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首页高考知识点物理知识点17.波粒二象性,原子结构,原子核光电效应与波粒二象性

高考物理知识点

光电效应与波粒二象性

绩优堂高考知识点光电效应与波粒二象性

考点

光电效应与波粒二象性原子结构、氢原子光谱原子核,核力、核反应和核能

共计19道相关试题精选知识点题

【正确答案】
C:(1)C    (2)近 ,    

(3)根据动量守恒 解得 离开空间站方向

【解题思路】

C(1)由 可知,如果一个电子和一个中子的波长相等,则它们的动量 相等,C项正确.

(2)由玻尔理论知,能级越低,电子的轨道半

【命题立意】

C(1)本题考查德布罗意波长的公式.难度较小.

(2)本题考查考生对玻尔理论的掌握与应用,难度中等.

(3)本题考查考生对动量守恒定律的理解与应用.难度中等.

创建者: 绩优堂 贡献者: 绩优堂
  • A.某放射性元素经过 天有 的原子核发生了衰变,该元素的半衰期为
  • B.在单缝衍射实验中,假设只让一个光子通过单缝,则该光子可能落在暗条纹处
  • C.一群氢原子从 的激发态向较低能级跃迁,最多可放出两种频率的光子
  • D.已知能使某金属发生光电效应的极限频率为 ,则当频率为 的单色光照射该金属时,光电子的最大初动能为
  • E. 是原子核的人工转变方程
【正确答案】
ABE
【答案详解】

,可知 天,故A对。光是概率波,所以B对。一群氢原子从 的激发态向较低能级跃迁,最多可放出 种频率的光子,故C错。据光电效应方程 ,得 ,故D错。E中核反应方程是原子核的人工转变方程,E对。

创建者: 绩优堂 贡献者: 绩优堂
  • A.氡的半衰期为 天,若取4个氡原子核,经 天后就剩下1个原子核了
  • B.原子核内的中子转化成一个质子和一个电子,这种转化产生的电子发射到核外,就是 粒子,这就是 衰变的实质
  • C.光子的能量由光的频率所决定
  • D.只要有核反应发生,就一定会释放出核能
  • E.按照玻尔理论,氢原子核外的电子从半径较小的轨道跃迁到半径较大的轨道时,电子的动能减小,电势能增大,原子的总能量增加
【正确答案】
BCE
【答案详解】

因半衰期是对大量原子核的衰变作出的统计规律,对于少数原子核是没有意义的,所以A项错误。因为 衰变的本质是核内—个中子转化成—个质子和—个电子并将电子发射出来的过程,所以B项正确。由光子的能量式 ,知C项正确。并不是所有核反应都放出核能,有些核反应过程需要吸收能量,D项错误。由玻尔理论知,E项正确。

创建者: 绩优堂 贡献者: 绩优堂
  • A.原子核发生一次 衰变,该原子外层就失去一个电子
  • B.一束光照射到某种金属上不能发生光电效应,可能是因为这束光的光强太小
  • C.按照玻尔理论,氢原子核外电子从半径较小的轨道跃迁到半径较大的轨道时,电子的动能减小,但原子的能量增大
  • D.天然放射现象中发出的三种射线是从原子核内放出的看不见的射线
【正确答案】
CD
【答案详解】

 因 衰变的本质是核内的一个中子变成一个质子时产生了一个电子,与核外电子无关,所以A错误。不能产生光电效应说明入射光的频率小,与光强无关,B项错误。氢原子核外电子从半径较小的轨道跃迁到半径较大的轨道时吸收能量,所以总能量增大,由 ,知 增大, 减小,动能减小,C正确。天然放射现象中发出的三种射线是原子核内衰变时产生的氦核流、电子流及电磁波,是看不见的射线,所以D正确。

创建者: 绩优堂 贡献者: 绩优堂
  • A.根据玻尔理论,氢原子在辐射光子的同时,轨道也在连续地减小
  • B.放射性物质的温度升高,则半衰期减小
  • C.用能量等于氘核结合能的光子照射静止氘核不可能使氘核分解为一个质子和一个中子
  • D.某放射性原子核经过 衰变和一次 衰变,核内质子数减少
  • E.根据玻尔理论,氢原子的核外电子由较高能级跃迁到较低能级时,要释放一定频率的光子,同时电子的动能增大,电势能减小
【正确答案】
CDE
【答案详解】

根据玻尔理论,原子中电子轨道是量子化的,是不连续的,A错;放射性物质的半衰期由其本身决定,与外界环境无关,B错;用能量等于氘核结合能的光子照射静止氘核不可能使氘核分解为一个质子和一个中子,必须用能量大于氘核结合能的光子照射才可能使其分解,C正确;据 衰变和 衰变的实质, 衰变放出 衰变放出 ,可知D正确;据玻尔理论,氢原子的核外电子由较高能级跃迁到较低能级时,要释放一定频率的光子,由高能级到低能级,电势能减小,动能增大,E正确。

创建者: 绩优堂 贡献者: 绩优堂
  • A.相同时间内放在 位置时观察到屏上的闪光次数最多
  • B.相同时间内放在 位置时观察到屏上的闪光次数最少
  • C.相同时间内放在 位置时观察到屏上的闪光次数最少
  • D.放在 位置时观察不到屏上有闪光
【正确答案】
AC
【答案详解】

1909—1911年,英国物理学家卢瑟福和他的助手进行了用 粒子轰击金箔的实验,实验发现绝大多数 粒子穿过金箔后基本上仍沿原来的方向前进,但有少数 粒子发生了大角度偏转,偏转的角度甚至大于 ,也就是说它们几乎被“撞”了回来,则A、C正确。

创建者: 绩优堂 贡献者: 绩优堂
[选做题]本题包括A,B,C 三小题,请选定其中两小题作答.若多做,则按A,B 两小题评分.

A. [选修3-3](12 分)

(1)下列现象中,能说明液体存在表面张力的有_________

A.水黾可以停在水面上               B.叶面上的露珠呈球形

C.滴入水中的红墨水很快散开         D.悬浮在水中的花粉做无规则运动

(2)密闭在钢瓶中的理想气体,温度升高时压强增大. 从分子动理论的角度分析,这是由于分子热运动的 _________增大了. 该气体在温度 时的分子速率分布图象如题12A-1 图所示,则 _________(填“大于”或“小于”) 

(3)如题12A-2 图所示,一定质量的理想气体从状态 经等压过程到状态 .此过程中,气

体压强 ,吸收的热量 ,求此过程中气体内能的增量.

B. [选修3-4](12 分)

(1)如题12B-1 图所示,白炽灯的右侧依次平行放置偏振片 , 点位于 之间,  点位于 右侧.旋转偏振片 ,  两点光的强度变化情况是________

A. 均不变     

B. 均有变化

C. 不变,  有变化   

D. 有变化,  不变

(2)“测定玻璃的折射率”实验中,在玻璃砖的一侧竖直插两个大头针 ,在另一侧再竖直插两个大头针 .在插入第四个大头针 时,要使它_____________. 题12B-2 图是在白纸上留下的实验痕迹,其中直线 忆是描在纸上的玻璃砖的两个边.根据该图可算得玻璃的折射率 =_____________. (计算结果保留两位有效数字)

(3)地震时,震源会同时产生两种波,一种是传播速度约为3. 5 km/s 的 波,另一种是传播速度约为7.0 km/s的P波. 一次地震发生时,某地震监测点记录到首次到达的 波比首次到达的 波早3 min.假定地震波沿直线传播,震源的振动周期为1. 2 s,求震源与监测点之间的距离 波的波长

C. [选修3-5](12 分)

(1)如图所示是某原子的能级图,a,b,c为原子跃迁所发出的三种波长的光.在下列该原子光谱的各选项中,谱线从左向右的波长依次增大,则正确的是 ________.

     

       A                  B                 C                 D

(2)一个中子与某原子核发生核反应,生成一个氘核,其核反应方程式为 _____________. 该反应放出的能量为 ,则氘核的比结合能为 ________.

(3)  两种光子的能量之比为2:1,它们都能使某种金属发生光电效应,且所产生的光电子最大初动能分别为 .求 两种光子的动量之比和该金属的逸出功.

【正确答案】
A(1)AB

(2)平均动能小于

(3)解:等压变化 ,对外做的功

B(1)C

(2)挡住C及A,B的像  1.8(1.6~1.9都算对)

(3)解:设 波的传播时间为 ,则

解得 ,代入数据得

,解得

根据热力学第一定律

解得

C(1)C

(2)   

(3)解:光子能量 ,动量 ,且

,则

 照射时,光电子的最大初动能

同理,

解得

【命题立意】

A(1)本题考查液体的表面张力及扩散和布朗运动的相关知识,意在考查学生的理解和识记能力.难度较小.

(2)本题考查温度是分子平均动能的标志及压强的微观解释,意在考查考生的理解能力.难度较小.

(3)本题考查盖一吕萨克定律以及热力学第一定律的应用,意在考查考生的分析推理.难度中等.

B(1) 本题考查光的偏振的相关知识,意在考查考生的理解能力.难度较小.

(2) 本题考查测定玻璃折射率的实验,意在考查考生实验与探究能力.难度中等.

(3) 本题考查机械波的有关计算,意在考查考生的分析综合、推理能力.难度中等.C

C(1) 本题考查玻尔的能级跃迁问题,意在考查考生分析问题、解决问题的能力.难度较小.

(2) 氘核可表示为 ,根据质量数守恒和电荷数守恒可知未知原子核的质量数是1,电荷数是1,应该是氢的原子核 ,即 .释放的核能 ,即 ,氘核的比结合能是

(3) 本题考查爱因斯坦光电效应方程的应用以及光子能量、动量的计算,意在考查考生推理能力和分析综合能力,难度较小.

【解题思路】

A(1)水黾可以停在水面上,是由于水的表面张力的原因,A正确;叶面上的露珠呈球形也是由于水表面张力的原因,B正确;滴入水中的墨水很快散开是由于扩散的原因,C错误;悬浮在水中的花粉由于水分子撞击的不平衡性而做布朗运动,D错误.

(2)密闭在钢瓶中的理想气体的体积不变,当温度升高时,分子的平均动能增大,单位面积受到撞击的分子数不变,但每次撞击的作用力变大,所以压强增大;当温度升高时气体分子的平均速率会增大,大多数分子的速率都增大,所以波峰应向速率大的方向移动,即

B(1)因白光为自然光,含各个方向的偏振光,且各个方向的偏振光的强度都相同,偏振片 都只允许特定方向的偏振光通过,不管偏振片 旋转到任何位置都有光线通过,而且强度不变,所以 点光的强度不变,当自然光通过偏振片 后变为偏振光,再通过偏振片 ,旋转偏振片 ,当偏振片 允许通过的方向相同时, 点最亮,当偏振片 允许通过的方向不同时, 点为暗点,所以 点光的强度会发生变化.所以ABD错误,C正确

(2) 测定玻璃折射率的实验是利用大头针得到进入玻璃的入射光线,在另一侧插入大头针挡住前面的A,B大头针的像来确定C,同样插入大头针D挡住前面的A,B,C大头针的像,C和D确定了离开玻璃的出射光线,利用入射点和出射点的连线来确定折射光线,作出法线,用量角器量出入射角 和折射角 ,从而利用折射定律 确定玻璃的折射率.

C(1) 根据玻尔的原子跃迁公式 可知,两个能级间的能量差值越大,辐射光的波长越短,从图中可看出,能量差值最大的是 ,辐射光的波长 最短,能量差值最小的是 ,辐射光的波长 最长,所以谱线从左向右的波长依次增大的是 ,C正确.

(2) 本题考查核反应方程式的书写以及比结合能的计算,意在考查考生的理解能力.难度较小.

【知识拓展】

对温度的微观解释及温度和压强的关系的理解应注意:(1)温度是分子平均动能的标志;(2)温度升高,绝大多数分子的速率增大,不表示所有分子的速率都增大.

创建者: 绩优堂 贡献者: 绩优堂
  • A.先后照射双缝干涉实验装置,在缝后屏上都能出现干涉条纹,由此确定光是横波
  • B.先后照射某金属, 光照射时恰能逸出光电子, 光照射时也能逸出光电子
  • C.从同一介质以相同方向射向空气,其界面为平面,若 光不能进入空气,则 光也不能进入空气
  • D.从同一介质以相同方向射向空气,其界面为平面, 光的反射角比 光的反射角大
【正确答案】
C
【命题立意】

本题考查了光的折射定律、反射定律、全反射等知识.难度中等.

【解题思路】

光束由介质射入空气,折射率 ,则可知 光的折射较大,所以 光的折射率大.确定光是横波还是纵波可以利用偏振片做实验来验证,光的双缝干涉实验无法确定,A错误;折射率越大,光子的频率越大,越容易发生光电效应,所以 光恰能发生光电效应时, 光不能发生光电效应,B错误;全反射的临界角 光的折射率大,临界角小, 光发生全反射时, 光也一定能发生全反射,C正确;根据反射定律,当入射角相同时,反射角也一定相同,D错误.

创建者: 绩优堂 贡献者: 绩优堂
  • A.“光子说”本质就是牛顿的“微粒说”
  • B.光的波长越大,光子的能量越小
  • C.一束单色光的能量可以连续变化 
  • D.只有光子数很多时,光才具有粒子性
【正确答案】
B
【命题立意】

本题考查对“光子说”和光的波粒二象性的理解,难度较小.

【解题思路】

“光子说”说明空间传播的波是不连续的,面是一份一份的,光具有波粒二象性,它不同于牛顿基于宏观现象的“微粒说”,也不同于惠更斯基于宏观现象的“波动说”,AC错误;少数光子表现为粒子性,大量光子表现为波动性,D错误;波长越短的波,粒子性越强,波长越长的波,波动性越强,频率越低,光子的能量越小,B正确.

创建者: 绩优堂 贡献者: 绩优堂
【正确答案】
(1)ADE (4分)

(2) (8分)

解:根据题意知,此 衰变的衰变方程为

根据动量守恒定律得

                ①

式中, 分别为 粒子和 核的质量, 分别为 粒子和 核的速度的大小.由题设条件知

         ②

                     ③

式中 =4.27   是 粒子与 核的总动能.

由①②③式得

       ④

代入数据得,衰变后 核的功能 ⑤评分参考:①②③⑤式各2分.

【命题立意】

(1)本题考查了光电效应的本质.难度较小.

(2)本题考查了核反应方程式及动量守恒,同时考查了能量守恒,难度中等.

【解题思路】

(1)发生光电效应,一个电子获得一个光子的能量, ,所以 与照射光的强度无关,与光照射的时间无关,A正确,C错误;由 可知, 并非成反比关系,B错误;由 可知, 与光的频率成线性关系,若频率不变, 成线性关系,DE正确.

【题眼】

掌握光电子的初动能 ,是解决本题的关键.

创建者: 绩优堂 贡献者: 绩优堂
1、

(1)关于近代物理,下列说法正确的是________.(填选项前的字母)

  • A. 射线是高速运动的氦原子
  • B.核聚变反应方程 中, 表示质子
  • C.从金属表面逸出的光电子的最大初动能与照射光的频率成正比
  • D.玻尔将量子观念引入原子领域,其理论能够解释氦原子光谱的特征
2、如图,质量为M的小船在静止水面上以速率V0 向右匀速行驶,一质量为m的救生员站在船尾,相对小船静止.若救生员以相对水面速率v水平向左跃入水中,则救生员跃出后小船的速率为______.(填选项前的字母)

  • A.
  • B.
  • C.
  • D.

【正确答案】
1:D

2:C

【命题立意】

(1)本题考查了射线、聚变反应、光电效应方程和玻尔氢原子理论.难度中等.

(2)本题考查了动量守恒定律.难度中等.

【解题思路】

(1) 射线是高速运动的氦核流,A错误; 表示中子,B错误;由光电效应方程 可知,光电子的最大初动能随入射光频率的增大而增大,呈线性关系,但因其不过原点,故不是正比关系,C错误;玻尔将量子理论引入原子领域,可以解释氢原子的光谱特征,D正确.

(2)以水面为参照系,根据动量守恒定律 ,可解得C正确.

创建者: 绩优堂 贡献者: 绩优堂
【选做题】本题包括A、B、C三小题,请选定其中两小题,并在相应的答题区域内作答。若多做,则按A、B两小题评分。

A. [选修3-3](12分)

一种海浪发电机的气室如图所示。工作时,活塞随海浪上升或下降,改变气室中空气的压强,从而驱动进气阀门和出气阀门打开或关闭。气室先后经历吸入、压缩和排出空气的过程,推动出气口处的装置发电。气室中的空气可视为理想气体。

(1)下列对理想气体的理解,正确的有        

A. 理想气体实际上并不存在,只是一种理想模型

B. 只要气体压强不是很高就可视为理想气体

C. 一定质量的某种理想气体的内能与温度、体积都有关

D. 在任何温度、任何压强下,理想气体都遵循气体实验定律

(2)压缩过程中,两个阀门均关闭。若此过程中,气室中的气体与外界无热量交换,内能增加了 ,则该气体的分子平均动能              (选填“增大”、“减小”或“不变”),活塞对该气体所做的功              (选填“大于”、“小于”或“等于”) 

(3)上述过程中,气体刚被压缩时的温度为27℃,体积为 ,压强为1个标准大气压。已知 气体在1个标准大气压、0℃时的体积为22. 4 L,阿伏加德罗常数  =  。计算此时气室中气体的分子数。(计算结果保留一位有效数字)

B. [选修3-4](12分)

(1)某同学用单色光进行双缝干涉实验,在屏上观察到题12B-1(甲)图所示的条纹,仅改变一个实验条件后,观察到的条纹如题12B-1(乙)图所示。他改变的实验条件可能是        

A. 减小光源到单缝的距离

B. 减小双缝之间的距离

C. 减小双缝到光屏之间的距离

D. 换用频率更高的单色光源

(2)在“探究单摆的周期与摆长的关系”实验中,某同学准备好相关实验器材后,把单摆从平衡位置拉开一个很小的角度后释放,同时按下秒表开始计时,当单摆再次回到释放位置时停止计时,将记录的这段时间作为单摆的周期。以上操作中有不妥之处,请对其中两处加以改正。

(3)Morpho蝴蝶的翅膀在阳光的照射下呈现出闪亮耀眼的蓝色光芒,这是因为光照射到翅膀的鳞片上发生了干涉。电子显微镜下鳞片结构的示意图见题12B-2图。一束光以入射角i从 点入射,经过折射和反射后从 点出射。设鳞片的折射率为 厚度为 ,两片之间空气层厚度为 。取光在空气中的速度为 ,求光从 所需的时间

C. [选修3-5](12分)

(1)已知钙和钾的截止频率分别为 ,在某种单色光的照射下两种金属均发生光电效应,比较它们表面逸出的具有最大初动能的光电子,钙逸出的光电子具有较大的       

A. 波长                  B. 频率                C. 能量                D. 动量

(2)氡222是一种天然放射性气体,被吸入后,会对人的呼吸系统造成辐射损伤。它是世界卫生组织公布的主要环境致癌物质之一。其衰变方程是   。已知 的半衰期约为3. 8天,则约经过       天,16g的 衰变后还剩1g。

(3)牛顿的《自然哲学的数学原理》中记载,  两个玻璃球相碰,碰撞后的分离速度和它们碰撞前的接近速度之比总是约为15∶16。分离速度是指碰撞后 的速度,接近速度是指碰撞前 的速度。若上述过程是质量为2m的玻璃球 以速度 碰撞质量为m的静止玻璃球 ,且为对心碰撞,求碰撞后 的速度大小。

【正确答案】
A.(1)AD    (2)增大   等于  (3) 

B.(1)B   (2)①应在摆球通过平衡位置时开始计时;②应测量单摆多次全振动的时间,再计算出周期的测量值。(或在单摆振动稳定后开始计时)

(3)见视频解析

C.(1)A (2)   (或  ) 15.2    (3)    

【命题立意】
B(1):考查光的双缝干涉 C(1):考查光电效应
【解题思路】
B(1):为双缝到屏的距离

减小 ,则 减小。 为双缝间距,增大

增大。换用 更高的,由 ,则 变小,

减小。由图像得 增大,只有B对。

C(1):截止频率

【易错分析】
B(1):明确影响条纹间距的因素。 C(1):几个物理量之间的关系。
创建者: 绩优堂 贡献者: 绩优堂
  • A.增大入射光的强度,光电流增大
  • B.减小入射光的强度,光电效应现象消失
  • C.改用频率小于 的光照射,一定不发生光电效应
  • D.改用频率大于 的光照射,光电子的最大初动能变大
【正确答案】
AD
创建者: 绩优堂 贡献者: 绩优堂
  • A.改用频率更小的紫外线照射      
  • B.改用X射线照射
  • C.改用强度更大的原紫外线照射   
  • D.延长原紫外线的照射时间
【正确答案】
B
【命题立意】

本题考查对光电效应规律的理解

【解题思路】

每种金属都有极限频率,只有入射光的频率大于金属的极限频率时才能产生光电效应,是否发生光电效应与光照强度、光照时间无关.B项正确.

创建者: 绩优堂 贡献者: 绩优堂

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