第十二章波粒二象性原子結(jié)構(gòu)和原子核

第十二章波粒二象性原子結(jié)構(gòu)和原子核考點(diǎn)84光電效應(yīng)1.下表是按照密立根的方法進(jìn)行光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)時(shí)得到的某金屬的遏止電壓Uc和入射光的頻率ν的幾組數(shù)據(jù)．Uc/V0.5410.6370.7140.8090.878ν（1014Hz）5.6445.8886.0986.3036.501由以上數(shù)據(jù)描點(diǎn)連線，可得直線方程的圖象如圖所示．則這種金屬的截止頻率約為（）A．3.5×1014HzB．4.3×1014HzC．5.5×1014HzD．6.0×1014Hz2.如圖所示，先后用強(qiáng)度相同，但波長分別為λ和eq\f(3,4)λ的兩束單色光照射同一金屬板，都能使該金屬板發(fā)生光電效應(yīng)，逸出的光電子的最大初動(dòng)能之比為1∶3，已知普朗克常量為h，真空中的光速為c，光電子電荷量為e，則（）A.此金屬的逸出功為eq\f(hc,3λ)B．用波長為λ的單色光照射該金屬板，光電子的遏止電壓為eq\f(hc,6eλ)C.增大入射光強(qiáng)度，逸出的光電子的最大初動(dòng)能增大D．適當(dāng)減小入射光的強(qiáng)度，可能不發(fā)生光電效應(yīng)3.某金屬在光的照射下發(fā)生光電效應(yīng)，光電子的最大初動(dòng)能Ek與入射光頻率ν的關(guān)系如圖所示，則（）A．普朗克常量為eq\f(νc,E)B．入射光的頻率為3νc時(shí)，逸出的光電子的最大初動(dòng)能為2EC．頻率大于2νc的入射光照射該金屬時(shí)才會(huì)發(fā)生光電效應(yīng)D．若光在真空中的速度為c，則波長大于eq\f(c,νc)的光照射該金屬時(shí)才會(huì)發(fā)生光電效應(yīng)4.如圖所示為光電管的原理圖．已知滑動(dòng)變阻器的滑片在圖示P位置，用黃光照射陰極K時(shí)，電流表指針恰好不偏轉(zhuǎn)，下列說法正確的是（）A.滑片向左移動(dòng)到最左端時(shí)，電流表指針也不會(huì)發(fā)生偏轉(zhuǎn)B．滑片向右移動(dòng)到最右端時(shí)，電流表指針會(huì)發(fā)生偏轉(zhuǎn)C．滑片在P位置時(shí)，換用紅光照射，電流表指針會(huì)發(fā)生偏轉(zhuǎn)D．滑片在P位置時(shí)，換用紫光照射，電流表指針會(huì)發(fā)生偏轉(zhuǎn)5.（多選）用如圖甲所示的電路研究光電效應(yīng)，圖乙縱軸為研究光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)中A、K間的電壓U（A電勢(shì)高于K為正，可以改變電源的極性施加反向電壓），橫軸為入射光的頻率ν，圖乙中DB為平行于U軸的直線，BC是一條斜率絕對(duì)值為k的傾斜直線，B點(diǎn)的坐標(biāo)為（b，0），DB右側(cè)和BC上側(cè)所示的陰影部分為能產(chǎn)生光電流的區(qū)域，元電荷為e，則下列說法正確的是（）A.圖甲中流過電流表的光電流方向向上B．K極材料的截止頻率為bC．斜率絕對(duì)值k等于普朗克常量D．K極材料的逸出功為kbe6.對(duì)近代物理及微觀世界的認(rèn)識(shí)，下列說法正確的是（）A．圖甲說明實(shí)物粒子具有粒子性，驗(yàn)證了德布羅意關(guān)于物質(zhì)波的假設(shè)B．一個(gè)電子和一個(gè)質(zhì)子具有同樣的動(dòng)能時(shí)，質(zhì)子的德布羅意波長更長C．圖乙康普頓效應(yīng)揭示光子除了具有能量之外還具有動(dòng)量，說明光具有粒子性D．圖丙太陽光照射電池板，硅原子吸收能量后，使電子躍遷形成電位差，屬于光電效應(yīng)現(xiàn)象考點(diǎn)85光電效應(yīng)的圖象問題——提能力1.[2023·江蘇常州三模]某金屬在不同頻率光的照射下發(fā)生光電效應(yīng)，產(chǎn)生光電子的最大初動(dòng)能Ek與入射光頻率ν的圖象，如圖所示，換用其他金屬開展相同實(shí)驗(yàn)，下列圖象可能正確的是（）ABCD2.（多選）對(duì)于鈉和鈣兩種金屬，其遏止電壓Uc與入射光頻率ν的關(guān)系如圖所示．用h、e分別表示普朗克常量和電子電荷量，下列說法正確的是（）A．鈉的逸出功小于鈣的逸出功B．圖中直線的斜率為eq\f(h,e)C．在得到這兩條直線時(shí)，必須保證入射光的光強(qiáng)相同D．若這兩種金屬產(chǎn)生的光電子具有相同的最大初動(dòng)能，則照射到鈉的光頻率較高3.愛因斯坦提出了光量子概念并成功地解釋了光電效應(yīng)的規(guī)律而獲得1921年的諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)．某種金屬逸出光電子的最大初動(dòng)能Ekm與入射光頻率ν的關(guān)系如圖所示，其中ν0為極限頻率．從圖中可以確定的是（）A．逸出功與ν有關(guān)B．Ekm與入射光強(qiáng)度成正比C．當(dāng)ν<ν0時(shí)，會(huì)逸出光電子D．圖中直線的斜率與普朗克常量有關(guān)4.如圖為a、b、c三種光在同一光電效應(yīng)裝置中測(cè)得的光電流和電壓的關(guān)系．由a、b、c組成的復(fù)色光通過三棱鏡時(shí)，下述光路圖中正確的是（）5.如圖所示，分別用1、2兩種材料作K極進(jìn)行光電效應(yīng)探究，其截止頻率ν1<ν2，保持入射光不變，則光電子到達(dá)A極時(shí)動(dòng)能的最大值Ekm隨電壓U變化關(guān)系的圖象是（）ABCD6.[2023·天津南開二模]（多選）新冠病毒疫情防控工作中，體溫槍被廣泛使用，成為重要的防疫裝備之一．某一種體溫槍的工作原理是：任何物體溫度高于絕對(duì)零度（－273℃）時(shí)都會(huì)向外發(fā)出紅外線，紅外線照射到體溫槍的溫度傳感器，發(fā)生光電效應(yīng)，將光信號(hào)轉(zhuǎn)化為電信號(hào)，從而顯示出物體的溫度．已知人的體溫正常時(shí)能輻射波長為10μm的紅外線，如圖甲所示，用該紅外光線照射光電管的陰極K時(shí)，電路中有光電流產(chǎn)生，光電流隨電壓變化的圖象如圖乙所示，已知真空中的光速c＝3×108m/s，則（）A．波長10μm的紅外線在真空中的頻率為3×1016HzB．將圖甲中的電源正負(fù)極反接，則一定不會(huì)產(chǎn)生電信號(hào)C．光電子的最大初動(dòng)能為0.02eVD．若人體溫度升高，輻射紅外線的強(qiáng)度增強(qiáng)，則光電管轉(zhuǎn)換成的光電流增大7.[2023·山東濟(jì)南二模]科學(xué)探究小組使用如圖甲所示的電路圖研究光電效應(yīng)，圖乙為光電管發(fā)生光電效應(yīng)時(shí)遏止電壓Uc與入射光頻率ν的關(guān)系圖象，已知光電子的電荷為e.下列說法正確的是（）A．單刀雙擲開關(guān)S空擲時(shí)，即使能發(fā)生光電效應(yīng)，電流傳感器的示數(shù)仍然為零B．為得到圖乙的圖象，單刀雙擲開關(guān)S應(yīng)擲于1處C.光電管中金屬材料的逸出功為eaD．普朗克常量h＝eq\f(a,b)8.[2022·河北卷]如圖是密立根于1916年發(fā)表的鈉金屬光電效應(yīng)的遏止電壓Uc與入射光頻率ν的實(shí)驗(yàn)曲線，該實(shí)驗(yàn)直接證明了愛因斯坦光電效應(yīng)方程，并且第一次利用光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)測(cè)定了普朗克常量h.由圖象可知（）A．鈉的逸出功為hνcB．鈉的截止頻率為8.5×1014HzC．圖中直線的斜率為普朗克常量hD．遏止電壓Uc與入射光頻率ν成正比9.[2023·湖南長沙長郡中學(xué)二模]（多選）一群處于第4能級(jí)的氫原子，向低能級(jí)躍遷過程中能發(fā)出n種不同頻率的光，將這些光分別照射到圖甲電路陰極K的金屬上，只能測(cè)得3條電流隨電壓變化的圖象，如圖乙所示，已知?dú)湓拥哪芗?jí)圖如圖丙所示，則下列推斷正確的是（）A．n＝6B．圖乙中的a光是氫原子由第3能級(jí)向基態(tài)躍遷發(fā)出的C．圖乙中的b光是氫原子由第3能級(jí)向基態(tài)躍遷發(fā)出的D．圖乙中的c光光子能量為12.09eV考點(diǎn)86原子結(jié)構(gòu)——練基礎(chǔ)1.He＋、Li2＋等離子具有與氫原子類似的原子結(jié)構(gòu)模型，又稱為“類氫離子”．He＋從能級(jí)N躍遷到能級(jí)M，釋放頻率為ν1的光子，從能級(jí)P躍遷到能級(jí)M，吸收頻率為ν2的光子，且ν1>ν2.則它從能級(jí)N躍遷到能級(jí)P時(shí)（）A．吸收頻率為ν1＋ν2的光子B．釋放頻率為ν1＋ν2的光子C．吸收頻率為ν1－ν2的光子D．釋放頻率為ν1－ν2的光子2.氫原子能級(jí)示意圖如圖所示，現(xiàn)有大量氫原子處于n＝3能級(jí)，下列說法正確的是（）A．這些氫原子躍遷過程中最多可輻射出2種頻率的光子B．從n＝3能級(jí)躍遷到n＝1能級(jí)需吸收12.09eV的能量C．從n＝3能級(jí)躍遷到n＝4能級(jí)輻射出0.66eV的能量D．n＝3能級(jí)的氫原子電離至少需要吸收1.51eV的能量3.[2020·北京卷]氫原子能級(jí)示意如圖．現(xiàn)有大量氫原子處于n＝3能級(jí)上，下列說法正確的是（）A.這些原子躍遷過程中最多可輻射出2種頻率的光子B．從n＝3能級(jí)躍遷到n＝1能級(jí)比躍遷到n＝2能級(jí)輻射的光子頻率低C．從n＝3能級(jí)躍遷到n＝4能級(jí)需吸收0.66eV的能量D．n＝3能級(jí)的氫原子電離至少需要吸收13.6eV的能量4.（多選）[2023·江西南昌測(cè)試]如圖所示為氫原子的能級(jí)示意圖，一群處于n＝4能級(jí)的氫原子，在向較低能級(jí)躍遷的過程中向外輻射光子，用這些光照射逸出功為1.90eV的金屬銫，下列說法正確的是（）A．這群氫原子最多能發(fā)出6種不同頻率的光，其中從n＝4能級(jí)躍遷到n＝3能級(jí)所發(fā)出的光波長最長B．這群氫原子發(fā)出的光子均能使金屬銫發(fā)生光電效應(yīng)C．金屬銫表面逸出的光電子最大初動(dòng)能一定小于12.75eVD．金屬銫表面所逸出的光電子的初動(dòng)能最大值為10.19eV5.[2023·浙江杭州測(cè)試]如圖是氫原子的能級(jí)圖，各能級(jí)能量關(guān)系為En＝eq\f(E1,n2)，其中E1為基態(tài)能量，n為量子數(shù)．當(dāng)氫原子從n＝5能級(jí)躍遷到n＝3能級(jí)時(shí)，釋放出的一個(gè)光子能量為E，下列說法正確的是（）A．一個(gè)處于n＝5能級(jí)的氫原子向低能級(jí)躍遷時(shí)，最多能輻射出10種不同頻率的光子B．氫原子從n＝5能級(jí)向低能級(jí)躍遷，躍遷到n＝4能級(jí)時(shí)輻射的光波長最短C．處于n＝3能級(jí)的氫原子躍遷到基態(tài)吸收光子的能量為12.5ED．某金屬的逸出功為E，用n＝4能級(jí)躍遷到n＝2能級(jí)輻射的光子照射該金屬，逸出光電子的最大初動(dòng)能為eq\f(419,256)E6.（多選）[2023·湖北十一校聯(lián)考]一群處于n＝4能級(jí)的氫原子，向低能級(jí)躍遷過程中能發(fā)出6種不同頻率的光，將這些光分別照射到圖甲電路陰極K的金屬上，只能測(cè)得兩條電流隨電壓變化的圖象，如圖乙所示，已知?dú)湓拥哪芗?jí)圖如圖丙所示，則下列推斷正確的是（）A.圖乙中的a光是氫原子由n＝4能級(jí)向基態(tài)躍遷發(fā)出的B．圖乙中的b光光子能量為12.75eVC．動(dòng)能為1eV的電子能使處于n＝4能級(jí)的氫原子電離D．陰極金屬的逸出功可能為6.75eV7.（多選）巴耳末系是指氫原子從n＝3，4，5，6，…能級(jí)躍遷到n＝2能級(jí)時(shí)發(fā)出的光譜線系，如圖甲所示，因瑞士數(shù)學(xué)教師巴耳末于1885年總結(jié)出其波長通項(xiàng)公式（巴耳末公式）而得名．圖乙中給出了巴耳末譜線對(duì)應(yīng)的波長，已知可見光的光子能量在1.62eV到3.11eV之間，普朗克常量h＝6.63×10－34J·s，則下列說法正確的是（）A．Hα譜線對(duì)應(yīng)光子的能量大于Hβ譜線對(duì)應(yīng)光子的能量B．巴耳末系輻射的Hα、Hβ、Hγ、Hδ譜線均屬于可見光C．按玻爾原子模型，與Hα譜線對(duì)應(yīng)的躍遷是從n＝3能級(jí)到n＝2能級(jí)D．該譜線系的光照射極限頻率為10.95×1014Hz的金屬鎢，能發(fā)生光電效應(yīng)現(xiàn)象考點(diǎn)87原子核——練基礎(chǔ)1.天然放射性元素放出的三種射線的穿透能力實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖，由此可知（）A．②是來自于原子核外的電子B．①的電離作用最強(qiáng)，是一種電磁波C．③的電離作用較強(qiáng)，是一種電磁波D．③的電離作用最弱，屬于原子核內(nèi)釋放的光子2.[2022·山東卷]碘125衰變時(shí)產(chǎn)生γ射線，醫(yī)學(xué)上利用此特性可治療某些疾?。?25的半衰期為60天，若將一定質(zhì)量的碘125植入患者病灶組織，經(jīng)過180天剩余碘125的質(zhì)量為剛植入時(shí)的（）A．eq\f(1,16)B．eq\f(1,8)C．eq\f(1,4)D．eq\f(1,2)3.[2023·廣東佛山市第二次模擬]通過檢測(cè)發(fā)現(xiàn)三星堆遺址出土的文物，年代從公元前3000年延續(xù)至公元前1200年，跨越了近2000年，用實(shí)物展示了連綿5000年的中華文化．考古通常用eq\o\al(14,6)C年代檢測(cè)法推算出土文物的年代．eq\o\al(14,6)C的衰變方程為eq\o\al(14,6)C→eq\o\al(14,7)N＋X，下列說法正確的是（）A．衰變方程中的X是中子B．eq\o\al(14,6)C需吸收能量才能發(fā)生衰變C．隨著eq\o\al(14,6)C的不斷衰變，其半衰期會(huì)逐漸變長D．eq\o\al(14,7)N與X的質(zhì)量之和小于eq\o\al(14,6)C的質(zhì)量4.[2023·湖北武漢市聯(lián)考]2021年12月20日，16項(xiàng)國家科技重大專項(xiàng)之一——石島灣高溫氣冷堆核電站示范工程首次并網(wǎng)發(fā)電，這是全球首個(gè)并網(wǎng)發(fā)電的第四代高溫氣冷堆核電項(xiàng)目．核電站鈾核裂變的產(chǎn)物是多樣的，一種典型的鈾核裂變是生成鋇和氪，核反應(yīng)方程是eq\o\al(235,92)U＋eq\o\al(1,0)n→eq\o\al(144,56)Ba＋eq\o\al(89,36)Kr＋3eq\o\al(1,0)n，已知鈾核質(zhì)量為m1，鋇核質(zhì)量為m2，氪核質(zhì)量為m3，中子質(zhì)量為m4，則該核反應(yīng)釋放的核能是（）A.eq\f(1,2)eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(m1－m2－m3－3m4))c2B．eq\f(1,2)eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(m1－m2－m3－2m4))c2C．eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(m1－m2－m3－3m4))c2D．eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(m1－m2－m3－2m4))c25.[2022·浙江6月]（多選）秦山核電站生產(chǎn)eq\o\al(14,6)C的核反應(yīng)方程為eq\o\al(14,7)N＋eq\o\al(1,0)n→eq\o\al(14,6)C＋X，其產(chǎn)物eq\o\al(14,6)C的衰變方程為eq\o\al(14,6)C→eq\o\al(14,7)N＋eq\o\al(0,－1)e.下列說法正確的是（）A．X是eq\o\al(1,1)HB．eq\o\al(14,6)C可以用作示蹤原子C．eq\o\al(0,－1)e來自原子核外D．經(jīng)過一個(gè)半衰期，10個(gè)eq\o\al(14,6)C將剩下5個(gè)6.[2022·湖北卷]上世紀(jì)四十年代初，我國科學(xué)家王淦昌先生首先提出證明中微子存在的實(shí)驗(yàn)方案：如果靜止原子核eq\o\al(7,4)Be俘獲核外K層電子e，可生成一個(gè)新原子核X，并放出中微子νe，即eq\o\al(7,4)Be＋eq\o\al(0,－1)e→X＋eq\o\al(0,0)νe.根據(jù)核反應(yīng)后原子核X的動(dòng)能和動(dòng)量，可以間接測(cè)量中微子的能量和動(dòng)量，進(jìn)而確定中微子的存在．下列說法正確的是（）A．原子核X是eq\o\al(7,3)LiB．核反應(yīng)前后的總質(zhì)子數(shù)不變C．核反應(yīng)前后總質(zhì)量數(shù)不同D．中微子νe的電荷量與電子的相同7.[2022·北京卷]2021年5月，中國科學(xué)院全超導(dǎo)托卡馬克核聚變實(shí)驗(yàn)裝置（EAST）取得新突破，成功實(shí)現(xiàn)了可重復(fù)的1.2億攝氏度101秒和1.6億攝氏度20秒等離子體運(yùn)行，創(chuàng)造托卡馬克實(shí)驗(yàn)裝置運(yùn)行新的世界紀(jì)錄，向核聚變能源應(yīng)用邁出重要一步．等離子體狀態(tài)不同于固體、液體和氣體的狀態(tài)，被認(rèn)為是物質(zhì)的第四態(tài)．當(dāng)物質(zhì)處于氣態(tài)時(shí)，如果溫度進(jìn)一步升高，幾乎全部分子或原子由于激烈的相互碰撞而離解為電子和正離子，此時(shí)物質(zhì)稱為等離子體．在自然界里，火焰、閃電、極光中都會(huì)形成等離子體，太陽和所有恒星都是等離子體．下列說法不正確的是（）A．核聚變釋放的能量源于等離子體中離子的動(dòng)能B．可以用磁場(chǎng)來約束等離子體C．盡管等離子體整體是電中性的，但它是電的良導(dǎo)體D．提高托卡馬克實(shí)驗(yàn)裝置運(yùn)行溫度有利于克服等離子體中正離子間的庫侖斥力8.[2022·遼寧卷]2022年1月，中國錦屏深地實(shí)驗(yàn)室發(fā)表了首個(gè)核天體物理研究實(shí)驗(yàn)成果．表明我國核天體物理研究已經(jīng)躋身國際先進(jìn)行列．實(shí)驗(yàn)中所用核反應(yīng)方程為X＋eq\o\al(23,12)Mg→eq\o\al(26,13)Al，已知X、eq\o\al(23,12)Mg、eq\o\al(26,13)Al的質(zhì)量分別為m1、m2、m3，真空中的光速為c，該反應(yīng)中釋放的能量為E.下列說法正確的是（）A．X為氘核eq\o\al(2,1)HB．X為氚核eq\o\al(3,1)HC．E＝eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(m1＋m2＋m3))c2D．E＝eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(m1＋m2－m3))c29.[2022·浙江1月]（多選）2021年12月15日秦山核電站迎來了安全發(fā)電30周年，核電站累計(jì)發(fā)電約6.9×1011kW·h，相當(dāng)于減排二氧化碳六億多噸．為了提高能源利用率，核電站還將利用冷卻水給周圍居民供熱．下列說法正確的是（）A．秦山核電站利用的是核聚變釋放的能量B．秦山核電站發(fā)電使原子核虧損的質(zhì)量約為27.6kgC．核電站反應(yīng)堆中需要用鎘棒控制鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的速度D．反應(yīng)堆中存在eq\o\al(235,92)U＋eq\o\al(1,0)n→eq\o\al(144,56)Ba＋eq\o\al(89,36)Kr＋3eq\o\al(1,0)n的核反應(yīng)10.[2023·浙江嘉興質(zhì)檢]1926年首次結(jié)合放射性氡應(yīng)用了示蹤技術(shù)，后來又進(jìn)行了多領(lǐng)域的生理、病理和藥理研究．氡的放射性同位素最常用的是eq\o\al(222,86)Rn.eq\o\al(222,86)Rn經(jīng)過m次α衰變和n次β衰變后變成穩(wěn)定的eq\o\al(206,82)Pb.則（）A．式子中的m＝4，n＝2B．核反應(yīng)方程為eq\o\al(222,86)Rn→eq\o\al(4,2)He＋eq\o\al(206,82)PbC．eq\o\al(222,86)Rn的比結(jié)合能小于eq\o\al(206,82)Pb的比結(jié)合能D．通過改變溫度等外部條件，可以控制放射性氡的半衰期11.[2023·廣東省茂名市高州市第二次模擬]如2021年5月28日，中科院合肥物質(zhì)科學(xué)研究院的可控核聚變裝置全超導(dǎo)托卡馬克（EAST）締造了新的紀(jì)錄，實(shí)現(xiàn)了可重復(fù)的1.2億攝氏度101秒和1.6億攝氏度20秒等離子體運(yùn)行，向核聚變能源應(yīng)用邁出重要一步．已知該裝置內(nèi)部發(fā)生的核反應(yīng)方程為：eq\o\al(2,1)H＋eq\o\al(3,1)H→eq\o\al(4,2)He＋X，已知eq\o\al(2,1)H、eq\o\al(3,1)H、eq\o\al(4,2)He和X的質(zhì)量分別為2.0141u、3.0161u、4.0026u和1.0087u，1u相當(dāng)于931.5MeV，則下列說法中正確的是（）A．X是質(zhì)子B．該核聚變反應(yīng)過程中釋放的能量約為19.6MeVC．該反應(yīng)中生成物的結(jié)合能之和大于反應(yīng)物的結(jié)合能之和D．該反應(yīng)存在質(zhì)量虧損，根據(jù)ΔE＝mc2可知，部分質(zhì)量轉(zhuǎn)化成了能量12.如圖為人們利用量子理論研制的電子顯微鏡拍攝到的鈾酰微晶照片，放大了約1億倍，這是光學(xué)顯微鏡做不到的．對(duì)于量子理論的建立過程，下列說法不符合事實(shí)的是（）A．eq\o\al(235,92)U＋eq\o\al(1,0)n→eq\o\al(144,56)Ba＋eq\o\al(89,36)Kr＋xeq\o\al(1,0)n中的x＝3B．愛因斯坦光子說解釋了光電效應(yīng)現(xiàn)象，說明了光子具有能量和動(dòng)量C．盧瑟福通過α