)行物質(zhì)年代的測定，選項B正確；普朗克通過研究黑體輻射提出能量子的概念，成為量子力學(xué)的奠基人之一，選項C正確；盧瑟福通過分析α粒子散射實驗結(jié)果，提出了原子的核式結(jié)構(gòu)理論，選項D錯誤；故選BC. 22．下列四幅圖涉及不同的物理知識，其中說法正確的是( ) A．圖甲：每種原子都有自己的特征譜線，故光譜分析可鑒別物質(zhì) B．圖乙：玻爾理論指出氫原子能級是分立的，所以原子發(fā)射光子的頻率也是不連續(xù)的 C．圖丙：盧瑟福通過分析α粒子散射實驗結(jié)果，發(fā)現(xiàn)了質(zhì)子和中子 D．圖?。焊鶕?jù)電子束通過鋁箔后的衍射圖樣，可以說明電子具有粒子性 【答案】 AB 【解析】 【詳解】 圖甲：每種原子都有自己的特征譜線，故光譜分析可鑒別物質(zhì)，故A正確；圖乙：玻爾理論指出氫原子能級是分立的，所以原子發(fā)射光子的頻率也是不連續(xù)的，故B正確；圖丙：盧瑟福通過分析α粒子散射實驗結(jié)果，提出了原子的核式結(jié)構(gòu)模型，故C錯誤；圖?。焊鶕?jù)電子束通過鋁箔后的衍射圖樣，說明電子具有波動性，故D錯誤；故選AB。 23．根據(jù)物質(zhì)波理論，以下說法中正確的是(　　) A．微觀粒子有波動性，宏觀物體沒有波動性 B．宏觀物體和微觀粒子都具有波動性 C．宏觀物體的波動性不易被人觀察到是因為它的波長太長 D．速度相同的質(zhì)子和電子相比，電子的波動性更為明顯 【答案】 BD 【解析】 【詳解】 AB、任何一個運動著的物體,小到電子質(zhì)子大到行星太陽,都有一種波與之對應(yīng)這種波稱為物質(zhì)波 ,是波就具備波的特性——波動性，故A錯；B對 C、宏觀物體的波動性不易被人觀察到是因為它的波長太短.故C錯誤; D、質(zhì)子和電子都有波動性,由λ=hp,可以知道,相同速度的電子和質(zhì)子,因為質(zhì)子的質(zhì)量較大,所以其物質(zhì)波波長較短,所以電子的波動性更為明顯.故D對； 故選BD 【點睛】 德布羅意波理論告訴我們,一切運動的微粒都有一種波與之對應(yīng),即一切運動的微粒都具有波粒二象性.電子有波動性,但在一定的條件下才能表現(xiàn)出來. 24．科學(xué)家已經(jīng)發(fā)現(xiàn)自然界存在四種相互作用，下列說法中，哪些是符合科學(xué)家的認(rèn)識的：( ) A．彈力應(yīng)該歸結(jié)為電磁力 B．原子核內(nèi)所有核子之間都存在核力的作用； C．摩擦力仍然是電磁力的一種表現(xiàn)形式； D．電磁力是比萬有引力更強(qiáng)的相互作用。 【答案】 ACD 【解析】 【詳解】 AC、電磁力是兩個帶電粒子或物體之間的相互作用力，兩個相互運動的電荷之間存磁力。力學(xué)中的彈力、摩擦力、浮力都屬于電磁力的范疇，故A、C正確； B、核力是短程力，作用范圍在1.510-15m，原子核的半徑數(shù)量級在10-15m，所以核力只存在于同一個原子核內(nèi)的相鄰的核子之間，兩個相鄰原子核之間的核子之間沒有核力，故B錯誤； D、電磁力是存在于物質(zhì)和物質(zhì)間，以電磁力來維持物質(zhì)的結(jié)構(gòu)，萬有引力其實是某種重物在空間中讓空間扭曲而類似吸引其他物質(zhì)的力，電磁力遠(yuǎn)大于萬有引力，故D正確； 故選ACD。 25．核泄漏中的钚（Pu）是一種具有放射性的元素，它可破壞細(xì)胞基因，增加患癌的風(fēng)險。已知钚的一種同位素94239Pu的半衰期為24100年，其衰變方程為94239Pu→X+24He+γ，則下列說法中正確的是（） A．衰變發(fā)出的γ射線是波長很短的光子，穿透能力很強(qiáng) B．上述衰變方程中的X 含有143個中子 C．8個94239Pu經(jīng)過24100年后一定還剩余4個 D．衰變過程中總質(zhì)量不變 【答案】 AB 【解析】 衰變發(fā)出的γ放射線是頻率很大的電磁波，具有很強(qiáng)的穿透能力，不帶電。故A正確。根據(jù)電荷數(shù)守恒和質(zhì)量數(shù)守恒得，X的電荷數(shù)為92，質(zhì)量數(shù)為235，質(zhì)子數(shù)為94-2=92，則中子數(shù)為235-92=143．故B正確。半衰期具有統(tǒng)計規(guī)律，對大量的原子核適用。故C錯誤。在衰變的過程中，根據(jù)質(zhì)能方程知，有能量產(chǎn)生，則有質(zhì)量虧損，不過質(zhì)量數(shù)不變，故D錯誤。故選AB。 【點睛】根據(jù)電荷數(shù)守恒和質(zhì)量數(shù)守恒得出X原子核的電荷數(shù)和質(zhì)量數(shù)，從而得出中子數(shù)。半衰期具有統(tǒng)計規(guī)律，對大量的原子核適用。 26．關(guān)于近代物理，下列說法正確的是(　　) A．α射線、β射線和γ射線都是高速運動的帶電粒子流 B．根據(jù)玻爾理論，氫原子輻射出一個光子后，氫原子電勢能減小，核外電子運動的加速度增大 C．質(zhì)子、中子、α粒子的質(zhì)量分別為m1、m2、m3，質(zhì)子和中子結(jié)合成一個α粒子，釋放的能量是(2m1+2m2-m3)c2(c是真空中的光速) D．用不同頻率的光分別照射同一光電管，其遏止電壓是相同的 【答案】 BC 【解析】 【詳解】 α射線、β射線都是高速運動的帶電粒子流，γ射線是電磁波，不帶電，故A錯誤；氫原子輻射出一個光子后，能量減小，軌道半徑減小，則電勢能減小，由ke2r2=ma知，加速度增大，故B正確；質(zhì)子、中子、α粒子的質(zhì)量分別為m1、m2、m3，質(zhì)子和中子結(jié)合成一個α粒子，質(zhì)量虧損△m=(2m1+2m2-m3)，根據(jù)質(zhì)能方程，釋放的能量為△E=△mc2=(2m1+2m2-m3)c2，故C正確；根據(jù)光電效應(yīng)方程：Ekm=hν-W0，根據(jù)動能定理：eU遏止=Ekm，聯(lián)立得：U遏止=hνe-W0e，故用不同頻率的光分別照射同一光電管，遏止電壓也不相同，故D錯誤；故選BC。 27．鈾核在被中子轟擊后分裂成兩塊質(zhì)量差不多的碎塊，這類核反應(yīng)定名為核裂變.1947年中國科學(xué)家錢三強(qiáng)、何澤慧在實驗中觀察到鈾核也可能分裂為三部分或四部分，其概率大約是分裂為兩部分的概率的千分之三。關(guān)于鈾核的裂變，下列說法正確的是 A．裂變的產(chǎn)物不是唯一的 B．裂變的同時能放出2~3個或更多個中子 C．裂變能夠釋放巨大能量，每個核子平均釋放的能量在裂變反應(yīng)中比在聚變反應(yīng)中的大 D．裂變物質(zhì)達(dá)到一定體積（即臨界體積）時，鏈?zhǔn)椒磻?yīng)才可以持續(xù)下去 【答案】 ABD 【解析】因鈾核也可能分裂為三部分或四部分，則裂變的產(chǎn)物不是唯一的，選項A正確；因裂變是鏈?zhǔn)椒磻?yīng)，則裂變的同時能放出2~3個或更多個中子，在重新轟擊鈾核發(fā)射裂變，選項B正確；核子在一次聚變反應(yīng)中釋放的能量不一定比裂變反應(yīng)多，但平均每個核子在聚變中釋放的能量一定大，故C錯誤；裂變物質(zhì)達(dá)到一定體積（即臨界體積）時，鏈?zhǔn)椒磻?yīng)才可以持續(xù)下去，選項D正確；故選ABD.