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專題五 近代物理初步 [做真題明考向]　　　　　　　　　　　　　　　　　　真題體驗　透視命題規(guī)律 授課提示：對應學生用書第67頁 [真題再做] 1．(2018高考全國卷Ⅲ，T14)1934年，約里奧—居里夫婦用α粒子轟擊鋁核Al，產生了第一個人工放射性核素X：α＋Al→n＋X.X的原子序數和質量數分別為(　　) A．15和28　　　　　　　 B.15和30 C．16和30 D．17和31 解析：將核反應方程式改寫成He＋Al→n＋X，由電荷數和質量數守恒知，X應為X. 答案：B 2．(2017高考全國卷Ⅰ，T17)大科學工程“人造太陽”主要是將氘核聚變反應釋放的能量用來發(fā)電．氘核聚變反應方程是：H＋H→He＋n.已知H的質量為2.0136u，He的質量為3.0150u，n的質量為1.0087u，1u＝931MeV/c2.氘核聚變反應中釋放的核能約為(　　) A．3.7MeV　　　　　　 B.3.3MeV C．2.7MeV D．0.93MeV 解析：氘核聚變反應的質量虧損為Δm＝22.0136u－(3.0150u＋1.0087u)＝0.0035u，釋放的核能為ΔE＝Δmc2＝0.0035931MeV/c2c2≈3.3MeV，選項B正確． 答案：B 3．(2018高考全國卷Ⅱ，T17)用波長為300nm的光照射鋅板，電子逸出鋅板表面的最大初動能為1.2810－19J．已知普朗克常量為6.6310－34Js，真空中的光速為3.00108ms－1.能使鋅產生光電效應的單色光的最低頻率約為(　　) A．11014Hz B．81014Hz C．21015Hz D．81015Hz 解析：設單色光的最低頻率為ν0，由Ek＝hν－W0知 Ek＝hν1－W0,0＝hν0－W0，又知ν1＝ 整理得ν0＝－，代入數據解得ν0≈81014Hz. 答案：B [考情分析] ■命題特點與趨勢——怎么考 1．本專題2017年新調為高考必考內容，從近幾年高考試題可以看出無論2017年前的選考，還是2017年的必考，題型都以選擇題為主，命題點多集中在光電效應、核反應方程、核能的計算，難度不大，多以識記型為主． 2．從2017年高考題可以看出，選擇題由選考時的五個選項，變成四個選項，由選考時的涉及面廣、全的命題思想向選項集中考查某一知識點轉變．如2017全國卷Ⅰ的17題只集中考查核能的計算，全國卷Ⅲ的19題集中考查光電效應方程；2018全國卷Ⅱ的17題只集中考查光電效應方程，全國卷Ⅲ的14題集中考查核反應方程． ■解題要領——怎么做 1．熟悉教材中常見實驗現象及理論解釋． 2．加強基本概念、規(guī)律的理解和記憶． 3．注重核反應方程、核能中的簡單計算題的訓練． [建體系記要點]　　　　　　　　　　　　　　　　　　　知識串聯　熟記核心要點 授課提示：對應學生用書第67頁 [網絡構建] [要點熟記] 1．對光電效應的四點提醒 (1)能否發(fā)生光電效應，不取決于光的強度而取決于光的頻率． (2)光電效應中的“光”不是特指可見光，也包括不可見光． (3)逸出功的大小由金屬本身決定，與入射光無關． (4)光電子不是光子，而是電子． 2．能級躍遷 (1)原子躍遷時，所吸收或釋放的光子能量只能等于兩能級之間的能量差． (2)原子電離時，所吸收的能量可以大于或等于某一能級能量的絕對值，剩余能量為自由電子的動能． (3)一群處于量子數為n的激發(fā)態(tài)的氫原子向基態(tài)躍遷時發(fā)射光子的種類N＝C＝. 3．核反應及核能 (1)半衰期公式 (t表示衰變時間，τ表示半衰期)，半衰期長短由核內部自身因素決定，與它所處的物理、化學狀態(tài)無關． (2)核反應的兩個守恒：質量數守恒、電荷數守恒． (3)質能方程：E＝mc2. [研考向提能力]　　　　　　　　　　　　　　　　　　考向研析　掌握應試技能 授課提示：對應學生用書第68頁 考向一　原子的能級躍遷 1．玻爾理論的基本內容 能級假設：氫原子能級En＝(n＝1,2,3，…)，n為量子數． 躍遷假設：hν＝Em－En(m>n)． 軌道量子化假設：氫原子的電子軌道半徑rn＝n2r1(n＝1,2,3，…)，n為量子數． 2．定態(tài)間的躍遷——滿足能級差 (1)從低能級(n小)高能級(n大)―→吸收能量，hν＝En大－En?。? (2)從高能級(n大)低能級(n小)―→放出能量，hν＝En大－En?。? 3．氫原子電離 電離態(tài)：n＝∞，E＝0. 基態(tài)→電離態(tài)：E吸＝0－(－13.6eV)＝13.6eV. n＝2→電離態(tài)：E吸＝0－E2＝3.4eV. 如吸收能量足夠大，克服電離能后，獲得自由的電子還具有動能． 1.如圖所示為氫原子的能級圖，現有一群處于n＝3能級的激發(fā)態(tài)的氫原子，則下列說法正確的是(　　) A．能發(fā)出6種不同頻率的光子 B．波長最長的光是氫原子從n＝3能級躍遷到n＝1能級產生的 C．發(fā)出的光子的最小能量為12.09eV D．處于該能級的氫原子至少需吸收1.51eV能量的光子才能電離 解析：一群處于n＝3能級的激發(fā)態(tài)的氫原子能發(fā)出C＝3種不同頻率的光子，A錯誤；由輻射條件知氫原子由n＝3能級躍遷到n＝1能級輻射出的光子頻率最大，波長最小，B錯誤；發(fā)出的光子的最小能量為E3－E2＝1.89eV，C錯誤；n＝3能級對應的氫原子能量是－1.51eV，所以處于該能級的氫原子至少需吸收1.51eV能量的光子才能電離，故D正確． 答案：D 2.(2018江西贛州高三四月模擬)氫原子能級圖如圖所示，當氫原子從n＝3的能級躍遷到n＝2的能級時，輻射光的波長為656nm.下列判斷正確的是(　　) A．當氫原子從n＝2躍遷到n＝1的能級時，輻射光的波長大于656nm B．當氫原子從n＝4躍遷到n＝2的能級時，輻射出的光子不能使逸出功為2.25eV的鉀發(fā)生光電效應 C．一個處于n＝4能級上的氫原子向低能級躍遷時最多產生6種譜線 D．用能量為1.0eV的光子照射處于n＝4能級上的氫原子，可以使氫原子電離 解析：氫原子從n＝2躍遷到n＝1的能級時，輻射光的能量大于氫原子從n＝3躍遷到n＝2的能級時輻射光的能量，根據E＝，可知，輻射光的波長一定小于656nm，故A錯誤；從n＝4能級躍遷到n＝2能級時輻射出的光子能量為2.55eV，大于金屬的逸出功，能使鉀發(fā)生光電效應，故B錯誤；一個處于n＝4能級上的氫原子向低能級躍遷時最多產生3種譜線，故C錯誤；當處于n＝4能級上的氫原子吸收的能量大于或等于0.85eV時，將會被電離，故D正確． 答案：D 3.氫原子的能級圖如圖所示，現讓一束單色光照射到大量處于基態(tài)(量子數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．12.75eV　 B.13.06eV　　C．13.6eV　　 D．0.85eV 解析：受激的氫原子能自發(fā)地發(fā)出6種不同頻率的光子，則基態(tài)氫原子能躍遷到第4能級，吸收的光子能量ΔE＝－0.85eV＋13.6eV＝12.75eV，故A正確． 答案：A 能級躍遷問題的四點注意 (1)一群氫原子處于量子數為n的激發(fā)態(tài)時，可能輻射出的光譜線條數為N＝＝C. (2)一個氫原子處于量子數為n的激發(fā)態(tài)時，最多可輻射出(n－1)條光譜線． (3)如果氫原子的躍遷是吸收實物粒子的動能發(fā)生的，只要其動能大于(可能等于)兩能級間的能量差即可． (4)氫原子在兩定態(tài)間躍遷時，入射光子的能量必須等于兩定態(tài)的能量差才會被吸收． 考向二　光電效應問題 1．兩條對應關系 (1)光強大→光子數目多→發(fā)射光電子多→光電流大； (2)光子頻率高→光子能量大→光電子的最大初動能大． 2．定量分析時應抓住三個關系式 (1)愛因斯坦光電效應方程：Ek＝hν－W0. (2)最大初動能與遏止電壓的關系：Ek＝eUc. (3)逸出功與極限頻率的關系：W0＝hνc. 4.如圖所示是實驗室用來研究光電效應原理的裝置圖，電表均為理想電表，當入射光的能量等于9eV時，靈敏電流表檢測到有電流流過，當電壓表示數等于5.5V時，靈敏電流表示數剛好等于0.則下列說法正確的是(　　) A．若增大入射光的強度，光電子的最大初動能將增大 B．若入射光的能量小于3.5eV，改變電源的正負極方向，則電流表示數可能會不等于0 C．光電管材料的逸出功等于3.5eV D．增大入射光的波長，在電壓表示數不變的情況下，電流表示數會變大 解析：根據光電效應方程Ek＝hν－W0可知，光電子的最大初動能與光的強度無關，故A錯誤；該裝置所加的電壓為反向電壓，發(fā)現當電壓表的示數大于或等于5.5V時，電流表示數為0，知道光電子的最大初動能為5.5eV，根據光電效應方程Ek＝hν－W0，可得W0＝3.5eV.若入射光的能量小于3.5eV，則不能發(fā)生光電效應，電流表示數一定會等于0，故B錯誤，C正確；增大入射光的波長，則光的頻率減小，根據光電效應方程Ek＝hν－W0，可知光電子的最大初動能減小，在電壓表示數不變的情況下，到達A板的光電子數目會減少，從而使電流表示數變小，故D錯誤． 答案：C 5．在光電效應實驗中，用波長為λ的光照射光電管陰極，發(fā)生了光電效應，下列說法正確的是(　　) A．僅增大入射光的強度，光電流大小不變 B．僅減小入射光的強度，光電效應現象可能消失 C．改用波長大于λ的光照射，光電子的最大初動能變大 D．改用波長大于λ的光照射，可能不發(fā)生光電效應 解析：當發(fā)生光電效應時，增大入射光的強度，則光電流會增大，故A錯誤；入射光的頻率大于金屬的極限頻率時，才會發(fā)生電效應，與入射光的強度無關，故B錯誤；在光電效應中，根據光電效應方程知，Ekm＝－W0，改用波長大于λ的光照射，光電子的最大初動能變小，或者可能不發(fā)生光電效應，選項C錯誤，D正確． 答案：D 6.(多選)(2018安徽皖南八校第三次聯考)某同學研究光電效應的實驗電路如圖所示，用不同的光分別照射密封真空管的鈉陰極(陰極K)，鈉陰極發(fā)射出的光電子被陽極A吸收，在電路中形成光電流，實驗得到了三條光電流與電壓之間的關系曲線(為甲光、乙光、丙光)，如圖所示，則以下說法正確的是(　　) A．甲光的強度大于乙光的強度 B．乙光的頻率小于丙光的頻率 C．乙光對應的截止頻率大于丙光的截止頻率 D．甲光對應的光電子最大初動能大于乙光的光電子的最大初動能 解析：由圖可知甲光和乙光對應的反向截止電壓相等，且小于丙光的反向截止電壓，因此甲、乙光頻率相等，且小于丙光的頻率，B正確；在頻率相等時，光的強度越大，則飽和光電流越大，A正確；截止頻率由金屬決定，與照射光無關，C錯誤；由光電效應方程Ek＝hν－W0可知，甲光對應的光電子的最大初動能與乙光的光電子最大初動能相等，D錯誤． 答案：AB 光電效應的四類圖象分析 圖象名稱 圖線形狀 由圖線直接(或間接) 得到的物理量 最大初動能Ek與入射光頻率ν的關系圖線 ①極限頻率：圖線與ν軸交點的橫坐標νc ②逸出功：圖線與Ek軸交點的縱坐標的絕對值 W0＝|－E|＝E ③普朗克常量：圖線的斜率k＝h 顏色相同、強度不同的光，光電流與電壓的關系 ①遏止電壓Uc：圖線與橫軸交點的橫坐標 ②飽和光電流Im：電流的最大值 ③最大初動能：Ek＝eUc 顏色不同時，光電流與電壓的關系 ①遏止電壓Uc1、Uc2 ②飽和光電流 ③最大初動能Ek1＝eUc1，Ek2＝eUc2 遏止電壓Uc與入射光頻率ν的關系圖線 ①極限頻率νc：圖線與橫軸的交點的橫坐標值 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 考向三　核反應方程及核能的計算 1．核反應方程的書寫 (1)核反應過程一般不可逆，所以核反應方程中用“→”表示方向而不能用等號代替． (2)核反應方程遵循質量數守恒、電荷數守恒，但核反應前后的總質量一般會發(fā)生變化(質量虧損)且釋放出核能． (3)核反應的生成物一定要以實驗為基礎，不能只依據兩個守恒規(guī)律憑空杜撰出生成物來寫核反應方程． 2．核衰變問題 (1)核衰變規(guī)律： (2)α衰變和β衰變次數的確定方法 ①方法一：由于β衰變不改變質量數，故可以先由質量數改變確定α衰變的次數，再根據電荷數守恒確定β衰變的次數． ②方法二：設α衰變次數為x，β衰變次數為y，根據質量數和電荷數守恒列方程組求解． 3．核能的計算方法 (1)根據愛因斯坦質能方程，用核反應虧損的質量乘以真空中光速c的平方，即ΔE＝Δmc2(J)． (2)根據1原子質量單位(u)相當于931.5兆電子伏(MeV)能量，用核反應的質量虧損的原子質量單位數乘以931.5MeV，即ΔE＝Δm931.5(MeV)． (3)如果核反應時釋放的核能是以動能形式呈現的，則核反應過程中系統動能的增量即為釋放的核能． 7．(2018四川雅安高三第三次診斷)鈾原子核既可發(fā)生衰變，也可發(fā)生裂變．其衰變方程為U→Th＋X，裂變方程為U＋n→Y＋Kr＋3n，其中U、n、Y、Kr的質量分別為m1、m2、m3、m4，光在真空中的傳播速度為c.下列敘述正確的是(　　) A.U發(fā)生的是β衰變 B．Y原子核中含有56個中子 C．若提高溫度，U的半衰期將會變小 D．裂變時釋放的能量為(m1－2m2－m3－m4)c2 解析：根據質量數守恒和電荷數守恒可得X為He，U發(fā)生的是α衰變，故A錯誤；根據核反應前后質量數和核電荷數均守恒知，Y原子核中含有56個質子，中子數為144－56＝88個，故B錯誤；原子核的半衰期是由放射性元素本身決定的，與環(huán)境的溫度、壓強等無關，故C錯誤；由于核裂變的過程中釋放能量，根據愛因斯坦質能方程得ΔE＝Δmc2＝(m1－2m2－m3－m4)c2，故D正確． 答案：D 8．(2018湖北武漢四月調研)1932年考克饒夫特(J.D.Cockroft)和瓦耳頓(E.T.S.Walton)發(fā)明了世界上第一臺粒子加速器——高壓倍壓器，他們將質子(H)加速到0.5MeV的能量去撞擊靜止的原子核X，得到兩個動能均為8.9MeV的氦核(He)，這是歷史上第一次用人工加速粒子實現的核反應．下列說法正確的是(　　) A．X是Li B．X由He組成 C．上述核反應中出現了質量虧損 D．上述核反應的類型是裂變 解析：根據質量數和電荷數守恒可知，X是Li，選項A、B錯誤；由題可知，反應中釋放了核能，則反應中出現了質量虧損，選項C正確；上述核反應的類型是原子核的人工轉變方程，選項D錯誤． 答案：C 9．(多選)太陽內部發(fā)生的核反應主要是輕核的聚變，太陽中存在的主要元素是氫，氫核的聚變反應可以看作是4個氫核(H)結合成1個氦核(He)．下表中列出了部分粒子的質量(1u相當于931.5MeV的能量)，以下說法中正確的是(　　) 粒子名稱 質子p α粒子 電子e 中子n 質量/u 1.0073 4.0015 0.00055 1.0087 A.核反應方程式為4H→He＋2e B．核反應方程式為4H→He＋2e C．4個氫核結合成1個氦核(He)時的質量虧損約為0.0266u D．4個氫核聚變反應過程中釋放的能量約為24.8MeV 解析：根據核反應過程中質量數守恒和電荷數守恒可判斷A正確，B錯誤；反應過程中的質量虧損Δm＝4mp－mα－2me＝0.0266u，故該反應過程中釋放的能量ΔE＝Δm931.5MeV＝24.8MeV，故選項C、D正確． 答案：ACD 10．由于放射性元素Np的半衰期很短，所以在自然界中一直未被發(fā)現，只是在使用人工的方法制造后才被發(fā)現．已知Np經過一系列α衰變和β衰變后變成Bi，下列選項中正確的是(　　) A.Bi的原子核比Np的原子核少28個中子 B.Np經過衰變變成Bi，衰變過程可以同時放出α粒子、β粒子和γ粒子 C．衰變過程中共發(fā)生了7次α衰變和4次β衰變 D.Np的半衰期等于任一個Np原子核發(fā)生衰變的時間 解析：Bi的中子數為209－83＝126，Np的中子數為237－93＝144，Bi的原子核比Np的原子核少18個中子，A錯誤；Np經過一系列α衰變和β衰變后變成Bi，可以同時放出α粒子和γ粒子或者β粒子和γ粒子，不能同時放出三種粒子，B錯誤；衰變過程中發(fā)生α衰變的次數為＝7(次)，β衰變的次數為27－(93－83)＝4(次)，C正確；半衰期是大量原子核衰變的統計規(guī)律，對少數原子核不適用，D錯誤． 答案：C [限訓練通高考]　　　　　　　　　　　　　　　科學設題　拿下高考高分 單獨成冊　對應學生用書第147頁 (45分鐘) 一、單項選擇題 1．(2018高考天津卷)國家大科學工程——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，可以為諸多領域的研究和工業(yè)應用提供先進的研究平臺．下列核反應中放出的粒子為中子的是(　　) A.N俘獲一個α粒子，產生O并放出一個粒子 B.Al俘獲一個α粒子，產生P并放出一個粒子 C.B俘獲一個質子，產生Be并放出一個粒子 D.Li俘獲一個質子，產生He并放出一個粒子 解析：由核反應過程中遵循質量數、電荷數均守恒的原則，可寫出選項中的四個核反應方程.N＋He→O＋H，選項A錯誤.Al＋He→P＋n，選項B正確.B＋H→Be＋He，選項C錯誤.Li＋H→He＋He，選項D錯誤． 答案：B 2．(2018河南洛陽一模)下列說法正確的是(　　) A．玻爾根據光的波粒二象性，大膽提出假設，認為實物粒子也具有波動性 B．鈾核裂變的核反應方程是U→Ba＋Kr＋2n C．原子從低能級向高能級躍遷，不吸收光子也能實現 D．根據愛因斯坦的“光子說”可知，光的波長越大，光子的能量越大 解析：德布羅意根據光的波粒二象性，大膽提出假設，認為實物粒子也具有波動性，選項A錯誤；鈾核是在中子轟擊下發(fā)生鏈式反應，鈾核裂變的核反應方程是U＋n→Ba＋Kr＋3n，選項B錯誤；受到電子或其他粒子碰撞，原子也可以從低能級向高能級躍遷，即原子從低能級向高能級躍遷，不吸收光子也能實現，選項C正確；根據愛因斯坦的“光子說”可知，光的頻率越高，波長越小，光子的能量越大，選項D錯誤． 答案：C 3．(2018湖南張家界高三第三次模擬)2017年12月6日報道，中國散裂中子源項目將于2018年前后建成．日前，位于廣東東莞的國家大科學工程——中國散裂中子源(CSNS)首次打靶成功，獲得中子束流，這標志著CSNS主體工程順利完工，進入試運行階段．對于有關中子的研究，下面說法正確的是(　　) A．中子和其他微觀粒子，都具有波粒二象性 B．一個氘核和一個氚核經過核反應后生成氦核和中子是裂變反應 C．盧瑟福通過分析α粒子散射實驗結果，發(fā)現了質子和中子 D．核反應方程Po→X＋He中的y＝206，X中中子個數為128 解析：所有粒子都具有波粒二象性，A正確；裂變是較重的原子核分裂成較輕原子核的反應，而該反應是較輕的原子核的聚變反應，B錯誤；盧瑟福通過分析α粒子散射實驗結果，提出了原子的核式結構模型，查德威克通過α粒子轟擊鈹核(Be)獲得碳核(C)的實驗發(fā)現了中子，C錯誤；y＝210－4＝206，X中中子個數為206－82＝124，D錯誤． 答案：A 4．如圖所示，圖甲為光電效應的實驗電路圖，圖乙為光電子最大初動能與光電管入射光頻率關系圖象．下列說法正確的是(　　) A．光電管加正向電壓時，電壓越大光電流越大 B．光電管加反向電壓時不可能有光電流 C．由圖可知，普朗克常量數值上等于|| D．由圖可知，普朗克常量數值上等于|| 解析：光電管加正向電壓時，如果正向電壓從零開始逐漸增大，光電流也會逐漸增大，但光電流達到飽和時，即使電壓增大，電流也不會變化，故選項A錯誤；因為光電子有動能，即使光電管加反向電壓，也可能有光電流，故選項B錯誤；由光電效應方程Ek＝hν－W0可知，圖象斜率大小為普朗克常量，所以普朗克常量數值上等于||，故選項C正確，D錯誤． 答案：C 5．(2018寧夏石嘴山高三四月適應性測試)下列說法正確的是(　　) A．湯姆孫通過α粒子散射實驗提出了原子核式結構模型 B．氫原子從基態(tài)向激發(fā)態(tài)躍遷時，需要吸收能量 C．質子、中子和氘核的質量分別為m1、m2、m3，則質子與中子結合為氘核的反應是人工核轉變，放出的能量為(m3－m1－m2)c2 D．紫外線照射到金屬鋅板表面時能夠產生光電效應，則當增大紫外線的照射強度時，從鋅板表面逸出的光電子的最大初動能也隨之增大 解析：盧瑟福根據α粒子散射實驗提出了原子的核式結構模型，故A錯誤；氫原子從基態(tài)向激發(fā)態(tài)躍遷時，需要吸收能量，故B正確；根據愛因斯坦質能方程ΔE＝Δmc2，當一個質子和一個中子結合成一個氘核時，質量虧損為Δm＝m1＋m2－m3，因此核反應放出的能量ΔE＝(m1＋m2－m3)c2，故C錯誤；光電子的最大初動能與入射光的頻率有關，與光照強度無關，因此增大光照強度，光電子的最大初動能不變，故D錯誤． 答案：B 6．(2018百校聯盟TOP20四月聯考)核反應方程N＋H→C＋X＋ΔE中，N的質量為m1、H的質量為m2、C的質量為m3、X的質量為m4，光在真空中的速度為c，則下列判斷正確的是(　　) A．X是He，ΔE＝(m1＋m2－m3－m4)c2 B．X是He，ΔE＝(m1＋m2－m3－m4)c2 C．X是He，ΔE＝(m3＋m4－m1－m2)c2 D．X是He，ΔE＝(m3＋m4－m1－m2)c2 解析：根據質量數守恒和電荷數守恒可知X是He，反應中虧損的質量為Δm＝m1＋m2－m3－m4，故釋放的能量ΔE＝Δmc2＝(m1＋m2－m3－m4)c2，故選B. 答案：B 7.如圖所示為氫原子的能級圖，用某種頻率的光照射大量處于基態(tài)的氫原子，結果受到激發(fā)后的氫原子能輻射出三種不同頻率的光子，讓輻射出的光子照射某種金屬，發(fā)現有兩種頻率的光子能使該金屬發(fā)生光電效應，其中一種光子恰好能使該金屬發(fā)生光電效應，則逸出的光電子的最大初動能為(　　) A．0　　　　　　　　　 B.1.89eV C．10.2eV D．12.09eV 解析：根據C＝3，得n＝3，因此受到激發(fā)后的氫原子處于第n＝3能級，因有兩種頻率的光子能使該金屬發(fā)生光電效應，且其中一種光子恰好能使該金屬發(fā)生光電效應，故這兩種頻率的光子分別是從2到1、3到1輻射出來的，而且3到1輻射的光子能量大于2到1輻射的光子能量，故3到1輻射出來的光子頻率大于2到1輻射出來的光子頻率，故從2到1輻射出來的光子恰好讓該金屬發(fā)生光電效應，即該金屬的逸出功為W0＝－3.40eV－(－13.60eV)＝10.20eV，當用從3到1輻射出來的光子照射時，根據光電效應方程得光電子的最大初動能為Ek＝hν－W0，其中hν＝－1.51eV－(－13.60eV)＝12.09eV，故Ek＝12.09eV－10.20eV＝1.89eV，故選B. 答案：B 8．(2018安徽六安高三下學期模擬)下列說法正確的是(　　) A．原子核內的一個中子轉化成一個質子和一個電子，這種轉化產生的電子發(fā)射到核外，就是β粒子，這就是β衰變 B．氡222的半衰期是3.8天，鐳226的半衰期是1620年，所以一個確定的氡222核一定比一個確定的鐳226核先衰變 C．按照玻爾理論，氫原子核外電子從半徑較小的軌道躍遷到半徑較大的軌道時，電勢能增大，電子的動能減小，原子的總能量減小 D．原子核越大，它的結合能越高，原子核能級越穩(wěn)定 解析：原子核內的中子轉化成一個質子和一個電子，這種轉化產生的電子發(fā)射到核外，就是β粒子，這就是β衰變的實質，故A正確；對于大量原子和有半數發(fā)生衰變所用的時間是半衰期，對于一個確定的原子核，半衰期沒有意義，故B錯誤；按照玻爾理論，氫原子核外電子從半徑較小的軌道躍遷到半徑較大的軌道時，電子的動能減小，電勢能增大，原子的總能量增加，故C錯誤；結合能越高，原子核不一定穩(wěn)定，比結合能越大，原子核越穩(wěn)定，故D錯誤． 答案：A 二、多項選擇題 9．一靜止原子核A經1次α衰變生成原子核B，并釋放出γ光子．已知A的比結合能為E1，B的比結合能為E2，α粒子的比結合能為E3，γ光子的能量為E4，則下列說法正確的是(　　) A．B核在元素周期表的位置比A核前移2位 B．比結合能E1小于比結合能E2 C．由能量守恒可知E2－E1＝E3＋E4 D．該反應過程質量一定增加 解析：根據電荷數和質量數守恒，寫出原子核衰變的方程為A→He＋B，故B核在元素周期表的位置比A核前移2位，故A正確；衰變過程中釋放能量，可知比結合能E1小于比結合能E2，故B正確；比結合能是原子核的結合能與核子數之比，由能量守恒可知E4＝(y－4)E2＋4E3－yE1，故C錯誤；該反應的過程中釋放熱量，由質能方程可知，一定有質量虧損，故D錯誤． 答案：AB 10．(2018浙江名校協作體聯考)下列說法正確的是(　　) A．德布羅意指出微觀粒子的動量越大，其對應的波長就越小 B．γ射線是頻率極高的電磁波，其在云室中穿過會留下清晰的徑跡 C．根據玻爾原子模型，氫原子輻射光子后，其繞核運動的電子動能將增大 D．太陽輻射能量的主要來源與核電站發(fā)生的核反應一樣都是重核裂變 解析：根據德布羅意物質波公式p＝知，微觀粒子的動量越大，其對應的波長就越小，選項A正確；γ射線是頻率極高的電磁波，電離作用很弱，云室是依賴帶電粒子電離作用留下徑跡的，所以γ射線在云室中穿過不會留下清晰的徑跡，選項B錯誤；根據玻爾原子模型，氫原子輻射光子后，其繞核運動的半徑將減小，電勢能減小，總能量減小，但運動速度增大，電子動能將增大，選項C正確；太陽輻射能量的主要來源是輕核聚變，與核電站發(fā)生的核反應(重核裂變)不一樣，選項D錯誤． 答案：AC 11．(2018安徽名校考試)已知氫原子的基態(tài)能量為E1，n＝2、3能級所對應的能量分別為E2和E3，大量處于第3能級的氫原子向低能級躍遷放出若干頻率的光子．依據玻爾理論，下列說法正確的是(　　) A．產生的光子的最大頻率為 B．當氫原子從能級n＝2躍遷到n＝1時，對應的電子的軌道半徑變小，能量也變小 C．若氫原子從能級n＝2躍遷到n＝1時放出的光子恰好能使某金屬發(fā)生光電效應，則當氫原子從能級n＝3躍遷到n＝1時放出的光子照到該金屬表面時，逸出的光電子的最大初動能為E3－E2 D．若要使處于能級n＝3的氫原子電離，可以采用兩種方法：一是用能量為－E3的電子撞擊氫原子，二是用能量為－E3的光子照射氫原子 解析：大量處于能級n＝3的氫原子向低能級躍遷能產生3種不同頻率的光子，產生光子的最大頻率為，故A錯誤．當氫原子從能級n＝2躍遷到n＝1時，能量減小，電子離原子核更近，電子軌道半徑變小，故B正確．若氫原子從能級n＝2躍遷到n＝1時放出的光子恰好能使某金屬發(fā)生光電效應，由光電效應方程可知，該金屬的逸出功恰好等于E2－E1，則當氫原子從能級n＝3躍遷到n＝1時放出的光子照射該金屬時，逸出光電子的最大初動能為E3－E1－(E2－E1)＝E3－E2，故C正確．電子是有質量的，撞擊氫原子是發(fā)生彈性碰撞，由于電子和氫原子質量不同，故電子不能把－E3的能量完全傳遞給氫原子，因此不能使氫原子完全電離，而光子的能量可以完全被氫原子吸收，故D錯誤． 答案：BC 12．(2018貴州四月份高三適應性考試)14C是碳元素的一種具有放射性的同位素，衰變方式為β衰變，其半衰期約為5730年．已知一個14C原子核由6個質子和8個中子組成．下列說法正確的是(　　) A．14C衰變后轉變?yōu)?4N B．14C衰變過程中發(fā)出的β射線是由核外電子電離產生的 C．14C原子發(fā)生化學反應后，其半衰期不會發(fā)生改變 D．14C樣品經歷3個半衰期后，樣品中14C的質量只有原來的 解析：14C衰變方式為β衰變，則放出一個負電子后，質量數不變，電荷數增加1，變?yōu)?4N，選項A正確；14C衰變過程中發(fā)出的β射線是由核內的中子轉化為質子時放出的負電子，選項B錯誤；半衰期與化學狀態(tài)無關，則14C原子發(fā)生化學反應后，其半衰期不會發(fā)生改變，選項C正確；14C樣品經歷3個半衰期后，樣品中14C的質量只有原來的()3＝，選項D錯誤． 答案：AC 13.研究光電效應規(guī)律的實驗裝置如圖所示，以頻率為ν的光照射光電管陰極K時，有光電子產生．由于光電管K、A間加的是反向電壓，光電子從陰極K發(fā)射后將向陽極A做減速運動．光電流i由圖中電流計G測出，反向電壓U由電壓表V測出，當電流計的示數恰好為零時，電壓表的示數稱為反向遏止電壓Uc.在下列表示光電效應實驗規(guī)律的圖象中，正確的是(　　) 解析：反向電壓U和頻率一定時，發(fā)生光電效應產生的光電子數與光強成正比，則單位時間到達陰極A的光電子數與光強也成正比，故光電流i與光強I成正比，A正確．由動能定理知－qUc＝0－Ekm，又因Ekm＝hν－W0，所以Uc＝－，可知遏止電壓Uc與頻率ν是線性關系，不是正比關系，故B錯誤．光強I與頻率ν一定時，光電流i隨反向電壓的增大而減小，又據光電子動能大小的分布概率及發(fā)出后的方向性可知，C正確．由光電效應知金屬中的電子對光子的吸收是十分迅速的，時間小于10－9s,10－9s后，光強I和頻率ν一定時，光電流恒定，故D正確． 答案：ACD 14．如圖所示，人工元素原子核Nh開始靜止在勻強磁場B1、B2的邊界MN上，某時刻發(fā)生裂變生成一個氦原子核He和一個Rg原子核，裂變后的粒子速度方向均垂直于B1、B2的邊界MN.氦原子核通過B1區(qū)域第一次經過MN邊界時，距出發(fā)點的距離為l，Rg原子核第一次經過MN邊界距出發(fā)點的距離也為l.則下列有關說法正確的是(　　) A．兩磁場的磁感應強度之比B1∶B2＝111∶141 B．兩磁場的磁感應強度之比B1∶B2＝111∶2 C．氦原子核和Rg原子核各自旋轉第一個半圓的時間比為2∶141 D．氦原子核和Rg原子核各自旋轉第一個半圓的時間比為111∶141 解析：原子核裂變的方程為Nh→He＋Rg，由題意知帶電粒子在勻強磁場中做勻速圓周運動，偏轉半徑為r＝，由題意可知二者偏轉半徑相等，由于原子核由靜止裂變，動量守恒，即m1v1＝m2v2，所以有q1B1＝q2B2，易得＝＝，故A錯誤，B正確；又T＝，由前面可知，q1B1＝q2B2，所以＝，粒子在第一次經過MN邊界時，運動了半個周期，所以＝＝，故C正確，D錯誤． 答案：BC