高中物理高考 专题（09）原子物理（原卷版）

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专题（09）原子物理（原卷版）【专题考向】在原子物理这一部分内容中，主要考查光电效应，原子结构、原子核与核能。虽然对光电效应、原子结构原子核与核能的考查频率比较高，但是在复习的过程中，原子的能级和跃迁也应该引起高度的重视。高频考点：光电效应、原子的能级和跃迁、原子结构原子核与核能。【知识、方法梳理】1．光电效应的实验规律(1)任何一种金属都有一个截止频率，入射光的频率低于这个频率时不发生光电效应。(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)入射光照射到金属板上时，光电子的发射几乎是瞬时的，一般不会超过10－9 s。(4)当入射光的频率大于或等于截止频率时，饱和光电流的大小与入射光的强度成正比。2．光电效应方程(1)光电子的最大初动能Ek跟入射光子的能量hν和逸出功W0的关系为：Ek＝hν－W0。(2)截止频率νc＝。3．氢原子能级图(1)氢原子能级图如图所示。(2)一群氢原子处于量子数为n的激发态时，最多可能辐射出的光谱线条数：N＝C＝。4．原子核的衰变衰变类型α衰变β衰变衰变方程X→Y＋HeX→Y＋e衰变实质2个质子和2个中子结合成一整体射出核内的一个中子转化成了一个质子和一个电子2H＋2n→Hen→H＋e衰变规律电荷数守恒、质量数守恒5．核能(1)原子核的结合能：克服核力做功，使原子核分解为单个核子时吸收的能量，或若干单个核子在核力的作用下结合成原子核时放出的能量。(2)质量亏损：原子核的质量小于组成它的核子的质量之和的现象。注意质量数与质量是两个不同的概念。(3)质能方程：E＝mc2，即一定的能量和一定的质量相联系，物体的总能量与它的质量成正比。【热点训练】1、(多选)利用如图所示的电路研究光电效应现象，其中电极K由金属钾制成，其逸出功为2.25 eV。用某一频率的光照射时，逸出光电子的最大初动能为1.50 eV，电流表的示数为I。已知普朗克常量约为6.6×10－34 J·s，下列说法正确的是(　　)A．金属钾发生光电效应的截止频率约为5.5×1014 HzB．若入射光频率加倍，光电子的最大初动能变为3.00 eVC．若入射光频率加倍，电流表的示数变为2ID．若入射光频率加倍，遏止电压的大小将变为5.25 V 2、(多选)氢原子光谱如图甲所示，图中给出了谱线对应的波长，氢原子能级图如图乙所示。已知普朗克常量h＝6.63×10－34 J·s，已知可见光的频率范围约为4.2×1014 Hz～7.8×1014 Hz，则(　　)   A．Hα谱线对应光子的能量小于Hδ谱线对应光子的能量B．图甲所示Hα、Hβ、Hγ、Hδ四种光均属于可见光范畴C．Hβ对应光子的能量约为10.2 eVD．Hα谱线对应的跃迁是从n＝3能级到n＝2能级 3、真空中一个静止的镭原子核Ra经一次α衰变后变成一个新核Rn，衰变方程为Ra→Rn＋He，下列说法正确的是(　　)A．衰变后Rn核的动量与α粒子的动量相同B．衰变后Rn核的质量与α粒子的质量之和等于衰变前镭核Ra的质量C．若镭元素的半衰期为τ，则经过τ的时间，8个Ra核中有4个已经发生了衰变D．若镭元素的半衰期为τ，则经过2τ的时间，2 kg的Ra核中有1.5 kg已经发生了衰变 4、(多选)如图为氢原子光谱在可见光区域内的四条谱线Hα、Hβ、Hγ和Hδ，都是氢原子中电子从量子数n＞2的能级跃迁到n＝2的能级发出的光，根据此图可以判定(　　)A．Hα对应的原子前后能量之差最小B．同一介质对Hα的传播速度最大C．Hδ光子的动量最大D．用Hγ照射某一金属能发生光电效应，则用Hβ照射同一金属一定不能产生光电效应 5、(多选)如图甲是光电效应的实验装置图，图乙是光电流与加在阴极K和阳极A上的电压的关系图象，下列说法正确的是(　　) A．由图线①、③可知在光的颜色不变的情况下，入射光越强，饱和光电流越大B．由图线①、②、③可知对某种确定的金属来说，其遏止电压与入射光的频率有关C．遏止电压越大，说明从该金属中逸出的光电子的最大初动能越大D．不论哪种颜色的入射光，只要光足够强，就能发生光电效应 6、在匀强磁场中，一个原来静止的原子核，由于衰变放射出某种粒子，结果得到一张两个相切圆1和2的径迹照片如图所示，已知两个相切圆半径分别为r1、r2，则下列说法正确的是(　　)A．原子核可能发生α衰变，也可能发生β衰变B．径迹2可能是衰变后新核的径迹C．若衰变方程是U→Th＋He，则衰变后新核和射出的粒子的动能之比为117∶2D．若衰变方程是U→Th＋He，则r1：r2＝1∶45 7、关于物理学家和他们对物理学的贡献，下列说法正确的是(　　)A．爱因斯坦提出了光的电磁说B．麦克斯韦预言并证实了电磁波的存在C．玻尔建立了量子理论，并成功解释了各种原子的发光原理D．卢瑟福根据α粒子散射实验的结果提出了原子的核式结构模型 8、下列现象中，原子核结构发生了改变的是(　　)A．氢气放电管发出可见光            B．β衰变放出β粒子C．α粒子散射现象                    D．光电效应现象 9、下列说法正确的是(　　)A．原子核的结合能越大，原子核越稳定B．β衰变释放出电子，说明原子核内有电子C．氡的半衰期为3.8天，8个氡原子核经过7.6天后剩下2个氡原子核D．用频率为ν的入射光照射光电管的阴极，遏止电压为Uc，改用频率为2ν的入射光照射同一光电管，遏止电压大于2Uc 10、关于原子物理知识，下列说法正确的是(　　)A．升高放射性物质的温度，其半衰期变短B．发生光电效应现象时，增大入射光的频率，同一金属的逸出功变大C．Np经过7次α衰变和5次β衰变后变成BiD．根据玻尔理论，氢原子向低能级跃迁时只放出符合两能级能量差的光子 11、氢原子的能级公式为En＝E1(n＝1，2，3…)，其中基态能量E1＝－13.6 eV，能级图如图所示。大量氢原子处于量子数为n的激发态，由这些氢原子可能发出的所有光子中，频率最大的光子能量为－0.96E1，则n和可能发出的频率最小的光子能量分别为(　　)A．n＝5，0.54 eV              B．n＝5，0.31 eVC．n＝4，0.85 eV              D．n＝4，0.66 eV 12、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，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，图线与横轴交点的横坐标为5.15×1014 Hz.已知普朗克常量h＝6.63×10－34 J·s。则下列说法中正确的是(　　)  A．欲测遏止电压，应选择电源左端为正极B．当电源左端为正极时，滑动变阻器的滑片向右滑动，电流表的示数持续增大C．增大照射光的强度，产生的光电子的最大初动能一定增大D．如果实验中入射光的频率ν＝7.00×1014 Hz，则产生的光电子的最大初动能Ek约为1.2×10－19 J 13、如图所示，在垂直纸面向里的匀强磁场中，静止的铀U发生α衰变，生成新原子核X，已知α粒子和新核X在纸面内做匀速圆周运动，则(　　)A．原子核X的电荷数为91，质量数为236B．α粒子做顺时针圆周运动C．α粒子和原子核X的周期之比为10∶13D．α粒子和原子核X的半径之比为45∶2