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?(?0)单色光做实验,则其截止电压为______。已知电子的电荷量,真空中的光速和布朗克常量分别为e,
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
hc
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
14
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
208C.铯原子核(13355Cs)的结合能小于铅原子核(82Pb)的结合能
D.比结合能越大,原子核越不稳定 E.自由核子组成原子核时,其质量亏损所对应的能最大于该原子核的结合能
8、【2012·新课标】氘核和氚核可发生热核聚变而释放巨
34大的能量,该反应方程为:21H?1H??2He?x,式中x是C.①表示?射线,①表示?射线 D.①表示?射线,①表示?射线
10、【2010·全国1】原子核23892U经放射性衰变①变为原子
23490
Th,继而经放射性衰变①变为原子核23491Pa,再经放射
性衰变①变为原子核23492U。放射性衰变①、①和①依次为 A.?衰变、?衷变和?衰变 B.?衰变、?衷变和?衰变 C.?衰变、?衰变和?衰变 D.?衰变、?衰变和?衰变
11、【2016·江苏】贝克勒尔在120年前首先发现了天然放射现象,如今原子核的放射性在众多领域中有着广泛应用.下列属于放射性衰变的是
140A.146C?7N??1e
1139951B.23592U?0n?53I?39Sr?20n 241C.31H?1H?2He?0n
4301D.2713Al?2He?15P?0n
23212、【2015·上海】Th经过一系列α衰变和β衰变后变成9020882Pb,则208Pb比232Th少 8290第 4 页 共 4 页
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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