選擇題8波粒二象性和原子物理考向1波粒二象性和原子結(jié)構(gòu)1．以下關(guān)于光子說的基本內(nèi)容，不正確的說法是()A．光子的能量跟它的頻率有關(guān)B．紫光光子的能量比紅光光子的能量大C．光子是具有質(zhì)量、能量和體積的實(shí)物微粒D．在空間傳播的光是不連續(xù)的，而是一份一份的，每一份叫一個(gè)光子答案：C解析：根據(jù)E＝hν判斷出光子的能量與光子的頻率成正比關(guān)系，故A項(xiàng)正確；在可見光的范圍內(nèi)，紫光的頻率最大，而紅光的頻率最小，根據(jù)公式E＝hν可得紫光的能量大，故B項(xiàng)正確；光子具有能量，但沒有靜止質(zhì)量，也沒有具體的體積，它不是實(shí)物粒子，故C項(xiàng)錯(cuò)誤；光是在空間傳播的電磁波，是不連續(xù)的，是一份一份的能量，每一份叫作一個(gè)光子，故D項(xiàng)正確；本題選擇不正確的，故選C.2．甲、乙光子的能量之比為2：1，它們都能使某種金屬發(fā)生光電效應(yīng)，且所產(chǎn)生的光電子最大初動(dòng)能為E1、E2，該金屬的逸出功為()A．E1－E2B．E1＋E2C．E1－2E2D．E1＋2E2答案：C解析：由光子能量公式E＝hν＝eq\f(hc,λ)知：E1＝2E0－W，E2＝E0－W，聯(lián)立得：W＝E1－2E2，故C項(xiàng)正確，A、B、D三項(xiàng)錯(cuò)誤．3.[2019·河北唐山高三二模]圖示為氫原子能級(jí)示意圖，已知大量處于n＝2能級(jí)的氫原子，當(dāng)它們受到某種頻率的光線照射后，可輻射出6種頻率的光子，下面說法中正確的是()A．n＝2能級(jí)氫原子受到照射后躍遷到n＝5能級(jí)B．n＝2能級(jí)氫原子吸收的能量為2.55eVC．頻率最高的光子是氫原子從n＝3能級(jí)躍遷到n＝1能級(jí)放出的D．波長(zhǎng)最大的光子是氫原子從n＝4能級(jí)躍遷到n＝1能級(jí)放出的答案：B解析：大量處于n＝2能級(jí)的氫原子，當(dāng)它們受到某種頻率的光線照射后，可輻射出6種頻率的光子，可知n＝2能級(jí)氫原子受到照射后躍遷到n＝4能級(jí)，吸收的能量為(－0.85eV)－(－3.4eV)＝2.55eV，A錯(cuò)誤，B正確；頻率最高的光子對(duì)應(yīng)的能級(jí)差最大，是氫原子從n＝4能級(jí)躍遷到n＝1能級(jí)放出的，C錯(cuò)誤；波長(zhǎng)最大的光子對(duì)應(yīng)的能級(jí)差最小，是氫原子從n＝4能級(jí)躍遷到n＝3能級(jí)放出的，D錯(cuò)誤．4.用不同頻率的紫外線分別照射鎢和鋅的表面而產(chǎn)生光電效應(yīng)，可得到光電子最大初動(dòng)能Ek隨入射光頻率ν變化的Ek-ν圖象，若將二者的圖線畫在同一個(gè)Ek-ν坐標(biāo)系中，如圖所示，實(shí)線表示鎢，虛線表示鋅，則由圖可知()A．鋅的逸出功比鎢的逸出功大B．兩者的圖線可能不平行C．圖線在橫軸的截距等于逸出功D．光電子最大初動(dòng)能還和入射光的強(qiáng)度有關(guān)答案：A解析：根據(jù)光電效應(yīng)方程知，Ekm＝hν－W0，可知圖線的斜率表示普朗克常量h，圖線斜率相同，橫軸截距表示金屬的極限頻率，虛線表示鋅，則鋅的極限頻率較大，可知鋅的逸出功較大，故A項(xiàng)正確，B、C項(xiàng)錯(cuò)誤；根據(jù)光電效應(yīng)方程知，Ekm＝hν－W0，可知光電子的最大初動(dòng)能與入射光的強(qiáng)度無關(guān)．故D項(xiàng)錯(cuò)誤．5．[2019·河北唐山高三一模](多選)在研究某金屬的光電效應(yīng)現(xiàn)象時(shí)，發(fā)現(xiàn)當(dāng)入射光的頻率為ν時(shí)，其遏止電壓為U.已知普朗克常量為h，電子電荷量大小為e，下列說法正確的是()A．該金屬的截止頻率為ν－eq\f(eU,h)B．該金屬的逸出功為eU－h(huán)νC．增大入射光的頻率，該金屬的截止頻率增大D．增大入射光的頻率，該金屬的遏止電壓增大答案：AD解析：根據(jù)光電效應(yīng)方程Ekm＝hν－h(huán)ν0和eU＝Ekm得：ν0＝ν－eq\f(eU,h)，所以A正確；根據(jù)光電效應(yīng)方程Ekm＝hν－W0和eU＝Ekm得，W0＝hν0＝hν－eU，故B錯(cuò)誤；根據(jù)光電效應(yīng)方程Ekm＝hν－h(huán)ν0和eU＝Ekm得eU＝hν－W0.可知，增大入射光的頻率，該金屬的遏止電壓增大，而截止頻率是該金屬的固有屬性，是不變的，所以C錯(cuò)誤，D正確．6．[2019·安徽省宣城市第二次調(diào)研]圖中四幅圖涉及不同的物理知識(shí)，其中說法正確的是()A．圖甲：盧瑟福通過分析α粒子散射實(shí)驗(yàn)結(jié)果，發(fā)現(xiàn)了質(zhì)子和中子B．圖乙：用中子轟擊鈾核使其發(fā)生聚變，鏈?zhǔn)椒磻?yīng)會(huì)釋放出巨大的核能C．圖丙：玻爾理論指出氫原子能級(jí)是分立的，所以原子發(fā)射光子的頻率也是不連續(xù)的D．圖丁：湯姆孫通過電子的發(fā)現(xiàn)揭示了原子核內(nèi)還有復(fù)雜結(jié)構(gòu)答案：C解析：題圖甲：盧瑟福通過分析α粒子散射實(shí)驗(yàn)結(jié)果，得出了原子的核式結(jié)構(gòu)模型，故A錯(cuò)誤．題圖乙：用中子轟擊鈾核使其發(fā)生裂變，裂變反應(yīng)會(huì)釋放出巨大的核能，故B錯(cuò)誤．題圖丙：玻爾理論指出氫原子能級(jí)是分立的，所以原子發(fā)射光子的頻率也是不連續(xù)的，故C正確．題圖丁：湯姆孫通過電子的發(fā)現(xiàn)揭示了原子有一定結(jié)構(gòu)，天然放射現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)揭示了原子核內(nèi)還有復(fù)雜結(jié)構(gòu)，故D錯(cuò)誤．7.(多選)圖示是氫原子的能級(jí)示意圖，大量處于基態(tài)的氫原子吸收了某種單色光的能量后能發(fā)出6種不同頻率的光子，分別用它們照射某種金屬板時(shí)，只有頻率分別為ν1、ν2、ν3、ν4(ν1>ν2>ν3>ν4)的四種光能發(fā)生光電效應(yīng)．則普朗克常量可表示為()A.eq\f(13.6eV,ν1)B.eq\f(12.09eV,ν2)C.eq\f(7.2eV,ν3)D.eq\f(2.55eV,ν4)答案：BD解析：大量處于基態(tài)的氫原子吸收了某種單色光的能量后能發(fā)出6種不同頻率的光子，可知，電子處于能級(jí)n＝4，向低能級(jí)躍遷，分別用它們照射某種金屬板時(shí)，只有頻率分別為ν1、ν2、ν3、ν4(ν1>ν2>ν3>ν4)的四種光能發(fā)生光電效應(yīng)，依據(jù)能量等于兩能級(jí)間的能級(jí)差，即Em－En＝hν可知，E4－E1＝hν1，E3－E1＝hν2，E2－E1＝hν3，E4－E2＝hν4，由圖中各能級(jí)的能量，則有：h＝eq\f(12.75eV,ν1)，h＝eq\f(12.09eV,ν2)，h＝eq\f(10.2eV,ν3)，h＝eq\f(2.55eV,ν4)，故A、C項(xiàng)錯(cuò)誤，B、D項(xiàng)正確．8．[2019·廣東茂名市五大聯(lián)盟高三一模]如圖甲所示為研究某金屬光電效應(yīng)的電路圖，圖乙為采用不同頻率的光照射時(shí)遏止電壓Uc與入射光頻率ν的關(guān)系圖，圖中頻率ν1、ν2，遏止電壓Uc1、Uc2及電子的電荷量e均為已知，則下列說法正確的是()A．普朗克常量h＝eq\f(eUc2－Uc1,ν2－ν1)B．普朗克常量h＝eq\f(eUc2＋Uc1,ν2－ν1)C．該金屬的截止頻率ν0＝eq\f(Uc2ν1＋Uc1ν2,Uc2－Uc1)D．該金屬的截止頻率ν0＝eq\f(Uc1ν2－Uc2ν1,Uc2－Uc1)答案：A解析：由愛因斯坦光電效應(yīng)方程：Ek＝hν－W0及動(dòng)能定理eUc＝Ek得Uc＝eq\f(h,e)ν－eq\f(h,e)ν0.結(jié)合圖象知斜率k＝eq\f(h,e)＝eq\f(Uc2－Uc1,ν2－ν1)，所以h＝eq\f(eUc2－Uc1,ν2－ν1)，由Uc1＝eq\f(h,e)ν1－eq\f(h,e)ν0，Uc2＝eq\f(h,e)ν2－eq\f(h,e)ν0聯(lián)立得ν0＝eq\f(Uc2ν1－Uc1ν2,Uc2－Uc1)，A正確，B、C、D錯(cuò)誤．考向2原子核反應(yīng)1．核電站是利用核裂變產(chǎn)生的核能來發(fā)電的，下列四個(gè)核反應(yīng)方程屬于核裂變反應(yīng)的是()A.eq\o\al(238,92)U→eq\o\al(234,90)Th＋eq\o\al(4,2)HeB.eq\o\al(235,92)U＋eq\o\al(1,0)n→eq\o\al(141,56)Ba＋eq\o\al(92,36)Kr＋3eq\o\al(1,0)nC.eq\o\al(14,7)N＋eq\o\al(4,2)He→eq\o\al(17,8)O＋eq\o\al(1,1)HD.eq\o\al(2,1)H＋eq\o\al(3,1)H→eq\o\al(4,2)He＋eq\o\al(1,0)n答案：B解析：核裂變是用中子去轟擊某重核，產(chǎn)生新核的過程．選項(xiàng)A中反應(yīng)為α衰變；選項(xiàng)B中1個(gè)中子轟擊鈾235，產(chǎn)生兩個(gè)中等質(zhì)量的核，并且釋放3個(gè)中子，這是典型的核裂變反應(yīng)；選項(xiàng)C的反應(yīng)是原子核的人工轉(zhuǎn)變；選項(xiàng)D的反應(yīng)是核聚變反應(yīng)．2．[2019·安徽江南十校高三質(zhì)檢]我國(guó)正在自主研發(fā)新型聚變－裂變混合反應(yīng)堆項(xiàng)目．如果此項(xiàng)目得以研究開發(fā)并付諸實(shí)現(xiàn)，有可能使核資源壽命延長(zhǎng)數(shù)倍．關(guān)于聚變和裂變，下列看法正確的是()A.eq\o\al(2,1)H＋eq\o\al(3,1)H→eq\o\al(4,2)He＋eq\o\al(1,0)n是裂變反應(yīng)B．聚變和裂變反應(yīng)中都存在質(zhì)量虧損C．裂變反應(yīng)以釋放核能為主，聚變反應(yīng)以吸收核能為主D．核越重，比結(jié)合能越大答案：B解析：eq\o\al(2,1)H＋eq\o\al(3,1)H→eq\o\al(4,2)He＋eq\o\al(1,0)n是輕核聚變反應(yīng)，所以A錯(cuò)誤；聚變和裂變反應(yīng)都釋放能量，所以都存在質(zhì)量的虧損，故B正確，C錯(cuò)誤；組成原子核的核子越多，它的結(jié)合能就越高，結(jié)合能與核子數(shù)之比，稱做比結(jié)合能，中等大小的原子核的比結(jié)合能較大，故D錯(cuò)誤．3．[2019·河南高三二模]下列說法中正確的是()A．β射線與γ射線一樣是電磁波，但穿透本領(lǐng)遠(yuǎn)比γ射線弱B．氡的半衰期為3.8天，4個(gè)氡原子核經(jīng)過7.6天后就一定只剩下1個(gè)氡原子核C．已知質(zhì)子、中子、α粒子的質(zhì)量分別為m1、m2、m3，那么，質(zhì)子和中子結(jié)合成一個(gè)α粒子，釋放的能量是(2m1＋2m2－m3D．放射性元素發(fā)生β衰變時(shí)所釋放的電子是原子核外的電子發(fā)生電離產(chǎn)生的答案：C解析：β射線是電子流，不是電磁波，穿透本領(lǐng)比γ射線弱，故A錯(cuò)誤；半衰期具有統(tǒng)計(jì)意義，對(duì)大量的原子核適用，對(duì)少量的原子核不適用，故B錯(cuò)誤；根據(jù)愛因斯坦質(zhì)能方程可得釋放的能量是ΔE＝(2m1＋2m2－m3)c2，故C正確；β4．[2019·山東濟(jì)寧高三一模]鈾核(eq\o\al(235,92)U)經(jīng)過m次α衰變和n次β衰變變成鉛核(eq\o\al(207,82)Pb)．關(guān)于該過程，下列說法正確的是()A．m＝5B．n＝4C．鈾核(eq\o\al(235,92)U)的比結(jié)合能比鉛核(eq\o\al(207,82)Pb)的比結(jié)合能大D．鈾核(eq\o\al(235,92)U)的衰變過程的半衰期與溫度和壓強(qiáng)有關(guān)答案：B解析：設(shè)發(fā)生m次α衰變，n次β衰變，衰變方程為：eq\o\al(235,92)U→eq\o\al(207,82)Pb＋mα＋nβ，則：235＝207＋4m，解得m＝7，又：92＝82＋7×2－n，得：n＝4，故A錯(cuò)誤，B正確；比結(jié)合能越大，原子核結(jié)合的越牢固，原子核越穩(wěn)定，所以鈾核(eq\o\al(235,92)U)的比結(jié)合能比鉛核(eq\o\al(207,82)Pb)的比結(jié)合能小，故C錯(cuò)誤；鈾核(eq\o\al(235,92)U)的衰變過程的半衰期與溫度和壓強(qiáng)無關(guān)，由原子核內(nèi)部因素決定，故D錯(cuò)誤．5．(多選)關(guān)于核反應(yīng)方程，下列說法正確的是()A.eq\o\al(3,1)H＋eq\o\al(2,1)H→eq\o\al(4,2)He＋eq\o\al(1,0)n是核聚變反應(yīng)B．鈾核裂變的核反應(yīng)為：eq\o\al(235,92)U→eq\o\al(141,56)Ba＋eq\o\al(92,36)Kr＋2eq\o\al(1,0)nC．在衰變方程eq\o\al(239,94)Pu→X＋He＋γ中，X原子核的質(zhì)量數(shù)是234D．盧瑟福發(fā)現(xiàn)質(zhì)子的核反應(yīng)方程為：eq\o\al(4,2)He＋eq\o\al(14,7)N→eq\o\al(17,8)O＋eq\o\al(1,1)H答案：AD解析：根據(jù)核反應(yīng)的特點(diǎn)可知，eq\o\al(3,1)H＋eq\o\al(2,1)H→eq\o\al(4,2)He＋eq\o\al(1,0)n是核聚變反應(yīng)，故A項(xiàng)正確；鈾核裂變的核反應(yīng)是用一個(gè)中子轟擊鈾核得到三個(gè)中子，方程式中中子不能約去，故B項(xiàng)錯(cuò)誤；在衰變方程eq\o\al(239,94)Pu→X＋He＋γ中，He核的質(zhì)量數(shù)是4，所以X原子核的質(zhì)量數(shù)是239－4＝235，故C項(xiàng)錯(cuò)誤；盧瑟福通過α粒子轟擊氮核得到質(zhì)子，根據(jù)電荷數(shù)守恒、質(zhì)量守恒，知方程式正確，故D項(xiàng)正確．6．如圖所示為1934年約里奧·居里夫婦用α粒子轟擊鋁箔時(shí)的實(shí)驗(yàn)示意圖，他們除了探測(cè)到預(yù)料中的中子外，還發(fā)現(xiàn)拿走α粒子放射源以后，鋁箔仍繼續(xù)發(fā)射出一種神奇的粒子．下列說法中正確的是()A．α粒子轟擊鋁箔的核反應(yīng)方程為：eq\o\al(27,13)Al＋eq\o\al(4,2)He→eq\o\al(30,15)P＋eq\o\al(1,1)HB．轟擊鋁箔后的生成物是磷(eq\o\al(30,15)P)，它的衰變方程為：eq\o\al(30,15)P→eq\o\al(30,14)Si＋eq\o\al(0,1)e＋γC．拿走α粒子放射源以后，鋁箔繼續(xù)發(fā)射出的神奇粒子實(shí)際上是中子D．磷(eq\o\al(30,15)P)也具有放射性，只是它不像天然放射性元素那樣有一定的半衰期答案：B解析：α粒子轟擊鋁箔的核反應(yīng)方程為eq\o\al(27,13)Al＋eq\o\al(4,2)He→eq\o\al(30,15)P＋eq\o\al(1,0)n，故A項(xiàng)錯(cuò)誤；轟擊鋁箔后的生成物是磷(eq\o\al(30,15)P)，是磷的一種放射性同位素，它的衰變方程為：eq\o\al(30,15)P→eq\o\al(30,14)Si＋eq\o\al(0,1)e＋γ，鋁箔繼續(xù)發(fā)射出的神奇粒子實(shí)際上是正電子，故B項(xiàng)正確，C項(xiàng)錯(cuò)誤；轟擊鋁箔后的生成物是磷(eq\o\al(30,15)P)，是磷的一種同位素，它具有放射性，跟天然放射性元素一樣發(fā)生衰變，也有一定的半衰期，故D項(xiàng)錯(cuò)誤．7．[2019·第一次全國(guó)大聯(lián)考(Ⅱ卷)](多選)2017年11月6日“華龍一號(hào)”核電項(xiàng)目首臺(tái)發(fā)電機(jī)已通過了“型式試驗(yàn)”，全部指標(biāo)達(dá)到和優(yōu)于設(shè)計(jì)要求，標(biāo)志著我國(guó)“華龍一號(hào)”首臺(tái)發(fā)電機(jī)自主研制成功．“華龍一號(hào)”是利用原子核鏈?zhǔn)椒磻?yīng)放出的巨大能量進(jìn)行發(fā)電的，eq\o\al(235,92)U是核電站常用的核燃料.eq\o\al(235,92)U受一個(gè)中子轟擊后裂變成eq\o\al(141,56)Ba和eq\o\al(92,36)Kr兩部分，并產(chǎn)生3個(gè)中子．要使鏈?zhǔn)椒磻?yīng)發(fā)生，裂變物質(zhì)的體積要大于它的臨界體積．已知eq\o\al(235,92)U、eq\o\al(141,56)Ba、eq\o\al(92,36)Kr和中子eq\o\al(1,0)n的質(zhì)量分別是235.0439u、140.9139u、91.8973u和1.0087u.若取1u＝931.5MeV/c2，則下列說法正確的是()A．該核反應(yīng)方程為：eq\o\al(235,92)U→eq\o\al(141,56)Ba＋eq\o\al(92,36)Kr＋2eq\o\al(1,0)nB．該核反應(yīng)方程為：eq\o\al(235,92)U＋eq\o\al(1,0)n→eq\o\al(141,56)Ba＋eq\o\al(92,36)Kr＋3eq\o\al(1,0)nC．因?yàn)榱炎冡尫拍芰浚霈F(xiàn)質(zhì)量虧損，所以裂變后的總質(zhì)量數(shù)減少D．一個(gè)eq\o\al(235,92)U裂變時(shí)放出的能量約為ΔE＝200.55MeV答案：BD解析：eq\o\al(235,92)U受一個(gè)中子轟擊后裂變成eq\o\al(141,56)Ba和eq\o\al(92,36)Kr兩部分，并產(chǎn)生3個(gè)中子，根據(jù)質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)守恒，則有：eq\o\al(235,92)U＋eq\o\al(1,0)n→eq\o\al(141,56)Ba＋eq\o\al(92,36)Kr＋3eq\o\al(1,0)n，故A錯(cuò)誤，B正確；該核反應(yīng)過程中釋放能量，發(fā)生質(zhì)量虧損，但是反應(yīng)前后總質(zhì)量數(shù)保持不變，故C錯(cuò)誤；由質(zhì)能方程ΔE＝Δmc2，取1u＝931.5MeV/c2，代入數(shù)據(jù)，計(jì)算得出放出的能量約為ΔE＝200.55MeV，所以D正確．8．氘核和氚核可發(fā)生熱核聚變而釋放巨大的能量，該反應(yīng)方程為：eq\o\al(2,1)H＋eq\o\al(3,1)H→eq\o\al(4,2)He＋X，式中X是某種粒子．已知：eq\o\al(2,1)H、eq\o\al(3,1)H、eq\o\al(4,2)He和粒子X的質(zhì)量分別為2.0141u、3.0161u、4.0026u和1.0087u；1u＝931.5MeV/c2，c是真空中的光速．由上述反應(yīng)方程和數(shù)據(jù)可知()A．粒子X是eq\o\al(1,1)HB．該反應(yīng)中的質(zhì)量虧損為0.0289uC．該反應(yīng)釋放出的能量約為17.6Me