【物理】2019届二轮复习专题五第3讲波粒二象性　原子和原子核教案 17页

第 3 讲　波粒二象性　原子和原子核 [历次选考考情分析] 考试要求 历次选考统计 章 知识 内容 必考 加试 2015/10 2016/04 2016/10 2017/04 2017/11 2018/04 能量量 子化 b 15 光的粒 子性 c 14 16 15 15 粒子的 波动性 c 16 15 概率波 b 波 粒 二 象 性 不确定 性关系 b 14 电子的 发现 a 原子的 核式结 构模型 b 氢原子 光谱 b 原 子 结 构 玻尔的 原子模 型 c 14 14 15 14 15 15 原子核 的组成 a 放射性 元素的 衰变 c 14 14 14 原 子 核 探测射 线的方 法 a 放射性 的应用 与防护 a 核力与 结合能 c 16 14 14 14 核裂变 c 16 14 核聚变 c 14 粒子和 宇宙 a 考点一　光电效应的规律和理解 1．光电效应 在光的照射下金属中的电子从金属表面逸出的现象，叫做光电效应，发射出来的电子叫做光 电子． 2．实验规律 (1)每种金属都有一个极限频率． (2)光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)光照射到金属表面时，光电子的发射几乎是瞬时的． (4)在光的颜色不变的情况下，入射光越强，饱和电流越大． 3．爱因斯坦光电效应方程 (1)光子：光不仅在发射和吸收时能量是一份一份的，而且光本身就是由一个个不可分割的能 量子组成的，这些能量子称为光子，频率为 ν 的光的能量子为 hν. (2)爱因斯坦光电效应方程 ①表达式：hν＝Ek＋W0 或 Ek＝hν－W0. ②物理意义：金属中电子吸收一个光子获得的能量是 hν，这些能量一部分用于克服金属的逸 出功 W0，剩下的表现为逸出后电子的初动能 Ek. 例 1 　(多选)如图 1 甲所示，在光电效应实验中，某同学用相同频率的单色光，分别照射阴 极材料为锌和铜的两个不同的光电管，结果都能发生光电效应．图乙为某中一个光电管的遏 止电压 Uc 随入射光频率 ν 变化的函数关系图象．对于这两个光电管，下列判断正确的是(　　) 图 1 A．因为材料不同逸出功不同，所以遏止电压 Uc 不同 B．光电子的最大初动能不同 C．因为光强不确定，所以单位时间逸出的光电子数可能相同，饱和光电流也可能相同 D．两个光电管的 Uc－ν 图象的斜率可能不同 答案　ABC 解析　根据 Ek＝hν－W0 和 eUc＝Ek 联立得：eUc＝hν－W0 即 Uc＝hν e －W0 e ，可知，入射光的频 率相同，逸出功 W0 不同，则遏止电压 Uc 也不同，故 A 正确．根据 Ek＝hν－W0 得，相同的 频率，不同的逸出功，则光电子的最大初动能也不同，故 B 正确．虽然光的频率相同，但光 强不确定，所以单位时间逸出的光电子数可能相同，饱和光电流也可能相同，故 C 正确．由 Uc＝hν e －W0 e ，可知，Uc－ν 图象的斜率 k＝h e＝常数，所以两个光电管的 Uc－ν 图象的斜率一 定相同，故 D 错误． 1．(多选)在演示光电效应的实验中，原来不带电的一块锌板与灵敏验电器相连，用蓝色弧光 灯照射锌板时，验电器的指针张开了一个角度，如图 2 所示，则(　　) 图 2 A．验电器指针带正电 B．验电器指针带负电 C．改用紫色弧光灯照射锌板时，原来不带电的验电器的指针能张开一个角度 D．改用黄色弧光灯照射锌板时，只要光足够强，原来不带电的验电器的指针一定能张开一 个角度 答案　AC 解析　锌板在弧光灯照射下，发生光电效应，有光电子逸出，锌板失去电子带正电，验电器 与锌板相连，导致指针带正电，故 A 正确，B 错误；改用紫色弧光灯照射锌板时，紫光频率 大于蓝光，那么原来不带电的验电器，其指针会张开一个角度，故 C 正确；改用黄色弧光灯 照射锌板时，黄光频率小于蓝光，不一定能发生光电效应，原来不带电的验电器的指针不一 定会张开一个角度，故 D 错误． 2．(多选)光电效应实验中，下列表述正确的是(　　) A．发生光电效应时，光照越强，光电流越大 B．入射光足够强就可以有光电流 C．遏止电压与入射光的频率有关 D．入射光频率大于极限频率才能产生光电子 答案　ACD 解析　光电流的大小与光电子的多少有关，增大光的强度，可以增大光电流，光照越强，光 电流越大，故 A 正确；无论光强多强，光照时间多长，只要光的频率小于极限频率就不能产 生光电效应，故 B 错误；根据爱因斯坦光电效应方程可知，超过极限频率的入射光频率越高， 所产生的光电子的最大初动能就越大，对应的遏止电压越大，故 C 正确；无论光强多强，光 照时间多长，只有光的频率大于极限频率才能产生光电效应，故 D 正确． 3．(多选)(2018·新高考研究联盟联考)研究光电效应的实验电路图如图 3a 所示，其光电流与 电压的关系如图 b 所示．则下列说法中正确的是(　　) 图 3 A．若把滑动变阻器的滑动触头向右滑动，光电流一定增大 B．图线甲与乙是同一种入射光，且甲的入射光强度大于乙光 C．由图可知，乙光的频率小于丙光频率 D．若将甲光换成丙光来照射锌板，其逸出功将减小 答案　BC 考点二　玻尔理论和能级 1．玻尔理论的理解 (1)电子绕核运动的半径是不连续的； (2)电子跃迁辐射光子的频率不等于电子绕核圆周运动的频率； (3)实物粒子也能使原子发生能级跃迁； (4)能级之间跃迁时放出的光子频率是不连续的． 2．两类能级跃迁 (1)自发跃迁：高能级→低能级，释放能量，发出光子． 光子的频率 ν＝ΔE h ＝E 高－E 低 h . (2)受激跃迁：低能级→高能级，吸收能量． ①光照(吸收光子)：光子的能量必须恰等于能级差 ΔE. ②碰撞：只要入射粒子能量大于或等于能级差即可，E 外≥ΔE. ③大于电离能的光子被吸收，原子被电离． 3．谱线条数的确定方法 (1)一个处于第 n 能级的氢原子跃迁发出可能的光谱线条数最多为 n－1. (2)一群处于第 n 能级的氢原子跃迁发出可能的光谱线条数的两种求解方法： ①用数学中的组合知识求解：N＝C2n＝n(n－1) 2 . ②利用能级图求解：在氢原子能级图中将氢原子跃迁的各种可能情况一一画出，然后相加． 例 2 　(多选)(2018·浙江 4 月选考·15)氢原子的能级图如图 4 所示，关于大量氢原子的能级跃 迁，下列说法正确的是(可见光的波长范围为 4.0×10－7 m～7.6×10－7 m，普朗克常量 h＝ 6.6×10－34 J·s，真空中的光速 c＝3.0×108 m/s)(　　) 图 4 A．氢原子从高能级跃迁到基态时，会辐射 γ 射线 B．氢原子处在 n＝4 能级时，会辐射可见光 C．氢原子从高能级向 n＝3 能级跃迁时，辐射的光具有显著的热效应 D．氢原子从高能级向 n＝2 能级跃迁时，辐射的光在同一介质中传播速度最小的光子能量为 1.89 eV 答案　BC 解析　γ 射线是原子核衰变时产生的高能电磁波，与核外电子无关，故 A 选项错误；电子从 高能级向低能级跃迁时辐射出光子，根据 ΔE＝hν＝hc λ，可得可见光光子的能量范围为 1.63 eV～3.09 eV.从 n＝4 能级跃迁到 n＝2 能级 ΔE＝2.55 eV，处在可见光能量范围内，故 B 选项 正确；从高能级向 n＝3 能级跃迁辐射出最大能量为 ΔE＝1.51 eV<1.63 eV，属于红外线，具 有热效应，所以 C 选项正确；传播速度越小，折射率越大，光子频率越大，能量越大，而从 高能级向 n＝2 能级跃迁时最大能量为 3.4 eV，所以 D 选项错误． 4．(多选)下列关于玻尔原子理论及氢原子能级的说法，正确的是(　　) A．原子中的电子运动轨道分布是连续的 B．原子中的电子在某一定态时，电子绕原子核运动，但不向外辐射能量 C．氢原子的核外电子由一个能级跃迁到另一个能级吸收光子时，氢原子的能量不变 D．一群氢原子从 n＝3 能级向 n＝1 能级跃迁，最多能发出 3 种不同频率的光子 答案　BD 解析　原子的不同能量状态与电子沿不同的圆轨道绕核运动相对应，而电子的可能轨道的分 布是不连续的，故 A 错误；原子处于称为定态的能量状态时，虽然电子做加速运动，但并不 向外辐射能量，故 B 正确；核外电子由一个能级跃迁到另一个能级时，吸收一定频率的光子 后，能量会增大，故 C 错误；氢原子向低能级跃迁时是随机的，一群处于 n＝3 能级的氢原 子向低能级跃迁时最多可能发出 C23＝3 种不同频率的光子，故 D 正确． 5.(多选)如图 5 所示，μ 子与氢原子核(质子)构成的原子称为 μ 氢原子(bydrogen muonatom)．它 在原子核物理的研究中有重要作用．图为 μ 氢原子的能级示意图，假定光子能量为 E 的一束 光照射容器中大量处于 n＝2 能级的 μ 氢原子，μ 氢原子吸收光子后，发出频率为 ν1、ν2、ν3、 ν4、ν5 和 ν6 的光，且频率依次增大，则(　　) 图 5 A．μ 氢原子吸收光子后处于 n＝5 能级 B．μ 氢原子吸收光子后处于 n＝4 能级 C．E 等于 h(ν6－ν4) D．E 等于 h(ν5－ν2) 答案　BC 解析　由 n＝C2m＝6，解得：m＝4，即 μ 氢原子吸收能量后先从 n＝2 能级跃迁到 n＝4 能级， 然后从 n＝4 能级向低能级跃迁，故 A 错误，B 正确．辐射光子按能量从小到大的顺序排列 为能级 4 到能级 3，能级 3 到能级 2，能级 4 到能级 2，能级 2 到能级 1，能级 3 到能级 1， 能级 4 到能级 1.所以能量 E 与 hν3 相等，也等于 h(ν1＋ν2)，也等于 h(ν6－ν4)，故 C 正确，D 错误． 6．(多选)根据国家科技部 2017 年 3 月 6 日报道，迄今为止，科学家已经成功检测定位了纳 米晶体结构中的氢原子，按玻尔氢原子理论，氢原子的能级如图 6 所示，下列判断正确的是 (　　) 图 6 A．用光子能量为 13.01 eV 的光照射一群处于基态的氢原子，可观测到多种不同频率的光 B．大量处于 n＝4 激发态的氢原子向基态跃迁时，可能发出 6 条光谱线 C．氢原子从 n＝4 激发态跃迁到 n＝2 激发态需要吸收光子 D．氢原子的核外电子由高能级跃迁到低能级时，氢原子的电势能减小，电子的动能增大 答案　BD 解析　氢原子发生能级跃迁的能量差：－13.6 eV＋13.01 eV＝－0.59 eV，氢原子没有－0.59 eV 的能级，故 A 错误；大量处于 n＝4 激发态的氢原子向基态跃迁时可发出的光谱线条数为 n(n－1) 2 ＝6 种，故 B 正确；氢原子由高能级态向低能级态跃迁时辐射光子，故 C 错误；氢原 子的核外电子由高能级跃迁到低能级时，轨道半径减小，电场力做正功，氢原子电势能减小， 电子的动能增大，D 正确． 7．(多选)(2018·嘉兴一中期末)如图 7 是氢原子能级图，大量处在激发态 n＝5 能级的氢原子 向低能级跃迁，a 是从 n＝4 能级跃迁到 n＝2 能级产生的光，b 是从 n＝5 能级跃迁到 n＝3 能 级产生的光．已知某金属的极限频率 ν＝5.53×1014 Hz，普朗克常量 h＝6.6×10－34 J·s，电子 电荷量 e＝1.6×10－19 C，则(　　) 图 7 A．在相同的双缝干涉实验装置中，a 光产生的干涉条纹间距比 b 光的更宽 B．a 光和 b 光的光子动量之比为 255∶97 C．用 a 光照射该金属时，能产生最大初动能为 0.27 eV 的光电子 D．在同样的玻璃中，a 光的传播速度大于 b 光的传播速度 答案　BC 考点三　核反应与核能 1．核反应的四种类型 类型 可控性 核反应方程典例 α 衰变 自发 23892 U→23490 Th＋42He 衰变 β 衰变 自发 23490 Th→23491 Pa＋　 0－1e 147 N＋42He→178 O＋11H(卢瑟福发现质子) 42He＋94Be→126 C＋10n(查德威克发现中子) 2713Al＋42He→3015P＋10n 人工转变 人工控制 3015P→3014Si＋ 0＋1e 约里奥—居里夫妇发现放射性 同位素，同时发现正电子 重核裂变 比较容易进 行人工控制 23592 U＋10n→14456 Ba＋8936Kr＋310n 23592 U＋10n→13654 Xe＋9038Sr＋1010n 轻核聚变 很难控制 21H＋31H→42He＋10n 2．对质能方程的理解 (1)一定的能量和一定的质量相联系，物体的总能量和它的质量成正比，即 E＝mc2. 方程的含义：物体具有的能量与它的质量之间存在简单的正比关系，物体的能量增大，质量 也增大；物体的能量减少，质量也减少． (2)核子在结合成原子核时出现质量亏损 Δm，其能量也要相应减少，即 ΔE＝Δmc2. (3)原子核分解成核子时要吸收一定的能量，相应的质量增加 Δm，吸收的能量为 ΔE＝Δmc2. 例 3 　(多选)(2018·温州市期中)我国首次使用核电池随“嫦娥三号”软着陆月球，并用于嫦 娥三号的着陆器和月球车上，核电池是通过半导体换能器，将放射性同位素衰变过程中释放 出的能量转变为电能．嫦娥三号采用放射性同位素 23994 Pu，静止的 23994 Pu 衰变为铀核 23592 U 和 α 粒子，并放出频率为 ν 的 γ 光子，已知 23994 Pu、23592 U 和 α 粒子的质量分别为 mPu、mU、mα.下列 说法正确的是(　　) A. 23994 Pu 的衰变方程为 23994 Pu→23592 U＋42He＋γ B．此核反应过程中质量亏损为 Δm＝mPu－mU－mα C．释放出的 γ 光子的能量为(mPu－mU－mα)c2 D．反应后 23592 U 和 α 粒子结合能之和比 23994 Pu 的结合能大 答案　ABD 解析　根据质量数守恒与电荷数守恒可知，23994 Pu 的衰变方程为 23994 Pu→23592 U＋42He＋γ，故 A 正 确；此核反应过程中的质量亏损等于反应前后质量的差，为 Δm＝mPu－mU－mα，故 B 正确； 释放的 γ 光子的能量为 hν，核反应的过程中释放的能量：E＝(mPu－mU－mα)c2，由于核反应 的过程中释放的核能转化为新核与 α 粒子的动能以及光子的能量，所以光子的能量小于(mPu －mU－mα)c2，故 C 错误；23994 Pu 衰变成 23592 U 和 α 粒子后，释放核能，将原子核分解为单个的 核子需要的能量更大，原子变得更稳定，所以反应后 23592 U 和 α 粒子结合能之和比 23994 Pu 的结 合能大，故 D 正确． 8．(多选)(2018·绍兴市选考诊断)人类对微观世界进行探索的过程中，下列说法正确的是(　　) A．G.P.汤姆孙从实验中发现了电子衍射现象，说明实物粒子也具有波动性 B．查德威克用 α 粒子轰击铍核发现中子的核反应为 42H＋94Be→01n＋126 C C．有些元素的半衰期会随外界温度和压强的改变而略微改变 D．一般化学反应只是核外电子的改变，而核反应则是原子核的改变．所以一般化学反应能 量改变比核反应小 答案　AD 9．(多选)146 C 能自发地进行 β 衰变，下列判断正确的是(　　) A.146 C 经 β 衰变后变成 126 C B.146 C 经 β 衰变后变成 147 N C.146 C 发生 β 衰变时，原子核内一个质子转化成中子 D.146 C 发生 β 衰变时，原子核内一个中子转化成质子 答案　BD 解析　发生 β 衰变时，原子核中的一个中子转变为一个质子和一个电子，电子释放出来，所 以每发射一个 β 粒子，一个中子转化为质子，依据质量数与电荷数守恒，则有 146 C→147 N＋ 0－1 e，故 B、D 正确，A、C 错误． 10．(多选)(2018·浙江 4 月选考·14)下列说法正确的是(　　) A．组成原子核的核子越多，原子核越稳定 B.23892 U 衰变为 22286 Rn 经过 4 次 α 衰变，2 次 β 衰变 C．在 LC 振荡电路中，当电流最大时，线圈两端电势差也最大 D．在电子的单缝衍射实验中，狭缝变窄，电子动量的不确定量变大 答案　BD 解析　比结合能越大，表示原子核中核子结合得越牢靠，原子核越稳定，故 A 错误；23892 U 衰 变为 22286 Rn，质量数减少 16，电荷数减少 6，由于原子核经过一次 α 衰变，质子数减少 2，质 量数减少 4，经过一次 β 衰变，质子数增加 1，质量数不变．所以有：α 衰变次数 m＝238－222 4 ＝4；β 衰变次数 n＝8－(92－86) 1 ＝2，所以 B 正确；当线圈两端电势差最大时，电流变化率 最大，此时电流为 0，故 C 错误；在电子的单缝衍射实验中，狭缝越窄，屏上中央亮条纹越 宽，即能更准确地测得电子的位置．根据不确定性关系 ΔxΔp≥ h 4π，电子动量的不确定量变得 更大，故 D 正确． 11．(多选)目前核电站都是利用铀核裂变释放大量核能进行发电，其发生的核反应方程是23592 U ＋10n→14156 Ba＋9236Kr＋X10n，一座发电功率为 P＝1.00×106 kW 的核电站，核能转化为电能的效 率 η＝50%，每次核反应过程中放出的核能 ΔE＝2.78×10－11 J，铀核的质量 mU＝390×10－27 kg，则下列说法正确的是(　　) A．X＝3 B．每年核电站消耗 23592 U 的能量约为 6.3×1016 J C．每年消耗 23592 U 的数目约为 2.27×1024 个 D．每年消耗 23592 U 的质量约为 885 kg 答案　ABD 解析　根据核反应方程遵循质量数和电荷数守恒知，X＝3，A 正确；因核电站发电效率为 50%， 则核电站消耗 23592 U 的功率为 P′＝ P 50%＝2.00×106 kW，核电站每年消耗 23592 U 的能量为 W＝ P′t＝2.00×109×365×24×3 600 J≈6.3×1016 J，B 正确；产生这些能量消耗的铀核的数目： n ＝ W ΔE＝ 6.3 × 1016 2.78 × 10－11≈2.27×1027( 个 ) ， C 错 误 ； 每 年 消 耗 23592 U 的 质 量 为 M ＝ nmU ＝ 2.27×1027×390×10－27 kg≈885 kg，D 正确． 专题强化练 1．(多选)(2018·七彩阳光联盟期中)下列说法正确的是(　　) A．光的偏振现象说明光是横波 B．氢原子光谱规律的发现揭示了氢原子的波动性 C．一个光子与一个静止的电子碰撞而被散射，散射光子的波长大于原来光子的波长 D．在光电效应实验中，用频率为 ν 的光照射光电管阴极，发生了光电效应，形成的光电流 与加在光电管阴极和阳极的电压成正比 答案　AC 2．下列说法正确的有(　　) A．用红光照射某金属表面时发生光电效应，改用紫光照射时也一定能发生光电效应 B．用紫光照射某金属表面时发生光电效应，改用红光照射时也一定能发生光电效应 C．原子核放出 β 粒子后，转变成新核所对应的元素是原来元素的同位素 D．改变压强、温度可改变放射性元素的半衰期 答案　A 3．(多选)(2018·台州市 3 月选考)关于天然放射现象，下列说法正确的是(　　) A.23592 U 经过 7 次 α 衰变和 4 次 β 衰变后得到 20782 Pb B．将放射性元素掺杂到其他稳定元素中，其半衰期不变 C．β 衰变所释放的电子是原子核内的质子转变成中子时产生的 D．在 α、β、γ 这三种射线中，α 射线的电离能力最强，γ 射线的穿透能力最强 答案　ABD 4．(多选)(2017·浙江 4 月选考·14)下列说法正确的是(　　) A．β、γ 射线都是电磁波 B．原子核中所有核子单独存在时质量总和大于该原子核的总质量 C．在 LC 振荡电路中，电容器刚放电时，电容器极板上电荷量最多，回路电流最小 D．处于 n＝4 激发态的氢原子共能辐射出 4 种不同频率的光子 答案　BC 解析　β 射线为高速电子流，不是电磁波，选项 A 错误．原子核的总质量小于组成它的所有 核子的质量之和，选项 B 正确．LC 振荡电路中，电容器开始放电时，由于自感线圈的阻碍 作用，因此回路电流从小变大，选项 C 正确．大量处于 n＝4 激发态的氢原子可以放出 C24＝6 种不同频率的光子，单个处于 n＝4 激发态的氢原子最多可以放出 3 种不同频率的光子，故选 项 D 错误． 5．(多选)三束单色光 1、2 和 3 的波长分别为 λ1、λ2 和 λ3(λ1＞λ2＞λ3)．分别用这三束光照射 同一种金属．已知用光束 2 照射时，恰能产生光电子．下列说法正确的是(　　) A．用光束 1 照射时，不能产生光电子 B．用光束 3 照射时，不能产生光电子 C．用光束 2 照射时，光越强，单位时间内产生的光电子数目越多 D．用光束 2 照射时，光越强，产生的光电子的最大初动能越大 答案　AC 解析　依据波长与频率的关系：λ＝c ν，因 λ1＞λ2＞λ3，那么 ν1＜ν2＜ν3；由于用光束 2 照射时， 恰能产生光电子，因此用光束 1 照射时，不能产生光电子，而光束 3 照射时，一定能产生光 电子，故 A 正确，B 错误；用光束 2 照射时，光越强，单位时间内产生的光电子数目越多， 而由光电效应方程：Ek＝hν－W0，可知，光电子的最大初动能与光的强弱无关，故 C 正确，D 错误． 6．(多选)在研究某金属的光电效应现象时，发现当入射光的频率为 ν 时，其遏止电压为 U.已 知普朗克常数为 h，电子电荷量大小为 e，下列说法正确的是(　　) A．该金属的截止频率为 ν－eU h B．该金属的逸出功为 eU－hν C．增大入射光的频率，该金属的截止频率增大 D．增大入射光的频率，该金属的遏止电压增大 答案　AD 解析　根据光电效应方程 Ek＝hν－hν0 和 eU＝Ek 得：ν0＝ν－eU h ，故 A 正确．根据光电效应 方程 Ek＝hν－W0 和 eU＝Ek 得，W0＝hν0＝hν－eU，故 B 错误．金属的截止频率与入射光的 频率无关，故 C 错误．根据光电效应方程 Ek＝hν－W0 和 eU＝Ek 得 eU＝hν－W0，可知，增 大入射光的频率，该金属的遏止电压增大，故 D 正确． 7.(多选)氢原子的部分能级如图 1 所示，已知可见光的光子能量在 1.62 eV 到 3.11 eV 之间．由 此可推知，氢原子(　　) 图 1 A．从高能级向 n＝1 能级跃迁时发出的光的波长比可见光的短 B．从高能级向 n＝2 能级跃迁时发出的光均为可见光 C．从高能级向 n＝3 能级跃迁时发出的光的频率比可见光的高 D．从 n＝3 能级向 n＝2 能级跃迁时发出的光为可见光 答案　AD 解析　从高能级向 n＝1 能级跃迁时，辐射的光子能量最小为 10.2 eV，大于可见光的光子能 量，则波长小于可见光的波长，故 A 正确．从高能级向 n＝2 能级跃迁时辐射的光子能量最 大为 3.4 eV, 大于可见光的能量，故 B 错误．从高能级向 n＝3 能级跃迁时辐射的光子能量最 大为 1.51 eV，小于可见光的光子能量，故 C 错误．从 n＝3 能级向 n＝2 能级跃迁时发出的 光子能量为 1.89 eV，在可见光能量范围之内，故 D 正确． 8．(多选)(2018·台州中学统练)下列有关说法正确的是(　　) A．铀核发生 α 衰变时，释放出 α 粒子和一定的能量，目前核电站利用的就是这一自发释放 的能量 B．如果利用紫光照射某种金属可以发生光电效应，改用红光一定不能发生光电效应 C．氢原子由较高能级跃迁到较低能级时，会释放出一定频率的光子 D．机械波和电磁波都具有干涉、衍射的特性 答案　CD 解析　核电站利用的是铀核的裂变反应释放的能量，选项 A 错误；紫光的频率大于红光，如 果利用紫光照射某种金属可以发生光电效应，改用红光不一定能发生光电效应，选项 B 错误； 氢原子由较高能级跃迁到较低能级时，会释放出一定频率的光子，选项 C 正确；机械波和电 磁波都具有干涉、衍射的特性，选项 D 正确． 9．(多选)(2018·新高考研究联盟联考)如图 2 所示的几幅图的有关说法中正确的是(　　) 图 2 A．甲图中少数 α 粒子发生了较大角度偏转，是由于原子的全部正电荷和绝大部分质量集中 在一个很小的核上 B．乙图中射线丙由 α 粒子组成，每个粒子带两个单位正电荷，射线乙不带电，一定是高速 运动的中子流 C．丙图中强黄光和弱黄光曲线交于 U 轴同一点，说明对于同种颜色的光发生光电效应时最 大初动能与光的强度无关 D．丁图为粒子通过气泡室时的照片，通过照片可以分析粒子的动量、能量及带电情况 答案　ACD 解析　题图甲中少数 α 粒子发生了较大角度偏转，是由于原子的全部正电荷和绝大部分质量 集中在一个很小的核上，选项 A 正确；题图乙中射线丙向右偏转，由左手定则可知，它由 α 粒子组成，每个粒子带两个单位正电荷；射线乙不偏转，故不带电，是 γ 射线，选项 B 错误； 根据 eUc＝Ek＝hν－W0，当强黄光和弱黄光曲线交于 U 轴同一点，说明对于同种颜色的光发 生光电效应时最大初动能与光的强度无关，故 C 正确；由图和根据玻尔理论知道，通过照片 可以分析粒子的动量、能量及带电情况，故 D 正确． 10．(多选)(2018·名校协作体 3 月选考)下面表格中给出了一些金属材料的逸出功： 材料 铯 铍 钙 钛 逸出功(10－19 J) 3.0 6.2 5.1 6.6 现用波长为 330～400 nm(1 nm＝10－9 m)的紫外线光照射上述材料，能产生光电效应的材料 (普朗克常量 h＝6.6×10－34 J·s，光速 c＝3.0×108 m/s)(　　) A．铯 B．铍 C．钙 D．钛 答案　AC 11．(多选)已知氢原子的能级如图 3 所示，下列说法正确的有(　　) 图 3 A．使 n＝2 能级的氢原子电离至少需要吸收 3.4 eV 的能量 B．氢原子由 n＝3 能级跃迁到 n＝2 能级，放出光子，能量增加 C．处于基态的氢原子吸收能量为 10.2 eV 的光子跃迁到 n＝4 激发态 D．大量处于 n＝3 激发态的氢原子会辐射出 3 种不同频率的光 答案　AD 12．(多选)(2018·宁波市 3 月选考)氢原子的部分能级如图 4 所示，大量处于 n＝2 激发态的氢 原子从一束单一频率的光中吸收了能量后，跃迁到某较高激发态，再向低能级跃迁时，可以 发出 6 种不同频率的光子(频率从高到低依次为：ν1、ν2、ν3、ν4、ν5、ν6)，则下列说法正确的 是(　　) 图 4 A．入射光的频率为(ν5＋ν6) B．发出的 6 种光子，在真空中衍射本领最大的是 ν1 C．ν3 光子照射逸出功为 3.34 eV 的锌板产生的光电子的最大初动能为 6.86 eV D．发出的 6 种光子在水中传播时，速度最大的是 ν1 答案　AC 解析　可放出 6 种不同频率的光子，说明氢原子吸收光子后处在 n＝4 能级，从 n＝2 到 n＝4 吸收光频率应为 ν5＋ν6，故 A 正确；衍射本领最大的应是波长最长、频率最小的 ν6，故 B 错 误；ν3 光子能量是 hν3＝E2－E1＝10.2 eV，由 Ek＝hν3－W0＝6.86 eV，故 C 正确；在水中传播 速度最大的是 ν6，D 错误． 13．(多选)(2018·七彩阳光联盟期中)裂变反应是目前核能利用中常用的反应，以原子核 23592 U 为燃料的反应堆中，当 23592 U 俘获一个慢中子后发生的裂变反应可以有多种方式，其中一种可 表示为 　23592 U　　＋　10n　　→　　13954 Xe　　＋　9438Sr＋X 235．043 9　1.008 7　 　138.917 8　 93.915 4 反应方程下方的数字是中子及有关原子的静止质量(以原子质量单位 u 为单位)，已知 1 u 的质 量对应的能量为 9.3×102 MeV，则(　　) A．此反应方程式中的 X 是 210n B．此反应释放出的能量约为 1.8×102 MeV C．此反应前后能量守恒 D．此反应前后动量不守恒 答案　BC 14．(多选)一群氢原子从 n＝3 的能级向低能级跃迁时，放出光子的最大能量为 E，已知氢原 子处于基态时能量为 E1，氢原子各能级的关系为 En＝E1 n2(n＝1,2,3…)，则这群氢原子(　　) A．跃迁时可以放出 6 种不同能量的光子 B．由 n＝2 的能级向基态跃迁时放出光子的能量小于 E C．由 n＝3 的能级向 n＝2 的能级跃迁时放出光子的能量等于5E 32 D．由 n＝2 的能级向基态跃迁时吸收光子的能量为27E 32 答案　BC 解析　大量处于第 3 能级的氢原子向低能级跃迁能产生 3 种不同频率的光子，故 A 错误；从 n＝3 的能级向基态跃迁时，放出光子的最大能量为 E，即为 E＝E1 32－E1＝－8 9E1，则 n＝2 的 能级向基态跃迁时放出光子的能量，为：E′＝E1 22－E1＝－3 4E1＝27 32E，小于 E，故 B 正确，D 错误；当 n＝3 的能级向 n＝2 的能级跃迁时放出光子的能量，为：E″＝E1 32－E1 22＝－ 5 36E1＝ 5E 32，故 C 正确． 15．(多选)(2018·新高考研究联盟联考)氢原子能级图如图 5 甲所示，一束光子能量为 12.75 eV 的单色光照射处于基态的一群氢原子上，这群氢原子吸收光子后处于激发态，并能发出一系 列的光子，发出的光子束照到逸出功为 3.7 eV 的金属镁表面，部分入射光使镁发生了光电效 应，若能使镁发生光电效应的其中一种频率的光为 a 光，不能使镁发生光电效应的其中一种 频率的光为 b 光，则下列有关说法中正确的有(　　) 图 5 A．氢原子吸收光子后所发出的光子频率有 6 种 B．有三种不同频率的光子可使镁发生光电效应 C．a 光和 b 光同时入射到同一平行玻璃砖中，如乙图所示，a 光有可能在 B 界面处发生全反 射，b 光不可能 D．a、b 光用同一装置进行双缝干涉实验，b 光的明暗相间的条纹间距更小 答案　AB 16．(多选)(2017·温州市十校高三期末)小宇同学参加学校科技嘉年华，设计了一个光电烟雾 探测器，如图 6，S 为光源，有一束光束，当有烟雾进入探测器时，来自 S 的光会被烟雾散射 进入光电管 C，当光射到光电管中的钠表面(钠的极限频率为 6.00×1014Hz)，会产生光电子， 当光电流大于 10－8 A 时，便会触发报警系统报警．下列说法正确的是(　　) 图 6 A．要使该探测器正常工作，光源 S 发出的光波波长不能小于 0.5 μm B．光源 S 发出的光波能使光电管发生光电效应，那么光源越强，光电烟雾探测器灵敏度越 高 C．光束遇到烟雾发生散射是一种折射现象 D．若 5%射向光电管 C 的光子会发生光电子，当报警器报警时，每秒射向 C 钠表面的光子 最少数目是 1.25×1012 个 答案　BD 解析　根据 Ek＝hν－W0＝hc λ －hν0.光源 S 发出的光波最大波长：λmax＝ c ν0＝ 3 × 108 6.00 × 1014 m＝ 5×10－7 m＝0.5 μm，即要使该探测器正常工作，光源 S 发出的光波波长不能大于 0.5 μm， 故 A 错误；光源 S 发出的光波能使光电管发生光电效应，那么光源越强，被烟雾散射进入光 电管 C 的光越多，越容易探测到烟雾，即光电烟雾探测器灵敏度越高，故 B 正确；光束遇到 烟雾发生散射是一种反射现象，故 C 错误；光电流等于 10－8 A 时，每秒产生的光电子的个 数：n＝ It e＝ 10－8 × 1 1.6 × 10－19＝6.25×1010 个，每秒射向 C 钠表面的光子最少数目：N＝ n 5%＝ 6.25 × 1010 5% ＝1.25×1012 个，故 D 正确．