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1、（新課標(biāo)）2022高考物理總復(fù)習(xí) 第十二章 近代物理初步教師用書（含解析） 考 綱 要 求 考 情 分 析 光電效應(yīng) Ⅰ 放射性同位素 Ⅰ 1.命題規(guī)律 高考對該部分內(nèi)容多為單獨(dú)考查，有時(shí)與電磁學(xué)或動(dòng)量知識(shí)進(jìn)行簡單交匯命題。題型一般為選擇題，難度中等。 2.考查熱點(diǎn) 該部分內(nèi)容知識(shí)點(diǎn)較多，考查熱點(diǎn)有光電效應(yīng)、原子的躍遷、原子核的衰變、核反應(yīng)及核能的計(jì)算等。原子物理屬于前沿科學(xué)知識(shí)，復(fù)習(xí)時(shí)應(yīng)側(cè)重對基本概念和規(guī)律的理解和應(yīng)用。 愛因斯坦光電效應(yīng)方程 Ⅰ 核力、核反應(yīng)方程 Ⅰ 氫原子光譜 Ⅰ 結(jié)合能、質(zhì)量虧損 Ⅰ 氫原子的能級結(jié)構(gòu)、能級公式 Ⅰ 裂變反應(yīng)和聚

2、變反應(yīng)、裂變反應(yīng)堆 Ⅰ 原子核的組成、放射性、原子核的衰變、半衰期 Ⅰ 射線的危害與防護(hù) Ⅰ 入射光的頻率大于金屬的極限頻率。 3．光電效應(yīng)的三大規(guī)律 光電子的最大初動(dòng)能隨著入射光頻率的增大而增大，與入射光強(qiáng)度無關(guān) 電子吸收光子能量后，一部分克服阻礙作用做功，剩余部分轉(zhuǎn)化為光電子的初動(dòng)能，只有直接從金屬表面飛出的光電子才具有最大初動(dòng)能，對于確定的金屬，逸出功W0是一定的，故光電子的最大初動(dòng)能只隨入射光的頻率增大而增大，與入射光強(qiáng)度無關(guān) 光電效應(yīng)具有瞬時(shí)性 光照射金屬時(shí)，電子吸收一個(gè)光子的能量后，動(dòng)能立即增大，不需要能量積累的過程 光較強(qiáng)時(shí)飽和電流大 光較強(qiáng)時(shí)，包含的光

3、子數(shù)較多，照射金屬時(shí)產(chǎn)生的光電子較多，因而飽和電流較大 [小題練通] 1.(多選)(人教教材演示實(shí)驗(yàn)改編題)如圖所示，用導(dǎo)線把驗(yàn)電器與鋅板相連接，當(dāng)用紫外線照射鋅板時(shí)，發(fā)生的現(xiàn)象是(　　) A．有光子從鋅板逸出 B．有電子從鋅板逸出 C．驗(yàn)電器指針張開一個(gè)角度 D．鋅板帶負(fù)電 解析：選BC　當(dāng)用紫外線照射鋅板時(shí)，發(fā)生光電效應(yīng)，有電子從鋅板逸出，鋅板帶正電，驗(yàn)電器指針張開一個(gè)角度，故B、C正確。 2.(多選)如圖所示，電路中所有元件完好，但當(dāng)光照射到光電管上的金屬材料上時(shí)，靈敏電流計(jì)中沒有電流通過，其原因可能是(　　) A．入射光太弱 B．入射光的波長太長 C

4、．光照時(shí)間短 D．電源正、負(fù)極接反 解析：選BD　若入射光的頻率小于極限頻率，則沒有光電子逸出，入射光的波長越長，頻率越??；若所加反向電壓大于遏止電壓，則電子就不能到達(dá)陽極，也不會(huì)有光電流，故B、D正確。 3．(粵教教材原題)用某種色光照射到金屬表面時(shí)，金屬表面有光電子飛出，如果光的強(qiáng)度減弱而頻率不變，則(　　) A．光的強(qiáng)度減弱到某一最低數(shù)值時(shí)，就沒有光電子飛出 B．單位時(shí)間內(nèi)飛出的光電子數(shù)目減少 C．逸出的光電子的最大初動(dòng)能減小 D．單位時(shí)間內(nèi)逸出的光電子數(shù)目和最大初動(dòng)能都減小 解析：選B　光的強(qiáng)度減弱而頻率不變，則仍有光電子飛出，只是單位時(shí)間內(nèi)飛出的光電子數(shù)目減少，而光電

5、子的最大初動(dòng)能與光的頻率有關(guān)，頻率不變最大初動(dòng)能不變，故B正確。 4．(多選)如圖所示，是工業(yè)生產(chǎn)中大部分光電控制設(shè)備(如夜亮?xí)兿ǖ穆窡?用到的光控繼電器的示意圖，它由電源、光電管、放大器、電磁繼電器等幾部分組成。 當(dāng)用綠光照射光電管陰極K時(shí)，可以發(fā)生光電效應(yīng)，則下列說法中正確的是(　　) A．增大綠光照射強(qiáng)度，光電子最大初動(dòng)能增大 B．增大綠光照射強(qiáng)度，電路中的光電流增大 C．改用波長比綠光波長大的光照射光電管陰極K時(shí)，電路中一定有光電流 D．改用頻率比綠光頻率大的光照射光電管陰極K時(shí)，電路中一定有光電流 解析：選BD　增大綠光照射強(qiáng)度，光電子最大初動(dòng)能不變，而光電流增大，

6、A錯(cuò)誤，B正確；改用頻率大的光照射，入射光頻率一定大于極限頻率，則一定有光電流，D正確；光的波長越大頻率越小，改用波長大的光照射，入射光頻率不一定大于極限頻率，則不一定有光電流，C錯(cuò)誤。 [融會(huì)貫通] (1)光電子的最大初動(dòng)能取決于入射光的頻率。 (2)單位時(shí)間內(nèi)逸出的光電子數(shù)取決于入射光的強(qiáng)弱。 點(diǎn)點(diǎn)通(二)　愛因斯坦的光電效應(yīng)方程及應(yīng)用 1．光子說：在空間傳播的光不是連續(xù)的，而是一份一份的，每一份叫做一個(gè)光子，光子的能量ε＝hν。 2．逸出功W0：電子從金屬中逸出所需做功的最小值。 3．最大初動(dòng)能：發(fā)生光電效應(yīng)時(shí)，金屬表面上的電子吸收光子后克服原子核的引力逸出時(shí)所具有的動(dòng)能

7、的最大值。 4．光電效應(yīng)方程 (1)表達(dá)式：Ek＝hν－W0。 (2)物理意義：金屬表面的電子吸收一個(gè)光子獲得的能量是hν，這些能量的一部分用來克服金屬的逸出功W0，剩下的表現(xiàn)為逸出后電子的最大初動(dòng)能Ek。 5.光電效應(yīng)的四類圖像 圖像名稱 圖線形狀 由圖線直接(間接)得到的物理量 最大初動(dòng)能Ek與入射光頻率ν的關(guān)系圖 線 ①極限頻率：圖線與ν軸交點(diǎn)的橫坐標(biāo)νc ②逸出功：圖線與Ek軸交點(diǎn)的縱坐標(biāo)的絕對值W0＝|－E|＝E ③普朗克常量：圖線的斜率k＝h 顏色相同、強(qiáng)度不同的光，光電流與電壓的關(guān)系 ①遏止電壓Uc：圖線與橫軸的交點(diǎn) ②飽和光電流Im：電流的最

8、大值 ③最大初動(dòng)能：Ek＝eUc 顏色不同時(shí)，光電流與電壓的關(guān)系 ①遏止電壓Uc1、Uc2 ②飽和光電流 ③最大初動(dòng)能Ek1＝eUc1，Ek2＝eUc2 遏止電壓Uc與入射光頻率ν的關(guān)系圖線 ①極限頻率νc：圖線與橫軸的交點(diǎn) ②遏止電壓Uc：隨入射光頻率的增大而增大 ③普朗克常量h：等于圖線的斜率與電子電荷量的乘積，即h＝ke (注：此時(shí)兩極之間接反向電壓) [小題練通] 1．(2018·全國卷Ⅱ)用波長為300 nm的光照射鋅板，電子逸出鋅板表面的最大初動(dòng)能為1.28×10－19 J。已知普朗克常量為6.63×10－34 J·s，真空中的光速為3.00×10

9、8 m·s－1。能使鋅產(chǎn)生光電效應(yīng)的單色光的最低頻率約為(　　) A．1×1014 Hz　　　　　　　 B．8×1014 Hz C．2×1015 Hz D．8×1015 Hz 解析：選B　設(shè)單色光的最低頻率為ν0，由愛因斯坦光電效應(yīng)方程得Ek＝hν1－W0,0＝hν0－W0，又ν1＝，整理得ν0＝－，代入數(shù)據(jù)解得ν0≈8×1014 Hz，B正確。 2．(多選)(人教教材改編題)在光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)中，用頻率為ν的光照射光電管陰極，發(fā)生了光電效應(yīng)，下列說法正確的是(　　) A．增大入射光的強(qiáng)度，光電流增大 B．減小入射光的強(qiáng)度，光電效應(yīng)現(xiàn)象消失 C．改用頻率小于ν的光照射，一定不發(fā)生光

10、電效應(yīng) D．改用頻率大于ν的光照射，光電子的最大初動(dòng)能增大 解析：選AD　增大入射光的強(qiáng)度，單位時(shí)間內(nèi)照射到單位面積上的光子數(shù)目增加，則光電流將增大，故選項(xiàng)A正確；光電效應(yīng)是否發(fā)生取決于入射光的頻率，而與入射光強(qiáng)度無關(guān)，故選項(xiàng)B錯(cuò)誤；用頻率為ν的光照射光電管陰極，發(fā)生光電效應(yīng)，用頻率較小的光照射時(shí)，若光的頻率仍大于極限頻率，則仍會(huì)發(fā)生光電效應(yīng)，故選項(xiàng)C錯(cuò)誤；根據(jù)hν－W逸＝mv2 可知，增大入射光頻率，光電子的最大初動(dòng)能也增大，故選項(xiàng)D正確。 3．(多選)(2017·全國卷Ⅲ)在光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)中，分別用頻率為νa、νb的單色光a、b照射到同種金屬上，測得相應(yīng)的遏止電壓分別為Ua和Ub、光電

11、子的最大初動(dòng)能分別為Eka和Ekb。h為普朗克常量。下列說法正確的是(　　) A．若νa>νb，則一定有Uaνb，則一定有Eka>Ekb C．若Uaνb，則一定有hνa－Eka>hνb－Ekb 解析：選BC　設(shè)該金屬的逸出功為W0，根據(jù)愛因斯坦光電效應(yīng)方程有Ek＝hν－W0，同種金屬的W0不變，則逸出光電子的最大初動(dòng)能隨ν的增大而增大，B項(xiàng)正確；又Ek＝eU，則最大初動(dòng)能與遏止電壓成正比，C項(xiàng)正確；根據(jù)上述有eU＝hν－W0，遏止電壓U隨ν增大而增大，A項(xiàng)錯(cuò)誤；又有hν－Ek＝W0，W0相同，D項(xiàng)錯(cuò)誤。 4．(多選)(

12、滬科教材原題)在演示光電效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)中，某金屬被光照射后產(chǎn)生了光電效應(yīng)現(xiàn)象，實(shí)驗(yàn)測出了光電子的最大動(dòng)能Ekm與入射光頻率ν的關(guān)系，如圖所示。由Ekmν圖像可求出(　　) A．該金屬的逸出功 B．該金屬的極限頻率 C．單位時(shí)間內(nèi)逸出的光電子數(shù) D．普朗克常量 解析：選ABD　根據(jù)光電效應(yīng)方程Ekm＝hν－W0＝hν－h(huán)ν0知，圖線的斜率表示普朗克常量，根據(jù)圖線斜率可得出普朗克常量。橫軸截距表示最大初動(dòng)能為零時(shí)的入射光頻率，此時(shí)的頻率等于金屬的極限頻率，根據(jù)W0＝hν0可求出逸出功。單位時(shí)間內(nèi)逸出的光電子數(shù)無法從圖像中獲知。故A、B、D正確，C錯(cuò)誤。 5．(多選)在某次光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)中，

13、得到的遏止電壓Uc與入射光的頻率ν的關(guān)系如圖所示，若該直線的斜率和縱截距分別為k和－b，電子電荷量的絕對值為e，則(　　) A．普朗克常量可表示為 B．若更換材料再實(shí)驗(yàn)，得到的圖線的k不改變，b改變 C．所用材料的逸出功可表示為eb D．b由入射光決定，與所用材料無關(guān) 解析：選BC　根據(jù)光電效應(yīng)方程Ekm＝hν－W0，以及Ekm＝eUc，得：Uc＝－，圖線的斜率k＝，解得普朗克常量h＝ke，故A錯(cuò)誤；縱軸截距的絕對值b＝，解得逸出功W0＝eb，故C正確；b等于逸出功與電荷量的比值，而逸出功與材料有關(guān)，則b與材料有關(guān)，故D錯(cuò)誤；更換材料再實(shí)驗(yàn)，由于逸出功變化，可知圖線的斜率不改變，縱軸

14、截距改變，故B正確。 [融會(huì)貫通] 利用光電效應(yīng)分析問題，應(yīng)把握的三個(gè)關(guān)系 (1)愛因斯坦光電效應(yīng)方程Ek＝hν－W0，式中W0為逸出功，它與極限頻率νc的關(guān)系是W0＝hνc。 (2)Ekν圖像反映了光電子的最大初動(dòng)能和入射光頻率的關(guān)系。 (3)光電子的最大初動(dòng)能Ek可以利用光電管通過實(shí)驗(yàn)的方法測得，即Ek＝eUc，其中Uc是遏止電壓。 點(diǎn)點(diǎn)通(三)　對波粒二象性的理解 1．光的波粒二象性 (1)光的干涉、衍射、偏振現(xiàn)象證明了光具有波動(dòng)性。 (2)光電效應(yīng)說明光具有粒子性。 (3)光既具有波動(dòng)性，又具有粒子性，即光具有波粒二象性。 2．對光的波粒二象性的理解 從數(shù)量

15、 上看 個(gè)別光子的作用效果往往表現(xiàn)為粒子性；大量光子的作用效果往往表現(xiàn)為波動(dòng)性 從頻率 上看 頻率越低波動(dòng)性越顯著，越容易看到光的干涉和衍射現(xiàn)象；頻率越高粒子性越顯著，越不容易看到光的干涉和衍射現(xiàn)象，貫穿本領(lǐng)越強(qiáng) 從傳播 與作用 上看 光在傳播過程中往往表現(xiàn)出波動(dòng)性；在與物質(zhì)發(fā)生作用時(shí)往往表現(xiàn)出粒子性 波動(dòng)性 與粒子 性的 統(tǒng)一 由光子的能量ε＝hν、光子的動(dòng)量表達(dá)式p＝也可以看出，光的波動(dòng)性和粒子性并不矛盾，表示粒子性的粒子能量和動(dòng)量的計(jì)算式中都含有表示波的特征的物理量——頻率ν和波長λ [小題練通] 1．(粵教教材原題)下列說法中正確的是(　　) A．光的

16、波粒二象性學(xué)說徹底推翻了麥克斯韋的光的電磁說 B．在光的雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中，暗條紋的地方是光子永遠(yuǎn)不能到達(dá)的地方 C．光的雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中，大量光子打在光屏上的落點(diǎn)是有規(guī)律的，暗紋處落下光子的概率小 D．單個(gè)光子具有粒子性，大量光子具有波動(dòng)性 E．光的波動(dòng)性是因?yàn)楣庾又g的相互作用的結(jié)果 解析：選C　光的波粒二象性和光的電磁說并不互相矛盾，A錯(cuò)誤；暗條紋的地方是光子到達(dá)的概率小的地方，B錯(cuò)誤，C正確；光子既具有粒子性也具有波動(dòng)性，只是單個(gè)光子粒子性比較明顯，大量光子波動(dòng)性比較明顯，D錯(cuò)誤；光的波動(dòng)性不是光子之間的相互作用的結(jié)果，E錯(cuò)誤。 2．(人教教材改編題)用很弱的光做雙縫干涉實(shí)驗(yàn)，把

17、入射光減弱到可以認(rèn)為光源和感光膠片之間不可能同時(shí)有兩個(gè)光子存在，如圖所示是不同數(shù)量的光子照射到感光膠片上得到的照片。這些照片說明(　　) A．光只有粒子性沒有波動(dòng)性 B．光只有波動(dòng)性沒有粒子性 C．少量光子的運(yùn)動(dòng)顯示波動(dòng)性，大量光子的運(yùn)動(dòng)顯示粒子性 D．少量光子的運(yùn)動(dòng)顯示粒子性，大量光子的運(yùn)動(dòng)顯示波動(dòng)性 解析：選D　由題圖可以看出，少量光子的運(yùn)動(dòng)顯示粒子性，大量光子的運(yùn)動(dòng)顯示波動(dòng)性，故D正確。 1．如圖所示，當(dāng)弧光燈射出的光經(jīng)一狹縫后，在鋅板上形成明暗相間的條紋，同時(shí)與鋅板相連的驗(yàn)電器鋁箔有張角，則該實(shí)驗(yàn)(　　) A．只能證明光具有波動(dòng)性 B．只能證明光具有粒子性

18、 C．只能證明光能夠發(fā)生衍射 D．證明光具有波粒二象性 解析：選D　弧光燈射出的光經(jīng)一狹縫后，在鋅板上形成明暗相間的條紋，這是光的衍射，證明了光具有波動(dòng)性；驗(yàn)電器鋁箔有張角，說明鋅板發(fā)生了光電效應(yīng)，則證明了光具有粒子性，所以該實(shí)驗(yàn)證明了光具有波粒二象性，D正確。 2．下表給出了一些金屬材料的逸出功?，F(xiàn)用波長為400 nm的單色光照射這些材料，能產(chǎn)生光電效應(yīng)的材料最多有幾種(普朗克常量h＝6.6×10－34 J·s，光速c＝3×108 m/s)(　　) 材料 銫 鈣 鎂 鈹 鈦 逸出功(×10－19 J) 3.0 4.3 5.9 6.2 6.6 A．2種　　　　　

19、　　　　　 B．3種 C．4種 D．5種 解析：選A　光電效應(yīng)發(fā)生的條件是入射光的頻率大于金屬的極限頻率，入射光的能量大于金屬的逸出功，單色光的能量為ε＝hν＝h，解得ε＝6.6×10－34× J＝4.95×10－19 J，由表中材料可知光子能量大于逸出功的金屬有2種，所以A項(xiàng)正確，B、C、D項(xiàng)錯(cuò)誤。 3．兩束能量相同的色光，都垂直地照射到物體表面，第一束光在某段時(shí)間內(nèi)打到物體表面的光子數(shù)與第二束光在相同時(shí)間內(nèi)打到物體表面的光子數(shù)之比為5∶4，則這兩束光的光子能量和波長之比分別為(　　) A．4∶5　4∶5 B．5∶4　4∶5 C．5∶4　5∶4 D．4∶5　5∶4 解析：選

20、D　兩束能量相同的色光，都垂直地照射到物體表面，在相同時(shí)間內(nèi)打到物體表面的光子數(shù)之比為5∶4，根據(jù)E＝NE0可得光子能量之比為4∶5，再根據(jù)E0＝hν＝h，可知光子能量與波長成反比，故光子波長之比為5∶4。故D正確。 4．(2017·北京高考)2017年年初，我國研制的“大連光源”——極紫外自由電子激光裝置，發(fā)出了波長在100 nm(1 nm＝10－9 m)附近連續(xù)可調(diào)的世界上最強(qiáng)的極紫外激光脈沖?！按筮B光源”因其光子的能量大、密度高，可在能源利用、光刻技術(shù)、霧霾治理等領(lǐng)域的研究中發(fā)揮重要作用。一個(gè)處于極紫外波段的光子所具有的能量可以電離一個(gè)分子，但又不會(huì)把分子打碎。據(jù)此判斷，能夠電離一個(gè)分

21、子的能量約為(取普朗克常量h＝6.6×10－34 J·s，真空光速c＝3×108 m/s)(　　) A．10－21 J B．10－18 J C．10－15 J D．10－12 J 解析：選B　光子的能量E＝hν，c＝λν，聯(lián)立解得E≈2×10－18 J，B項(xiàng)正確。 5.如圖所示，兩平行金屬板A、B板間電壓恒為U，一束波長為λ的入射光射到金屬板B上，使B板發(fā)生了光電效應(yīng)，已知該金屬板的逸出功為W，電子的質(zhì)量為m，電荷量為e，已知普朗克常量為h，真空中光速為c，下列說法中不正確的是(　　) A．該入射光的能量為h B．到達(dá)A板的光電子的最大動(dòng)能為h－W＋eU C．若增大兩板間電壓

22、，B板沒有光電子逸出 D．若減小入射光的波長，一定會(huì)有光電子逸出 解析：選C　根據(jù)E＝hν，而ν＝，則該入射光的能量為h，故A正確；逸出光電子的最大動(dòng)能Ekm＝h－W，根據(jù)動(dòng)能定理，eU＝Ekm′－Ekm，則到達(dá)A板的光電子的最大動(dòng)能為Ekm′＝h－W＋eU，故B正確；若增大兩板間電壓，不會(huì)影響光電效應(yīng)現(xiàn)象，仍有光電子逸出，故C錯(cuò)誤；若減小入射光的波長，那么入射光的頻率增大，一定會(huì)有光電子逸出，故D正確。 6.(多選)某同學(xué)在研究某金屬的光電效應(yīng)現(xiàn)象時(shí)，發(fā)現(xiàn)該金屬逸出光電子的最大初動(dòng)能Ek與入射光頻率ν的關(guān)系如圖所示。若圖線在橫、縱坐標(biāo)軸上的截距分別為a和－b，已知電子所帶電荷量為e，由

23、圖像可以得到(　　) A．該金屬的逸出功為零 B．普朗克常量為，單位為J·Hz C．當(dāng)入射光的頻率為2a時(shí)，逸出光電子的最大初動(dòng)能為b D．當(dāng)入射光的頻率為3a時(shí)，遏止電壓為 解析：選CD　根據(jù)愛因斯坦光電效應(yīng)方程Ek＝hν－W0，可知Ek-ν圖線的斜率表示普朗克常量h，即h＝＝，單位為J/Hz，圖線與縱軸截距的絕對值表示金屬的逸出功W0，由題圖知W0＝b，選項(xiàng)A、B錯(cuò)誤；當(dāng)入射光的頻率ν＝2a時(shí)，由Ek＝hν－W0，可得光電子的最大初動(dòng)能Ek＝·2a－b＝b，當(dāng)入射光的頻率為3a時(shí)，光電子的最大初動(dòng)能為Ek＝2b，由最大初動(dòng)能Ek與遏止電壓的關(guān)系式Ek＝eUc可知，遏止電壓為Uc＝

24、，選項(xiàng)C、D正確。 7．(多選)在光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)中，飛飛同學(xué)用同一光電管在不同實(shí)驗(yàn)條件下得到了三條光電流與電壓之間的關(guān)系曲線(甲光、乙光、丙光)，如圖所示。則可判斷出(　　) A．甲光的頻率大于乙光的頻率 B．乙光的波長大于丙光的波長 C．乙光的截止頻率大于丙光的截止頻率 D．甲光的光電子最大初動(dòng)能小于丙光的光電子最大初動(dòng)能 解析：選BD　因光電管不變，所以逸出功不變。由圖像知甲光、乙光對應(yīng)的遏止電壓相等，且小于丙光對應(yīng)的遏止電壓，所以甲光和乙光的光電子最大初動(dòng)能相等且小于丙光的光電子最大初動(dòng)能，故D正確；根據(jù)愛因斯坦光電效應(yīng)方程Ek＝hν－W0知甲光和乙光的頻率相等，且小于丙光的頻

25、率，光的頻率越大，波長越小，故A錯(cuò)誤，B正確；截止頻率是由金屬?zèng)Q定的，與入射光無關(guān)，故C錯(cuò)誤。 8．(多選)美國物理學(xué)家密立根利用如圖甲所示的電路研究金屬的遏止電壓Uc與入射光頻率ν的關(guān)系，描繪出如圖乙所示的圖像，由此算出普朗克常量h，電子電荷量用e表示，下列說法正確的是(　　) A．入射光的頻率增大，測遏止電壓時(shí)，應(yīng)使滑動(dòng)變阻器的滑片P向M端移動(dòng) B．增大入射光的強(qiáng)度，光電子的最大初動(dòng)能也增大 C．由Ucν圖像可知，這種金屬截止頻率為νc D．由Ucν圖像可求普朗克常量表達(dá)式為h＝ 解析：選CD　入射光的頻率增大，光電子的最大初動(dòng)能增大，則遏止電壓增大，測遏止電壓時(shí)，應(yīng)使

26、滑動(dòng)變阻器的滑片P向N端移動(dòng)，故A錯(cuò)誤；根據(jù)光電效應(yīng)方程Ekm＝hν－W0知，光電子的最大初動(dòng)能與入射光的強(qiáng)度無關(guān)，故B錯(cuò)誤；根據(jù)Ekm＝hν－W0＝eUc，解得Uc＝－，圖線的斜率k＝＝，則h＝，當(dāng)遏止電壓為零時(shí)，ν＝νc，故C、D正確。 9．(多選)分別用波長為λ和2λ的光照射同一種金屬，產(chǎn)生的速度最快的光電子速度之比為2∶1，普朗克常量和真空中光速分別用h和c表示，下列說法正確的有(　　) A．該種金屬的逸出功為 B．該種金屬的逸出功為 C．波長超過2λ的光都不能使該金屬發(fā)生光電效應(yīng) D．波長超過4λ的光都不能使該金屬發(fā)生光電效應(yīng) 解析：選AD　由hν＝W0＋Ek知h＝W0＋

27、mv12，h＝W0＋mv22，又v1＝2v2，解得W0＝，故選項(xiàng)A正確，B錯(cuò)誤；光的波長小于或等于3λ時(shí)才能發(fā)生光電效應(yīng)，故選項(xiàng)C錯(cuò)誤，D正確。 10．(多選)在光的雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中，光屏前放上照相底片并設(shè)法減弱光子流的強(qiáng)度，盡可能使光子一個(gè)一個(gè)地通過狹縫，對于曝光時(shí)間不長和曝光時(shí)間足夠長的兩種情況，以下說法正確的是(　　) A．若曝光時(shí)間不長，則底片上出現(xiàn)一些無規(guī)則的點(diǎn) B．若曝光時(shí)間足夠長，則底片上出現(xiàn)干涉條紋 C．這一實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明了光具有波粒二象性 D．這一實(shí)驗(yàn)結(jié)果否定了光具有粒子性 解析：選ABC　若曝光時(shí)間不長，可知光子數(shù)不多，往往表現(xiàn)為粒子性，在底片上出現(xiàn)一些不規(guī)則的點(diǎn)，

28、A正確；若曝光時(shí)間足夠長，可知光子數(shù)較多，往往表現(xiàn)為波動(dòng)性，在底片上出現(xiàn)干涉條紋，B正確；該實(shí)驗(yàn)表明光具有波粒二象性，C正確，D錯(cuò)誤。 第73課時(shí)　原子結(jié)構(gòu)與原子核(雙基落實(shí)課) 點(diǎn)點(diǎn)通(一)　原子的核式結(jié)構(gòu) 1．電子的發(fā)現(xiàn) 英國物理學(xué)家湯姆孫在研究陰極射線時(shí)發(fā)現(xiàn)了電子，提出了原子的“棗糕模型”。 2．α粒子散射實(shí)驗(yàn) (1)α粒子散射實(shí)驗(yàn)裝置 (2)α粒子散射實(shí)驗(yàn)的結(jié)果：絕大多數(shù)α粒子穿過金箔后基本上仍沿原來的方向前進(jìn)，但少數(shù)α粒子穿過金箔后發(fā)生了大角度偏轉(zhuǎn)，極少數(shù)α粒子甚至被“撞了回來”。 3．原子的核式結(jié)構(gòu)模型 (1)在原子的中心有一個(gè)很小的核，叫原子核，原子的所有正

29、電荷和幾乎所有質(zhì)量都集中在原子核里，帶負(fù)電的電子在核外繞核旋轉(zhuǎn)。 (2)核式結(jié)構(gòu)模型的局限性：盧瑟福的原子核式結(jié)構(gòu)模型能夠很好地解釋α粒子散射實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，但不能解釋原子光譜是特征光譜和原子的穩(wěn)定性。 [小題練通] 1．(粵教教材原題)如圖的4個(gè)選項(xiàng)中，O點(diǎn)表示某原子核的位置，曲線ab和cd表示經(jīng)過該原子核附近的α粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡，正確的圖是(　　) 解析：選D　α粒子經(jīng)過原子核時(shí)受原子核的庫侖斥力，離原子核越近斥力作用越強(qiáng)，由此判斷，D正確。 2．如圖所示是α粒子(氦原子核)被重金屬原子核散射的運(yùn)動(dòng)軌跡，M、N、P、Q是軌跡上的四點(diǎn)，在散射過程中可以認(rèn)為重金屬原子核靜止。圖中所標(biāo)出

30、的α粒子在各點(diǎn)處的加速度方向正確的是(　　) A．M點(diǎn) B．N點(diǎn) C．P點(diǎn) D．Q點(diǎn) 解析：選C　α粒子(氦原子核)和重金屬原子核都帶正電，互相排斥，加速度方向與α粒子所受斥力方向相同。帶電粒子加速度方向沿相應(yīng)點(diǎn)與重金屬原子核連線指向曲線的凹側(cè)，故只有選項(xiàng)C正確。 [融會(huì)貫通] (1)根據(jù)α粒子散射的現(xiàn)象可以得出原子的核式結(jié)構(gòu)模型。 (2)少數(shù)α粒子發(fā)生大角度偏轉(zhuǎn)是由于經(jīng)過原子核附近時(shí)受到了較強(qiáng)的作用力。 (3)原子核與α粒子之間的作用力為庫侖斥力，距離越近，斥力越強(qiáng)。 點(diǎn)點(diǎn)通(二)　能級躍遷 1．氫原子光譜 (1)光譜：用光柵或棱鏡可以把各種顏色的光按波長展開，

31、獲得光的波長(頻率)和強(qiáng)度分布的記錄，即光譜。 (2)光譜分類 (3)氫原子光譜的實(shí)驗(yàn)規(guī)律：氫原子光譜是線狀光譜，巴耳末系譜線的波長滿足＝R(n＝3,4,5，…，R是里德伯常量，R＝1.10×107 m－1)。 (4)光譜分析：利用每種原子都有自己的特征譜線可以用來鑒別物質(zhì)和確定物質(zhì)的組成成分，且靈敏度很高。在發(fā)現(xiàn)和鑒別化學(xué)元素上有著重大的意義。 2．氫原子的能級結(jié)構(gòu)、能級公式 (1)玻爾理論 ①定態(tài)：原子只能處于一系列不連續(xù)的能量狀態(tài)中，在這些能量狀態(tài)中原子是穩(wěn)定的，電子雖然繞核運(yùn)動(dòng)，但并不向外輻射能量。 ②躍遷：電子從能量較高的定態(tài)軌道躍遷到能量較低的定態(tài)軌道時(shí)，會(huì)放出

32、能量為hν的光子，這個(gè)光子的能量由前后兩個(gè)能級的能量差決定，即hν＝Em－En。(h是普朗克常量，h＝6.63×10－34 J·s) ③軌道：原子的不同能量狀態(tài)跟電子在不同的圓周軌道繞核運(yùn)動(dòng)相對應(yīng)。原子的定態(tài)是不連續(xù)的，因此電子的可能軌道也是不連續(xù)的。 (2)幾個(gè)概念 ①能級：在玻爾理論中，原子的能量是量子化的，這些量子化的能量值，叫做能級。 ②基態(tài)：原子能量最低的狀態(tài)。 ③激發(fā)態(tài)：在原子能量狀態(tài)中除基態(tài)之外的其他的狀態(tài)。 ④量子數(shù)：原子的狀態(tài)是不連續(xù)的，用于表示原子狀態(tài)的正整數(shù)。 (3)氫原子的能級公式：En＝E1(n＝1,2,3，…)，其中E1為基態(tài)能量，其數(shù)值為E1＝－13

33、.6 eV。 (4)氫原子的半徑公式：rn＝n2r1(n＝1,2,3，…)，其中r1為基態(tài)半徑，又稱玻爾半徑，其數(shù)值為r1 ＝0.53×10－10 m。 3．氫原子的能級圖 [小題練通] 1．(多選)(教科教材原題)根據(jù)玻爾原子結(jié)構(gòu)理論，原子中電子繞核運(yùn)動(dòng)的半徑(　　) A．可以取任意值 B．是一系列不連續(xù)的特定值 C．可以在某一范圍內(nèi)任意取值 D．不同的軌道半徑與不同的能量狀態(tài)相對應(yīng) 解析：選BD　根據(jù)玻爾原子結(jié)構(gòu)理論，電子繞核運(yùn)動(dòng)的半徑只能是一系列不連續(xù)的特定值，且不同的軌道半徑與不同的能量狀態(tài)相對應(yīng)，故B、D正確。 2.如圖是氫原子的能級示意圖。當(dāng)氫原子從n＝4

34、能級躍遷到n＝3能級時(shí)，輻射出光子a；從n＝3能級躍遷到n＝2能級時(shí)，輻射出光子b。以下判斷正確的是(　　) A．在真空中光子a的波長大于光子b的波長 B．光子b可使氫原子從基態(tài)躍遷到激發(fā)態(tài) C．光子a可能使處于n＝4能級的氫原子電離 D．大量處于n＝3能級的氫原子向低能級躍遷時(shí)最多輻射2種不同的譜線 解析：選A　氫原子從n＝4能級躍遷到n＝3能級的能級差小于從n＝3能級躍遷到n＝2能級時(shí)的能級差，根據(jù)Em－En＝hν知，光子a的能量小于光子b的能量，所以光子a的頻率小于光子b的頻率，在真空中光子a的波長大于光子b的波長，故A正確；光子b的能量小于基態(tài)與任一激發(fā)態(tài)的能級差，所以不能被

35、基態(tài)的原子吸收，故B錯(cuò)誤；根據(jù)Em－En＝hν可知光子a的能量小于n＝4能級氫原子的電離能，所以不能使處于n＝4能級的氫原子電離，C錯(cuò)誤；大量處于n＝3能級的氫原子向低能級躍遷時(shí)最多輻射3種不同的譜線，故D錯(cuò)誤。 3．(2018·天津高考)氫原子光譜在可見光區(qū)域內(nèi)有四條譜線Hα、Hβ、Hγ和Hδ，都是氫原子中電子從量子數(shù)n>2的能級躍遷到n＝2的能級時(shí)發(fā)出的光，它們在真空中的波長由長到短，可以判定(　　) A．Hα對應(yīng)的前后能級之差最小 B．同一介質(zhì)對Hα的折射率最大 C．同一介質(zhì)中Hδ的傳播速度最大 D．用Hγ照射某一金屬能發(fā)生光電效應(yīng)，則Hβ也一定能 解析：選A　根據(jù)ν＝，可得

36、να＜νβ＜νγ＜νδ，由Em－En＝hν，知Hα對應(yīng)的兩能級之差最小，故A正確；光在同一介質(zhì)中傳播，頻率越高，折射率越大，而傳播速度v＝，則Hα的折射率最小，Hδ的傳播速度最小，故B、C錯(cuò)誤；光的頻率達(dá)到截止頻率才能發(fā)生光電效應(yīng)，所以用Hγ照射某一金屬能發(fā)生光電效應(yīng)，而Hβ則不一定能，故D錯(cuò)誤。 4．(滬科教材原題)處于基態(tài)的氫原子在某單色光照射下，只能發(fā)出頻率分別為ν1、ν2、ν3的三種光，且ν1<ν2<ν3，則該照射光的光子能量為(　　) A．hν1　　　　　　　　　　 B．hν2 C．hν3 D．h(ν1＋ν2＋ν3) 解析：選C　基態(tài)氫原子吸收光子后只能發(fā)出頻率為ν1、ν2

37、、ν3的三種光，說明氫原子從n＝1能級可以躍遷到n＝3能級，故該光子的能量為hν3，C正確。 [融會(huì)貫通] 解答氫原子能級圖與原子躍遷問題的注意事項(xiàng) (1)能級之間躍遷時(shí)放出的光子頻率是不連續(xù)的。 (2)能級之間發(fā)生躍遷時(shí)放出(吸收)光子的頻率由hν＝Em－En求得，若求波長可由公式c＝λν求得。 (3)一個(gè)氫原子躍遷發(fā)出可能的光譜線條數(shù)最多為n－1。 (4)一群氫原子躍遷發(fā)出可能的光譜線條數(shù)的兩種求解方法： ①用數(shù)學(xué)中的組合知識(shí)求解：N＝C＝。 ②利用能級圖求解：在氫原子能級圖中將氫原子躍遷的各種可能情況一一畫出，然后相加。 點(diǎn)點(diǎn)通(三)　原子核的衰變規(guī)律 1．原子核的

38、組成 原子核由質(zhì)子和中子組成，質(zhì)子和中子統(tǒng)稱為核子。質(zhì)子帶正電，中子不帶電。 2．天然放射現(xiàn)象 (1)天然放射現(xiàn)象：元素自發(fā)地放出射線的現(xiàn)象，首先由貝可勒爾發(fā)現(xiàn)。天然放射現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)，說明原子核具有復(fù)雜的結(jié)構(gòu)。 (2)三種射線 構(gòu)成 符號(hào) 電荷量 質(zhì)量 電離能力 穿透能力 α射線 氦核 He ＋2e 4 u 最強(qiáng) 最弱 β射線 電子 e －e 較強(qiáng) 較強(qiáng) γ射線 光子 γ 0 0 最弱 最強(qiáng) 　　3.原子核的衰變 (1)衰變：原子核放出α粒子或β粒子，變成另一種原子核的變化稱為原子核的衰變。 (2)分類 α衰變：X→Y＋

39、He β衰變：X→Y＋e。 (3)半衰期：放射性元素的原子核有半數(shù)發(fā)生衰變所需的時(shí)間。半衰期由原子核內(nèi)部自身的因素決定，跟原子所處的物理、化學(xué)狀態(tài)無關(guān)。 [小題練通] 1．(2017·全國卷Ⅱ)一靜止的鈾核放出一個(gè)α粒子衰變成釷核，衰變方程為U→Th＋He。下列說法正確的是(　　) A．衰變后釷核的動(dòng)能等于α粒子的動(dòng)能 B．衰變后釷核的動(dòng)量大小等于α粒子的動(dòng)量大小 C．鈾核的半衰期等于其放出一個(gè)α粒子所經(jīng)歷的時(shí)間 D．衰變后α粒子與釷核的質(zhì)量之和等于衰變前鈾核的質(zhì)量 解析：選B　靜止的鈾核在衰變過程中遵循動(dòng)量守恒定律，由于系統(tǒng)的總動(dòng)量為零，因此衰變后產(chǎn)生的釷核和α粒子的動(dòng)量

40、等大反向，即pTh＝pα，B項(xiàng)正確；因此有＝，由于釷核和α粒子的質(zhì)量不等，因此衰變后釷核和α粒子的動(dòng)能不等，A項(xiàng)錯(cuò)誤；根據(jù)半衰期的定義可知，C項(xiàng)錯(cuò)誤；由于衰變過程釋放能量，根據(jù)愛因斯坦質(zhì)能方程可知，衰變過程有質(zhì)量虧損，D項(xiàng)錯(cuò)誤。 2．(粵教教材原題)氡222放在天平的左盤時(shí)，需在天平的右盤加444 g砝碼，天平才能處于平衡狀態(tài)，氡222發(fā)生α衰變，經(jīng)過一個(gè)半衰期以后，欲使天平再次平衡，應(yīng)從右盤中取出的砝碼為(　　) A．220 g B．8 g C．2 g D．4 g 解析：選D　經(jīng)過一個(gè)半衰期，有一半的氡222發(fā)生α衰變，放出的α粒子的總質(zhì)量為4 g，故D正確。 3．(2019·

41、東北三校模擬)如圖所示為查德威克發(fā)現(xiàn)中子的實(shí)驗(yàn)示意圖，利用釙(Po)衰變放出的α粒子轟擊鈹(Be)，產(chǎn)生的粒子P能將石蠟中的質(zhì)子打出來，下列說法正確的是(　　) A．α粒子是氦原子 B．粒子Q的穿透能力比粒子P的強(qiáng) C．釙的α衰變方程為 Po→Pb＋He D．α粒子轟擊鈹?shù)暮朔磻?yīng)方程為He＋Be→ 126C＋n 解析：選D　α粒子是氦原子核，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；粒子P是中子，粒子Q是質(zhì)子，由于質(zhì)子帶正電，當(dāng)質(zhì)子射入物體時(shí)，受到庫侖力的作用會(huì)阻礙質(zhì)子的運(yùn)動(dòng)，而中子不帶電，不受庫侖力作用，粒子P的穿透能力比粒子Q的強(qiáng)，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；在釙衰變中，根據(jù)質(zhì)量數(shù)守恒知產(chǎn)生的是Pb，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；He＋

42、Be→C＋n是查德威克發(fā)現(xiàn)中子的核反應(yīng)方程，選項(xiàng)D正確。 4．(魯科教材原題)完成下面的核反應(yīng)方程式，并指出其衰變類型。 Ra→Rn＋________，這是________衰變。 Pb→Bi＋________，這是________衰變。 解析：根據(jù)電荷數(shù)守恒和質(zhì)量數(shù)守恒可得： Ra→Rn＋He，為α衰變。 Pb→Bi＋e，為β衰變。 答案：He　α　　e　β [融會(huì)貫通] (1)原子核發(fā)生衰變時(shí)遵循電荷數(shù)守恒和質(zhì)量數(shù)守恒。 (2)每發(fā)生一次α衰變，原子核的質(zhì)量數(shù)減小“4”，每發(fā)生一次β衰變，原子核的質(zhì)子數(shù)增大“1”。 (3)原子核的衰變發(fā)生的快慢由半衰期決定，半衰期

43、取決于放射性元素的種類，與原子所處的外界條件無關(guān)。 點(diǎn)點(diǎn)通(四)　核反應(yīng)方程與核能計(jì)算 1．核反應(yīng)的四種類型 類型 可控性 核反應(yīng)方程典例 衰 變 α衰變 自發(fā) U→Th＋He β衰變 自發(fā) Th→Pa＋e 人工 轉(zhuǎn)變 人工 控制 N＋He→O＋H (盧瑟福發(fā)現(xiàn)質(zhì)子) He＋Be→C＋n (查德威克發(fā)現(xiàn)中子) Al＋He→P＋n (約里奧·居里夫婦發(fā)現(xiàn)人工放射性) P→Si＋　e 重核 裂變 比較容易 進(jìn)行人工 控制 U＋n→Ba＋Kr＋3n U＋n→Xe＋Sr＋10n 輕核聚變 很難控制 H＋H→He＋n 2.核反應(yīng)方

44、程式的書寫 (1)熟記常見基本粒子的符號(hào)，是正確書寫核反應(yīng)方程的基礎(chǔ)。如質(zhì)子(H)、中子(n)、α粒子(He)、β粒子(e)、正電子(e)、氘核(H)、氚核(H)等。 (2)掌握核反應(yīng)方程遵守的規(guī)律，是正確書寫核反應(yīng)方程或判斷某個(gè)核反應(yīng)方程是否正確的依據(jù)，由于核反應(yīng)不可逆，所以書寫核反應(yīng)方程式時(shí)只能用“→”表示反應(yīng)方向。 (3)核反應(yīng)過程中質(zhì)量數(shù)守恒，電荷數(shù)守恒。 3．對質(zhì)能方程的理解 (1)一定的能量和一定的質(zhì)量相聯(lián)系，物體的總能量和它的質(zhì)量成正比，即E＝mc2。 方程的含義：物體具有的能量與它的質(zhì)量之間存在簡單的正比關(guān)系，物體的能量增大，質(zhì)量也增大；物體的能量減少，質(zhì)量也減少。

45、 (2)核子在結(jié)合成原子核時(shí)出現(xiàn)質(zhì)量虧損Δm，其能量也要相應(yīng)減少，即ΔE＝Δmc2。 (3)原子核分解成核子時(shí)要吸收一定的能量，相應(yīng)的質(zhì)量增加Δm，吸收的能量為ΔE＝Δmc2。 4．核能的計(jì)算方法 (1)應(yīng)用質(zhì)能方程解題的流程圖： →→ (2)核反應(yīng)遵守動(dòng)量守恒定律和能量守恒定律，因此我們可以結(jié)合動(dòng)量守恒定律和能量守恒定律來計(jì)算核能。在動(dòng)量守恒方程中，各質(zhì)量都可用質(zhì)量數(shù)表示。 (3)根據(jù)核子比結(jié)合能來計(jì)算結(jié)合能： 原子核的結(jié)合能＝核子比結(jié)合能×核子數(shù)。 [小題練通] 1．(2018·全國卷Ⅲ)1934年，約里奧—居里夫婦用α粒子轟擊鋁核Al，產(chǎn)生了第一個(gè)人工放射性核素X：

46、α＋Al→n＋X。X的原子序數(shù)和質(zhì)量數(shù)分別為(　　) A．15和28　　　　　　　　　B．15和30 C．16和30 D．17和31 解析：選B　將核反應(yīng)方程式改寫成He＋Al→n＋X，由電荷數(shù)守恒和質(zhì)量數(shù)守恒知，X應(yīng)為X，B正確。 2．(滬科教材原題)完成下列核反應(yīng)方程，并指出核反應(yīng)的類型： He＋________→He＋H，是________變。 Na→Mg＋________，是________變。 Na＋________→Na＋H，是________變。 92U＋n→56Ba＋________＋3n，是________變。 解析：He＋H→He＋H，是輕核聚變。 N

47、a→Mg＋　e，是β衰變。 Na＋　0＋1e→Na＋H，是人工轉(zhuǎn)變。 U＋n→Ba＋Kr＋3n，是重核裂變。 答案：H　輕核聚　　e　β衰　　e　人工轉(zhuǎn)　Kr　重核裂 3．(教科教材原題)兩個(gè)氘核聚變時(shí)產(chǎn)生一個(gè)中子和一個(gè)氦核(氦的同位素)，已知氘核的質(zhì)量mH＝2.014 1 u，氦核的質(zhì)量為mHe＝3.016 0 u，中子的質(zhì)量為mn＝1.008 7 u。(以上質(zhì)量均指靜質(zhì)量) (1)寫出核反應(yīng)方程； (2)計(jì)算反應(yīng)釋放出的核能； (3)如果反應(yīng)前兩個(gè)氘核的動(dòng)能均為0.35 MeV，它們正面對碰發(fā)生聚變，且反應(yīng)釋放的核能全部轉(zhuǎn)化為動(dòng)能，計(jì)算反應(yīng)生成的氦核和中子的動(dòng)能。 解析：(

48、1)H＋H→He＋n。 (2)Δm＝2.014 1×2 u－3.016 0 u－1.008 7 u＝0.003 5 u ΔE＝0.003 5×931.5 MeV≈3.26 MeV。 (3)核反應(yīng)過程中動(dòng)量守恒，設(shè)氦核質(zhì)量為m1，速度大小為v1，中子質(zhì)量為m2，速度大小為v2 m1v1＝m2v2＝p 根據(jù)Ek＝，＝＝ 可得Ek1＝E總＝×(0.35×2＋3.26)MeV＝0.99 MeV Ek2＝E總＝×(0.35×2＋3.26)MeV＝2.97 MeV。 答案：(1)H＋H→He＋n　(2)3.26 MeV　 (3)0.99 MeV　2.97 MeV [融會(huì)貫通] (1

49、)根據(jù)ΔE＝Δmc2計(jì)算時(shí)，Δm的單位是“kg”，c的單位是“m/s”，ΔE的單位是“J”。 (2)根據(jù)ΔE＝Δm×931.5 MeV計(jì)算時(shí)，Δm的單位是“u”，ΔE的單位是“MeV”。 1．對盧瑟福的α粒子散射實(shí)驗(yàn)的結(jié)果，下列說法中正確的是(　　) A．原子內(nèi)存在電子 B．原子的大小為10－10 m C．原子的正電荷均勻分布在它的全部體積上 D．原子的全部正電荷和幾乎全部質(zhì)量都集中在原子核內(nèi) 解析：選D　根據(jù)α粒子散射實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，絕大多數(shù)α粒子穿過金箔后沿原來方向前進(jìn)，少數(shù)發(fā)生較大角度的偏轉(zhuǎn)，極少數(shù)偏轉(zhuǎn)角超過90°，可知C錯(cuò)，D對；α粒子散射實(shí)驗(yàn)的結(jié)果不能說明原子內(nèi)存在電子

50、也不能判定原子的大小為10－10 m，A、B錯(cuò)。 2.(2019·沈陽聯(lián)考)如圖所示，根據(jù)氫原子的能級圖，現(xiàn)讓一束單色光照射到一群處于基態(tài)(量子數(shù)n＝1)的氫原子上，受激的氫原子能自發(fā)地發(fā)出6種不同頻率的光，則照射氫原子的單色光的光子能量為(　　) A．13.6 eV　　　　　　　 B．3.4 eV C．12.75 eV D．12.09 eV 解析：選C　根據(jù)受激的氫原子能自發(fā)地發(fā)出6種不同頻率的光，有6＝，解得n＝4，即能自發(fā)地發(fā)出6種不同頻率的光的受激氫原子一定是在n＝4能級，則照射處于基態(tài)的氫原子的單色光的光子能量為－0.85 eV－(－13.6 eV)＝12.75 eV，C正

51、確。 3．“慧眼”觀測的范圍是美麗的銀河系，γ射線暴是主要研究的對象之一。γ射線暴是來自天空中某一方向的γ射線強(qiáng)度在短時(shí)間內(nèi)突然增強(qiáng)，隨后又迅速減弱的現(xiàn)象，它是僅次于宇宙大爆炸的爆發(fā)現(xiàn)象。下列關(guān)于γ射線的論述中正確的是(　　) A．γ射線同α、β射線一樣，都是高速帶電粒子流 B．γ射線的穿透能力比α射線強(qiáng)，但比β射線弱 C．γ射線是原子核能級躍遷時(shí)產(chǎn)生的 D．利用γ射線可以使空氣電離，消除靜電 解析：選C　γ射線是電磁波，不是高速帶電粒子流，A錯(cuò)誤；α、β、γ三種射線中，γ射線能量最高，穿透能力最強(qiáng)，B錯(cuò)誤；利用α射線的電離作用可以使空氣電離，將靜電泄出，從而消除有害靜電，D錯(cuò)誤；

52、γ射線是原子核能級躍遷時(shí)產(chǎn)生的，C正確。 4．(2018·江蘇高考)已知A和B兩種放射性元素的半衰期分別為T和2T，則相同質(zhì)量的A和B經(jīng)過2T后，剩有的A和B質(zhì)量之比為(　　) A．1∶4 B．1∶2 C．2∶1 D．4∶1 解析：選B　根據(jù)衰變規(guī)律，經(jīng)過2T后A剩有的質(zhì)量mA＝m0＝m0，B剩有的質(zhì)量mB＝m0＝m0，所以＝，故選項(xiàng)B正確。 5．(2018·天津高考)國家大科學(xué)工程——中國散裂中子源(CSNS)于2017年8月28日首次打靶成功，獲得中子束流，可以為諸多領(lǐng)域的研究和工業(yè)應(yīng)用提供先進(jìn)的研究平臺(tái)。下列核反應(yīng)中放出的粒子為中子的是(　　) A.N俘獲一個(gè)α粒子，產(chǎn)生

53、O并放出一個(gè)粒子 B.Al俘獲一個(gè)α粒子，產(chǎn)生P并放出一個(gè)粒子 C.B俘獲一個(gè)質(zhì)子，產(chǎn)生Be并放出一個(gè)粒子 D.Li俘獲一個(gè)質(zhì)子，產(chǎn)生He并放出一個(gè)粒子 解析：選B　根據(jù)質(zhì)量數(shù)守恒、電荷數(shù)守恒，各選項(xiàng)核反應(yīng)方程如下：N＋HeO＋H，故A錯(cuò)誤；Al＋HeP＋n，故B正確；B＋HBe＋He，故C錯(cuò)誤；Li＋HHe＋He，故D錯(cuò)誤。 6．中子n、質(zhì)子p、氘核D的質(zhì)量分別為mn、mp、mD。現(xiàn)用光子能量為E的γ射線照射靜止氘核使之分解，反應(yīng)方程為γ＋D→p＋n。若分解后的中子、質(zhì)子的動(dòng)能可視為相等，則中子的動(dòng)能是(　　) A.[(mD－mp－mn)c2－E] B.[(mp＋mn－mD)c

54、2＋E] C.[(mD－mp－mn)c2＋E] D.[(mp＋mn－mD)c2－E] 解析：選C　氘核分解成中子、質(zhì)子時(shí)，質(zhì)量增加Δm＝mp＋mn－mD，所以2Ek＝E－(mp＋mn－mD)c2，中子動(dòng)能為Ek＝[(mD－mp－mn)c2＋E]。故C正確。 7．如圖所示是氫原子從n＝3、4、5、6能級躍遷到n＝2能級時(shí)輻射的四條光譜線，其中頻率最大的是(　　) A．Hα B．Hβ C．Hγ D．Hδ 解析：選D　根據(jù)能級躍遷公式可知，當(dāng)氫原子由第6能級躍遷到第2能級時(shí)，發(fā)出光子的能量最高，為hν＝E6－E2，輻射的光子Hδ頻率最大，故D選項(xiàng)正確。 8．(2017·天津高

55、考)我國自主研發(fā)制造的國際熱核聚變核心部件在國際上率先通過權(quán)威機(jī)構(gòu)認(rèn)證，這是我國對國際熱核聚變項(xiàng)目的重大貢獻(xiàn)。下列核反應(yīng)方程中屬于聚變反應(yīng)的是(　　) A.H＋H→He＋n B.N＋He→O＋H C.He＋Al→P＋n D.U＋n→Ba＋Kr＋3n 解析：選A　A項(xiàng)是氫元素的兩種同位素氘和氚聚變成氦元素的核反應(yīng)方程，B、C項(xiàng)屬于原子核的人工轉(zhuǎn)變，D項(xiàng)屬于重核的裂變，因此只有A項(xiàng)正確。 9．(多選)(2019·周口模擬)盧瑟福通過用α粒子(He)轟擊氮核(N)的實(shí)驗(yàn)，首次實(shí)現(xiàn)了原子核的人工轉(zhuǎn)變，則下列說法中正確的是(　　) A．該核反應(yīng)的方程為He＋N→O＋H B．通過此實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)

56、了質(zhì)子 C．原子核在人工轉(zhuǎn)變的過程中，電荷數(shù)可以不守恒 D．在此實(shí)驗(yàn)中，核子反應(yīng)前的總質(zhì)量一定等于反應(yīng)后的總質(zhì)量 解析：選AB　由質(zhì)量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒，可知核反應(yīng)方程為：He＋N→O＋H，選項(xiàng)A正確；盧瑟福通過此實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)了質(zhì)子，選項(xiàng)B正確；在原子核的人工轉(zhuǎn)變過程中，其電荷數(shù)守恒，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；由于在核反應(yīng)中有能量轉(zhuǎn)化，所以質(zhì)量數(shù)守恒，質(zhì)量不守恒，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。 10．(多選)在某些恒星內(nèi)，3個(gè)α粒子結(jié)合成1個(gè)C原子核，C原子核的質(zhì)量是12.000 0 u，He原子核的質(zhì)量是4.002 6 u。已知1 u＝1.66×10－27 kg,1 eV＝1.6×10－19 J。則(　　) A．反應(yīng)

57、過程中的質(zhì)量虧損是0.007 8 u B．反應(yīng)過程中的質(zhì)量虧損是1.29×10－29 kg C．反應(yīng)過程中釋放的能量是7.26 MeV D．反應(yīng)過程中釋放的能量是1.16×10－19 J 解析：選ABC　由題意可得核反應(yīng)方程為3He→6C＋ΔE。則核反應(yīng)中的質(zhì)量虧損為Δm＝(3×4.002 6－12.000 0)u＝0.007 8 u＝0.007 8×1.66×10－27 kg≈1.29×10－29 kg，由質(zhì)能方程得ΔE＝Δmc2＝1.29×10－29×(3×108)2 J＝1.161×10－12 J≈7.26 MeV。故A、B、C正確。 11.(多選)靜止在勻強(qiáng)磁場中的U核發(fā)生α

58、衰變，產(chǎn)生一個(gè)α粒子和一個(gè)未知的粒子X，它們在磁場中的運(yùn)動(dòng)軌跡如圖所示，下列說法正確的是(　　) A．該核反應(yīng)方程為U→X＋He B．α粒子和X粒子在磁場中做圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)方向相同 C．軌跡1、2分別是α粒子、X粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡 D．α粒子、X粒子運(yùn)動(dòng)軌跡半徑之比為45∶1 解析：選ABD　由題意可知該核反應(yīng)方程為U→X＋He，選項(xiàng)A正確；核反應(yīng)前U核靜止，動(dòng)量為零，根據(jù)動(dòng)量守恒可知反應(yīng)后系統(tǒng)總動(dòng)量為零，所以α粒子和X粒子的動(dòng)量大小相等，方向相反，即速度方向相反，又都帶正電，故轉(zhuǎn)動(dòng)方向相同，選項(xiàng)B正確；根據(jù)動(dòng)量守恒可知α粒子和X粒子的動(dòng)量大小p相等，由帶電粒子在磁場中運(yùn)動(dòng)半徑公式R＝可

59、知軌道半徑R與其所帶電荷量成反比，故α粒子、X粒子運(yùn)動(dòng)軌跡半徑之比為45∶1，選項(xiàng)C錯(cuò)誤，D正確。 12．裂變反應(yīng)是目前核能利用中常用的反應(yīng)，以原子核U為燃料的反應(yīng)堆中，當(dāng)U俘獲一個(gè)慢中子后發(fā)生的裂變反應(yīng)可以有多種方式，其中一種可表示為 　U　 ＋　 n　→　Xe　＋　Sr?。?n 235．043 9　1.008 7　138.917 8　 93.915 4 反應(yīng)方程下方的數(shù)字是中子及有關(guān)原子的靜止質(zhì)量(原子的質(zhì)量單位為u)，已知1 u的質(zhì)量對應(yīng)的能量為9.3×102 MeV，此裂變反應(yīng)釋放出的能量是________MeV。 解析：此裂變反應(yīng)的質(zhì)量虧損為：(235.043 9＋1.008 7)u－(138.917 8＋93.915 4＋3×1.008 7)u＝0.193 3 u 由1 u的質(zhì)量對應(yīng)的能量為9.3×102 MeV ΔE＝9.3×102×0.193 3 MeV≈1.80×102 MeV。 答案：1.80×102