《2020年高考物理 專題13 原子與原子核學(xué)案》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《2020年高考物理 專題13 原子與原子核學(xué)案（33頁(yè)珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

1、專題13 原子與原子核 超重點(diǎn)1：光電效應(yīng)　波粒二象性 一、光電效應(yīng) 1．定義 照射到金屬表面的光，能使金屬中的電子從表面逸出的現(xiàn)象． 2．光電子 光電效應(yīng)中發(fā)射出來(lái)的電子． 3．研究光電效應(yīng)的電路圖(如圖) 其中A是陽(yáng)極．K是陰極． 4．光電效應(yīng)規(guī)律 (1)每種金屬都有一個(gè)極限頻率，入射光的頻率必須大于這個(gè)極限頻率才能產(chǎn)生光電效應(yīng)．低于這個(gè)頻率的光不能產(chǎn)生光電效應(yīng)． (2)光電子的最大初動(dòng)能與入射光的強(qiáng)度無(wú)關(guān)，只隨入射光頻率的增大而增大． (3)光電效應(yīng)的發(fā)生幾乎是瞬時(shí)的，一般不超過(guò)10－9 s. (4)當(dāng)入射光的頻率大于極限頻率時(shí)，飽和光電流的強(qiáng)度

2、與入射光的強(qiáng)度成正比． 二、愛(ài)因斯坦光電效應(yīng)方程 1．光子說(shuō) 在空間傳播的光是不連續(xù)的，而是一份一份的，每一份叫作一個(gè)光的能量子，簡(jiǎn)稱光子，光子的能量ε＝hν.其中h＝6.63×10－34 J·s(稱為普朗克常量)． 2．逸出功W0 使電子脫離某種金屬所做功的最小值． 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)能的最大值． 4．遏止電壓與截止頻率 (1)遏止電壓：使光電流減小到零的反向電壓Uc. (2)截止頻率：能使某種金屬發(fā)生光電效應(yīng)的最小頻率叫作該種金屬的截止頻率(又叫極限頻率)．不同的金屬對(duì)應(yīng)著不同的極限頻率． 5．愛(ài)

3、因斯坦光電效應(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(lái)克服金屬的逸出功W0，剩下的表現(xiàn)為逸出后光電子的最大初動(dòng)能Ek＝mev2. 三、光的波粒二象性與物質(zhì)波 1．光的波粒二象性 (1)光的干涉、衍射、偏振現(xiàn)象證明光具有波動(dòng)性． (2)光電效應(yīng)說(shuō)明光具有粒子性． (3)光既具有波動(dòng)性，又具有粒子性，稱為光的波粒二象性． 2．物質(zhì)波 (1)概率波 光的干涉現(xiàn)象是大量光子的運(yùn)動(dòng)遵守波動(dòng)規(guī)律的表現(xiàn)，亮條紋是光子到達(dá)概率大的地方，暗條紋是光子到達(dá)概率小的地方，因此光波又叫概率波． (2)物質(zhì)波 任何一

4、個(gè)運(yùn)動(dòng)著的物體，小到微觀粒子大到宏觀物體都有一種波與它對(duì)應(yīng)，其波長(zhǎng)λ＝，p為運(yùn)動(dòng)物體的動(dòng)量，h為普朗克常量． ※考點(diǎn)一　光電效應(yīng)規(guī)律 1．區(qū)分光電效應(yīng)中的四組概念 (1)光子與光電子：光子指光在空間傳播時(shí)的每一份能量，光子不帶電；光電子是金屬表面受到光照射時(shí)發(fā)射出來(lái)的電子，其本質(zhì)是電子． (2)光電子的動(dòng)能與光電子的最大初動(dòng)能：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． (3)光電流和飽和光電流：金屬板飛出的光電子到達(dá)陽(yáng)極，回路中便產(chǎn)生光電流，隨著所加正向電壓的增大，光電流趨于一個(gè)飽和值，這個(gè)飽和值是飽

5、和光電流，在一定的光照條件下，飽和光電流與所加電壓大小無(wú)關(guān)． (4)入射光強(qiáng)度與光子能量：入射光強(qiáng)度指單位時(shí)間內(nèi)照射到金屬表面單位面積上的總能量． 2．對(duì)光電效應(yīng)規(guī)律的解釋 對(duì)應(yīng)規(guī)律 對(duì)規(guī)律的產(chǎn)生的解釋 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(wú)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(duì)于確定的金屬，W0是一定的，故光電子的最大初動(dòng)能只隨入射光頻率的增大而增大 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(guò)程 光較強(qiáng)時(shí)飽和光電流

6、大 光較強(qiáng)時(shí)，包含的光子數(shù)較多，照射金屬時(shí)產(chǎn)生的光電子較多，因而飽和光電流較大 [題組突破訓(xùn)練] 1．關(guān)于光電效應(yīng)的規(guī)律，下列說(shuō)法中正確的是(　　) A．只有入射光的波長(zhǎng)大于該金屬的極限波長(zhǎng)，光電效應(yīng)才能產(chǎn)生 B．光電子的最大初動(dòng)能跟入射光強(qiáng)度成正比 C．發(fā)生光電效應(yīng)的反應(yīng)時(shí)間一般都大于10－7 s D．發(fā)生光電效應(yīng)時(shí)，單位時(shí)間內(nèi)從金屬內(nèi)逸出的光電子數(shù)目與入射光強(qiáng)度成正比 【答案】D 2．(多選)用如圖所示的光電管研究光電效應(yīng)，用某種頻率的單色光a照射光電管陰極K，電流計(jì)G的指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)．而用另一頻率的單色光b照射光電管陰極K時(shí)，電流計(jì)G的指針不發(fā)生偏轉(zhuǎn)，那么(　　)

7、 A．a(chǎn)光的頻率一定大于b光的頻率 B．只增加a光的強(qiáng)度可使通過(guò)電流計(jì)G的電流增大 C．增加b光的強(qiáng)度可能使電流計(jì)G的指針發(fā)生偏轉(zhuǎn) D．用a光照射光電管陰極K時(shí)通過(guò)電流計(jì)G的電流是由d到c 【答案】AB 【解析】由于用單色光a照射光電管陰極K，電流計(jì)G的指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)，說(shuō)明發(fā)生了光電效應(yīng)，而用另一頻率的單色光b照射光電管陰極K時(shí)，電流計(jì)G的指針不發(fā)生偏轉(zhuǎn)，說(shuō)明b光不能發(fā)生光電效應(yīng)，即a光的頻率一定大于b光的頻率，A正確；增加a光的強(qiáng)度可使單位時(shí)間內(nèi)逸出光電子的數(shù)量增加，則通過(guò)電流計(jì)G的電流增大，B正確；能否發(fā)生光電效應(yīng)只與入射光的頻率有關(guān)，與入射光的強(qiáng)度無(wú)關(guān)，所以即使增加b光的強(qiáng)度也

8、不可能使電流計(jì)G的指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)，C錯(cuò)誤；用a光照射光電管陰極K時(shí)通過(guò)電流計(jì)G的電子的方向是由d到c，所以電流方向是由c到d，D錯(cuò)誤． ※考點(diǎn)二　光電效應(yīng)方程及圖象分析 1．光電效應(yīng)的“三個(gè)關(guān)系” (1)愛(ài)因斯坦光電效應(yīng)方程Ek＝hν－W0. (2)光電子的最大初動(dòng)能Ek可以利用光電管實(shí)驗(yàn)的方法測(cè)得，即Ek＝eUc，其中Uc是遏止電壓． (3)光電效應(yīng)方程中的W0為逸出功，它與極限頻率νc的關(guān)系是W0＝hνc. 2．四類圖象 圖象名稱 圖線形狀 讀取信息 最大初動(dòng)能Ek與入射光頻率ν的關(guān)系圖線 (1)截止頻率(極限頻率)：橫軸截距 (2)逸出功：縱軸截距的絕對(duì)值W0＝

9、|－E|＝E (3)普朗克常量：圖線的斜率k＝h 遏止電壓Uc與入射光頻率ν的關(guān)系圖線 (1)截止頻率νc：橫軸截距 (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 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：橫軸截距 (2)飽和光電流Im：電流的最大值 (3)最大初動(dòng)能：Ekm＝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 [典例]　小明用金屬銣為陰極的光電管，觀測(cè)光電效應(yīng)現(xiàn)象

10、，實(shí)驗(yàn)裝置示意圖如圖甲所示．已知普朗克常量h＝6.63×10－34 J·s. (1)圖甲中電極A為光電管的________(選填“陰極”或“陽(yáng)極”)； (2)實(shí)驗(yàn)中測(cè)得銣的遏止電壓Uc與入射光頻率ν之間的關(guān)系如圖乙所示，則銣的截止頻率νc＝______Hz，逸出功W0＝________ J； (3)如果實(shí)驗(yàn)中入射光的頻率ν＝7.00×1014 Hz，則產(chǎn)生的光電子的最大初動(dòng)能Ek＝________J. 【答案】(1)陽(yáng)極　(2)5.15×1014(5.12×1014～5.19×1014均可)　3.41×10－19(3.39×10－19～3.44×10－19均可)　(3)1.23×1

11、0－19(1.21×10－19～1.26×10－19均可) [題組突破訓(xùn)練] 1．(多選)(2020·高考全國(guó)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(cè)得相應(yīng)的遏止電壓分別為Ua和Ub、光電子的最大初動(dòng)能分別為Eka和Ekb.h為普朗克常量．下列說(shuō)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 【答案】BC 【解析】本題考查對(duì)光電效應(yīng)方程hν－W0＝Ek的理解．光照射到同種金屬上，同種

12、金屬的逸出功相同．若νa>νb，據(jù)hν－W0＝Ek，得Eka>Ekb，則B項(xiàng)正確．由hν－W0＝Ek＝eU，可知當(dāng)νa>νb時(shí)Ua>Ub，則A項(xiàng)錯(cuò)誤．若Ua

13、由光電效應(yīng)方程Ek＝hν－W0知圖線與橫軸交點(diǎn)為金屬的極限頻率，即νc＝4.27×1014 Hz，A正確，B錯(cuò)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(cuò)誤． 3．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(zhǎng)大于丙光的波長(zhǎng) C．乙光對(duì)應(yīng)的截止頻率大于丙光對(duì)應(yīng)的截止頻率 D．甲光對(duì)應(yīng)的光電子最大初動(dòng)能大于丙光對(duì)應(yīng)的光電子最大初動(dòng)能 【答案】B ※考點(diǎn)三　光的波粒

14、二象性 實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ) 表現(xiàn) 說(shuō)明 光的 波動(dòng) 性 干涉 和衍射 (1)光是一種概率波，即光子在空間各點(diǎn)出現(xiàn)的可能性大小(概率)可用波動(dòng)規(guī)律來(lái)描述 (2)大量的光子在傳播時(shí)，表現(xiàn)出波的性質(zhì) (1)光的波動(dòng)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(dòng)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(shí)，這種作用是“一份一份”進(jìn)行的，表現(xiàn)出粒子的性質(zhì) (2)少量或個(gè)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(dòng)性和 粒子性的

15、對(duì)立、統(tǒng)一 (1)大量光子易顯示出波動(dòng)性，而少量光子易顯示出粒子性 (1)光子說(shuō)并未否定波動(dòng)說(shuō)，E＝hν＝h中，ν和λ就是波的概念 (2)波長(zhǎng)長(zhǎng)(頻率低)的光波動(dòng)性強(qiáng)，而波長(zhǎng)短(頻率高)的光粒子性強(qiáng) (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(gè)有趣的實(shí)驗(yàn)：在雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中，在光屏處放上照相底片，若減弱光的強(qiáng)度，使光子只能一個(gè)一個(gè)地通過(guò)狹縫．實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，如果曝光時(shí)間不太長(zhǎng)，底片上只能出現(xiàn)一些不規(guī)則的點(diǎn)；如果曝光時(shí)間足夠長(zhǎng)，底片上就會(huì)出現(xiàn)規(guī)則的干涉條紋．對(duì)這個(gè)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，下列認(rèn)識(shí)正確的是(　　) A．曝光時(shí)間不長(zhǎng)

16、時(shí)，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(diǎn) B．單個(gè)光子的運(yùn)動(dòng)沒(méi)有確定的軌道 C．只有大量光子的行為才表現(xiàn)出波動(dòng)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(duì)光的認(rèn)識(shí)，下列說(shuō)法不正確的是(　　) A．個(gè)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(dòng)性 B．光的波動(dòng)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(dòng)性時(shí)，就不具有粒子性了，光表現(xiàn)出粒子性時(shí)，就不再具有波動(dòng)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(dòng)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(dòng)性，A正確；光的波動(dòng)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(shí)驗(yàn)所證實(shí)，B正確；粒子性和波動(dòng)性是光同時(shí)具備的兩種屬性，C錯(cuò)誤，D正確． 3．(多選)關(guān)于物質(zhì)的波粒二象性，下列說(shuō)法中正確的是(　　) A．不僅光子具有波粒二象性，一切運(yùn)動(dòng)的微粒都具有波粒二象性 B．運(yùn)動(dòng)的微觀粒子與光子一樣，當(dāng)它們通過(guò)一個(gè)小孔時(shí)，都沒(méi)有特定的運(yùn)動(dòng)軌道 C．波動(dòng)性和粒子性，在宏觀現(xiàn)象中是矛盾的、對(duì)立的，但在微觀高速運(yùn)動(dòng)的現(xiàn)象中是統(tǒng)一的 D．實(shí)物的運(yùn)動(dòng)有特定的軌道，所以實(shí)物不具有波粒二象性

18、 【答案】ABC 超重點(diǎn)2：原子結(jié)構(gòu)與原子核 一、氫原子光譜、氫原子的能級(jí)、能級(jí)公式 1．原子的核式結(jié)構(gòu) (1)電子的發(fā)現(xiàn)：英國(guó)物理學(xué)家湯姆孫發(fā)現(xiàn)了電子． (2)α粒子散射實(shí)驗(yàn)：1909～1911年，英國(guó)物理學(xué)家盧瑟福和他的助手進(jìn)行了用α粒子轟擊金箔的實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)絕大多數(shù)α粒子穿過(guò)金箔后基本上仍沿原來(lái)方向前進(jìn)，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(shuō)它們幾乎被“撞”了回來(lái)． (3)原子的核式結(jié)構(gòu)模型：在原子中心有一個(gè)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(fù)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(zhǎng)展開(kāi)，獲得光的波長(zhǎng)(頻率)和強(qiáng)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(shí)驗(yàn)規(guī)律 巴耳末線系是氫原子光譜在可見(jiàn)光區(qū)的譜線，其波長(zhǎng)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(yùn)動(dòng)，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(shí)，它輻射或吸收一定頻率的光子，光子的能量

20、由這兩個(gè)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(yùn)動(dòng)相對(duì)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(jí)、能級(jí)公式 (1)氫原子的能級(jí) 能級(jí)圖如圖所示 (2)氫原子的能級(jí)和軌道半徑 ①氫原子的能級(jí)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(shuō)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(jiàn)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(hù) 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(hù)：防止放射性對(duì)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(gè)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(shí)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(wú)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(diǎn) ①核力是強(qiáng)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(gè)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(shí)釋放的能量或原子核分解為核子時(shí)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(diǎn) 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(ài)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(gè)質(zhì)量數(shù)較小的原子核的過(guò)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(guò)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(hù)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(guò)程．輕核聚變反應(yīng)必須在高溫下進(jìn)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(diǎn)一　對(duì)玻爾理論的理解 1．幾個(gè)概念 (1)能級(jí)：在玻爾理論中，原子各個(gè)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(jí)圖的意義 (1)能級(jí)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(jí)． (3)相鄰橫線間的距離不相等，表示相鄰的能級(jí)差不等，量子數(shù)越大，相鄰的能級(jí)差越?。? 3．定態(tài)間的躍遷——滿足能級(jí)差 (1)從低能級(jí)(n小)

26、高能級(jí)(n大)―→吸收能量． hν＝En大－En小 (2)從高能級(jí)(n大)低能級(jí)(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(dòng)能． [題組突破訓(xùn)練] 1．(2020·湖南長(zhǎng)沙模擬)以下關(guān)于玻爾原子理論的說(shuō)法正確的是(　　) A．電子繞原子核做圓周運(yùn)動(dòng)的軌道半徑是任意的 B．電子在繞原子核做圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)，穩(wěn)定地產(chǎn)生電磁輻射 C．電子從量子數(shù)為2的能級(jí)躍遷到量子數(shù)為3的

27、能級(jí)時(shí)要輻射光子 D．不同頻率的光照射處于基態(tài)的氫原子時(shí)，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(gè)能級(jí)，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(shuō)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(jí)E4 D．原子B能夠吸收原子A發(fā)出的光子并躍遷到能級(jí)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(cuò)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(jí)躍遷理論

28、可知，原子A可能吸收原子B由E3躍遷到E2時(shí)放出的光子并躍遷到E3，但不能躍遷到E4，C錯(cuò)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(jí)E4，D錯(cuò)誤． 3．已知?dú)湓犹幱诨鶓B(tài)時(shí)的能量為E1(E1<0)，氫原子處于n能級(jí)時(shí)能量為En＝.現(xiàn)有一個(gè)處于n＝3能級(jí)的氫原子向低能級(jí)躍遷，發(fā)出兩個(gè)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(shuō)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(jí)躍遷過(guò)程中減少的電勢(shì)能等于電子增加的動(dòng)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(dòng)能可能為Ek＝－E1 【答案】D ※考點(diǎn)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(shí)質(zhì) 2個(gè)質(zhì)子和2個(gè)中子結(jié)合成一個(gè)整體射出 2H＋2n→He 1個(gè)中子轉(zhuǎn)化為1個(gè)質(zhì)子和1個(gè)電子 n→H＋e 勻強(qiáng)磁場(chǎng)中軌跡形狀 衰變規(guī)律 電荷數(shù)守恒、質(zhì)量數(shù)守恒、動(dòng)量守恒 2.半衰期公式及衰變次數(shù)的計(jì)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(guó)卷Ⅱ)一靜止的鈾核放出一

30、個(gè)α粒子衰變成釷核，衰變方程為U→Th＋He.下列說(shuō)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 【答案】B 拓展1　衰變方程的書(shū)寫(xiě) 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(guò)程叫α衰變，B正確，A、C、D錯(cuò)誤． 拓展2　衰變次數(shù)的計(jì)算 2.U經(jīng)過(guò)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(jì)算 3．碘131核不穩(wěn)定，會(huì)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(guò)________天有75%的碘131核發(fā)生了衰變． 【答案】(1)X＋e　(2)16 ※考點(diǎn)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(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.對(duì)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(jiǎn)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(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. 3．核能的計(jì)算方法 (1)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”． (3)根據(jù)核子比結(jié)合能來(lái)計(jì)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(gè)靜止的鈾核U(原子質(zhì)量為232.037 2 u)放出一個(gè)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(xiě)出核衰變反應(yīng)方程，并算出該核衰變反應(yīng)中釋放出來(lái)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(dòng)能，則釷核獲得的動(dòng)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(guó)卷Ⅱ)在下列描述核過(guò)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(hào)) 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(guò)程中釋放出α粒子的現(xiàn)象，選項(xiàng)C為α衰變；β衰變?yōu)樗プ冞^(guò)程中釋放出β粒子的現(xiàn)象，選項(xiàng)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(guò)程，選項(xiàng)E是常見(jiàn)的一種裂變；聚變是兩個(gè)較輕的核聚合成質(zhì)量較大的核的過(guò)程，選項(xiàng)F是典型的核聚變過(guò)程． 2．(2020

36、·高考全國(guó)卷Ⅰ)大科學(xué)工程“人造太陽(yáng)”主要是將氘核聚變反應(yīng)釋放的能量用來(lái)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(dòng)能均為E0＝0.35 MeV的H在一條直線上相向運(yùn)動(dòng)，兩個(gè)H發(fā)生對(duì)撞后能發(fā)生核反應(yīng)，得到He和新粒子，且在核反應(yīng)過(guò)程中釋放的能量完全轉(zhuǎn)化為He和新粒子的動(dòng)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(shí)質(zhì)量虧損1 u釋放的核能約為931 MeV(如果涉及計(jì)算，結(jié)果保留整數(shù))．則下列說(shuō)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(dòng)能約為3 MeV D.He的動(dòng)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(shí)能產(chǎn)生光電效應(yīng)，則當(dāng)增大紫外線的照射強(qiáng)度時(shí)，從鋅板表面逸出的光電子的最大初動(dòng)能也隨之增大 B．每個(gè)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(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上提出的 D．某放射性原子核經(jīng)過(guò)2次α衰變和一次β衰變，核內(nèi)質(zhì)子減少2個(gè) 【答案】B 【解析】根據(jù)愛(ài)因斯坦光電效應(yīng)方程Ekm＝hν－W0可知，光電子的最大初動(dòng)能與入射光的頻率有關(guān)，而與入射光的強(qiáng)度無(wú)關(guān)，所以增大入射光的強(qiáng)度，光電子的最大初動(dòng)能不變，故選項(xiàng)A錯(cuò)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(xiàng)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(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上提出的，故選項(xiàng)C錯(cuò)誤；某放射性原子核經(jīng)過(guò)2次α衰變時(shí)，原子核中質(zhì)子減少4個(gè)，中子減少4個(gè)，當(dāng)再經(jīng)過(guò)一次β衰變時(shí)，一個(gè)中子又轉(zhuǎn)變?yōu)橐粋€(gè)質(zhì)子，因此核內(nèi)質(zhì)子減少3個(gè)，選項(xiàng)D錯(cuò)誤． 2．(2020·福建漳州模擬)以下說(shuō)法中正確的是(　　) A．α粒子大角度散射表明α粒子很難進(jìn)入原子內(nèi)部 B．β衰變現(xiàn)象說(shuō)明電子是原子核的組成部分 C．γ射線是一種波長(zhǎng)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(shuō)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(guò)程中，要經(jīng)過(guò)8次α衰

40、變和6次β衰變 C．一個(gè)氫原子從量子數(shù)n＝3的激發(fā)態(tài)躍遷到基態(tài)時(shí)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?yàn)檫@束光的強(qiáng)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(cuò)誤；鈾核(U)衰變?yōu)殂U核(Pb)，先根據(jù)質(zhì)量數(shù)守恒計(jì)算α衰變次數(shù)n＝＝8，再根據(jù)電荷數(shù)守恒計(jì)算β衰變的次數(shù)m＝82＋2×8－92＝6，B正確；一個(gè)氫原子從n＝3的激發(fā)態(tài)躍遷到基態(tài)時(shí)可能會(huì)釋放1種頻率的光子或2種不同頻率的光子，C錯(cuò)誤；能不能發(fā)生光電效應(yīng)與入射光的強(qiáng)度無(wú)關(guān)，只與入射光的頻率有關(guān)，D錯(cuò)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(huì)釋放出放射性惰性氣體氡，而氡會(huì)發(fā)生放射性衰變，放射出α、β、γ射線，這些射線會(huì)導(dǎo)致細(xì)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(shí)可知，下列說(shuō)法正確的是(　　) A．氡的半衰期為3.8天，若取4個(gè)氡原子核，經(jīng)7.6天后就剩下一個(gè)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(shí)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(qiáng)，電離能力最弱 D．發(fā)生α衰變時(shí)，生成核與原來(lái)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(jì)規(guī)律，對(duì)單個(gè)或少數(shù)原子核是沒(méi)有意

42、義的，A錯(cuò)誤，根據(jù)3種射線的特性及衰變實(shí)質(zhì)可知B正確，C、D錯(cuò)誤． 5.氫原子的能級(jí)如圖所示．氫原子從n＝4能級(jí)直接向n＝1能級(jí)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(jí)的氫原子向低能級(jí)躍遷時(shí)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(jí)時(shí)，其核外電子在最靠近原子核的軌道上運(yùn)動(dòng) 【答案】D 6．（多選）下列說(shuō)法正確的是(　　) A.Th經(jīng)過(guò)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(qiáng)，電離能力也最強(qiáng) C．α衰變的實(shí)質(zhì)是原子核內(nèi)兩個(gè)質(zhì)子和兩個(gè)中子能緊密結(jié)合在一起，在一定條件下以一個(gè)整體從原子核中拋射出來(lái) D．β衰變中產(chǎn)生的β射線實(shí)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(guò)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(xiàng)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(qiáng)，電離能力最弱，故選項(xiàng)B錯(cuò)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(xiàng)C正確，D錯(cuò)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(shuō)法中正確的是(　　) A．盧瑟福在α粒子散射實(shí)驗(yàn)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(wàn)個(gè)U的原子核經(jīng)過(guò)兩個(gè)半衰期后剩下50萬(wàn)個(gè)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(dòng)結(jié)束后，14C的比例持續(xù)減少．現(xiàn)通過(guò)測(cè)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(shuō)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(guò)程中放出β射線 D．增加樣品測(cè)量環(huán)境的壓強(qiáng)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(guò)了一個(gè)半衰期，距今5 700年，選項(xiàng)A正確；C的同位素質(zhì)子數(shù)相同，中子數(shù)不同，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；14C衰變成14N是β衰變，選項(xiàng)C正確；改變環(huán)境的壓強(qiáng)不會(huì)改變14C的半衰期，選項(xiàng)D錯(cuò)誤． 9．盧瑟福利用α粒子轟擊金箔的實(shí)驗(yàn)研究原子結(jié)構(gòu)，正確反映實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)的現(xiàn)象分析：絕大部分α粒子穿過(guò)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(duì)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(shuō)法正確的是(　　) A．β衰變現(xiàn)象說(shuō)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(lái)自于重核裂變 C．一個(gè)氫原子從n＝3的激發(fā)態(tài)躍遷到基態(tài)時(shí)，能輻射3種不同頻率的光子 D．α粒子散射實(shí)驗(yàn)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(guò)m次α衰變和n次β衰變變成鉛核(Pb)，關(guān)于該過(guò)程，下列說(shuō)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(guò)程的半衰期與溫度和壓強(qiáng)有關(guān) 【答案】B 【解析】原子核衰變時(shí)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(xiàng)錯(cuò)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(cuò)誤．半衰期由原子核內(nèi)部自身的因素決定，與溫度和壓強(qiáng)無(wú)關(guān)，D項(xiàng)錯(cuò)誤． 12．(2020·湖南長(zhǎng)沙模擬)一個(gè)靜止的鈾核，放在勻強(qiáng)磁場(chǎng)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(qiáng)磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)．某同學(xué)作出如圖所示運(yùn)動(dòng)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(dòng)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(dòng)量大小相等，但方向相反，由左手定則可知它們的運(yùn)動(dòng)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?gòu)膎＝3軌道躍遷到n＝2軌道，下列說(shuō)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(shì)能減小量均大于電子的動(dòng)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(guò)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(shì)能減小量大于電子的動(dòng)能增加量

50、．又由氫原子能級(jí)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(shuō)法正確的是(　　) A．人們?cè)谘芯刻烊环派洮F(xiàn)象過(guò)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(gè)質(zhì)子和兩個(gè)中子結(jié)合成一個(gè)α粒子，釋放的能量是(2m1＋2m2－m3)c2 D．原子在a、b兩個(gè)能級(jí)的能量分別為Ea、Eb，且Ea>Eb，當(dāng)原子從a能級(jí)躍遷到b能級(jí)時(shí)，放出光子的波長(zhǎng)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(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，一個(gè)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(chǎng)垂直的平面內(nèi)做圓周運(yùn)動(dòng)，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(hào)用Y表示，寫(xiě)出該α衰變的核反應(yīng)方程． (2)α粒子的圓周運(yùn)動(dòng)可以等效成一個(gè)環(huán)形電流，求圓周運(yùn)動(dòng)的周期和環(huán)形電流大?。? (3)設(shè)該衰變過(guò)程釋放的核能都轉(zhuǎn)化為α粒子和新核的動(dòng)能，新核的質(zhì)量為M，求衰變過(guò)程的質(zhì)量虧損Δm. 【答案】見(jiàn)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(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)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(dòng)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(qiáng)磁場(chǎng)中，該離子沿與磁場(chǎng)垂直的方向放出α粒子以后，變成鈾(U)的一個(gè)同位素離子，同時(shí)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(xiě)出這一過(guò)程的核

53、衰變方程． (2)求光子的波長(zhǎng)． (3)若不計(jì)光子的動(dòng)量，求α粒子與鈾核在該磁場(chǎng)中的回轉(zhuǎn)半徑之比Rα∶RU. 【答案】見(jiàn)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(yùn)動(dòng)，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(shí)驗(yàn)電路研究光電效應(yīng)，用某單色光照射光電管的陰極K時(shí)，會(huì)發(fā)生光電效應(yīng)現(xiàn)象．閉合開(kāi)關(guān)

55、S，在陽(yáng)極A和陰極K之間加上反向電壓，通過(guò)調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器的滑片逐漸增大電壓，直至電流計(jì)中電流恰為零，此時(shí)電壓表的示數(shù)U稱為遏止電壓．根據(jù)遏止電壓，可以計(jì)算出光電子的最大初動(dòng)能．現(xiàn)分別用頻率為ν1和ν2的單色光照射陰極，測(cè)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(xiě)出核反應(yīng)方程； (2)求氚核和α粒子的速度大小； (3)若核反應(yīng)過(guò)程中放出的核能全部轉(zhuǎn)化為α粒子和氚核的動(dòng)能，求出質(zhì)量虧損． 【答案】(1)n＋Li→H＋He　(2)　　(3)