2019届高考物理备考中等生百日捷进提升系列专题13近代物理初步 27页

专题13近代物理初步第一部分名师综述综合分析近几年的高考物理试题发现，试题在考查主干知识的同时，注重考查必修中的基本概念和基本规律。考纲要求1、知道什么是光电效应，理解光电效应的实验规律；会利用光电效应方程计算逸出功、极限频率、最大初动能等物理量；知道光的波粒二象性，知道物质波的概念．2、知道两种原子结构模型，会用玻尔理论解释氢原子光谱；掌握氢原子的能级公式并能结合能级图求解原子的跃迁问题。3、掌握原子核的衰变、半衰期等知识；会书写核反应方程，并能根据质能方程求解核能问题．命题规律1、光电效应现象、实验规律和光电效应方程，光的波粒二象性和德布罗意波是理解的难点，也是考查的热点，一般以选择题形式出现，光电效应方程可能会以填空题或计算题形式出现。2、核式结构、玻尔理论、能级公式、原子跃迁条件在选做题部分出现的几率将会增加，可能单独命题，也可能与其它知识联合出题．3、半衰期、质能方程的应用、计算和核反应方程的书写是高考的热点问题，试题一般以基础知识为主，较简单.第二部分知识背一背（1）光电效应①光电效应规律(a)每种金属都有一个极限频率．(b)光子的最大初动能与入射光的强度无关，只随入射光的频率增大而增大．(c)光照射到金属表面时，光电子的发射几乎是瞬时的．(d)光电流的强度与入射光的强度成正比．(2)爱因斯坦光电效应方程①光电效应方程：Ek＝hν－W0.②遏止电压：使光电流减小到零的反向电压Uc.③截止频率：能使某种金属发生光电效应的最小频率叫做该种金属的截止频率(又叫极限频率)．不同的金属对应着不同的极限频率．④逸出功：电子从金属中逸出所需做功的最小值，叫做该金属的逸出功．(3)光的波粒二象性①光的干涉、衍射、偏振现象证明光具有波动性．n②光电效应说明光具有粒子性．③光既具有波动性，又具有粒子性，称为光的波粒二象性．(4)物质波任何一个运动着的物体，小到微观粒子大到宏观物体都有一种波与它对应，其波长(5)原子的核式结构①卢瑟福的原子核式结构模型在原子的中心有一个很小的核，叫原子核，原子的所有正电荷和几乎所有质量都集中在原子核里，带负电的电子在核外绕核旋转．②原子核的尺度：原子核直径的数量级为10－15m，原子直径的数量级约为10－10m.(6)玻尔理论①定态：原子只能处于一系列不连续的能量状态中，在这些能量状态中原子是稳定的，电子虽然绕核运动，但并不向外辐射能量．②跃迁：原子从一种定态跃迁到另一种定态时，它辐射或吸收一定频率的光子，光子的能量由这两个定态的能量差决定，即hν＝Em－En.(h是普朗克常量，h＝6.63×10－34J•s)③轨道：原子的不同能量状态跟电子在不同的圆周轨道绕核运动相对应．原子的定态是不连续的，因此电子的可能轨道也是不连续的。(7)氢原子的能级、能级公式①氢原子的能级图②氢原子的能级公式：(n=1,2,3，…)，其中E1为基态能量，其数值为E1=－13.6eV。③氢原子的半径公式：(n=1,2,3，…)，其中r1为基态半径，其数值为r1=0.53×10－10m。(8)原子核的组成①原子核由中子和质子组成，质子和中子统称为核子。②原子核的核电荷数＝质子数，原子核的质量数＝中子数＋质子数。③X元素原子核的符号为，其中A表示质量数，Z表示核电荷数。（9）原子核的衰变n①α衰变：②β衰变：③半衰期：放射性元素的原子核有半数发生衰变所需的时间．半衰期由核内部本身的因素决定，跟原子所处的物理或化学状态无关。（10）核反应类型及核反应方程类型可控性核反应方程典例衰变α衰变自发β衰变自发人工转变人工控制(卢瑟福发现质子)He＋Be→6C＋n(查德威克发现中子)Al＋He→P＋n约里奥·居里夫妇发现放射性同位素，同时发现正电子P→Si＋e重核裂变比较容易进行人工控制92U＋n→54Xe＋Sr＋10n轻核聚变除氢弹外无法控制H＋H→He＋n说明：①核反应过程一般都是不可逆的，所以核反应方程只能用单向箭头表示反应方向，不能用等号连接。②核反应过程中质量数守恒，电荷数守恒。第三部分技能+方法由Ek－ν图象可以得到的信息:①极限频率：图线与ν轴交点的横坐标νc.n②逸出功：图线与Ek轴交点的纵坐标的值E=W0.③普朗克常量：图线的斜率k=h.二、光电效应中两条线索线索一：通过频率分析：光子频率高→光子能量大→产生光电子的最大初动能大。线索二：通过光的强度分析：入射光强度大→光子数目多→产生的光电子多→光电流大。三、对光的波粒二象性、物质波的考查光既有波动性，又有粒子性，两者不是孤立的，而是有机的统一体，其表现规律为：①个别光子的作用效果往往表现为粒子性；大量光子的作用效果往往表现为波动性．②频率越低波动性越显著，越容易看到光的干涉和衍射现象；频率越高粒子性越显著，越不容易看到光的干涉和衍射现象，贯穿本领越强．③光在传播过程中往往表现出波动性；在与物质发生作用时，往往表现为粒子性④由光子的能量E=hν，光子的动量表达式也可以看出，光的波动性和粒子性并不矛盾：表示粒子性的粒子能量和动量的计算式中都含有表示波的特征的物理量——频率ν和波长λ。由以上两式和波速公式c=λν还可以得出：E=pc。四、解答氢原子能级跃迁问题的四点技巧①原子跃迁时，所吸收或释放的光子能量只能等于两能级之间的能量差。②原子电离时，所吸收的能量可以大于或等于某一能级能量的绝对值。③一群原子和一个原子不同，它们的核外电子向基态跃迁时发射光子的种类④计算时应注意：因一般取无穷远处为零电势参考面，故各能级的能量值均为负值；（2）原子跃迁的两种类型①若是在光子的激发下引起原子跃迁，则要求光子的能量必须等于原子的某两个能级差：原子从低能级向高能级跃迁：吸收一定能量的光子，当一个光子的能量满足hν＝E末－E初时，才能被某一个原子吸收，使原子从低能级E初向高能级E末跃迁，而当光子能量hν大于或小于（E末－E初）时都不能被原子吸收．②若是在电子的碰撞下引起的跃迁，则要求电子的能量必须大于或等于原子的某两个能级差：原子还可吸收外来实物粒子(例如自由电子)的能量而被激发．由于实物粒子的动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两能级的能量差值(E=Em－En)，均可使原子发生能级跃迁。③注意：当光子能量大于或等于13.6eV时，也可以被氢原子吸收，使氢原子电离；当氢原子吸收的光子能量大于13.6eV，氢原子电离后，电子具有一定的初动能．五、确定衰变次数的方法①设放射性元素经过n次α衰变和m次β衰变后，变成稳定的新元素，则表示该核反应的方程为根据电荷数守恒和质量数守恒可列方程：A＝A′＋4n，Z＝Z′＋2n－mn②确定衰变次数，因为β衰变对质量数无影响，先由质量数的改变确定α衰变的次数，然后再根据衰变规律确定β衰变的次数。七、核能的计算方法①利用爱因斯坦的质能方程计算核能：利用爱因斯坦的质能方程计算核能，关键是求出质量亏损，而求质量亏损主要是利用其核反应方程式，再利用质量与能量相当的关系求出核能。②利用阿伏加德罗常数计算核能：求宏观物体原子核发生核反应过程中所释放的核能，一般利用核反应方程及其比例关系和阿伏加德罗常数。③由动量守恒和能量守恒计算核能：由动量守恒定律和能量守恒定律来求。④说明：（a）根据ΔE＝Δmc2计算，计算时Δm的单位是“kg”，c的单位是“m/s”，ΔE的单位是“J”．（b）根据ΔE＝Δm×931.5MeV计算．因1原子质量单位(u)相当于931.5MeV的能量，所以计算时Δm的单位是“u”，ΔE的单位是“MeV”．（c）利用质能方程计算核能时，不能用质量数代替质量进行计算．第四部分基础练+测一、单选题1．下列说法正确的是A．α、β和γ三种射线中，γ射线的穿透能力和电离能力均最强B．92235U+01n→3890Sr+54136Xe+x01n是核裂变方程，其中x=10C．发生光电效应时，入射光越强，光子的能量就越大，光电子的最大初动能就越大D．放射性元素的原子核每放出一个β粒子，就减少一个质子，增加一个中子【答案】B【解析】【详解】A、α、β和γ三种射线中，γ射线的穿透能力最强但电离能力最弱，故A错；B、92235U+01n→3890Sr+54136Xe+x01n是核裂变方程，根据电荷数和质量数守恒可求得x=10，故B对；C、发生光电效应时，光电子的最大初动能与入射光的频率有关，频率越高则最大初动能就越大，与入射光的强度无关，故C错；D、按照电荷数和质量数守恒可知放射性元素的原子核每放出一个β粒子，就减少一个中子，增加一个质子，故D错2．在匀强磁场中，一个原来静止的原子核，由于衰变放射出某种粒子，结果得到一张两个相切圆1和2的径迹照片如图所示，己知两个相切圆半径分别为r1、r2。下列说法正确的是()nA．原子核可能发生的是α衰变，也可能发生的是β衰变B．径迹2可能是衰变后新核的径迹C．若是α衰变，则1和2的径迹均是逆时针方向D．若衰变方程是92238U→90234Th+24He,则r1:r2=1:45【答案】D【解析】【详解】原子核衰变过程系统动量守恒，由动量守恒定律可知，衰变生成的两粒子动量方向相反，粒子速度方向相反，由左手定则知：若生成的两粒子电性相反则在磁场中的轨迹为内切圆，若电性相同则在磁场中的轨迹为外切圆，所以为电性相同的粒子，可能发生的是α衰变，但不是β衰变；若是α衰变，生成的两粒子电性相同，图示由左手定则可知，两粒子都沿顺时针方向做圆周运动，故AD错误；核反应过程系统动量守恒，原子核原来静止，初动量为零，由动量守恒定律可知，原子核衰变后生成的两核动量P大小相等、方向相反，粒子在磁场中做匀速圆周运动洛伦兹力提供向心力，由牛顿第二定律得：qvB=mv2r，解得：r=mvqB=PBq，由于P、B都相同，则粒子电荷量q越大，其轨道半径r越小，由于新核的电荷量大于粒子的电荷量，则新核的轨道半径小于粒子的轨道半径，则半径为r1的圆为放出新核的运动轨迹，半径为r2的圆为粒子的运动轨迹，且：r1：r2=2：90=1：45，故D正确，B错误；3．己知金属锌的逸出功为3.34eV，普朗克常量为6.63×10-34J·s，真空中的光速为3.0×108m/s。图为氢原子最低的四个能级，则氢原子在这些能级之间跃迁所辐射的光子的最短波长及其照射锌扳逸出电子的最大初动能分别为A．1.0×10-7m，9.4leVB．1.2×10-7m，9.4leVC．1.2×10-7m，6.86cVD．1.0×10-7m，6.86eVn【答案】A【解析】【详解】氢原子在这些能级之间跃迁所辐射的光子的最短波长，对应着从n=4到n=1的跃迁，则hcλ=E4-E1，解得λ=hcE4-E1=6.63×10-34×3.0×108[-0.85-(-13.6)]×1.6×10-19m=1.0×10-7m；照射锌板逸出电子的最大初动能分别为Ekm=(E4-E1)-W逸出功=13.6-0.85-3.34=9.41eV，故选A.4．某放射性元素原子核的衰变方程为ZAX→Z+1AY+M，将该原子核静置于匀强磁场中，衰变后的新核Y和产生的粒子M在匀强磁场中做匀速圆周运动。新核Y与粒子M运动径迹如图所示，其中正确的是（　　）A．B．C．D．【答案】C【解析】【详解】AB．由衰变方程可知粒子M为电子，带负电，新核Y带正电，以衰变后新核Y的方向为正方向，设新核Y的动量为p，粒子M的动量为p′，则由动量守恒可得：0=p+p′；则两核动量大小相等，方向相反，速度方向相反；根据左手定则可知两核洛伦兹力方向相同，故AB错误；CD．由洛伦兹力提供向心力可知：qvB=mv2R…①由①可知：R=mvqB=pqB…②由题意可知，qY＞qM，则知：RY＜RM，故C正确，D错误。5．下列说法正确的是()A．天然放射性现象表明了原子内部是有复杂的结构B．一个氢原子从高能级向低能级跃迁的过程中,该氢原子辐射光子,总能量减少C．某放射性元素由单质变为化合物后,其半衰期会变短D．目前核电站的能量主要来自轻核的聚变【答案】B【解析】【详解】天然放射性现象表明了原子核是有复杂的结构，选项A错误；根据玻尔理论，一个氢原子从高能级向低能级跃迁的过程中,该氢原子辐射光子,总能量减少，选项B正确；某放射性元素的半衰期与元素所处的化合状态无关，选项C错误；目前核电站的能量主要来自重核的裂变，选项D错误；故选B.6．下列有关黑体辐射和光电效应的说法中正确的是A．在黑体辐射中，随着温度的升高，各种频率的辐射强度都增加，辐射强度极大值向频率较低的方向移动B．普朗克在研究黑体辐射问题时提出了能量子假说nC．用一束绿光照射某金属,能产生光电效应,现把这束绿光遮住一半，则没有光电子飞出D．在光电效应现象中，光电子的最大初动能与入射光的频率成正比【答案】B【解析】【详解】在黑体辐射中，随着温度的升高，各种频率的辐射强度都增加，辐射强度极大值向波长较短，频率较高的方向移动，选项A错误；普朗克在研究黑体辐射问题时提出了能量子假说，选项B正确；用一束绿光照射某金属,能产生光电效应,现把这束绿光遮住一半，则仍能发生光电效应有光电子飞出，选项C错误；在光电效应现象中，光电子的最大初动能随入射光的频率增大而增大，但非成正比关系，选项D错误；故选B.7．下列说法正确的是()A．β衰变现象说明原子核外存在电子B．氢原子从基态向较高能量态跃迁时，电子的动能减小C．只有入射光的波长大于金属的极限波长，光电效应才能产生D．α粒子散射实验表明核外电子轨道是量子化的【答案】B【解析】【详解】A：β衰变时β射线是从原子核内部发出来的，不是由原子核外的电子释放出来的。故A项错误。B：电子绕氢原子核做圆周运动时，据ke2r2=mv2r得，v=ekmr；氢原子从基态向较高能量态跃迁，电子与氢原子核的距离增大，电子做匀速圆周运动的半径增大，电子的线速度减小，动能减小。故B项正确。C：只有入射光的频率大于该金属的极限频率，即入射光的波长小于该金属的极限波长时，光电效应才能产生。故C项错误。D：α粒子散射实验表明原子具有核式结构，不能说明核外电子轨道是量子化的。故D项错误。8．太阳辐射到地球表面的功率约为1400W/m2.其中包含了各种波长的红外线、可见光、紫外线等，以可见光部分最强。作为一种简化，我们认为太阳光全部是平均波长600nm（1nm=10-9m）的黄绿光，每秒至少有5个这样的光子进入人眼才能引起视觉，人眼睛的瞳孔约为10mm2，则人眼能看到最远的与太阳相同的恒星与地球距离为多少倍的日地距离：（已知普朗克常数h=6.63x10-34J.s）A．9×104B．9×107C．9×1010D．9×1014【答案】B【解析】【详解】设日地距离为r，则P0=P4πr2；设人眼到最远的与太阳相同的恒星的距离为R，则P1⋅S0t=5hcλ0，其中P1=P4πR2，解得:nP1=5hcλ0S0t=5×6.63×10-34×3×108600×10-9×10×10-6×1W=1.66×10-13W，则Rr=P0P1=14001.66×10-13≈9×107；故选B.9．用a、b两种光照射同一种光电管时均能发生光电效应，且a光产生的光电子的遏止电压大于b光产生的光电子的遏止电压，则A．b光比a光具有更明显的粒子性B．b光产生的光电子最大初动能较大C．单色光a的光子动量比单色光b的光子动量大D．若a光能使氢原子从n=1能级跃迁到n=2能级，则b光也有可能使氢原子从n=1能级跃迁到n=2能级【答案】C【解析】【详解】因a光产生的光电子的遏止电压大于b光产生的光电子的遏止电压，则a光照射产生的最大初动能较大，a光的光子频率较大，波长小，由p=hλ可知，单色光a的光子动量比单色光b的光子动量大，a光比b光具有更明显的粒子性，选项C正确，AB错误；因a光光子能量较大，若a光能使氢原子从n=1能级跃迁到n=2能级，则b光不一定能使氢原子从n=1能级跃迁到n=2能级，选项D错误；故选C.10．如图所示是研究光电效应现象的实验装置,现用氢原子从n=4能级往n=2能级跃光束迁时辐射出的光照射金属电极K发现波长分别为λ1和λ2的两种光子能使金属电极K发生光电效应,其中λ1>λ2,则:A．波长为λ1的光子是氢原子从n=4能级直接跃迁到n=2能级辐射出来的B．波长为λ1的光子照射时，光电子的最大初动能更大C．波长为λ2的光子照射时,正向电压越大,光电流的饱和值越大D．波长为λ2的光子照射时,增大光照强度,光电流的饱和值随之增大【答案】D【解析】【详解】A、根据频率较小的光子的波长较大可知波长为λ1的光子频率v1小于波长为λ2的光子频率v2，根据Em-En=hv可知氢原子从n=4的能级跃迁到n=2的能级的能级差大于从n=3的能级跃迁到n=2的能级时的能极差，所以波长为λ1的光子是氢原子从n=3能级直接跃迁到n=2能级辐射出来的，故A错误；nB、根据光电效应方程Ekm=hv-W0可知频率为v1的光产生光电子的最大初动能较小，故B错误；CD、光电流的大小与入射光的强度有关，增大光照强度，光电流的饱和值随之增大；在一定频率与强度的光照射下，开始时，光电流随电压U的增加而增大，当U大到一定程度时，光电流达到饱和值，这时即使再增大电压U，光电流不会再增加，故D正确，C错误；故选D。11．将静止在P点的原子核置于匀强磁场中（匀强磁场的方向图中未画出），能发生α衰变或β衰变，衰变后沿垂直于磁场的方向射入匀强磁场中，得到轨迹圆弧AP和轨迹圆弧PB，两轨迹在P点相切，它们的半径RAP与RPB之比为44:1，则A．发生了α衰变，磁场垂直纸面向外，原核电荷数为90B．发生了α衰变，磁场垂直纸面向里，原核电荷数为86C．发生了β衰变，磁场垂直纸面向里，原核电荷数为45D．发生了β衰变，磁场垂直纸面向外，原核电荷数为43【答案】D【解析】【详解】两粒子运动方向相反，受洛伦兹力方向相同，可知两粒子带异种电荷，可知发生的是β衰变；根据动量守恒定律，两粒子动量等大反向，由r=mvqB∝1q，则两粒子的电量之比为1：44，因β射线带一个负电荷，则原核电荷数为43，根据左手定则可知，磁场垂直纸面向外，故选D.12．下列说法正确的是()A．92238U衰变为86222Rn要经过4次α衰变和2次β衰变B．一束光照射到某金属表面上产生了光电效应，增大光的强度可以增加光电子的最大初动能C．铋210的半衰期是5天，1克铋210经过10天全部衰变为其它原子核D．查德威克发现中子的反应方程式是：24He+1327Al→1530P+01n【答案】A【解析】【详解】A、根据质量数守恒和电荷数守恒知U衰变为Rn，需经过8次α衰变和6次β衰变，每经过一次β衰变就会有一个中子转变为质子，同时放出一个电子，所以共有6个中子转化为质子，故A正确；nB、根据光电效应方程Ekm=hν-W0，光电子最大初动能与光的强度无关，故B错误；C、铋210的半衰期是5天，经过10天后，发生2个半衰期，有34数发生衰变，即有14g的铋还没有衰变，故C错误；D、查德威克发现中子的核反应属于人工核转变，根据质量数与质子数守恒：24He+49Be→612C+01n，故D错误；故选A.13．关于近代物理的知识，下列说法正确的是A．查德威克发现质子的核反应方程为714N+24He→817O+11HB．β衰变就是原子核内的一个质子转化为一个中子和电子，电子被释放出来C．铀核裂变的一种核反应方程为92235U→56141Ba+3692Kr+201nD．若氢原子从n＝6的能级向n＝1的能级跃迁时辐射出的光不能使某金属发生光电效应，则氢原子从n＝6的能级向n＝2的能级跃迁时辐射出的光也不能使该金属发生光电效应【答案】D【解析】【详解】发现质子的是卢瑟福，故A错误；β衰变实质是原子核内的一个中子转化为一个质子和电子，这个电子以β射线的形式释放出来，故B错误；铀核需要俘获一个慢中子才能发生裂变，其中的一种核反应方程92235U+01n→56141Ba+3692Kr+301n，故C错误；根据玻尔理论可知，氢原子从n＝6的能级向n＝1的能级跃迁时辐射出的光的能量大于氢原子从n＝6的能级向n＝2的能级跃迁时辐射出的光的能量，结合光电效应发生的条件可知，若氢原子从n＝6的能级向n＝1的能级跃迁时辐射出的光不能使某金属发生光电效应，则氢原子从n＝6的能级向n＝2的能级跃迁时辐射出的光也不能使该金属发生光电效应，故D正确。故选D.14．下列说法正确的是A．核泄漏污染物55137Cs能够产生对人体有害的辐射，核反应方程式为55137Cs→56137Ba+X，X为电子B．某些原子核能够放射出β粒子，说明原子核内有β粒子C．原子核的结合能越大，原子核越稳定D．若氢原子从n=6能级向n=1能级跃迁时辐射出的光不能使某金属发生光电效应，则氢原子从n=6能级向n=2能级跃迁时辐射出的光一定能使该金属发生光电效应【答案】A【解析】【详解】根据质量数守恒与电荷数守恒可知，选项A的核反应方程式55137Cs→56137Ba+X中，可以判断X的质量数为0，电荷数为：z=55-56=-1，所以X为电子，故A正确；原子核能够放射出β粒子，是由于原子核内发生β衰变，其中的中子转化为质子而放出的电子，故B错误；原子核的比结合能越大，原子核越稳定，故C错误；根据玻尔理论可知，氢原子从n=6能级向n=1能级跃迁时减小的能量大于氢原子从n=6能级向n=2能级跃n迁时减小的能量，所以氢原子从n=6能级向n=1能级跃迁时辐射出的光子的能量大于氢原子从n=6能级向n=2能级跃迁时辐射出的光的能量，根据光电效应发生的条件可知，若氢原子从n=6能级向n=1能级跃迁时辐射出的光不能使某金属发生光电效应，则氢原子从n=6能级向n=2能级跃迁时辐射出的光也不能使该金属发生光电效应，故D错误。故选A。15．90232Th具有放射性，经以下连续衰变过程，最后生成稳定的82208Pb：90232Th→88228Ra→89228Ac→90228Th→…→82208Pb，下列说法正确的是A．90232Th和90228Th属于放射性同位素，其原子核中子数相同，质子数不同B．88228Ra发生β衰变后变为89228Ac，说明88228Ra原子核内有β粒子C．88228Ra的半衰期约为6.7年，将该元素掺杂到其他稳定元素中，半衰期将增大D．整个衰变过程共发生6次α衰变和4次β衰变【答案】D【解析】【详解】A、90232Th和90228Th具有相同的质子数属于放射性同位素，其原子核质子数相同，中子数不同，故A错误；B、88228Ra发生β衰变后变为89228Ac，是88228Ra原子核内一个中子转化为一个质子数放出电子，并非原子核内有电子，故B错误；C、元素的半衰期不随物理和化学状态的改变而改变，故C错误；D、β衰变质量数不变，故232-208=4x，则x=6，发生6次α衰变，根据电荷数守恒可知：90-82=2x-y，得到：y=4，故发生4次β衰变，故D正确。16．2018年中国散裂中子源（CSNS）将迎来验收，目前已建设的3台谱仪也将启动首批实验．有关中子的研究，下列说法正确的是A．90234Th核发生一次α衰变，新核与原来的原子核相比，中子数减少了4B．一个氘核和一个氚核经过核反应后生成氦核和中子是原子核衰变反应C．卢瑟福通过分析α粒子散射实验结果，发现了质子和中子D．中子和其他微观粒子，都具有波粒二象性【答案】D【解析】【分析】依据质量数与质子数守恒，裂变是较重的原子核分裂成较轻的原子核的反应；卢瑟福通过分析α粒子散射实验结果，提出了原子的核式结构模型；所有粒子都具有波粒二象性，即可求解；【详解】A、α衰变的本质是发生衰变的核中减小2个质子和2个中子形成氦核，所以一次α衰变，新核与原来的核相比，中子数减小了2，故A错误；B、裂变是较重的原子核分裂成较轻的原子核的反应，而该反应是较轻的原子核的聚变反应，故B错误；nC、卢瑟福通过分析α粒子散射实验结果，提出了原子的核式结构模型，查德威克通过α粒子轰击铍核获得碳核的实验发现了中子，故C错误；D、所有粒子都具有波粒二象性，故D正确；故选D。17．如图所示,地面上A、B两处的中点处有一点光源S，甲观察者站在光源旁,乙观察者乘坐速度为v（接近光速）的光火箭沿AB方向飞行.两观察者身边各有一只事先在地面校准了的相同的时钟.下列对相关现象的描述中，正确的是（）A．甲测得的AB间的距离大于乙测得的AB间的距离B．甲认为飞船中的钟变慢了，乙认为甲身边的钟变快了C．甲测得光速为c，乙测得的光速为c-vD．当光源S发生一次闪光后，甲认为A、B两处同时接收到闪光，乙则认为A先接收到闪光【答案】A【解析】【分析】利用相对论的重要结论，如时间变慢t'=t⋅11-v2c2、长度收缩假说L=L01-c2v2、质速关系式和质能关系式分析现象.【详解】A．由爱因斯坦的长度收缩原理L=L01-c2v2，可知运动的速度v越大，测出的距离L越短，则乙测得的AB间的距离小于甲测得的AB间的距离；故A正确.B．由时间变慢假说t'=t⋅11-v2c2，可知运动的速度v越大，时间变慢，即乙测得的时间变长；故B错误.C．根据爱因斯坦的光速不变原理，可知甲乙在两种不同的参考系里测出的光速都为c；故C错误.D．甲乙在两种不同的参考系里测出的光速都为c,距离恒定，则AB两处都是同时接收到闪光；故D错误.故选A.【点睛】本题考查了爱因斯坦的相对论知识，明确不同参考系中光速不变，在接近光速的参考系中时间变慢，长度变短，质量变大.18．以下说法正确的是：()A．n氢原子核外电子从半径较小的轨道跃迁到半径较大的轨道时，电子的动能减小，原子电势能增大，原子能量减小；B．紫外线照射到金属锌板表面时能够产生光电效应，则当增大紫外线的照射强度时，从锌板表面逸出的光电子的个数增多，光电子的最大初动能增大；C．氢原子光谱有很多不同的亮线，说明氢原子能发出很多不同的频率的光，它的光谱是连续谱；D．天然放射现象的发现揭示了原子核有复杂的结构，b射线是原子核内的中子转变为质子时产生的高速电子流。【答案】D【解析】【分析】库仑力对电子做负功，所以动能变小，电势能变大（动能转为电势能），因为吸收了光子，总能量变大；根据光电效应发生条件，可知，光电子的最大初动能与入射频率有关，与入射的强度无关；根据连续光谱与特征光谱的不同；α粒子散射现象的发现揭示了原子核有复杂的结构，即可求解．【详解】根据波尔理论可知，核外电子从半径较小的轨道跃迁到半径较大的轨道时，氢原子的电势能增大，核外电子遵循：ke2r2=mv2r，据此可知电子的动能减小；再据能级与半径的关系可知，原子的能量随半径的增大而增大。故A错误；据光电效应可知，紫外线照射到金属锌板表面时能够发生光电效应，则当增大紫外线的照射强度时，即光子个数增多，所以从锌板表面逸出的光电子的个数越多，但光电子的最大初动能不变。故B错误；光谱有很多不同的亮线，说明氢原子能发出很多不同频率的光，是特征谱线，但它的光谱不是连续谱，故C错误；α粒子散射现象的发现揭示了原子核有复杂的结构，β射线是原子核内的中子转变为质子时产生的，故D正确。故选D.【点睛】理解原子跃迁的能量变化，同时掌握电子跃迁过程中，动能与电势能及总能量是如何变化等知识点，注意核外电子的动能、电势能和能量与轨道半径的关系，掌握α粒子散射现象与天然放射现象的区别，及影响光电子的最大初动能的因素．19．下列说法正确的是()A．原子核的结合能越大，原子核越稳定B．某些原子核能够放射出β粒子，说明原子核内有β粒子C．核泄漏污染物55137Cs能够产生对人体有害的辐射，核反应方程式为55137Cs→56137Ba+X，X为电子D．若氢原子从n=6能级向n=1能级跃迁时辐射出的光不能使某金属发生光电效应，则氢原子从n=6能级向n=2能级跃迁时辐射出的光能可能使该金属发生光电效应【答案】C【解析】【详解】原子核的比结合能越大，原子核越稳定，选项An错误；某些原子核能够放射出β粒子，这是核内的中子转化为质子时放出的负电子，不能说明原子核内有β粒子，选项B错误；核泄漏污染物55137Cs能够产生对人体有害的辐射，核反应方程式为55137Cs→56137Ba+X，X电荷数为-1，质量数为零，所以为电子，选项C正确；若氢原子从n=6能级向n=1能级跃迁时辐射出的光不能使某金属发生光电效应，而氢原子从n=6能级向n=2能级跃迁时辐射出的光子的能量小于从n=6能级向n=1能级跃迁时辐射出的光子的能量，则不能使该金属发生光电效应，选项D错误；故选C.20．一个氢原子从量子数n=2的能级跃迁到量子数n=3的能级，该氢原子A．吸收光子，能量增加B．放出光子，能量减少C．放出光子，能量增加D．吸收光子，能量减少【答案】A【解析】【分析】氢原子从低能级向高能级跃迁要吸收光子，能量增加；从高能级向低能级跃迁要放出光子，能量减少.【详解】一个氢原子在一个定态具有的能量是电子圆周运动的动能和势能之和，能量为E=E1n2，E1=-13.6eV，可知量子数越大，能量越高，故氢原子从低能级向高能级跃迁要吸收光子，而能量增加；故选A.【点睛】本题考查了原子核式结构模型和原子的跃迁；能量变化可类比人造卫星的变轨原理.二、多选题21．波长为λ1和λ2的两束可见光入射到双缝，在光屏上观察到干涉条纹，其中波长为λ1的光的条纹间距大于波长为λ2的条纹间距。则（下列表述中，脚标“1”和“2”分别代表波长为λ1和λ2的光所对应的物理量）A．这两束光的光子的动量p1＞p2B．这两束光从玻璃射向真空时，其临界角C1＞C2C．这两束光都能使某种金属发生光电效应，则遏止电压U1＞U2D．这两束光由氢原子从不同激发态跃迁到n＝2能级时产生，则相应激发态的电离能△E1＞△E2【答案】BD【解析】【详解】A．根据双峰干涉的条纹间距的表达式Δx=ldλ可知λ1>λ2，由P=hλ可知p1γ0，用另一频率的B单色光照射时不发生光电效应，知γB<γ0，所以A光的频率大于B光的频率，A正确B错误；发生光电效应时，电子从光电管右端运动到左端，而电流的方向与电子定向移动的方向相反，所以流过电流表G的电流方向是a流向b，故C正确D错误．38．一含有光电管的电路如图甲所示，乙图是用a、b、c光照射光电管得到的I﹣U图线，Uc1、Uc2表示截止电压，下列说法正确的是（　　）nA．甲图中光电管得到的电压为正向电压B．a、b光的波长相等C．a、c光的波长相等D．a、c光的光强相等【答案】AC【解析】如图可知，从金属出来的电子在电场力作用下，加速运动，则对应电压为正向电压，故A正确；光电流恰为零，此时光电管两端加的电压为截止电压，对应的光的频率为截止频率，可知，a、c光对应的截止频率小于b光的截止频率，根据，入射光的频率越高，对应的截止电压U截越大．a光、c光的截止电压相等，所以a光、c光的频率相等，则a、c光的波长相等；因b光的截止电压大于a光的截止电压，所以b光的频率大于a光的频率，则a光的波长大于b光的波长，故B错误，C正确；由图可知，a的饱和电流大于c的饱和电流，而光的频率相等，所以a光的光强大于c光的光强，故D错误；故选AC点睛：解决本题的关键掌握截止电压、截止频率，以及理解光电效应方程，同时注意正向电压与反向电压的区别．39．1905年，爱因斯坦把普朗克的量子化概念进一步推广，成功地解释了光电效应现象，提出了光子说．在给出与光电效应有关的四个图象中，下列说法正确的是（　　）A．图1中，当紫外线照射锌板时，发现验电器指针发生了偏转，说明锌板带正电，验电器带负电nB．图2中，从光电流与电压的关系图象中可以看出，电压相同时，光照越强，光电流越大，说明遏止电压和光的强度有关C．图3中，若电子电量用e表示，v1、vc、U1已知，由Uc-v图象可求得普朗克常量的表达式为h=U1ev1-vcD．图4中，由光电子最大初动能Ek与入射光频率v的关系图象可知该金属的逸出功为E或hvo【答案】CD【解析】【分析】验电器的指针发生偏转，仅仅能说明验电器带电；光照越强，光电流越大，说明饱和光电流与光的强度有关；入射光的频率增大，光电子的最大初动能增大，遏止电压增大．根据光电效应方程得出Uc-γ的关系式，通过关系式得出斜率、截距表示的含义．根据光电效应方程，结合图线的纵轴截距求出金属的逸出功，结合横轴截距得出金属的极限频率，从而得出逸出功．【详解】当紫外线照射锌板时，发现验电器指针发生了偏转，仅仅能说明验电器带电；发生光电效应后锌板带正电，所以验电器也带正电，A错误；图2中，从光电流与电压的关系图象中可以看出，电压相同时，光照越强，光电流越大，说明饱和光电流与光的强度有关，不能说明遏止电压和光的强度有关，B错误；根据Ekm=hν-W0=eUc，解得UC=hνe-hνce，图线的斜率k=he=U1ν1-νc，则h=U1eν1-νc，C正确；根据光电效应方程Ek=hγ-W0，当γ=0时Ek=-W0，由图象知纵轴截距-E，所以W0=E，即该金属的逸出功E；图线与γ轴交点的横坐标是γ0，该金属的逸出功hγ0，D正确。【点睛】该题考查对光电效应的规律以及与光电效应有关的几个图象的理解，可以结合以下两个方面对题目进行解答：1．几个名词解释（1）遏止电压：使光电流减小到零时的最小反向电压UC．（2）截止频率：能使某种金属发生光电效应的最小频率叫做该种金属的截止频率（又叫极限频率）．不同的金属对应着不同的截止频率．（3）逸出功：电子从金属中逸出所需做功的最小值，叫做该金属的逸出功．2．光电效应规律（1）每种金属都有一个极限频率，入射光的频率必须大于极限频率才能产生光电效应．（2）光电子的最大初动能与入射光的强度无关，只随入射光频率的增大而增大．（3）只要入射光的频率大于金属的极限频率，照到金属表面时，光电子的发射几乎是瞬时的，一般不超过10-9s，与光的强度无关．（4）当入射光的频率大于金属的极限频率时，饱和光电流的强度与入射光的强度成正比．40．氢原子能级图的一部分如图所示，a、b、c分别表示氢原子在不同能级间的三种跃迁途径，设在a、b、cn三种跃迁过程中，放出光子的能量和波长分别是Ea、Eb、Ec和λa、λb、λc，则(　　)A．λb＝λa＋λcB．1λb=1λa+1λcC．λb＝λaλcD．Eb＝Ea＋Ec【答案】BD【解析】能级3和能级1间的能级差等于3、2间的能级差和2、1间的能级差之和，所以Eb=Ea+Ec，根据光子能量与波长的关系有：hcλb＝hcλa+hcλc，即1λb＝1λa+1λc．故BC正确，A错误．c光的光子能量小于a光的光子能量，a光恰好能使某金属发生光电效应，则c光不能使某金属发生光电效应．故D错误．故选：BC.