高考真题分类汇总专题03量子论和粒子物理附答案

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高考二轮复习·物理

专题3 量子论和粒子物理

一、波粒二象性基本知识

1、麦克斯韦建立了完整的电磁场理论，预言了电磁波的存在。

2、赫兹用实验验证了电磁场理论，发现了电磁波，也最早发现了光电效应。

3、普朗克提出能量子假设。

4、爱因斯坦提出光子说，建立了光电效应方程。

5、康普顿效应的意义：证明了爱因斯坦光子假说的正确性，揭示了光子不仅具有能量，还具有动量。 6、光子的能量E?h?，光子的动量p?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

3、【2015·全国1】在某次光电效应实验中，得到的遏制电压uc与入射光的频率?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，所用材料的逸出功可表示为。

h?。

7、光既有粒子性，又有波动性，也就是波粒二象性；光电效应说明光具有粒子性，光的干涉、衍射说明光具有波动性，光的偏振说明光波是横波。

8、光的粒子性，指的是光是“不连续的”，也宏观概念的粒子不；光的波动性，指的光子在空间各点出现的概率可用波动规律描述，光波是概率波，也与宏观概念的波不同。 9、德布罗意提出物质波假设：实物粒子既有粒子性，也有波动性（称为物质波）。 10、电磁波谱

4、【2015·全国2】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。

A．电子束通过双缝实验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

5、【2011·新课标】在光电效应试验中，某金属的截止频率相应的波长为?0，该金属的逸出功为______。若用波长为?（?

c和h h11、海森堡提出不确定关系?x??p?

4?6、【2012·江苏】A、B 两种光子的能量之比为2 :1,它们

12、光电子的最大初动能与遏止电压的关系：

都能使某种金属发生光电效应,且所产生的光电子最大初

12Ekm?mvm?eUc 动能分别为EA、EB。求A、B 两种光子的动量之比和该

2金属的逸出功。

13、逸出功与截止频率的关系：W0?h?0

14、光电效应方程：Ek?h??W0

习题

1、【2017·全国3】在光电效应实验中，分别用频率为va、

vb的单色光a、b照射到同种金属上，测得相应的遏止电

7、【2011·上海】用极微弱的可见光做双缝干涉实验，随

压分别为Ua和Ub、光电子的最大初动能分别为Eka和

着时间的增加，在屏上先后出现如图（a）、（b）、（c）

Ekb。h为普朗克常量。下列说法正确的是所示的图象，则

A．图象（a）表明光具有粒子性 A．若va?vb，则一定有Ua?Ub

B．图象（c）表明光具有波动性 B．若va?vb，则一定有Eka?Ekb

C．用紫外光观察不到类似的图象

C．若Ua?Ub，则一定有Eka?Ekb D．实验表明光是一种概率波 D．若va?vb，则一定有hva?Eka?hvb?Ekb

2、【2016·全国1】现用一光电管进行光电效应的实验，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

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8、【2010·江苏】（1）研究光电效应电路如图所示，用频A．密立根通过油滴实验测得了基本电荷的数值

率相同、强度不同的光分别照射密封真空管的钠极板（阴B．贝克勒尔通过对天然放射性现象的研究，发现了原子极K），钠极板发射出的光电子被阳极A吸收，在电路中中存在原子核

形成光电流。下列光电流I与A、K之间的电压UAK的关C．居里夫妇从沥青铀矿中分离出了钋（P0）和镭(Ra)两种

新元素系图象中，正确的是（）

D．卢瑟福通过а粒子散射实验，证实了在原子核内存在质子 E．汤姆孙通过阴极射线在电场和在磁场中的偏转实验，发现了阴极射线是由带负电的粒子组成，并测出了该粒子的比荷

2、【2010·新课标】用频率为v0的光照射大量处于基态的

氢原子，在所发射的光谱中仅能观测到频率分别为v1、v2、v3的三条谱线，且v3＞v2＞v1，则

A．v0＜v1 B．v3?v2?v1

（2）钠金属中的电子吸收光子的能量，从金属表面逸出，这就是光电子。光电子从金属表面逸出的过程中，其动量的大小_______(选填“增大、“减小”或“不变”)，原因是______________________________________________。

9、【2018·全国2】用波长为300 nm的光照射锌板，电子逸出锌板表面的最大初动能为1.28?10-19 J。已知普朗克常量为6.63?10-34 J·s，真空中的光速为3.00?108 m·s-1，能使锌产生光电效应的单色光的最低频率约为 A．1?1014 Hz B．8?1014 Hz C．2?1015 Hz D．8?1015 Hz

参考答案

1、BC 2、ACE 3、ek，?eb 4、ACD 5、

C．v0?v1?v2?v3 D．

111??v1v2v3

3、【2015·安徽】图示是?粒子（氦原子核）被重金属原子核散射的运动轨迹，M、N、P、Q是轨迹上的四点，在散射过程中可以认为重金属原子核静止不动。图中所标出的?粒子在各点处的加速度方向正确的是

A．M点 B．N点 C．P点 D．Q点

4、【2013·福建】在卢瑟福?粒子散射实验中，金箔中的hc?0?? 6、pA:pB?2:1，W0?EA?2EB 7、ABD 原子核可以看作静止不动，下列各图画出的是其中两个?e?0?粒子经历金箔散射过程的径迹，其中正确的是

8、（1）C；（2）减小，光电子受到金属表面层中力的阻碍作用（或需要克服逸出功） 9、B 10、

二、原子结构 A．B．C．D．基本知识 1、阴极射线的特点：遇到荧光物质能使其发光。 5、【2008·广东】有关氢原子光谱的说法正确的是 2、普里克发现了阴极射线，汤姆孙发现了电子。 A．氢原子的发射光谱是连续谱 3、密立根油滴实验测定了元电荷。 B．氢原子光谱说明氢原子只发出特定频率的光 4、汤姆孙通过对阴极射线的研究提出原子的“枣糕”模型，C．氢原子光谱说明氢原子能级是分立的

卢瑟福根据?粒子散射实验提出原子核式结构模型，玻尔D．氢原子光谱线的频率与氢原子能级的能量差无关通过对氢原子光谱的研究提出玻尔原子模型（能级结构）。

6、【2011·四川】氢原子从能级m跃迁到能级n时辐射红E15、氢原子能级公式：En?2， E1??13.6eV 光的频率为?1，从能级n跃迁到能级k时吸收紫光的频率n6、氢原子发射的光子能量公式：h??Em?En 7、量子数为n的氢原子，可形成的谱线数目为

?0，

n(n?1) 2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?2

B．辐射光子的能量为h?1?h?2 习题 C．吸收光子的能量为h?1?h?2 1、【2014·全国2】在人类对微观世界进行探索的过程中，

D．辐射光子的能量为h?1?h?2

科学实验起到了非常重要的作用。下列说法符合历史事实

的是

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7、【2011·全国】已知氢原子的基态能量为E1，激发态能

2量En?E1/n，其中n=2,3…。用h表示普朗克常量，c表示真空中的光速。能使氢原子从第一激发态电离的光子的最大波长为

习题

1、【2017·全国1】大科学工程“人造太阳”主要是将氚核聚变反应释放的能量用来发电，氚核聚变反应方程是

212123H?1H→3已知1H的质量为2.0136u，2He的2He?0n，

4hc2hc4hc9hcA．? B．? C．? D． ?

EEE3E111

质量为3.0150u，0n的质量为1.0087u，1u＝931MeV/c2。

1氘核聚变反应中释放的核能约为

A．3.7MeV B．3.3MeV C．2.7MeV D．0.93MeV

8、【2011·山东】氢原子能级如图，当氢原子从n?3跃迁2、【2017·全国2】一静止的铀核放出一个?粒子衰变成

2382344到n?2的能级时，辐射光的波长为656nm。以下判断正钍核，衰变方程为92U?90Th?2He，下列说法正确的确的是________. 是 a．氢原子从n?2跃迁到n?1的能级时，辐射光的波长大A．衰变后钍核的动能等于?粒子的动能于656nm B．衰变后钍核的动量大小等于?粒子的动量大小 b．用波长为325nm的光照射，可使氢原子从n?1跃迁到C．铀核的半衰期等于其放出一个?粒子所经历的时间 n?2的能级 D．衰变后?粒子与钍核的质量之和等于衰变前铀核的质c．一群处于n?3能级上的氢原子向低能级跃迁时最多产量生3种谱线

d．用波长为633nm的光照射，不能使氢原子从n?2跃迁3、【2016·全国2】在下列描述的核过程的方程中，属于α到n?3的能级衰变的是________，属于β衰变的是_______，属于裂变的

是_________，属于聚变的是_________。

140A．146C?7N??1e

320B．3215P?16S??1e 2344C．23892U?90Th?2He

4171D．147N?2He?8O?1H

参考答案

1、ACE 2、B 3、C 4、C 5、BC 6、D 7、C 8、CD 9、

三、原子核基本知识

1、贝克勒尔发现天然放射现象，揭示了原子核具有复杂的结构。实例：

2344（1）?衰变：23892U?90Th?2He

2340（2）?衰变：23490Th?91Pa?-1e

（3）?辐射：?衰变和?衰变后，原子核处于高能级，不稳定，要向低能级跃迁，放出?光子。所以，?辐射不能独立发生。

2、卢瑟福发现了质子，预言了中子的存在。

1441717N?2He?8O?1H

3、查德威克发现了中子。

941214Be?2He?6C?0n

4、约里奥—居里夫妇发现了稳定的人工放射性。 2743013030013Al?2He?15P?0n，15P?14Si?1e，注意此处的正电子，但他们没注意，随后由安德森发现并全面研究，所以正电子的发现归于安德森名下。

5、哈恩与斯特拉斯曼发现了铀核的裂变，迈特纳对此作出

1144891了理论解释。23592U?0n?56Ba?36Kr?30n 3416、核聚变：21H?1H?2He?0n

1140941E．23592U?0n?54Xe?38Sr?20n

241F．31H?1H?2He?0n

274、【2016·全国3】一静止的铝原子核13Al俘获一速度为

m/s1.0?107m/s的质子p后，变为处于激发态的硅原子核2814Si，下列说法正确的是_________

2728A．核反应方程为p?13Al?14Si

B．核反应方程过程中系统动量守恒 C．核反应过程中系统能量不守恒

D．核反应前后核子数相等，所以生成物的质量等于反应物的质量之和

E．硅原子核速度的数量级为105m/s，方向与质子初速度方向一致

5、【2014·全国1】关于天然放射性，下列说法正确的是。

A．所有元素都可能发生衰变

B．放射性元素的半衰期与外界温度无关

C．放射性元素与别的元素形成化合物时仍具有放射性 D．?、?和?三种射线中，?射线的穿透能力最强 E．一个原子核在一次衰变中可同时放出?、?和?三种射线

6、【2013·全国1】一质子束入射到静止靶核2713Al上，产生如下核反应：p?2713Al?X?n，式中p代表质子，n代表中子，X代表核反应产生的新核．由反应式可知，新核X的质子数为，中子数为。

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A．16个中子，8个质子 B．8个中子，l6个质子 C．24个中子，8个质子 D．8个中子，24个质子

13、【2015·山东】C发生放射性衰变成为14N，半衰期约5700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的比列继续减少，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5700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 34某种粒子。已知：21H、1H、2He和粒子x的质量分别为14、【2018·全国3】1934年，约里奥-居里夫妇用α粒子2.0141u、3.0161u、4.0026u和1.0087u；1u=931.5MeV/c2，

轰击铝核2713Al，产生了第一个人工放射性核素X：c是真空中的光速。由上述反应方程和数据可知，粒子x27是_____，该反应释放出的能量为_________ MeV（结果保α+13Al?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 留3位有效数字）

9、【2014·福建】如图，放射性元素镭衰变过程中释放出?、参考答案

?、?三种射线，分别进入匀强电场和匀强磁场中，下列1、B 2、B 3、C，AB，E，F 4、ABE 5、BCD 6、

1n（或中子），17.6 9、C 14，13 7、ABC 8、0说法正确的是

10、A 11、A 12、A 13、AC 14、B A．①表示?射线，①表示?射线

B．①表示?射线，①表示?射线

7、【2013·全国2】关于原子核的结合能，下列说法正确的

是

A．原子核的结合能等于使其完全分解成自由核子所需的最小能量

B．一重原子核衰变成α粒子和另一原子核，衰变产物的结合能之和一定大于原来重核的结合能