13、由光電效應(yīng)方程Ek＝hν－W0知圖線與橫軸交點為金屬的極限頻率，即νc＝4.27×1014 Hz，A正確，B錯誤；由Ek＝hν－W0可知，該圖線的斜率為普朗克常量，C正確；金屬的逸出功
W0＝hνc＝ eV≈1.8 eV，D錯誤．
3．在光電效應(yīng)實驗中，飛飛同學(xué)用同一光電管在不同實驗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．乙光對應(yīng)的截止頻率大于丙光對應(yīng)的截止頻率
D．甲光對應(yīng)的光電子最大初動能大于丙光對應(yīng)的光電子最大初動能
【答案】B
※考點三 光的波粒
14、二象性
實驗基礎(chǔ)
表現(xiàn)
說明
光的
波動
性
干涉
和衍射
(1)光是一種概率波，即光子在空間各點出現(xiàn)的可能性大小(概率)可用波動規(guī)律來描述
(2)大量的光子在傳播時，表現(xiàn)出波的性質(zhì)
(1)光的波動性是光子本身的一種屬性，不是光子之間相互作用產(chǎn)生的
(2)光的波動性不同于宏觀觀念的波
光的
粒子
性
光電效
應(yīng)、康
普頓效應(yīng)
(1)當(dāng)光同物質(zhì)發(fā)生作用時，這種作用是“一份一份”進行的，表現(xiàn)出粒子的性質(zhì)
(2)少量或個別光子清楚地顯示出光的粒子性
(1)粒子的含義是“不連續(xù)”“一份一份”的
(2)光子不同于宏觀觀念的粒子
波動性和
粒子性的
15、對立、統(tǒng)一
(1)大量光子易顯示出波動性，而少量光子易顯示出粒子性
(1)光子說并未否定波動說，E＝hν＝h中，ν和λ就是波的概念
(2)波長長(頻率低)的光波動性強，而波長短(頻率高)的光粒子性強
(2)波和粒子在宏觀世界是不能統(tǒng)一的，而在微觀世界卻是統(tǒng)一的
[題組突破訓(xùn)練]
1．(多選)物理學(xué)家做了一個有趣的實驗：在雙縫干涉實驗中，在光屏處放上照相底片，若減弱光的強度，使光子只能一個一個地通過狹縫．實驗結(jié)果表明，如果曝光時間不太長，底片上只能出現(xiàn)一些不規(guī)則的點；如果曝光時間足夠長，底片上就會出現(xiàn)規(guī)則的干涉條紋．對這個實驗結(jié)果，下列認識正確的是( )
A．曝光時間不長
16、時，光的能量太小，底片上的條紋看不清楚，故出現(xiàn)不規(guī)則的點
B．單個光子的運動沒有確定的軌道
C．只有大量光子的行為才表現(xiàn)出波動性
D．只有光子具有波粒二象性，微觀粒子不具有波粒二象性
【答案】BC
2．對光的認識，下列說法不正確的是( )
A．個別光子的行為表現(xiàn)出粒子性，大量光子的行為表現(xiàn)出波動性
B．光的波動性是光子本身的一種屬性，不是光子之間的相互作用引起的
C．光表現(xiàn)出波動性時，就不具有粒子性了，光表現(xiàn)出粒子性時，就不再具有波動性了
D．光的波粒二象性應(yīng)理解為：在某種情況下光的波動性表現(xiàn)得明顯，在另外的某種情況下，光的粒子性表現(xiàn)得明顯
【答案】C
【解析】光是
17、一種概率波，少量光子的行為易顯示出粒子性，而大量光子的行為往往顯示出波動性，A正確；光的波動性不是由于光子之間的相互作用引起的，而是光的一種屬性，這已被弱光照射雙縫后在膠片上的感光實驗所證實，B正確；粒子性和波動性是光同時具備的兩種屬性，C錯誤，D正確．
3．(多選)關(guān)于物質(zhì)的波粒二象性，下列說法中正確的是( )
A．不僅光子具有波粒二象性，一切運動的微粒都具有波粒二象性
B．運動的微觀粒子與光子一樣，當(dāng)它們通過一個小孔時，都沒有特定的運動軌道
C．波動性和粒子性，在宏觀現(xiàn)象中是矛盾的、對立的，但在微觀高速運動的現(xiàn)象中是統(tǒng)一的
D．實物的運動有特定的軌道，所以實物不具有波粒二象性
18、
【答案】ABC
超重點2：原子結(jié)構(gòu)與原子核
一、氫原子光譜、氫原子的能級、能級公式
1．原子的核式結(jié)構(gòu)
(1)電子的發(fā)現(xiàn)：英國物理學(xué)家湯姆孫發(fā)現(xiàn)了電子．
(2)α粒子散射實驗：1909～1911年，英國物理學(xué)家盧瑟福和他的助手進行了用α粒子轟擊金箔的實驗，實驗發(fā)現(xiàn)絕大多數(shù)α粒子穿過金箔后基本上仍沿原來方向前進，但有少數(shù)α粒子發(fā)生了大角度偏轉(zhuǎn)，偏轉(zhuǎn)的角度甚至大于90°，也就是說它們幾乎被“撞”了回來．
(3)原子的核式結(jié)構(gòu)模型：在原子中心有一個很小的核，原子全部的正電荷和幾乎全部質(zhì)量都集中在核里，帶負電的電子在核外空間繞核旋轉(zhuǎn)．
2．光譜
(1)光譜
19、用光柵或棱鏡可以把光按波長展開，獲得光的波長(頻率)和強度分布的記錄，即光譜．
(2)光譜分類
有些光譜是一條條的亮線，這樣的光譜叫作線狀譜．
有的光譜是連在一起的光帶，這樣的光譜叫作連續(xù)譜．
(3)氫原子光譜的實驗規(guī)律
巴耳末線系是氫原子光譜在可見光區(qū)的譜線，其波長公式＝R(－)(n＝3,4,5，…)，R是里德伯常量，R＝1.10×107 m－1，n為量子數(shù)．
3．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，電子雖然繞核運動，但并不向外輻射能量．
(2)躍遷：原子從一種定態(tài)躍遷到另一種定態(tài)時，它輻射或吸收一定頻率的光子，光子的能量
20、由這兩個定態(tài)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動相對應(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．
4．氫原子的能級、能級公式
(1)氫原子的能級
能級圖如圖所示
(2)氫原子的能級和軌道半徑
①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＝－13.6 eV.
②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＝0.53×10－10m.
二、原子核的組成、放射
21、性、原子核的衰變、半衰期、放射性同位素
1．原子核的組成
原子核是由質(zhì)子和中子組成的，原子核的電荷數(shù)等于核內(nèi)的質(zhì)子數(shù)．
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，首先由貝克勒爾發(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)放射性和放射性元素
物質(zhì)發(fā)射某種看不見的射線的性質(zhì)叫放射性．具有放射性的元素叫放射性元素．
(3)三種射線：放射性元素放射出的射線共有三種，分別是α射線、β射線、γ射線．
(4)放射性同位素的應(yīng)用與防護
①放射性同位素：有天然放射性同位素和人工放射性同位素兩類，放射性同位素的化學(xué)性質(zhì)相同．
②應(yīng)用：消除靜電、工業(yè)探傷、
22、作示蹤原子等．
③防護：防止放射性對人體組織的傷害．
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＋He.
β衰變：X→Y＋e.
兩個典型的衰變方程
①α衰變：U→Th＋He；
②β衰變：Th→Pa＋e；
(3)半衰期：大量放射性元素的原子核有半數(shù)發(fā)生衰變所需的時間．半衰期由原子核內(nèi)部的因素決定，跟原子所處的物理、化學(xué)狀態(tài)無關(guān)．
三、核力、結(jié)合能、質(zhì)量虧損
1．核力
(1)定義
原子核內(nèi)部，核子間所特有的相互作用力．
(2)特點
①核力是強相互作用的一種表現(xiàn)；
②核力是短程力，作用
23、范圍在1.5×10－15 m之內(nèi)；
③每個核子只跟它的相鄰核子間才有核力作用．
2．結(jié)合能
核子結(jié)合為原子核時釋放的能量或原子核分解為核子時吸收的能量，叫作原子核的結(jié)合能．
3．比結(jié)合能
(1)定義
原子核的結(jié)合能與核子數(shù)之比，稱作比結(jié)合能，也叫平均結(jié)合能．
(2)特點
不同原子核的比結(jié)合能不同，原子核的比結(jié)合能越大，表示原子核中核子結(jié)合得越牢固，原子核越穩(wěn)定．
4．質(zhì)能方程、質(zhì)量虧損
愛因斯坦質(zhì)能方程E＝mc2，原子核的質(zhì)量必然比組成它的核子的質(zhì)量和要小Δm，這就是質(zhì)量虧損．由質(zhì)量虧損可求出釋放的核能ΔE＝Δmc2.
四、裂變反應(yīng)和聚變反應(yīng)、裂變反應(yīng)堆核反應(yīng)方程
1．
24、重核裂變
(1)定義：質(zhì)量數(shù)較大的原子核受到高能粒子的轟擊而分裂成幾個質(zhì)量數(shù)較小的原子核的過程．
(2)典型的裂變反應(yīng)方程：
U＋n→Kr＋Ba＋3n.
(3)鏈?zhǔn)椒磻?yīng)：由重核裂變產(chǎn)生的中子使裂變反應(yīng)一代接一代繼續(xù)下去的過程．
(4)臨界體積和臨界質(zhì)量：裂變物質(zhì)能夠發(fā)生鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的最小體積及其相應(yīng)的質(zhì)量．
(5)裂變的應(yīng)用：原子彈、核反應(yīng)堆．
(6)反應(yīng)堆構(gòu)造：核燃料、減速劑、鎘棒、防護層．
2．輕核聚變
(1)定義：兩輕核結(jié)合成質(zhì)量較大的核的反應(yīng)過程．輕核聚變反應(yīng)必須在高溫下進行，因此又叫熱核反應(yīng)．
(2)典型的聚變反應(yīng)方程：
H＋H→He＋n＋17.6 MeV
※
25、考點一 對玻爾理論的理解
1．幾個概念
(1)能級：在玻爾理論中，原子各個狀態(tài)的能量值．
(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)之外的其他能量較高的狀態(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)．
2．能級圖的意義
(1)能級圖中的橫線表示氫原子可能的能量狀態(tài)——定態(tài)．
(2)橫線左端的數(shù)字“1,2,3，…”表示量子數(shù)，右端的數(shù)字“－13.6，－3.4，…”表示氫原子的能級．
(3)相鄰橫線間的距離不相等，表示相鄰的能級差不等，量子數(shù)越大，相鄰的能級差越小．
3．定態(tài)間的躍遷——滿足能級差
(1)從低能級(n小)
26、高能級(n大)―→吸收能量．
hν＝En大－En小
(2)從高能級(n大)低能級(n小)―→放出能量．
hν＝En大－En小
4．電離
電離態(tài)：n＝∞，E＝0
基態(tài)→電離態(tài)：E吸＝0－(－13.6 eV)＝13.6 eV.
n＝2→電離態(tài)：E吸＝0－E2＝3.4 eV
如吸收能量足夠大，克服電離能后，獲得自由的電子還具有一定的動能．
[題組突破訓(xùn)練]
1．(2020·湖南長沙模擬)以下關(guān)于玻爾原子理論的說法正確的是( )
A．電子繞原子核做圓周運動的軌道半徑是任意的
B．電子在繞原子核做圓周運動時，穩(wěn)定地產(chǎn)生電磁輻射
C．電子從量子數(shù)為2的能級躍遷到量子數(shù)為3的
27、能級時要輻射光子
D．不同頻率的光照射處于基態(tài)的氫原子時，只有某些頻率的光可以被氫原子吸收
【答案】D
2.如圖所示為氫原子的四個能級，其中E1為基態(tài)，若氫原子A處于激發(fā)態(tài)E2，氫原子B處于激發(fā)態(tài)E3，則下列說法正確的是( )
A．原子A可能輻射出3種頻率的光子
B．大量的原子B可能輻射出3種頻率的光子
C．原子A能夠吸收原子B發(fā)出的光子并躍遷到能級E4
D．原子B能夠吸收原子A發(fā)出的光子并躍遷到能級E4
【答案】B
【解析】原子A從激發(fā)態(tài)E2躍遷到E1，只輻射一種頻率的光子，A錯誤；原子B從激發(fā)態(tài)E3躍遷到基態(tài)E1可能輻射三種頻率的光子，B正確；由原子能級躍遷理論
28、可知，原子A可能吸收原子B由E3躍遷到E2時放出的光子并躍遷到E3，但不能躍遷到E4，C錯誤；原子A發(fā)出的光子能量ΔE＝E2－E1大于E4－E3，故原子B不可能躍遷到能級E4，D錯誤．
3．已知氫原子處于基態(tài)時的能量為E1(E1<0)，氫原子處于n能級時能量為En＝.現(xiàn)有一個處于n＝3能級的氫原子向低能級躍遷，發(fā)出兩個不同頻率的光子，其中頻率較小的光子照射某種金屬恰好能使該金屬發(fā)生光電效應(yīng)，已知普朗克常量為h.則下列說法正確的是( )
A．頻率較大的光子能量為－E1
B．被照金屬發(fā)生光電效應(yīng)的截止頻率為
C．該氫原子向低能級躍遷過程中減少的電勢能等于電子增加的動能
D．若用其中頻率
29、較大的光子照射該金屬，則產(chǎn)生的光電子的最大初動能可能為Ek＝－E1
【答案】D
※考點二 原子核和原子核的衰變
1．α衰變、β衰變的比較
衰變類型
α衰變
β衰變
衰變方程
X→Y＋He
X→Y＋e
衰變實質(zhì)
2個質(zhì)子和2個中子結(jié)合成一個整體射出
2H＋2n→He
1個中子轉(zhuǎn)化為1個質(zhì)子和1個電子
n→H＋e
勻強磁場中軌跡形狀
衰變規(guī)律
電荷數(shù)守恒、質(zhì)量數(shù)守恒、動量守恒
2.半衰期公式及衰變次數(shù)的計算
(1)半衰期公式
(2)確定α、β衰變次數(shù)的方法
[真題拓展探究]
[典例1] (2020·高考全國卷Ⅱ)一靜止的鈾核放出一
30、個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．衰變后釷核的動能等于α粒子的動能
B．衰變后釷核的動量大小等于α粒子的動量大小
C．鈾核的半衰期等于其放出一個α粒子所經(jīng)歷的時間
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
【答案】B
拓展1 衰變方程的書寫
1．下列核反應(yīng)方程中，屬于α衰變的是( )
A.N＋He→O＋H B.U→Th＋He
C.H＋H→He＋n D.Th→Pa＋e
【答案】B
【解析】原子核自發(fā)放射α粒子的過程叫α衰變，B正確，A、C、D錯誤．
拓展2 衰變次數(shù)的計算
2.U經(jīng)過m次α衰變和n次β衰變，變
31、成Pb，則( )
A．m＝7，n＝3 B．m＝7，n＝4
C．m＝14，n＝9 D．m＝14，n＝18
【答案】B
【解析】根據(jù)題意知核反應(yīng)方程為U→Pb＋mHe＋ne，根據(jù)電荷數(shù)守恒和質(zhì)量數(shù)守恒可得235＝207＋4m,92＝82＋2m－n.聯(lián)立解得m＝7，n＝4，B正確．選B.
拓展3 半衰期的理解與計算
3．碘131核不穩(wěn)定，會發(fā)生β衰變，其半衰期為8天．
(1)碘131核的衰變方程：I→________(衰變后的元素用X表示)．
(2)經(jīng)過________天有75%的碘131核發(fā)生了衰變．
【答案】(1)X＋e (2)16
※考點三 核反應(yīng)及核能
1．
32、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.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
33、.
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．
(2)核子在結(jié)合成原子核時出現(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.
3．核能的計算方法
(1)根據(jù)ΔE＝Δmc2計算時，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計算時，Δm的單位是“u”，ΔE的單位是“MeV”．
(3)根據(jù)核子比結(jié)合能來計算核能：
原子核的結(jié)合能＝核子比結(jié)合能×核子數(shù)．
34、
[典例2] (2020·山東淄博模擬)一個靜止的鈾核U(原子質(zhì)量為232.037 2 u)放出一個α粒子(原子質(zhì)量為4.002 6 u)后衰變成釷核Th(原子質(zhì)量為228.028 7 u)．已知原子質(zhì)量單位1 u＝1.67×10－27 kg,1 u相當(dāng)于931 MeV.
(1)寫出核衰變反應(yīng)方程，并算出該核衰變反應(yīng)中釋放出來的核能；
(2)假設(shè)反應(yīng)中釋放出的核能全部轉(zhuǎn)化為釷核和α粒子的動能，則釷核獲得的動能有多大？
【答案】(1)U→Th＋He 5.49 MeV
(2)0.09 MeV
[題組突破訓(xùn)練]
1．(2020·高考全國卷Ⅱ)在下列描述核過程的方程中，屬于α衰變的
35、是________，屬于β衰變的是________，屬于裂變的是________，屬于聚變的是________．(填正確答案標(biāo)號)
A.C→N＋e
B.P→S＋e
C.U→Th＋He
D.N＋He→O＋H
E.U＋n→Xe＋Sr＋2n
F.H＋H→He＋n
【答案】C AB E F
【解析】α衰變是一種元素衰變成另一種元素過程中釋放出α粒子的現(xiàn)象，選項C為α衰變；β衰變?yōu)樗プ冞^程中釋放出β粒子的現(xiàn)象，選項A、B均為β衰變；重核裂變是質(zhì)量較大的核變成質(zhì)量較小的核的過程，選項E是常見的一種裂變；聚變是兩個較輕的核聚合成質(zhì)量較大的核的過程，選項F是典型的核聚變過程．
2．(2020
36、·高考全國卷Ⅰ)大科學(xué)工程“人造太陽”主要是將氘核聚變反應(yīng)釋放的能量用來發(fā)電．氘核聚變反應(yīng)方程是：H＋H→He＋n.已知H的質(zhì)量為2.013 6 u，He的質(zhì)量為3.015 0 u，n的質(zhì)量為1.008 7 u,1 u＝931 MeV/c2.氘核聚變反應(yīng)中釋放的核能約為( )
A．3.7 MeV B．3.3 MeV
C．2.7 MeV D．0.93 MeV
【答案】B
【解析】聚變反應(yīng)中的質(zhì)量虧損為Δm＝(2×2.013 6－3.015 0－1.008 7) u＝0.003 5 u，則釋放的核能為ΔE＝Δmc2＝0.003 5×931 MeV≈3.3 MeV，B正確
37、．
3．現(xiàn)有兩動能均為E0＝0.35 MeV的H在一條直線上相向運動，兩個H發(fā)生對撞后能發(fā)生核反應(yīng)，得到He和新粒子，且在核反應(yīng)過程中釋放的能量完全轉(zhuǎn)化為He和新粒子的動能．已知H的質(zhì)量為2.014 1 u，He的質(zhì)量為3.016 0 u，新粒子的質(zhì)量為1.008 7 u，核反應(yīng)時質(zhì)量虧損1 u釋放的核能約為931 MeV(如果涉及計算，結(jié)果保留整數(shù))．則下列說法正確的是( )
A．核反應(yīng)方程為H＋H→He＋H
B．核反應(yīng)前后不滿足能量守恒定律
C．新粒子的動能約為3 MeV
D.He的動能約為4 MeV
【答案】C
題組突破訓(xùn)練
一、選擇題
1．以下是有關(guān)
38、近代物理內(nèi)容的若干敘述，其中正確的有( )
A．紫外線照射到金屬鋅板表面時能產(chǎn)生光電效應(yīng)，則當(dāng)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
B．每個核子只跟鄰近的核子發(fā)生核力作用
C．原子的核式結(jié)構(gòu)模型是由湯姆孫在α粒子散射實驗基礎(chǔ)上提出的
D．某放射性原子核經(jīng)過2次α衰變和一次β衰變，核內(nèi)質(zhì)子減少2個
【答案】B
【解析】根據(jù)愛因斯坦光電效應(yīng)方程Ekm＝hν－W0可知，光電子的最大初動能與入射光的頻率有關(guān)，而與入射光的強度無關(guān)，所以增大入射光的強度，光電子的最大初動能不變，故選項A錯誤；核力為短程力，只能跟鄰近的核子發(fā)生核力作用，故選項B正確；原子的核式
39、結(jié)構(gòu)模型是由盧瑟福在α粒子散射實驗基礎(chǔ)上提出的，故選項C錯誤；某放射性原子核經(jīng)過2次α衰變時，原子核中質(zhì)子減少4個，中子減少4個，當(dāng)再經(jīng)過一次β衰變時，一個中子又轉(zhuǎn)變?yōu)橐粋€質(zhì)子，因此核內(nèi)質(zhì)子減少3個，選項D錯誤．
2．(2020·福建漳州模擬)以下說法中正確的是( )
A．α粒子大角度散射表明α粒子很難進入原子內(nèi)部
B．β衰變現(xiàn)象說明電子是原子核的組成部分
C．γ射線是一種波長很短的電磁波
D．放射性元素的半衰期隨溫度的升高而變短
【答案】C
3．下列說法正確的是( )
A．原子的核式結(jié)構(gòu)模型是湯姆孫最早提出的
B．鈾核(U)衰變?yōu)殂U核(Pb)的過程中，要經(jīng)過8次α衰
40、變和6次β衰變
C．一個氫原子從量子數(shù)n＝3的激發(fā)態(tài)躍遷到基態(tài)時最多可輻射3種不同頻率的光子
D．一束光照射到某種金屬上不能發(fā)生光電效應(yīng)，可能是因為這束光的強度太小
【答案】B
【解析】原子的核式結(jié)構(gòu)模型是盧瑟福提出的，A錯誤；鈾核(U)衰變?yōu)殂U核(Pb)，先根據(jù)質(zhì)量數(shù)守恒計算α衰變次數(shù)n＝＝8，再根據(jù)電荷數(shù)守恒計算β衰變的次數(shù)m＝82＋2×8－92＝6，B正確；一個氫原子從n＝3的激發(fā)態(tài)躍遷到基態(tài)時可能會釋放1種頻率的光子或2種不同頻率的光子，C錯誤；能不能發(fā)生光電效應(yīng)與入射光的強度無關(guān)，只與入射光的頻率有關(guān)，D錯誤．
4．目前，在居室裝修中經(jīng)常用到花崗巖、大理石等裝飾材料，這些巖
41、石都不同程度地含有放射性元素．比如，有些含有鈾、釷的花崗巖等巖石會釋放出放射性惰性氣體氡，而氡會發(fā)生放射性衰變，放射出α、β、γ射線，這些射線會導(dǎo)致細胞發(fā)生癌變及呼吸道等方面的疾?。鶕?jù)有關(guān)放射性知識可知，下列說法正確的是( )
A．氡的半衰期為3.8天，若取4個氡原子核，經(jīng)7.6天后就剩下一個原子核了
B．β衰變所釋放的電子是原子核內(nèi)的中子轉(zhuǎn)化成質(zhì)子和電子時所產(chǎn)生的
C．γ射線一般伴隨著α或β射線產(chǎn)生，在這三種射線中，α射線的穿透能力最強，電離能力最弱
D．發(fā)生α衰變時，生成核與原來的原子核相比，中子數(shù)減少了4
【答案】B
【解析】半衰期遵循統(tǒng)計規(guī)律，對單個或少數(shù)原子核是沒有意
42、義的，A錯誤，根據(jù)3種射線的特性及衰變實質(zhì)可知B正確，C、D錯誤．
5.氫原子的能級如圖所示．氫原子從n＝4能級直接向n＝1能級躍遷所放出的光子，恰能使某金屬產(chǎn)生光電效應(yīng)，下列判斷正確的是( )
A．氫原子輻射出光子后，氫原子能量變大
B．該金屬的逸出功W0＝0.85 eV
C．用一群處于n＝3能級的氫原子向低能級躍遷時所發(fā)出的光照射該金屬，該金屬仍有光電子逸出
D．氫原子處于n＝1能級時，其核外電子在最靠近原子核的軌道上運動
【答案】D
6．（多選）下列說法正確的是( )
A.Th經(jīng)過6次α衰變和4次β衰變后，成為穩(wěn)定的原子核Pb
B．γ射線一般伴隨著α或β射線
43、產(chǎn)生，在這三種射線中γ射線的穿透能力最強，電離能力也最強
C．α衰變的實質(zhì)是原子核內(nèi)兩個質(zhì)子和兩個中子能緊密結(jié)合在一起，在一定條件下以一個整體從原子核中拋射出來
D．β衰變中產(chǎn)生的β射線實際上是原子的核外電子掙脫原子核的束縛形成的
【答案】AC
【解析】Th經(jīng)過6次α衰變和4次β衰變后，質(zhì)量數(shù)為A＝232－6×4＝208，電荷數(shù)為Z＝90－2×6＋4＝82，成為穩(wěn)定的原子核Pb，故選項A正確；γ射線一般伴隨著α或β射線產(chǎn)生的，在這三種射線中γ射線的穿透能力最強，電離能力最弱，故選項B錯誤；α衰變和β衰變都是天然放射現(xiàn)象，均發(fā)生在原子核內(nèi)，選項C正確，D錯誤．
7．（多選）(2020·
44、安徽合肥模擬)關(guān)于原子結(jié)構(gòu)和核反應(yīng)的說法中正確的是( )
A．盧瑟福在α粒子散射實驗的基礎(chǔ)上提出了原子的核式結(jié)構(gòu)模型
B．發(fā)現(xiàn)中子的核反應(yīng)方程是Be＋He→C＋n
C．200萬個U的原子核經(jīng)過兩個半衰期后剩下50萬個U
D．據(jù)圖可知，原子核D和E聚變成原子核F要吸收能量
【答案】AB
8．（多選）14C發(fā)生放射性衰變成為14N，半衰期約5 700年．已知植物存活期間，其體內(nèi)14C與12C的比例不變；生命活動結(jié)束后，14C的比例持續(xù)減少．現(xiàn)通過測量得知，某古木樣品中14C的比例正好是現(xiàn)代植物所制樣品的二分之一．下列說法正確的是( )
A．該古木的年代距今約5 700年
45、
B．12C、13C、14C具有相同的中子數(shù)
C．14C衰變?yōu)?4N的過程中放出β射線
D．增加樣品測量環(huán)境的壓強將加速14C的衰變
【答案】AC
【解析】由古木中的14C是現(xiàn)代植物中的二分之一知，14C經(jīng)過了一個半衰期，距今5 700年，選項A正確；C的同位素質(zhì)子數(shù)相同，中子數(shù)不同，選項B錯誤；14C衰變成14N是β衰變，選項C正確；改變環(huán)境的壓強不會改變14C的半衰期，選項D錯誤．
9．盧瑟福利用α粒子轟擊金箔的實驗研究原子結(jié)構(gòu)，正確反映實驗結(jié)果的示意圖是( )
【答案】D
【解析】根據(jù)原子核式結(jié)構(gòu)，結(jié)合α粒子散射實驗的現(xiàn)象分析：絕大部分α粒子穿過金箔后速度方向不改變，
46、只有少數(shù)離核較近的粒子發(fā)生了較大角度的偏轉(zhuǎn)(離核越近，偏轉(zhuǎn)角度越大)，極少數(shù)正對著金原子核的α粒子被彈回，D正確．
10．(2020·湖北六校聯(lián)考)關(guān)于近代物理，下列說法正確的是( )
A．β衰變現(xiàn)象說明電子是原子核的組成部分
B．目前已建成的核電站的能量來自于重核裂變
C．一個氫原子從n＝3的激發(fā)態(tài)躍遷到基態(tài)時，能輻射3種不同頻率的光子
D．α粒子散射實驗表明核外電子軌道是量子化的
【答案】B
11．(2020·安徽江南十校聯(lián)考)鈾核(U)經(jīng)過m次α衰變和n次β衰變變成鉛核(Pb)，關(guān)于該過程，下列說法中正確的是( )
A．m＝5，n＝4
B．鈾核(U)的比結(jié)合能比
47、鉛核(Pb)的比結(jié)合能小
C．衰變產(chǎn)物的結(jié)合能之和小于鈾核(U)的結(jié)合能
D．鈾核(U)衰變過程的半衰期與溫度和壓強有關(guān)
【答案】B
【解析】原子核衰變時質(zhì)量數(shù)守恒，電荷數(shù)守恒，235＝4m＋207,92＝82＋2m－n，兩式聯(lián)立解得m＝7，n＝4，A項錯誤．衰變產(chǎn)物的結(jié)合能之和大于鈾核(U)的結(jié)合能，C錯誤．半衰期由原子核內(nèi)部自身的因素決定，與溫度和壓強無關(guān)，D項錯誤．
12．(2020·湖南長沙模擬)一個靜止的鈾核，放在勻強磁場中，它發(fā)生一次α衰變后變?yōu)殁Q核，α粒子和釷核都在勻強磁場中做勻速圓周運動．某同學(xué)作出如圖所示運動徑跡示意圖，以下判斷正確的是( )
A．1是α粒子
48、的徑跡，2是釷核的徑跡
B．1是釷核的徑跡，2是α粒子的徑跡
C．3是α粒子的徑跡，4是釷核的徑跡
D．3是釷核的徑跡，4是α粒子的徑跡
【答案】B
【解析】由動量守恒可知，靜止的鈾核發(fā)生α衰變后，生成的均帶正電的α粒子和釷核的動量大小相等，但方向相反，由左手定則可知它們的運動軌跡應(yīng)為“外切”圓，又R＝＝，在p和B相等的情況下，R∝，因q釷>qα，則R釷
49、
D.U核中核子的平均結(jié)合能比Kr核中的大
【答案】BC
14．（多選）氫原子核外電子發(fā)生了兩次躍遷，第一次從外層軌道躍遷到n＝3軌道；第二次核外電子再從n＝3軌道躍遷到n＝2軌道，下列說法中正確的是( )
A．兩次躍遷原子的能量增加相等
B．第二次躍遷原子的能量減小量比第一次的大
C．兩次躍遷原子的電勢能減小量均大于電子的動能增加量
D．兩次躍遷原子均要放出光子，第一次放出的光子能量要大于第二次放出的光子能量
【答案】BC
【解析】氫原子核外電子從外層軌道躍遷到內(nèi)層軌道這一過程中，原子的能量減小，原子要放出光子，由能量守恒定律可知原子的電勢能減小量大于電子的動能增加量
50、．又由氫原子能級圖知因躍遷到n＝3軌道放出的光子能量(或原子的能量減小量)最多為1.51 eV，而氫原子核外電子從n＝3軌道躍遷到n＝2軌道放出的光子的能量(或原子的能量減小量)為1.89 eV，B、C正確．
15．（多選）下列說法正確的是( )
A．人們在研究天然放射現(xiàn)象過程中發(fā)現(xiàn)了質(zhì)子
B．鈾核裂變的一種核反應(yīng)方程為U→Ba＋Kr＋2n
C．設(shè)質(zhì)子、中子、α粒子的質(zhì)量分別為m1、m2、m3，兩個質(zhì)子和兩個中子結(jié)合成一個α粒子，釋放的能量是(2m1＋2m2－m3)c2
D．原子在a、b兩個能級的能量分別為Ea、Eb，且Ea>Eb，當(dāng)原子從a能級躍遷到b能級時，放出光子的波長λ＝
51、(其中c為真空中的光速，h為普朗克常量)
【答案】CD
三、非選擇題
16．(2020·高考北京卷)在磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場中，一個靜止的放射性原子核發(fā)生了一次α衰變．放射出的α粒子(He)在與磁場垂直的平面內(nèi)做圓周運動，其軌道半徑為R.以m、q分別表示α粒子的質(zhì)量和電荷量．
(1)放射性原子核用X表示，新核的元素符號用Y表示，寫出該α衰變的核反應(yīng)方程．
(2)α粒子的圓周運動可以等效成一個環(huán)形電流，求圓周運動的周期和環(huán)形電流大?。?
(3)設(shè)該衰變過程釋放的核能都轉(zhuǎn)化為α粒子和新核的動能，新核的質(zhì)量為M，求衰變過程的質(zhì)量虧損Δm.
【答案】見解析
【解析】(1)X→Y＋H
52、e
(2)設(shè)α粒子的速度大小為v，由qvB＝m，T＝，得α粒子在磁場中的運動周期T＝
環(huán)形電流大小I＝＝
(3)由qvB＝m，得v＝
設(shè)衰變后新核Y的速度大小為v′，系統(tǒng)動量守恒
Mv′－mv＝0
v′＝＝
由Δmc2＝Mv′2＋mv2
得Δm＝
17．(12分)(2020·江西新余模擬)設(shè)钚的同位素離子Pu靜止在勻強磁場中，該離子沿與磁場垂直的方向放出α粒子以后，變成鈾(U)的一個同位素離子，同時放出能量為E＝0.09 MeV的光子．(普朗克常量h＝6.63×10－34 J·s，1 eV＝1.6×10－19 J，真空中光速c＝3×108 m/s)
(1)試寫出這一過程的核
53、衰變方程．
(2)求光子的波長．
(3)若不計光子的動量，求α粒子與鈾核在該磁場中的回轉(zhuǎn)半徑之比Rα∶RU.
【答案】見解析
18．(12分)(2020·陜西寶雞模擬)盧瑟福用α粒子轟擊氮核發(fā)現(xiàn)質(zhì)子．發(fā)現(xiàn)質(zhì)子的核反應(yīng)為：N＋He→O＋H.已知氮核質(zhì)量為mN＝14.007 53 u，氧核的質(zhì)量為mO＝17.004 54 u，氦核質(zhì)量mHe＝4.003 87 u，質(zhì)子(氫核)質(zhì)量為mp＝1.008 15 u．(已知1 u相當(dāng)于931 MeV的能量，結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)求：
(1)這一核反應(yīng)是吸收能量還是放出能量的反應(yīng)？相應(yīng)的能量變化為多少？
(2)若入射氦核以v0＝3×107 m
54、/s的速度沿兩核中心連線方向轟擊靜止氮核．反應(yīng)生成的氧核和質(zhì)子同方向運動，且速度大小之比為1∶50.求氧核的速度大?。?
【答案】(1)吸收能量 1.20 MeV (2)1.8×106 m/s
【解析】(1)Δm＝mN＋mHe－mO－mp＝－0.001 29 u.
ΔE＝Δmc2＝－1.20 MeV.
故這一核反應(yīng)是吸收能量的反應(yīng)，吸收的能量為1.20 MeV.
(2)mHev0＝mHvH＋mOvO，
又vO∶vH＝1∶50，
解得vO＝1.8×106 m/s.
19．(14分)某同學(xué)采用如圖所示的實驗電路研究光電效應(yīng)，用某單色光照射光電管的陰極K時，會發(fā)生光電效應(yīng)現(xiàn)象．閉合開關(guān)
55、S，在陽極A和陰極K之間加上反向電壓，通過調(diào)節(jié)滑動變阻器的滑片逐漸增大電壓，直至電流計中電流恰為零，此時電壓表的示數(shù)U稱為遏止電壓．根據(jù)遏止電壓，可以計算出光電子的最大初動能．現(xiàn)分別用頻率為ν1和ν2的單色光照射陰極，測得遏止電壓分別為U1和U2，設(shè)電子的比荷為，求：
(1)陰極K所用金屬的極限頻率；
(2)用題目中所給條件表示普朗克常量h.
【答案】(1) (2)
(2)由以上各式可得
eU1＝hν1－W0
eU2＝hν2－W0
解得h＝.
20．(14分)用速度大小為v的中子轟擊靜止的鋰核(Li)，發(fā)生核反應(yīng)后生成氚核和α粒子．生成的氚核速度方向與中子的速度方向相反，氚核與α粒子的速度之比為7∶8，中子的質(zhì)量為m，質(zhì)子的質(zhì)量可近似看成m，光速為c.
(1)寫出核反應(yīng)方程；
(2)求氚核和α粒子的速度大?。?
(3)若核反應(yīng)過程中放出的核能全部轉(zhuǎn)化為α粒子和氚核的動能，求出質(zhì)量虧損．
【答案】(1)n＋Li→H＋He (2) (3)
2020年高考物理 專題13 原子與原子核學(xué)案
