新课标2020高考物理二轮复习专题八近代物理讲义含解析

新课标2020高考物理二轮复习专题八近代物理讲义含解析

专题八 近代物理 典题再现 ‎1.(2020·山东等级考模拟)2019年是世界上首次实现元素人工转变100周年.1919年，卢瑟福用氦核轰击氮原子核，发现产生了另一种元素，该核反应方程可写为He＋7N→X＋Y.以下判断正确的是(　　)‎ A.m＝16，n＝1　　　　 B．m＝17，n＝1‎ C.m＝16，n＝0 D．m＝17，n＝0‎ 解析：选B.由质量数和电荷数守恒可得：4＋14＝m＋1，2＋7＝8＋n，解得m＝17，n＝1.‎ 考情分析 典题再现 ‎2.(2019·高考全国卷Ⅰ)氢原子能级示意图如图所示．光子能量在1.63～3.10 eV的光为可见光．要使处于基态(n＝1)的氢原子被激发后可辐射出可见光光子，最少应给氢原子提供的能量为(　　)‎ A.12.09 eV　　　　　　 B．10.20 eV C.1.89 eV D．1.51 eV 解析：选A.因为可见光光子的能量范围是1.63～3.10 eV，所以氢原子至少要被激发到n＝3能级，要给氢原子提供的能量最少为E＝(－1.51＋13.60) eV＝12. 09 eV，即选项A正确.‎ 考情分析 - 17 -‎ 典题再现 ‎3.(2019·高考全国卷Ⅱ)太阳内部核反应的主要模式之一是质子－质子循环，循环的结果可表示为 ‎4H→He＋2e＋2ν 已知H和He的质量分别为mp＝1.007 8 u和mα＝4.002 6 u，1 u＝931 MeV/c2，c为光速．在4个H转变成1个He的过程中，释放的能量约为(　　)‎ A.8 MeV　　B．16 MeV　　C．26 MeV　　D．52 MeV 解析：选C.核反应质量亏损Δm＝4×1.007 8 u－4.002 6 u＝0.028 6 u，释放的能量ΔE＝0.028 6×931 MeV ＝26.6 MeV，选项C正确.‎ 考情分析 命题研究 本专题为高考全国卷必考内容，从近几年高考试题可以看出无论2017年前的选考，还是近两年的必考，题型都以选择题为主，命题点多集中在光电效应、核反应方程、核能的计算，难度不大，多以识记型为主．命题特点由选考时的涉及面广、全的命题思想向集中考查某一知识点转变．山东模考对本模块的考查也比较多，还与电容器结合考查．在关注教材中的实验现象、规律的同时，要注重核反应方程、核能中的简单计算题的训练，还要加强本讲知识与生产、生活及科技应用相联系的习题的训练 ‎　光电效应现象 ‎【高分快攻】‎ ‎1．对光电效应规律的解释 - 17 -‎ 对应规律 对规律的解释 极限频率νc 电子从金属表面逸出，首先必须克服金属原子核的引力做功W0，要使照射光子能量不小于W0，对应的频率νc＝即极限频率 最大初动能 电子吸收光子能量后，一部分克服阻碍作用做功，剩余部分转化为光电子的初动能，只有直接从金属表面飞出的光电子才具有最大初动能，对于确定的金属，W0是一定的，所以光电子的最大初动能只随照射光的频率增大而增大，与照射光强度无关 瞬时性 光照射金属时，电子吸收一个光子的能量后，动能立即增大，不需要积累能量的时间 饱和电流 当发生光电效应时，增大照射光强度，包含的光子数增多，照射金属时产生的光电子增多，因而饱和电流变大 ‎2.光电效应的研究思路 ‎(1)两条线索 ‎(2)两条对应关系 ‎①光强大→光子数目多→发射光电子多→光电流大；‎ ‎②光子频率高→光子能量大→光电子的最大初动能大.‎ ‎【典题例析】‎ ‎ (2019·高考北京卷)光电管是一种利用光照射产生电流的装置，当入射光照在管中金属板上时，可能形成光电流．表中给出了6次实验的结果．‎ 组 次 入射光子的 能量/eV 相对 光强 光电流大 小/mA 逸出光电子的 最大动能/eV 第 一 组 ‎1‎ ‎2‎ ‎3‎ ‎4.0‎ ‎4．0‎ ‎4．0‎ 弱 中 强 ‎ 29‎ ‎43‎ ‎60‎ ‎0.9‎ ‎0．9‎ ‎0．9‎ 第 二 组 ‎4‎ ‎5‎ ‎6‎ ‎6.0‎ ‎6．0‎ ‎6．0‎ 弱 中 强 ‎27‎ ‎40‎ ‎55‎ ‎2.9‎ ‎2．9‎ ‎2．9‎ 由表中数据得出的论断中不正确的是(　　)‎ A．两组实验采用了不同频率的入射光 B．两组实验所用的金属板材质不同 - 17 -‎ C．若入射光子的能量为5.0 eV，逸出光电子的最大动能为1.9 eV D．若入射光子的能量为5.0 eV，相对光强越强，光电流越大 ‎[解析]　由于光子的能量E＝hν，又入射光子的能量不同，故入射光子的频率不同，A项正确；由爱因斯坦光电效应方程hν＝W＋Ek，可求出两组实验的逸出功均为3.1 eV，故两组实验所用的金属板材质相同，B项错误；由hν＝W＋Ek，逸出功W＝3.1 eV可知，若入射光子能量为5.0 eV，则逸出光电子的最大动能为1.9 eV，C项正确；相对光强越强，单位时间内射出的光子数越多，单位时间内逸出的光电子数越多，形成的光电流越大，故D项正确．‎ ‎[答案]　B ‎【题组突破】‎ 角度1　对光电效应规律的理解 ‎1．1905年是爱因斯坦的“奇迹”之年，这一年他先后发表了三篇具有划时代意义的论文，其中关于光量子的理论成功地解释了光电效应现象．关于光电效应，下列说法正确的是 (　　)‎ A．当入射光的频率低于极限频率时，不能发生光电效应 B．光电子的最大初动能与入射光的频率成正比 C．光电子的最大初动能与入射光的强度成正比 D．某单色光照射一金属时不发生光电效应，改用波长较短的光照射该金属一定发生光电效应 解析：选A.根据光电效应现象的实验规律，只有入射光频率大于极限频率才能发生光电效应，故A正确，D错误；根据光电效应方程，最大初动能与入射光频率为线性关系，但非正比关系，B错误；根据光电效应现象的实验规律，光电子的最大初动能与入射光强度无关，C错误．‎ 角度2　光电效应方程和图象问题 ‎2．小明用金属铷为阴极的光电管，观测光电效应现象，实验装置示意图如图甲所示．已知普朗克常量h＝6.63×10－34J·s.‎ ‎(1)图甲中电极A为光电管的____(填“阴极”或“阳极”)；‎ ‎(2)实验中测得铷的遏止电压Uc与入射光频率ν之间的关系如图乙所示，则铷的截止频率νc＝________Hz，逸出功W0＝________J；‎ ‎(3)如果实验中入射光的频率ν＝7.00×1014Hz，则产生的光电子的最大初动能Ek - 17 -‎ ‎＝________ J.‎ 解析：(1)在光电效应中，电子向A极运动，故电极A为光电管的阳极．‎ ‎(2)由题图可知，铷的截止频率νc为5.15×1014Hz，逸出功W0＝hνc＝6.63×10－34×5.15×1014J≈3.41×10－19J.‎ ‎(3)当入射光的频率为ν＝7.00×1014Hz时，由Ek＝hν－hνc得，光电子的最大初动能为Ek＝6.63×10－34×(7.00－5.15)×1014J≈1.23×10－19J.‎ 答案：(1)阳极 ‎(2)5.15×1014[(5.12～5.18)×1014均视为正确]‎ ‎3．41×10－19[(3.39～3.43)×10－19均视为正确]‎ ‎(3)1.23×10－19[(1.21～1.25)×10－19均视为正确]‎ 解决光电效应类问题的“3点注意”‎ 注意1：决定光电子最大初动能大小的是入射光的频率，决定光电流大小的是入射光光强的大小．‎ 注意2：由光电效应发射出的光电子由一极到达另一极，是电路中产生光电流的条件．‎ 注意3：明确加在光电管两极间的电压对光电子起到了加速作用还是减速作用．　 ‎ ‎　原子能级和能级跃迁 ‎【高分快攻】‎ ‎1．玻尔理论的三条假设 轨道量子化 核外电子只能在一些分立的轨道上运动 能量量子化 原子只能处于一系列不连续的能量状态 吸收或辐射 能量量子化 原子在两个能级之间跃迁时只能吸收或发射一定频率的光子 ‎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能量的绝对值，剩余能量为自由电子的动能．‎ ‎(3)一个氢原子跃迁发出可能的光谱线条数最多为(n－1)，而一群氢原子跃迁发出可能的光谱线条数可用N＝C＝求解．‎ ‎(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，故各能级的能量值均为负值；能量单位1 eV＝1.6×10－19 J.‎ ‎【典题例析】‎ ‎ (2018·高考天津卷)氢原子光谱在可见光区域内有四条谱线Hα、Hβ、Hγ和Hδ，‎ - 17 -‎ 都是氢原子中电子从量子数n>2的能级跃迁到n＝2的能级时发出的光，它们在真空中的波长由长到短，可以判定(　　)‎ A．Hα对应的前后能级之差最小 B．同一介质对Hα的折射率最大 C．同一介质中Hδ的传播速度最大 D．用Hγ照射某一金属能发生光电效应，则Hβ也一定能 ‎[解析]　Hα的波长最长，频率最低，由跃迁规律可知，它对应的前后能级之差最小，A项正确；由频率越低的光的折射率越小知，B项错误；由折射率n＝可知，在同一介质中，Hα的传播速度最大，C项错误；当入射光频率大于金属的极限频率可以使该金属发生光电效应现象，因νHβ<νHγ，所以Hβ不一定能使该金属发生光电效应现象，D项错误．‎ ‎[答案]　A ‎【题组突破】‎ ‎1．如图所示为氢原子的能级图，现有一群处于n＝3能级的激发态的氢原子，则下列说法正确的是(　　)‎ A．能发出6种不同频率的光子 B．波长最长的光是氢原子从n＝3能级跃迁到n＝1能级产生的 C．发出的光子的最小能量为12.09 eV D．处于该能级的氢原子至少需吸收1.51 eV能量的光子才能电离 解析：选D.一群处于n＝3能级的激发态的氢原子能发出C＝3种不同频率的光子，A错误；由辐射条件知氢原子由n＝3能级跃迁到n＝1能级辐射出的光子频率最大，波长最小，B错误；发出的光子的最小能量为E3－E2＝1.89 eV，C错误；n＝3能级对应的氢原子能量是－1.51 eV，所以处于该能级的氢原子至少需吸收1.51 eV能量的光子才能电离，D正确．‎ ‎2．氢原子部分能级的示意图如图所示．不同色光的光子能量如下表所示．‎ 色光 红 橙 黄 绿 蓝－靛 紫 光子能量 范围(eV)‎ ‎1.61～‎ ‎2．00‎ ‎2.00～‎ ‎2．07‎ ‎2.07～‎ ‎2．14‎ ‎2.14～‎ ‎2．53‎ ‎2.53～‎ ‎2．76‎ ‎2.76～‎ ‎3．10‎ 处于某激发态的氢原子，发射的光的谱线在可见光范围内仅有2条，其颜色分别为(　　)‎ - 17 -‎ ‎ ‎ A．红、蓝－靛　　　　　　　　 B．黄、绿 C．红、紫 D．蓝－靛、紫 解析：选A.原子发光时放出的光子的能量等于原子能级差，先分别计算各能级差，再由小到大排序．结合可见光的光子能量表可知，有两个能量分别为1.89 eV和2.55 eV的光子属于可见光，分别属于红光和蓝－靛光的范围，故答案为A.‎ ‎　原子核的衰变规律 ‎【高分快攻】‎ ‎1．衰变规律及实质 衰变类型 α衰变 β衰变 衰变方程 X→Y＋He X→Z＋e 衰变实质 ‎2个质子和2个中子结合成一个整体射出 中子转化为质子和电子 ‎2H＋2n→He n→H＋e 衰变规律 电荷数守恒、质量数守恒 ‎2.γ射线：γ射线经常是伴随着α衰变或β衰变同时产生的 名称 构成 符号 电荷量 质量 电离能力 贯穿本领 α射线 氦核 He ‎＋2e ‎4 u 最强 最弱 β射线 电子 e ‎－e u 较强 较强 γ射线 光子 γ ‎0‎ ‎0‎ 最弱 最强 ‎3.半衰期的理解 ‎(1)半衰期研究对象一定是大量的、具有统计意义的数量；‎ ‎(2)半衰期永不变；‎ ‎(3)半衰期的公式：N余＝N原，m余＝m原.‎ ‎【典题例析】‎ ‎ (2017·高考全国卷Ⅱ)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 - 17 -‎ 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 ‎[解析]　静止的铀核在衰变过程中遵循动量守恒，由于系统的总动量为零，因此衰变后产生的钍核和α粒子的动量等大反向，即pTh＝pα，B项正确；因此有＝，由于钍核和α粒子的质量不等，因此衰变后钍核和α粒子的动能不等，A项错误；半衰期是有半数铀核衰变所用的时间，并不是一个铀核衰变所用的时间，C项错误；由于衰变过程释放能量，根据爱因斯坦质能方程可知，衰变过程有质量亏损，因此D项错误．‎ ‎[答案]　B ‎【题组突破】‎ 角度1　对衰变规律的理解 ‎1.(多选)U是一种放射性元素，能够自发地进行一系列放射性衰变，如图所示，下列说法正确的是(　　)‎ A．图中a是84，b是206‎ B.Pb比U的比结合能大 C．Y和Z是同一种衰变 D．Y是β衰变，放出电子，电子是由中子转变成质子时产生的 解析：选 ABC.由Po变到Pb，质量数少4，知发生了一次α衰变，则电荷数少2，所以a＝84，由Bi变到　Tl，发生了一次α衰变，则b＝206，选项A、C正确，选项D错误；比结合能小的原子核结合或分裂成比结合能大的原子核时会出现质量亏损，根据爱因斯坦质能方程得知，一定释放核能，因此核反应放出能量，则Pb比U 的比结合能大，选项B正确．‎ 角度2　对半衰期及衰变次数的理解 ‎2．由于放射性元素Np的半衰期很短，所以在自然界中一直未被发现，只是在使用人工的方法制造后才被发现．已知Np经过一系列α衰变和β衰变后变成Bi，下列选项中正确的是(　　)‎ A.Bi的原子核比Np的原子核少28个中子 B.Np经过衰变变成Bi，衰变过程可以同时放出α粒子、β粒子和γ粒子 C．衰变过程中共发生了7次α衰变和4次β衰变 D.Np的半衰期等于任一个Np原子核发生衰变的时间 解析：选C.Bi的中子数为209－83＝126，Np的中子数为237－93＝144，Bi的原子核比Np的原子核少18个中子，A错误；Np经过一系列α衰变和β衰变后变成Bi，可以同时放出α粒子和γ粒子或者β粒子和γ粒子，不能同时放出三种粒子，B错误；衰变过程中发生α - 17 -‎ 衰变的次数为＝7(次)，β衰变的次数为2×7－(93－83)＝4(次)，C正确；半衰期是大量原子核衰变的统计规律，对少数原子核不适用，D错误．‎ 命题角度 解决方法 易错辨析 衰变射线的性质分析 从电离能力、贯穿本领等方面对比分析 α、β射线电性相反，而γ射线不带电但频率高，能量大 衰变方程的书写及理解 衰变方程遵循电荷数守恒、质量数守恒原则，且要从衰变的产生机理及本质分析 α衰变是原子核中的2个质子和2个中子结合成一个氦核并射出；β衰变是原子核中的中子转化为一个质子和一个电子，再将电子射出；γ衰变伴随着α衰变或β衰变同时发生，不改变原子核的质量数与电荷数，以光子形式释放出衰变过程中产生的能量 半衰期的理解及计算 半衰期的稳定性及计算公式 衰变是一个统计规律，对少数粒子不满足规律 ‎　核反应方程和核能计算 ‎【高分快攻】‎ ‎1．四种常见核反应 类型 可控性 核反应方程典例 衰 变 α衰变 自发 U→Th＋He β衰变 自发 Th→Pa＋e 人工转变 人工 控制 N＋He→O＋H(卢瑟福发现质子)‎ He＋Be→C＋n(查德威克发现中子)‎ Al＋He→P＋n 约里奥·居里夫妇发现放射性同位素，同时发现正电子 P→Si＋e 重核裂变 较容易 控制 U＋n→Ba＋‎ Kr＋3n 实际应用：原子弹、核电站、核航母等 轻核聚变 很难 控制 H＋H→He＋n 实际应用：氢弹、某些恒星内核反应 ‎2.对质能方程的理解 ‎(1)一定的能量和一定的质量相联系，物体的总能量和它的质量成正比，即E＝mc2.‎ 方程的含义：物体具有的能量与它的质量之间存在简单的正比关系，物体的能量增大，质量也增大；物体的能量减少，质量也减少．‎ - 17 -‎ ‎(2)核子在结合成原子核时出现质量亏损Δm，其能量也要相应减少，即ΔE＝Δmc2.‎ ‎(3)原子核分解成核子时要吸收一定的能量，相应的质量增加Δm，吸收的能量为ΔE＝Δmc2.‎ ‎【典题例析】‎ ‎ (2018·高考天津卷)国家大科学工程——中国散裂中子源(CSNS)于2017年8月28日首次打靶成功，获得中子束流，可以为诸多领域的研究和工业应用提供先进的研究平台．下列核反应中放出的粒子为中子的是(　　)‎ A.N俘获一个α粒子，产生O并放出一个粒子 B.Al俘获一个α粒子，产生P并放出一个粒子 C.B俘获一个质子，产生Be并放出一个粒子 D.Li俘获一个质子，产生He并放出一个粒子 ‎[解析]　根据核反应过程中质量数守恒及电荷数守恒可知，N＋He→O＋H，A项错误；Al＋He→P＋n，B项正确；B＋H→Be＋He，C项错误；Li＋H→He＋He，D项错误．‎ ‎[答案]　B ‎【题组突破】‎ 角度1　核反应的四种类型 ‎1．在下列描述核过程的方程中，属于α衰变的是________，属于β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＋e B.P→S＋e C.U→Th＋He D.N＋He→O＋H E.U＋n→Xe＋Sr＋2n F.H＋H→He＋n 解析：一个原子核自发地放出一个α粒子，生成一个新核的过程是α衰变，因此C项是α衰变；一个重核在一个粒子的轰击下，分裂成几个中等质量原子核的过程是重核的裂变，因此E项是重核的裂变；两个较轻的原子核聚合成一个较大的原子核，并放出粒子的过程是轻核的聚变，因此F项是轻核的聚变；另外，A、B项是β衰变，D项是原子核的人工转变．‎ 答案：C　AB　E　F 角度2　核能的计算 ‎2．(2017·高考全国卷Ⅰ)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2.013 6 u, He的质量为3.015 0 u，n的质量为1.008 7 u，1 u＝931 MeV/c2.氘核聚变反应中释放的核能约为(　　)‎ A．3.7 MeV　　　　　　　 B．3.3 MeV - 17 -‎ C．2.7 MeV D．0.93 MeV 解析：选B.氘核聚变反应的质量亏损为Δm＝2×2.013 6 u－(3.015 0 u＋1.008 7 u)＝0.003 5 u，释放的核能为ΔE＝Δmc2＝0.003 5×931 MeV/c2×c2≈3.3 MeV，选项B正确．‎ ‎ ‎(1)在求解核反应中的动量守恒时，常出现以下错误：‎ ‎①核反应中产生的新核和粒子的质量数的确定；‎ ‎②在列动量守恒式时，是否考虑放出的光子的动量；‎ ‎③核反应中动能并不守恒．‎ ‎(2)可以从以下几点防范：‎ ‎①根据核反应规律，确定新核和粒子的质量数；‎ ‎②根据题给条件明确是否考虑光子的动量；‎ ‎③若为放能核反应，反应后的动能等于反应前的动能与释放的核能之和．　 ‎ ‎(建议用时：25分钟)‎ 一、单项选择题 ‎1．(2019·淄博二模)我国科学家潘建伟院士预言十年左右量子通信将“飞”入千家万户．在通往量子论的道路上，一大批物理学家作出了卓越的贡献，下列有关说法正确的是(　　)‎ A．玻尔在1990年把能量子引入物理学，破除了“能量连续变化”的传统观念 B．爱因斯坦最早认识到了能量子的意义，提出光子说，并成功地解释了光电效应现象 C．德布罗意第一次将量子观念引入原子领域，提出了定态和跃迁的概念 D．普朗克大胆地把光的波粒二象性推广到实物粒子，预言实物粒子也具有波动性 解析：选B.普朗克在1900年把能量子引入物理学，破除了“能量连续变化”的传统观念，故A错误；爱因斯坦最早认识到了能量子的意义，为解释光电效应的实验规律提出了光子说，并成功地解释了光电效应现象，故B正确；玻尔第一次将量子观念引入原子领域，提出了定态和跃迁的概念，故C错误；德布罗意大胆地把光的波粒二象性推广到实物粒子，预言实物粒子也具有波动性，故D错误．‎ ‎2．(2018·高考北京卷)在核反应方程He＋7N→8O＋X中，X表示的是(　　)‎ A．质子　　　　　　　　　 B．中子 C．电子 D．α粒子 解析：选A.由核反应方程中，电荷数守恒和质量数守恒可知，X为H，选项A正确．‎ ‎3．(2019·青岛二中模拟)2019年夏天，中美贸易之争使国人了解了芯片的战略意义，芯片制作工艺非常复杂，光刻机是制作芯片的关键设备，其曝光系统最核心的部件之一是紫外光源．常见光源分为可见光：436 nm；紫外光(UV)：365 nm；深紫外光(DUV)：KrF准分子激光：248 nm，ArF准分子激光：193 nm；极紫外光(EUV)：10～15 nm.下列说法正确的是(　　)‎ - 17 -‎ A．波长越短，可曝光的特征尺寸就越小，就表示光刻的刀锋越锋利，刻蚀对于精度控制要求越高 B．光源波长越长，能量越大，曝光时间就越短 C．如果紫外光不能让某金属发生光电效应，极紫外光也一定不能 D．由康普顿效应可知深紫外光通过实物物质发生散射时会出现波长更短的成分 解析：选A.波长越短，可曝光的特征尺寸就越小，就表示光刻的刀锋越锋利，刻蚀对于精度控制要求越高，选项A正确；光源波长越长，则频率就越小，能量越小，选项B错误；极紫外光的波长小于紫外光的波长，则频率较大，如果紫外光不能让某金属发生光电效应，极紫外光不一定不能使该金属发生光电效应，选项C错误；由康普顿效应可知深紫外光通过实物物质发生散射时能量变小，频率变小，则会出现波长更长的成分，选项D错误．‎ ‎4．(2017·高考北京卷)2017年年初，我国研制的“大连光源”——极紫外自由电子激光装置，发出了波长在100 nm(1 nm＝10－9 m)附近连续可调的世界上最强的极紫外激光脉冲．大连光源因其光子的能量大、密度高，可在能源利用、光刻技术、雾霾治理等领域的研究中发挥重要作用．‎ 一个处于极紫外波段的光子所具有的能量可以电离一个分子，但又不会把分子打碎．据此判断，能够电离一个分子的能量约为(取普朗克常量h＝6.6×10－34 J·s，真空光速 c＝3×108 m/s)(　　)‎ A．10－21 J　　　　　　　 B．10－18 J C．10－15 J D．10－12 J 解析：选B.光子的能量E＝hν，c＝λν，联立解得E≈2×10－18 J，B项正确．‎ ‎5．(2019·高考物理全真模拟卷)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(　　)‎ A．h＝ B．h＝ C．h＝ D．h＝ - 17 -‎ 解析：选A.根据爱因斯坦光电效应方程Ek＝hν－W0及动能定理eUc＝Ek，得Uc＝ν－，所以图象的斜率k＝＝，得：h＝，故A项正确．‎ ‎6.(2017·高考天津卷)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(　　)‎ A.H＋H→He＋n B.7N＋He→8O＋H C.He＋Al→P＋n D.U＋n→Ba＋Kr＋3n 解析：选A.A项是氢元素的两种同位素氘和氚聚变成氦元素的核反应方程，B项是用α粒子轰击氮原子核发现质子的核反应方程，C项属于原子核的人工转变，D项属于重核的裂变，因此只有A项符合要求．‎ ‎7．(2019·济南模拟)核电站泄漏的污染物中含有碘131和铯137.碘131的半衰期约为8天，会释放β射线；铯137是铯133的同位素，半衰期约为30年，发生衰变时会辐射γ射线．下列说法正确的是(　　)‎ A．碘131释放的β射线由氦核组成 B．铯137衰变时辐射出的γ光子能量小于可见光光子能量 C．与铯137相比，碘131衰变更慢 D．铯133和铯137含有相同的质子数 解析：选D.β射线是高速运动的电子流，不是氦原子核，A错误；γ射线的频率大于可见光的频率，根据E＝hν可知，γ射线光子能量大于可见光光子能量，B错误；半衰期越短，衰变越快，C错误；铯133和铯137都是铯元素，是质子数相同而中子数不同的同位素，所以D正确．‎ ‎8．(2018·高考全国卷Ⅲ)1934年，约里奥—居里夫妇用α粒子轰击铝核Al，产生了第一个人工放射性核素X：α＋Al→n＋X.X的原子序数和质量数分别为(　　)‎ A．15和28　　　　　　 B．15和30　　　　　‎ C．16和30　　　　　　 D．17和31‎ 解析：选B.据α粒子和中子的质量数和电荷数写出核反应方程：He＋Al―→n＋X，结合质量数守恒和电荷数守恒得，A＝4＋27－1＝30，Z＝2＋13－0＝15，原子序数等于核电荷数，故B正确．‎ ‎9．(2019·咸阳二模)已知基态He＋的电离能力是54.4 eV，几种金属的逸出功如下表所示，He＋的能级En与n的关系与氢原子的能级公式类似，下列说法不正确的是(　　)‎ - 17 -‎ 金属 钨 钙 钠 钾 铷 W0(×10－19 J)‎ ‎7.26‎ ‎5.12‎ ‎3.66‎ ‎3.60‎ ‎3.41‎ A.为使处于静止的基态He＋跃迁到激发态，入射光子所需的能量最小为54.4 eV B．为使处于静止的基态He＋跃迁到激发态，入射光子所需的能量最小为40.8 eV C．处于n＝2激发态的He＋向基态跃迁辐射的光子能使上述五种金属都产生光电效应现象 D．发生光电效应的金属中光电子的最大初动能最大的是金属铷 解析：选A.根据玻尔理论En＝－，从基态路迁到n＝2所需光子能量最小，ΔE＝E2－E1＝E1＝40.8 eV，A错误，B正确；从n＝2激发态的He＋向基态跃迁辐射的光子能量为40.8 eV，金属钨的逸出功为7.26×10－19 J≈4.54 eV，故能使所列金属发生光电效应，由表中的数据可知金属铷的逸出功最小，故C正确；根据爱因斯坦的光电效应方程可知道从铷打出的光电子的最大初动能最大，D正确．‎ ‎10．(2019·烟台二模)下列说法正确的是(　　)‎ A．光电效应揭示了光的粒子性，康普顿效应揭示了光的波动性 B．玻尔原子理论提出了定态和跃迁的概念，能解释任何原子的光谱现象 C.Th(钍核)经过6次α衰变和2次β衰变后变成Pb(铅核)‎ D．一群处在n＝4能级的氢原子，最多可能向外辐射6种不同频率的光子 解析：选D.爱因斯坦提出光子假说，认为光子是一份一份的能量，从而建立的光电效应方程很好地解释了光电效应现象；康普顿效应也是揭示了光的粒子性，即光子和石墨中的电子发生相互作用后，光子的频率减小，且运动方向发生改变，满足动量守恒和能量守恒，故选项A错误；玻尔提出的氢原子能级结构模型，利用定态概念和能级跃迁的规律，只能很好地解释氢原子光谱，但是无法解释其他原子的光谱现象，故选项B错误；钍核质量数为232，铅核质量数为208，则α衰变次数为x＝＝6(次)，β衰变次数为y，y＝12＋82－90＝4(次)，故选项C错误；大量氢原子从n＝4向低能级跃迁，最多产生C＝6种不同频率的光子，故选项D正确．‎ 二、多项选择题 ‎11．在光电效应实验中，用频率为ν的光照射光电管阴极，发生了光电效应，下列说法正确的是(　　)‎ 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ν的光照射，一定不发生光电效应 D．改用频率大于ν的光照射，光电子的最大初动能变大 解析：选AD.增大入射光强度，单位时间内照射到单位面积的光电子数增加，‎ - 17 -‎ 则光电流将增大，故选项A正确；光电效应是否发生取决于照射光的频率，而与照射强度无关，故选项B错误；用频率为ν的光照射光电管阴极，发生光电效应，用频率较小的光照射时，若光的频率仍大于极限频率，则仍会发生光电效应，故选项C错误；根据hν－W逸＝mv2可知，增加照射光频率，光电子的最大初动能也增大，故选项D正确．‎ ‎12．(2019·高考天津卷)我国核聚变反应研究大科学装置“人造太阳”2018年获得重大突破，等离子体中心电子温度首次达到1亿度，为人类开发利用核聚变能源奠定了重要的技术基础．下列关于聚变的说法正确的是(　　)‎ A．核聚变比核裂变更为安全、清洁 B．任何两个原子核都可以发生聚变 C．两个轻核结合成质量较大的核，总质量较聚变前增加 D．两个轻核结合成质量较大的核，核子的比结合能增加 解析：选AD.与核裂变相比轻核聚变更为安全、清洁，A正确；自然界中最容易实现的聚变反应是氢的同位素氘与氚的聚变，不是任意两个原子核都能发生核聚变，B错误；两个轻核发生聚变结合成质量较大的核时，放出巨大的能量，根据E＝mc2可知，聚变反应中存在质量亏损，则总质量较聚变前减少，C错误；两个轻核结合成质量较大的核的过程中要释放能量，核子的平均质量减少，所以核子的比结合能增加，D正确．‎ ‎13．(2017·高考全国卷Ⅲ)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 解析：选BC.设该金属的逸出功为W，根据爱因斯坦光电效应方程有Ek＝hν－W，同种金属的W不变，则逸出光电子的最大初动能随ν的增大而增大，B项正确；又Ek＝eU，则最大初动能与遏止电压成正比，C项正确；根据上述有eU＝hν－W，遏止电压U随ν增大而增大，A项错误；又有hν－Ek＝W，W相同，则D项错误．‎ ‎14．(2019·揭阳高三二模)氦原子被电离出一个核外电子后，形成类氢结构的氦离子．已知基态氦离子能量为E1＝－54.4 eV，其能级的示意图如图所示，下列有关描述中正确的是(　　)‎ A．氦离子的能级是分立的 B．处于基态的氦离子能够吸收能量为43.2 eV的光子而发生跃迁 C．一群处于n＝3能级的氦离子自发向低能级跃迁时能发出3种不同频率的光子 - 17 -‎ D．若从n＝3能级的氦离子向n＝2能级跃迁时辐射的光能使某金属发生光电效应，则从n＝4能级向n＝3能级跃迁时辐射的光，一定能使该金属发生光电效应 解析：选AC.由氦离子的能级图知其能量是不连续的，是分立的，A正确；原子或离子吸收光子具有选择性，光子能量应为两个能级的能量差时方能被吸收，由能级图知没有两个能级的能量差为43.2 eV，B错误；由C＝3知一群氦离子能发出3种不同频率的光子，C正确；由于3、4两个能级的能量差小于2、3两个能级的能量差，因此从4能级向3能级跃迁时辐射的光不一定能使该金属发生光电效应，D错误．‎ 三、非选择题 ‎15．(2018·高考江苏卷)光电效应实验中，用波长为λ0的单色光A照射某金属板时，刚好有光电子从金属表面逸出．当波长为的单色光B照射该金属板时，光电子的最大初动能为________，A、B两种光子的动量之比为________．(已知谱朗克常量为h、光速为c)‎ 解析：题意可知，h＝W，Ek＝2h－W＝h；光子的动量与其波长成反比，所以两种光子动量之比为1∶2.‎ 答案：　1∶2‎ ‎16．(1)表示放射性元素碘131(I)β衰变的方程是________．‎ A.I→Sb＋He B.I→Xe＋e C.I→I＋n D.I→Te＋H ‎(2)现有四个核反应：‎ A.H＋H→He＋n B.U＋n→X＋Kr＋3n C.Na→Mg＋e D.He＋Be→C＋n ‎①________是发现中子的核反应方程，________是研究原子弹的基本核反应方程，________是研究氢弹的基本核反应方程．‎ ‎②求B中X的质量数和中子数．‎ 解析：(1)碘(I)的原子核内一个中子放出一个电子，变成一个质子，质量数没有发生变化，核电荷数增加1，所以生成54号元素Xe，放出一个电子，B选项正确．‎ ‎(2)①人工转变方程的特点是箭头的左边是氦核与常见元素的原子核．箭头的右边也是常见元素的原子核．D是查德威克发现中子的核反应方程，B是裂变反应，是研究原子弹的核反应方程．A是聚变反应，是研究氢弹的核反应方程．‎ - 17 -‎ ‎②由电荷数守恒和质量数守恒可以判定，X质量数为144，电荷数为56，所以中子数为144－56＝88.‎ 答案：(1)B　(2)①D　B　A ‎②144　88‎ - 17 -‎