高届高级高三物理二轮复习课件配套练习专题五 第11讲Word文档下载推荐.docx

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3.（2017·

全国卷Ⅰ·

17）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2.0136u,He的质量为3.0150u,n的质量为1.0087u,1u＝931MeV/c2.氘核聚变反应中释放的核能约为（　　）

A.3.7MeV　　　　　　B.3.3MeV

C.2.7MeVD.0.93MeV

【考点定位】核聚变、核能计算

解析　根据质能方程,释放的核能ΔE＝Δmc2,Δm＝2mH－mHe－mn＝0.0035u,则ΔE＝0.0035×

931MeV＝3.2585MeV≈3.3MeV,故B正确,A、C、D错误.

4.（2017·

15）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

【考点定位】原子核衰变、动量守恒、半衰期、核能

解析　静止的铀核在α衰变过程中,满足动量守恒的条件,根据动量守恒定律得pTh＋pα＝0,即钍核的动量和α粒子的动量大小相等,方向相反,选项B正确;

根据Ek＝可知,选项A错误;

半衰期的定义是统计规律,对于一个α粒子不适用,选项C错误;

铀核在衰变过程中,伴随着一定的能量放出,即衰变过程中有一定的质量亏损,故衰变后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.

5.（多选）（2017·

19）在光电效应实验中,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.下列说法正确的是（　　）

A.若νa＞νb,则一定有Ua＜Ub

B.若νa＞νb,则一定有Eka＞Ekb

C.若Ua＜Ub,则一定有Eka＜Ekb

D.若νa＞νb,则一定有hνa－Eka＞hνb－Ekb

【考点定位】光电效应、遏止电压

答案　BC

解析　由爱因斯坦光电效应方程得Ek＝hν－W0,由动能定理得Ek＝eU,若用a、b单色光照射同种金属时,逸出功W0相同.当νa＞νb时,一定有Eka＞Ekb,Ua＞Ub,故选项A错误,B正确;

若Ua＜Ub,则一定有Eka＜Ekb,故选项C正确;

因逸出功相同,有W0＝hνa－Eka＝hνb－Ekb,故选项D错误.

分析近2年的高考试题,光电效应、氢原子能级跃迁、核反应方程等是高考重点.一般以选择题为主,难度不大,以考查对基础知识的掌握为主.

考点1　光电效应　波粒二象性

1.三个关系式

（1）爱因斯坦光电效应方程：

Ek＝hν－W0

（2）最大初动能与遏止电压：

Ek＝eUc

（3）逸出功与极限频率：

W0＝hνc

2.两个图象

（1）光电流与电压的关系,如图1所示

图1

①Im为饱和电流,由光照强度决定.

②Uc为遏止电压,对应光电子的最大初动能,由光的频率决定.

（2）用图象表示光电效应方程,如图2所示

图2

①极限频率：

图线与ν轴的交点的横坐标νc

②逸出功：

图线与Ek轴交点的纵坐标的绝对值W0

③普朗克常量：

图线的斜率k＝h.

3.处理光电效应问题的两条线索：

光强和光的频率

（1）光强大→光子数目多→发射光电子数多→光电流大

（2）光子频率高→光子能量大→产生光电子的最大初动能大

　（2018·

河南省新乡市第三次模拟）如图3甲所示,用频率为ν0的光照射某种金属发生光电效应,测出光电流i随电压U的变化图象如图乙所示,已知普朗克常量为h,电子电荷量为e.下列说法中正确的是（　　）

图3

A.入射光越强,光电子的能量越高

B.光电子的最大初动能为hν0

C.该金属的逸出功为hν0－eUc

D.用频率为的光照射该金属时不可能发生光电效应

答案　C

解析　根据光电效应的规律可知,入射光的频率越大,则逸出光电子的能量越大,与光强无关,选项A错误;

根据光电效应的规律,光电子的最大初动能为Ekm＝hν0－W逸出功,选项B错误;

由题图乙可知Ekm＝eUc,则该金属的逸出功为hν0－eUc,选项C正确;

频率为的光的能量为hν＝eUc,当大于等于金属的逸出功（hν0－eUc）时,同样可发生光电效应,选项D错误.

山西省孝义市第一次模拟）从1907年起,美国物理学家密立根就开始以精湛的技术测量光电效应中几个重要的物理量.他通过如图4甲所示的实验装置测量某金属的遏止电压Uc与入射光频率ν,作出图乙所示的Uc－ν的图象,由此算出普朗克常量h,并与普朗克根据黑体辐射测出的h相比较,以检验爱因斯坦方程的正确性.已知电子的电荷量e,则下列普朗克常量h的表达式正确的是（　　）

图4

A.h＝B.h＝

C.h＝D.h＝

答案　A

解析　根据爱因斯坦光电效应方程：

Ek＝hν－W0.

根据动能定理有eUc＝Ek,得Uc＝ν－,

所以图象的斜率k＝＝,

得：

h＝,故A项正确.

陕西省宝鸡市第一次质检）分别用a、b、c三种颜色的光照射某金属板,当用b光照射时,发现从金属表面有光电子逸出,已知三种光的波长关系是λa<

λb<

λc,则下列判断正确是（　　）

A.用c光照射这个金属板时,一定不会有光电子逸出

B.用a光照射这个金属板时,可能没有光电子逸出

C.如果b光的照射强度越强,相同时间内从金属表面逸出的光电子数目就会越多

D.如果b光的照射强度越强,从金属表面逸出的光电子的动能就会越大

解析　波长关系为λa＜λb＜λc,则由λ＝可知,νa＞νb＞νc.b光照射某金属板时,发现从金属表面有光电子逸出,则b光的频率大于极限频率,c光照射可能发生光电效应,a光照射一定能发生光电效应,故A、B错误;

相同时间内从金属表面逸出的光电子数目与入射光的强度有关,如果b光的照射强度越强,相同时间内从金属表面逸出的光电子数目就会越多,故C正确;

根据光电效应方程：

Ekm＝－W0,知释放出的光电子的最大初动能与光的强度无关,故D错误.

河北省衡水中学模拟）如图5所示为研究光电效应的实验装置,闭合开关,滑片P处于滑动变阻器中央位置,当一束单色光照到此装置的碱金属表面K时,电流表有示数,下列说法正确的是（　　）

图5

A.若仅增大该单色光入射的强度,则光电子的最大初动能增大,电流表示数也增大

B.无论增大入射光的频率还是增加入射光的强度,碱金属的逸出功都不变

C.保持频率不变,当光强减弱时,发射光电子的时间将明显增加

D.若滑动变阻器滑片左移,则电压表示数减小,电流表示数减小

解析　若仅增大该单色光入射的强度,由于每个光子的能量不变,因此光电子的最大初动能不变,但单位时间内射出的光电子数增多,因此光电流增大,故选项A错误;

逸出功由金属材料自身决定,与是否有光照无关,故B正确;

发生光电效应不需要时间积累,只要入射光的频率大于等于极限频率即可,故选项C错误;

若滑动变阻器滑片左移,则电压表所分配的电压减小,因电压是反向电压,因此电压减小时,光电子更容易到达A极形成电流,电流表示数增大,故选项D错误.

3.（2018·

山西省太原市三模）如图6所示,在研究光电效应的实验中,保持P的位置不变,用单色光a照射阴极K,电流计G的指针不发生偏转;

改用另一频率的单色光b照射K,电流计的指针发生偏转.那么（　　）

图6

A.增加a的强度一定能使电流计的指针发生偏转

B.用b照射时通过电流计的电流由d到c

C.只增加b的强度一定能使通过电流计的电流增大

D.a的波长一定小于b的波长

解析　用单色光a照射阴极K,电流计G的指针不发生偏转,说明a的频率低于阴极K的截止频率,增加a的强度也无法使电流计的指针发生偏转,A错误;

电子运动方向从d到c,电流方向从c到d,B错误;

只增加b的强度可以使光电流强度增大,使通过电流计的电流增大,C正确;

b能使阴极K发生光电效应,b的频率高于a的频率,b的波长一定小于a的波长,D错误.

考点2　氢原子模型与原子结构

1.玻尔理论的基本内容

（1）能级假设：

氢原子En＝（n为量子数）.

（2）跃迁假设：

吸收或释放的能量hν＝Em－En（m>

n）.

（3）轨道假设：

氢原子rn＝n2r1（n为量子数）.

2.解决氢原子能级跃迁问题的四点技巧

（1）原子跃迁时,所吸收或释放的光子能量只能等于两能级之间的能量差.

（2）原子电离时,所吸收的能量可以大于或等于某一能级的绝对值.

（3）一群氢原子处于量子数为n的激发态时,可能辐射光子的种类N＝C＝.

（4）计算能级能量时应注意：

因一般取无穷远处为零电势参考面,故各个能级的能量值均为负值.

辽宁省葫芦岛市一模）如图7所示,氢原子在不同能级间发生的a、b、c三种跃迁时,释放光子的频率分别是νa、νb、νc,下列关系式正确的是（　　）

图7

A.νb＝νa＋νcB.νa＝

C.νb＝D.νc＝

解析　因为Em－En＝hν,知Eb＝Ea＋Ec,即hνb＝hνa＋hνc,解得νb＝νa＋νc,故选A.

4.（2018·

湖北省4月调研）在氢原子光谱中,电子从较高能级跃迁到n＝3能级发出的谱线属于帕邢系.若一群氢原子自发跃迁时发出的谱线中只有两条属于帕邢系,则这群氢原子自发跃迁时最多发出不同频率的谱线的条数为（　　）

A.3B.6

C.10D.15

解析　氢原子光谱中只有两条帕邢系,即是从n＝5、n＝4能级跃迁到n＝3能级,故电子的较高能级应该是在n＝5的能级上,故这群氢原子自发跃迁时最多能发出C＝10条不同频率的谱线,故选C.

　（多选）（2018·

山西省三区八校二模）已知能使某种金属发生光电效应的光子的最小频率为ν0.一群氢原子处于量子数n＝4的激发态,这些氢原子能够自发地跃迁到较低的能量状态,并向外辐射多种频率的光,且氢原子从量子数n＝3的激发态跃迁到量子数n＝2的能量状态时向外辐射频率为ν0的光子.下列说法正确的是（　　）

A.这些氢原子向外辐射的光子频率有6种

B.当照射光的频率ν大于ν0时,若ν增大,则逸出功增大

C.当用频率为2ν0的单色光照射该金属时,所产生的光电子的最大初动能为hν0

D.当照射光的频率ν大于ν0时,若光强增大一倍,则光电子的最大初动能也增大一倍

答案　AC

解析　根据C＝6知,这些氢原子向外辐射的光子频率有6种,故A正确.金属的逸出功与入射光的频率无关,由金属本身性质决定,故B错误.该金属发生光电效应的光子的最小频率为ν0,则逸出功为hν0,用频率为2ν0的单色光照射该金属时,根据光电效应方程得,所产生的光电子的最大初动能Ekm＝h·

2ν0－hν0＝hν0,故C正确.光电子的最大初动能与光强无关,故D错误.

5.（2018·

广东省七校联合体第三次联考）在某种条件下,铬原子的n＝2能级上的电子跃迁到n＝1能级上时释放的能量转交给n＝4能级上的电子,使之脱离原子,这一现象叫做俄歇效应,以这种方式脱离了原子的电子叫做俄歇电子.已知铬原子的能级公式可简化表示为En＝－,式中n＝1,2,3…表示不同的能级,A是正的已知常数.上述俄歇电子的动能是（　　）

A.AB.AC.AD.A

解析　由题意可知n＝1能级能量为：

E1＝－A,n＝2能级能量为：

E2＝－,从n＝2能级跃迁到n＝1能级释放的能量为：

ΔE＝E2－E1＝,n＝4能级能量为：

E4＝－,电离需要的能量为：

E＝0－E4＝,所以从n＝4能级电离后的动能为：

Ek＝ΔE－E＝－＝,故A、B、D错误,C正确.

6.如图8所示为氢原子的能级分布图,已知可见光光子的能量在1.62eV～3.11eV范围内,由图可知（　　）

图8

A.基态氢原子吸收能量为10.3eV的光子能从n＝1能级跃迁到n＝2能级

B.基态氢原子的电离能为13.6eV

C.一群处于n＝5能级的氢原子向低能级跃迁时,可辐射6种不同频率的光子

D.氢原子从n＝4能级跃迁到n＝3能级,辐射的光子是可见光光子

解析　根据玻尔理论可知,氢原子能级跃迁时,吸收的光子能量必须严格等于能级差,A项错误;

基态氢原子电离时的电离能为13.6eV,B项正确;

一群处于n＝5能级的氢原子向低能级跃迁时,可辐射C＝10种不同频率的光子,C项错误;

氢原子从n＝4能级跃迁到n＝3能级,辐射的光子的能量为－0.85eV－（－1.51eV）＝0.66eV,能量比可见光光子的能量小,不可能是可见光光子,D项错误.

考点3　核反应与核能

1.核反应方程的书写要求

（1）核反应过程一般不可逆,所以核反应方程中用“→”表示方向而不能用等号代替.

（2）核反应方程遵循质量数、电荷数守恒,但核反应前后的总质量会发生变化.

（3）核反应的生成物一定要以实验为基础,不能只依据两个守恒规律而凭空杜撰出生成物.

2.原子核的衰变

（1）衰变的实质：

α衰变为2H＋2n→He,即放出α射线;

β衰变为n→H＋e,即放出β射线,在α衰变或β衰变过程中放出γ射线.

（2）衰变的快慢由原子核内部因素决定,与原子所处的物理、化学状态无关;

半衰期是统计规律,对个别、少数原子无意义.

安徽省池州市上学期期末）有关核反应方程,下列说法正确的是（　　）

A.U→Th＋He属于α衰变

B.N＋He→O＋H是β衰变

C.核反应方程Po→X＋He中的y＝206,X的中子个数为128

D.铀核裂变的核反应方程为U→Ba＋Kr＋2n

解析　α衰变是重核自发的放出α粒子的天然放射现象,其中α粒子是He,故A正确;

N＋He→O＋H是发现质子的原子核人工转变,故B错误;

根据质量数守恒：

y＝210－4＝206,X的中子个数为206－82＝124,故C错误;

铀核裂变属于重核裂变,不能自发进行,铀核裂变的核反应方程为U＋n→Ba＋Kr＋3n,故D错误.

广东省汕头市第二次模拟）如图9,静止的U核发生α衰变后生成反冲Th核,两个产物都在垂直于它们的速度方向的匀强磁场中做匀速圆周运动,下列说法正确的是（　　）

图9

A.衰变方程可表示为U→Th＋He

B.Th核和α粒子的圆周轨道半径之比为1∶45

C.Th核和α粒子的动能之比为1∶45

D.Th核和α粒子在匀强磁场中旋转的方向相反

答案　AB

解析　已知α粒子为He,则由电荷数守恒及质量数守恒可知,衰变方程为：

U→Th＋He,故A正确;

Th核和α粒子都带正电荷,所以,在题图匀强磁场中都是逆时针旋转,故D错误;

由动量守恒可得衰变后＝＝,

所以,Th核和α粒子的动能之比

＝×

2＝＝,故C错误;

粒子在匀强磁场中运动,洛伦兹力提供向心力,

所以有Bvq＝,则R＝;

所以Th核和α粒子的圆周轨道半径之比

＝∶＝×

×

＝,故B正确.

吉林省长春八中模拟）2015年诺贝尔物理学奖授予一名日本科学家和一名加拿大科学家,以表彰他们发现并证明了中微子（νe）振荡现象,揭示出中微子无论多小都具有质量,这是粒子物理学历史性的发现.已知中微子可以将一个氯核转变为一个氩核,其核反应方程式为νe＋Cl→Ar＋B.上述核反应中B粒子为__________.已知Cl核的质量为36.95658u,Ar核的质量为36.95691u,B粒子的质量为0.00055u,1u质量对应的能量为931.5MeV.根据以上数据,可以判断参与上述反应的中微子的最小能量为________MeV（结果保留两位有效数字）.

答案　电子或e　0.82

解析　根据质量数与电荷数守恒,

核反应方程式为νe＋Cl→Ar＋e.

式中B为e;

反应过程需要能量为：

ΔE＝Δmc2＝（36.95691u＋0.00055u－36.95658u）c2,

根据1u质量对应的能量为931.5MeV,

ΔE≈0.82MeV,

所以中微子的最小能量为0.82MeV.

7.（多选）（2018·

云南省统一检测）原子核的比结合能随质量数的变化图象如图10所示,根据该曲线,下列判断正确的是（　　）

图10

A.中等质量核的比结合能大,这些核较稳定

B.H核比Li核更稳定

C.U核裂变成两个中等质量的核时释放能量

D.Kr核的比结合能比U核的小

解析　由题图可知,中等质量的原子核的比结合能大,所以中等质量的原子核稳定,故A正确;

由题图可知H核离中等质量的原子核更远,故H核比Li核更不稳定,故B错误;

重核裂变成中等质量的核,有质量亏损,释放能量,故C正确;

由题图可知,Kr核的比结合能比U核的大,故D错误.

8.（2018·

河北省定州中学承智班月考）一个不稳定的原子核质量为M,处于静止状态.放出一个质量为m的粒子后反冲.已知放出的粒子的动能为E0,则原子核反冲的动能为（　　）

A.E0B.E0

C.E0D.E0

解析　放出质量为m的粒子后,剩余质量为M－m,该过程动量守恒,

有：

mv0＝（M－m）v①

放出的粒子的动能为：

E0＝mv②

原子核反冲的动能：

Ek＝（M－m）v2③

联立①②③得：

Ek＝E0,

故A、B、D错误,C正确.

9.（2018·

陕西省宝鸡市一模）放射性同位素钍Th经一系列α、β衰变后生成氡Rn,以下说法正确的是（　　）

A.每经过一次α衰变原子核的质量数会减少2个

B.每经过一次β衰变原子核的质子数会增加1个

C.放射性元素钍Th的原子核比氡Rn原子核的中子数少4个

D.钍Th衰变成氡Rn一共经过2次α衰变和3次β衰变

解析　经过一次α衰变,电荷数少2,质量数少4,

故A错误.

经过一次β衰变,电荷数多1,质量数不变,质子数等于电荷数,则质子数增加1个,故B正确.

元素钍Th的原子核的质量数为232,质子数为90,则中子数为142,氡Rn原子核的质量数为220,质子数为86,则中子数为134,可知放射性元素钍Th的原子核比氡Rn原子核的中子数多8个,故C错误.

钍Th衰变成氡Rn,可知质量数少12,电荷数少4,因为经过一次α衰变,电荷数少2,质量数少4,经过一次β衰变,电荷数多1,质量数不变,可知经过3次α衰变,2次β衰变,故D错误.

广东省深圳市第一次调研）下列说法正确的是（　　）

A.在光电效应实验中,只要入射光足够强,时间足够长,金属表面就会逸出光电子

B.在光电效应的实验中,饱和光电流大小取决于入射光的频率,频率越大,饱和光电流越大

C.根据玻尔的原子理论,氢原子从n＝5的激发态跃迁到n＝2的激发态时,原子能量减小,电势能增加

D.根据玻尔的原子理论,大量处于基态的氢原子吸收波长为λ0的光子后,如果辐射出3种频率的光子,则其中波长最小的为λ0

答案　D

解析　在光电效应实验中,只要入射光频率足够大,金属表面就会逸出光电子,与入射光的强度及光照时间无关,选项A错误;

在光电效应的实验中,饱和光电流大小取决于入射光的强度,光强越大,饱和光电流越大,选项B错误;

根据玻尔的原子理论,氢原子从n＝5的激发态跃迁到n＝2的激发态时,原子能量减小,电子的动能变大,原子的电势能减小,选项C错误;

根据玻尔的原子理论,大量处于基态的氢原子吸收波长为λ0的光子后,如果辐射出3种频率的光子,则其中波长最小的为λ0,选项D正确.

湖南省益阳市4月调研）关于下列物理史实与物理现象,说法正确的是（　　）

A.光电效应现象由德国物理学家赫兹发现,爱因斯坦对其做出了正确的解释

B.只有入射光的频率低于截止频率,才会发生光电效应

C.根据爱因斯坦的光电效应方程可知,光电子的最大初动能与入射光的频率成正比

D.光电效应现象证明光是一种波

解析　1887年德国物理学家赫兹发现了光电效应现象,爱因斯坦对光电效应的实验规律做出了正确的解释,故A正确;

每种金属都有一个截止频率,只有入射光的频率不低于截止频率,才会发生光电效应,故B错误;

爱因斯坦的光电效应方程Ek＝hν－W0,光电子的最大初动能与入射光的频率不成正比,故C错误;

光电效应现象证明光具有粒子性,故D错误.

广西南宁市3月适应测试）下列说法正确的是（　　）

A.光电效应现象表明,光具有波动性

B.α粒子散射实验表明,原子中有一个很小的核

C.氢原子从高能级向低能级跃迁时,可以放出任意频率的光子

D.一个质子和一个中子结合成氘核,氘核的质量等于质子与中子的质量和

解析　光电效应现象表明,光具有粒子性,A项错误;

α粒子散射实验表明,在原子的中心有一个很小的核,原子所有的正电荷和几乎所有的质量集中在原子核上,B项正确;

氢原子从高能级向低能级跃迁时,只能发出一些特定频率的光子,C项错误;

一个质子和一个中子结合成氘核,会发生质量亏损,氘核的质量不等于质子与中子的质量和,D项错误.

山西省晋中市适应性调研）下列说法中正确的是（　　）

A.碘131（即I）核不稳定,会发生β衰变,其半衰期为8天,经过8天后,30个放射性碘131衰变的个数一定是15个

B.用某种单色光照射容器中大量处于n＝2能级的氢原子,氢原子吸收这种光子后,能发出波长分别为λ1、λ2、λ3的三种光子（λ1>

λ2>

λ3）,则照射光光子的波长为λ1

C.α射线、β射线、γ射线本质上都是电磁波,且γ射线的波长最短

D.当某种单色光照射某金属表面时,能产生光电效应,则入射光的波长越大,产生的光电效应的最大初动能越大

解析　半衰期是对大量原子核的一个统计规律,对少数粒子不适用,故A错误;

处于激发态的氢原子并不稳定,能够自发向低能级跃迁并发射光子,氢原子只发出三种不同频率的光子,知氢原子处于n＝3能级.所以某种单色光照射容器中大量处于n＝2能级的氢原子,跃迁到氢原子处于n＝3能级.氢原子吸收这种光子后,能发出波长分别为λ1、λ2、λ3的三种光子（λ1＞λ2＞λ3）,根据光子频率ν＝得光子波长越小,频率越大.显然从n＝3直接跃迁到n＝2