專題二十二 波粒二象性 原子結(jié)構(gòu) 原子核（加試）考綱解讀章內(nèi)容考試要求說(shuō)明必考加試波粒二象性能量量子化b1.不要求掌握黑體輻射的概念和實(shí)驗(yàn)規(guī)律2不要求識(shí)記研究光電效應(yīng)現(xiàn)象的實(shí)驗(yàn)電路圖3不要求用xp進(jìn)行計(jì)算光的粒子性c粒子的波動(dòng)性c概率波b不確定性關(guān)系b原子結(jié)構(gòu)電子的發(fā)現(xiàn)a1.不要求了解測(cè)量比荷的實(shí)驗(yàn)裝置2不要求計(jì)算以密立根實(shí)驗(yàn)為背景的問(wèn)題3不要求了解粒子散射實(shí)驗(yàn)裝置的細(xì)節(jié)4不要求用氫原子光譜的實(shí)驗(yàn)規(guī)律計(jì)算波長(zhǎng)5不要求識(shí)記氫原子不同狀態(tài)時(shí)的電子云原子的核式結(jié)構(gòu)模型b氫原子光譜b 玻爾的原子模型c原子核原子核的組成a1.不要求識(shí)記反映三種放射線穿透能力的數(shù)據(jù)2不要求知道威爾遜云室、氣泡室的工作原理3不要求知道蓋革米勒計(jì)數(shù)器的技術(shù)細(xì)節(jié)4不要求了解比結(jié)合能概念以及比結(jié)合能曲線5不要求了解核電站的工作流程6不要求知道受控核聚變中的技術(shù)問(wèn)題7不要求識(shí)記新粒子以及各種夸克的名稱8不要求識(shí)記宇宙與恒星演化的細(xì)節(jié)放射性元素的衰變c探測(cè)射線的方法a放射性的應(yīng)用與防護(hù)a核力與結(jié)合能c核裂變c核聚變c粒子和宇宙a一、能量量子化1量子化假設(shè)黑體的空腔壁由大量振子(振動(dòng)著的帶電微粒)組成，其能量只能是某一最小能量值的整數(shù)倍，并以這個(gè)最小能量值為單位一份一份地吸收或輻射2能量子(1)定義：不可再分的最小能量值.(2)關(guān)系式：h，是電磁波的頻率，h是普朗克常量，h6.631034 Js.二、光的粒子性1光電效應(yīng)現(xiàn)象在光的照射下金屬中的電子從金屬表面逸出的現(xiàn)象，叫做光電效應(yīng)，發(fā)射出來(lái)的電子叫做光電子2實(shí)驗(yàn)規(guī)律(1)每種金屬都有一個(gè)極限頻率(2)光子的最大初動(dòng)能與入射光的強(qiáng)度無(wú)關(guān)，只隨入射光的頻率增大而增大(3)光照射到金屬表面時(shí)，光電子的發(fā)射幾乎是瞬時(shí)的(4)光電流的強(qiáng)度與入射光的強(qiáng)度成正比3愛(ài)因斯坦光電效應(yīng)方程(1)光子：光不僅在發(fā)射和吸收時(shí)能量是一份一份的，而且光本身就是由一個(gè)個(gè)不可分割的能量子組成的，這些能量子稱為光子，頻率為的光的能量子為h.(2)愛(ài)因斯坦光電效應(yīng)方程表達(dá)式：hEkW0或EkhW0.物理意義：金屬中電子吸收一個(gè)光子獲得的能量是h，這些能量一部分用于克服金屬的逸出功，剩下的表現(xiàn)為逸出后電子的初動(dòng)能Ek.三、原子的核式結(jié)構(gòu)模型1電子的發(fā)現(xiàn)英國(guó)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原子的核式結(jié)構(gòu)(1)19091911年，物理學(xué)家盧瑟福進(jìn)行了粒子散射實(shí)驗(yàn)，提出了核式結(jié)構(gòu)模型(2)粒子散射實(shí)驗(yàn)的結(jié)果：絕大多數(shù)粒子穿過(guò)金箔后，基本上仍沿原來(lái)的方向前進(jìn)，但有少數(shù)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)”，如圖1所示圖1(3)原子的核式結(jié)構(gòu)模型：原子中帶正電部分的體積很小，原子半徑的數(shù)量級(jí)是1010 m，而原子核半徑的數(shù)量級(jí)是1015 m，但幾乎占有全部質(zhì)量，電子在正電體的外面運(yùn)動(dòng)(4)實(shí)驗(yàn)意義：否定了湯姆孫的原子結(jié)構(gòu)模型，提出了原子的核式結(jié)構(gòu)模型，明確了原子核大小的數(shù)量級(jí)四、氫原子光譜1氫原子光譜光譜：用光柵或棱鏡可以把各種顏色的光按波長(zhǎng)展開(kāi)，獲得光的波長(zhǎng)(頻率)和強(qiáng)度分布的記錄，即光譜有些光譜是一條條的亮線，這樣的光譜叫做線狀譜有的光譜看起來(lái)不是一條條分立的譜線，而是連在一起的光帶，這樣的光譜叫做連續(xù)譜2光譜分析利用每種原子都有自己的特征譜線可以用來(lái)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)元素上有著重大意義五、氫原子的能級(jí)結(jié)構(gòu)、能級(jí)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)放出能量為h的光子，這個(gè)光子的能量由前后兩個(gè)能級(jí)的能量差決定，即hEmEn.(h是普朗克常量，h6.631034 Js)(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2氫原子的能級(jí)圖能級(jí)圖如圖2所示圖2六、原子核及核反應(yīng)1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(shuō)明原子核具有復(fù)雜的結(jié)構(gòu)(2)三種射線名稱構(gòu)成符號(hào)電離能力貫穿本領(lǐng)射線氦核He最強(qiáng)最弱射線電子e較強(qiáng)較強(qiáng)射線光子最弱最強(qiáng)(3)放射性同位素的應(yīng)用與防護(hù)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)相同應(yīng)用：消除靜電、工業(yè)探傷、做示蹤原子等防護(hù)：防止放射性對(duì)人體組織的傷害2原子核的組成(1)原子核由質(zhì)子(H)和中子(n)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)基本關(guān)系核電荷數(shù)質(zhì)子數(shù)(Z)元素的原子序數(shù)核外電子數(shù)質(zhì)量數(shù)(A)核子數(shù)質(zhì)子數(shù)中子數(shù)(3)X元素的原子核的符號(hào)為X，其中A表示質(zhì)量數(shù)，Z表示核電荷數(shù)(4)同位素：具有相同質(zhì)子數(shù)而中子數(shù)不同的原子核，在元素周期表中處于同一位置，它們互稱為同位素3原子核的衰變、半衰期(1)原子核的衰變?cè)雍朔懦隽Ｗ踊蛄Ｗ樱兂闪硪环N原子核的現(xiàn)象稱為原子核的衰變分類衰變：XYHe衰變：XAZ1Ye衰變：當(dāng)放射性物質(zhì)連續(xù)發(fā)生衰變時(shí)，原子核中有的發(fā)生衰變，有的發(fā)生衰變，同時(shí)伴隨著輻射兩個(gè)典型的衰變方程衰變：UThHe衰變：ThPae.(2)半衰期定義：放射性元素的原子核有半數(shù)發(fā)生衰變所需的時(shí)間影響因素：放射性元素衰變的快慢是由核內(nèi)部自身的因素決定的，跟原子所處的化學(xué)狀態(tài)和外部條件沒(méi)有關(guān)系4裂變反應(yīng)和聚變反應(yīng)、裂變反應(yīng)堆核反應(yīng)方程(1)重核裂變定義：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)程典型的裂變反應(yīng)方程UnKrBa3n.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)量裂變的應(yīng)用：原子彈、核反應(yīng)堆反應(yīng)堆構(gòu)造：核燃料、減速劑、鎘棒、防護(hù)層(2)輕核聚變定義：兩個(gè)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)典型的聚變反應(yīng)方程HHHen17.6 MeV(3)人工轉(zhuǎn)變盧瑟福發(fā)現(xiàn)質(zhì)子：NHeOH查德威克發(fā)現(xiàn)中子：HeBeCn居里夫婦發(fā)現(xiàn)放射性同位素、正電子：AlHePnPSie加試基礎(chǔ)練1盧瑟福利用粒子轟擊金箔的實(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解析盧瑟福利用粒子轟擊金箔的實(shí)驗(yàn)研究原子結(jié)構(gòu)，即粒子散射實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示：絕大多數(shù)粒子穿過(guò)金箔后基本上仍沿原來(lái)的方向前進(jìn)，但是有少數(shù)粒子發(fā)生了較大角度的偏轉(zhuǎn)，極少數(shù)粒子的偏轉(zhuǎn)角超過(guò)90，有的幾乎達(dá)到180，也就是說(shuō)它們幾乎被“撞了回來(lái)”所以能正確反映該實(shí)驗(yàn)結(jié)果的是選項(xiàng)D.2(多選)如圖3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()圖3A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(kāi)一個(gè)角度D鋅板帶負(fù)電答案BC解析用紫外線照射鋅板是能夠發(fā)生光電效應(yīng)的，鋅板上的電子吸收紫外線的能量從鋅板表面逸出，稱之為光電子，故A錯(cuò)誤，B正確；鋅板與驗(yàn)電器相連，帶有相同電性的電荷，鋅板失去電子應(yīng)該帶正電，且失去電子越多，帶的電荷量越多，驗(yàn)電器指針張角越大，故C正確，D錯(cuò)誤3一個(gè)氫原子從n3能級(jí)躍遷到n2能級(jí)該氫原子()A放出光子，能量增加B放出光子，能量減少C吸收光子，能量增加D吸收光子，能量減少答案B解析根據(jù)玻爾理論，氫原子能級(jí)越高對(duì)應(yīng)的能量越大當(dāng)氫原子從較高能級(jí)向較低能級(jí)躍遷時(shí)放出光子，能量減少，故選項(xiàng)B正確4(多選)(2016湖州聯(lián)考)在下列四個(gè)核反應(yīng)方程中，X表示粒子的是()A.PSiXB. UThXC.AlXMgHD.AlXPn答案BD解析根據(jù)質(zhì)量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒可知，四個(gè)選項(xiàng)中的X分別代表：e、He、n、He.選項(xiàng)B、D正確5(多選)鈾核裂變是核電站核能的重要來(lái)源，其中一種裂變反應(yīng)式是UnBaKr3n.下列說(shuō)法正確的是()A上述裂變反應(yīng)中伴隨著中子放出B鈾塊體積對(duì)鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的發(fā)生無(wú)影響C鈾核的鏈?zhǔn)椒磻?yīng)可人工控制D鈾核的半衰期會(huì)受到環(huán)境溫度的影響答案AC解析核裂變反應(yīng)是重核被中子轟擊后分裂成兩個(gè)中等質(zhì)量的原子核并放出若干個(gè)中子的反應(yīng)，A選項(xiàng)正確；鈾塊要發(fā)生鏈?zhǔn)椒磻?yīng)需達(dá)到一定的體積，B選項(xiàng)錯(cuò)誤；鏈?zhǔn)椒磻?yīng)可人工控制用以建立核電站，C選項(xiàng)正確；原子核的半衰期由原子核本身的性質(zhì)決定，與其所處的環(huán)境或狀態(tài)無(wú)關(guān)，D選項(xiàng)錯(cuò)誤.波粒二象性原子結(jié)構(gòu)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對(duì)玻爾理論的四點(diǎn)提醒(1)電子繞核運(yùn)動(dòng)的半徑是不連續(xù)的；(2)電子躍遷輻射光子的頻率不等于電子繞核圓周運(yùn)動(dòng)的頻率；(3)實(shí)物粒子也能使原子發(fā)生能級(jí)躍遷；(4)一個(gè)處于激發(fā)態(tài)的氫原子，輻射光譜線條數(shù)可能為1.一群處于激發(fā)態(tài)(n3)的氫原子，可能輻射出多條光譜線3定態(tài)間的躍遷滿足能級(jí)差(1)從低能級(jí)(n小)高能級(jí)(n大)吸收能量hEn大En小(2)從高能級(jí)(n大)低能級(jí)(n小)放出能量hEn大En小例1(2016浙江10月學(xué)考15)如圖4為氫原子能級(jí)圖，氫原子中的電子從n5能級(jí)躍遷到n2能級(jí)可產(chǎn)生a光；從n4能級(jí)躍遷到n2能級(jí)可產(chǎn)生b光a光和b光的波長(zhǎng)分別為a和b，照射到逸出功為2.29 eV的金屬鈉表面均可產(chǎn)生光電效應(yīng)，遏止電壓分別為Ua和Ub.則()圖4Aa>bBUa>UbCa光的光子能量為2.86 eVDb光產(chǎn)生的光電子最大初動(dòng)能Ek0.26 eV答案BCD解析根據(jù)能級(jí)躍遷知識(shí)haE5E20.54(3.4) eV2.86 eV，hbE4E20.85(3.4) eV2.55 eV，顯然a光子的能量大于b光子，即a光頻率要大，波長(zhǎng)要短，所以A錯(cuò)，C正確根據(jù)光電效應(yīng)可知，最大初動(dòng)能EkhW0，所以a光照射后的最大初動(dòng)能為Eka(2.862.29) eV0.57 eV，b光照射后的最大初動(dòng)能為Ekb(2.552.29) eV0.26 eV，選項(xiàng)D正確根據(jù)截止電壓知識(shí)可知，Ua>Ub，選項(xiàng)B正確解答氫原子能級(jí)圖與原子躍遷問(wèn)題的注意事項(xiàng)1能級(jí)之間躍遷時(shí)放出的光子頻率是不連續(xù)的2能級(jí)之間發(fā)生躍遷時(shí)放出(吸收)光子的頻率由hEmEn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n1.4一群氫原子躍遷發(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：NC.(2)利用能級(jí)圖求解：在氫原子能級(jí)圖中將氫原子躍遷的各種可能情況一一畫出，然后相加變式題組1(多選)在光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)中，用頻率為的光照射光電管陰極，發(fā)生了光電效應(yīng)，下列說(shuō)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改用頻率小于的光照射，一定不發(fā)生光電效應(yīng)D改用頻率大于的光照射，光電子的最大初動(dòng)能變大答案AD解析增大入射光強(qiáng)度，單位時(shí)間內(nèi)照射到單位面積的光子數(shù)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(wú)關(guān)，故選項(xiàng)B錯(cuò)誤用頻率為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)，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；根據(jù)hWmv2可知，增加入射光頻率，光電子的最大初動(dòng)能也增大，故選項(xiàng)D正確2(2016嘉興模擬)用很弱的光做雙縫干涉實(shí)驗(yàn)，把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4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(shuō)明()圖4A光只有粒子性沒(méi)有波動(dòng)性B光只有波動(dòng)性沒(méi)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)性答案D解析光具有波粒二象性，這些照片說(shuō)明少量光子的運(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3如圖5所示為氫原子的能級(jí)圖用光子能量為13.06 eV的光照射一群處于基態(tài)的氫原子，則可能觀測(cè)到氫原子發(fā)射的不同波長(zhǎng)的光有()圖5A15種B10種C4種D1種答案B解析基態(tài)的氫原子的能級(jí)值為13.6 eV，吸收13.06 eV的能量后變成0.54 eV，原子躍遷到了能級(jí)5，由于氫原子是大量的，故輻射的光子種類是10種原子核及核反應(yīng)1半衰期的三點(diǎn)提醒(1)半衰期是一個(gè)統(tǒng)計(jì)規(guī)律，對(duì)少數(shù)原子核不適用；(2)原子核質(zhì)量減少一半與原子核有半數(shù)發(fā)生衰變概念不同；(3)半衰期的大小是由原子核內(nèi)部自身因素決定的，與外部條件無(wú)關(guān)2核反應(yīng)的四種類型類型可控性核反應(yīng)方程典例衰變衰變自發(fā)UThHe衰變自發(fā)ThPae人工轉(zhuǎn)變?nèi)斯た刂芅HeOH(盧瑟福發(fā)現(xiàn)質(zhì)子)HeBeCn(查德威克發(fā)現(xiàn)中子)AlHePn約里奧居里夫婦發(fā)現(xiàn)放射性同位素，同時(shí)發(fā)現(xiàn)正電子PSie重核裂變比較容易進(jìn)行人工控制UnBaKr3nUnXeSr10n輕核聚變很難控制HHHen3.書寫核反應(yīng)方程時(shí)應(yīng)注意(1)必須遵守電荷數(shù)守恒、質(zhì)量數(shù)守恒規(guī)律(2)核反應(yīng)方程中的箭頭()表示核反應(yīng)進(jìn)行的方向，不能把箭頭寫成等號(hào)例2(多選)天然放射性元素Th(釷)經(jīng)過(guò)一系列衰變和衰變之后，變成Pb(鉛)下列判斷中正確的是()A衰變過(guò)程共有6次衰變和4次衰變B鉛核比釷核少8個(gè)質(zhì)子C衰變所放出的電子來(lái)自原子核外D釷核比鉛核多24個(gè)中子答案AB解析由于衰變不會(huì)引起質(zhì)量數(shù)的減少，故可先根據(jù)質(zhì)量數(shù)的減少確定衰變的次數(shù)，x6，再結(jié)合核電荷數(shù)的變化情況和衰變規(guī)律來(lái)判定衰變的次數(shù)，2xy90828，y2x84，釷232核中的中子數(shù)為23290142，鉛208核中的中子數(shù)為20882126，所以釷核比鉛核多16個(gè)中子，鉛核比釷核少8個(gè)質(zhì)子，衰變所放出的電子來(lái)自原子核內(nèi)，nHe，所以A、B正確衰變次數(shù)的確定方法因?yàn)樗プ儗?duì)質(zhì)量數(shù)無(wú)影響，可先由質(zhì)量數(shù)的改變確定衰變的次數(shù)，然后再根據(jù)衰變規(guī)律確定衰變的次數(shù)變式題組4關(guān)于、三種射線，下列說(shuō)法中正確的是()A射線是原子核自發(fā)放出的氦核，它的穿透能力最強(qiáng)B射線是原子核外電子電離形成的電子流，它具有中等的穿透能力C射線一般隨著或射線產(chǎn)生，它的穿透能力最強(qiáng)D射線是電磁波，它的穿透能力最弱答案C解析、三種射線有不同的性質(zhì)，了解這三種射線的性質(zhì)可知C正確5關(guān)于半衰期，以下說(shuō)法正確的是()A同種放射性元素在化合物中的半衰期比在單質(zhì)中長(zhǎng)B升高溫度可以使半衰期縮短C氡的半衰期為3.8天，若有四個(gè)氡原子核，經(jīng)過(guò)7.6天就只剩下一個(gè)D氡的半衰期為3.8天，若有4 g氡原子核，經(jīng)過(guò)7.6天就只剩下1 g答案D解析考慮到放射性元素衰變的快慢跟原子所處的物理狀態(tài)或化學(xué)狀態(tài)無(wú)關(guān)，又考慮到半衰期是一種統(tǒng)計(jì)規(guī)律，即給定的四個(gè)氡核是否馬上衰變會(huì)受到各種偶然因素的影響，A、B、C錯(cuò)誤故D正確6(2016浙江10月學(xué)考16)用中子(n)轟擊鈾核(U)產(chǎn)生裂變反應(yīng)，會(huì)產(chǎn)生鋇核(Ba)和氪核(Kr)并釋放出中子(n)，當(dāng)達(dá)到某些條件時(shí)可發(fā)生鏈?zhǔn)椒磻?yīng)一個(gè)鈾核(U)裂變時(shí)，釋放的能量約為200 MeV(1 eV1.61019 J)以下說(shuō)法正確的是()A.U的裂變方程為UBaKrnB.U的裂變方程為UnBaKr3nC.U發(fā)生鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的條件與鈾塊的體積有關(guān)D一個(gè)U裂變時(shí)，質(zhì)量虧損約為3.61028 kg答案BCD解析鈾核在裂變過(guò)程中需要中子的轟擊，產(chǎn)生鏈?zhǔn)椒磻?yīng)，所以選項(xiàng)A錯(cuò)誤，選項(xiàng)B正確而鏈?zhǔn)椒磻?yīng)在進(jìn)行過(guò)程中，還需要鈾塊達(dá)到臨界體積才能維持鏈?zhǔn)椒磻?yīng)持續(xù)不斷進(jìn)行下去，所以選項(xiàng)C正確根據(jù)釋放出來(lái)的核能，結(jié)合質(zhì)能方程可知Emc2 ，反應(yīng)過(guò)程中，質(zhì)量虧損為m kg3.61028 kg ，選項(xiàng)D正確核能的計(jì)算1核能(1)核子在結(jié)合成原子核時(shí)出現(xiàn)質(zhì)量虧損m，其對(duì)應(yīng)的能量Emc2.(2)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m，吸收的能量為Emc2.2核能釋放的兩種途徑的理解(1)使較重的核分裂成中等大小的核；(2)較小的核結(jié)合成中等大小的核例3一個(gè)靜止的钚核Pu自發(fā)衰變成一個(gè)鈾核U和另一個(gè)原子核X，并釋放出一定的能量其核衰變方程為：PuUX.(1)方程中的“X”核符號(hào)為 ；(2)钚核的質(zhì)量為239.052 2 u，鈾核的質(zhì)量為235.043 9 u，X核的質(zhì)量為4.002 6 u，已知1 u相當(dāng)于931 MeV，則該衰變過(guò)程放出的能量是 MeV.答案(1)He(2)5.31解析(1)根據(jù)質(zhì)量數(shù)、電荷數(shù)守恒，得X核的質(zhì)量數(shù)為2392354，核電荷數(shù)為94922，故“X”核為氦核，符號(hào)為He.(2)钚核衰變過(guò)程中的質(zhì)量虧損m239.052 2 u235.043 9 u4.002 6 u0.005 7 u，根據(jù)愛(ài)因斯坦質(zhì)能方程，得出衰變過(guò)程中放出的能量E0.005 7931 MeV5.31 MeV.變式題組7質(zhì)子、中子和氘核的質(zhì)量分別為m1、m2和m3.當(dāng)一個(gè)質(zhì)子和一個(gè)中子結(jié)合成氘核時(shí)，釋放的能量是(c表示真空中的光速)()A(m1m2m3)cB(m1m2m3)cC(m1m2m3)c2 D(m1m2m3)c2答案C解析由質(zhì)能方程Emc2，其中mm1m2m3可得E(m1m2m3)c2，選項(xiàng)C正確1(2015金華十校聯(lián)考)能夠證明光具有波粒二象性的現(xiàn)象是()A光電效應(yīng)和康普頓效應(yīng)B光的衍射和光的色散C光的折射和透鏡成像D光的干涉和康普頓效應(yīng)答案D2(多選)關(guān)于玻爾的原子模型理論，下列說(shuō)法正確的是()A原子可以處于連續(xù)的能量狀態(tài)中B原子的能量狀態(tài)不可能是連續(xù)的C原子的核外電子在軌道上運(yùn)動(dòng)時(shí)，要向外輻射能量D原子的核外電子在軌道上運(yùn)動(dòng)時(shí)，不向外輻射能量答案BD解析由玻爾的原子模型知原子的能量是不連續(xù)的，是量子化的，電子在定態(tài)軌道上繞核運(yùn)動(dòng)時(shí)，不向外輻射能量，處于定態(tài)，只有從高能級(jí)軌道向低能級(jí)軌道躍遷時(shí)，才向外輻射能量3根據(jù)玻爾的氫原子理論，電子在各條可能軌道上運(yùn)動(dòng)的能量是指()A電子的動(dòng)能B電子的電勢(shì)能C電子的電勢(shì)能與動(dòng)能之和D電子的動(dòng)能、電勢(shì)能和原子核能之和答案C解析根據(jù)玻爾理論，電子繞核在不同軌道上做圓周運(yùn)動(dòng)，庫(kù)侖引力提供向心力，故電子的能量指電子的總能量，包括動(dòng)能和電勢(shì)能，所以C選項(xiàng)是正確的4下列說(shuō)法中正確的是()A裂變又叫鏈?zhǔn)椒磻?yīng)B太陽(yáng)上現(xiàn)在正在進(jìn)行著激烈的裂變反應(yīng)C大亞灣核電站是利用裂變反應(yīng)發(fā)電的D秦山核電站是利用聚變反應(yīng)發(fā)電的答案C解析裂變反應(yīng)并不是鏈?zhǔn)椒磻?yīng)，故A錯(cuò)誤太陽(yáng)上進(jìn)行的反應(yīng)是聚變反應(yīng)，故B錯(cuò)誤核電站是利用裂變反應(yīng)發(fā)電的，目前還沒(méi)有利用聚變反應(yīng)發(fā)電的核電站，故C正確，D錯(cuò)誤5核反應(yīng)方程BeHeCX中的X表示()A質(zhì)子 B電子C光子 D中子答案D解析設(shè)X的質(zhì)子數(shù)為m，質(zhì)量數(shù)為n.則有42m6,9412n，所以m0，n1，即X為中子，故A、B、C錯(cuò)誤，D正確6用頻率為的光照射某金屬表面時(shí)，逸出的光電子的最大初動(dòng)能為Ek；若改用頻率為3的光照射該金屬，則逸出的光電子的最大初動(dòng)能為()A3Ek B2EkC3hEk D2hEk答案D解析由愛(ài)因斯坦光電效應(yīng)方程可知EkhW0，Ekh3W0，所以Ek2hEk.7(多選)關(guān)于核力，下列說(shuō)法中正確的是()A核力是一種特殊的萬(wàn)有引力B原子核內(nèi)任意兩個(gè)核子間都有核力作用C核力是原子核能穩(wěn)定存在的原因D核力是一種短程強(qiáng)作用力答案CD8(多選)關(guān)于質(zhì)能方程，下列說(shuō)法正確的是()A質(zhì)量減少，能量就會(huì)增加，在一定條件下質(zhì)量轉(zhuǎn)化為能量B物體獲得一定的能量，它的質(zhì)量也相應(yīng)地增加一定值C物體一定有質(zhì)量，但不一定有能量，所以質(zhì)能方程僅是某種特殊條件下的數(shù)量關(guān)系D某一定量的質(zhì)量總是與一定量的能量相聯(lián)系的答案BD解析質(zhì)能方程Emc2表明某一定量的質(zhì)量與一定量的能量是相聯(lián)系的，當(dāng)物體獲得一定的能量，即能量增加某一定值時(shí)，它的質(zhì)量也相應(yīng)增加一定值，并可根據(jù)Emc2進(jìn)行計(jì)算，故B、D對(duì)9(多選)氫原子從n6躍遷到n2能級(jí)時(shí)輻射出頻率為1的光子，從n5躍遷到n2能級(jí)時(shí)輻射出頻率為2的光子下列說(shuō)法正確的是()A頻率為1的光子的能量較大B頻率為1的光子的動(dòng)量較大C做雙縫干涉實(shí)驗(yàn)時(shí)，頻率為1的光產(chǎn)生的條紋間距較大D做光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)時(shí)，頻率為1的光產(chǎn)生的光電子的最大初動(dòng)能較大答案ABD解析氫原子從n6的能級(jí)躍遷到n2的能級(jí)時(shí)的能級(jí)差大于從n5的能級(jí)躍遷到n2的能級(jí)時(shí)的能級(jí)差，根據(jù)EmEnh知，頻率為1的光子的能量大于頻率為2的光子的能量，故A正確；頻率為1的光子的頻率大于頻率為2的光子的頻率，所以頻率為1的光子的波長(zhǎng)小，根據(jù)p，則頻率為1的光子的動(dòng)量較大，故B正確；干涉條紋間距公式x，頻率為1的光的波長(zhǎng)小，產(chǎn)生的條紋間距較小，故C錯(cuò)誤；做光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)時(shí)，由光電效應(yīng)方程，EkhW0，頻率越高，光電子的最大初動(dòng)能越大，因此頻率為1的光產(chǎn)生的光電子的最大初動(dòng)能較大，故D正確10(多選)(2016浙江4月選考14)下列說(shuō)法正確的是()A波源的頻率越高，波速越大B溫度升高，放射性元素的半衰期不變C氫原子吸收光子可以從低能級(jí)躍遷到高能級(jí)D光發(fā)生全反射時(shí)，臨界角隨入射角增大而變大答案BC解析機(jī)械波的波速取決于介質(zhì)，與頻率無(wú)關(guān)，所以A錯(cuò)半衰期是原子核本身的屬性，與溫度無(wú)關(guān)，B對(duì)氫原子要吸收特定頻率的光子才能從低能級(jí)躍遷到高能級(jí)，或者吸收超過(guò)電離能量的光子后電離，所以C對(duì)由sin C可知，臨界角與折射率有關(guān)，與入射角無(wú)關(guān)，所以D錯(cuò)11如圖1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()圖1A原子A可能輻射出3種頻率的光子B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)E4D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，只能輻射出1種頻率的光子，A錯(cuò)原子B從激發(fā)態(tài)E3躍遷到基態(tài)E1可能輻射出3種頻率的光子，B對(duì)由原子能級(jí)躍遷理論可知，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)A原子發(fā)出的光子能量EE2E1大于E4E3，故原子B不可能吸收原子A發(fā)出的光子躍遷到能級(jí)E4，D錯(cuò)12(多選)(2016浙江省第一學(xué)期名校試卷)下列說(shuō)法正確的是()A原子核發(fā)生衰變后，新核的原子序數(shù)將減小2位B天然放射現(xiàn)象一定伴隨有電子的得失C光電效應(yīng)發(fā)生后，遏制電壓和入射光的頻率有關(guān)D氫原子由高能級(jí)向低能級(jí)躍遷要吸收光子答案AC解析由核反應(yīng)遵循電荷數(shù)守恒和質(zhì)量數(shù)守恒可知A正確；天然放射現(xiàn)象發(fā)生在原子核內(nèi)部，與電子得失無(wú)關(guān)，B錯(cuò)誤；光電效應(yīng)發(fā)生后由EkmhW0和EkmeUc知C正確；氫原子由高能級(jí)向低能級(jí)躍遷要發(fā)出光子，D不正確，綜上應(yīng)選A、C.13下列核反應(yīng)方程中，屬于衰變的是()A.NHeOH B.UThHeC.HHHen D.ThPae答案B解析衰變是重核自發(fā)的發(fā)出粒子的天然放射現(xiàn)象，其中粒子是He，所以B正確；A為人工轉(zhuǎn)變，C為輕核的聚變，D是衰變，故A、C、D皆錯(cuò)誤14(多選)(2016溫州市8月選考模擬)以下說(shuō)法正確的是()A氫原子能吸收任意頻率的光子并躍遷到高能態(tài)B愛(ài)因斯坦為解釋光電效應(yīng)現(xiàn)象提出了光子說(shuō)C太陽(yáng)輻射的能量主要來(lái)自太陽(yáng)內(nèi)部的核聚變反應(yīng)D放射性物質(zhì)放出的射線中，粒子的貫穿本領(lǐng)最強(qiáng)答案BC解析氫原子只能吸收特定頻率的光子躍遷到高能態(tài)，A不正確；愛(ài)因斯坦為解釋光電效應(yīng)提出了光子說(shuō)，B正確；太陽(yáng)輻射的能量來(lái)自太陽(yáng)內(nèi)部的核聚變反應(yīng)，C正確；放射性物質(zhì)放出的射線中，粒子電離本領(lǐng)最強(qiáng)，貫穿本領(lǐng)最弱，D不正確，故選B、C.15(多選)下列說(shuō)法正確的是()A.HHHen，是聚變B.UnXeSr2n，是裂變C.RaRnHe，是衰變D.NaMge，是裂變答案ABC解析聚變是兩個(gè)輕核聚合成質(zhì)量較大的核的過(guò)程，A是聚變，A對(duì)；裂變是重核在中子的轟擊下分裂成兩個(gè)中等質(zhì)量的核的過(guò)程，B是裂變，B對(duì)，D錯(cuò)；衰變是一個(gè)原子核自發(fā)放出粒子或粒子，變成另一種原子核，C是衰變，C對(duì)16氘核和氚核可發(fā)生熱核聚變而釋放出巨大的能量，該反應(yīng)方程為HHHex，式中x是某種粒子已知：H、H、He和粒子x的質(zhì)量分別為2.014 1 u、3.016 1 u、4.002 6 u和1.008 7 u；1 u，c是真空中的光速由上述反應(yīng)方程和數(shù)據(jù)可知，粒子x是 ，該反應(yīng)釋放出的能量為 MeV(結(jié)果保留3位有效數(shù)字)答案n(或中子)17.6解析根據(jù)質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)守恒可得x是n(或中子)核反應(yīng)中的質(zhì)量虧損為m2.014 1 u3.016 1 u4.002 6 u1.008 7 u0.018 9 u所以該反應(yīng)釋放出的能量為Emc217.6 MeV.