2017年高考“最后三十天”專題透析2017年高考“最后三十天”專題透析好教育云平臺--教育因你我而變好教育云平臺--教育因你我而變專題16專題16××原子物理?？碱}型?？碱}型題型考查年份關(guān)聯(lián)知識點(diǎn)光電效應(yīng)、波粒二象性2021河北卷3題單位推導(dǎo)，理解量子化與能量子2021浙江6月13題德布羅意波的公式2021遼寧卷2題光電效應(yīng)，物理學(xué)史2021江蘇卷8題愛因斯坦光電效應(yīng)方程，Ekm－U圖像原子結(jié)構(gòu)及能級躍遷2019全國I卷14題氫原子能級躍遷2020江蘇卷13題氫原子能級公式及躍遷，光子動量原子核的衰變規(guī)律及核反應(yīng)方程2021全國甲卷17題計(jì)算發(fā)生α衰變和β衰變的次數(shù)2021全國乙卷17題半衰期相關(guān)的計(jì)算2021河北卷1題計(jì)算原子核中的質(zhì)子數(shù)和中子數(shù)，半衰期的概念，半衰期相關(guān)的計(jì)算2021浙江6月14題核聚變現(xiàn)象和產(chǎn)生條件2021湖北卷1題氫彈和原子彈的原理2021廣東卷1題半衰期相關(guān)的計(jì)算2021福建卷9題衰變方程，半衰期方法點(diǎn)撥方法點(diǎn)撥1．光電效應(yīng)定量分析時應(yīng)抓住三個關(guān)系式(1)愛因斯坦光電效應(yīng)方程：Ek＝hν－W0。(2)最大初動能與遏止電壓的關(guān)系：Ek＝eUc。(3)逸出功與極限頻率的關(guān)系：W0＝hνc。2．光電效應(yīng)的三類圖象最大初動能(Ek)與入射光頻率(ν)的關(guān)系圖線W0＝|－E|＝E圖線斜率k＝h光電流與光的顏色、強(qiáng)度和電壓關(guān)系圖線Ek＝eUc遏止電壓Uc與入射光頻率ν的關(guān)系圖線h＝ke3．解決氫原子能級躍遷問題的四點(diǎn)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，剩余能量為自由電子的動能。(3)一群原子和一個原子不同，一群原子從n能級向基態(tài)躍遷時輻射光子的種類N＝Ceq\o\al(2,n)＝eq\f(1,2)n(n－1)，一個氫原子從n能級向基態(tài)躍遷時，可能產(chǎn)生的光譜線條數(shù)最多為(n－1)。(4)計(jì)算能級能量時應(yīng)注意，因一般取無窮遠(yuǎn)處為零電勢參考面，故各個能級的能量值均為負(fù)值。4．核反應(yīng)的四種類型方程類型核反應(yīng)方程示例衰變α衰變：eq\o\al(238,92)U→eq\o\al(234,90)Th＋eq\o\al(4,2)He(核內(nèi)2eq\o\al(1,1)H＋2eq\o\al(1,0)n→eq\o\al(4,2)He)β衰變：eq\o\al(234,90)Th→eq\o\al(234,91)Pa＋eq\o\al(0,－1)e(核內(nèi)eq\o\al(1,0)n→eq\o\al(1,1)H＋eq\o\al(0,－1)e)eq\o\al(30,15)P→eq\o\al(30,14)Si＋eq\o\al(0,1)e(核內(nèi)eq\o\al(1,1)H→eq\o\al(1,0)n＋eq\o\al(0,1)e)γ輻射：原子核處于較高能級，輻射光子后躍遷到低能級人工核轉(zhuǎn)變eq\o\al(14,7)N＋eq\o\al(4,2)He→eq\o\al(17,8)O＋eq\o\al(1,1)H(發(fā)現(xiàn)質(zhì)子的核反應(yīng))eq\o\al(9,4)Be＋eq\o\al(4,2)He→eq\o\al(12,6)C＋eq\o\al(1,0)n(發(fā)現(xiàn)中子的核反應(yīng))eq\o\al(27,13)Al＋eq\o\al(4,2)He→eq\o\al(30,15)P＋eq\o\al(1,0)neq\o\al(30,15)P→eq\o\al(30,14)Si＋eq\o\al(0,1)e(人工制造放射性同位素)重核的裂變eq\o\al(235,92)U＋eq\o\al(1,0)n→eq\o\al(141,56)Ba＋eq\o\al(92,36)Kr＋3eq\o\al(1,0)n輕核的聚變eq\o\al(2,1)H＋eq\o\al(3,1)H→eq\o\al(4,2)He＋eq\o\al(1,0)n(需要幾百萬度高溫，所以又叫熱核反應(yīng))【例1】(多選)對于鈉和鈣兩種金屬，其遏止電壓Uc與入射光頻率ν的關(guān)系如圖所示。用h、e分別表示普朗克常量和電子電荷量，則()A．鈉的逸出功小于鈣的逸出功B．圖中直線的斜率為eq\f(h,e)C．在得到這兩條直線時，必須保證入射光的光強(qiáng)相同D．若這兩種金屬產(chǎn)生的光電子具有相同的最大初動能，則照射到鈉的光頻率較高【解析】根據(jù)Uce＝Ek＝hν－W0，即Uc＝eq\f(h,e)ν－eq\f(W0,e)，則由題圖可知鈉的逸出功小于鈣的逸出功，A正確；題圖中直線的斜率為eq\f(h,e)，B正確；在得到這兩條直線時，與入射光的光強(qiáng)無關(guān)，C錯誤；根據(jù)Ek＝hν－W0，若這兩種金屬產(chǎn)生的光電子具有相同的最大初動能，則照射到鈉的光頻率較低，D錯誤。【答案】AB例2．(2020·山東卷·2)氚核eq\o\al(3,1)H發(fā)生β衰變成為氦核eq\o\al(3,2)He。假設(shè)含氚材料中eq\o\al(3,1)H發(fā)生β衰變產(chǎn)生的電子可以全部定向移動，在3.2×104s時間內(nèi)形成的平均電流為5.0×10－8A。已知電子電荷量為1.6×10－19C，在這段時間內(nèi)發(fā)生β衰變的氚核eq\o\al(3,1)H的個數(shù)為()A．5.0×1014B．1.0×1016C．2.0×1016D．1.0×1018【解析】由題意知，3.2×104s內(nèi)氚核發(fā)生β衰變產(chǎn)生的電子的電荷量為Q＝It＝5.0×10－8×3.2×104C＝1.6×10－3C，對應(yīng)的電子數(shù)n＝eq\f(Q,e)＝eq\f(1.6×10－3,1.6×10－19)＝1.0×1016(個)；由eq\o\al(3,1)H→eq\o\al(0,－1)e＋eq\o\al(3,2)He可知，一個eq\o\al(3,1)H核發(fā)生一次β衰變產(chǎn)生一個電子，故這段時間內(nèi)發(fā)生β衰變的eq\o\al(3,1)H核的個數(shù)為1.0×1016，B正確?！敬鸢浮緽試題匯編試題匯編光電效應(yīng)、波粒二象性1．(2022屆湖北新高考聯(lián)考協(xié)作體12月聯(lián)考)有關(guān)光的波粒二象性、物質(zhì)波，下列說法正確的是（）A．個別光子只有粒子性，多數(shù)光子的作用效果才表現(xiàn)為波動性B．光電效應(yīng)揭示了光具有粒子性，光的波長越短，其粒子性越顯著C．速度相等的電子和質(zhì)子，電子的動量小，電子的物質(zhì)波波長小D．康普頓效應(yīng)揭示了光具有波動性【答案】B【解析】光子既有波動性又有粒子性，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，A錯誤；光電效應(yīng)揭示了光具有粒子性，光的波長越長，其波動性越顯著，波長越短，其粒子性越顯著，B正確；速度相等的電子和質(zhì)子，電子的動量小，根據(jù)物質(zhì)波的波長公式可知，電子的波長長，C錯誤；康普頓效應(yīng)揭示了光具有粒子性，D錯誤。2．(2022屆龍巖一中第三次月考)下列說法正確的是（）A．按照玻爾理論，氫原子從高能級向低能級發(fā)生輻射躍遷時，核外電子動能增加，電勢能減小。B．β衰變中產(chǎn)生的β射線實(shí)際上是原子的核外電子掙脫原子核的束縛而形成的D．eq\o\al(238,92)U衰變?yōu)閑q\o\al(234,91)Pa要經(jīng)過2次α衰變和1次β衰變【答案】A【解析】按照玻爾理論，氫原子從高能級向低能級發(fā)生輻射躍遷時，核外電子的軌道半徑變小，原子的動能增加，而庫侖力做正功，電勢能減小，故A正確；β衰變中產(chǎn)生的β射線實(shí)際上是原子核內(nèi)的中子變成一種質(zhì)子和電子形成的，故B錯誤；若要發(fā)生光電效應(yīng)，需要滿足或，對于任何一種金屬都存在一個“極限波長”，入射光的波長必須小于這個波長才能產(chǎn)生光電效應(yīng)，故C錯誤；根據(jù)核反應(yīng)方程應(yīng)滿足質(zhì)量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒，可推出衰變?yōu)橐?jīng)過1次α衰變和1次β衰變，故D錯誤。3．(2022屆巴蜀中學(xué)高考適應(yīng)性月考)赫茲于1887年發(fā)現(xiàn)光電效應(yīng)，愛因斯坦第一次成功地解釋了光電效應(yīng)，以下關(guān)于光電效應(yīng)的說法正確的是（）A．飽和電流與光電管兩端加的電壓有關(guān)，電壓越大，飽和電流越大B．光電子的最大初動能與入射光的頻率成正比C．遏止電壓與光電子的最大初動能成正比D．截止頻率與金屬的種類無關(guān)【答案】C【解析】飽和電流與光電管兩端加的電壓無關(guān)，只與光照強(qiáng)度有關(guān)，A錯誤；根據(jù)光電效應(yīng)方程可知，光電子的最大初動能與入射光的頻率成一次函數(shù)關(guān)系，不是正比關(guān)系，B錯誤；根據(jù)動能定理可知可知，遏止電壓與光電子的最大初動能成正比，C正確；截止頻率與金屬的種類有關(guān)，D錯誤。4．(2022屆寶雞第一次教學(xué)質(zhì)量檢測)(多選)下列說法正確的是（）A．太陽內(nèi)部發(fā)生的核聚變反應(yīng)前各原子核的質(zhì)量之和等于核反應(yīng)后各原子核的質(zhì)量之和B．U核裂變的核反應(yīng)方程是eq\o\al(235,92)U＋eq\o\al(1,0)n→eq\o\al(144,56)Ba＋eq\o\al(89,36)Kr＋3eq\o\al(1,0)nC．原子從低能級向高能級躍遷時，不吸收光子也能實(shí)現(xiàn)D．根據(jù)愛因斯坦的“光子說”可知，光的波長越大光子的能量也越大【答案】BC【解析】由核聚變反應(yīng)規(guī)律可知，在產(chǎn)生核聚變反應(yīng)時，都有大量的能量釋放，由質(zhì)能方程可知，都有質(zhì)量虧損，所以太陽內(nèi)部發(fā)生的核聚變反應(yīng)前各原子核的質(zhì)量之和不等于核反應(yīng)后各原子核的質(zhì)量之和，A錯誤；U核裂變的核反應(yīng)有多種形式，其中有一種典型的U核裂變的核反應(yīng)方程是eq\o\al(235,92)U＋eq\o\al(1,0)n→eq\o\al(144,56)Ba＋eq\o\al(89,36)Kr＋3eq\o\al(1,0)n，B正確；原子從低能級向高能級躍遷時，可能吸收光子，也可能是吸收實(shí)物粒子如自由電子使原子獲得能量，不吸收光子也能實(shí)現(xiàn)，C正確；根據(jù)愛因斯坦的“光子說”可知，光的波長越大光子的能量越小，因光子的能量與光的頻率成正比，D錯誤。5．(2022屆會澤期中)如圖所示是用不同顏色和強(qiáng)度的光做光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)得到的圖象，橫軸是所加的電壓，縱軸是光電流的大小，則下列說法正確的是（）A．光顏色一定時，光越強(qiáng)光電流一定越大B．遏制電壓大小與光強(qiáng)有關(guān)C．光電子的最大初動能與光強(qiáng)無關(guān)D．遏制電壓與光的頻率無關(guān)【答案】C【解析】從圖象可知，顏色一定飽和電流與光強(qiáng)有關(guān)系，不能說光電流與光強(qiáng)有關(guān)，故A錯誤；根據(jù)光電效應(yīng)方程，可知光電子的最大初動能與光的頻率有關(guān)，與光強(qiáng)無關(guān)，故C正確；根據(jù)，可知遏制電壓與光的頻率有關(guān)系與光強(qiáng)無關(guān)，故BD錯誤。6．(2022屆浙江山水聯(lián)盟12月聯(lián)考)(多選)真空中有一平行板電容器，兩極板分別由鉑和鉀（其極限波長分別為λ1和λ2）制成，板面積為S，間距為d?，F(xiàn)用波長為λ（λ1＜λ＜λ2）的單色光持續(xù)照射兩板內(nèi)表面，則（）A．電容器電容將增加B．鉀板帶正電C．電容器極板最終帶電量正比于D．若將電容器視為電源，其電動勢最大值為【答案】BD【解析】電容器的電容是由本身的結(jié)構(gòu)決定的，則用單色光持續(xù)照射兩板內(nèi)表面，則電容器電容不變，A錯誤；因單色光的波長為λ（λ1＜λ＜λ2），小于鉀的極限波長，可知單色光能使鉀極板發(fā)生光電效應(yīng)，打出電子，則鉀板帶正電，B正確；電子從鉀金屬板飛出時的動能，公式中W2為鉀金屬的逸出功。光電子不斷從鉀極板發(fā)出，又不斷到達(dá)鉑極板，使電容器帶電不斷增加，電壓也不斷增大，這個電壓是使光電子減速的反向電壓。當(dāng)某時刻，光電子恰好到達(dá)鉑極板時其速度減為零，則電容器的電量達(dá)到最大值Q＝CU（這里的電壓U相當(dāng)于反向截止電壓），由動能定理可得，若將電容器視為電源，其電動勢最大值，平行板電容器的電容，，C錯誤，D正確。原子結(jié)構(gòu)及能級躍遷7．(2022屆全國百強(qiáng)校11月領(lǐng)軍聯(lián)考)如圖所示是原子的發(fā)射光譜、原子的吸收光譜、太陽光譜圖像，下則說法正確的是（）A．大多數(shù)原子的發(fā)射光譜是線狀譜B．太陽光譜中的暗線表明，太陽中正好不存在這些金屬C．可見光譜有分立特征，不可見光的光譜沒有分立特征D．電子繞原子核運(yùn)動的軌道是不連續(xù)的，所長我們看到了原子光譜的分立特征【答案】D【解析】任何原子的發(fā)射光譜都是線狀譜，A錯誤；太陽光譜中的許多暗線與太陽中存在的金屬元素的特征譜線相對應(yīng)，太陽光譜中的暗線表明太陽中正好存在這些金屬元素，B錯誤；可見光譜與不可見光譜都有分立特征，沒有連續(xù)特征，C錯誤；電子繞原子核的運(yùn)動都是不連續(xù)變化的，我們看到的原子光譜都是線狀譜，D正確。8．(2022屆柳州第一次模擬考試)如圖為玻爾的氫原子能級圖，一群處于n＝3激發(fā)態(tài)的氫原子，當(dāng)它們自發(fā)地躍遷到較低能級時，以下說法正確的是（）A．由n＝3能級躍遷到n＝2能級時發(fā)出光子的波長最長B．氫原子躍遷時可以發(fā)出連續(xù)光譜C．核外電子的軌道半徑增大，動能減小D．一共能發(fā)出2種頻率的譜線【答案】A【解析】由n＝3躍遷到n＝2時輻射的光子能量最小，由可知發(fā)出光子的波長最長，故A正確；能級間躍遷輻射或吸收的光子能量必須等于兩能級間的能級差，氫原子躍遷時，可發(fā)出不連續(xù)的光譜線，故B錯誤；當(dāng)原子從高能級向低能級躍遷時，原子的能量減小，軌道半徑減小，電子的動能增大，故C錯誤；一共能發(fā)出3種頻率的譜線，故D錯誤。9．(2022屆麗衢十二校第一次聯(lián)考)結(jié)合以下圖像，下列說法正確的是（）A．根據(jù)圖甲，eq\o\al(6,3)Li原子核與原子核相比，前者核子的平均質(zhì)量大，后者結(jié)合能大B．如圖乙所示的光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)，若僅增大該單色光入射的強(qiáng)度，則光電子的最大初動能增大，電流表示數(shù)也增大C．由圖丙可知，一群處于n＝3的原子向低能級躍遷時，會輻射出3種頻率的光子，這3種頻率的光子都不能被n＝3的原子吸收D．德國物理學(xué)家維恩，英國物理學(xué)家瑞利根據(jù)熱學(xué)和電磁學(xué)的知識對黑體輻射規(guī)律進(jìn)行了解釋，其理論與如圖丁所示的實(shí)驗(yàn)規(guī)律吻合【答案】A【解析】由圖甲可知，原子核與原子核相比，前者比結(jié)合能較小，核子的平均質(zhì)量大；結(jié)合能等于比結(jié)合能乘以核子數(shù)，后者結(jié)合能較大，故A正確；若僅增大該單色光入射的強(qiáng)度，則光電子的最大初動能Ekm＝hν?W0不變；增大該單色光入射的強(qiáng)度，單位時間內(nèi)射出的光電子數(shù)增多，所以光電流增大，電流表示數(shù)增大，故B錯誤；由C＝3可知，一群處于n＝3的原子向低能級躍遷時，會輻射出3種頻率的光子，這三種光子的能量都大于1.51eV，都能被n＝3的原子吸收，故C錯誤；德國物理學(xué)家維恩，英國物理學(xué)家瑞利根據(jù)熱學(xué)和電磁學(xué)的知識對黑體輻射規(guī)律進(jìn)行了解釋，其理論與如圖丁所示的實(shí)驗(yàn)規(guī)律不能吻合，被當(dāng)時的科學(xué)家稱為“紫外災(zāi)難”，故D錯誤。原子核的衰變規(guī)律及核反應(yīng)方程10．(2022屆河南頂尖名校聯(lián)盟12月質(zhì)檢)一個碳12核與一個氫核相撞，二者會發(fā)生聚變產(chǎn)生一個氮13核，核反應(yīng)方程為。如果碳核的比結(jié)合能為E1，氫核的比結(jié)合能為E2，氮核的比結(jié)合能為E3，則上述反應(yīng)釋放的能量可表示為（）A．13E3－12E1－E2 B．12E1＋E2－13E3 C．13E3＋12E1－E2 D．12E1－13E3－E2【答案】A【解析】根據(jù)比結(jié)合能等于結(jié)合能與核子數(shù)的比值，可得該反應(yīng)釋放的能量ΔE＝13E3－12E1－E2，故A正確，BCD錯誤。11．(2022屆鄂南高中等十一校第一次聯(lián)考)根據(jù)近代物理知識，你認(rèn)為下列說法中正確的是（）A．在原子核中，結(jié)合能越大表示原子核中的核子結(jié)合得越牢固B．eq\o\al(235,92)U＋eq\o\al(1,0)n→eq\o\al(144,56)Ba＋eq\o\al(89,36)Kr＋3eq\o\al(1,0)n是核裂變反應(yīng)C．氡的半衰期為3.8天，現(xiàn)有16個氡原子核，經(jīng)過7.6天后剩下4個氡原子核D．一個氫原子從n＝4的激發(fā)態(tài)向低能級躍遷時，最多能輻射出6種不同頻率的光子【答案】B【解析】在原子核中，比結(jié)合能越大表示原子核中的核子結(jié)合得越牢固，故A錯誤；eq\o\al(235,92)U＋eq\o\al(1,0)n→eq\o\al(144,56)Ba＋eq\o\al(89,36)Kr＋3eq\o\al(1,0)n是核裂變反應(yīng)，故B正確；半衰期對大量的原子核適用，對少量的原子核不適用，所以無法判斷16個氡原子核，經(jīng)過7.6天后剩下多少氡原子核，故C錯誤；一個氫原子從n＝4的激發(fā)態(tài)向低能級躍遷時，最多能輻射出3種不同頻率的光子，故D錯誤。12．(2022屆百校聯(lián)盟12月聯(lián)考)(多選)太陽能是地球上最大的能源，太陽內(nèi)部聚變時釋放出巨大的能量。模擬太陽原理的裝置叫EAST，該裝置內(nèi)部發(fā)生的核反應(yīng)方程為eq\o\al(2,1)H＋eq\o\al(3,1)H→eq\o\al(4,2)He＋eq\o\al(1,0)n＋17.6MeV，已知eq\o\al(2,1)H的比結(jié)合能為1.09MeV，eq\o\al(3,1)H的比結(jié)合能為2.78MeV，其中eq\o\al(3,1)H在自然界中含量極微但可以用某種粒子X轟擊鋰核（eq\o\al(6,3)Li）得到，核反應(yīng)方程為eq\o\al(6,3)Li＋X→eq\o\al(3,1)H＋eq\o\al(4,2)He，則下列說法正確的是（）A．粒子X為中子B．核反應(yīng)方程eq\o\al(6,3)Li＋X→eq\o\al(3,1)H＋eq\o\al(4,2)He表示的是原子核的人工轉(zhuǎn)變C．eq\o\al(4,2)He的比結(jié)合能是7.03MeVD．在核反應(yīng)eq\o\al(2,1)H＋eq\o\al(3,1)H→eq\o\al(4,2)He＋eq\o\al(1,0)n中，反應(yīng)前的總質(zhì)量等于反應(yīng)后的總質(zhì)量【答案】ABC【解析】根據(jù)電荷數(shù)和質(zhì)量數(shù)守恒可知，粒子X為中子，故A正確；核反應(yīng)為人工核反應(yīng)，故B正確；由比結(jié)合能定義可知反應(yīng)釋放能量，的比結(jié)合能是7.03MeV，故C正確；根據(jù)質(zhì)量虧