【物理】2019届二轮专题五近代物理初步学案 24页

专题五 近代物理初步 ‎[高考定位]‎ ‎1．考查内容 ‎(1)光电效应、方程、最大初动能、逸出功。‎ ‎(2)原子结构、氢原子光谱、氢原子能级跃迁。‎ ‎(3)天然放射现象、原子核的组成、衰变、半衰期、核反应方程、质能方程。‎ ‎2．题型、难度 高考对本专题的考查形式为选择题或填空题，且每年必考难度中档。‎ ‎1．(多选)在光电效应试验中，分别用频率为νa、νb的单色光a、b照射到同种金属上，测得相应的遏止电压分别为Ua和Ub光电子的最大初动能分别为Eka和Ekb。h为普朗克常量。下列说法正确是 A．若νa＞νb，则一定有Ua＜Ub B．若νa＞νb，则一定有Eka＞Kkb C．若Ua＜Ub，则一定有Eka＜Ekb D．若νa＞νb，则一定有hνa－Eka＞hνb－Ekb 解析　由爱因斯坦光电效应方程Ekm＝hν－W，由动能定理可得：Ekm＝eU，所以当νa＞νb时，Ua＞Ub，Eka＞Ekb。故A错误，B正确；若Ua＜Ub，则一定有Eka＜Ekb，故C正确；由光电效应方程可得：金属的逸出功W＝hνa－Ekb，故D错误。‎ 答案　BC ‎2．如图5－1所示，我国自主研发制造的国际热核聚变核心部件在国际上率先通过权威机构认证，这是我国对国际热核聚变项目的重大贡献。下列核反应方程中属于聚变反应的是 图5－1‎ A. H＋ H→ He＋ n B. N＋ He→ O＋ H C. He＋ Al→ P＋ n D. U＋ n→ Ba＋ Kr＋3 n 解析　 H＋ H→ He＋ n是一个氚核与一个氚核结合成一个氚核，同时放出一个中子，属于聚变反应，故A正确； N＋ He→ O＋ H是卢瑟福发现质子的核反应，他用α粒子轰击氮原子核，产生氧的同位素——氧17和一个质子，是人类第一次实现的原子核的人工转变，属于人工核反应，故B错误； He＋ Al→ P＋ n是小居里夫妇用α粒子轰击铝片时发现了放射性磷(磷30)，属于人工核反应，故C错误； U＋ n→ Ba＋ Kr＋3 n是一种典型的轴核裂变，属于裂变反应，故D错误。‎ 答案　A ‎3．一静止的铀核放出一个α粒子衰变成钍核，衰变方程为 U→ Th＋ He，下列说法正确的是 A．衰变后钍核的动能等于α粒子的动能 B．衰变后钍核的动量大小等于α粒子的动量大小 C．铀核的半衰期等于其放出一个α粒子所经历的时间 D．衰变后α粒子与钍核的质量之和等于衰变前铀核的质量 解析　根据动量守恒可知，生成的钍核的动量与α粒子的动量等大反向，选项B正确；根据Ek＝可知，衰变后钍核的动能小于α粒子的动能，选项A错误；铀核的半衰期等于一半数量的铀核衰变需要的时间，而放出一个α 粒子所经历的时间是一个原子核衰变的时间，故两者不等，选项C错误；由于该反应放出能量，由质能方程可知，衰变后α粒子与钍核的质量之和小于衰变前铀核的质量，选项D错误；故选B。‎ 答案　B ‎4．大科学工程“人造太阳”主要是将氘核聚变反应释放的能量用来发电，氘核聚变反应方程是 H＋ H→ He＋ n，已知 H的质量为2.0136 u， He的质量为3.015 0 u， n的质量为1.008 7 u,1 u＝931 MeV/c2。氚核聚变反应中释放的核能约为 A．3.7 MeV　　　　　　　　B．3.3 MeV C．2.7 MeV D．0.93 MeV 解析　根据质能方程，释放的核能ΔE＝Δmc2，Δm＝2mH－mHe－mn＝0.003 5 u，则 ΔE＝0.003 5×931.5 MeV＝3 26 0 25 MeV≈3.3 MeV，故B正确，A、C、D错误。‎ 答案　B 考点一　光电效应 ‎【必记要点】‎ ‎1．光电效应的实验规律 ‎(1)每种金属都有一个极限频率，入射光的频率必须大于这个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)光电效应的发生几乎是瞬时的，一般不超过10－9 s。‎ ‎(4)当入射光的频率大于极限频率时，饱和光电流的强度与入射光的强度成正比。‎ ‎2．光电效应方程 ‎(1)表达式：hν＝Ek＋W0或Ek＝hν－W0。‎ ‎(2)物理意义：金属中的电子吸收一个光子获得的能量是hν ‎，这些能量的一部分用来克服金属的逸出功W0，剩下的表现为逸出后电子的最大初动能Ek＝mv2。‎ ‎3．由Ek－ν图象(如图5－2)可以得到的信息 图5－2‎ ‎(1)极限频率：图线与ν轴交点的横坐标νc。‎ ‎(2)逸出功：图线与Ek轴交点的纵坐标的绝对值E＝W0。‎ ‎(3)普朗克常量：图线的斜率k＝h。‎ ‎4．由I－U图象(如图5－3)可以得到的信息 图5－3‎ ‎(1)遏止电压Uc：图线与横轴的交点的绝对值。‎ ‎(2)饱和光电流Im∶电流的最大值。‎ ‎(3)最大初动能：Ek＝eUc。‎ ‎[例1]　(多选)(2018·安徽江淮十校联考)如图5－4所示，将锌板与一验电器相连，用频率为ν的紫外线照射锌板，去掉光源后，验电器指针保持一定偏角，下列判断中正确的是 图5－4‎ A．用一带负电(带电荷量较少)的金属小球与锌板接触，则验电器指针偏角将减小 B．使验电器指针回到零后，改用强度更大的紫外线照射锌板，验电器指针偏角将比原来大 C．使验电器指针回到零后，改用红外线照射锌板，只要强度足够大，验电器指针也会偏转 D．若用频率为ν的紫外线照射锌板，产生的光电子最大初动能为Ek，则改以频率为2ν的紫外线照射，光电子的最大初动能为2Ek ‎[审题探究]‎ ‎(1)验电器与锌板所带电荷的电性相同。‎ ‎(2)光电子的最大初动能随入射光频率的增大而增大，但并非成正比。‎ ‎[解析]　用紫外线照射锌板，锌板产生光电效应，光电子射出后，锌板带正电，用一带负电的金属小球与锌板接触，则验电器指针偏角将减小，故选项A正确；紫外线的光强度越大，单位时间从锌板发射的光电子数越多，锌板和验电器所带正电荷越多，验电器指针偏角越大，故选项B正确；红外线的频率小于锌板极限频率，无论红外线光强多大，锌板都不会发生光电效应，故选项C错误；由爱因斯坦光电效应方程Ek＝hν－W0，Ek2＝2hν－W0，则Ek2≠2Ek，Ek2＝Ek＋hν，故选项D错误。‎ ‎[答案]　AB ‎【题组训练】‎ ‎1．(光电效应产生的条件)用一束紫外线照射某金属时不能产生光电效应，可能使该金属发生光电效应的措施是 A．改用频率更小的紫外线照射 B．改用X射线照射 C．改用强度更大的原紫外线照射 D．延长原紫外线的照射时间 解析　某种金属能否发生光电效应取决于入射光的频率，与入射光的强度和照射时间无关，不能发生光电效应，说明入射光的频率小于金属的极限频率，所以要使金属发生光电效应，应增大入射光的频率，X射线的频率比紫外线频率高，所以本题答案为B。‎ 答案　B ‎2．(多选)(光电效应的规律)现用某一光电管进行光电效应实验，当用某一频率的光入射时，有光电流产生。下列说法正确的是 A．保持入射光的频率不变，入射光的光强变大，饱和光电流变大 B．入射光的频率变高，饱和光电流变大 C．入射光的频率变高，光电子的最大初动能变大 D．保持入射光的光强不变，不断减小入射光的频率，始终有光电流产生 E．遏止电压的大小与入射光的频率有关，与入射光的光强无关 解析　根据光电效应实验得出的结论：保持入射光的频率不变，入射光的光强变大，饱和光电流变大；故A正确、B错误；根据爱因斯坦光电效应方程得：入射光的频率变高，光电子的最大初动能变大，故C正确；遏止电压的大小与入射光的频率有关，与入射光的光强无关，保持入射光的光强不变，不断减小入射光的频率，若低于截止频率，则没有光电流产生，故D错误、E正确。‎ 答案　ACE ‎3．(多选)(光电效应方程的应用)用如图5－5所示的装置研究光电效应现象，所用光子能量为2.75 eV的光照射到光电管上时发生了光电效应，电流表G的示数不为零；移动变阻器的触头c，发现当电压表的示数大于或等于1.7 V时，电流表示数为0，则下列说法正确的是 图5－5‎ A．光电子的最大初动能始终为1.05 eV B．开关S断开后，电流表G中有电流流过 C．当滑动触头向a端滑动时，反向电压增大，电流增大 D．改用能量为2.5 eV的光子照射，移动变阻器的触头c，电流表G中也可能有电流 解析　该装置所加的电压为反向电压，发现当电压表的示数大于或等于1.7 V时，电流表示数为0，可知光电子的最大初动能为1.7 eV，根据光电效应方程Ekm＝hν－W0，得W0＝1.05 eV，故选项A错误；开关S断开后，用光子能量为2.75 eV的光照射到光电管上时发生了光电效应，有光电子逸出，则有电流流过电流表，故选项B正确；当滑动触头向a端滑动时，反向电压增大，则到达中心电极的电子的数目减少，电流减小，故选项C错误；改用能量为2.5 eV的光子照射，2.5 eV大于1.05 eV，仍然可以发生光电效应，移动变阻器的触头c，电流表G中可能有电流，故选项D正确。‎ 答案　BD 考点二　原子的核式结构、玻尔理论 ‎【必记要点】‎ ‎1．α粒子散射实验：绝大多数α 粒子穿过金箔后，基本上仍沿原来的方向前进，但有少数α粒子发生了大角度偏转，偏转的α粒子散射实验的分析图角度甚至大于90°，也就是说它们几乎被“撞了回来”，如图5－6所示。‎ 图5－6‎ ‎2．原子的核式结构模型：原子中带正电部分的体积很小，但几乎占有全部质量，电子在正电体的外面运动。‎ ‎3．氢原子光谱 ‎(1)光谱分类 图5－7‎ ‎(2)氢原子光谱的实验规律：巴耳末系是氢光谱在可见光区的谱线，其波长公式＝R(n＝3,4,5，…，R是里德伯常量，R＝1.10×107 m－1)。‎ ‎4．氢原子的能级结构，能级公式 ‎(1)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。‎ ‎②跃迁：原子从一种定态向另一种定态跃迁时放出(或吸收)光子的能量hν＝Em－En。‎ ‎(2)氢原子的能级公式：En＝E1(n＝1,2,3。…)，其中E1为基态能量，其数值为E1＝－13.6 eV。‎ ‎(3)氢原子的半径公式：rn＝n2r1(n＝1,2,3，…)，其中r1为基态半径，又称玻尔半径，其数值为r1＝0.53×10－10 m。‎ ‎5．氢原子的能级图 能级图如图5－8所示 图5－8‎ ‎【题组训练】‎ ‎1．(多选)(α粒子散射实验)如图5－9所示为卢瑟福和他的同事们做α粒子散射实验装置的示意图，荧光屏和显微镜一起分别放在图中的A、B、C、D四个位置时观察到的现象，下述说法中正确的是 图5－9‎ A．放在A位置时，相同时间内观察到屏上的闪光次数最多 B．放在B位置时，相同时间内观察到屏上的闪光次数只比A位置时稍少些 C．放在C、D位置时，屏上观察不到闪光 D．放在D位置时，屏上仍能观察到一些闪光，但次数极少 答案　AD ‎2．氢原子从能级m跃迁到能级n时辐射红光的频率为ν1，从能级n跃迁到能级k时吸收紫光的频率为ν2，已知普朗克常量为h，若氢原子从能级k跃迁到能级m，则 A．吸收光子的能量为hν1＋hν2‎ B．辐射光子的能量为hν1＋hν2‎ C．吸收光子的能量为hν2－hν1‎ D．辐射光子的能量为hν2－hν1‎ 解析　由题意可知：Em－En＝hν1，Ek－En＝hν2。因为紫光的频率大于红光的频率，所以ν2＞ν1，即k能级的能量大于m能级的能量，氢原子从能级k跃迁到能级m时向外辐射能量，其值为Ek－Em＝hν2－hν1，故只有D项正确。‎ 答案　D ‎3．(多选)氢原子能级如图5－10，当氢原子从n＝3跃迁到n＝2的能级时，辐射光的波长为656 nm。以下判断正确的是 图5－10‎ A．氢原子从n＝2跃迁到n＝1的能级时，辐射光的波长大于656 nm B．用波长为325 nm的光照射，可使氢原子从n＝1跃迁到n＝2的能级 C．一群处于n＝3能级上的氢原子向低能级跃迁时最多产生3种谱线 D．用波长为633 nm的光照射，不能使氢原子从n＝2跃迁到n＝3的能级 解析　能级间跃迁辐射的光子能量等于两能级间的能级差，能级差越大，辐射的光子频率越大，波长越小，A错误；由Em－En＝hν 可知，B错误，D正确；根据C＝3可知，辐射的光子频率最多有3种，C正确。‎ 答案　CD ‎4．(多选)(氢原子的能级跃迁)如图5－11所示，为氢原子的能级图，现有大量处于n＝3激发态的氢原子向低能级跃迁。下列说法正确的是 图5－11‎ A．这些氢原子总共可辐射出三种不同频率的光 B．氢原子由n＝3跃迁到n＝2产生的光频率最大 C．这些氢原子跃迁时辐射出光子能量的最大值为10.2 eV D．氢原子由n＝3跃迁到n＝1产生的光照射逸出功为6.34 eV的金属铂能发生光电效应 E．氢原子由n＝3跃迁到n＝1产生的光波长最短 解析　大量处于n＝3激发态的氢原子向低能级跃迁，总共可辐射出三种不同频率的光，氢原子由n＝3跃迁到n＝2产生的光频率最小，跃迁到n＝1产生的光频率最大，波长最短，选项A、E正确，B错误；当从n＝3能级跃迁到n＝1能级时辐射出光子能量最大，这些氢原子跃迁时辐射出光子能量的最大值为(－1.51 eV)－(－13.6 eV)＝12.09 eV，照射逸出功为6.34 eV的金属铂能发生光电效应，选项C错误、D正确。‎ 答案　ADE 规律总结 解答氢原子能级图与原子跃迁问题的注意事项 ‎1．能级之间跃迁时放出的光子频率是不连续的。‎ ‎2．能级之间发生跃迁时放出(吸收)光子的频率由hν＝Em－En，求得。若求波长可由公式c＝λν求得。‎ ‎3．一个氢原子跃迁发出可能的光谱线条数最多为n－1。‎ ‎4．一群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＝C＝。‎ ‎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。‎ 考点三　原子核的衰变、核反应方程 ‎【必记要点】‎ ‎1．原子核的衰变 ‎(1)衰变的分类 α衰变：X→Y＋He β衰变：X→　Az＋1Y＋e γ衰变：当放射性物质连续发生衰变时，原子核中有的发生α衰变，有的发生β衰变，同时伴随着γ辐射．‎ ‎(2)两个典型的衰变方程 α衰变：U→Th＋He β衰变：Th→Pa＋　0－1e。‎ ‎2．半衰期 ‎(1)定义：放射性元素的原子核有半数发生衰变所需的时间。‎ ‎(2)影响因素：放射性元素衰变的快慢是由核内部自身的因素决定的，跟原子所处的化学状态和外部条件没有关系。‎ ‎(3)公式：N余＝N原· m余＝m原· t表示衰变时间 τ表示半衰期。‎ ‎3．典型裂变、聚变反应 U＋n→Kr＋Ba＋3n H＋H→He＋n＋17.6Mev ‎4．人工转变 卢瑟福发现质子：‎ N＋He―→O＋H 查德威克发现中子 He＋Be―→C＋n 约里奥居里夫妇发现放射性同位素，同时发现正电子 Al＋He―→P＋n P―→Si＋e。‎ ‎【题组训练】‎ ‎1．(衰变)下列核反应方程中，属于α衰变的是 A.N＋He→O＋H　　　　 B.U→Th＋He C.H＋H→He＋n D.Th→Pa＋e 解析　A项属于原子核的人工转变，B项属于α衰变，C项属于聚变反应，D项属于β衰变。‎ 答案　B ‎2．(多选)(半衰期的理解与计算)静止的镭原子核Ra经一次α衰变后变成一个新核Rn，则下列相关说法正确的是 A．该衰变方程为Ra→Rn＋He B．若该元素的半衰期为τ，则经过2τ的时间，2 kg的Ra中有1.5 kg已经发生了衰变 C．随着该元素样品的不断衰变，剩下未衰变的原子核Ra越来越少，其半衰期也变短 D．若把该元素放到密闭的容器中，则可以减慢它的衰变速度 E．该元素的半衰期不会随它所处的物理环境、化学状态的变化而变化 解析　由镭的α衰变方程Ra→Rn＋He，可判断A正确。由m＝m0，可知，t＝2τ时，m＝0.5 kg，则已衰变的镭为m衰＝2 kg－0.5 kg＝1.5 kg，B正确。放射性元素衰变的快慢是由原子核内部自身因素决定的，跟原子所处的化学状态和外部条件没有关系，C、D错误，E正确。选A、B、E。‎ 答案　ABE ‎3．(核反应方程)核反应方程Be＋He→C＋X中的X表示 A．质子 B．电子 C．光子 D．中子 解析　设X的质子数为m，质量数为n，则有4＋2＝m＋6,9＋4＝12＋n，所以m＝0，n＝1，即X为中子，故A、B、C错误，D正确。‎ 答案　D ‎4．(核反应方程的书写与反应类型的判断)在下列描述核过程的方程中，属于α衰变的是________，属于β衰变的是________，属于裂变的是________，属于聚变的是________。(填正确答案标号)‎ A.C→N＋e B.P→S＋e C.U→Th＋He D.N＋He→O＋H E.U＋n→Xe＋Sr＋2n F.H＋H→He＋n 解析　α衰变是原子核自发地放射出α粒子的核衰变过程，选C；β衰变是原子核自发地放射出β粒子的核衰变过程，选A、B；重核裂变选E；轻核聚变选F。‎ 答案　C　AB　E　F 考点四　核能 ‎【必记要点】‎ 核能的理解与计算 ‎1．比结合能越大，原子核结合的越牢固。‎ ‎2．到目前为止，核能发电还只停留在利用裂变核能发电。‎ ‎3．核能的计算方法：‎ ‎(1)根据爱因斯坦质能方程，用核反应的质量亏损的千克数乘以真空中光速c的平方。即ΔE＝Δmc2 (J)。‎ ‎(2)根据1原子质量单位(u)相当于931.5兆电子伏(MeV)能量，用核反应的质量亏损的原子质量单位数乘以931.5 MeV，即ΔE＝Δm×931.5 (MeV)。‎ ‎(3)如果核反应时释放的核能是以动能形式呈现，则核反应过程中系统动能的增量即为释放的核能。‎ ‎[例2]　现有的核电站常用的核反应之一是：‎ U＋n→Nd＋Zr＋3n＋8e＋ ‎(1)核反应方程中的是反中微子，它不带电，质量数为零，试确定生成物锆(Zr)的电荷数与质量数。‎ ‎(2)已知铀核的质量为235.043 9 u，中子的质量为1.008 7 u，钕(Nd)核的质量为142.909 8 u，锆核的质量为89.904 7 u，试计算1 kg铀235裂变释放的能量为多少？(已知1 u质量相当于931.5 MeV的能量，且1 u＝1.660 6×10－27 kg)‎ ‎[解析]　(1)锆的电荷数Z＝92－60＋8＝40，质量数A＝236－146＝90。‎ ‎(2)1 kg铀235中铀核的个数为 n＝≈2.56×1024(个)‎ 不考虑核反应中生成的电子质量，1个轴235核裂变产生的质量亏损为Δm＝0.212 u，释放的能量为 ΔE＝0.212×931.5 MeV≈197.5 MeV 则1 kg铀235完全裂变释放的能量为 E＝nΔE＝2.56×1024×197.5 MeV≈8.1×1013 J。‎ ‎[答案]　(1)40　90　(2)8.1×1013 J ‎【题组训练】‎ ‎1．(多选)(质量亏损与质能方程)下面是铀核裂变反应中的一个：U＋n→Xe＋Sr＋10n已知U的质量为235.043 9 u，中子质量为1.008 7 u，锶90的质量为89.907 7 u，氙136的质量为135.907 2 u，则此核反应中 A．质量亏损为Δm＝(235.043 9＋1.008 7－89.907 7－135.907 2)u B．质量亏损为Δm＝(235.043 9＋1.008 7－89.907 7－135.907 2－10×1.008 7)u C．释放的总能量为ΔE＝(235.043 9＋1.008 7－89.907 7－135.907 2－10×1.008 7)×(3×108)2 J D．释放的总能量为ΔE＝(235.043 9＋1.008 7－89.907 7－135.907 2－10×1.008 7)×931.5 MeV 解析　计算亏损质量时要用反应前的总质量减去反应后的总质量，二者之差可用u或kg作单位，故A错，B对；质量单位为u时，可直接用“1 u的亏损放出能量931.5 MeV”计算总能量，故D对；当质量单位为kg时，直接乘以(3.0×108)2，总能量单位才是J，故C错。‎ 答案　BD ‎2．(多选)(结合能)如图5－12所示是原子核的核子平均质量与原子序数Z的关系图象，下列说法中正确的是 图5－12‎ A．若原子核D和E结合成F，结合过程一定会吸收核能 B．若原子核D和E结合成F，结合过程一定会释放核能 C．若原子核A分裂成B和C，分裂过程一定会吸收核能 D．在核反应堆的铀棒之间插入镉棒是为了控制核反应速度 解析　原子核D和E结合成F，有质量亏损，根据爱因斯坦质能方程，有能量释放，故选项A错误，B正确；若原子核A分裂成B和C，也有质量亏损，根据爱因斯坦质能方程，有能量释放，故选项C错误；在核反应堆的铀棒之间插入镉棒，用镉棒来吸收中子控制核反应速度，选项D正确。‎ 答案　BD ‎3．(多选)(重核裂变)核电站的核能来源于 U核的裂变，下列说法中正确的是 A．反应后的核废料已不具有放射性，不需要进一步处理 B. U的一种可能的裂变是变成两个中等质量的原子核，如 Xe和 Sr，反应方程为 U＋ n―→ Xe＋ Sr＋2 n C. ‎ U是天然放射性元素，常温下它的半衰期约为45亿年，升高温度半衰期缩短 D．一个 U核裂变的质量亏损为Δm＝0.215 5 u，则释放的核能约201 MeV 解析　反应后的核废料仍然具有放射性，需要进一步处理，故A错误；发生核反应的过程满足电荷数和质量数守恒，故反应方程为 U＋ n→ Xe＋ Sr＋2 n，故B正确；半衰期的大小由原子核内部因素决定，与外部环境无关，即升高温度并不能使半衰期缩短，故C错误；根据质能方程ΔE＝0.215 5×931 MeV≈201 MeV，故D正确。‎ 答案　BD ‎[限时45分钟；满分100分]‎ 选择题(1～6题每小题6分，7～14题每小题8分)‎ ‎1．下列说法正确的是 A．洛伦兹发明了回旋加速器 B．光电效应现象说明光具有粒子性 C．密立根通过油滴实验测出了电子的质量 D．卢瑟福通过α粒子散射实验得出了原子核是由质子和中子组成的 解析　劳伦斯发明了回旋加速器，A错误；光电效应现象以及康普顿效应均表明光具有粒子性，B正确；密立根通过油滴实验测出了元电荷的数值，C错误；卢瑟福通过α粒子散射实验提出了原子的核式结构模型，D错误。‎ 答案　B ‎2．(2018·陕西质检)一单色光照到某金属表面时，有光电子从金属表面逸出，下列说法中正确的是 A．只增大入射光的频率，金属逸出功将变大 B．只延长入射光的照射时间，光电子的最大初动能将增大 C．只增大入射光的频率，光电子的最大初动能将增大 D．只增大入射光的强度，光电子的最大初动能将增大 解析 ‎　根据光电效应规律，金属逸出功是金属本身的特征量，与入射光频率无关。只增大入射光的频率，根据爱因斯坦光电效应方程，逸出的光电子的最大初动能增大，选项A错误，C正确。只延长入射光的照射时间，不能增大逸出的光电子的最大初动能，选项B错误。只增大入射光的强度，能够增大逸出的光电子数目，不能增大逸出的光电子的最大初动能，选项D错误。‎ 答案　C ‎3．(2018·武昌调研)以下说法正确的是 A．放射性元素的半衰期跟原子所处的化学状态无关，但与外部条件有关 B．某种频率的紫外线照射到金属锌板表面时能够发生光电效应，若增大该种紫外线照射的强度，从锌板表面逸出的光电子的最大初动能并不改变 C．根据玻尔的原子理论，氢原子的核外电子由能量较高的定态轨道跃迁到能量较低的定态轨道时，会辐射一定频率的光子，同时核外电子的动能变小 D．用一光电管进行光电效应实验时，当用某一频率的光入射，有光电流产生，若保持入射光的总能量不变而不断减小入射光的频率，则始终有光电流产生 解析　放射性元素的半衰期跟原子所处的化学状态无关，与外部条件也无关，选项A错误；某种频率的紫外线照射到金属锌板表面时能够发生光电效应，若增大该种紫外线照射的强度，根据爱因斯坦光电效应方程，从锌板表面逸出的光电子的最大初动能并不改变，选项B正确；根据玻尔的原子理论，氢原子的核外电子由能量较高的定态轨道跃迁到能量较低的定态轨道时，会辐射一定频率的光子，同时核外电子的势能减小，动能变大，总能量减小，选项C错误；用一光电管进行光电效应实验时，当用某一频率的光入射，有光电流产生，若保持入射光的总能量不变而不断减小入射光的频率，当入射光的频率小于金属的极限频率时，则不能发生光电效应，就没有光电流产生，选项D错误。‎ 答案　B ‎4．(2018·广西三市联合调研)下列核反应方程及其表述完全正确的是 A. U＋ n→ Kr＋ Ba＋3 n是裂变反应 B. He＋ H→ He＋ H是裂变反应 C. U→ Th＋ He是人工核转变 D. Na→ Mg＋ e是聚变反应 解析　根据核反应的质量数以及电荷数守恒可知，各选项的核反应方程式均正确，而B属于轻核聚变、C属于α衰变、D属于β衰变，A正确。‎ 答案　A ‎5．(多选)(2018·开封一模)下列说法正确的是 A．β衰变现象说明电子是原子核的组成部分 B．α粒子散射实验揭示了原子具有核式结构 C．氢原子核外电子轨道半径越大，其能量越高 D．原子从a能级状态跃迁到b能级状态时发射波长为λ1的光子，原子从b能级状态跃迁到c能级状态时吸收波长为λ2的光子，已知λ1＞λ2，那么原子从a能级跃迁到c能级状态时将要吸收波长为的光子 解析　β衰变现象说明原子核有复杂的结构，原子核由质子和中子组成，A项错误；α粒子散射实验说明原子具有核式结构，B项正确；氢原子核外电子轨道半径越大，其能量越高，C项正确；由E＝hν及ν＝，可知原子从a能级状态跃迁到b能级状态发射光子的能量E1＝，原子从b能级状态跃迁到c能级状态时吸收光子的能量E2＝，则原子从a能级状态跃迁到c能级状态时要吸收光子的能量E3＝E2－E1＝，波长为，D项正确。‎ 答案　BCD ‎6．(2018·沈阳月考)如图5－13所示，根据氢原子的能级图，现让一束单色光照射到一群处于基态(量子数n＝1)的氢原子上，受激的氢原子能自发地发出6种不同频率的光，则照射氢原子的单色光的光子能量为 图5－13‎ A．13.6 eV B．3.4 eV C．12.75 eV D．12.09 eV 解析　根据受激的氢原子能发出6种不同频率的色光，有6＝，解得n＝4，即能发出6种不同频率的光的受激氢原子一定是在n＝4能级，则照射处于基态的氢原子的单色光的光子能量为－0.85 eV－(－13.6 eV)＝12.75 eV，C正确。‎ 答案　C ‎7．(多选)金属钙的逸出功为4.3×10－19 J，普朗克常量h＝6.6×10－34 J·s，光速c＝3.0×108 m/s，以下说法正确的是 A．用波长为400 nm的单色光照射金属钙，其表面有光电子逸出 B．用波长为400 nm的单色光照射金属钙，不能产生光电效应现象 C．若某波长的单色光能使金属钙产生光电效应现象，则增大光的强度将会使光电子的最大初动能增大 D．若某波长的单色光能使金属钙产生光电效应现象，则减小光的强度将会使单位时间内发射的光电子数减少 解析　波长为400 nm的单色光的光子能量为E＝h＝4.95×10－19 J，大于钙的逸出功，可以产生光电效应现象。根据光电效应规律，光电子的最大初动能决定于入射光的频率而与其强度无关，但强度决定了单位时间内发射的光电子数的多少，正确选项为AD。‎ 答案　AD ‎8．(多选)(2018·潍坊统考)下列说法正确的是 A．天然放射现象的发现，证明了原子具有能级结构 B．氘核的质量严格等于一个独立质子的质量和一个独立中子质量的和 C．频率为ν的光可以使某金属发生光电效应，那么频率大于ν的光也一定能使该金属发生光电效应 D．氢原子只能吸收某些频率的光子，证明了氢原子的能级是不连续的 解析　天然放射现象的发现，证明原子核具有复杂的结构，A错误；一个质子和一个中子聚变为一个氘核时，释放出能量，有质量亏损，B错误；产生光电效应的条件是入射光的频率大于金属的极限频率，因此如果频率为ν的光能使某金属产生光电效应现象，则频率大于ν的光也一定能使该金属产生光电效应现象，C正确；氢原子只能吸收某些频率的光子，且该光子的能量一定等于两能级之间的能量差，证明氢原子的能级是不连续的，D正确。‎ 答案　CD ‎9．(多选)(2018·洛阳调研)静止在匀强磁场中的 U核发生α衰变，产生一个未知粒子x，它们在磁场中的运动径迹如图5－14所示，下列说法正确的是 图5－14‎ A．该核反应方程为 U→ x＋ He B．α粒子和粒子x在磁场中做圆周运动时转动方向相同 C．轨迹1、2分别是α粒子、x粒子的运动径迹 D．α粒子、x粒子运动径迹半径之比为45∶1‎ 解析　显然选项A中核反应方程正确，A对； U核静止，根据动量守恒可知α粒子和x新核速度方向相反，又都带正电，则转动方向相同，选项B对；根据动量守恒可知α粒子和x新核的动量大小p相等，由带电粒子在磁场中运动半径公式R＝可知轨道半径R与其所带电荷量成反比，半径之比为45∶1，选项C错，D对。‎ 答案　ABD ‎10．(多选)图5－15为一真空光电管的应用电路，其阴极金属材料的极限频率为4.5×1014 Hz，则以下判断中正确的是 图5－15‎ A．发生光电效应时，电路中光电流的饱和值取决于入射光的频率 B．发生光电效应时，电路中光电流的饱和值取决于入射光的强度 C．用λ＝0.5 μm的光照射光电管时，电路中有光电流产生 D．光照射时间越长，电路中的电流越大 解析　在光电管中若发生了光电效应，单位时间内发射光电子的数目只与入射光的强度有关，光电流的饱和值只与单位时间内发射光电子的数目有关。据此可判断A、D错误，B正确。波长λ＝0.5 μm的光子的频率ν＝＝ Hz＝6×1014 Hz＞4.5×1014 Hz，可发生光电效应，所以C正确。‎ 答案　BC ‎11．(多选)如图5－16所示，是用光照射某种金属时逸出的光电子的最大初动能随入射光频率的变化图线(直线与横轴的交点坐标为4.27，与纵轴交点坐标为0.5)。由图可知 图5－16‎ A．该金属的截止频率为4.27×1014 Hz B．该金属的截止频率为5.5×1014 Hz C．该图线的斜率表示普朗克常量 D．该金属的逸出功为0.5 eV 解析　由光电效应方程Ek＝hν－W0可知，图中横轴的截距为该金属的截止频率，选项A正确，B错误；图线的斜率表示普朗克常量h，C正确；该金属的逸出功W0＝hνc＝6.63×10－34×4.27×1014 J≈1.77 eV或W0＝hν－Ek＝6.63×10－34×5.5×1014 J－0.5 eV≈1.78 eV，选项D错误。‎ 答案　AC ‎12．(多选)如图5－17所示是氢原子的能级图，大量处于n＝4激发态的氢原子向低能级跃迁时，一共可以辐射出6种不同频率的光子，其中巴耳末系是指氢原子由高能级向n＝2能级跃迁时释放的光子，则 图5－17‎ A．6种光子中波长最长的是n＝4激发态跃迁到基态时产生的 B．6种光子中有2种属于巴耳末系 C．使n＝4能级的氢原子电离至少要0.85 eV的能量 D．若从n＝2能级跃迁到基态释放的光子能使某金属板发生光电效应，则从n＝3能级跃迁到n＝2能级释放的光子也一定能使该板发生光电效应 E．在6种光子中，从n＝4能级跃迁到n＝1能级释放的光子康普顿效应最明显 解析　根据跃迁假说在跃迁的过程中释放出光子的能量等于两能级之差，故从n＝4跃迁到n＝3时释放出光子的能量最小，频率最小，波长最长，所以A错误；由题意知6种光子中有2种属于巴耳末系，他们分别是从n＝4跃迁到n＝2，从n＝3跃迁到n＝2时释放处的光子，故B正确；E4＝0.85 eV，故n＝4能级的电离能等于0.85 eV，所以C正确；由图知，从n＝3能级跃迁到n＝2能级释放的光子的能量小于n ‎＝2能级跃迁到基态释放的光子的能量，所以D错误；在6种光子中，n＝4能级跃迁到n＝1能级释放的光子的能量最大，频率最高，故其康普顿效应最明显，所以E正确。‎ 答案　BCE ‎13．(多选14C发生放射性衰变成为14N，半衰期约5 700年。已知植物存活期间，其体内14C与12C的比例不变；生命活动结束后，14C的比例持续减小。现通过测量得知，某古木样品中14C的比例正好是现代植物所制样品的二分之一。下列说法正确的是 A．该古木的年代距今约5 700年 B．12C、13C、14C具有相同的中子数 C．14C衰变为14N的过程中放出β射线 D．增加样品测量环境的压强将加速14C的衰变 解析　因古木样品中14C的比例正好是现代植物所制样品的二分之一，则可知经过的时间为一个半衰期，即该古木的年代距今约为5 700年，选项A正确；12C、13C、14C具有相同的质子数，由于质量数不同，故中子数不同，选项B错误；根据核反应方程可知，14C衰变为14N的过程中放出电子，即放出β射线，选项C正确；外界环境不影响放射性元素的半衰期，选项D错误。‎ 答案　AC ‎14．已知氦原子的质量为MHe u，电子的质量为me u，质子的质量为mp u，中子的质量为mn u，u为原子质量单位，且由爱因斯坦质能方程E＝mc2可知：1 u对应于931.5 MeV的能量，若取光速c＝3×108 m/s，则两个质子和两个中子聚变成一个氦核，释放的能量为 A．[2(mp＋mn)－MHe]×931.5 MeV B．[2(mp＋mn＋me)－MHe]×931.5 MeV C．[2(mp＋mn＋me)－MHe]×c2 J D．[2(mp＋mn)－MHe]×c2 J 解析　ΔE＝[2(mp＋mn)－(MHe－2 He)]×931.5 MeV ‎＝[2(mp＋mn＋me)－MHe]×931.5 MeV。‎ 答案　B