1、1专题五 近代物理初步高考定位1考查内容(1)光电效应、方程、最大初动能、逸出功。(2)原子结构、氢原子光谱、氢原子能级跃迁。(3)天然放射现象、原子核的组成、衰变、半衰期、核反应方程、质能方程。2题型、难度高考对本专题的考查形式为选择题或填空题，且每年必考难度中档。1(多选)在光电效应试验中，分别用频率为 a、 b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。下列说法正确是A若 a b，则一定有 Ua UbB若 a b，则一定有 Eka KkbC若 Ua Ub，则一定有 Eka EkbD若 a b，
2、则一定有 h a Eka h b Ekb解析 由爱因斯坦光电效应方程 Ekm h W，由动能定理可得： Ekm eU，所以当 a b时， Ua Ub， Eka Ekb。故 A 错误，B 正确；若 Ua Ub，则一定有 Eka Ekb，故 C 正确；由光电效应方程可得：金属的逸出功 W h a Ekb，故 D 错误。答案 BC2如图 51 所示，我国自主研发制造的国际热核聚变核心部件在国际上率先通过权威机构认证，这是我国对国际热核聚变项目的重大贡献。下列核反应方程中属于聚变反应的是图 51A. H H He n21 31 42 102B. N He O H147 42 178 1C. He Al
3、 P n42 2713 3015 10D. U n Ba Kr3 n23592 10 14456 8936 10解析 H H He n 是一个氚核与一个氚核结合成一个氚核，同时放出一个21 31 42 10中子，属于聚变反应，故 A 正确； N He O H 是卢瑟福发现质子的核反应，147 42 178 1他用 粒子轰击氮原子核，产生氧的同位素氧 17 和一个质子，是人类第一次实现的原子核的人工转变，属于人工核反应，故 B 错误； He Al P n 是小居里夫妇42 2713 3015 10用 粒子轰击铝片时发现了放射性磷(磷 30)，属于人工核反应，故 C 错误； U 23592 10n
4、 Ba Kr3 n 是一种典型的轴核裂变，属于裂变反应，故 D 错误。14455 8936 10答案 A3一静止的铀核放出一个 粒子衰变成钍核，衰变方程为 U Th He，下23892 23490 42列说法正确的是A衰变后钍核的动能等于 粒子的动能B衰变后钍核的动量大小等于 粒子的动量大小C铀核的半衰期等于其放出一个 粒子所经历的时间D衰变后 粒子与钍核的质量之和等于衰变前铀核的质量解析 根据动量守恒可知，生成的钍核的动量与 粒子的动量等大反向，选项 B 正确；根据 Ek 可知，衰变后钍核的动能小于 粒子的动能，选项 A 错误；铀核的半衰期等P22m于一半数量的铀核衰变需要的时间，而放出一个
5、 粒子所经历的时间是一个原子核衰变的时间，故两者不等，选项 C 错误；由于该反应放出能量，由质能方程可知，衰变后 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；故选 B。答案 B4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 2.0136 u， He 的质量为 3.015 0 u， n21 21 32 10 21 32 10的质量为 1.008 7 u,1 u931 MeV/c 2。氚核聚变反应中释放的核能约为A3.7 MeV B3.3 MeVC2.7 MeV D0.93 MeV解析 根据质能方程，释放的核能
6、E mc2， m2 mH mHe mn0.003 5 u，则 E0.003 5931.5 MeV3 26 0 25 MeV3.3 MeV，故 B 正确，A、C、D 错误。答案 B考点一 光电效应3【必记要点】1光电效应的实验规律(1)每种金属都有一个极限频率，入射光的频率必须大于这个极限频率才能产生光电效应。(2)光电子的最大初动能与入射光的强度无关，只随入射光频率的增大而增大。(3)光电效应的发生几乎是瞬时的，一般不超过 109 s。(4)当入射光的频率大于极限频率时，饱和光电流的强度与入射光的强度成正比。2光电效应方程(1)表达式： h Ek W0或 Ek h W0。(2)物理意义：金属中
7、的电子吸收一个光子获得的能量是 h ，这些能量的一部分用来克服金属的逸出功 W0，剩下的表现为逸出后电子的最大初动能 Ek mv2。123由 Ek 图象(如图 52)可以得到的信息图 52(1)极限频率：图线与 轴交点的横坐标 c。(2)逸出功：图线与 Ek轴交点的纵坐标的绝对值 E W0。(3)普朗克常量：图线的斜率 k h。4由 I U 图象(如图 53)可以得到的信息图 53(1)遏止电压 Uc：图线与横轴的交点的绝对值。4(2)饱和光电流 Im电流的最大值。(3)最大初动能： Ek eUc。例 1 (多选)(2018安徽江淮十校联考)如图 54 所示，将锌板与一验电器相连，用频率为 的
8、紫外线照射锌板，去掉光源后，验电器指针保持一定偏角，下列判断中正确的是图 54A用一带负电(带电荷量较少)的金属小球与锌板接触，则验电器指针偏角将减小B使验电器指针回到零后，改用强度更大的紫外线照射锌板，验电器指针偏角将比原来大C使验电器指针回到零后，改用红外线照射锌板，只要强度足够大，验电器指针也会偏转D若用频率为 的紫外线照射锌板，产生的光电子最大初动能为 Ek，则改以频率为2 的紫外线照射，光电子的最大初动能为 2Ek审题探究(1)验电器与锌板所带电荷的电性相同。(2)光电子的最大初动能随入射光频率的增大而增大，但并非成正比。解析 用紫外线照射锌板，锌板产生光电效应，光电子射出后，锌板带
9、正电，用一带负电的金属小球与锌板接触，则验电器指针偏角将减小，故选项 A 正确；紫外线的光强度越大，单位时间从锌板发射的光电子数越多，锌板和验电器所带正电荷越多，验电器指针偏角越大，故选项 B 正确；红外线的频率小于锌板极限频率，无论红外线光强多大，锌板都不会发生光电效应，故选项 C 错误；由爱因斯坦光电效应方程Ek h W0， Ek22 h W0，则 Ek22 Ek， Ek2 Ek h ，故选项 D 错误。答案 AB【题组训练】1(光电效应产生的条件)用一束紫外线照射某金属时不能产生光电效应，可能使该金属发生光电效应的措施是5A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
10、外线照射D延长原紫外线的照射时间解析 某种金属能否发生光电效应取决于入射光的频率，与入射光的强度和照射时间无关，不能发生光电效应，说明入射光的频率小于金属的极限频率，所以要使金属发生光电效应，应增大入射光的频率，X 射线的频率比紫外线频率高，所以本题答案为 B。答案 B2(多选)(光电效应的规律)现用某一光电管进行光电效应实验，当用某一频率的光入射时，有光电流产生。下列说法正确的是A保持入射光的频率不变，入射光的光强变大，饱和光电流变大B入射光的频率变高，饱和光电流变大C入射光的频率变高，光电子的最大初动能变大D保持入射光的光强不变，不断减小入射光的频率，始终有光电流产生E遏止电压的大小与入射
11、光的频率有关，与入射光的光强无关解析 根据光电效应实验得出的结论：保持入射光的频率不变，入射光的光强变大，饱和光电流变大；故 A 正确、B 错误；根据爱因斯坦光电效应方程得：入射光的频率变高，光电子的最大初动能变大，故 C 正确；遏止电压的大小与入射光的频率有关，与入射光的光强无关，保持入射光的光强不变，不断减小入射光的频率，若低于截止频率，则没有光电流产生，故 D 错误、E 正确。答案 ACE3(多选)(光电效应方程的应用)用如图 55 所示的装置研究光电效应现象，所用光子能量为 2.75 eV 的光照射到光电管上时发生了光电效应，电流表 G 的示数不为零；移动变阻器的触头 c，发现当电压表
12、的示数大于或等于 1.7 V 时，电流表示数为 0，则下列说法正确的是6图 55A光电子的最大初动能始终为 1.05 eVB开关 S 断开后，电流表 G 中有电流流过C当滑动触头向 a 端滑动时，反向电压增大，电流增大D改用能量为 2.5 eV 的光子照射，移动变阻器的触头 c，电流表 G 中也可能有电流解析 该装置所加的电压为反向电压，发现当电压表的示数大于或等于 1.7 V 时，电流表示数为 0，可知光电子的最大初动能为 1.7 eV，根据光电效应方程 Ekm h W0，得W01.05 eV，故选项 A 错误；开关 S 断开后，用光子能量为 2.75 eV 的光照射到光电管上时发生了光电效
13、应，有光电子逸出，则有电流流过电流表，故选项 B 正确；当滑动触头向a 端滑动时，反向电压增大，则到达中心电极的电子的数目减少，电流减小，故选项 C 错误；改用能量为 2.5 eV 的光子照射，2.5 eV 大于 1.05 eV，仍然可以发生光电效应，移动变阻器的触头 c，电流表 G 中可能有电流，故选项 D 正确。答案 BD考点二 原子的核式结构、玻尔理论【必记要点】1 粒子散射实验：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 粒子散射实验的分析图角度甚至大于 90，也就是说它们几乎被“撞了回来” ，如图 56 所示。7图 562原子的核式结构
14、模型：原子中带正电部分的体积很小，但几乎占有全部质量，电子在正电体的外面运动。3氢原子光谱(1)光谱分类图 57(2)氢原子光谱的实验规律：巴耳末系是氢光谱在可见光区的谱线，其波长公式 R1(n3,4,5， R 是里德伯常量， R1.1010 7 m1 )。(122 1n2)4氢原子的能级结构，能级公式(1)玻尔理论定态：原子只能处于一系列不连续的能量状态中。跃迁：原子从一种定态向另一种定态跃迁时放出(或吸收)光子的能量 h Em En。(2)氢原子的能级公式： En E1(n1,2,3。)，其中 E1为基态能量，其数值为1n2E113.6 eV。(3)氢原子的半径公式： rn n2r1(n1
15、,2,3，)，其中 r1为基态半径，又称玻尔半径，其数值为 r10.5310 10 m。5氢原子的能级图能级图如图 58 所示8图 58【题组训练】1(多选)( 粒子散射实验)如图 59 所示为卢瑟福和他的同事们做 粒子散射实验装置的示意图，荧光屏和显微镜一起分别放在图中的 A、 B、 C、 D 四个位置时观察到的现象，下述说法中正确的是图 59A放在 A 位置时，相同时间内观察到屏上的闪光次数最多B放在 B 位置时，相同时间内观察到屏上的闪光次数只比 A 位置时稍少些C放在 C、 D 位置时，屏上观察不到闪光D放在 D 位置时，屏上仍能观察到一些闪光，但次数极少答案 AD2氢原子从能级 m
16、跃迁到能级 n 时辐射红光的频率为 1，从能级 n 跃迁到能级 k 时吸收紫光的频率为 2，已知普朗克常量为 h，若氢原子从能级 k 跃迁到能级 m，则A吸收光子的能量为 h 1 h 2B辐射光子的能量为 h 1 h 2C吸收光子的能量为 h 2 h 19D辐射光子的能量为 h 2 h 1解析 由题意可知： Em En h 1， Ek En h 2。因为紫光的频率大于红光的频率，所以 2 1，即 k 能级的能量大于 m 能级的能量，氢原子从能级 k 跃迁到能级 m 时向外辐射能量，其值为 Ek Em h 2 h 1，故只有 D 项正确。答案 D3(多选)氢原子能级如图 510，当氢原子从 n3
17、 跃迁到 n2 的能级时，辐射光的波长为 656 nm。以下判断正确的是图 510A氢原子从 n2 跃迁到 n1 的能级时，辐射光的波长大于 656 nmB用波长为 325 nm 的光照射，可使氢原子从 n1 跃迁到 n2 的能级C一群处于 n3 能级上的氢原子向低能级跃迁时最多产生 3 种谱线D用波长为 633 nm 的光照射，不能使氢原子从 n2 跃迁到 n3 的能级解析 能级间跃迁辐射的光子能量等于两能级间的能级差，能级差越大，辐射的光子频率越大，波长越小，A 错误；由 Em En h 可知，B 错误，D 正确；根据 C 3 可知，23辐射的光子频率最多有 3 种，C 正确。答案 CD4
18、(多选)(氢原子的能级跃迁)如图 511 所示，为氢原子的能级图，现有大量处于n3 激发态的氢原子向低能级跃迁。下列说法正确的是10图 511A这些氢原子总共可辐射出三种不同频率的光B氢原子由 n3 跃迁到 n2 产生的光频率最大C这些氢原子跃迁时辐射出光子能量的最大值为 10.2 eVD氢原子由 n3 跃迁到 n1 产生的光照射逸出功为 6.34 eV 的金属铂能发生光电效应E氢原子由 n3 跃迁到 n1 产生的光波长最短解析 大量处于 n3 激发态的氢原子向低能级跃迁，总共可辐射出三种不同频率的光，氢原子由 n3 跃迁到 n2 产生的光频率最小，跃迁到 n1 产生的光频率最大，波长最短，选
19、项 A、E 正确，B 错误；当从 n3 能级跃迁到 n1 能级时辐射出光子能量最大，这些氢原子跃迁时辐射出光子能量的最大值为(1.51 eV)( 13.6 eV)12.09 eV，照射逸出功为 6.34 eV 的金属铂能发生光电效应，选项 C 错误、D 正确。答案 ADE 规律总结解答氢原子能级图与原子跃迁问题的注意事项1能级之间跃迁时放出的光子频率是不连续的。2能级之间发生跃迁时放出(吸收)光子的频率由 h Em En，求得。若求波长可由公式 c 求得。3一个氢原子跃迁发出可能的光谱线条数最多为 n1。4一群氢原子跃迁发出可能的光谱线条数的两种求解方法：用数学中的组合知识求解： N C 。2
20、nn(n 1)2利用能级图求解：在氢原子能级图中将氢原子跃迁的各种可能情况一一画出，然后相加。11考点三 原子核的衰变、核反应方程【必记要点】1原子核的衰变(1)衰变的分类 衰变： X Y HeAz A 4z 2 42 衰变： X Az1 Y eAz 0 1 衰变：当放射性物质连续发生衰变时，原子核中有的发生 衰变，有的发生 衰变，同时伴随着 辐射(2)两个典型的衰变方程 衰变： U Th He23892 23490 42 衰变： Th Pa 01 e。23490 234912半衰期(1)定义：放射性元素的原子核有半数发生衰变所需的时间。(2)影响因素：放射性元素衰变的快慢是由核内部自身的因素
21、决定的，跟原子所处的化学状态和外部条件没有关系。(3)公式： N 余 N 原 (12)tm 余 m 原 (12)tt 表示衰变时间 表示半衰期。3典型裂变、聚变反应U n Kr Ba3 n23592 10 8936 14456 10H H He n17.6Mev21 31 42 104人工转变卢瑟福发现质子：N He O H147 42 178 1查德威克发现中子He Be C n42 94 126 10约里奥居里夫妇发现放射性同位素，同时发现正电子Al He P n2713 42 3015 10P Si e。3015 3014 0 1【题组训练】1(衰变)下列核反应方程中，属于 衰变的是A.
22、 N He O H B. U Th He147 42 178 1 23892 23490 4212C. H H He n D. Th Pa e21 31 42 10 23490 23491 0 1解析 A 项属于原子核的人工转变，B 项属于 衰变，C 项属于聚变反应，D 项属于 衰变。答案 B2(多选)(半衰期的理解与计算)静止的镭原子核 Ra 经一次 衰变后变成一个新2288核 Rn，则下列相关说法正确的是A该衰变方程为 Ra Rn He2288 22486 42B若该元素的半衰期为 ，则经过 2 的时间，2 kg 的 Ra 中有 1.5 kg 已经发生2288了衰变C随着该元素样品的不断衰
23、变，剩下未衰变的原子核 Ra 越来越少，其半衰期也变2288短D若把该元素放到密闭的容器中，则可以减慢它的衰变速度E该元素的半衰期不会随它所处的物理环境、化学状态的变化而变化解析 由镭的 衰变方程 Ra Rn He，可判断 A 正确。由 m m0 ，可知，2288 22486 42 (12)tt2 时， m0.5 kg，则已衰变的镭为 m 衰 2 kg0.5 kg1.5 kg，B 正确。放射性元素衰变的快慢是由原子核内部自身因素决定的，跟原子所处的化学状态和外部条件没有关系，C、D 错误，E 正确。选 A、B、E。答案 ABE3(核反应方程)核反应方程 Be He CX 中的 X 表示94 4
24、2 126A质子 B电子C光子 D中子解析 设 X 的质子数为 m，质量数为 n，则有 42 m6,9412 n，所以m0， n1，即 X 为中子，故 A、B、C 错误，D 正确。答案 D4(核反应方程的书写与反应类型的判断)在下列描述核过程的方程中，属于 衰变的是_，属于 衰变的是_，属于裂变的是_，属于聚变的是_。(填正确答案标号)A. C N e146 147 0 1B. P S e3215 3216 0 1C. U Th He23892 23490 42D. N He O H147 42 178 1E. U n Xe Sr2 n23592 10 1405 9438 10F. H H H
25、e n31 21 42 1013解析 衰变是原子核自发地放射出 粒子的核衰变过程，选 C； 衰变是原子核自发地放射出 粒子的核衰变过程，选 A、B；重核裂变选 E；轻核聚变选 F。答案 C AB E F考点四 核能【必记要点】核能的理解与计算1比结合能越大，原子核结合的越牢固。2到目前为止，核能发电还只停留在利用裂变核能发电。3核能的计算方法：(1)根据爱因斯坦质能方程，用核反应的质量亏损的千克数乘以真空中光速 c 的平方。即 E mc2 (J)。(2)根据 1 原子质量单位( u)相当于 931.5 兆电子伏(MeV)能量，用核反应的质量亏损的原子质量单位数乘以 931.5 MeV，即 E
26、m931.5 (MeV)。(3)如果核反应时释放的核能是以动能形式呈现，则核反应过程中系统动能的增量即为释放的核能。例 2 现有的核电站常用的核反应之一是：U n NdZr3 n8 e23592 10 14360 10 0 1 v(1)核反应方程中的 是反中微子，它不带电，质量数为零，试确定生成物锆(Zr)的电v荷数与质量数。(2)已知铀核的质量为 235.043 9 u，中子的质量为 1.008 7 u，钕(Nd)核的质量为142.909 8 u，锆核的质量为 89.904 7 u，试计算 1 kg 铀 235 裂变释放的能量为多少？(已知 1 u 质量相当于 931.5 MeV 的能量，且
27、 1 u1.660 610 27 kg)解析 (1)锆的电荷数 Z9260840，质量数 A23614690。(2)1 kg 铀 235 中铀核的个数为n 2.5610 24(个)1235.043 91.660 610 27不考虑核反应中生成的电子质量，1 个轴 235 核裂变产生的质量亏损为 m0.212 u，释放的能量为 E0.212931.5 MeV197.5 MeV则 1 kg 铀 235 完全裂变释放的能量为E n E2.5610 24197.5 MeV8.110 13 J。答案 (1)40 90 (2)8.110 13 J【题组训练】1(多选)(质量亏损与质能方程)下面是铀核裂变反
28、应中的一个： U n Xe23592 10 1365414Sr10 n 已知 U 的质量为 235.043 9 u，中子质量为 1.008 7 u，锶 90 的质量为9038 10 2359289.907 7 u，氙 136 的质量为 135.907 2 u，则此核反应中A质量亏损为 m(235.043 91.008 789.907 7135.907 2)uB质量亏损为 m(235.043 91.008 789.907 7135.907 2101.008 7)uC释放的总能量为 E(235.043 91.008 789.907 7135.907 2101.008 7)(3108)2 JD释放的
29、总能量为 E(235.043 91.008 789.907 7135.907 2101.008 7)931.5 MeV解析 计算亏损质量时要用反应前的总质量减去反应后的总质量，二者之差可用 u 或kg 作单位，故 A 错，B 对；质量单位为 u 时，可直接用“1 u 的亏损放出能量 931.5 MeV”计算总能量，故 D 对；当质量单位为 kg 时，直接乘以(3.010 8)2，总能量单位才是 J，故C 错。答案 BD2(多选)(结合能)如图 512 所示是原子核的核子平均质量与原子序数 Z 的关系图象，下列说法中正确的是图 512A若原子核 D 和 E 结合成 F，结合过程一定会吸收核能B若
30、原子核 D 和 E 结合成 F，结合过程一定会释放核能C若原子核 A 分裂成 B 和 C，分裂过程一定会吸收核能D在核反应堆的铀棒之间插入镉棒是为了控制核反应速度解析 原子核 D 和 E 结合成 F，有质量亏损，根据爱因斯坦质能方程，有能量释放，故选项 A 错误，B 正确；若原子核 A 分裂成 B 和 C，也有质量亏损，根据爱因斯坦质能方程，有能量释放，故选项 C 错误；在核反应堆的铀棒之间插入镉棒，用镉棒来吸收中子控制核反应速度，选项 D 正确。答案 BD3(多选)(重核裂变)核电站的核能来源于 U 核的裂变，下列说法中正确的是23592A反应后的核废料已不具有放射性，不需要进一步处理15B
31、. U 的一种可能的裂变是变成两个中等质量的原子核，如 Xe 和 Sr，反应方23592 13954 9538程为 U n Xe Sr2 n23592 10 13954 9538 10C. U 是天然放射性元素，常温下它的半衰期约为 45 亿年，升高温度半衰期缩短23592D一个 U 核裂变的质量亏损为 m0.215 5 u，则释放的核能约 201 MeV23592解析 反应后的核废料仍然具有放射性，需要进一步处理，故 A 错误；发生核反应的过程满足电荷数和质量数守恒，故反应方程为 U n Xe Sr2 n，故 B 正23592 10 13954 9538 10确；半衰期的大小由原子核内部因素
32、决定，与外部环境无关，即升高温度并不能使半衰期缩短，故 C 错误；根据质能方程 E0.215 5931 MeV201 MeV，故 D 正确。答案 BD限时 45 分钟；满分 100 分选择题(16 题每小题 6 分，714 题每小题 8 分)1下列说法正确的是A洛伦兹发明了回旋加速器B光电效应现象说明光具有粒子性C密立根通过油滴实验测出了电子的质量D卢瑟福通过 粒子散射实验得出了原子核是由质子和中子组成的解析 劳伦斯发明了回旋加速器，A 错误；光电效应现象以及康普顿效应均表明光具有粒子性，B 正确；密立根通过油滴实验测出了元电荷的数值，C 错误；卢瑟福通过 粒子散射实验提出了原子的核式结构模型
33、，D 错误。答案 B2(2018陕西质检)一单色光照到某金属表面时，有光电子从金属表面逸出，下列说法中正确的是A只增大入射光的频率，金属逸出功将变大B只延长入射光的照射时间，光电子的最大初动能将增大C只增大入射光的频率，光电子的最大初动能将增大D只增大入射光的强度，光电子的最大初动能将增大解析 根据光电效应规律，金属逸出功是金属本身的特征量，与入射光频率无关。只增大入射光的频率，根据爱因斯坦光电效应方程，逸出的光电子的最大初动能增大，选项A 错误，C 正确。只延长入射光的照射时间，不能增大逸出的光电子的最大初动能，选项 B错误。只增大入射光的强度，能够增大逸出的光电子数目，不能增大逸出的光电子
34、的最大初动能，选项 D 错误。答案 C163(2018武昌调研)以下说法正确的是A放射性元素的半衰期跟原子所处的化学状态无关，但与外部条件有关B某种频率的紫外线照射到金属锌板表面时能够发生光电效应，若增大该种紫外线照射的强度，从锌板表面逸出的光电子的最大初动能并不改变C根据玻尔的原子理论，氢原子的核外电子由能量较高的定态轨道跃迁到能量较低的定态轨道时，会辐射一定频率的光子，同时核外电子的动能变小D用一光电管进行光电效应实验时，当用某一频率的光入射，有光电流产生，若保持入射光的总能量不变而不断减小入射光的频率，则始终有光电流产生解析 放射性元素的半衰期跟原子所处的化学状态无关，与外部条件也无关，
35、选项 A错误；某种频率的紫外线照射到金属锌板表面时能够发生光电效应，若增大该种紫外线照射的强度，根据爱因斯坦光电效应方程，从锌板表面逸出的光电子的最大初动能并不改变，选项 B 正确；根据玻尔的原子理论，氢原子的核外电子由能量较高的定态轨道跃迁到能量较低的定态轨道时，会辐射一定频率的光子，同时核外电子的势能减小，动能变大，总能量减小，选项 C 错误；用一光电管进行光电效应实验时，当用某一频率的光入射，有光电流产生，若保持入射光的总能量不变而不断减小入射光的频率，当入射光的频率小于金属的极限频率时，则不能发生光电效应，就没有光电流产生，选项 D 错误。答案 B4(2018广西三市联合调研)下列核反
36、应方程及其表述完全正确的是A. U n Kr Ba3 n 是裂变反应23592 10 9236 14156 10B. He H He H 是裂变反应32 21 42 1C. U Th He 是人工核转变23892 23490 42D. Na Mg e 是聚变反应2411 2412 0 1解析 根据核反应的质量数以及电荷数守恒可知，各选项的核反应方程式均正确，而B 属于轻核聚变、C 属于 衰变、D 属于 衰变，A 正确。答案 A5(多选)(2018开封一模)下列说法正确的是A 衰变现象说明电子是原子核的组成部分B 粒子散射实验揭示了原子具有核式结构C氢原子核外电子轨道半径越大，其能量越高D原子从
37、 a 能级状态跃迁到 b 能级状态时发射波长为 1的光子，原子从 b 能级状态跃迁到 c 能级状态时吸收波长为 2的光子，已知 1 2，那么原子从 a 能级跃迁到 c能级状态时将要吸收波长为 的光子 1 2 1 2解析 衰变现象说明原子核有复杂的结构，原子核由质子和中子组成，A 项错误；17 粒子散射实验说明原子具有核式结构，B 项正确；氢原子核外电子轨道半径越大，其能量越高，C 项正确；由 E h 及 ，可知原子从 a 能级状态跃迁到 b 能级状态发射光c子的能量 E1 ，原子从 b 能级状态跃迁到 c 能级状态时吸收光子的能量 E2 ，则原hc 1 hc 2子从 a 能级状态跃迁到 c 能
38、级状态时要吸收光子的能量 E3 E2 E1 ，波长hc( 1 2) 2 1为 ，D 项正确。 1 2 1 2答案 BCD6(2018沈阳月考)如图 513 所示，根据氢原子的能级图，现让一束单色光照射到一群处于基态(量子数 n1)的氢原子上，受激的氢原子能自发地发出 6 种不同频率的光，则照射氢原子的单色光的光子能量为图 513A13.6 eVB3.4 eVC12.75 eVD12.09 eV解析 根据受激的氢原子能发出 6 种不同频率的色光，有 6 ，解得 n4，即n(n 1)2能发出 6 种不同频率的光的受激氢原子一定是在 n4 能级，则照射处于基态的氢原子的单色光的光子能量为0.85 e
39、V(13.6 eV)12.75 eV，C 正确。答案 C7(多选)金属钙的逸出功为 4.31019 J，普朗克常量 h6.610 34 Js，光速c3.010 8 m/s，以下说法正确的是18A用波长为 400 nm 的单色光照射金属钙，其表面有光电子逸出B用波长为 400 nm 的单色光照射金属钙，不能产生光电效应现象C若某波长的单色光能使金属钙产生光电效应现象，则增大光的强度将会使光电子的最大初动能增大D若某波长的单色光能使金属钙产生光电效应现象，则减小光的强度将会使单位时间内发射的光电子数减少解析 波长为 400 nm 的单色光的光子能量为 E h 4.9510 19 J，大于钙的逸出c
40、功，可以产生光电效应现象。根据光电效应规律，光电子的最大初动能决定于入射光的频率而与其强度无关，但强度决定了单位时间内发射的光电子数的多少，正确选项为 AD。答案 AD8(多选)(2018潍坊统考)下列说法正确的是A天然放射现象的发现，证明了原子具有能级结构B氘核的质量严格等于一个独立质子的质量和一个独立中子质量的和C频率为 的光可以使某金属发生光电效应，那么频率大于 的光也一定能使该金属发生光电效应D氢原子只能吸收某些频率的光子，证明了氢原子的能级是不连续的解析 天然放射现象的发现，证明原子核具有复杂的结构，A 错误；一个质子和一个中子聚变为一个氘核时，释放出能量，有质量亏损，B 错误；产生
41、光电效应的条件是入射光的频率大于金属的极限频率，因此如果频率为 的光能使某金属产生光电效应现象，则频率大于 的光也一定能使该金属产生光电效应现象，C 正确；氢原子只能吸收某些频率的光子，且该光子的能量一定等于两能级之间的能量差，证明氢原子的能级是不连续的，D 正确。答案 CD9(多选)(2018洛阳调研)静止在匀强磁场中的 U 核发生 衰变，产生一个未23892知粒子 x，它们在磁场中的运动径迹如图 514 所示，下列说法正确的是图 51419A该核反应方程为 U x He23892 23490 42B 粒子和粒子 x 在磁场中做圆周运动时转动方向相同C轨迹 1、2 分别是 粒子、 x 粒子的
42、运动径迹D 粒子、 x 粒子运动径迹半径之比为 451解析 显然选项 A 中核反应方程正确，A 对； U 核静止，根据动量守恒可知 粒23892子和 x 新核速度方向相反，又都带正电，则转动方向相同，选项 B 对；根据动量守恒可知 粒子和 x 新核的动量大小 p 相等，由带电粒子在磁场中运动半径公式 R 可知轨道半pqB径 R 与其所带电荷量成反比，半径之比为 451，选项 C 错，D 对。答案 ABD10(多选)图 515 为一真空光电管的应用电路，其阴极金属材料的极限频率为4.51014 Hz，则以下判断中正确的是图 515A发生光电效应时，电路中光电流的饱和值取决于入射光的频率B发生光电
43、效应时，电路中光电流的饱和值取决于入射光的强度C用 0.5 m 的光照射光电管时，电路中有光电流产生D光照射时间越长，电路中的电流越大解析 在光电管中若发生了光电效应，单位时间内发射光电子的数目只与入射光的强度有关，光电流的饱和值只与单位时间内发射光电子的数目有关。据此可判断 A、D 错误，B 正确。波长 0.5 m 的光子的频率 Hz610 14 c 31080.510 6Hz4.510 14 Hz，可发生光电效应，所以 C 正确。答案 BC11(多选)如图 516 所示，是用光照射某种金属时逸出的光电子的最大初动能随入射光频率的变化图线(直线与横轴的交点坐标为 4.27，与纵轴交点坐标为
44、0.5)。由图可知20图 516A该金属的截止频率为 4.271014 HzB该金属的截止频率为 5.51014 HzC该图线的斜率表示普朗克常量D该金属的逸出功为 0.5 eV解析 由光电效应方程 Ek h W0可知，图中横轴的截距为该金属的截止频率，选项 A 正确，B 错误；图线的斜率表示普朗克常量 h，C 正确；该金属的逸出功W0 h c6.6310 34 4.271014 J1.77 eV 或 W0 h Ek6.6310 34 5.51014 J0.5 eV1.78 eV，选项 D 错误。答案 AC12(多选)如图 517 所示是氢原子的能级图，大量处于 n4 激发态的氢原子向低能级跃
45、迁时，一共可以辐射出 6 种不同频率的光子，其中巴耳末系是指氢原子由高能级向n2 能级跃迁时释放的光子，则图 517A6 种光子中波长最长的是 n4 激发态跃迁到基态时产生的B6 种光子中有 2 种属于巴耳末系C使 n4 能级的氢原子电离至少要 0.85 eV 的能量D若从 n2 能级跃迁到基态释放的光子能使某金属板发生光电效应，则从 n3 能级跃迁到 n2 能级释放的光子也一定能使该板发生光电效应21E在 6 种光子中，从 n4 能级跃迁到 n1 能级释放的光子康普顿效应最明显解析 根据跃迁假说在跃迁的过程中释放出光子的能量等于两能级之差，故从 n4 跃迁到 n3 时释放出光子的能量最小，频
46、率最小，波长最长，所以 A 错误；由题意知 6 种光子中有 2 种属于巴耳末系，他们分别是从 n4 跃迁到 n2，从 n3 跃迁到 n2 时释放处的光子，故 B 正确； E40.85 eV，故 n4 能级的电离能等于 0.85 eV，所以 C 正确；由图知，从 n3 能级跃迁到 n2 能级释放的光子的能量小于 n2 能级跃迁到基态释放的光子的能量，所以 D 错误；在 6 种光子中， n4 能级跃迁到 n1 能级释放的光子的能量最大，频率最高，故其康普顿效应最明显，所以 E 正确。答案 BCE13(多选 14C 发生放射性衰变成为 14N，半衰期约 5 700 年。已知植物存活期间，其体内 14C 与 12C 的比例不变；生命活动结束后， 14C 的比例持续减小。现通过测量得知，某古木样品中 14C 的比例正好是现代植物所制样品的二分之一。下列说法正确的是A该古木的年代距今约 5 700 年B 12C、 13C、 14C 具有相同的中子数C 14C 衰变为 14N 的过程中放出 射线D增加样品测量环境的压强将加速 14C 的衰变解析 因古木样品中 14C 的比例正好是现代植物所制样品的二分之一，则可
