（江苏专用）2020届高考物理一轮复习 专题十三 波粒二象性 原子物理课件

专题十三波粒二象性原子物理高考物理(江苏省专用)A组自主命题·江苏卷题组考点一光的波粒二象性五年高考1.[2014江苏单科,12C(1)]已知钙和钾的截止频率分别为7.73×1014Hz和5.44×1014Hz,在某种单色光的照射下两种金属均发生光电效应,比较它们表面逸出的具有最大初动能的光电子,钙逸出的光电子具有较大的 ()A.波长B.频率C.能量D.动量答案A由光电效应方程Ekm=hν-W=hν-hν0,钙的截止频率大,因此钙中逸出的光电子的最大初动能小,因动量p= ,故动量小,由λ= ,可知波长较大,则频率较小,选项A正确。km2mEhp考查点本题考查光电效应等知识,属于中等难度题。错解分析本题推理过程用到的公式有Ekm=hν-hν0、p= 、λ= ,部分考生因忘记公式而猜答案造成错答。因此,学习过程中一定要打牢基础。km2mEhp2.[2011江苏单科,12C(1)]下列描绘两种温度下黑体辐射强度与波长关系的图中,符合黑体辐射实验规律的是()答案A根据黑体辐射的实验规律:随着温度的升高,各波长的辐射强度都增加,辐射强度的极大值向波长较短的方向移动,可知正确答案为A。3.[2015江苏单科,12C(1)](多选)波粒二象性是微观世界的基本特征,以下说法正确的有 ()A.光电效应现象揭示了光的粒子性B.热中子束射到晶体上产生衍射图样说明中子具有波动性C.黑体辐射的实验规律可用光的波动性解释D.动能相等的质子和电子,它们的德布罗意波长也相等考查点本题考查波粒二象性、光电效应、黑体辐射、德布罗意波长等知识,属于中等难度题。错解分析漏选B的较多,说明这部分考生对该知识点掌握不清。答案AB黑体辐射的实验规律可用光的粒子性解释,C错误;由λ= ,p= ,得λ= ,动能相等的质子和电子质量相差很多,所以德布罗意波长不相等,D错误。k2mEk2hmEhp4.[2018江苏单科,12C(2)]光电效应实验中,用波长为λ0的单色光A照射某金属板时,刚好有光电子从金属表面逸出。当波长为 的单色光B照射该金属板时,光电子的最大初动能为,A、B两种光子的动量之比为。(已知普朗克常量为h、光速为c)02λ答案 1∶20hcλ解析由爱因斯坦光电效应方程可知EkA=h -W0=0,得W0=h EkB=h -h = A种光子的动量pA= B种光子的动量pB= = 得pA∶pB=1∶20cλ0cλ02cλ0cλ0hcλ0hλ02hλ02hλ5.[2017江苏单科,12C(2)]质子 H)和α粒子 He)被加速到相同动能时,质子的动量(选填“大于”、“小于”或“等于”)α粒子的动量,质子和α粒子的德布罗意波波长之比为。11(42(答案小于2∶1解析由动量与动能的关系p= 可知,Ek相同时,质量小的动量也较小,故质子的动量小于α粒子的动量。德布罗意波长λ= ,而p∝ ,故λ∝ ,则λH∶λα= ∶ =2∶1。k2mEhpm1mmHm6.[2019江苏单科,12(3)]在“焊接”视网膜的眼科手术中,所用激光的波长λ=6.4×10-7m,每个激光脉冲的能量E=1.5×10-2J。求每个脉冲中的光子数目。(已知普朗克常量h=6.63×10-34J·s,光速c=3×108m/s。计算结果保留一位有效数字)答案5×1016解析本题考查了光的波粒二象性中粒子性问题,考查了学生的理解能力,体现了物理观念中能量观念的素养要素,渗透了关注社会发展、科技进步、生产生活的价值观念。光子能量ε= ,光子数目n= ,代入数据得n=5×1016。hcλEε7.[2016江苏单科,12C(3)]几种金属的逸出功W0见下表:用一束可见光照射上述金属的表面,请通过计算说明哪些能发生光电效应。已知该可见光的波长范围为4.0×10-7~7.6×10-7m,普朗克常量h=6.63×10-34J·s。金属钨钙钠钾铷W0(×10-19J)7.265.123.663.603.41答案见解析解析光子的能量E= ,取λ=4.0×10-7m,则E≈5.0×10-19J根据EW0判断,钠、钾、铷能发生光电效应。hcλ8.[2012江苏单科,12C(3)]A、B两种光子的能量之比为2∶1,它们都能使某种金属发生光电效应,且所产生的光电子最大初动能分别为EA、EB。求A、B两种光子的动量之比和该金属的逸出功。答案2∶1EA-2EB解析光子能量ε=hν,动量p= ,且ν= 得p= ,则pA∶pB=2∶1A光照射时,光电子的最大初动能EA=εA-W0,同理,EB=εB-W0解得W0=EA-2EBhλcλεc9.[2018江苏单科,12C(1)]已知A和B两种放射性元素的半衰期分别为T和2T,则相同质量的A和B经过2T后,剩有的A和B质量之比为 ()A.1∶4B.1∶2C.2∶1D.4∶1考点二原子与原子核答案B经过2T后A剩余的质量mA=m× = ,B剩余的质量mB=m× = , = ∶ =1∶2。2124m1122mABmm4m2m规律总结质量为m的放射性元素经过n个半衰期剩余该放射性元素的质量m'= 。2nm10.[2016江苏单科,12C(1)]贝可勒尔在120年前首先发现了天然放射现象,如今原子核的放射性在众多领域中有着广泛应用。下列属于放射性衰变的是 ()A C N eB U n I Y+ nC H H He nD He Al P n146.1470123592.1013953953910221.31421042.2713301510答案AA是β衰变,B是核裂变,C是核聚变,D是原子核的人工转变,所以A符合题意。11.[2017江苏单科,12C(1)](多选)原子核的比结合能曲线如图所示。根据该曲线,下列判断正确的有 () A He核的结合能约为14MeVB He核比 Li核更稳定C.两个 H核结合成 He核时释放能量D U核中核子的平均结合能比 Kr核中的大42.42.63 21 42 23592.8936 答案BC本题考查原子核的相关知识。由图像可知 He的比结合能约为7MeV,其结合能应为28MeV,故A错误。比结合能较大的核较稳定,故B正确。比结合能较小的核结合成比结合能较大的核时释放能量,故C正确。比结合能就是平均结合能,故由图可知D错误。42,知识归纳对比结合能的理解①比结合能较小的核结合成比结合能大些的核为轻核聚变;比结合能较小的重核,分裂成几个比结合能较大的中等质量的核,为重核裂变。上述两类核反应均放出核能。②比结合能越大的核越稳定。12.[2019江苏单科,12(2)]100年前,卢瑟福用α粒子轰击氮核打出了质子。后来,人们用α粒子轰击 Ni核也打出了质子 He Ni Cu H+X,该反应中的X是(选填“电子”“正电子”或“中子”)。此后,对原子核反应的持续研究为核能利用提供了可能。目前人类获得核能的主要方式是(选填“核衰变”“核裂变”或“核聚变”)。6028 42:6028622911答案中子核裂变解析本题通过原子核的人工转变考查了核反应方程中的质量数守恒、电荷数守恒等规律。考查学生的理解能力,体现了物理观念中的物质观念要素。由质量数守恒与电荷数守恒可确定X应是 n,是中子。目前人类对和平利用核聚变获得能量的技术还不成熟,而衰变中能量释放速率太缓慢,故目前利用核能的主要方式是核裂变。10 关联知识核反应中四大守恒规律:(1)质量数守恒;(2)电荷数守恒;(3)能量守恒;(4)动量守恒。13.[2015江苏单科,12C(2)]核电站利用原子核链式反应放出的巨大能量进行发电 U是核电站常用的核燃料 U受一个中子轰击后裂变成 Ba和 Kr两部分,并产生个中子。要使链式反应发生,裂变物质的体积要(选填“大于”或“小于”)它的临界体积。23592,23592。14456 8936 答案3大于解析由 U n Ba Kr+ n可知,会产生3个中子,要使裂变持续进行(链式反应),裂变物质的体积需大于它的临界体积。23592 10144568936103考查点本题考查原子核反应方程、链式反应等知识,属于中等难度题。友情提醒原子核反应方程中若两端有相同的粒子,写方程时不可约掉。14.[2013江苏单科,12C(1)(2)](1)如果一个电子的德布罗意波长和一个中子的相等,则它们的也相等。A.速度B.动能C.动量D.总能量(2)根据玻尔原子结构理论,氦离子(He+)的能级图如图所示。电子处在n=3轨道上比处在n=5轨道上离氦核的距离(选填“近”或“远”)。当大量He+处在n=4的激发态时,由于跃迁所发射的谱线有条。答案(1)C(2)近6解析(1)由德布罗意波长λ= 知二者的动量应相同,故C正确,由p=mv可知二者速度不同,Ek= mv2= ,二者动能不同,由E=mc2可知总能量也不同,A、B、D均错。(2)量子数小的轨道半径小,因此n=3的轨道比n=5的轨道离核近;能级跃迁发射的谱线条数为 = =6条。hp1222pm2Cn24C考查点本题考查玻尔的原子结构理论等知识,属于中等难度题。知识链接原子的结构模型与天体运动的行星模型有许多相似之处,注意采用类比学习法掌握原子的结构。15.[2015江苏单科,12C(3)]取质子的质量mp=1.6726×10-27kg,中子的质量mn=1.6749×10-27kg,α粒子的质量mα=6.6467×10-27kg,光速c=3.0×108m/s。请计算α粒子的结合能。(计算结果保留两位有效数字)答案4.3×10-12J解析组成α粒子的核子与α粒子的质量差为Δm=(2mp+2mn)-mα结合能ΔE=Δmc2代入数据得ΔE=4.3×10-12J考查点本题考查结合能等知识,属于中等难度题。友情提醒计算结果一定要注意有效数字位数的要求。16.[2012江苏单科,12C(1)(2)](1)如图所示是某原子的能级图,a、b、c为原子跃迁所发出的三种波长的光。在下列该原子光谱的各选项中,谱线从左向右的波长依次增大,则正确的是 ()(2)一个中子与某原子核发生核反应,生成一个氘核,其核反应方程式为。该反应放出的能量为Q,则氘核的比结合能为。答案(1)C(2 n H H 10)11212Q解析(1)由hν=h =E初-E末可知该原子跃迁前后的能级差越大,对应光子的能量越大,波长越短。由图知a对应光子能量最大,波长最短,c次之,而b对应光子能量最小,波长最长,故C正确。(2)依据质量数守恒与电荷数守恒可得到核反应方程式。比结合能为平均每个核子释放的核能,此反应中共2个核子,故比结合能为Q/2。cλ17.[2011江苏单科,12C(2)(3)](2)按照玻尔原子理论,氢原子中的电子离原子核越远,氢原子的能量(选填“越大”或“越小”)。已知氢原子的基态能量为E1(E10),电子质量为m,基态氢原子中的电子吸收一频率为ν的光子被电离后,电子速度大小为(普朗克常量为h)。(3)有些核反应过程是吸收能量的。例如,在X N→ O H中,核反应吸收的能量Q=[(mO+mH)-(mX+mN)]c2。在该核反应方程中,X表示什么粒子?X粒子以动能Ek轰击静止的 N核,若Ek=Q,则该核反应能否发生?请简要说明理由。147178 11147 答案(2)越大 (3 He不能实现,因为不能同时满足能量守恒和动量守恒的要求。12()hνEm42)解析(2)根据玻尔理论可知,氢原子中的电子离核越远,氢原子的能量越大,由 mv2=hν+E1可得v= 。(3)根据核反应中的质量数守恒及电荷数守恒可知X粒子为 He(α粒子)。不能实现,因为不能同时满足能量守恒和动量守恒的要求。1212()hνEm42 失分警示(1)要知道黑体辐射实验规律。(2)要知道原子能级跃迁规律。(3)要会应用两大守恒定律分析核反应中能量及动量问题。评析本题重点考查了黑体辐射、原子电离及核反应等知识,属于中等难度题。B组统一命题、省(区、市)卷题组考点一光的波粒二象性1.(2019北京理综,19,6分)光电管是一种利用光照射产生电流的装置,当入射光照在管中金属板上时,可能形成光电流。表