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【名校专题密卷】2014届高考物理专题万卷检测：专题十四 波粒二象性及原子结构（含解析）
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资料概述与简介
2014年衡水万卷物理专题十四
波粒二象性及原子结构
一、选择题
1．在射线管中，由阴极发射的电子被加速后打到阳极，会产生包括X光在内的各种能量的光子，其中光子能量最大值等于电子的动能，书籍阳极与阴极之间的电势差为．普朗克常量．电子电量和光速,则可知该射线管发出的光的(
A．最短波长为
B．最长波长为
C．最小频率为
D．最大频率为
2．诺贝尔物理学奖得主威拉德·博伊尔和乔治·史密斯的主要成就是发明了电荷耦合器件(CCD)图像传感器。他们的发明利用了爱因斯坦的光电效应原理。如图所示电路可研究光电效应规律。图中标有A和K的为光电管，其中K为阴极，A为阳极。理想电流计可检测通过光电管的电流，理想电压表用来指示光电管两端的电压。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；现保持滑片P的位置不变，以下判断正确的是（
A．光电管阴极材料的逸出功为4.5eV
B．若增大入射光的强度，电流计的读数不为零
C．若用光子能量为12eV的光照射阴极K，光电子的最大初动能一定变大
D．若用光子能量为9.5eV的光照射阴极K，同时把滑片P向左移动少许，电流计的读数一定不为零
3．硅光电池是利用光电效应原理制成的器件,下列表述正确的是(
A．硅光电池是把光能转变为电能的一种装置
B．硅光电池中吸收了光子能量的电子都能逸出
C．逸出的光电子的最大初动能与入射光的频率无关
D．任意频率的光照射到硅光电池上都能产生光电效应
4．用频率为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的三条谱线，且，则（
5．以往我们认识的光电效应是单光子光电效应，即一个电子在短时间内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，一个电子在短时间内吸收多个光子成为可能，从而形成多光子电效应，这已被实验证实。光电效应实验装置示意如图。用频率为v的普通光源照射阴极k，没有发生光电效应，换同样频率为v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为电子电量）
6．如图，在光电效应实验中用a光照射光电管时，灵敏电流计指针发生偏转，而用b光照射光电管时，灵敏电流计指针不偏转，则（ ）
A．a光的光强一定大于b光的光强
B．电源极性可能是右边为正极，左边为负极
C．电源极性可能是左边为正极，右边卫负极
D．发生光电效应时，电流计中的光电流沿方向
7．氢原子在某三个相邻能级之间跃迁时，可发出三种不同波长的辐射光,已知其中的两个波长分别为和且＞,则另一个波长可能是(
8．负电子对撞后湮灭成三个频率相同的光子，已经普朗克常量为h，电子质量为m，电荷量为e，电磁波在真空中传播速度为c。则生成的光子所形成的一束光射人折射率为的水中，其波长为
9．卢瑟福提出了原子的核式结构模型，这一模型建立的基础是（
A．粒子的散射实验
B．对阴极射线的研究
C．天然放射性现象的发现
D．质子的发现
10．下列关于原子和原子核的说法正确的是（
A．β衰变现象说明电子是原子核的组成部分
B．波尔理论的假设之一是原子能量的量子化
C．放射性元素的半衰期随温度的升高而变短
D．比结合能越小表示原子核中的核子结合得越牢固
11．日，日本发生里氏9.0级大地震，造成福岛核电站的核泄漏事故。在泄露的污染物中含有和两种放射性元素，它们通过一系列衰变产生对人体有危害的辐射，其中的衰变方程为，其半衰期为8天。下列说法正确的是
A．该核反应是衰变
B．原子核中含有78个中子
C．经过16天，75％的原子核发生了衰变
D．虽然该反应出现质量亏损，但核反应前后的原子核总质量数不变
12．下列说法中正确的是(
A．黑体热辐射强度的极大值随温度的升高向波长较大的方向移动
B．物质波和光波都是概率波
C．原子核越大，它的结合能越高，原子核中核子结合得越牢固
D．衰变的实质是放射性原子核内的一个中子转化成一个质子和一个电子
13．用频率为的单色光照射某种金属表面，发生了光电效应现象。现改为频率为的另一单色光照射该金属表面，下面说法正确的是（
A．如果，能够发生光电效应
B．如果，不能够发生光电效应
C．如果，逸出光电子的最大初动能增大
D．如果，逸出光电子的最大初动能不受影响
14．下列说法中正确的是（
A．天然放射现象的发现，揭示了原子的核式结构
B．射线是波长很短的电磁波，它的穿透能力比射线要弱
C．若能测出核反应过程中的质量亏损，就能根据计算出核反应中释放的核能
D．一个氘核()与一个氚核()聚变生成一个氦核()的同时放出一个电子
15．关于核力与结合能，下列说法中正确的是（
A．核力是短程力，与核子间的距离有关，有时表现为引
力，有时表现为斥力
B．核力具有饱和性和短程性，原子核为了稳定，故重核在形成时其中子数多于质子数
C．比结合能小的原子核结合成或分解成比结合能大的原
子核时一定释放核能
D．原子核的结合能越大，核子结合得越牢固，原子越稳定
16．下列关于衰变射线．裂变与聚变的说法中，正确的是（
A．γ射线在电场和磁场中都不会发生偏转
B．α射线比β射线更容易使气体电离
C．太阳辐射的能量主要来源于重核裂变
D．目前各地核电站产生的能量大多来自轻核聚变
17．普朗克常量，铝的逸出功，现用波长的光照射铝的表面(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)。
18．氢原子模型中，轨道的量子化条件为：，其中为n级轨道半径，为n级的物质波的波长。已知电子电量e．静电力恒量k．电子质量m．普朗克常量h
（1）求第n级的电子轨道半径
（2）求第n级的电子的运动周期。
（3）偶电子素的量子化条件为（偶电子素是指反电子与电子构成的体系，它们绕两点中心做圆周运动），求偶电子素中第n级的电子轨道半径
19．(1)氢原子第能级的能量为，其中是基态能量，而=1，2，…。若一氢原子发射能量为的光子后处于比基态能量高出的激发态，则氢原子发射光子前后分别处于第几能级?
(2)一速度为的高速粒子()与同方向运动的氖核()发生弹性正碰，碰后粒子恰好静止。求碰撞前后氖核的速度(不计相对论修正)。
20．“人造太阳”并不是像太阳一样悬挂在天空，而是建造在地球上的受控热核聚变反应堆或核聚变电站，它能像太阳一样通过核聚变反应放出能量，进而发电，在合肥科学岛，我国最新一代核聚变实验装置“EAST”首次成功获得电流超过200 kA．时间近3 s的高温等离子放电，人造太阳能来自下面的反应：4个质子(氢核)聚变成1个a粒子，同时发射2个正电子和2个没有静止质量的中微子，“人造太阳”的总功率为P，质子、氢核、正电的质分别为，真空中的光速为c．
(1)写出核反应方程；
(2)求核反应所释放的能量△E
(3)求在时间内参与上述热核反应的质子数目。
21．静止在匀强磁场中的放射性原子核X发生衰变，衰变后带电粒子运动速度和磁感线垂直，两轨迹圆半径之比，带电粒子在轨迹圆上运动的周期之比。设衰变过程释放的核能全部转化成射线粒子和反冲核的动能，已知该衰变过程前后原子核的质量亏损为m。
(1)该衰变为
衰变。(填“”或“”)
(2)写出核反应方程(反冲核的元素符号可用Y表示)：
(3)计算射线粒子和反冲核的动能。
22．利用反应堆工作时释放出的热能使水汽化以推动汽轮发电机发电，这就是核电站。核电站消耗的“燃料”很少，但功率却很大，目前，核能发电技术已经成熟，我国已具备了发展核电的基本条件。
(1)核反应堆中的“燃料”是，完成下面的核反应方程式：；
(2)一座100万千瓦的核电站，每年需要多少浓缩铀? 已知铀核的质量为235.043 9 u，中子质量为1.008 7 u，锶(sr)核的质量为89.907 7 u，氙(Xe)核的质量为135.907 2 u。1u=1.66×10-27kg，浓缩铀中铀235的含量占2％。
(3)同样功率(100万千瓦)的火力发电站，每年要消耗多少吨标准煤?(已知标准煤的热值为2.93×104KJ/kg)
(4)为了防止铀核裂变产物放出的各种射线对人体的危害
和对环境的污染，需采取哪些措施?
23．（1）下列有关说法正确的是（
A．核内的众多核子是靠万有引力和静电力结合在一起的
B．压力、温度对放射性元素衰变的快慢具有一定的影响
C．卢瑟福是利用放射源放出的α射线发现了质子,其核反应方程为
D．处在基态的氢原子可连续吸收光子，积累一定的能量后就会发生电离
（2） 静止的锂核（Li）俘获一个速度为7.7×106m/s的中子，发生核反应后若只产生了两个新粒子，其中一个粒子为氦核（He），它的速度大小是8.0×106m/s，方向与反应前的中子速度方向相同。求：①写出此核反应的方程式；
②求反应后产生的另一个粒子的速度大小及方向；
万卷物理答案专题十四
波粒二象性及原子结构
2.AC 【解析】本题考查了光电效应实验。由电路图可知图中所加电压为反向减速电压，根据题意可知遏止电压为6 V，由得=4.5V，选项A正确；当电压达到遏止电压时，所有电子都不能到达A极，无论光强如何变化，电流计示数仍为零，选项B错；若光子能量增大，根据光电效应方程，光电子的最大初动能一定变大，选项C正确；若光子能量为9.5 eV的光照射阴极K，则遏止电压为5V，滑片P向左移动少许，电流计的读数仍为零，选项D错。
5.【答案】B
【 解析】由题意可知，用强激光照射发生光电效应时有（n=2,3,4,5,6------），在kA之间逐渐增大U，当光电流恰好减小到零时，由动能定理可得，联立可得（n=2,3,4,5,6------），对比各选项可知选B。
D 【解析】由质能方程可知正负电子湮灭时放出的核能,生成三个频率相同的光子，即,,光在真空中波长,由得在水中的波长,D正确.
11.BCD【解析】本题考查的是原子核的组成.核反应.半衰期等原子物理知识。该核反应是β衰变，选项A错误；的中子数为131-53=78，选项B正确；16天为两个半衰期，有的发生了衰变，选项C正确；核反应前后，电荷数和质量数守恒，选项D正确。
15.ABC 【解析】 本题考查了核力.比结合能的概念。由核力的概念可知，选项AB正确；比结合能越大，核子的平均质量越小，表示原子核中核子结合得越牢固，原子核越稳定，比结合能小的原子核结合成或分解成比结合能大的原子核时一定发生质量亏损，释放能量，选项C正确，D错误。
（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，由动量守恒定律得
损失的动能：
所以，电势能增加的最大值为
19.(1)设氢原子发射光子前后分别位于第与第能级，依题意有：和 解得
(2)设碰撞前后氖核速度分别为.，由动量守恒与机械能守恒定律得：
解析：（1）核反应方程式：。
（2）质量亏损为，根据爱因斯坦质能方程，核反应所释放的能量为。
（3）设时间内参与热核反应的质子数为,依据能量关系有,解得。
21.解：(1)
(2)回旋半径， a和b初动量大小相等，
该核反应是衰变；b的电荷数2，质量数4；a的电荷数90，质量数234
22.(1)根据核电荷数守恒和质量数守恒可得：Xe的质量数为136，Sr的核电荷数为38
(2)该反应的质量亏损为
=235.7u-89.72u-10×1.7u
根据爱因斯坦质能方程
=0.×10-27×(3×108)2=2.3×10-11(J)
核电站每年所需的能量
=1.0×109×3.6×103×24×365J=3.2×1016J
则由题意知：
=2.7×104(kg)
(3)根据煤的热值计算可得消耗煤的质量为kg=1.1×106t
(4)核反应堆外面需要修建很厚的水泥防护层，用来屏蔽射线；对放射性废料，要装入特制的容器，埋入地层深处进行处理
23.1.C2.（1）
（2）用m1.m2和m3分别表示中子（）.氦核（）和氚核（）的速度，由动量守恒定律得
代入数值，得
即反应后生成的氚核的速度大小为
方向与反应前中子的速度方向相反
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2013全国中考物理题分类汇编：《声现象》（新人教版）
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2013年全国各地物理中考题分类汇编—声现象
（二○一三年福州市）15．如图11所示是用一根吸管做的笛子，在吸管上有五个孔，其中一个是吹孔。嘴对着吹孔吹，由于吸管内空气柱发生__________产生笛声。用手指按住其他不同的孔吹笛，可以听到不同的声音，这主要改变了声音的___________。15．振动
2013年1．如图所示，用悬挂着的乒乓球接触正在发声的音叉，乒乓球会被多次弹开．这个实验是用来探究（　　）
．声音能否在真空中传播
．声音产生的原因
．音调是否与频率有关
．声音传播是否需要时间
（2013年福州市15．如图11所示是用一根吸管做的笛子，在吸管上有五个孔，其中一个是吹孔。嘴对着吹孔吹，由于吸管内空气柱发生__________产生笛声。用手指按住其他不同的孔吹笛，可以听到不同的声音，这主要改变了声音的___________。
（泰安市二〇一三年）2.在公共场所“轻声”说话是文明的表现，在课堂上“大声”回答问题才能让老师和同学们都能听清楚。这里的“轻声”和“大声”是指声音的
（2013年安徽）11.下列各图描述的实验中，用来说明声音的传播需要介质的是答案：
（乐山市2013年）4. 下列控制噪声的措施中，属于防止噪声产生的是：答案： B
A．晚上休息时关闭房间的门窗
B．公共场所不要高声喧哗
C．街道上安装噪声监测仪
D．纺织车间的工作人员使用防噪声耳罩
（2013年苏州市）2．某同学在学习了“声音是什么”以后，总结出以下四点，其中错误的是
A．声音是由物体振动产生的
B．声音是一种波
C．声音具有能量
D．通常情况下，声音在空气中传播得最快
（泰州市二O一年33．33. 振动
（荆门市2013年）16．关于声音的说法正确的是
A．声音在真空中的传播速度是340m/s
B．声音是由物体振动产生的
C．大象的语言声音对人类来说是一种超声波
D．声波不能传递能量
（2013山西中考物理）2、下列有关声现象的说法正确的是(?Ｃ? )
?A．只要物体振动人们就能听到声音
?B．利用超声波可以测出地球离月球的距离
?C．“闻其声，知其人”是根据音色来辨别的
?D．学校周围禁止机动车鸣笛是在传播过程中减弱噪声
（黄石市2013年）27．下列关于声现象的说法正确的是答案：
A．声音在15℃的空气中的传播速度是340m/s
B．宇航员能够进行交流，所以真空能够传声 　　
　2013年上海市10．温度一定时，声波在介质中的传播速度是的（选填相同或不同）。图6中蒙住双眼的小王能辨别周围同学的声音，这是因为不同人声音的不同，同时还可以根据声音的来大致判断周围同学离他的远近（均选填响度、音调、音色）。．
（成都市二0一三年）1．如图1所示，与图中情景相关的说法中正确的是答案：
(湖北省襄阳市2013年)2．．．．．下关于声现象的说法正确的是A．声音在各种介质中的传播速度一样大
B．只要物体在振动，我们就一定能听到声音．减噪声的唯一方法是不让物体发出噪声D．．在亚丁湾海域，我国海军护航编队使用“金嗓子”（又名“声波炮”）震慑海盗。它的声波
定向发射器外观类似喇叭，能发出145dB以上的高频声波，甚至比喷气式飞机引擎的
噪声还要刺耳。根据以上信息，下列说法中错误的是17．A．这种超声波具有能量
B．这种声波的强度是145dB
C．声波定向发射器喇叭状外观可以减少声音的分散，从而增大响度
D．使用“金嗓子”时，护航官兵佩戴耳罩是在人耳处减弱噪声2013年广州市）4.从物理学的角度对一下成语进行解释，正确的是答案：
A.震耳欲聋——声音的响度很大
B.隔墙有耳——声音的传播可以不需要介质
C.掩耳盗铃——固体可以传声
D.耳熟能详——声音的传播速度很大
(江西省2013年)11端午节举行龙舟赛时，运动员喊着号子、
合着鼓点有节奏地同时划桨下列有关声现象说法不正确的是答案： B
A鼓声是通过空气传到岸上观众耳朵中的
B鼓声是由鼓槌振动产生的
C运动员打鼓用的力越大．鼓声响度越大
D岸上观众是通过音色分辨出鼓声、号子声的
(2013年福建省泉州市)10.一种新型保险柜安装有声纹锁，只有主人说出事先设定的暗语才能打开，别人即使说出
暗语也打不开锁。这种声纹锁能辨别主人的声音，是根据声音的答案： B
1.吹奏笛子时，演奏者抬起压在不同出气孔的手指，是为了改变所发乐器的（
（2013年广东省）1．下列有关声现象的说法中，正确的是A．?一切正在发声的物体都在振动B．?人耳能听到各种频率的声音C?．声音可以在真空中传播D?．声音不能在水中传播
1．．．．．二0一三年东营市14．“星光大道”年度总冠军杨光能模仿单田芳、刘欢等文艺名人的声音，从声音的特性来看，他主要模仿声音的
（选填“音调”、“响度”或“音色”）。现场观众欣赏听到的歌声是通过
传播的。14．音色（1分）
空气（1分）
2013年）4. 下列控制噪声的措施中，属于防止噪声产生的是：答案： B
A．晚上休息时关闭房间的门窗
B．公共场所不要高声喧哗
C．街道上安装噪声监测仪
D．纺织车间的工作人员使用防噪声耳罩
（2013年杭州市）5．与声音传播速度有关的是
A．声音的音调
B．声音的响度
C．声音的频率
D．传播声音的物质
（2013年兰州市3．下列几种说法中正确的是
A．声音可以在真空中传播
B．低声细语是指声音的响度小
C．只要物体振动，人就能听到声音
D．声音只能传播信息，不能传播能量
1、下列关于声音的说法,正确的是答案：
A、噪声不是由物体的振动产生的B、一切正在发声的物体都在振动
C、只要物体振动，我们就能听到声音D、声音在真空中传播速度最快
2．（8分）微风吹过，金属管风铃发出悦耳的声音。小明想探究管子发出声音的频率与长度、直径的关系。他选取了材料与管壁厚度都相同、长度和直径都不同的三根直管，将它们用细线悬挂，敲击后，测出自发出声音的频率，数据如下表：
编号 长度/cm 直径/cm 频率/Hz
1.50 .00 2.00 .50 2.50 656
用刻度尺测量1号管长度如图所示，读数是
三根管中音调最低的是
根据表中数据，能否得出“管子发出声音的频率随长度、直径的增大都会减小”的结论？请说明你的理由。
（能/不能）； 理由：
小明发现悬挂的金属管发出声音时在做有规律的摆动，认为金属管发出的声音是由于摆动所产生的。请设计一简单的实验来检验小明的想法，简要写出实验方案和判断方法。
实验方案：
；判断方法
14．“星光大道”年度总冠军杨光能模仿单田芳、刘欢等文艺名人的声音，从声音的特性来看，他主要模仿声音的
（选填“音调”、“响度”或“音色”）。现场观众欣赏听到的歌声是通过
46. (哈尔滨市2013)（2分）用手把体积为5×10-4m3的球浸没在水中，球受到的浮力是
N，若该球重为8N，放手后这个球将
（填“上浮”、“悬浮”或“下沉”）．( g=10N/kg, ρ水＝1.0×103kg/m3)
2013年湖北省孝感市18、下列有关声现象说法正确的是A、只有房主本人说出暗语时才能打开的“声纹门锁”，是依据声音的音调来识别的
B、声和电磁波都能传递信息且都可以在真空中传播
C、鼓乐声主要是由鼓内空气振动产生的
D、中考期间学校路段禁止鸣喇叭，这是在声源处减弱噪声
2013年湖北省孝感市18、下列有关声现象说法正确的是A、只有房主本人说出暗语时才能打开的“声纹门锁”，是依据声音的音调来识别的
B、声和电磁波都能传递信息且都可以在真空中传播
C、鼓乐声主要是由鼓内空气振动产生的
D、中考期间学校路段禁止鸣喇叭，这是在声源处减弱噪声
1．下列有关声现象的说法中，正确的是A．?一切正在发声的物体都在振动B．?人耳能听到各种频率的声音C?．声音可以在真空中传播D?．声音不能在水中传播
3?．A?．B?．C?．D?．
（2013年河南省）2．图1是用带孔的竹管与药瓶制成的简易乐器，吹奏时发出的声音是由空气柱的____________产生的，用手按住不同的孔，是为了改变声音的__________。答案： 振动
（2013年广东省）1．下列有关声现象的说法中，正确的是A．?一切正在发声的物体都在振动B．?人耳能听到各种频率的声音C?．声音可以在真空中传播D?．声音不能在水中传播
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