1、專題十三波粒二象性原子物理一輪復習專題十三波粒二象性原子物理一輪復習A組自主命題江蘇卷題組考點一光的波粒二象性五年高考1.2014江蘇單科,12C(1)已知鈣和鉀的截止頻率分別為7.731014 Hz和5.441014 Hz,在某種單色光的照射下兩種金屬均發生光電效應,比較它們表面逸出的具有最大初動能的光電子,鈣逸出的光電子具有較大的()A.波長B.頻率C.能量D.動量答案A由光電效應方程Ekm=h-W=h-h0,鈣的截止頻率大,因此鈣中逸出的光電子的最大初動能小,因動量p=,故動量小,由=,可知波長較大,則頻率較小,選項A正確。考查點本題考查光電效應等知識,屬于中等難度題。錯解分析本題推理過

2、程用到的公式有Ekm=h-h0、p=、=,部分考生因忘記公式而猜答案造成錯答。因此,學習過程中一定要打牢基礎。A組自主命題江蘇卷題組五年高考1.2014江蘇單科,12.2011江蘇單科,12C(1)下列描繪兩種溫度下黑體輻射強度與波長關系的圖中,符合黑體輻射實驗規律的是() 答案A根據黑體輻射的實驗規律:隨著溫度的升高,各波長的輻射強度都增加,輻射強度的極大值向波長較短的方向移動,可知正確答案為A。2.2011江蘇單科,12C(1)下列描繪兩種溫度下黑體3.2015江蘇單科,12C(1)(多選)波粒二象性是微觀世界的基本特征,以下說法正確的有()A.光電效應現象揭示了光的粒子性B.熱中子束射到

3、晶體上產生衍射圖樣說明中子具有波動性C.黑體輻射的實驗規律可用光的波動性解釋D.動能相等的質子和電子,它們的德布羅意波長也相等考查點本題考查波粒二象性、光電效應、黑體輻射、德布羅意波長等知識,屬于中等難度題。錯解分析漏選B的較多,說明這部分考生對該知識點掌握不清。答案AB黑體輻射的實驗規律可用光的粒子性解釋,C錯誤;由=,p=,得=,動能相等的質子和電子質量相差很多,所以德布羅意波長不相等,D錯誤。3.2015江蘇單科,12C(1)(多選)波粒二象性是微4.2018江蘇單科,12C(2)光電效應實驗中,用波長為0的單色光A照射某金屬板時,剛好有光電子從金屬表面逸出。當波長為 的單色光B照射該金

4、屬板時,光電子的最大初動能為,A、B兩種光子的動量之比為。(已知普朗克常量為h、光速為c)4.2018江蘇單科,12C(2)光電效應實驗中,用波長答案12解析由愛因斯坦光電效應方程可知EkA=h-W0=0,得W0=hEkB=h-h=A種光子的動量pA=B種光子的動量pB=得pApB=12答案12解析由愛因斯坦光電效應方程可知EkA5.2017江蘇單科,12C(2)質子H)和粒子He)被加速到相同動能時,質子的動量(選填“大于”、“小于”或“等于”)粒子的動量,質子和粒子的德布羅意波波長之比為。答案小于21解析由動量與動能的關系p=可知,Ek相同時,質量小的動量也較小,故質子的動量小于粒子的動量

5、。德布羅意波長=,而p,故,則H=21。5.2017江蘇單科,12C(2)質子H)和粒子H6.2019江蘇單科,12(3)在“焊接”視網膜的眼科手術中,所用激光的波長=6.410-7 m,每個激光脈沖的能量E=1.510-2 J。求每個脈沖中的光子數目。(已知普朗克常量h=6.6310-34 Js,光速c=3108 m/s。計算結果保留一位有效數字)6.2019江蘇單科,12(3)在“焊接”視網膜的眼科手答案51016 解析本題考查了光的波粒二象性中粒子性問題,考查了學生的理解能力,體現了物理觀念中能量觀念的素養要素,滲透了關注社會發展、科技進步、生產生活的價值觀念。光子能量=,光子數目n=,

6、代入數據得n=51016。答案51016 解析本題考查了光的波粒二象性中粒子性問7.2016江蘇單科,12C(3)幾種金屬的逸出功W0見下表:用一束可見光照射上述金屬的表面,請通過計算說明哪些能發生光電效應。已知該可見光的波長范圍為 4.010-77.610-7 m,普朗克常量h=6.6310-34 Js。金屬鎢鈣鈉鉀銣W0(10-19 J)7.265.123.663.603.41答案見解析解析光子的能量E=,取=4.010-7 m,則E5.010-19 J根據EW0判斷,鈉、鉀、銣能發生光電效應。7.2016江蘇單科,12C(3)幾種金屬的逸出功W0見8.2012江蘇單科,12C(3)A、B

7、兩種光子的能量之比為21,它們都能使某種金屬發生光電效應,且所產生的光電子最大初動能分別為EA、EB。求A、B兩種光子的動量之比和該金屬的逸出功。答案21EA-2EB 解析光子能量=h,動量p=,且=得p=,則pApB=21A光照射時,光電子的最大初動能EA=A-W0,同理,EB=B-W0解得W0=EA-2EB8.2012江蘇單科,12C(3)A、B兩種光子的能量之9.2018江蘇單科,12C(1)已知A和B兩種放射性元素的半衰期分別為T和2T,則相同質量的A和B經過2T后,剩有的A和B質量之比為()A.14B.12C.21D.41考點二原子與原子核答案B經過2T后A剩余的質量mA=m=,B剩

8、余的質量mB=m=,=12。規律總結質量為m的放射性元素經過n個半衰期剩余該放射性元素的質量m=。9.2018江蘇單科,12C(1)已知A和B兩種放射性元10.2016江蘇單科,12C(1)貝可勒爾在120年前首先發現了天然放射現象,如今原子核的放射性在眾多領域中有著廣泛應用。下列屬于放射性衰變的是()ACNeBUnIY+nCHHHenDHeAlPn答案AA是衰變,B是核裂變,C是核聚變,D是原子核的人工轉變,所以A符合題意。10.2016江蘇單科,12C(1)貝可勒爾在120年前11.2017江蘇單科,12C(1)(多選)原子核的比結合能曲線如圖所示。根據該曲線,下列判斷正確的有()AHe核

9、的結合能約為14 MeVBHe核比Li核更穩定C.兩個H核結合成He核時釋放能量DU核中核子的平均結合能比Kr核中的大11.2017江蘇單科,12C(1)(多選)原子核的比結答案BC本題考查原子核的相關知識。由圖像可知He的比結合能約為7 MeV,其結合能應為28 MeV,故A錯誤。比結合能較大的核較穩定,故B正確。比結合能較小的核結合成比結合能較大的核時釋放能量,故C正確。比結合能就是平均結合能,故由圖可知D錯誤。知識歸納對比結合能的理解比結合能較小的核結合成比結合能大些的核為輕核聚變; 比結合能較小的重核,分裂成幾個比結合能較大的中等質量的核,為重核裂變。上述兩類核反應均放出核能。比結合能

10、越大的核越穩定。答案BC本題考查原子核的相關知識。知識歸納對比結12.2019江蘇單科,12(2)100年前,盧瑟福用粒子轟擊氮核打出了質子。后來,人們用粒子轟擊Ni核也打出了質子HeNiCuH+X,該反應中的X是(選填“電子”“正電子”或“中子”)。此后,對原子核反應的持續研究為核能利用提供了可能。目前人類獲得核能的主要方式是(選填“核衰變”“核裂變”或“核聚變”)。12.2019江蘇單科,12(2)100年前,盧瑟福用答案中子核裂變解析本題通過原子核的人工轉變考查了核反應方程中的質量數守恒、電荷數守恒等規律。考查學生的理解能力,體現了物理觀念中的物質觀念要素。由質量數守恒與電荷數守恒可確定

11、X應是n,是中子。目前人類對和平利用核聚變獲得能量的技術還不成熟,而衰變中能量釋放速率太緩慢,故目前利用核能的主要方式是核裂變。關聯知識核反應中四大守恒規律:(1)質量數守恒;(2)電荷數守恒;(3)能量守恒;(4)動量守恒。答案中子核裂變解析本題通過原子核的人工轉變考查了核反應13.2015江蘇單科,12C(2)核電站利用原子核鏈式反應放出的巨大能量進行發電U是核電站常用的核燃料U受一個中子轟擊后裂變成Ba和Kr兩部分,并產生個中子。要使鏈式反應發生,裂變物質的體積要(選填“大于”或“小于”)它的臨界體積。答案3大于解析由UnBaKr+n可知,會產生3個中子,要使裂變持續進行(鏈式反應),裂

12、變物質的體積需大于它的臨界體積。考查點本題考查原子核反應方程、鏈式反應等知識,屬于中等難度題。友情提醒原子核反應方程中若兩端有相同的粒子,寫方程時不可約掉。13.2015江蘇單科,12C(2)核電站利用原子核鏈式14.2013江蘇單科,12C(1)(2)(1)如果一個電子的德布羅意波長和一個中子的相等,則它們的也相等。A.速度B.動能C.動量D.總能量(2)根據玻爾原子結構理論,氦離子(He+)的能級圖如圖所示。電子處在n=3軌道上比處在n=5軌道上離氦核的距離(選填“近”或“遠”)。當大量He+處在n=4的激發態時,由于躍遷所發射的譜線有條。 14.2013江蘇單科,12C(1)(2)(1)

13、如果一個答案(1)C(2)近6解析(1)由德布羅意波長=知二者的動量應相同,故C正確,由p=mv可知二者速度不同,Ek=mv2=,二者動能不同,由E=mc2可知總能量也不同,A、B、D均錯。(2)量子數小的軌道半徑小,因此n=3的軌道比n=5的軌道離核近;能級躍遷發射的譜線條數為=6條。考查點本題考查玻爾的原子結構理論等知識,屬于中等難度題。知識鏈接原子的結構模型與天體運動的行星模型有許多相似之處,注意采用類比學習法掌握原子的結構。答案(1)C(2)近6解析(1)由德布羅意波長=15.2015江蘇單科,12C(3)取質子的質量mp=1.672 610-27 kg,中子的質量mn=1.674 9

14、10-27 kg,粒子的質量m=6.646 710-27 kg,光速c=3.0108 m/s。請計算粒子的結合能。(計算結果保留兩位有效數字)答案4.310-12 J解析組成粒子的核子與粒子的質量差為m=(2mp+2mn)-m結合能E=mc2代入數據得E=4.310-12 J考查點本題考查結合能等知識,屬于中等難度題。友情提醒計算結果一定要注意有效數字位數的要求。15.2015江蘇單科,12C(3)取質子的質量mp=116.2012江蘇單科,12C(1)(2)(1)如圖所示是某原子的能級圖,a、b、c為原子躍遷所發出的三種波長的光。在下列該原子光譜的各選項中,譜線從左向右的波長依次增大,則正確

15、的是()(2)一個中子與某原子核發生核反應,生成一個氘核,其核反應方程式為。該反應放出的能量為Q,則氘核的比結合能為。16.2012江蘇單科,12C(1)(2)(1)如圖所示答案(1)C(2nHH 解析(1)由h=h=E初-E末可知該原子躍遷前后的能級差越大,對應光子的能量越大,波長越短。由圖知a對應光子能量最大,波長最短,c次之,而b對應光子能量最小,波長最長,故C正確。(2)依據質量數守恒與電荷數守恒可得到核反應方程式。比結合能為平均每個核子釋放的核能,此反應中共2個核子,故比結合能為Q/2。答案(1)C(2nHH 解析(1)由h17.2011江蘇單科,12C(2)(3)(2)按照玻爾原子

16、理論,氫原子中的電子離原子核越遠,氫原子的能量(選填“越大”或“越小”)。已知氫原子的基態能量為E1(E1ca,則三種光在三棱鏡中的折射率nbncna,據此可判斷通過棱鏡后光的折射情況,C選項正確,A、B、D項均錯誤。解題關鍵從圖像中分析出三種光的頻率關系,從而得出它們在三棱鏡中的折射率的大小關系。答案C本題考查了考生的科學思維能力,體現了應用與創3.(2018課標,17,6分)用波長為300 nm的光照射鋅板,電子逸出鋅板表面的最大初動能為1.2810-19 J。已知普朗克常量為6.6310-34 Js,真空中的光速為3.00108 ms-1。能使鋅產生光電效應的單色光的最低頻率約為()A.

17、11014 HzB.81014 HzC.21015 HzD.81015 Hz答案B本題考查光電效應規律。由光電效應方程得Ek=-W0,而能使鋅產生光電效應的單色光的最低頻率0應滿足h0=W0,聯立得0=-=81014 Hz,故選項B正確。方法技巧光電效應現象的判斷能使金屬產生光電效應的單色光的最低頻率即恰好發生光電效應的條件:照射光的能量等于金屬的逸出功。3.(2018課標,17,6分)用波長為300 nm的光照4.(2017課標,19,6分)(多選)在光電效應實驗中,分別用頻率為a、b的單色光a、b照射到同種金屬上,測得相應的遏止電壓分別為Ua和Ub、光電子的最大初動能分別為Eka和Ekb。

18、h為普朗克常量。下列說法正確的是()A.若ab,則一定有Uab,則一定有EkaEkbC.若UaUb,則一定有Ekab,則一定有ha-Ekahb-Ekb 答案BC本題考查光電效應方程、對遏止電壓的理解。光照射到同種金屬上,同種金屬的逸出功相同。若ab,據Ek=h-W0可知,EkaEkb,則B項正確。由Ek=eU,可知UaUb,則A項錯誤。若UaUb,說明EkaEkb,則C項正確。由Ek=h-W0得h-Ek=W0,而同一種金屬W0相同,與入射光的頻率無關,故ha-Eka=hb-Ekb,則D項錯誤。4.(2017課標,19,6分)(多選)在光電效應實驗中,5.2016課標,35(1),5分(多選)現

19、用某一光電管進行光電效應實驗,當用某一頻率的光入射時,有光電流產生。下列說法正確的是()A.保持入射光的頻率不變,入射光的光強變大,飽和光電流變大B.入射光的頻率變高,飽和光電流變大C.入射光的頻率變高,光電子的最大初動能變大D.保持入射光的光強不變,不斷減小入射光的頻率,始終有光電流產生E.遏止電壓的大小與入射光的頻率有關,與入射光的光強無關答案ACE保持入射光的頻率不變,入射光的光強變大,單位時間內逸出的光電子個數增加,則飽和光電流變大,故A正確。飽和光電流的大小與入射光的頻率無直接關系,故B錯。由Ek=h-W,可知C正確。當入射光的頻率小于金屬的極限頻率時,光電效應不能發生,故D錯。由e

20、U=mv2=h-W得eU=h-W,可見,遏止電壓U隨的增大而增大,與入射光的光強無關,故E正確。5.2016課標,35(1),5分(多選)現用某一光電6.(2019課標,14,6分)氫原子能級示意圖如圖所示。光子能量在1.63 eV3.10 eV的光為可見光。要使處于基態(n=1)的氫原子被激發后可輻射出可見光光子,最少應給氫原子提供的能量為()A.12.09 eVB.10.20 eVC.1.89 eVD.1.51 eV考點二原子與原子核6.(2019課標,14,6分)氫原子能級示意圖如圖所示。答案A本題考查原子的能級躍遷問題,體現了模型建構的核心素養。由題圖數據分析可知,只有氫原子從n=3能

21、級躍遷到n=2能級輻射出的光子能量在可見光光子能量范圍內,所以處于基態(n=1)的氫原子最少也要躍遷到n=3能級,氫原子吸收的能量最少為E=E3-E1=12.09 eV,故選A。易錯警示本題易錯選C,沒有注意到氫原子原本處于“基態(n=1)”。答案A本題考查原子的能級躍遷問題,體現了模型建構的7.(2018課標,14,6分)1934年,約里奧-居里夫婦用粒子轟擊鋁核Al,產生了第一個人工放射性核素X:Aln+X。X的原子序數和質量數分別為()A.15和28B.15和30C.16和30D.17和31答案B本題考查核反應方程。在核反應過程中,質量數和電荷數分別守恒,則X的原子序數為2+13=15,

22、X的質量數為4+27-1=30,選項B正確。規律總結核反應方程的特點核反應過程中,質量數和電荷數分別守恒。7.(2018課標,14,6分)1934年,約里奧-居里夫8.(2018天津理綜,1,6分)國家大科學工程中國散裂中子源(CSNS)于2017年8月28日首次打靶成功,獲得中子束流,可以為諸多領域的研究和工業應用提供先進的研究平臺。下列核反應中放出的粒子為中子的是()A N俘獲一個粒子,產生O并放出一個粒子BAl俘獲一個粒子,產生P并放出一個粒子CB俘獲一個質子,產生Be并放出一個粒子DLi俘獲一個質子,產生He并放出一個粒子8.(2018天津理綜,1,6分)國家大科學工程中國散裂答案B本

23、題考查核反應方程。由核反應過程中遵循質量數、電荷數均守恒的原則,可寫出選項中的四個核反應方程N+HeOH,選項A錯誤AlHePn,選項B正確。BeHe,選項C錯誤LiHHeHe,選項D錯誤。解題關鍵核反應中的兩守恒根據核反應過程中質量數和電荷數均守恒的原則,寫出核反應方程,同時應熟記幾種常用的微觀粒子的表示方法。答案B本題考查核反應方程。由核反應過程中遵循質量數9.2016課標,35(1),5分(多選)一靜止的鋁原子核Al俘獲一速度為1.0107 m/s的質子p后,變為處于激發態的硅原子核Si*。下列說法正確的是()A.核反應方程為pAlSi*B.核反應過程中系統動量守恒C.核反應過程中系統能

24、量不守恒D.核反應前后核子數相等,所以生成物的質量等于反應物的質量之和E.硅原子核速度的數量級為105 m/s,方向與質子初速度的方向一致答案ABE質子p即H,核反應方程為pAlSi*,A項正確;核反應過程遵循動量守恒定律,B項正確;核反應過程中系統能量守恒,C項錯誤;在核反應中質量數守恒,但會發生質量虧損,所以D項錯誤;設質子的質量為m,則Si*的質量為28m,由動量守恒定律有mv0=28mv,得v= m/s3.6105 m/s,方向與質子的初速度方向相同,故E項正確。9.2016課標,35(1),5分(多選)一靜止的鋁原10.2016課標,35(1),5分在下列描述核過程的方程中,屬于衰變

25、的是,屬于衰變的是,屬于裂變的是,屬于聚變的是。(填正確答案標號)ACNeBPSeCUThHeDNHeOHEUnXeSr+nFHHHen答案CABEF解析天然放射性元素自發地放出粒子(即氦核He)的衰變屬于衰變;放出粒子的衰變屬于衰變;重核分裂成幾個中等質量原子核的現象為核裂變;輕原子核聚合成較重原子核的反應為核聚變。10.2016課標,35(1),5分在下列描述核過程的C組教師專用題組考點一光的波粒二象性1.2015課標,35(1),5分(多選)實物粒子和光都具有波粒二象性。下列事實中突出體現波動性的是()A.電子束通過雙縫實驗裝置后可以形成干涉圖樣B.射線在云室中穿過會留下清晰的徑跡C.人

26、們利用慢中子衍射來研究晶體的結構D.人們利用電子顯微鏡觀測物質的微觀結構E.光電效應實驗中,光電子的最大初動能與入射光的頻率有關,與入射光的強度無關答案ACD電子束通過雙縫產生干涉圖樣,體現的是波動性,A正確;射線在云室中留下清晰的徑跡,不能體現波動性,B錯誤;衍射體現的是波動性,C正確;電子顯微鏡利用了電子束波長短的特性,D正確;光電效應體現的是光的粒子性,E錯誤。C組教師專用題組1.2015課標,35(1),5分(2.(2016天津理綜,2,6分)如圖是a、b兩光分別經過同一雙縫干涉裝置后在屏上形成的干涉圖樣,則()A.在同種均勻介質中,a光的傳播速度比b光的大B.從同種介質射入真空發生全

27、反射時a光臨界角大C.照射在同一金屬板上發生光電效應時,a光的飽和電流大D.若兩光均由氫原子能級躍遷產生,產生a光的能級能量差大2.(2016天津理綜,2,6分)如圖是a、b兩光分別經過同答案D由a、b兩光的干涉圖樣結合x=知,ab、nanb,由n=知vavb,A項錯誤。sin C=,故CaQ1B.X是He,Q2Q1C.X是He,Q2Q1D.X是He,Q2Q1 C組20172019年高考模擬應用創新題組1.201答案BHCN中質量虧損為:m1=(1.007 8+12.000 0-13.005 7)u=0.002 1u。根據電荷數守恒和質量數守恒可知HNC+X中,X的電荷數為2、質量數為4,故X為粒子,即He,質量虧損為:m2=(1.007 8+15.000 1-12.000 0-4.002 6)u=0.005 3u。根據愛因斯坦質能方程可知:Q1=m1c2,Q2=m2c2,則Q1Q2,故B正確,A、C、D錯誤。解題思路根據