高三物理二輪高頻考點(diǎn)突破專題22 光電效應(yīng)、玻爾原子模型、原子核物理

高考物理二輪高頻考點(diǎn)專題突破專題22光電效應(yīng)、玻爾原子模型、原子核物理專練目標(biāo)專練內(nèi)容目標(biāo)1光電效應(yīng)（1T—5T）目標(biāo)2玻爾原子模型（6T—10T）目標(biāo)3原子核物理（11T—15T）【典例專練】一、光電效應(yīng)1．研究光電效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)電路圖如圖（a）所示，實(shí)驗(yàn)中得到的光電流I與光電管兩端電壓U的關(guān)系圖像如圖（b）所示。下列說法正確的是（）A．若把滑動變阻器的滑片向右滑動，光電流一定增大B．甲與乙是同一種光，且甲的光強(qiáng)大于乙C．由圖（b）可知，乙光的頻率小于丙光的頻率D．若將甲光換成丙光來照射K極，則K極所用材料的逸出功將減小【答案】BC【詳解】A．滑動變阻器的滑片向右滑動，光電流可能增大，也可能已達(dá)到飽和電流而不變，A錯誤；B．由圖（b）可知，甲、乙兩光的遏止電壓相同，說明它們使光電管上逸出的光電子的最大初動能相同，即它們的頻率相同，但甲、乙兩光的飽和電流不同，說明它們的光強(qiáng)不同，因甲光的飽和電流大于乙光的飽和電流，故甲的光強(qiáng)大于乙，B正確；C．入射光頻率越大，逸出光電子的最大初動能越大，遏止電壓越大，結(jié)合圖（b）分析可知，C正確；D．逸出功只由金屬本身決定，與入射光無關(guān)，D錯誤。故選BC。2．用如圖甲所示的裝置研究光電效應(yīng)現(xiàn)象，閉合開關(guān)，用頻率為的光照射光電管時發(fā)生了光電效應(yīng)，圖乙是該光電管發(fā)生光電效應(yīng)時光電子的最大初動能與入射光頻率的關(guān)系圖像，圖線與橫軸交點(diǎn)的坐標(biāo)為，與縱軸交點(diǎn)的坐標(biāo)為，下列說法正確的是（）A．普朗克常量為B．?dāng)嚅_開關(guān)后，電流表的示數(shù)不為零C．僅增加照射光的強(qiáng)度，光電子的最大初動能將增大D．保持照射光強(qiáng)度不變，僅提高照射光頻率，電流表的示數(shù)保持不變【答案】AB【詳解】A．根據(jù)可知圖線的斜率為普朗克常量，則故A正確；B．?dāng)嚅_開關(guān)S后，初動能大的光電子能到達(dá)陽極，所以電流表的示數(shù)不為零，故B正確；C．只有增大入射光的頻率，才能增大光電子的最大初動能，故C錯誤；D．保持照射光強(qiáng)度不變，僅提高照射光頻率，單個光子的能量增大，而光的強(qiáng)度不變，那么光子數(shù)一定減少，逸出的光電子數(shù)也減少，電流表的示數(shù)要減小，故D錯誤。故選AB。3．如圖甲所示，為研究某金屬材料的遏止電壓與入射光頻率的關(guān)系的電路圖，用不同頻率的光分別照射甲圖中同一光電管的陰極K，調(diào)節(jié)滑片P測出遏止電壓，并描繪關(guān)系圖如圖乙所示。已知三種光的頻率分別設(shè)為以、、，光子的能量分別為1.8、2.4、3.0，測得遏止電壓分別為、、（圖乙中未知）。則下列說法正確的是（）A．普朗克常量可表達(dá)為B．該陰極K金屬材料的逸出功為1.0C．圖乙中頻率為的光對應(yīng)的遏止電壓D．用頻率為的光照射陰極K，電壓表示數(shù)為2.0V時，電流表示數(shù)不為零【答案】BC【詳解】A．由光電效應(yīng)方程得解得選項(xiàng)A錯誤；B．由得選項(xiàng)B正確；C．由得選項(xiàng)C正確；D．對該金屬材料，頻率為的光對應(yīng)的遏止電壓為1.4V，則電壓表示數(shù)為2.0V時，電流表示數(shù)已為零，選項(xiàng)D錯誤。故選BC。4．如圖所示，絕緣固定擦得很亮的金屬板A水平放置，其下方水平放置接地的銅板B。兩板間距為d，兩板面積均為S。正對面積為且，當(dāng)用黃光燈照射金屬板A上表面一段時間后移走黃光燈源，此時A，B間一帶電液滴恰好處于靜止?fàn)顟B(tài)。在忽略電容器漏電的情況下，以下說法正確的是（）A．帶電液滴帶負(fù)電B．增大正對面積S'或增大兩板間距d，帶電液滴仍然處于靜止?fàn)顟B(tài)C．再用紫色光源照射金屬板A上表面一段時間后，液滴將一定向上運(yùn)動D．再用紅色光源照射金屬板A上表面一段時間后，液滴將一定向上運(yùn)動【答案】AC【詳解】A．用黃光燈照射金屬板A上表面，A板發(fā)生光電效應(yīng)，電子逸出，A板剩余正電荷，A、B板間形成方向向下的勻強(qiáng)電場，由液滴處于靜止?fàn)顟B(tài)可知故帶電油滴帶負(fù)電，故A正確;B．增大正對面積，根據(jù)平行板電容器決定式可知，電容C變大，根據(jù)可極板間電壓U變小，根據(jù)可知電場強(qiáng)度減小，帶電液滴受到的電場力減小，帶電液滴向下運(yùn)動，由以上各式可得僅增大兩極板間距d，極板間的電場強(qiáng)度不變，帶電液滴電場力不變，故帶電液滴仍然靜止，故B錯誤;C．再用紫色光源照射金屬板A上表面，由于紫光的頻率大于黃光的頻率，所以能發(fā)生光電效應(yīng)，從金屬板A逸出更多的光電子，則金屬板A所帶電荷量增大，由知電場強(qiáng)度變大，電場力變大，所以液滴將一定向上運(yùn)動，故C正確;D．再用紅色光源照射金屬板A上，由于紅光的頻率比黃光的頻率低，所以不一定能使金屬板A發(fā)生光電效應(yīng)，金屬板A所帶電荷量不一定改變，所以液滴不一定向上運(yùn)動，故D錯誤。故選AC。5．在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的均勻磁場內(nèi)放置一極薄的金屬片，其極限波長為λ0（波長為2λ0的入射光恰能產(chǎn)生光電效應(yīng)），今用頻率為v的弱單色光照射，發(fā)現(xiàn)沒有電子放出。實(shí)驗(yàn)證明∶在采用相同頻率v的強(qiáng)激光照射下，電子能吸收多個光子，也能產(chǎn)生光電效應(yīng)，釋放出的電子（質(zhì)量為m，電荷量的絕對值為e）能在垂直于磁場的平面內(nèi)做圓周運(yùn)動，最大半徑為R，則（）A．遏止電壓為B．此照射光光子的能量可能為C．放出電子的最大動量為D．單色光光子的動量可能為【答案】ABD【詳解】A．設(shè)光電子的最大速度為v，光電子在磁場中做圓周運(yùn)動得所以遏止電壓為故A正確；B．根據(jù)題設(shè)情景可知，n為大于2的自然數(shù)，當(dāng)n=2時，此照射光光子的能量為，故B正確；C．由于電子最大動能最大動量故C錯誤；玻爾原子模型6．如圖所示是氫原子四個能級的示意圖，當(dāng)氫原子從高能級向低能級躍遷時會輻射一定頻率的光子，以下說法正確的是（）A．一個處于n=3能級的氫原子，自發(fā)躍遷時最多能輻射出三種不同頻率的光子B．根據(jù)玻爾理論可知，氫原子輻射出一個光子后，氫原子的電勢能減小，核外電子動能增大C．n=4能級的氫原子自發(fā)躍遷時，輻射光子的能量最大為12.75eVD．用能量為11.0eV的電子轟擊基態(tài)氫原子能使其躍遷到更高能級【答案】BCD【詳解】A．一個處于n=3能級的氫原子，自發(fā)躍遷時最多能輻射出二種不同頻率的光子（3→2、2→1），故A錯誤；B．氫原子輻射出一個光子后，從高能級向低能級躍遷，軌道半徑減小，根據(jù)知，電子速率增大，動能增大，又由于氫原子能量減小，則氫原子電勢能減?。ɑ蚋鶕?jù)庫侖力做正功判斷也可），故B正確；C．n=4能級的氫原子自發(fā)躍遷時，輻射光子的能量最大為故C正確；D．用能量為11.0eV的電子轟擊基態(tài)氫原子，因?yàn)?1.0eV>10.2eV，所以能使其躍遷到更高能級，故D正確。故選BCD。7．如圖所示是氫原子的能級圖，一群處于激發(fā)態(tài)的氫原子發(fā)生躍遷，釋放出不同頻率的光子，利用這些光子照射逸出功為2.25eV的金屬鉀，則下列說法正確的是（）A．要使處于某一激發(fā)態(tài)的一群氫原子能夠輻射出10種頻率的光子，只需要頻率為13.06eV的光子照射處于基態(tài)的氫原子就可以實(shí)現(xiàn)B．氫原子從高能級n=5向低能級n=3躍遷時，向外輻射光電子的能量為0.97eV，電子繞原子核運(yùn)動的動能減小C．當(dāng)一群從n=4的能級的氫原子發(fā)生躍遷，釋放最大頻率的光子照射金屬鉀，能夠發(fā)生光電效應(yīng)，光電子的最大初動能為10.5eVD．當(dāng)一群從n=4的能級的氫原子發(fā)生躍遷，從n=4躍遷到n=3的光子比從n=4躍遷到n=1的光子波動性明顯【答案】ACD【詳解】A．用頻率為13.06eV的光子照射處于基態(tài)的氫原子，若處于基態(tài)的氫原子吸收了這種光子，則能量為E1=（-13.6+13.06）eV=-0.54eV氫原子將躍遷到n=5能級，這些大量氫原子從n=5能級再往低能級躍遷，將輻射出種光子，故A正確；B．氫原子從高能級n=5向低能級n=3躍遷時，向外輻射光電子的能量為E2=[-0.54-（-1.51）]eV=0.97eV能級越低，電子離原子核的距離越近，受到的庫侖力越大，根據(jù)則電子做圓周運(yùn)動的動能越大，故B錯誤；C．當(dāng)一群從n=4的能級的氫原子發(fā)生躍遷，直接躍遷到基態(tài)的氫原子將釋放最大頻率的光子，該光子的能量為E3=[-0.85-（-13.6）]eV=12.75eV該光子照射逸出功為2.25eV的金屬鉀，出射光電子的最大初動能為Ek=（12.75-2.25）eV=10.5eV故C正確；D．根據(jù)能級躍遷公式由能級圖可知當(dāng)一群從n=4的能級的氫原子發(fā)生躍遷，從n=4躍遷到n=3的釋放光子的能量比從n=4躍遷到n=1釋放光子的能量小，所以從n=4躍遷到n=3的釋放光子的波長比從n=4躍遷到n=1釋放光子的波長長，所以波動性明顯，故D正確。故選ACD。8．原子鐘是利用“原子躍遷”的頻率來計(jì)時的，這個頻率很高并極其穩(wěn)定，所以它的計(jì)時精度也非常高，如圖甲所示為我國自主研制的北斗導(dǎo)航系統(tǒng)中采用的星載氫原子鐘，其計(jì)時精度將比星載銣原子鐘高一個數(shù)量級，圖乙為氫原子的能級圖，下列說法正確的是（）A．欲使處于基態(tài)的氫原子被激發(fā)，可用的光子照射該氫原子B．用能量為的電子轟擊處于基態(tài)的氫原子，一定不能使氫原子發(fā)生能級躍遷C．處于基態(tài)的氫原子可以吸收能量為的光子而被激發(fā)D．一群處于能級的氫原子向低能級躍遷時最多產(chǎn)生6種譜線【答案】AD【詳解】A．用的光子照射處于基態(tài)的氫原子，因?yàn)樵摎湓游展庾雍?，被激發(fā)，處于n=3能級，故A正確；B．用能量為的電子轟擊處于基態(tài)的氫原子，氫原子可以部分吸收電子能量，從而躍遷到n=3或者n=2能級，故B錯誤；C．光子的能量不可以被部分吸收，而該能量不屬于氫原子的任一能級，故處于基態(tài)的氫原子不可以吸收能量為的光子而被激發(fā)，故C錯誤；D．一群處于能級的氫原子向低能級躍遷時最多產(chǎn)生種譜線，故D正確。故選AD。9．μ子與氫原子核（質(zhì)子）構(gòu)成的原子稱為μ氫原子，它在原子核物理的研究中有重要作用。圖為μ氫原子的能級示意圖。假定光子能量為E的一束光照射容器中大量處于能級的氫原子，氫原子吸收光子后，發(fā)出頻率為、、、、和的光，且頻率依次增大，則E等于（）A． B． C． D．【答案】AC【詳解】由題中向低能級躍遷可產(chǎn)生6種光子可知，光子開始時是從第二能級躍遷到第四能級，因此對應(yīng)4向3躍遷，對應(yīng)3向2躍遷﹐對應(yīng)4向2躍遷，則氫原子吸收光子的能量故選AC。10．紅外測溫具有響應(yīng)時間快、非接觸、安全準(zhǔn)確的優(yōu)點(diǎn)，在新冠疫情防控中發(fā)揮了重要作用。紅外測溫儀捕捉被測物體電磁輻射中的紅外線部分，將其轉(zhuǎn)變成電信號。圖甲為紅外線光譜的三個區(qū)域，圖乙為氫原子能級示意圖，已知普朗克常量，光在真空中的速度，，下列說法正確的是（）A．紅外線光子能量的最大值約為B．氫原子從能級向能級躍遷時釋放出的光子能被紅外測溫儀捕捉C．大量氫原子從能級向低能級躍遷時，紅外測溫儀可捕捉到2種頻率的光子D．大量處于激發(fā)態(tài)的氫原子吸收能量為的光子后，輻射出的光子可能被紅外測溫儀捕捉【答案】AD【詳解】A．紅外線最短波長和最長波長分別為；根據(jù)光子能量代入數(shù)據(jù)可得光子最大和最小能量分別為，，A正確；B．氫原子從能級向能級躍遷時釋放出的光子能量因此不會被紅外測溫儀捕捉到，B錯誤；C．大量氫原子從能級向低能級躍遷時，放出的能量為；由此可得，只有從向能級躍遷時放出的光子能量在紅外區(qū)，因此紅外測溫儀可捕捉到1種頻率的光子，C錯誤；D．大量處于激發(fā)態(tài)的氫原子吸收能量為的光子后躍遷到的能級，再從該能級向回躍遷時，放出的能量有；；由此可得輻射出的光子可能被紅外測溫儀捕捉，D正確。故選AD。原子核物理11．太陽內(nèi)部不斷發(fā)生著核聚變反應(yīng)并釋放出大量的能量，若聚變核反應(yīng)為，同時，核反應(yīng)中放出波長為的光子，該光子射到逸出功為的金屬板上，打出的光電子最大初動能為，已知光速為c，普朗克常量為h，則（）A．波長為的光子能量為B．的比結(jié)合能小于的比結(jié)合能C．核反應(yīng)產(chǎn)生的中子具有很強(qiáng)的穿透能力，可以用來工業(yè)探傷D．波長為的光子的頻率為【答案】AB【詳解】A．根據(jù)，而，則入射光子的能量為，故A正確；B．反應(yīng)過程放出能量，說明產(chǎn)物的能量低，更穩(wěn)定，而比結(jié)合能越大，越穩(wěn)定，說明的核子比結(jié)合能小于的比結(jié)合能，故B正確；C．射線具有很強(qiáng)的穿透能力，可以用來工業(yè)探傷，而不是中子，所以C錯誤；D．根據(jù)光電效應(yīng)方程可知，光電子的最大初動能為：。所以光子的頻率故D錯誤。故選AB。12．2020年12月4日，我國新一代“人造太陽裝置——中國環(huán)流器二號M裝置在成都建成并成功發(fā)電，如圖所示?！叭嗽焯枴毖b置中的核反應(yīng)主要是一個氚核與一個氘核反應(yīng)生成一個新核，同時放出一個中子釋放核能。已知真空中光速為c，下列說法正確的是（）A．“人造太陽”裝置中的核反應(yīng)是熱核反應(yīng)B．一個核與一個核反應(yīng)生成的新核中子數(shù)為3C．一個核與一個核反應(yīng)過程中的質(zhì)量虧損為D．核的比結(jié)合能為【答案】AC【詳解】A．“人造太陽”裝置中的核反應(yīng)是熱核反應(yīng)，選項(xiàng)A正確；B．一個核與一個核反應(yīng)生成的新核為，則中子數(shù)為2，選項(xiàng)B錯誤；C．一個核與一個核反應(yīng)過程中釋放核能，則可得質(zhì)量虧損為選項(xiàng)C正確；D．依據(jù)結(jié)合能的概念，?E不是核的結(jié)合能，那么核的比結(jié)合能也不等于，故D錯誤。故選AC。13．2020年12月17日凌晨1時59分，嫦娥五號返回艙攜帶月壤樣品成功著陸，標(biāo)志著我國首次地外天體采樣返回任務(wù)圓滿完成。月球土壤里大量存在著一種叫做“氦3”（）的化學(xué)元素，是核反應(yīng)的重要原料之一、科學(xué)家初步估計(jì)月球上至少有100萬噸“氦3”，如果相關(guān)技術(shù)研發(fā)成功，將可為地球帶來取之不盡的能源。關(guān)于“氦3”與氘核的核反應(yīng)方程為，下列說法正確的是（）A．X是質(zhì)子B．的結(jié)合能大于的結(jié)合能C．該核反應(yīng)的發(fā)生對溫度無任何要求D．與X的質(zhì)量之和小于與的質(zhì)量之和【答案】AD【詳解】A．根據(jù)核反應(yīng)方程遵循質(zhì)量數(shù)及電荷數(shù)守恒，可知該核反應(yīng)方程為所以X是質(zhì)子，故A正確；B．的結(jié)合能小于的結(jié)合能，故B錯誤；C．該反應(yīng)為核聚變反應(yīng)，需要很高的溫度才能發(fā)生，故C錯誤；D．因核反應(yīng)過程中放出能量，有質(zhì)量虧損，所以與X的質(zhì)量之和小于與的質(zhì)量之和，故D正確。故選AD。14．2021年4月，中國科學(xué)院近代物理研究所研究團(tuán)隊(duì)首次合成新核素鈾，并在重核區(qū)首次發(fā)現(xiàn)強(qiáng)的質(zhì)子—中子相互作用導(dǎo)致粒子形成概率顯著增強(qiáng)的現(xiàn)象。如圖所示為核中質(zhì)子中子n相互作用導(dǎo)致粒子形成幾率增強(qiáng)示意圖。以下說法正確的是（）A．若鈾核發(fā)生衰變，則其核反應(yīng)方程可能為B．若靜止的軸核發(fā)生衰變，產(chǎn)生的新核速度方向與粒子速度方向可能相同C．衰變中產(chǎn)生的粒子若經(jīng)過云室，易使空氣電