- 波粒二象性
- 共545题
（1）下列说法中正确的是______
A．β衰变现象说明电子是原子核的组成部分
B．目前已建成的核电站的能量来自于重核裂变
C．一群氢原子从n=3的激发态跃迁到基态时，能辐射3种不同频率的光子
D．卢瑟福依据极少数α粒子发生大角度散射提出了原子核式结构模型
（2）光照射到金属上时，一个光子只能将其全部能量传递给一个电子，一个电子一次只能获取一个光子的能量，成为光电子，因此极限频率是由______（金属/照射光）决定的．如图所示，当用光照射光电管时，毫安表的指针发生偏转，若再将滑动变阻器的滑片P向右移动，毫安表的读数不可能______（变大/变小/不变）．
（3）有两个质量为m的均处于基态的氢原子A、B，A静止，B以速度v0与之发生碰撞．己知碰撞前后二者的速度均在一条直线上，碰撞过程中部分动能有可能被某一氢原子吸收，从而该原子由基态跃迁到激发态，然后，此原子向低能级态跃迁，并发出光子．若氢原子碰撞后发出一个光子，则速度v0至少需要多大？已知氢原子的基态能量为E1（E1＜0）．
正确答案
（1）
A、β粒子是原子核衰变时由中子转化而来，不能说明原子核中含有电子．故A错误．
B、目前已建成的核电站以铀为燃料，其能量来自于铀核的裂变．故B正确．
C、一群氢原子从n=3的激发态跃迁到基态时，任意两个能级间跃迁一次，共能辐射
D、卢瑟福依据极少数α粒子发生大角度散射，认为只有原子的所有正电荷和几乎全部质量都集中在一个中心，才能发生大角度偏转，从而提出了原子核式结构模型．故D正确．
故选BCD．
（2）极限频率γ=
（3）为使氢原子从基态跃迁到激发态，需要的能量最小时跃迁到n=2的激发态，根据玻尔理论：所需要的最小能量△E=E2-E1=
原子向低能级态跃迁时，发出的光子频率为γ，则hγ=△E=-
对于A、B碰撞过程，根据动量守恒和能量守恒得：
mv0=m（vA+vB）+
由②知：mv0＞
又因为v0＜＜c，
所以mv0＞＞
mv0=m（vA+vB）③
由①③能量的最小值可得：
，并得到原子向值值低能级态跃迁时，发出的光子频率，
故答案为：金属，变小
（1）以下有关近代物理内容的若干叙述中，正确的是
[ ]
A、一束光照射到某金属表面时，能发生光电效应，此时若减弱照射光的强度，则很有可能不能发生光电效应
B、物质波既是一种电磁波，又是一种概率波
C、氢原子的核外电子由较高能级跃迁到较低能级时，要释放一定频率的光子，同时电子的动能增加，电势能减小
D、在核聚变反应中，由于要释放能量，发生质量亏损，所以聚变后的原子的总质量数要减少
（2）第一代核反应堆以铀235为裂变燃料，而在天然铀中占99%的铀238不能被利用，为了解决这个问题，科学家们研究出快中子增殖反应堆，使铀238变成高效核燃料。在反应堆中，使用的核燃料是钚239，裂变时释放出快中子，周围的铀238吸收快吕子后变成铀239，铀239（
（3）如图所示，位于光滑水平桌面上的小滑块P和Q都可视为质点，质量分别为m和3m。Q与轻弹簧相连，若Q静止，P以某一速度v向Q运动，并与弹簧发生碰撞。求P、Q速度相等时两者的速度是多大？此时弹簧弹性势能多大？
正确答案
（1）C
（2）两次，
（3）由动量守恒：
得：v1＝v/4
则
利用光电管产生光电流的电路如图所示．电源的正极应接在______端（填“a”或“b”）；若电流表读数为8μA，则每 秒从光电管阴极发射的光电子至少是______个（已知电子电量为 l.6×10-19C）
正确答案
从光电管阴极K发射的光电子，要在回路中定向移动形成电流，A端应该与电源的正极相连，这样电子出来即可被加速，从而在回路中形成电流；
每秒在回路中通过的电量为：Q=It ①
所以产生的光电子数目至少为：n=
联立①②得：n=5×1013个．
故答案为：a，5×1013．
（选修模块3-5）
（1）下列说法正确的是______．
A．玻尔原子理论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，成功地解释了氢原子光谱的实验规律
B．原子核发生α衰变时，新核与α粒子的总质量等于原来的原子核的质量
C．氢原子的核外电子由离原子核较远的轨道跃迁到离核较近的轨道上时氢原子的能量减少
D．在原子核中，比结合能越小表示原子核中的核子结合得越牢固
（2）如图所示为研究光电效应的电路图，对于某金属用紫外线照射时，电流表指针发生偏转．将滑动变阻器滑动片向右移动的过程中，电流表的示数不可能______（选填“减小”、“增大”）． 如果改用频率略低的紫光照射，电流表______（选填“一定”、“可能”或“一定没”）有示数．
（3）在光滑水平面上，一个质量为m，速度为υ的A球，与质量也为m的另一静止的B球发生正碰，若它们发生的是弹性碰撞，碰撞后B球的速度是多少？若碰撞后结合在一起，共同速度是多少？
正确答案
（1）A、玻尔原子理论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，成功地解释了氢原子光谱的实验规律．故A正确．
B、原子核发生α衰变时，由于有质量亏损，新核与α粒子的总质量不等于原来的原子核的质量．故B错误．
C、氢原子的核外电子由离原子核较远的轨道跃迁到离核较近的轨道上时，能级变小，则氢原子的能量减小．故C正确．
D、比结合能越大的原子核中的核子结合得越牢固．故D错误．
故选AC．
（2）AK间所加的电压为正向电压，发生光电效应后的光电子在光电管中加速，滑动变阻器滑动片向右移动的过程中，若光电流达到饱和，则电流表示数不变，若光电流没达到饱和电流，则电流表示数增大，所以滑动变阻器滑动片向右移动的过程中，电流表的示数不可能减小．
紫光的频率小于紫外线，紫外线照射能发生光电效应，但是紫光照射不一定能发生光电效应．所以电流表可能有示数．
（3）弹性碰撞的过程中，动量守恒，机械能守恒，有：mv=mvA+mvB，
解得vB=v，vA=0．
若碰撞后结合在一起，根据动量守恒定律得，
mv=2mv′
解得v′=
答：若它们发生的是弹性碰撞，碰撞后B球的速度是v，若碰撞后结合在一起，共同速度是
故答案为：（1）AC （2）减小 可能 （3）υ，
（1）下面核反应中X代表中子的是______
A．
B．
C．
D．
（2）在光滑的水平面上有甲、乙两个物体发生正碰，已知甲的质量为1kg，乙的质量为3kg，碰前碰后的位移时间图象如图所示，碰后乙的图象没画，则碰后乙的速度大小为______m/s，碰撞前后乙的速度方向______（填“变““不变“）
（3）从某金属表面逸出光电子的最大初动能Ek与入射光的频率v的图象如下图所示，则这种金属的截止频率是______HZ；普朗克常量是______J/Hz．
正确答案
（1）根据核反应方程前后质量数守恒、电荷数守恒知：X在A中代表质子，B中代表中子，C中代表电子，D中代表中子；故选BD．
（2）以初速度方向为正方向；
由x-t图象可知，碰撞前v乙=
碰撞后v甲′=
对甲、乙组成的系统，由动量守恒定律得：m甲v甲+m乙v乙=m甲v甲′+m乙v乙′；
解得v乙=0.1m/s＞0，故方向也不变．
（3）根据爱因斯坦光电效应方程，有：
Ek=hv-W0
结合图象，斜率表示普朗克常量，故
h=
当v=6.5×1014Hz时，Ek=0.9eV；当v=5×1014Hz时，Ek=0.3eV；
故当Ek=0时，截止频率v0=
故答案为：（1）BD；（2）0.1，不变；（3）4.3（±0.1）×1014Hz，（ 6.2～6.8）×10-34Js．
A．（1）为了将空气装入气瓶内，现将一定质量的空气等温压缩，空气可视为理想气体．下列图象能正确表示该过程中空气的压强p和体积V关系的是______．
（2）在将空气压缩装入气瓶的过程中，温度保持不变，外界做了24kJ的功．现潜水员背着该气瓶缓慢地潜入海底，若在此过程中，瓶中空气的质量保持不变，且放出了5kJ的热量．在上述两个过程中，空气的内能共减小______kJ，空气______（选填“吸收”或“放出”）的总能量为______kJ．
（3）已知潜水员在岸上和海底吸入空气的密度分别为1.3kg/m3和2.1kg/m3，空气的摩尔质量为0.029kg/mol，阿伏加德罗常数NA=6.02×1023mol-1．若潜水员呼吸一次吸入2L空气，试估算潜水员在海底比在岸上每呼吸一次多吸入空气的分子数．（结果保留一位有效数字）
B．（1）激光具有相干性好，平行度好、亮度高等特点，在科学技术和日常生活中应用广泛．下面关于激光的叙述正确的是______．
A．激光是纵波
B．频率相同的激光在不同介质中的波长相同
C．两束频率不同的激光能产生干涉现象
D．利用激光平行度好的特点可以测量月球到地球的距离
（2）如图甲所示，在杨氏双缝干涉实验中，激光的波长为5.30×10-7m，屏上P点距双缝S1和S2的路程差为7.95×10-7m，则在这里出现的应是______（选填“明条纹”或“暗条纹”）．现改用波长为6.30×10-7m的激光进行上述实验，保持其他条件不变，则屏上的条纹间距将______（选填“变宽”、“变窄”或“不变”）．
（3）如图乙所示，一束激光从O点由空气射入厚度均匀的介质，经下表面反射后，从上面的A点射出．已知入射角为i，A与O 相距l，介质的折射率为n，试求介质的厚度d．
C．（1）研究光电效应电路如图所示．用频率相同、强度不同的光分别照射密封真空管的钠极板（阴极K），钠极板发射出的光电子被阳极A吸收，在电路中形成光电流．下列光电流I与A、K之间的电压UAK的关系图象中，正确的是______．
（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______．
（3）已知氢原子处在第一、第二激发态的能级分别为-3.40eV和-1.51eV，金属钠的截止频率为5.53×1014Hz，普朗克常量h=6.63×10-34J•s．请通过计算判断，氢原子从第二激发态跃迁到第一激发态过程中发出的光照射金属钠板，能否发生光电效应．
正确答案
A．（1）等温变化中，P-
故选B．
（2）第一个过程中气体等温变化，因此内能不变，根据△U=W+Q可知，外界对气体做功等于气体放出的热量，故放出热量为24KJ；
第二个过程中，氧气瓶体积不变，故W=0，根据△U=W+Q可知，放出5KJ热量，内能将减小5KJ；
故两个过程总共放出热量为29KJ．
故答案为：5；放出；29．
（3）设空气的摩尔质量为M，在海底和岸上的密度分别为p海和p岸．一次吸入空气的体积为V，则有：
△n=
故潜水员在海底比在岸上每呼吸一次多吸入空气的分子数为△n=3×1022．
B．（1）A、激光属于电磁波，电磁波为横波，故A错误；
B、频率相同的激光在不同介质中波长不相同，真空中波长最长，其它介质中波长小于真空中波长，故B错误；
C、波产生干涉的前提条件是频率相同，故C错误；
D、利用激光平行度好的特点可以测量月球到地球的距离，故D正确．
故选D．
（2）n=
条纹间距为：△x=
故答案为：暗条纹，变宽．
（3）设折射角我r，根据折射定律有：
由几何关系有：l=2dtanr ②
联立①②解得：d=
C．（1）光电子的最大初动能与入射光的频率有关，与光照强度无关，因此在入射光频率相同的情况下，遏止电压相同，在能发生光电效应的前提下，光电流随着光照强度增大而增大，故ABD错误，C正确．
故选C．
（2）由于光电子受到金属表面层中力的阻碍作用，因此光电子从金属表面层逸出过程中，动量减小．
故答案为：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）．
（3）氢原子放出的光子能量E=E3-E2，代入数据得E=1.89eV，
金属钠的逸出功：W0=hve，带入数据得W0=2.3eV．
因为E＜W0，所以不能发生光电效应．
故不能发生光电效应．
已知氢原子处在第一、第二激发态的能级分别为-3.40 eV和-1.51 eV，金属钠的截止频率为5.53×1014 Hz，普朗克常量h=6.63×10-34 J·s。请通过计算判断，氢原子从第二激发态跃迁到第一激发态过程中发出的光照射金属钠板，能否发生光电效应。
正确答案
解：氢原子放出的光子能量E=E3-E2，代入数据得E=1.89 eV
金属钠的逸出功W0=hvc，代入数据得W0=2.3 eV
因为E＜W0，所以不能发生光电效应
如图所示是测定光电效应产生的光电子比荷的简要实验原理图，两块平行板相距为d，其中N为金属板，受紫外线照射后，将发射沿不同方向运动的光电子，形成电流，从而引起电流计G的指针偏转，若调节R0逐渐增大极板间电压，可以发现电流逐渐减小，当电压表示数为U时，电流恰好为零。切断开关，在MN间加垂直于纸面的匀强磁场，逐渐增大磁感强度，也能使电流为零，当磁感强度为B时，电流也恰为零。则光电子的比荷为多少？
正确答案
解：设光电子受紫外线照射后射出的速度为
在MN间加电场，当电压表示数为U时，由动能定理得：
在MN间加垂直于纸面的匀强磁场，当磁感强度为B时，光电子在磁场中做匀速圆周运动的轨道半径：
光电子在磁场中做匀速圆周运动的向心力由洛仑兹力提供，所以有：
由上述三式解得：
（1）下列说法正确的是_____________。（填写选项前的字母）
（A）放射性元素的半衰期与核内部自身因素有关，与原子所处的化学状态和外部条件无关
（B）β射线为原子的核外电子电离后形成的电子流
（C）光电效应揭示了光具有粒子性，康普顿效应表明光子除了能量之外还具有动量
（D）比结合能越大，原子核中核子结合得越牢固，原子越稳定
（2）根据核反应方程
（3）普朗克常量h=6.63×10-34J·s，铝的逸出功W0=6.72×10-19J，现用波长λ=200nm的光照射铝的表面 (结果保留三位有效数字) 。
①求光电子的最大初动能；
②若射出的一个具有最大初动能的光电子正对一个原来静止的电子运动，求在此运动过程中两电子电势能增加的最大值（电子所受的重力不计）。
正确答案
（1）AC
（2）2，质子（
（3）①Ek=hν－W0
ν=c/λ
∴Ek=3.23×10-19J
②增加的电势能来自系统损失的动能，当两电子的速度相等时电势能最大，由动量守恒mv0=2mv
损失的动能：△Ek=
所以，电势能增加的最大值为1.62×10-19J
如图所示是研究光电效应规律的电路．图中标有A和K的为光电管，其中K为阴极，A为阳极．现接通电源，用光子能量为10.5eV的光照射阴极K，电流计中有示数，若将滑动变阻器的滑片P缓慢向右滑动，电流计的读数逐渐减小，当滑至某一位置时电流计的读数恰好为零，读出此时电压表的示数为6.0V；则光电管阴极材料的逸出功为______eV，现保持滑片P位置不变，增大入射光的强度，电流计的读数______．（选填“为零”、或“不为零”）
正确答案
电流计的读数恰好为零，此时电压表的示数为6.0V，知光电子的最大初动能为6.0eV．
根据光电W0=hγ-EKm=10.5-6.0=4.5eV．
光电子的最大初动能与入射光的强度无关，与入射光的频率有关．所以增大入射光的强度，电流计的读数为零．
故本题答案为：4.5，为零．
已知氢原子处在第一、第二激发态的能级分别为-3.40eV和-1.51eV，金属钠的截止频率为5. 53×1014Hz，普朗克常量h=6.63×10-34J·s。请通过计算判断，氢原子从第二激发态跃迁到第一激发态过程中发出的光照射金属钠板，能否发生光电效应。
正确答案
解：氢原子放出的光子能量E=E3-E2，代入数据得E=1.89eV
金属钠的逸出功W0= hv0
代入数据得W0=2.3eV
因为E
氢原子的能级如图所示，当氢原子从n＝4向n＝2的能级跃迁时，辐射的光子照射在某金属上，刚好能发生光电效应，则该金属的逸出功为________eV。现有一群处于n＝5的能级的氢原子向低能级跃迁，在辐射出的各种频率的光子中，能使该金属发生光电效应的频率共有__________种。
正确答案
2.55，6
已知氢原子处在第一、第二激发态的能级分别为-3.4eV和-1.51eV，金属钠的截止频率为
正确答案
解：氢原子放出的光子能量E＝E3－E2，代入数据得E＝1.89 eV
金属钠的逸出功W0＝hvc，代入数据得W0＝2.3 eV
因为E＜W0，所以不能发生光电效应
用波长为0.33μm的紫外线照射某金属，发生了光电效应．利用电场对光电子的减速作用，测出了光电子的最大初动能为2.7×10-19J．取普朗克常量h=6.6×10-34J•s．
（1）求该金属的逸出功．
（2）至少用多大频率的光照射该金属才能发生光电效应？
正确答案
（1）根据爱因斯坦光电效应方程
其中ν=
得W=3.3×10-19J ③
（2）W=hν0 ④
ν0=5×1014Hz ⑤
答：①该金属的逸出功为3.3×10-19J．
②至少用5×1014Hz 频率的光照射该金属才能发生光电效应．
已知氢原子处在第一、第二激发态的能级分别为-3.40eV和-1.51eV，金属 钠的截止频率为5. 53×1014Hz，普朗克常量h=6.63×10-34J·s请通过计算判断，氢原子从第二激发态跃迁到第一激发态过程中发出的光照射金属钠板，能否发生光电效应。
正确答案
解：氢原子放出的光子能量E=E3-E2，代入数据得E=1.89eV
金属钠的逸出功W0= hv0，
代入数据得W0=2.3eV
因为E
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