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专题14 原子物理和电磁波（学生版）
1．对光电效应的四点提醒
(1)能否发生光电效应，不取决于光的强度而取决于光的频率。
(2)光电效应中的“光”不是特指可见光，也包括不可见光。
(3)逸出功的大小由金属本身决定，与入射光无关。
(4)光电子不是光子，而是电子。
2．两条对应关系
(1)光强大→光子数目多→发射光电子多→光电流大；
(2)光子频率高→光子能量大→光电子的最大初动能大。
3．定量分析时应抓住三个关系式
(1)爱因斯坦光电效应方程：Ek＝hν－W0。
(2)最大初动能与遏止电压的关系：Ek＝eUc。
(3)逸出功与极限频率的关系：W0＝hν0。
4．区分光电效应中的几组概念
(1)光子与光电子：光子指光在空间传播时的每一份能量，光子不带电；光电子是金属表面受到光照射时发射出来的电子，其本质是电子。
(2)光电子的动能与光电子的最大初动能。
(3)光电流和饱和光电流：金属板飞出的光电 ( http: / / www.21cnjy.com )子到达阳极，回路中便产生光电流，随着所加正向电压的增大，光电流趋于一个饱和值，这个饱和值是饱和光电流，在一定的光照条件下，饱和光电流与所加电压大小无关。
【例题解析】
例1. 现用某一光电管进行光电效应实验，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，饱和光电流不变
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
例2. 某光源发出的光由不同波长的光组成，不同波长的光的强度如图所示，表中给出了一些材料的极限波长，用该光源发出的光照射表中材料(　　)
材料 钠 铜 铂
极限波长(nm) 541 268 196
A．仅钠能产生光电子　　　　 B．仅钠、铜能产生光电子
C．仅铜、铂能产生光电子 D．都能产生光电子
例3. 现用某一光电管进行光电效应实验，当用某一频率的光入射时，有光电流产生。下列说法错误的是(　)
A．保持入射光的频率不变，入射光的光强度变大，饱和光电流变大
B．入射光的频率变高，光电子的最大初动能变大
C．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
D．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
例4. 人眼对绿光最为敏感，如果每秒有6个绿光的光子射入瞳孔，眼睛就有察觉。功率为的绿灯如果消耗功率的可产生绿光光子，已知普朗克常量，绿光光子的频率为，则发出的绿光光子数约为（　　）
A． B． C． D．
【课堂练习】
1. 在光电效应实验中，用单色光照射某种金属表面，有光电子逸出，则光电子的最大初动能取决于入射光的 （ ）
A. 频率 B. 强度 C. 照射时间 D. 光子数目
2.在演示光电效应的实验中，原来 ( http: / / www.21cnjy.com )不带电的一块锌板与灵敏验电器相连.用弧光灯照射锌板时，验电器的指针就张开一个角度，如图所示，这时（ ）
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A. 锌板带正电，指针带负电 B. 锌板带正电，指针带正电
C. 锌板带负电，指针带正电 D. 锌板带负电，指针带负电
3.红、黄、蓝、紫四种单色光中，光子能量最大的是（　　）
A 红光 B. 黄光 C. 蓝光 D. 紫光
4.当用一束紫外线照射锌板时，产生了光电效应，这时
A. 锌板带负电 B. 有正离子从锌板逸出
C. 有电子从锌板逸出 D. 锌板会吸附空气中正离子
5.不带电的锌板和验电器用导线相连。若用甲灯 ( http: / / www.21cnjy.com )照射锌板，验电器的金属箔片不张开；若用乙灯照射锌板，验电器的金属箔片张开，如图所示。则与甲灯相比，乙灯发出的光（　　）
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A 频率更高 B. 波长更大 C. 光强更强 D. 速率更大
6.光电效应的四条规律中，可以用波动说尝试解释的一条是（　　）
A. 入射光的频率必须大于、等于被照射金属的极限频率才能产生光电效应
B. 发生光电效应时，光电流的强度与入射光的强度成正比
C. 光电子的最大初动能随入射光频率的增大而增大
D. 光电效应发生的时间极短，一般不超过 10-9s
7.如图，弧光灯发出的光 ( http: / / www.21cnjy.com )，经过下列实验后产生了两个重要的实验现象。①经过一狭缝后，在后面的锌板上形成明暗相间的条纹；②与锌板相连的验电器的铝箔张开了一定的角度。则这两个实验现象分别说明（　　）【出处：21教育名师】
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A. ①和②都说明光有波动性 B. ①和②都说明光有粒子性
C. ①说明光有粒子性，②说明光有波动性 D. ①说明光有波动性，②说明光有粒子性
8.光电管是应用_____的原理制成的光电元件．在如图电路中，若 A 端与电源的_____极相连，那么当光照射到光电管的阴极 K 时，电路中就会产生电流．21*cnjy*com
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光的波粒二象性
实验基础 表现 说明
光的波动性 干涉和衍射 ①光是一种概率波，即光子在空间各点出现的可能性大小(概率)可用波动规律来描述②大量的光子在传播时，表现出波的性质 ①光的波动性是光子本身的一种属性，不是光子之间相互作用产生的②光的波动性不同于宏观观念的波
光的粒子性 光电效应、康普顿效应 ①当光同物质发生作用时，这种作用是“一份一份”进行的，表现出粒子的性质②少量或个别光子清楚地显示出光的粒子性 ①粒子的含义是“不连续”“一份一份”的②光子不同于宏观观念的粒子
波动性和粒子性的对立、统一 光子说并未否定波动说，E＝hν＝h中，ν和λ就是波的概念
明暗条纹的判断方法
①在P1、P2处，两个表面反射回来的两列光波的路程差Δr等于波长的整数倍，即Δr＝kλ(k＝1，2，3，…)，薄膜上出现亮条纹．
②在Q处，两列反射回来的光波的路程差Δr等于半波长的奇数倍，即Δr＝(2k＋1)(k＝0，1，2，3，…)，薄膜上出现暗条纹．
单缝衍射与双缝干涉的比较
单缝衍射 双缝干涉
不同点 条纹宽度 条纹宽度不等，中央最宽 条纹宽度相等
条纹间距 各相邻条纹间距不等 各相邻条纹等间距
亮度情况 中央条纹最亮，两边变暗 条纹清晰，亮度基本相同
【例题解析】
例1. 图甲为实验小组利用 ( http: / / www.21cnjy.com )100多个电子通过双缝后的干涉图样，可以看出每一个电子都是一个点；如图乙为该小组利用70 000多个电子通过双缝后的干涉图样，为明暗相间的条纹。则对本实验的理解正确的是(　)【版权所有：21教育】
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A．图甲体现了电子的波动性 B．图乙体现了电子的粒子性
C．单个电子运动轨道是确定的 D．图乙中明条纹是电子到达概率大的地方
例2. 光子的能量与其(　　)
A．频率成正比　　　　　　 B．波长成正比
C．速度成正比 D．速度平方成正比
例3. 以下说法中正确的是　　
A．水面上的油膜在阳光照射下会呈现彩色，这是光的干涉现象
B．麦克斯韦首先预言了电磁波的存在，并通过实验加以证实
C．某种介质中振源振动的越快，机械波传播得就越快
D．运动物体速度可以大于真空中的光速
例4. 关于电磁波在真空中的传播速度，下列说法中正确的是　　
A．频率越高，传播速度越大 B．波长越长，传播速度越大
C．电磁波的能量越大，传播速度越大 D．频率、波长、能量的强弱都不能影响电磁波的传播速度
例5.下列关于电磁波说法不正确的是　　
A．电磁波是一种物质 B．电磁波具有能量
C．电磁波不可以在真空中传播 D．公式适用于电磁波
例6. 把一平行玻璃板压在另一个平行玻璃板上 ( http: / / www.21cnjy.com )，一端用薄片垫起，构成空气劈尖，让单色光从上方射入，如图4所示．这时可以看到明暗相间的条纹．下面关于条纹的说法中正确的是(　　)21世纪教育网版权所有
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A．干涉条纹是光在空气劈尖膜的前后两表面反射形成的两列光波叠加的结果
B．干涉条纹中的暗条纹是上述两列反射光的波谷与波谷叠加的结果
C．将上玻璃板平行上移，条纹向着薄片移动
D．观察薄膜干涉条纹时，应在入射光的另一侧
例7. 如图所示，把一个凸透镜的弯曲 ( http: / / www.21cnjy.com )表面压在另一个玻璃平面上，让单色光从上方射入，这时可以看到亮暗相间的同心圆环，对这些亮暗圆环的相关说法合理的是(　　)
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A．中心点处附近亮环的分布较密
B．用白光照射时，不会出现干涉形成的圆环
C．这些亮暗圆环是透镜曲面上反射光与透镜上方平面上的反射光干涉形成的
D．与同一亮环相对应的空气薄膜的厚度是相同的
例8. 如图所示的4种明暗相间的条纹分别 ( http: / / www.21cnjy.com )是红光、蓝光各自通过同一个双缝干涉仪器形成的干涉图样以及黄光、紫光各自通过同一个单缝形成的衍射图样(黑色部分表示亮条纹)．在下面的4幅图中从左往右排列，亮条纹的颜色依次是(　　)21教育网
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A．红黄蓝紫 B．红紫蓝黄
C．蓝紫红黄 D．蓝黄红紫
例9. 利用图所示的装置(示意图)， ( http: / / www.21cnjy.com )观察光的干涉、衍射现象，在光屏上得到如图2中甲和乙两种图样．下列关于P处放置的光学元件说法正确的是(　　)21cnjy.com
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A．甲对应单缝，乙对应双缝 B．甲对应双缝，乙对应单缝
C．都是单缝，甲对应的缝宽较大 D．都是双缝，甲对应的双缝间距较大21·cn·jy·com
例10. 下列所示的图片、示意图大都来源于课本，关于这些图的判断中，准确无误的是(　　)
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A．甲图是小孔衍射的图样，乙图为“泊松亮斑” B．甲图为“泊松亮斑”，乙图是小孔衍射的图样
C．乙图是双缝干涉图样，丁图是单缝衍射图样 D．丙图是单缝衍射图样，丁图是双缝干涉图样
【课堂练习】
1. 在抗击新冠病毒的过程中，广泛使用了红外体温计测量体温，如图所示。下列说法正确的是（　　）
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A. 当体温超过37.3℃时人体才辐射红外线
B. 当体温超过周围空气温度时人体才辐射红外线
C. 红外体温计是依据体温计发射红外线来测体温的
D. 红外体温计是依据人体温度越高，辐射的红外线强度越大来测体温的
2. 马路施工处警示灯是红色的，这除了因为红色光容易引起视觉注意以外，还因为红色光比其它可见光（ ）www-2-1-cnjy-com
A 容易发生明显衍射 B. 容易发生稳定干涉
C. 容易发生折射现象 D. 容易发生光电效应
3.手机A的号码为13811111111，手机B的号码为当手机A拨打手机B时，能听见B发出响声并且看见B上来电显示A的号码为若将手机A置于透明真空罩中，再用手机B拨打手机A，则（ ）【来源：21cnj*y.co*m】
A. 能听见A发出响声，但看不到A上显示B的号码
B. 能听见A发出响声，也能看到A上显示B的号码13022222222
C. 既不能听见A发出响声，也看不到A上显示B的号码
D. 不能听见A发出响声，但能看到A上显示B的号码13022222222
4.在光的双缝干涉实验中，能减小干涉条纹间距的做法是( )
A. 改用频率更小的光波 B. 改用波长更长的光波
C. 减小双缝间距 D. 减小双缝与光屏间距
5. 如图所示，在一块平板玻璃上放 ( http: / / www.21cnjy.com )置一平凸薄透镜，在两者之间形成厚度不均匀的空气膜，让一束单色光垂直入射到该装置上，结果在上方观察到同心圆环状干涉条纹，称为牛顿环。以下说法正确的是（　　）2-1-c-n-j-y
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A. 干涉现象是凸透镜下表面反射光和凸透镜上表面反射光叠加形成的
B. 干涉现象是凸透镜上表面反射光和玻璃上表面反射光叠加形成的
C. 形成的干涉条纹是不等间距的
D 若将该装置放到真空中观察，就无法看到牛顿环
6.在观察光的单缝衍射现象时，当狭缝宽度从 0.1mm 逐渐增加到 0.5mm 的过程中，通过狭缝观察线状光源的情况是（　　）21教育名师原创作品
A. 不再发生衍射现象 B. 衍射现象越来越不明显
C. 衍射条纹亮度逐渐变暗 D. 衍射条纹的间距逐渐变大
7.某次光的衍射实验中，观察到如图所示的明暗相间的图样，则障碍物为（　　）
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A. 很小的不透明圆板
B. 中间有较小圆孔的不透明挡板
C. 很大的不透明圆板
D. 中间有较大圆孔的不透明挡板
8.如图，a、b两图是由单色光分别入射到a圆孔和b圆孔形成的图像，由两图可以得出（　　）
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A. a图是衍射图像，a孔直径小于b孔直径
B. a图是干涉图像，a孔直径大于b孔直径
C. b图是衍射图像，a孔直径小于b孔直径
D. b图是干涉图像，a孔直径大于b孔直径
9.下列各组两个现象都能说明光具有波动性的是（　　）
A. 光的折射、色散 B. 光的反射、干涉 C. 光的衍射、干涉 D. 光的直线传播、光电效应
10.某肺炎病人拍摄的CT胸片如图所示，病毒感染处的密度与其它部分不同，片中显示为白斑。拍摄CT片，利用穿透能力与密度有关的是（　　）
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A. 无线电波 B. 红外线 C. X射线 D. 紫外线
11.在白炽灯的照射下，能从紧压在一起的两块玻璃板的表面看到彩色条纹。这是光的（　　）
A. 双缝干涉现象 B. 薄膜干涉现象 C. 单缝衍射现象 D. 色散现象
12.光的电磁说不能解释的光的现象是（　　）
A. 光的直线传播 B. 光的干涉 C. 光的衍射 D. 光电效应
13.如图（a），一束激光通 ( http: / / www.21cnjy.com )过刻有狭缝的遮光板A后，测出在光屏上的光强分布如图（b）所示。这种现象叫_________________，该现象说明光具有_______________性。
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14.如图所示，当用激光照射直径小于激光束 ( http: / / www.21cnjy.com )的不透明圆盘时，在圆盘后面屏上的阴影中心出现了一个亮斑，被称为泊松亮斑，这是光的_______现象，这一实验有力地支持了光的_________说。【来源：21·世纪·教育·网】
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15.在太阳光照射下，水 ( http: / / www.21cnjy.com )面油膜上会出现彩色的花纹，这是两列相干光波发生干涉的结果，这两列相干光波是太阳光分别经_______而形成的。用平行的单色光垂直照射不透明的圆板，在圆板后面的屏上发现圆板阴影中心处有一个亮斑，这是光的______现象。
1．衰变规律及实质
(1)α衰变、β衰变的比较
衰变类型 α衰变 β衰变
衰变方程 X→Y＋He X→Y＋e
衰变实质 2个质子和2个中子结合成一个整体射出 1个中子转化为1个质子和1个电子
2H＋2n→He n→H＋e
匀强磁场中轨迹形状
衰变规律 电荷数守恒、质量数守恒、动量守恒
(2)γ射线：γ射线经常是伴 ( http: / / www.21cnjy.com )随着α衰变或β衰变同时产生的。其实质是放射性原子核在发生α衰变或β衰变的过程中，产生的新核由于具有过多的能量(原子核处于激发态)而辐射出光子。www.21-cn-jy.com
2．确定衰变次数的方法
若X→Y＋nHe＋me；则A＝A′＋4n，Z＝Z′＋2n－m；解以上两式即可求出m和n。
2.半衰期
(1)公式：N余＝N原，m余＝m原。
(2)影响因素：放射性元素衰变的快慢是由原子核内部自身因素决定的，跟原子所处的物理状态(如温度、压强)或化学状态(如单质、化合物)无关
3．核反应的四种类型
类型 可控性 核反应方程典例
衰变 α衰变 自发 92U―→90 Th＋_He
β衰变 自发 90 Th―→91Pa＋e
人工转变 人工控制 7N＋He―→8O＋H(卢瑟福发现质子)
He＋Be―→6C＋n(查德威克发现中子)
Al＋He―→P＋n (约里奥·居里夫妇发现放射性同位素，同时探测到正电子)
P―→Si＋e
重核裂变 比较容易进行人工控制 92U＋n―→56Ba＋Kr＋3n
92U＋n―→54Xe＋Sr＋10n
轻核聚变 除氢弹外无法控制　 H＋H―→He＋n
4.解答有关核反应方程问题的技巧
(1)熟记常见基本粒子的符号——是正确书写 ( http: / / www.21cnjy.com )核反应方程的基础。如质子(H)、中子(n)、α粒子(He)、β粒子(　0－1e)、正电子(e)、氘核(H)、氚核(H)等。
(2)熟悉核反应的四种基本类型——衰变、人工转变、裂变和聚变。
(3)掌握核反应方程遵守的规律——是正确 ( http: / / www.21cnjy.com )书写核反应方程或判断某个核反应方程是否正确的依据，所以要理解并应用好质量数守恒和核电荷数守恒的规律。
(4)明白核反应过程是不可逆的——核反应方程只能用箭头连接并表示反应方向，不能用等号连接
【例题解析】
例1. 目前，在居室装修中经常用到 ( http: / / www.21cnjy.com )花岗岩、大理石等装饰材料，这些岩石都不同程度地含有放射性元素。比如，有些含有铀、钍的花岗岩等岩石会释放出放射性惰性气体氡，而氡会发生放射性衰变，放射出α、β、γ射线，这些射线会导致细胞发生癌变及呼吸道等方面的疾病。根据有关放射性知识可知，下列说法正确的是(　　)
A．氡的半衰期为3.8天，若取4个氡原子核，经7.6天后就剩下一个原子核了
B．β衰变所释放的电子是原子核内的中子转化成质子和电子所产生的
C．γ射线一般伴随着α或β射线产生，在这三种射线中，α射线的穿透能力最强，电离能力最弱
D．发生α衰变时，生成核与原来的原子核相比，中子数减少了4
例2. 14C发生放射性衰变成为14N ( http: / / www.21cnjy.com )，半衰期约5 700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的比例持续减少。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α射线
D．增加样品测量环境的压强将加速14C的衰变
例3. 如图所示为α粒子散射实验装置，粒子 ( http: / / www.21cnjy.com )打到荧光屏上都会引起闪烁，若将带有荧光屏的显微镜分别放在图中A、B、C、D四处位置。则这四处位置在相等时间内统计的闪烁次数一定符合事实的是(　　)2·1·c·n·j·y
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A．1305、25、7、1 B．202、405、625、825
C．1202、1010、723、203 D．1202、1305、723、203
例4. 我国自主研发制造的国际热核聚变核心 ( http: / / www.21cnjy.com )部件在国际上率先通过权威机构认证，这是我国对国际热核聚变项目的重大贡献。下列核反应方程中属于聚变反应的是(　　)
A.H＋H→He＋n B.N＋He→O＋H
C.He＋Al→P＋n D.U＋n→Ba＋Kr＋3n
例5. 能源是社会发展的基础，发展核能是解决能源问题的途径之一，下列释放核能的反应方程，表述正确的有(　　)
A.H＋H→He＋n是核聚变反应 B.H＋H→He＋n是β衰变
C.U＋n→Ba＋Kr＋3n是核聚变反应 D.U＋n→Xe＋Sr＋2n是α衰变
例6. 关于天然放射现象，以下叙述正确的是(　　)
A．若使放射性物质的温度升高，其半衰期将变大
B．β衰变所释放的电子是原子核内的质子转变为中子时产生的
C．在α、β、γ这三种射线中，γ射线的穿透能力最强，α射线的电离能力最强
D．铀核(U)衰变为铅核(Pb)的过程中，要经过8次α衰变和4次β衰变
例7. 1934年，约里奥 ( http: / / www.21cnjy.com )—居里夫妇用α粒子轰击铝核Al，产生了第一个人工放射性核素X：α＋Al→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
例8. 某校学生在进行社会综合实践活动时，收集列出了一些放射性同位素的半衰期和可供利用的射线(见下表)，并总结出它们的几种用途.
同位素 放射线 半衰期 同位素 放射线 半衰期 同位素 放射线 半衰期
钋210 α 138天 锶90 β 28年 钴60 γ 5年
镅241 β 433天 锝99 γ 6小时 氡222 α 3.8天
请你根据上表分析判断下列结论正确的是(　　)
A．塑料公司生产聚乙烯薄膜，方法是让较厚的聚乙烯膜通过轧辊后变薄，利用α射线来测定通过轧辊后的薄膜厚度是否均匀21·世纪*教育网
B．钴60的半衰期为5年，若取4个钴60原子核，经10年后就一定剩下一个原子核
C．把放射性元素钋210掺杂到其他稳定元素中，放射性元素的半衰期变短
D．可以用锝99作示踪原子，来诊断人 ( http: / / www.21cnjy.com )体内的器官是否正常．方法是给被检查者注射或口服附有放射性同位素元素的某些物质，当这些物质的一部分到达要检查的器官时，可根据放射性同位素的射线情况分析器官正常与否
例9. 地球的年龄到底有多大， ( http: / / www.21cnjy.com )科学家利用天然放射性元素的衰变规律，通过对目前发现最古老的岩石中铀和铅的含量来推算．测得该岩石中现含有的铀是岩石形成初期时(岩石形成初期时不含铅)的一半，铀238衰变后形成铅206，铀238的相对含量随时间变化规律如图所示，图中N为铀238的原子数，N0为铀和铅的总原子数．由此可以判断出(　　)
( http: / / www.21cnjy.com / )
A．铀238的半衰期为90亿年
B．地球的年龄大致为45亿年
C．被测定的岩石样品在90亿年时铀、铅原子数之比约为1∶4
D．被测定的岩石样品在90亿年时铀、铅原子数之比约为1∶2
【课堂练习】
1. 用粒子(He)轰击氮核(N)，生成氧核(O)并放出一个粒子，该粒子是（　　）
A. 质子 B. 电子 C. 中子 D. 光子
2.衰变为过程中释放出某种粒子流，该粒子流（ ）
A. 没有质量 B. 速度与光速相同
C. 能够穿透1cm的铅板 D. 与阴极射线电性相同
3.原子的核式结构模型建立的基础是（　　）
A. α粒子散射实验 B. 对阴极射线的研究
C. 质子和中子的发现 D. 天然放射性现象的发现
4.与原子核内部变化有关的现象是 （ ）
A. 电离现象 B. 光电效应现象
C. 天然放射现象 D. α粒子散射现象
5.关于量子，下列说法中正确的是（　　）
A. 一种高科技材料 B. 研究微观世界的一个概念
C. 运算速度很快的计算机 D. 计算机运行的一个二进制程序
6.下列核反应方程正确的是（　　）
A. 轻核聚变反应方程中，x表示电子
B. 铀核裂变的一种核反应方程
C. 核反应方程为轻核聚变
D. 放射性元素发生的α衰变方程为
7.首先揭示原子核结构复杂性的物理实验或现象是（　　）
A. 电子的发现 B. α粒子散射实验
C. 天然放射现象 D. 质子的发现
8.天然放射现象的发现揭示了（　　）
A. 原子是可分的 B. 原子的中心有一个很小的核
C. 原子核具有复杂的结构 D. 原子核由质子和中子组成
9.核电池利用钚-238衰变来产生能量，其核反应方程中的A粒子是（　　）
A. 质子 B. 中子
C. α粒子 D. β粒子
10.下列实验能说明光具有波动性的是（　　）
A. 阴极射线实验 B. α粒子轰击氮核实验
C. 光电效应实验 D. 杨氏双缝干涉实验
11.下列电磁波中，从原子核内部发射出来的是（　　）
A. 红外线 B. 无线电波 C. γ射线 D. X射线
12.1919年卢瑟福利用图示装置的实验发现了质子。图中银箔的作用是恰好阻挡 （　　）
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A. α粒子 B. β粒子 C. 中子 D. 质子
13.天然放射现象的发现揭示了 （　　）
A. 原子可以再分 B. 原子的核式结构 C. 原子核可以再分 D. 原子核由质子和中子组成21*cnjy*com
14.如图，用来治疗脑部肿瘤的射线是（　　）
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A. 射线 B. 射线 C. 射线 D. 红外线
15.电子的发现揭示了（　　）
A. 原子可再分 B. 原子具有核式结构 C. 原子核可再分 D. 原子核由质子和中子组成
16.阴极射线和β射线的组成粒子都是________，其中________射线来自于原子核的外部。
17.放射性元素衰变为，此衰变过程的核反应方程是______；发生β衰变后，核内的______保持不变。
一、光电效应及其应用
二、光的波粒二象性
三、原子物理相关应用
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专题14 原子物理和电磁波（教师版）
1．对光电效应的四点提醒
(1)能否发生光电效应，不取决于光的强度而取决于光的频率。
(2)光电效应中的“光”不是特指可见光，也包括不可见光。
(3)逸出功的大小由金属本身决定，与入射光无关。
(4)光电子不是光子，而是电子。
2．两条对应关系
(1)光强大→光子数目多→发射光电子多→光电流大；
(2)光子频率高→光子能量大→光电子的最大初动能大。
3．定量分析时应抓住三个关系式
(1)爱因斯坦光电效应方程：Ek＝hν－W0。
(2)最大初动能与遏止电压的关系：Ek＝eUc。
(3)逸出功与极限频率的关系：W0＝hν0。
4．区分光电效应中的几组概念
(1)光子与光电子：光子指光在空间传播时的每一份能量，光子不带电；光电子是金属表面受到光照射时发射出来的电子，其本质是电子。www-2-1-cnjy-com
(2)光电子的动能与光电子的最大初动能。
(3)光电流和饱和光电流：金属板飞出的 ( http: / / www.21cnjy.com )光电子到达阳极，回路中便产生光电流，随着所加正向电压的增大，光电流趋于一个饱和值，这个饱和值是饱和光电流，在一定的光照条件下，饱和光电流与所加电压大小无关。21教育名师原创作品
【例题解析】
例1. 现用某一光电管进行光电效应实验，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，饱和光电流不变
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
【答案】C
【解析】产生光电效应时，光的强度 ( http: / / www.21cnjy.com )越大，单位时间内逸出的光电子数越多，饱和光电流越大，说法A错误。饱和光电流大小与入射光的频率无关，说法B错误。光电子的最大初动能随入射光频率的增加而增加，与入射光的强度无关，说法C正确。减小入射光的频率，如低于极限频率，则不能发生光电效应，没有光电流产生，说法D错误。
例2. 某光源发出的光由不同波长的光组成，不同波长的光的强度如图所示，表中给出了一些材料的极限波长，用该光源发出的光照射表中材料(　　)
( http: / / www.21cnjy.com / )
材料 钠 铜 铂
极限波长(nm) 541 268 196
A．仅钠能产生光电子　　　　 B．仅钠、铜能产生光电子
C．仅铜、铂能产生光电子 D．都能产生光电子
【答案】D
【解析】由题图可知，该光源发 ( http: / / www.21cnjy.com )出的光的波长大约在20 nm到440 nm之间，而三种材料中，极限频率最大的铂的极限波长是196 nm，大于20 nm，所以该光源能使三种材料都产生光电效应，选项D正确。21·cn·jy·com
例3. 现用某一光电管进行光电效应实验，当用某一频率的光入射时，有光电流产生。下列说法错误的是( )
A．保持入射光的频率不变，入射光的光强度变大，饱和光电流变大
B．入射光的频率变高，光电子的最大初动能变大
C．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
D．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
【答案】C
【解析】在发生光电效应时，饱和光电流 ( http: / / www.21cnjy.com )大小由光照强度来决定，与频率无关，光照强度越大饱和光电流越大，因此A正确；根据Ekm＝hν－W可知，对于同一光电管，逸出功W不变，当频率变高，最大初动能Ekm变大，因此B正确；由光电效应规律可知，当频率低于截止频率时无论光照强度多大，都不会有光电流产生，因此C错误；由Ekm＝eUc和Ekm＝hν－W，得hν－W＝eUc，遏止电压只与入射光频率有关，与入射光强无关，因此D正确。
例4. 人眼对绿光最为敏感，如果每秒有6个绿光的光子射入瞳孔，眼睛就有察觉。功率为的绿灯如果消耗功率的可产生绿光光子，已知普朗克常量，绿光光子的频率为，则发出的绿光光子数约为（　　）
A． B． C． D．
【答案】C
【解析】设光子个数为，则有：，解得：，所以C正确；ABD错误
【课堂练习】
1. 在光电效应实验中，用单色光照射某种金属表面，有光电子逸出，则光电子的最大初动能取决于入射光的 （ ）
A. 频率 B. 强度 C. 照射时间 D. 光子数目
【答案】A
【解析】根据爱因斯坦的光电效应方程： ，光电子的最大初动能只与入射光的频率在关，与其它无关．而光照强度，照射时间及光子数目与逸出的光电子数量的关，故A正确，BCD错误
2.在演示光电效应的实验中， ( http: / / www.21cnjy.com )原来不带电的一块锌板与灵敏验电器相连.用弧光灯照射锌板时，验电器的指针就张开一个角度，如图所示，这时（ ）
( http: / / www.21cnjy.com / )
A. 锌板带正电，指针带负电 B. 锌板带正电，指针带正电
C. 锌板带负电，指针带正电 D. 锌板带负电，指针带负电
【答案】B
【解析】锌板在弧光灯照射下，发生光电效应，有光电子逸出，锌板失去电子带正电，验电器与锌板相连，导致指针带正电．故B正确，ACD错误．故选B
3.红、黄、蓝、紫四种单色光中，光子能量最大的是（　　）
A 红光 B. 黄光 C. 蓝光 D. 紫光
【答案】D
【解析】每一个光子的能量为：
各种色光中，紫光的频率最大，波长最短，所以紫光的能量最大，故ABC错误，D正确。
4.当用一束紫外线照射锌板时，产生了光电效应，这时
A. 锌板带负电 B. 有正离子从锌板逸出
C. 有电子从锌板逸出 D. 锌板会吸附空气中正离子
【答案】C
【解析】紫外线照射锌板，发生光电效应，此时锌板中有电子逸出，锌板失去电子带正电．故C正确
5.不带电的锌板和验电器用 ( http: / / www.21cnjy.com )导线相连。若用甲灯照射锌板，验电器的金属箔片不张开；若用乙灯照射锌板，验电器的金属箔片张开，如图所示。则与甲灯相比，乙灯发出的光（　　）
( http: / / www.21cnjy.com / )
A 频率更高 B. 波长更大 C. 光强更强 D. 速率更大
【答案】A
【解析】若用甲灯照射锌板，验电器的金属箔 ( http: / / www.21cnjy.com )片不张开；若用乙灯照射锌板，验电器的金属箔片张开，说明甲灯没有使锌板产生光电效应，但乙灯使锌板发生了光电效应，故乙灯发出的光频率更高，波长更短，光电效应发生与否与光强无关，光传播速率相同，故A正确BCD错误。
6.光电效应的四条规律中，可以用波动说尝试解释的一条是（　　）
A. 入射光的频率必须大于、等于被照射金属的极限频率才能产生光电效应
B. 发生光电效应时，光电流的强度与入射光的强度成正比
C. 光电子的最大初动能随入射光频率的增大而增大
D. 光电效应发生的时间极短，一般不超过 10-9s
【答案】B
【解析】A．入射光的频率必须大于、等于被照射金属的极限频率才能产生光电效应，说明光子具有能量，体现了光的粒子性，A错误；
B．发生光电效应时，光电流的强度与入射光的强度成正比，光子数目越多，就能够激发更多的光电子，可以用波动说尝试解释，B正确；
C．光电子的最大初动能随入射光频率的增大而增大，说明光子具有能量，体现了光的粒子性，C错误；
D．光电效应发生的时间极短，一般不超过 10-9s ，与光是否强弱无关，无法用波动说解释，D错误
7.如图，弧光灯发出的光，经过 ( http: / / www.21cnjy.com )下列实验后产生了两个重要的实验现象。①经过一狭缝后，在后面的锌板上形成明暗相间的条纹；②与锌板相连的验电器的铝箔张开了一定的角度。则这两个实验现象分别说明（　　）
( http: / / www.21cnjy.com / )
A. ①和②都说明光有波动性 B. ①和②都说明光有粒子性
C. ①说明光有粒子性，②说明光有波动性 D. ①说明光有波动性，②说明光有粒子性
【答案】D
【解析】现象①是光的干涉现象，该现象说明了光具有波动性。现象②是光电效应现象，该现象说明了光具有粒子性，故ABC错误，D正确
8.光电管是应用_____的原理 ( http: / / www.21cnjy.com )制成的光电元件．在如图电路中，若 A 端与电源的_____极相连，那么当光照射到光电管的阴极 K 时，电路中就会产生电流．
( http: / / www.21cnjy.com / )
【答案】光电效应、正
【解析】光电管是基于外光电效应的基本光电转换 ( http: / / www.21cnjy.com )器件,它的工作原理是光电效应，即高能量的光照到金属板上将能量传给电子,使电子逸出,从而将光信号转变为电信号；
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．
光的波粒二象性
实验基础 表现 说明
光的波动性 干涉和衍射 ①光是一种概率波，即光子在空间各点出现的可能性大小(概率)可用波动规律来描述②大量的光子在传播时，表现出波的性质 ①光的波动性是光子本身的一种属性，不是光子之间相互作用产生的②光的波动性不同于宏观观念的波
光的粒子性 光电效应、康普顿效应 ①当光同物质发生作用时，这种作用是“一份一份”进行的，表现出粒子的性质②少量或个别光子清楚地显示出光的粒子性 ①粒子的含义是“不连续”“一份一份”的②光子不同于宏观观念的粒子
波动性和粒子性的对立、统一 光子说并未否定波动说，E＝hν＝h中，ν和λ就是波的概念
明暗条纹的判断方法
①在P1、P2处，两个表面反射回来的两列光波的路程差Δr等于波长的整数倍，即Δr＝kλ(k＝1，2，3，…)，薄膜上出现亮条纹．
②在Q处，两列反射回来的光波的路程差Δr等于半波长的奇数倍，即Δr＝(2k＋1)(k＝0，1，2，3，…)，薄膜上出现暗条纹．
单缝衍射与双缝干涉的比较
单缝衍射 双缝干涉
不同点 条纹宽度 条纹宽度不等，中央最宽 条纹宽度相等
条纹间距 各相邻条纹间距不等 各相邻条纹等间距
亮度情况 中央条纹最亮，两边变暗 条纹清晰，亮度基本相同
【例题解析】
例1. 图甲为实验小组利用100多个电子通过 ( http: / / www.21cnjy.com )双缝后的干涉图样，可以看出每一个电子都是一个点；如图乙为该小组利用70 000多个电子通过双缝后的干涉图样，为明暗相间的条纹。则对本实验的理解正确的是(　)2·1·c·n·j·y
( http: / / www.21cnjy.com / )
A．图甲体现了电子的波动性
B．图乙体现了电子的粒子性
C. 单个电子运动轨道是确定的
D．图乙中明条纹是电子到达概率大的地方
【答案】D
【解析】题图甲中的每一个电子都是 ( http: / / www.21cnjy.com )一个点，说明少数粒子体现粒子性，到达的位置不同，说明单个电子的运动轨道不确定，A错误，C错误；题图乙中明暗相间的条纹说明大量的粒子表现为波动性，B错误；明条纹是电子到达概率大的地方，D正确
例2. 光子的能量与其(　　)
A．频率成正比　　　　　　 B．波长成正比
C．速度成正比 D．速度平方成正比
【答案】A
【解析】由E＝hν、c＝λν得E＝hν＝h，可见光子的能量与其频率成正比、与其波长成反比，A正确，B错误。由于任意能量的光子在真空中传播的速度都是相同的，故C、D皆错误21·世纪*教育网
例3. 以下说法中正确的是　　
A．水面上的油膜在阳光照射下会呈现彩色，这是光的干涉现象
B．麦克斯韦首先预言了电磁波的存在，并通过实验加以证实
C．某种介质中振源振动的越快，机械波传播得就越快
D．运动物体速度可以大于真空中的光速
【答案】A
【解析】A水面上的油膜在阳光照射下会呈现彩 ( http: / / www.21cnjy.com )色，是因为光在油膜的上下表面的反射光叠加形成干涉,故A正确。B麦克斯韦预言了电磁波的存在，赫兹证实了电磁波的存在。故B错误。C波的传播速度与振源的振动无关，取决于介质的性质；故C错误；D运动的物体速度不可能大于光速，应该小于光速。故D错误
例4. 关于电磁波在真空中的传播速度，下列说法中正确的是　　
A．频率越高，传播速度越大
B．波长越长，传播速度越大
C．电磁波的能量越大，传播速度越大
D．频率、波长、能量的强弱都不能影响电磁波的传播速度
【答案】D
【解析】解：电磁波传播的速度与频率、波长、电磁波的能量无关，与传播的介质有关。故ABC错误，D正确
例5.下列关于电磁波说法不正确的是　　
A．电磁波是一种物质 B．电磁波具有能量
C．电磁波不可以在真空中传播 D．公式适用于电磁波
【答案】C
【解析】A电磁波可以在真空中传播，在空气中也能传播，本身就是一种物质，故A正确，C错误；B电磁波在真空中的传播速度等于光速，具有一定能量，故B正确；D波速、波长、频率的关系是，即电磁波的波速一定，电磁波的波长和频率互成反比例关系，故D正确21教育网
例6. 把一平行玻璃板压在 ( http: / / www.21cnjy.com )另一个平行玻璃板上，一端用薄片垫起，构成空气劈尖，让单色光从上方射入，如图4所示．这时可以看到明暗相间的条纹．下面关于条纹的说法中正确的是(　　)
( http: / / www.21cnjy.com / )
A．干涉条纹是光在空气劈尖膜的前后两表面反射形成的两列光波叠加的结果
B．干涉条纹中的暗条纹是上述两列反射光的波谷与波谷叠加的结果
C．将上玻璃板平行上移，条纹向着薄片移动
D．观察薄膜干涉条纹时，应在入射光的另一侧
【答案】A
【解析】根据薄膜干涉的产 ( http: / / www.21cnjy.com )生原理，上述现象是由空气膜前后表面反射的两列光叠加而成，当波峰与波峰、波谷与波谷相遇叠加时，振动加强，形成亮条纹，所以A项正确，B项错误；条纹的位置与空气膜的厚度是对应的，当上玻璃板平行上移时，空气膜同一厚度的位置向劈尖移动，故条纹向着劈尖移动，故C项错误；观察薄膜干涉时，应在入射光的同一侧，故D项错误
例7. 如图所示，把一个凸 ( http: / / www.21cnjy.com )透镜的弯曲表面压在另一个玻璃平面上，让单色光从上方射入，这时可以看到亮暗相间的同心圆环，对这些亮暗圆环的相关说法合理的是(　　)
( http: / / www.21cnjy.com / )
A．中心点处附近亮环的分布较密
B．用白光照射时，不会出现干涉形成的圆环
C．这些亮暗圆环是透镜曲面上反射光与透镜上方平面上的反射光干涉形成的
D．与同一亮环相对应的空气薄膜的厚度是相同的
【答案】D
【解析】远离中心点处亮环的分布 ( http: / / www.21cnjy.com )较密，故A错误；用白光照射时，仍然会出现干涉形成的圆环，故B错误；这些亮暗圆环是透镜曲面上反射光与玻璃平面上的反射光干涉形成的，故C错误；与同一亮环相对应的空气薄膜的厚度是相同的，故D正确．
例8. 如图所示的4种明 ( http: / / www.21cnjy.com )暗相间的条纹分别是红光、蓝光各自通过同一个双缝干涉仪器形成的干涉图样以及黄光、紫光各自通过同一个单缝形成的衍射图样(黑色部分表示亮条纹)．在下面的4幅图中从左往右排列，亮条纹的颜色依次是(　　)
( http: / / www.21cnjy.com / )
A．红黄蓝紫 B．红紫蓝黄 C．蓝紫红黄 D．蓝黄红紫
【答案】B
【解析】双缝干涉条纹是等间 ( http: / / www.21cnjy.com )距的，而单缝衍射条纹除中央亮条纹最宽、最亮之外，两侧条纹亮度、宽度都逐渐减小，因此1、3为双缝干涉条纹，2、4为单缝衍射条纹．相邻亮条纹间距Δx＝λ，红光波长比蓝光波长长，则红光干涉条纹间距大于蓝光干涉条纹间距，即1、3分别对应于红光和蓝光．而在单缝衍射中，当单缝宽度一定时，波长越长，衍射越明显，即中央条纹越宽越亮，黄光波长比紫光波长长，即2、4分别对应于紫光和黄光．综上所述，1、2、3、4四个图中亮条纹的颜色依次是：红、紫、蓝、黄，B正确
例9. 利用图所示的装置(示意图)，观察光 ( http: / / www.21cnjy.com )的干涉、衍射现象，在光屏上得到如图2中甲和乙两种图样．下列关于P处放置的光学元件说法正确的是(　　)
( http: / / www.21cnjy.com / )
A．甲对应单缝，乙对应双缝
B．甲对应双缝，乙对应单缝
C．都是单缝，甲对应的缝宽较大
D．都是双缝，甲对应的双缝间距较大
【答案】A
【解析】单缝衍射图样的中央条纹 ( http: / / www.21cnjy.com )亮且宽，相邻条纹间距不等；双缝干涉图样中相邻条纹间距相等. 根据题目中给出的甲、乙两种图样可知，甲是单缝衍射的图样，乙是双缝干涉的图样，A选项正确
例10. 下列所示的图片、示意图大都来源于课本，关于这些图的判断中，准确无误的是(　　)
( http: / / www.21cnjy.com / )
A．甲图是小孔衍射的图样，乙图为“泊松亮斑”
B．甲图为“泊松亮斑”，乙图是小孔衍射的图样
C．乙图是双缝干涉图样，丁图是单缝衍射图样
D．丙图是单缝衍射图样，丁图是双缝干涉图样
【答案】A
【解析】“泊松亮斑”是“小 ( http: / / www.21cnjy.com )圆盘”产生的衍射现象，形成的衍射图样是阴影中心有一个“亮斑”，而小孔衍射的图样是中间有“亮斑”，无阴影，选项A正确，B错误；丙图很明显是双缝干涉的图样，因干涉图样中的条纹间距是相等的，单缝衍射图样中的条纹间距是不相等的，中间最宽、最亮，丁图是单缝衍射图样，选项C错误，D错误
【课堂练习】
1. 在抗击新冠病毒的过程中，广泛使用了红外体温计测量体温，如图所示。下列说法正确的是（　　）
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A. 当体温超过37.3℃时人体才辐射红外线
B. 当体温超过周围空气温度时人体才辐射红外线
C. 红外体温计是依据体温计发射红外线来测体温的
D. 红外体温计是依据人体温度越高，辐射的红外线强度越大来测体温的
【答案】D
【解析】AB．凡是温度高 ( http: / / www.21cnjy.com )于绝对零度的物体都能产生红外辐射，故人体一直都会辐射红外线，故A错误，B错误；CD．人身体各个部位体温是有变化的，所以辐射的红外线强度就会不一样，温度越高红外线强度越高，温度越低辐射的红外线强度就越低，所以通过辐射出来的红外线的强度就会辐射出个各部位的温度；红外体温计并不是靠体温计发射红外线来测体温的，故C错误，D正确21世纪教育网版权所有
2. 马路施工处警示灯是红色的，这除了因为红色光容易引起视觉注意以外，还因为红色光比其它可见光（ ）21*cnjy*com
A 容易发生明显衍射 B. 容易发生稳定干涉 C. 容易发生折射现象 D. 容易发生光电效应【出处：21教育名师】
【答案】A
【解析】A．红光在可见光中的 ( http: / / www.21cnjy.com )波长最长，容易发生明显衍射，故选项A正确；B．干涉与光的颜色无关，选项B错误；C．所有的光都能发生折射，选项C错误；D．红光在可见光中频率最小，最不容易发生光电效应
3.手机A的号码为13811111111，手机B的号码为当手机A拨打手机B时，能听见B发出响声并且看见B上来电显示A的号码为若将手机A置于透明真空罩中，再用手机B拨打手机A，则（ ）
A. 能听见A发出响声，但看不到A上显示B的号码
B. 能听见A发出响声，也能看到A上显示B的号码13022222222
C. 既不能听见A发出响声，也看不到A上显示B的号码
D. 不能听见A发出响声，但能看到A上显示B的号码13022222222
【答案】D
【解析】声音不能在真空中传播，拨打真空罩中手机不能听到手机铃声；手机接收的是电磁波信号，能在电磁波真空中传播，真空罩中的手机能接收到呼叫信号故能看到A上显示的B的号码；故D正确，ABC错误；
4.在光的双缝干涉实验中，能减小干涉条纹间距的做法是( )
A. 改用频率更小的光波 B. 改用波长更长的光波
C. 减小双缝间距 D. 减小双缝与光屏间距
【答案】D
【解析】根据，可知，减小干涉条纹间距的方法是减小l和λ，或者增加d；
A．频率小的光波波长大，则条纹间距变大，A不符合题意；
B．改用波长更长的光波会增加条纹间距，B不符合题意；
C．减小双缝间距d会增加条纹间距，C不符合题意；
D．减小双缝与光屏间距l可减小条纹间距，D符合题意
5. 如图所示，在一块平板玻璃上放置一 ( http: / / www.21cnjy.com )平凸薄透镜，在两者之间形成厚度不均匀的空气膜，让一束单色光垂直入射到该装置上，结果在上方观察到同心圆环状干涉条纹，称为牛顿环。以下说法正确的是（　　）
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A. 干涉现象是凸透镜下表面反射光和凸透镜上表面反射光叠加形成的
B. 干涉现象是凸透镜上表面反射光和玻璃上表面反射光叠加形成的
C. 形成的干涉条纹是不等间距的
D 若将该装置放到真空中观察，就无法看到牛顿环
【答案】C
【解析】AB．凸透镜下表面和玻璃平面之间形成空气薄膜，干涉现象是凸透镜下表面反射光和玻璃上表面反射光干涉叠加而成，AB错误；
C．凸透镜表面是曲面，导致空 ( http: / / www.21cnjy.com )气薄膜不均匀变化，因为光程差为波长的整数倍时是亮条纹，所以干涉条纹间距不相等，为内疏外密的同心圆环状条纹，C正确；
D．若将该装置放到真空中观察，根据干涉原理可知仍然可以看到牛顿环，D错误。
6.在观察光的单缝衍射现象时，当狭缝宽度从 0.1mm 逐渐增加到 0.5mm 的过程中，通过狭缝观察线状光源的情况是（　　）
A. 不再发生衍射现象
B. 衍射现象越来越不明显
C. 衍射条纹亮度逐渐变暗
D. 衍射条纹的间距逐渐变大
【答案】B
【解析】AB．当狭缝宽度增大，衍射现象越来越不明显，但不会不发生衍射，A错误，B正确；
C．当狭缝宽度增大，衍射亮条纹宽度变窄，亮度变亮，CD错误
7.某次光的衍射实验中，观察到如图所示的明暗相间的图样，则障碍物为（　　）
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A. 很小的不透明圆板 B. 中间有较小圆孔的不透明挡板
C. 很大的不透明圆板 D. 中间有较大圆孔的不透明挡板
【答案】B
【解析】A. 用光照射很小的不透明圆板时后面出现一亮点，即泊松亮斑，故A错误；
B. 用光照射中间有小圆孔的不透明挡板时是明暗相间的衍射图样，故B正确；
C. 用光照射很大的不透明圆板时后面是一片阴影，故C错误；
D. 用光照射很大的中间有大圆孔的不透明挡板时后面是一亮洞，不会出现衍射现象，故D错误
8.如图，a、b两图是由单色光分别入射到a圆孔和b圆孔形成的图像，由两图可以得出（　　）
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A. a图是衍射图像，a孔直径小于b孔直径 B. a图是干涉图像，a孔直径大于b孔直径www.21-cn-jy.com
C. b图是衍射图像，a孔直径小于b孔直径 D. b图是干涉图像，a孔直径大于b孔直径
【答案】A
【解析】BD.因为干涉图样为等宽度的亮暗条纹，a图是衍射图像，所以BD错误；
AC.衍射发生的条件是缝隙宽 ( http: / / www.21cnjy.com )度小于光的波长才能有清晰的衍射图像，如果缝隙宽度过大会观察不到衍射图像，光会沿直线传播，根据图像信息可知，a孔直径小于b孔直径，故选项A正确B错误
9.下列各组两个现象都能说明光具有波动性的是（　　）
A. 光的折射、色散 B. 光的反射、干涉 C. 光的衍射、干涉 D. 光的直线传播、光电效应
【答案】C
【解析】ABD．光的粒子性能够很 ( http: / / www.21cnjy.com )好的解释光的直线传播、反射、折射，色散是光的折射造成的，故光的直线传播、反射、折射和色散证明了光的粒子性，光电效应也证明了光的粒子性，故ABD错误。
C．光的波动性能够很好的解释光的干涉和衍射，故光的干涉、衍射证明了光具有波动性，故C正确
10.某肺炎病人拍摄的CT胸片如图所示，病毒感染处的密度与其它部分不同，片中显示为白斑。拍摄CT片，利用穿透能力与密度有关的是（　　）
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A. 无线电波 B. 红外线
C. X射线 D. 紫外线
【答案】C
【解析】医学中的CT胸片是利用X射线穿透能力与密度有关的特点
11.在白炽灯的照射下，能从紧压在一起的两块玻璃板的表面看到彩色条纹。这是光的（　　）
A. 双缝干涉现象 B. 薄膜干涉现象 C. 单缝衍射现象 D. 色散现象
【答案】B
【解析】光照射到两块玻璃板之间的空气膜，在上 ( http: / / www.21cnjy.com )下表面发生反射，产生叠加，形成干涉条纹，属于薄膜干涉。干涉现象说明光具有波动性。故B正确，ACD错误
12.光的电磁说不能解释的光的现象是（　　）
A. 光的直线传播 B. 光的干涉 C. 光的衍射 D. 光电效应
【答案】D
【解析】光的电磁说能解释光的直线传播、光的干涉和衍射，但不能解释光电效应，爱因斯坦提出的光子说才能合理解释光电效应。故ABC错误，D正确。
13.如图（a），一束激光通过刻有狭 ( http: / / www.21cnjy.com )缝的遮光板A后，测出在光屏上的光强分布如图（b）所示。这种现象叫_________________，该现象说明光具有_______________性。
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【答案】 (1). 光的衍射 (2). 波动
【解析】[1] [2]．由图可知，一 ( http: / / www.21cnjy.com )束激光通过刻有狭缝的遮光板A后，部分光线偏离原来直线传播的方向，这种现象叫光的衍射现象；该现象说明光具有波动性
14.如图所示，当用激光照射直径小于激光 ( http: / / www.21cnjy.com )束的不透明圆盘时，在圆盘后面屏上的阴影中心出现了一个亮斑，被称为泊松亮斑，这是光的_______现象，这一实验有力地支持了光的_________说。
( http: / / www.21cnjy.com / )
【答案】 (1). 衍射 (2). 波动
【解析】[1]当用激光照射直径小于 ( http: / / www.21cnjy.com )激光束的不透明圆盘时，在圆盘后面屏上的阴影中心出现了一个亮斑，被称为泊松亮斑，光偏离直线传播的路径而绕到障碍物后面传播，这是光的衍射现象。
[2]衍射现象是波特有的现象，这一实验有力地支持了光的波动说
15.在太阳光照射下，水面油膜上会 ( http: / / www.21cnjy.com )出现彩色的花纹，这是两列相干光波发生干涉的结果，这两列相干光波是太阳光分别经_______而形成的。用平行的单色光垂直照射不透明的圆板，在圆板后面的屏上发现圆板阴影中心处有一个亮斑，这是光的______现象。
【答案】 (1). 膜的前表面和后表面分别反射出来形成两列相干光 (2). 衍射
【解析】[1]在太阳光照射下，水面油膜上会出现彩色条纹是薄膜干涉的结果，是光经过油膜前后表面反射后干涉形成的；
[2]用平行的单色光垂直照射 ( http: / / www.21cnjy.com )不透明圆板时，在圆板后面的屏上发现圆板阴影中心处有一个亮斑，阴影的周围是明暗相间的环状衍射条纹。这就是泊松亮斑，是单色光绕过不透光的圆盘发生衍射形成的。
1．衰变规律及实质
(1)α衰变、β衰变的比较
衰变类型 α衰变 β衰变
衰变方程 X→Y＋He X→Y＋e
衰变实质 2个质子和2个中子结合成一个整体射出 1个中子转化为1个质子和1个电子
2H＋2n→He n→H＋e
匀强磁场中轨迹形状
衰变规律 电荷数守恒、质量数守恒、动量守恒
(2)γ射线：γ射线经常是伴随着α ( http: / / www.21cnjy.com )衰变或β衰变同时产生的。其实质是放射性原子核在发生α衰变或β衰变的过程中，产生的新核由于具有过多的能量(原子核处于激发态)而辐射出光子。【版权所有：21教育】
2．确定衰变次数的方法
若X→Y＋nHe＋me；则A＝A′＋4n，Z＝Z′＋2n－m
解以上两式即可求出m和n。
2.半衰期
(1)公式：N余＝N原，m余＝m原。
(2)影响因素：放射性元素衰变的快慢是由原子核内部自身因素决定的，跟原子所处的物理状态(如温度、压强)或化学状态(如单质、化合物)无关2-1-c-n-j-y
3．核反应的四种类型
类型 可控性 核反应方程典例
衰变 α衰变 自发 92U―→90 Th＋_He
β衰变 自发 90 Th―→91Pa＋e
人工转变 人工控制 7N＋He―→8O＋H(卢瑟福发现质子)
He＋Be―→6C＋n(查德威克发现中子)
Al＋He―→P＋n (约里奥·居里夫妇发现放射性同位素，同时探测到正电子)
P―→Si＋e
重核裂变 比较容易进行人工控制 92U＋n―→56Ba＋Kr＋3n
92U＋n―→54Xe＋Sr＋10n
轻核聚变 除氢弹外无法控制　 H＋H―→He＋n
4.解答有关核反应方程问题的技巧
(1)熟记常见基本粒子的符号——是正确书写 ( http: / / www.21cnjy.com )核反应方程的基础。如质子(H)、中子(n)、α粒子(He)、β粒子(　0－1e)、正电子(e)、氘核(H)、氚核(H)等。【来源：21·世纪·教育·网】
(2)熟悉核反应的四种基本类型——衰变、人工转变、裂变和聚变。
(3)掌握核反应方程遵守的规律— ( http: / / www.21cnjy.com )—是正确书写核反应方程或判断某个核反应方程是否正确的依据，所以要理解并应用好质量数守恒和核电荷数守恒的规律。
(4)明白核反应过程是不可逆的——核反应方程只能用箭头连接并表示反应方向，不能用等号连接
【例题解析】
例1. 目前，在居室装修 ( http: / / www.21cnjy.com )中经常用到花岗岩、大理石等装饰材料，这些岩石都不同程度地含有放射性元素。比如，有些含有铀、钍的花岗岩等岩石会释放出放射性惰性气体氡，而氡会发生放射性衰变，放射出α、β、γ射线，这些射线会导致细胞发生癌变及呼吸道等方面的疾病。根据有关放射性知识可知，下列说法正确的是(　)
A．氡的半衰期为3.8天，若取4个氡原子核，经7.6天后就剩下一个原子核了
B．β衰变所释放的电子是原子核内的中子转化成质子和电子所产生的
C．γ射线一般伴随着α或β射线产生，在这三种射线中，α射线的穿透能力最强，电离能力最弱
D．发生α衰变时，生成核与原来的原子核相比，中子数减少了4
【答案】B
【解析】半衰期遵循统计规律，对单个或少数原子核是没有意义的，A错误。
根据3种射线的特性以及衰变实质可知B正确，C、D错误。
例2. 14C发生放射性衰变成为14N，半衰 ( http: / / www.21cnjy.com )期约5 700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的比例持续减少。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α射线
D．增加样品测量环境的压强将加速14C的衰变
【答案】A
【解析】古木样品中14C的比例正好是现代样 ( http: / / www.21cnjy.com )品的二分之一，说明该古木恰好经历了一个半衰期的时间，故A正确。12C、13C、14C具有相同的质子数、不同的中子数，故B错。
14C的衰变方程为：C→N＋e，可见C错误。放射性元素的半衰期与外界因素无关，故D错。
例3. 如图所示为α粒子散 ( http: / / www.21cnjy.com )射实验装置，粒子打到荧光屏上都会引起闪烁，若将带有荧光屏的显微镜分别放在图中A、B、C、D四处位置。则这四处位置在相等时间内统计的闪烁次数一定符合事实的是(　　)
( http: / / www.21cnjy.com / )
A．1305、25、7、1
B．202、405、625、825
C．1202、1010、723、203
D．1202、1305、723、203
【答案】A
【解析】根据α粒子散射实 ( http: / / www.21cnjy.com )验的统计结果，大多数粒子能按原方向前进，少数粒子方向发生了偏转，极少数粒子偏转超过90°，甚至有的被反向弹回。所以在相等时间内A处闪烁次数最多，其次是B、C、D三处，并且数据相差的较大，所以只有选项A符合事实
例4. 我国自主研发制造的国际 ( http: / / www.21cnjy.com )热核聚变核心部件在国际上率先通过权威机构认证，这是我国对国际热核聚变项目的重大贡献。下列核反应方程中属于聚变反应的是(　　)
( http: / / www.21cnjy.com / )
A.H＋H→He＋n B.N＋He→O＋H
C.He＋Al→P＋n D.U＋n→Ba＋Kr＋3n
【答案】A
【解析】B错：原子核的人工转变。C错：原子核的人工转变。D错：重核裂变
例5. 能源是社会发展的基础，发展核能是解决能源问题的途径之一，下列释放核能的反应方程，表述正确的有(　　)
A.H＋H→He＋n是核聚变反应 B.H＋H→He＋n是β衰变
C.U＋n→Ba＋Kr＋3n是核聚变反应 D.U＋n→Xe＋Sr＋2n是α衰变
【答案】A
【解析】AB所列反应是核聚变，不是β衰变，β衰变要放出电子，故A对，B错；C、D两种反应都是核裂变
例6. 关于天然放射现象，以下叙述正确的是(　　)
A．若使放射性物质的温度升高，其半衰期将变大
B．β衰变所释放的电子是原子核内的质子转变为中子时产生的
C．在α、β、γ这三种射线中，γ射线的穿透能力最强，α射线的电离能力最强
D．铀核(U)衰变为铅核(Pb)的过程中，要经过8次α衰变和4次β衰变
【答案】C
【解析】半衰期的时间与元素的物理状态无关 ( http: / / www.21cnjy.com )，若使某放射性物质的温度升高，其半衰期不变，故A错误；β衰变所释放的电子是原子核内的中子转化成质子时产生的，故B错误；在α、β、γ这三种射线中，γ射线的穿透能力最强，α射线的电离能力最强，故C正确；铀核(U)衰变为铅核(Pb)的过程中，每经过一次α衰变质子数少2，质量数少4；而每经过一次β衰变质子数增加1，质量数不变；由质量数和核电荷数守恒，可知要经过8次α衰变和6次β衰变，故D错误
例7. 1934年，约里奥—居里夫妇用α粒子 ( http: / / www.21cnjy.com )轰击铝核Al，产生了第一个人工放射性核素X：α＋Al→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
【答案】B
【解析】将核反应方程式改写成He＋Al→n＋X，由电荷数守恒和质量数守恒知，X应为X，B正确
例8. 某校学生在进行社会综合实践活动时，收集列出了一些放射性同位素的半衰期和可供利用的射线(见下表)，并总结出它们的几种用途.
同位素 放射线 半衰期 同位素 放射线 半衰期 同位素 放射线 半衰期
钋210 α 138天 锶90 β 28年 钴60 γ 5年
镅241 β 433天 锝99 γ 6小时 氡222 α 3.8天
请你根据上表分析判断下列结论正确的是(　　)
A．塑料公司生产聚乙烯薄膜，方法是让较厚的聚乙烯膜通过轧辊后变薄，利用α射线来测定通过轧辊后的薄膜厚度是否均匀
B．钴60的半衰期为5年，若取4个钴60原子核，经10年后就一定剩下一个原子核
C．把放射性元素钋210掺杂到其他稳定元素中，放射性元素的半衰期变短
D．可以用锝99作示踪原子，来诊断人体内的 ( http: / / www.21cnjy.com )器官是否正常．方法是给被检查者注射或口服附有放射性同位素元素的某些物质，当这些物质的一部分到达要检查的器官时，可根据放射性同位素的射线情况分析器官正常与否21*cnjy*com
【答案】D
【解析】因为α射线不能穿 ( http: / / www.21cnjy.com )透薄膜，故无法测量薄膜的厚度，所以选项A错误；钴60的半衰期为5年是指大量钴60原子核因衰变而减少到它原来数目的一半所需要的时间，放射性元素的半衰期，跟原子所处的化学状态等外部条件没有关系，因此，选项B、C错误；检查时，要在人体外探测到体内辐射出来的射线，而又不能让放射性物质长期留在体内，所以应选取锝99作为放射源，选项D正确
例9. 地球的年龄到底有多大，科学 ( http: / / www.21cnjy.com )家利用天然放射性元素的衰变规律，通过对目前发现最古老的岩石中铀和铅的含量来推算．测得该岩石中现含有的铀是岩石形成初期时(岩石形成初期时不含铅)的一半，铀238衰变后形成铅206，铀238的相对含量随时间变化规律如图所示，图中N为铀238的原子数，N0为铀和铅的总原子数．由此可以判断出(　　)
( http: / / www.21cnjy.com / )
A．铀238的半衰期为90亿年 B．地球的年龄大致为45亿年
C．被测定的岩石样品在90亿年时铀、铅原子数之比约为1∶4
D．被测定的岩石样品在90亿年时铀、铅原子数之比约为1∶2
【答案】B
【解析】半衰期是有半数原子核发生 ( http: / / www.21cnjy.com )衰变所需要的时间，根据图象可知半数衰变的时间是45亿年，A错，B对；90亿年是铀核的两个半衰期，有的铀原子核发生衰变，还有的铀原子核没有发生衰变，根据衰变方程可知一个铀核衰变时产生一个铅核，故衰变后的铀、铅原子数之比约为1∶3，C，D错误
【课堂练习】
1. 用粒子(He)轰击氮核(N)，生成氧核(O)并放出一个粒子，该粒子是（　　）
A. 质子 B. 电子 C. 中子 D. 光子
【答案】A
【解析】核反应方程：根据电荷数守恒、质量数守恒知，该粒子的电荷数为1，
质量数为1，为质子，
2.衰变为过程中释放出某种粒子流，该粒子流（ ）
A. 没有质量 B. 速度与光速相同
C. 能够穿透1cm的铅板 D. 与阴极射线电性相同
【答案】D
【解析】衰变过程中，根据质量数和电荷数守恒可知，放出β射线，释放出，即负电子；
A．电子有质量，A错误；B ( http: / / www.21cnjy.com )．β射线的速度小于光速，B错误；C．β射线穿透本领较弱，不能够穿透1cm的铅板，C错误；D．β射线是电子流，与阴极射线电性相同，D正确
3.原子的核式结构模型建立的基础是（　　）
A. α粒子散射实验 B. 对阴极射线的研究
C. 质子和中子的发现 D. 天然放射性现象的发现
【答案】A
【解析】卢瑟福提出的原子核式结构模型建立的基础是α粒子散射实验。
4.与原子核内部变化有关的现象是 （ ）
A. 电离现象 B. 光电效应现象 C. 天然放射现象 D. α粒子散射现象【来源：21cnj*y.co*m】
【答案】C
【解析】电离现象是原子核外的电子脱离原子核的束缚，与原子核内部无关，故A不对；光电效应说明光的粒子性同样也与原子核内部无关，故B不对；天然放射现象是从原子核内部放出、、三种射线，说明原子核内部的复杂结构，放出、后原子核就变成了新的原子核，故C正确；α粒子散射现象说明原子有核式结构模型，与原子核内部变化无关，故D不对
5.关于量子，下列说法中正确的是（　　）
A. 一种高科技材料 B. 研究微观世界的一个概念
C. 运算速度很快的计算机 D. 计算机运行的一个二进制程序
【答案】B
【解析】量子最早由普朗克于1900年提出，普 ( http: / / www.21cnjy.com )朗克假设物体发射出电磁辐射能量是一份一份的，其中每一份被他称作能量子，电磁辐射能量是其整数倍，所以量子是表示能量的单元，量子是不可分割的最小的单元，表示微观世界的不连续性，即通常所说的“量子化”，而非高科技材料、计算机或计算机的程序，故B正确，ACD错误。21cnjy.com
6.下列核反应方程正确的是（　　）
A. 轻核聚变反应方程中，x表示电子
B. 铀核裂变的一种核反应方程
C. 核反应方程为轻核聚变
D. 放射性元素发生的α衰变方程为
【答案】D
【解析】A．据质量数和电荷数守恒可得，轻核聚变反应方程为：，即x表示中子，故A项错误；B．铀核需要俘获一个慢中子才能发生裂变，其中铀核裂变的一种核反应方程为
，故B项错误；
C．核反应方程：，为人工转变，故C项错误；
D．据质量数和电荷数守恒可得，放射性元素发生的α衰变方程为：
7.首先揭示原子核结构复杂性的物理实验或现象是（　　）
A. 电子的发现 B. α粒子散射实验
C. 天然放射现象 D. 质子的发现
【答案】C
【解析】根据物理学史可知，贝克勒尔发现天然放射现象，天然放射现象的发现说明原子核可以再分，首先揭示原子核结构复杂性，故ABD错误，C正确。
8.天然放射现象的发现揭示了（　　）
A. 原子是可分的 B. 原子的中心有一个很小的核
C. 原子核具有复杂的结构 D. 原子核由质子和中子组成
【答案】C
【解析】天然放射现象的发现揭示了原子核具有复杂的结构。
9.核电池利用钚-238衰变来产生能量，其核反应方程中的A粒子是（　　）
A. 质子 B. 中子
C. α粒子 D. β粒子
【答案】C
【解析】根据质量数和电荷数守恒可知，
该方程中的粒子A的质量数为：m=238-234=4，
电荷数：z=94-92=2，可知A为α粒子。
10.下列实验能说明光具有波动性的是（　　）
A. 阴极射线实验 B. α粒子轰击氮核实验
C. 光电效应实验 D. 杨氏双缝干涉实验
【答案】D
【解析】A．阴极射线实验说明了原子内部有复杂结构，阴极射线是原子的组成部分，所以A错误；
B．α粒子轰击氮核实验是探究原子核的结构，所以B错误；
C．光电效应实验说明了光具有粒子性，所以C错误；
D．杨氏双缝干涉实验，是波的干涉现象，说明了光具有波动性，所以D正确；
11.下列电磁波中，从原子核内部发射出来的是（　　）
A. 红外线 B. 无线电波 C. γ射线 D. X射线
【答案】C
【解析】A．有热量辐射就有红外线，所以A错误；B．电场与磁场的变化会产生无线电波，所以B错误；
C．原子核发生衰变时会产生γ射线，所以C正确；D．X射线是原子内层电子跃迁时产生的，所以D错误；
12.1919年卢瑟福利用图示装置的实验发现了质子。图中银箔的作用是恰好阻挡 （　　）
( http: / / www.21cnjy.com / )
A. α粒子 B. β粒子 C. 中子 D. 质子
【答案】A
【解析】该实验是利用α粒子轰 ( http: / / www.21cnjy.com )击氮核发现质子，实验装置中的银箔的作用是恰好阻挡α粒子打在荧光屏上，但是不能阻挡其它粒子的穿过，因为α粒子的穿透能力较弱，所以A正确；BCD错误；
13.天然放射现象的发现揭示了 （　　）
A. 原子可以再分 B. 原子的核式结构 C. 原子核可以再分 D. 原子核由质子和中子组成
【答案】C
【解析】天然放射现象中，原子核发生衰变，会释放出、等射线，并生成了新的原子核；这说明原子核具有复杂的结构，本身可以再分。
14.如图，用来治疗脑部肿瘤的射线是（　　）
( http: / / www.21cnjy.com / )
A. 射线 B. 射线 C. 射线 D. 红外线
【答案】A
【解析】γ射线，可以化疗，可以用来治疗某些肿瘤，而β射线、α射线、红外线均不能用来治疗肿瘤，故A正确，BCD错误。
15.电子的发现揭示了（　　）
A. 原子可再分 B. 原子具有核式结构
C. 原子核可再分 D. 原子核由质子和中子组成
【答案】A
【解析】电子的发现，不仅揭示了电的本质，而 ( http: / / www.21cnjy.com )且打破了几千年来人们认为原子是不可再分的陈旧观念，证实原子也有其自身的构造，揭开了人类向原子进军的第一幕，迎来了微观粒子学（基本粒子物理学）的春天；
16.阴极射线和β射线的组成粒子都是________，其中________射线来自于原子核的外部。
【答案】 (1). 电子 (2). 阴极
【解析】[1]阴极射线和射线本质上都是电子流。
[2]阴极射线来自原子的核外电子，而射线是由原子核中中子转化而来的。
17.放射性元素衰变为，此衰变过程的核反应方程是______；发生β衰变后，核内的______保持不变。
【答案】 (1). ＋He (2). 中子数与质子数之和
【解析】
[1]根据质量数和电荷数守恒，放射性元素衰变为，核反应方程为：＋He
[2]发生β衰变后，原子核内的一个中子变成质子，同时放出一个电子，核内的中子数与质子数之和保持不变。
一、光电效应及其应用
二、光的波粒二象性
三、原子物理相关应用
21世纪教育网 www.21cnjy.com 精品试卷·第 2 页 （共 2 页）
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