2020届高考物理一轮复习 专题十三 波粒二象性 原子和原子核课件

专题十三波粒二象性原子和原子核2010~2019年高考全国卷考情一览表年份题号·考点·情景图方法·技巧201035.(1)原子能级跃迁中的能量问题201135.(1)爱因斯坦光电效应方程的应用201235.(1)核反应与核能的计算20131卷35.(1)核反应方程式的书写2卷35.(1)原子核的结合能的理解20141卷35.(1)天然放射现象的理解2卷35.(1)原子物理中的物理学史问题20151卷35.(1)光电效应方程的应用2卷35.(1)光的波粒二象性的理解20161卷35.(1)光电效应基本规律的理解2卷35.(1)核反应类型的辨析3卷35.(1)核反应过程的动量和能量问题年份题号·考点·情景图方法·技巧20171卷17.核反应与核能的计算2卷15.核反应以及核反应中动量和能量问题3卷19.光电效应基本规律的理解20182卷17.光电效应和光速公式的应用3卷14.核反应20191卷14.原子能级跃迁中能量问题2卷15.核能计算、质能方程命题研究本专题内容是近代物理的初步知识,从高考命题看,考查的内容都是对基本概念和规律的理解,题目难度比较小,考查覆盖面比较广。考查的主要内容有:一、近代物理的有关物理学史内容;二、光电效应基本规律的理解和爱因斯坦光电效应方程的应用;三、核反应方程式的书写;四、核反应过程中的动量和能量问题。考点65考点66考点67考点65光电效应波粒二象性答案P2851.(2019·天津,5,6分,难度★)右图为a、b、c三种光在同一光电效应装置中测得的光电流和电压的关系。由a、b、c组成的复色光通过三棱镜时,下述光路图中正确的是(C)解析由题图可知b光发生光电效应时的遏止电压最大,由光电效应方程可知,b光的频率最大、a光的频率最小,即b光在同一介质中的折射率最大、a光的折射率最小,故只有选项C正确。考点65考点66考点672.(2018·全国2,17,6分,难度★)用波长为300nm的光照射锌板,电子逸出锌板表面的最大初动能为1.28×10-19J,已知普朗克常量为6.63×10-34J·s,真空中的光速为3.00×108m·s-1,能使锌产生光电效应的单色光的最低频率约为(B)A.1×1014HzB.8×1014HzC.2×1015HzD.8×1015Hz解析对逸出电子,根据光电方程有,hν=Ek+W,ν=,W=hν0,其中,Ek=1.28×10-19J,λ=300nm=3×10-7m,得ν0≈8×1014Hz,选项B正确。物理观念𝑐𝜆考点65考点66考点673.(2017·全国3,19,6分,难度★)(多选)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(BC)A.若νaνb,则一定有UaUbB.若νaνb,则一定有EkaEkbC.若UaUb,则一定有EkaEkbD.若νaνb,则一定有hνa-Ekahνb-Ekb解析根据光电效应方程Ek=hν-W和光电子的最大初动能与遏止电压的关系-eU=0-Ek,得eU=hν-W,A错,B、C正确;若νaνb,则一定有hνa-Eka=hνb-Ekb=W,D错。考点65考点66考点674.(2016·全国1,35(1),5分,难度★)(多选)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(ACE)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光的频率有关,与入射光的光强无关解析根据光电效应的实验规律可知,选项A、C正确,选项B、D错误;根据Uc=可知,遏止电压的大小与入射光的频率有关,与入射光的强度无关,选项E正确。ℎ𝜈𝑒考点65考点66考点675.(2016·北京,13,6分,难度★)处于n=3能级的大量氢原子,向低能级跃迁时,辐射光的频率有(C)A.1种B.2种C.3种D.4种解析氢原子能级跃迁如图所示:氢原子从第3能级跃迁至第2能级,从第2能级跃迁至第1能级,从第3能级直接跃迁至第1能级,共辐射3种不同频率的光子。考点65考点66考点676.(2016·海南,12C(1),4分,难度★)(多选)下列说法正确的是(ACD)A.爱因斯坦在光的粒子性的基础上,建立了光电效应方程B.康普顿效应表明光子只具有能量,不具有动量C.玻尔的原子理论成功地解释了氢原子光谱的实验规律D.卢瑟福根据α粒子散射实验提出了原子的核式结构模型E.德布罗意指出微观粒子的动量越大,其对应的波长就越长解析爱因斯坦提出了光子假说,建立了光电效应方程,故选项A正确;康普顿效应表明光不仅具有能量,还具有动量,故选项B错误;玻尔的原子理论成功地解释了氢原子光谱的实验规律,故选项C正确;卢瑟福根据α粒子散射实验提出了原子核式结构模型,故选项D正确;微观粒子的德布罗意波长为λ=,其中p为微观粒子的动量,故动量越大,则对应的波长就越短,选项E错误。ℎ𝑝考点65考点66考点677.(2015·全国2,35(1),5分,难度★)(多选)实物粒子和光都具有波粒二象性,下列事实中突出体现波动性的是(ACD)A.电子束通过双缝实验装置后可以形成干涉图样B.β射线在云室中穿过会留下清晰的径迹C.人们利用慢中子衍射来研究晶体的结构D.人们利用电子显微镜观测物质的微观结构E.光电效应实验中,光电子的最大初动能与入射光的频率有关,与入射光的强度无关解析干涉、衍射是波具有的特性,A、C项正确;β射线在云室中留下径迹是由于其电离作用,与波动性无关,B项错误;由于存在衍射现象,且波长越长,衍射越明显,而衍射现象限制了显微镜的分辨本领,高速电子束的物质波波长比可见光的波长小得多,所以人们研制出电子显微镜观测物质的微观结构,D项正确;由Ek=hν-W0知E项错误。本题符合要求的是A、C、D选项。考点65考点66考点678.(2014·广东,18,6分,难度★)(多选)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(AD)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增大入射光的强度,单位时间内逸出的光电子数目增多,光电流增大,A项正确;光电效应的发生与入射光的强度无关,B项错误;入射光频率小于ν时,若仍大于金属的截止频率,仍能发生光电效应,C项错误;增大入射光的频率时,由爱因斯坦光电效应方程Ek=hν-W0可知,光电子的最大初动能变大,D项正确。考点65考点66考点679.(2014·上海,6,2分,难度★)在光电效应的实验结果中,与光的波动理论不矛盾的是(C)A.光电效应是瞬时发生的B.所有金属都存在极限频率C.光电流随着入射光增强而变大D.入射光频率越高,光电子最大初动能越大解析光的波动理论认为只要光照射的时间足够长、足够强就能发生光电效应,且光电子的初动能就大,但实验中金属表面溢出电子的条件是入射光的频率高于金属的极限频率,发生是瞬时的,且入射光频率越高,光电子最大初动能越大,这与光的波动理论相矛盾,故A、B、D三项错误;波动理论认为光强度越大,光电流越大;光电效应中认为光强度越大,光子越多,金属表面溢出的光电子越多,即光电流越大,所以该实验结果与波动理论不矛盾,故C项正确。考点65考点66考点6710.(2013·上海,2,2分,难度★)当用一束紫外线照射锌板时,产生了光电效应,这时(C)A.锌板带负电B.有正离子从锌板逸出C.有电子从锌板逸出D.锌板会吸附空气中的正离子解析发生光电效应时,有电子从锌板逸出,锌板带上正电,A、B两项错误,C项正确;锌板带正电,吸附空气中的负离子,D项错误。考点65考点66考点6711.(2013·上海,17,3分,难度★★)(多选)某半导体激光器发射波长为1.5×10-6m,功率为5.0×10-3W的连续激光。已知可见光波长的数量级为10-7m,普朗克常量h=6.63×10-34J·s,该激光器发出的(BD)A.是紫外线B.是红外线C.光子能量约为1.3×10-18JD.光子数约为每秒3.8×1016个解析由于激光的波长大于可见光的波长,所以激光是红外线,A项错误,B项正确;光子能量hν=ℎ𝑐𝜆=1.3×10-19J,C项错误;每秒发出的光子数n=𝑃ℎ𝜈=3.8×1016个,D项正确。考点65考点66考点6712.(2013·北京,20,6分,难度★)以往我们认识的光电效应是单光子光电效应,即一个电子在极短时间内只能吸收到一个光子而从金属表面逸出。强激光的出现丰富了人们对于光电效应的认识,用强激光照射金属,由于其光子密度极大,一个电子在极短时间内吸收多个光子成为可能,从而形成多光子光电效应,这已被实验证实。光电效应实验装置示意如图。用频率为ν的普通光源照射阴极K,没有发生光电效应。换用同样频率ν的强激光照射阴极K,则发生了光电效应;此时,若加上反向电压U,即将阴极K接电源正极,阳极A接电源负极,在KA之间就形成了使光电子减速的电场。逐渐增大U,光电流会逐渐减小;当光电流恰好减小到零时,所加反向电压U可能是下列的(其中W为逸出功,h为普朗克常量,e为电子电荷量)(B)考点65考点66考点67A.U=ℎ𝜈𝑒−𝑊𝑒B.U=2ℎ𝜈𝑒−𝑊𝑒C.U=2hν-WD.U=5ℎ𝜈2𝑒−𝑊𝑒解析由题意可知,一个电子一次吸收了n个光子,则有eU=nhν-W,整理得U=𝑛ℎ𝜈𝑒−𝑊𝑒,因n只能取整数且n≥2,故选项B正确。考点65考点66考点6713.(2018·江苏,12C(2),4分,难度★)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𝜆02的单色光B照射该金属板时,光电子的最大初动能为ℎ𝑐𝜆0,A、B两种光子的动量之比为1∶2。(已知普朗克常量为h、光速为c)解析由题意知ℎ𝑐𝜆0=W,ℎ𝑐𝜆02=W+Ekm,联立可得:Ekm=ℎ𝑐𝜆0。光子A的动量pA=ℎ𝜆0,光子B的动量pB=ℎ𝜆02,联立可得:𝑝𝐴𝑝𝐵=12考点65考点66考点6714.(2017·江苏,12C(2),4分,难度★)质子被加速到相同动能时,质子的动量小于(填“大于”“小于”或“等于”)α粒子的动量,质子和α粒子的德布罗意波波长之比为2∶1。解析由p=2𝑚𝐸k,故在Ek相等时,𝑝1𝑝2=𝑚1𝑚2=12,故质子动量小于α粒子的动量。由p=ℎ𝜆,故λ=ℎ𝑝,所以𝜆1𝜆2=𝑝2𝑝1=21。(11H)和α粒子(24He)考点65考点66考点6715.(2015·全国1,35(1),5分,难度★)在某次光电效应实验中,得到的遏止电压Uc与入射光的频率ν的关系如图所示。若该直线的斜率和截距分别为k和b,电子电荷量的绝对值为e,则普朗克常量可表示为ek,所用材料的逸出功可表示为-eb。解析由Ek=hν-W0和Ek=eUc得Uc=ℎ𝑒ν-𝑊0𝑒,结合图象有k=ℎ𝑒,b=-𝑊0𝑒,解得h=ek,W0=-eb。考点65考点66考点6716.(2013·浙江,14,10分,难度★★)小明用金属铷为阴极的光电管,观测光电效应现象,实验装置示意如图甲所示。已知普朗克常量h=6.63×10-34J·s。甲乙考点65考点66考点67(1)图甲中电极A为光电管的阳极(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=(5.12~5.18)×1014Hz,逸出功W0=(3.39~3.43)×10-19J;(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=(1.21~1.25)×