考点 12 原子结构、原子核和波粒二象性
1．（2021·湖南长沙市·长郡中学高三二模）图甲是“光电效应”实验电路图，图乙为某次“光电效应”实验中得
到的同一光电管两端的遏止电压随入射光频率 变化的函数关系图像。下列判断正确的是（ ）
A．入射光的频率 不同，遏止电压 Uc 相同
B．图甲所示电路中，当电压表增大到一定数值时，电流计将达到饱和电流
C．只要光的光照强度相同，光电子的最大初动能就一定相同
D．入射光的频率 不同，光照强度不同， cU 图像的斜率相同
【答案】D
【详解】
A．逸出功与金属材料有关，与入射光的频率无关，由
0kmE h W
可知，入射光的频率不同，电子的最大初动能不同，又
kmceU E
所以入射光的频率不同，遏止电压 Uc 不同，A 错误；
B．必须图甲所示电路中的电源正负极反接过来，才能用来验证光电流与电压的关系，即当电压表增大
到一定数值时电流计将达到饱和电流，B 错误；
C．由爱因斯坦光电效应方程
0kmE h W
可知在入射光频率不同的情况下，光电子的最大初动能不同，最大初动能与光照强度无关，C 错误；
D．由
km c cE h h eU
可得
( )c c
hU e
故图线的斜率为相同的常量，D 正确。
故选 D。
2．（2021·安徽阜阳市·高三期末）现代物理学以相对论和量子力学为基础，它的研究范围涵盖了从基本粒
子到宇宙天体的各个领域，形成了许多分支学科和边缘学科。下列说法正确的是（ ）
A．汤姆孙首先发现了电子
B．若入射光的频率和强度不变，增大光电管两极所加正向电压，饱和电流增加
C．在康普顿效应中，入射光子与晶体中的电子碰撞，有些光子散射后的波长变短
D．结合能越大，原子核越稳定
【答案】A
【详解】
A．汤姆孙首先发现了电子，选项 A 正确；
B．饱和光电流大小，取决于单位时间内通过导线横截面的电荷量，只要入射光的强度和频率不变，单
位时间内逸出的光电子数就不变，饱和电流就不变，选项 B 错误；
C．在康普顿效应中，当入射光子与晶体中的电子碰撞时，光子把一部分动量转移给电子，光子的动量
减小，能量减小，频率减小，故光子散射后的波长变长，选项 C 错误；
D．比结合能越大，原子核越稳定，选项 D 错误。
故选 A。
3．（2021·湖北荆州市·高三月考）如图所示，将波长为 1 的单色光 a 和波长为 2 的单色光 b 沿不同方向射
向三棱镜，形成复合光 c，将复合光 c 照射到某金属上，打出的光电子的最大初动能是 Ek，若该金属的
极限波长为 0 ，则下列判断正确的是（ ）
A．单色光 b 在三棱镜中传播速度大
B． 1 2
C．单色光 a 一定能使该金属发生光电效应
D．
2 0
k
c cE h h
【答案】D
【详解】
A．由图可知，单色光 b 的折射程度大，三棱镜对单色光 b 的折射率大，由 cv n
可知，单色光 a 在三
棱镜中传播速度大，A 项错误；
B．单色光 b 的频率高，波长短，因此有 1 2 ，B 项错误；
C．单色光 b 的频率高，单色光 b 一定能使该金属发生光电效应，单色光 a 不能确定，C 项错误；
D．因此单色光 b 一定能使金属发生光电效应，打出的光电子最大初动能为
2 0
k
c cE h h
D 项正确.
故选 D。
4．（2021·湖北荆州市·高三月考）放射性同位素 239
94 Pu 衰变过程释放的能量通过半导体换能器转变为电能，
这是核电池的工作原理。一静止的 239
94 Pu 核衰变为新核和 粒子，并释放出 光子。下列说法正确的是
（ ）
A．新核和 粒子的动量等大反向
B．新核的中子数比质子数多 51 个
C．新核的比结合能比 239
94 Pu 的比结合能小
D．核反应过程中释放的核能等于 光子的能量
【答案】B
【详解】
A．由于 239
94 Pu 处于静止，因此核反应过程系统的总动量为零，即新核、 粒子、 光子的总动量为零，
A 错误；
B．根据质量数和电荷数守恒可知，新核的质量为 235、电荷数即质子数为 92，因此新核的中子数为 143，
因此中子数比质子数多 51 个，B 正确；
C．核反应过程释放能量有质量亏损，因此新核的比结合能比 239
94 Pu 的比结合能大，C 错误；
D．新核与 粒子的动能及 光子的能量总和为核反应过程中释放的核能，D 错误。
故选 B。
5．（2021·江苏盐城市·高三一模）玻尔原子理论认为电子围绕原子核做匀速圆周运动，电子绕原子核的运
动可以等效为环形电流。设氢原子处于基态时能量为 E1 ，等效的环形电流为 I1 ；在第一激发态时能量
为 E2 。等效的环形电流为 I2。则下列关系式正确的是（ ）
A．E1>E2 I1>I2
B．E1>E2 I1
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