第3講波粒二象性 原子和原子核專題五加試選擇題題型強化(多選題型)考點一光電效應的規(guī)律和理解考點三核反應與核能考點二玻爾理論和能級光電效應的規(guī)律和理解考點一真題研究1.(多選)(2016浙江4月選考16)在光電效應實驗中，采用極限頻率為c5.51014 Hz鈉陰極，已知普朗克常量h6.61034 Js，電子質量m9.11031 kg.用頻率7.51014 Hz的紫光照射鈉陰極產(chǎn)生光電子的A.動能的數(shù)量級為1019 JB.速率的數(shù)量級為108 m/sC.動量的數(shù)量級為1027 kgm/sD.德布羅意波長的數(shù)量級為109 m答案解析1234解析解析根據(jù)EkhW0，W0hc，得：Ek1.321019 J，A正確；12342.(多選)(人教版選修35P34“例題”改編)如圖1是用光照射某種金屬時逸出的光電子的最大初動能隨入射光頻率變化的圖線(直線與橫軸的交點坐標為4.27，與縱軸交點坐標為0.5).由圖可知圖1A.該金屬的截止頻率為4.271014 Hz B.該金屬的截止頻率為5.51014 HzC.該圖線的斜率表示普朗克常量 D.該金屬的逸出功為0.5 eV模擬訓練1234答案解析1234解析解析根據(jù)愛因斯坦光電效應方程EkhW0，Ek圖象的橫軸的截距大小等于截止頻率，由圖知該金屬的截止頻率為4.271014 Hz.故A正確，B錯誤.由EkhW0得知，該圖線的斜率表示普朗克常量h，故C正確.當EkhW00時，逸出功為W0hc6.631034 Js4.271014 Hz 2.8311019 J1.77 eV.故D錯誤.3.(多選)如圖2所示，用導線把驗電器與鋅板相連接，當用紫外線照射鋅板時，發(fā)生的現(xiàn)象是A.有光子從鋅板逸出B.有電子從鋅板逸出C.驗電器指針張開一個角度D.鋅板帶負電答案解析1234圖21234解析解析用紫外線照射鋅板是能夠發(fā)生光電效應的，鋅板上的電子吸收紫外線的能量從鋅板表面逸出，稱之為光電子，故A錯誤，B正確；鋅板與驗電器相連，帶有相同電性的電荷，鋅板失去電子應該帶正電，且失去電子越多，帶正電的電荷量越多，驗電器指針張角越大，故C正確，D錯誤.4.如圖3所示為光電管工作原理圖，當有波長(均指真空中的波長，下同)為的光照射陰極K時，電路中有光電流，則A.換用波長為1(1)的光照射陰極K時，電路中 一定沒有光電流B.換用波長為2(2)的光照射陰極K時，電路中一定有光電流C.增加電路中電源電壓，電路中的光電流一定增大D.將電路中電源的極性反接，電路中可能有光電流1234答案解析圖31234解析解析波長為1(1)的光的頻率有可能大于極限頻率，電路中可能有光電流，A錯誤；波長為2(2)的光的頻率一定大于極限頻率，電路中一定有光電流，B正確；光電流的強度與入射光的強度有關，C錯誤；將電路中電源的極性反接，加的是反向電壓，此反向電壓可能低于遏止電壓，D正確.規(guī)律總結規(guī)律總結1.光電效應光電效應在光的照射下金屬中的電子從金屬表面逸出的現(xiàn)象，叫做光電效應，發(fā)射出來的電子叫做光電子.2.實驗規(guī)律實驗規(guī)律(1)每種金屬都有一個極限頻率.(2)光子的最大初動能與入射光的強度無關，只隨入射光的頻率增大而增大.(3)光照射到金屬表面時，光電子的發(fā)射幾乎是瞬時的.(4)光電流的強度與入射光的強度成正比.3.愛因斯坦光電效應方程愛因斯坦光電效應方程(1)光子：光不僅在發(fā)射和吸收時能量是一份一份的，而且光本身就是由一個個不可分割的能量子組成的，這些能量子稱為光子，頻率為的光的能量子為h.(2)愛因斯坦光電效應方程表達式：hEkW0或EkhW0.物理意義：金屬中電子吸收一個光子獲得的能量是h，這些能量一部分用于克服金屬的逸出功，剩下的表現(xiàn)為逸出后電子的初動能Ek.玻爾理論和能級考點二真題研究1.(多選)(2017浙江4月選考14)下列說法正確的是A.、射線都是電磁波B.原子核中所有核子單獨存在時質量總和大于該原子核的總質量C.在LC振蕩電路中，電容器剛放電時，電容器極板上電量最多，回路電 流最小D.處于n4激發(fā)態(tài)的氫原子共能輻射出4種不同頻率的光子答案解析123456解析解析射線為高速電子流，不是電磁波，選項A錯.原子核的總質量小于組成它的所有核子的質量之和，所以選項B正確.LC振蕩電路中，電容器開始放電時，由于自感線圈的阻礙作用，因此回路電流從小變大，即選項C正確.處于n4激發(fā)態(tài)的氫原子可以放出 6種不同頻率的光子，選項D錯.1234562.(多選)(2016浙江10月選考15)如圖4為氫原子能級圖，氫原子中的電子從n5能級躍遷到n2能級可產(chǎn)生a光；從n4能級躍遷到n2能級可產(chǎn)生b光.a光和b光的波長分別為a和b，照射到逸出功為2.29 eV的金屬鈉表面均可產(chǎn)生光電效應，遏止電壓分別為Ua和Ub.則A.abB.UaUbC.a光的光子能量為2.86 eVD.b光產(chǎn)生的光電子最大初動能Ek0.26 eV答案解析123456圖4123456解析解析根據(jù)能級躍遷知識haE5E20.54(3.4) eV2.86 eV，hbE4E20.85(3.4)eV2.55 eV，顯然a光的光子能量大于b光的，即a光頻率要大，波長要短，所以A錯，C正確.根據(jù)光電效應方程可知，最大初動能EkhW0，所以a光照射后的最大初動能為Eka(2.862.29) eV0.57 eV，b光照射后的最大初動能為Ekb(2.552.29) eV0.26 eV，選項D正確.根據(jù)遏止電壓知識可知，UaUb，選項B正確.3.(多選)(2015浙江10月選考14改編)氫原子從n6躍遷到n2能級時輻射出頻率為1的光子，從n5躍遷到n2能級時輻射出頻率為2的光子.下列說法正確的是A.頻率為1 的光子的能量較大B.頻率為1的光子的動量較大C.做雙縫干涉實驗時，頻率為1的光產(chǎn)生的條紋間距較大D.用同一種金屬做光電效應實驗時，若均可發(fā)生光電效應，頻率為1的 光產(chǎn)生的光電子的最大初動能較大答案解析123456解析解析氫原子從高能級躍遷到低能級時會輻射出光子，有hE末E初，故可知頻率為1的光子能量較大，12，A正確；123456做光電效應實驗時，EkhW0，頻率為1的光產(chǎn)生的光電子的最大初動能較大，故D正確.4.(多選)(人教版選修35P58“玻爾理論對氫光譜的解釋”改編)氫原子的部分能級如圖5所示，已知可見光的光子能量在1.62 eV到3.11 eV之間.由此可推知，氫原子A.從高能級向n1能級躍遷時發(fā)出的光的波長比可見 光的短B.從高能級向n2能級躍遷時發(fā)出的光均為可見光C.從高能級向n3能級躍遷時發(fā)出的光的頻率比可見光的高D.從n3能級向n2能級躍遷時發(fā)出的光為可見光模擬訓練圖5123456答案解析解析解析從高能級向n1能級躍遷時，輻射的光子能量最小為10.2 eV，大于可見光的光子能量，則波長小于可見光的波長.故A正確.從高能級向n2能級躍遷時輻射的光子能量最大為3.4 eV, 大于可見光的能量.故B錯誤.從高能級向n3能級躍遷時輻射的光子能量最大為1.51 eV，小于可見光的光子能量.故C錯誤.從n3能級向n2能級躍遷時發(fā)出的光子能量為1.89 eV，在可見光能量范圍之內(nèi).故D正確.1234565.(多選)下列關于玻爾原子理論及氫原子能級的說法，正確的是A.原子中的電子運動軌道分布是連續(xù)的B.原子中的電子在某一定態(tài)時，電子繞原子核運動，但不向外輻射能量C.氫原子的核外電子由一個能級躍遷到另一個能級吸收光子時，氫原子 的能量不變D.一群氫原子從n3能級向n1能級躍遷，最多能發(fā)出3種不同頻率的光子答案解析123456123456解析解析原子的不同能量狀態(tài)與電子沿不同的圓軌道繞核運動相對應，而電子的可能軌道的分布是不連續(xù)的，故A錯誤；原子處于稱為定態(tài)的能量狀態(tài)時，雖然電子做加速運動，但并不向外輻射能量，故B正確；核外電子由一個能級躍遷到另一個能級時，吸收一定頻率的光子后，能量會增大，故C錯誤；氫原子向低能級躍遷時是隨機的，一群處于n3能級的氫原子向低能級躍遷時最多可能發(fā)出 3種不同頻率的光子，故D正確.6.(多選)(2017嘉興市3月模擬)氫原子光譜如圖6甲所示， 圖中給出了譜線對應的波長.玻爾的氫原子能級圖如圖乙所示.已知普朗克常量h6.631034 Js，則A.H譜線對應光子的能量小于H譜線對應光子的能量B.圖甲所示的四種光均屬于可見光范疇C.H對應光子的能量約為10.2 eVD.H譜線對應的躍遷是從n3能級到n2能級答案123456圖6規(guī)律總結規(guī)律總結1.玻爾理論的理解玻爾理論的理解(1)電子繞核運動的半徑是不連續(xù)的；(2)電子躍遷輻射光子的頻率不等于電子繞核圓周運動的頻率；(3)實物粒子也能使原子發(fā)生能級躍遷；(4)能級之間躍遷時放出的光子頻率是不連續(xù)的.2.兩類能級躍遷兩類能級躍遷(1)自發(fā)躍遷：高能級低能級，釋放能量，發(fā)出光子.(2)受激躍遷：低能級高能級，吸收能量.光照(吸收光子)：光子的能量必須恰等于能級差E.碰撞、加熱等：只要入射粒子能量大于或等于能級差即可，E外E.大于電離能的光子被吸收，原子被電離.3.譜線條數(shù)的確定方法譜線條數(shù)的確定方法(1)一個氫原子躍遷發(fā)出可能的光譜線條數(shù)最多為n1.(2)一群氫原子躍遷發(fā)出可能的光譜線條數(shù)的兩種求解方法：利用能級圖求解：在氫原子能級圖中將氫原子躍遷的各種可能情況一一畫出，然后相加.核反應與核能考點三真題研究12341.(多選)(2017浙江11月選考14)下列說法正確的是答案解析C.發(fā)生衰變時原子核放出電子，說明電子是原子核的組成部分D.中子和質子結合成氘核，若該過程質量虧損為m，則氘核的結合能為mc21234根據(jù)重核裂變的核反應方程配平方式可知，選項B正確；衰變時原子核內(nèi)部中子衰變?yōu)橘|子時釋放出高速電子，電子并不是原子核的組成部分，選項C錯誤；根據(jù)質能方程可知，選項D正確.1234答案解析解析解析鈾核在裂變過程中需要中子的轟擊，產(chǎn)生鏈式反應，所以選項A錯誤，選項B正確.鏈式反應在進行過程中，需要鈾礦達到臨界體積才能維持鏈式反應持續(xù)不斷進行下去，所以選項C正確.12343.(多選)(2017杭州市高三上期末)在家居裝飾中常用到花崗巖、大理石等天然石材，這些巖石都含有不同程度的放射性元素.下列說法中正確的是答案解析1234B.衰變中，粒子獲得的能量越大，其德布羅意波長越短C.衰變中產(chǎn)生的電子來源于原子核的內(nèi)部，故半衰期會受元素化學狀態(tài) 的影響D.若某一原子核衰變輻射出一個頻率為的光子，該過程質量虧損為m， 則hmc2模擬訓練衰變中產(chǎn)生的電子來源于原子核的內(nèi)部，但是半衰期不會受元素化學狀態(tài)的影響，故C錯誤；原子核衰變后，質量虧損產(chǎn)生的能量為mc2hEk，可知hmc2，故D錯誤.12341234答案解析4.(多選)(2017浙江“七彩陽光”聯(lián)考)2006年美國和俄羅斯的科學家利用回旋加速器，通過 Ca(鈣48)轟擊 Cu(銅249)發(fā)生核反應，成功合成了質量數(shù)為297的第118號元素，這是迄今為止門捷列夫元素周期表中原子序數(shù)最大的元素.實驗表明，該元素的原子核先放出3個相同的質量不為零的粒子X，再連續(xù)經(jīng)過3次衰變后，變成質量數(shù)為282的第112號元素的原子核.則A.上述過程中的粒子X是電子B.118號元素的核內(nèi)含有179個中子C.在衰變過程中，起主要作用的是強相互作用D.在合成第118號元素的核反應過程，質量數(shù)守恒，所以質量不變1234解析解析衰變過程中質量數(shù)守恒，電荷數(shù)守恒.根據(jù)電荷數(shù)守恒可得，118321120，所以X粒子的核電荷數(shù)為零.再根據(jù)質量數(shù)守恒，297432823，所以X粒子的質量數(shù)為1，所以X粒子為中子，A錯誤；118號元素的核內(nèi)含有中子數(shù)297118179個，故B正確；衰變是原子核內(nèi)的質子和中子結合成粒子的過程，故起主要作用的是強相互作用，C正確；在合成第118號元素的核反應過程，質量數(shù)守恒，但質量會虧損，D錯誤.規(guī)律總結規(guī)律總結1.核反應的四種類型核反應的四種類型類型可控性核反應方程典例衰變衰變自發(fā)衰變自發(fā)人工轉變?nèi)斯た刂萍s里奧居里夫婦發(fā)現(xiàn)放射性同位素，同時發(fā)現(xiàn)正電子重核裂變比較容易進行人工控制輕核聚變很難控制2.對質能方程的理解對質能方程的理解(1)一定的能量和一定的質量相聯(lián)系，物體的總能量和它的質量成正比，即Emc2.方程的含義：物體具有的能量與它的質量之間存在簡單的正比關系，物體的能量增大，質量也增大；物體的能量減少，質量也減少.(2)核子在結合成原子核時出現(xiàn)質量虧損m，其能量也要相應減少，即Emc2.(3)原子核分解成核子時要吸收一定的能量，相應的質量增加m，吸收的能量為Emc2.