2025版《新亮劍》高中物理：第十六章 原子結構和波粒二象性 原子核含答案

2025版《新亮劍》高中物理：第十六章原子結構和波粒二象性原子核第十六章原子結構和波粒二象性原子核核心素養(yǎng)考點內容高考真題備考建議物理觀念原子核的組成、光電效應、放射性同位素、氫原子能級、核能、結合能、核力2021全國甲T17(原子核的衰變)2021全國乙T17(半衰期)2022全國甲T17(原子核的衰變)2023全國新課標T16(能級躍遷)2023全國乙T16(核反應、核能)2023全國甲T15(核反應、核能)2023浙江1月選考T15(光電效應)2023浙江6月選考T15(能級躍遷)2023遼寧T6(光電效應)2023山東T1(能級躍遷)2023湖北T1(能級躍遷)2023海南T1(衰變、半衰期)2021河北T1(衰變、半衰期)2023浙江1月選考T9(衰變、半衰期)2022廣東T5(能級)2022湖南T1(原子結構、波粒二象性)2022河北T1(光電效應)2022湖北T1(核反應)2022遼寧T2(核反應、核能)本章內容屬于高考考查的熱點,題型一般為選擇題,也可能與其他知識結合出計算題?？疾榈木唧w內容主要包括:①原子的能級躍遷;②原子核的衰變規(guī)律;③核反應方程的書寫;④質量虧損和核能的計算;⑤三種射線的特點及應用;⑥光電效應的規(guī)律及應用等。由于考查范圍和題型相對穩(wěn)定,聯(lián)系最新情境成了該部分考題的最大特點。應注意這部分知識與生產、生活以及高科技相聯(lián)系的問題科學思維盧瑟福的核式結構、能級模型、衰變規(guī)律、質量虧損科學探究光電效應產生的條件與規(guī)律科學態(tài)度與責任核能的和平利用、利用半衰期鑒定文物年代第1講光電效應波粒二象性對應學生用書P352考點一光電效應1.光電效應現(xiàn)象照射到金屬表面的光,能使金屬中的①從表面逸出,這個現(xiàn)象稱為光電效應,這種電子常被稱為②。

2.光電效應的產生條件入射光的頻率③金屬的截止頻率。

3.光電效應規(guī)律(1)每種金屬都有一個截止頻率νc,入射光的頻率必須④這個截止頻率才能產生光電效應。

(2)光電子的最大初動能與入射光的強度⑤,只隨入射光⑥的增大而增大。

(3)光電效應的發(fā)生幾乎是瞬時的,一般不超過10-9s。(4)當入射光的頻率大于或等于截止頻率時,在光的頻率不變的情況下,入射光越強,飽和電流越⑦,逸出的光電子數(shù)越⑧。

答案①電子②光電子③大于或等于④大于或等于⑤無關⑥頻率⑦大⑧多(1)如圖1,光電管加正向電壓,當光照不變,增大UAK,表中電流達到某一值后不再增大,即達到飽和值。增大入射光的強度,有何現(xiàn)象?(2)如圖2,光電管加反向電壓,用某一頻率的光照射,調節(jié)UKA,表中電流剛好為零,此時的電壓為遏止電壓,改變入射光的頻率,有何現(xiàn)象?答案(1)入射光越強,飽和電流越大;(2)入射光頻率越大,遏止電壓越大。1.研究光電效應的兩條思路(1)兩條線索(2)兩條對應關系(能發(fā)生光電效應時)入射光強度大→光子數(shù)目多→發(fā)射光電子數(shù)目多→光電流大。光子頻率高→光子能量大→光電子的最大初動能大。2.光電效應中三個重要關系(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=hν0。角度1對光電效應現(xiàn)象的理解(2024屆南通二模)如圖所示,把一塊鋅板連接在驗電器上,并使鋅板帶負電,驗電器指針張開。用紫外線燈照射鋅板,則()。A.指針張角變小的過程中有電子離開鋅板B.鋅板所帶的電荷量一直變大C.改用紅光照射,指針張角也一定會變化D.用其他金屬板替換鋅板,一定會發(fā)生光電效應答案A解析用紫外線燈照射鋅板時,鋅板發(fā)生光電效應,逸出電子,驗電器所帶負電荷逐漸被中和,因此驗電器帶電荷量先減小,故驗電器指針張角逐漸減小直至閉合,此時負電荷被完全中和,繼續(xù)用紫外線照射鋅板,驗電器開始帶上正電,隨著照射時間的增加,鋅板逸出的電子增加,鋅板所帶正電荷增加,帶電荷量增加,驗電器張角逐漸增大,A項正確,B項錯誤;紫外線的頻率大于紅光的頻率,根據(jù)光電效應產生的條件,入射光的頻率必須大于金屬的截止頻率才能發(fā)生光電效應,可知頻率大的光照射金屬能夠發(fā)生光電效應時,頻率小的光不一定能使該金屬發(fā)生光電效應,若不能發(fā)生光電效應,則驗電器指針的張角不會發(fā)生變化,C、D兩項錯誤。(2024屆湖北調研)如圖所示,一束單色光入射到極限頻率為ν0的金屬板K上,發(fā)射的光電子可沿垂直于平行板電容器極板的方向從左極板上的小孔進入電場,均不能到達右極板,則()。A.該單色光的波長為cB.若僅增大該單色光的強度,則將有電子到達右極板C.若僅換用頻率更大的單色光,則一定沒有電子到達右極板D.若僅將電容器右極板右移一小段距離,電子仍然不能到達右極板答案D解析由題可知,單色光的波長應小于cν0,A項錯誤;若僅增大該單色光的強度,由于入射光的頻率不變,光電子逸出的最大初動能不變,則電子仍然不能到達右極板,B項錯誤;若僅換用頻率更大的單色光,逸出的光電子的初動能增大,則可能有電子到達右極板,C項錯誤;若僅將電容器右極板右移一小段距離,由于兩板間的電壓不變,電子仍然不能到達右極板,角度2光電效應方程的應用(2024屆云南質檢)(多選)現(xiàn)用某一頻率為ν的光照射在陰極K上,陰極材料極限頻率為ν0,如圖所示,調節(jié)滑動變阻器滑片的位置,當電壓表示數(shù)為U時,電流表示數(shù)恰好為零。電子電荷量的大小為e,普朗克常量為h,下列說法正確的是()。A.若入射光頻率變?yōu)樵瓉淼?倍,則遏止電壓為2U+?B.若入射光頻率變?yōu)樵瓉淼?倍,則光電子的最大初動能為2hνC.保持滑動變阻器滑片位置不變,若入射光頻率變?yōu)樵瓉淼?倍,則電子到達A極的最大動能為2hνD.入射光頻率為ν,若改變電路,加大小為U的正向電壓,電子到達A極的最大動能為2eU答案ACD解析根據(jù)光電效應方程可得Ekm=hν-hν0,當電壓表示數(shù)為U時,電流表示數(shù)恰好為零,根據(jù)動能定理可得eU=Ekm,若入射光頻率變?yōu)樵瓉淼?倍,則有Ekm'=2hν-hν0,設遏止電壓變?yōu)閁',則有eU'=Ekm',聯(lián)立解得U'=2U+?ν0e,A項正確;若入射光頻率變?yōu)樵瓉淼?倍,則有Ekm″=3hν-hν0=2hν+eU,B項錯誤;保持滑動變阻器滑片位置不變,若入射光頻率變?yōu)樵瓉淼?倍,則電子到達A極的最大動能Ek=Ekm″-eU=2hν+eU-eU=2hν,C項正確;入射光頻率為ν,若改變電路,加大小為U的正向電壓,電子到達A極的最大動能Ek'=Ekm+eU=2eU,D愛因斯坦光電效應方程1.光電效應方程:Ek=hν-W0。2.逸出功W0:電子從金屬中逸出所需做功的最小值,W0=hνc=hcλ3.最大初動能:發(fā)生光電效應時,金屬表面上的電子吸收光子后克服原子核的引力逸出時所具有的動能的最大值。光電效應四類圖像對比圖像類型圖線形狀由圖線直接(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截止頻率:圖線與ν軸交點的橫坐標νc②逸出功:圖線與Ek軸交點的縱坐標的絕對值W0=|-E|=E③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:圖線與橫軸的交點②飽和光電流Im:光電流的最大值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、Uc2②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截止頻率νc:圖線與橫軸的交點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:此時兩極之間接反向電壓)(2024屆南平三模)在研究光電效應中,當不同頻率的光照射某種金屬時,以遏止電壓Uc為縱坐標,入射光波長的倒數(shù)1λ為橫坐標,作出Uc-1λ圖像如圖所示。其橫軸截距為a,縱軸截距為-b,元電荷電荷量為e。則()A.普朗克常量為beB.該金屬的截止頻率為1C.該金屬的逸出功為beD.遏止電壓Uc與入射光波長的倒數(shù)1λ答案C解析根據(jù)愛因斯坦光電效應方程可知Uc=?eν-W0e=?ce·1λ-W0e,圖線不過原點,不成正比關系,D項錯誤;由題可知?ce=ba、W0e=b,解得h=beac、W0=be,截止頻率νc=(2024屆張掖一診)(多選)某金屬在光的照射下產生的光電子的最大初動能Ek與入射光頻率ν的關系圖像如圖所示,由圖像可知()。A.該金屬的逸出功等于EB.普朗克常量等于EC.入射光的頻率為2ν0時,產生的光電子的最大初動能為2ED.入射光的頻率為ν02時,答案AB解析根據(jù)光電效應方程Ek=hν-W0,結合圖像可知該金屬的逸出功W0=E,A項正確;該圖像的斜率為普朗克常量,故h=Eν0,B項正確;由圖像可知,當入射光的頻率為2ν0時,產生的光電子的最大初動能為E,C項錯誤;當入射光的頻率為ν02時,小于極限頻率,(2024屆江蘇二模)在探究光電效應現(xiàn)象時,某同學分別用頻率為ν1、ν2的兩單色光照射密封真空管的鈉陰極,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,實驗得到了兩條光電流與電壓之間的關系曲線(甲、乙),如圖所示,已知U1=2U2,ν1>ν2,普朗克常量用h表示。則以下說法正確的是()。A.曲線甲為頻率為ν1的光照射時的I-U圖像B.頻率為ν1的光在單位時間內照射到鈉陰極的光子數(shù)多C.兩單色光的頻率之比為2∶1D.該金屬的逸出功為h(2ν2-ν1)答案D解析根據(jù)光電效應方程hν-W0=Ekm,遏止電壓與光電子最大初動能的關系為eUc=Ek,聯(lián)立可得hν-W0=eUc,入射光的頻率越大,遏止電壓越大,所以曲線乙為頻率為ν1的光照射時的圖像,A項錯誤;由圖像可知,甲的飽和光電流比乙的大,甲的頻率又比乙的頻率小,所以頻率為ν2的光在單位時間內照射到鈉陰極的光子數(shù)多,B項錯誤;由于hν1-W0=eU1,hν2-W0=eU2,U1=2U2,聯(lián)立解得W0=h(2ν2-ν1),ν1ν2=eU1+W0eU考點二波粒二象性、物質波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①。

(2)光電效應說明光具有②。

(3)光既具有波動性,又具有粒子性,稱為光的③。

2.物質波(1)概率波:光的干涉現(xiàn)象是大量光子的運動遵守波動規(guī)律的表現(xiàn),亮條紋是光子到達概率④的地方,暗條紋是光子到達概率⑤的地方,因此光波又叫概率波。

(2)物質波:任何一個運動著的物體,小到微觀粒子,大到宏觀物體,都有一種波與它對應,其波長λ=?p,p為運動物體的動量,h答案①波動性②粒子性③波粒二象性④大⑤小角度1光的波粒二象性及其表現(xiàn)項目實驗基礎表現(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(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、康普頓效應(1)當光與物質發(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(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(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(1)光子說并未否定波動說,E=hν=hcλ中,ν和λ(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(2024屆上海師大附中期中)用極微弱的可見光做雙縫干涉實驗,隨著時間的增加,在屏上先后出現(xiàn)如圖1、2、3所示的圖像,則()。A.圖像1表明光具有波動性B.圖像3表明光具有粒子性C.用紫外線觀察不到類似的圖像D.實驗表明光是一種概率波答案D解析題圖1只有分散的亮點,表明光具有粒子性,題圖3呈現(xiàn)干涉條紋,表明光具有波動性,A、B兩項錯誤;紫外線也具有波粒二象性,也可以觀察到類似的圖像,C項錯誤;實驗表明光是一種概率波,D項正確。(2024屆紹興二模)(多選)某顆人造地球衛(wèi)星如圖所示,它的主體表面上鍍有一層鉑(鉑的逸出功為5.32eV),兩翼的太陽能電池板(面積為3.0m2)在繞地球軌道運行時,始終保持正面垂直于太陽光的照射方向。若太陽光為波長550nm的單色光,照射到電池板表面的太陽光被全部吸收且單位面積的接收功率為1.4kW,已知普朗克常量h=6.63×10-34J·s,阿伏加德羅常數(shù)NA=6.0×1023mol-1,真空中的光速c=3.0×108m/s。下列說法正確的是()。A.每個光子的能量約為3.6×10-40JB.到達電池表面太陽光的功率為4.2kWC.電池表面吸收1mol光子的時間約為51sD.太陽光照射到衛(wèi)星主體上會有光電子從表面逸出答案BC解析每個光子的能量約為E0=?cλ=6.63×10-34×3×108550×10-9J=3.6×10-19J,A項錯誤;照射到電池表面的太陽光被全部吸收且單位面積的接收功率為1.4kW,則到達電池表面太陽光的功率為3×1.4kW=4.2kW,B項正確;電池表面吸收1mol光子的時間t=6.0×1023×3.6×10-194.2×103s≈51s,C項正確;鉑的逸出功W0=5.32eV=8角度2物質波(2024屆淄博二模)電子顯微鏡的工作原理是用高電壓使電子束加速,最后打在感光膠片上,觀察顯微圖像?，F(xiàn)用電子顯微鏡觀測某生物大分子的結構,為滿足測量要求,將顯微鏡工作時觀測線度設定為電子的德布羅意波長的n倍,其中n>1。已知普朗克常量為h,電子的質量與電荷量分別為m和e,電子的初速度不計,顯微鏡工作時的加速電壓為U,則該顯微鏡的觀測線度為()。A.n?Ume BC.nh2meU D答案C解析電子被加速,由動能定理有eU=Ek,又p=2mEk,λ=hp,L=nλ,可得L=見《高效訓練》P1231.(2024屆武昌質檢)如圖所示,把一塊鋅板連接在驗電器上,并使鋅板帶上負電,驗電器指針會張開一個角度θ。接著,用高頻短波紫外線燈(波長范圍為280nm~100nm)持續(xù)照射鋅板,已知鋅的極限頻率為8.06×1014Hz,真空中光速為3.0×108m/s,觀察驗電器指針的變化,則()。A.驗電器指針張開的角度θ會一直變大B.驗電器指針張開的角度θ先變大后變小C.驗電器指針張開的角度θ先變小后變大D.驗電器指針張開的角度θ不會發(fā)生變化答案C解析鋅的極限頻率對應的光波的波長λ=cf≈0.372×10-6m=372nm,用高頻短波紫外線燈(波長范圍為280nm~100nm)持續(xù)照射鋅板,鋅板會發(fā)生光電效應,逸出光電子,由于鋅板原來帶負電,可知驗電器指針張開的角度θ逐漸變小,足夠長時間后,鋅板開始帶正電且電荷量持續(xù)增加,故驗電器指針張開的角度θ逐漸變大,即整個過程中驗電器指針張開的角度θ先變小后變大,C2.(2024屆江西聯(lián)考)小華家里裝修,爸爸在網(wǎng)上購買了一條藍光LED燈帶,該燈帶的發(fā)光功率為10W。已知藍光光子的能量范圍為4.0×10-19J~5.0×10-19J,則1s內該燈帶發(fā)出的藍光光子數(shù)的數(shù)量級為()。A.1013 B.1016 C.1019 D.1021答案C解析根據(jù)Pt=nE0,可得n=2×1019~2.5×1019,C項正確。3.(2024屆江蘇一模)波長為λ的光子與一靜止電子發(fā)生正碰,測得反彈后的光子波長增大了Δλ。普朗克常量為h,不考慮相對論效應,碰后電子的動量為()。A.?λ+?Δλ B.C.?λ-?Δλ D.-答案B解析動量和波長的關系為λ=?p,設碰后電子的動量為p0,光子與電子碰撞過程滿足動量守恒,因為光子碰后反彈,所以?λ=-?λ+Δλ+p0,解得p0=4.(2024屆豐臺二模)研究光電效應的實驗裝置如圖所示,開始時滑動變阻器的滑片P與固定點O正對。用頻率為ν的光照射光電管的陰極K,觀察到微安表指針偏轉,不計光電子間的相互作用。下列說法正確的是()。A.僅減小照射光頻率,微安表指針一定不偏轉B.僅減小照射光強度,微安表指針一定不偏轉C.僅將滑片P向a端移動,微安表示數(shù)變大D.僅將滑片P向b端移動,光電子向陽極A運動的過程中動能變大答案D解析僅減小照射光頻率,仍可能發(fā)生光電效應,微安表指針可能偏轉,A項錯誤;能否發(fā)生光電效應由入射光的頻率決定,與入射光的強度無關,B項錯誤;將滑片P向a端移動,光電管所加的電壓為反向電壓,所以光電流會減小,C項錯誤;僅將滑片P向b端移動,光電管所加的電壓為正向電壓,管中電場向左,電子從K向右逸出所受電場力向右,光電子向A板運動的過程中動能變大,D項正確。5.(改編)人眼對綠光最為敏感,如果每秒有6個綠光的光子射入瞳孔,眼睛就能察覺?，F(xiàn)有一個光源以10W的功率均勻地向各個方向發(fā)射波長為5.3×10-7m的綠光,已知瞳孔的直徑為4mm,普朗克常量h=6.63×10-34J·s,光速為3×108m/s,不計空氣對光的吸收,則眼睛能夠看到這個光源的最遠距離約為()。A.2×107m B.2×106mC.2×105m D.2×104m答案B解析一個光子的能量E=hν,ν為光的頻率,光的波長與頻率的關系為c=λν,光源每秒發(fā)出的光子個數(shù)n=P?ν=Pλ?c,P為光源的功率,光子以球面波的形式傳播,那么以光源為原點的球面上的光子數(shù)相同,人眼瞳孔面積S=πd24,其中d為瞳孔直徑,由題意,如果每秒有6個綠光的光子射入瞳孔,眼睛就能察覺到,設人距光源的距離為r,那么人眼所處的球面的表面積S'=4πr2,所以須滿足nS'·S≥6,聯(lián)立解得r≤2×6.(2024屆洛陽聯(lián)考)利用如圖1所示電路研究光電效應,光電子的最大初動能隨入射光頻率變化的關系如圖2所示。下列說法正確的是()。A.為測量電子的最大初動能,電源左側應是正極B.若增大入射光的強度或增大電源電壓,則光電子的最大初動能增大C.當入射光的頻率為ν03時,D.當入射光的頻率為3ν0時,逸出光電子的最大初動能為7Ek1答案D解析當電子到達A極,速度恰好為零時,從K極逸出的光電子動能最大,根據(jù)動能定理有e(φK-φA)=0-Ekm,則有φK>φA,故為測量光電子的最大初動能,電源左側應是負極,A項錯誤。根據(jù)愛因斯坦光電效應方程Ekm=hν-W0可知,最大初動能與入射光的頻率有關,與入射光的強度無關,與電源電壓也無關,B項錯誤。當ν=ν0時,Ek1=hν0-W0;當ν=2ν0時,4Ek1=2hν0-W0,解得hν0=3Ek1,W0=2Ek1。當ν=ν03時,Ek2=?ν03-W0=-Ek1,說明ν03小于極限頻率,電子不能逸出,C項錯誤。當ν=3ν0時,Ek3=3hν0-W07.(2024屆重慶二調)某新型火災報警裝置的核心部件紫外線光電管如圖所示,該裝置所接電源電壓為U,火災時產生的波長為λ的光照射到逸出功為W0的陰極材料K上產生光電子,且光電子能全部到達陽極A,回路中形成電流I,從而觸發(fā)火災報警器。已知普朗克常量為h,電子的電荷量為e,真空中的光速為c。下列說法正確的是()。A.火災中激發(fā)出光電子的光的頻率為λB.陰極K上每秒鐘逸出的光電子數(shù)為IeC.光電管陰極接收到光用于激發(fā)光電子的功率為I?cD.光電子經(jīng)電場加速后到達陽極A時的最大動能為?cλ-W答案C解析根據(jù)c=λν,解得ν=cλ,A項錯誤;根據(jù)I=qt,n=qe,解得每秒逸出的光電子數(shù)n'=nt=Ie,B項錯誤;光電管陰極接收到光用于激發(fā)光電子的功率P=n'hν,由于ν=cλ,結合上述解得P=I?ceλ,C項正確;光電子逸出陰極K時的最大動能Ekmax1=hν-W0,電場加速后到達A極時,有eU=Ekmax2-Ekmax1,聯(lián)立解得Ekmax28.(2024屆張家口一模)(多選)當光照射到鈉金屬板上時,遏止電壓Uc與入射光頻率ν的函數(shù)關系圖線如圖所示,已知元電荷e=1.6×10-19C,普朗克常量h=6.63×10-34J·s,由圖中信息可知()。A.遏止電壓與入射光的頻率成正比B.圖像的斜率為?C.鈉的逸出功約為2.3eVD.用8×1014Hz的光照射鈉金屬板時,光電子的最大初動能約為2.9×10-19J答案BC解析遏止電壓與入射光的頻率呈線性關系不是正比關系,A項錯誤;根據(jù)eUc=hν-W0,可知圖線斜率為?e,B項正確;由圖可知截止頻率ν0=5.5×1014Hz,逸出功W0=hν0≈2.3eV,C項正確;用8×1014Hz的光照射鈉金屬板時,光電子的最大初動能Ek=hν-W0=hν-hν0=1.66×10-19J,D9.(2024屆杭州期末)某實驗小組要測量金屬鋁的逸出功,經(jīng)討論設計出如圖所示實驗裝置,實驗方法是:把鋁板放置在水平桌面上,刻度尺緊挨著鋁板垂直桌面放置,靈敏度足夠高的熒光板與鋁板平行,并使整個裝置處于豎直向上、電場強度為E的勻強電場中;讓波長為λ的單色光持續(xù)照射鋁板表面,將熒光板向下移動,發(fā)現(xiàn)熒光板與鋁板距離為d時,熒光板上剛好出現(xiàn)輝光。已知普朗克常量為h,光在真空中傳播的速度為c,電子的電荷量為e、質量為m。下列說法正確的是()。A.金屬鋁的逸出功為?cB.從鋁板逸出的光電子的初動能均為EedC.將熒光板繼續(xù)向下移動,熒光板上的輝光強度會增強D.將熒光板固定在某一位置,增大入射光波長,板上的輝光強度一定增強答案C解析由題意可得12mvm2=Eed,12mvm2=?cλ-W0,解得金屬鋁的逸出功W0=?cλ-Eed,從鋁板逸出的光電子的最大初動能為Eed,A、B兩項錯誤;將熒光板繼續(xù)向下移動,則達到熒光板的光電子會增加,熒光板上的輝光強度會增強,C項正確;將熒光板固定在某一位置,增大入射光波長,10.(多選)以下各圖均與光電效應有關,其中有關說法正確的是()。A.若圖1中的鋅板最初帶正電,則在紫外線燈的持續(xù)照射下驗電器的指針張角會先變小后變大B.若先后使用強度不同的同種紫外線照射鋅板,則強光照射時光電流圖像為圖2中的aC.若使用頻率可調的光源照射鋅板,則圖3中的ν2為金屬鋅的截止頻率D.若使用頻率可調的光源照射鋅板,則圖4中圖線的斜率為普朗克常量h答案BCD解析圖1中,先讓鋅板帶正電,再用紫外線燈照射鋅板,由于光電效應,鋅板放出電子,鋅板電荷量增加,所以驗電器的張角會一直增大,A項錯誤;用同頻率的光照射時,光照越強,飽和光電流越大,即圖像a對應的光照強,B項正確;根據(jù)光電效應方程可得Ek=hν-W0,根據(jù)動能定理可得-eUc=0-Ek,聯(lián)立解得Uc=?νe-?ν0e=?(ν-ν0)e,可知Uc-ν圖像中的ν2為金屬鋅的截止頻率,C項正確;根據(jù)光電效應方程可得Ek=hν-W11.(2024屆徐州一模)如圖所示,光電管的陰極K用某種金屬制成,閉合開關S,用發(fā)光功率為P的激光光源直接照射陰極K時,產生了光電流。移動滑動變阻器的滑片,當光電流恰為零時,電壓表的示數(shù)為U。已知該金屬的逸出功為W0,普朗克常量為h,電子電荷量為e,真空中的光速為c,求:(1)該激光在真空中的波長λ。(2)該激光光源單位時間內產生的光子數(shù)N。解析(1)由光電效應方程有Ek=hν-W0又ν=c由動能定理有-eU=0-Ek聯(lián)立解得λ=?ceU(2)由題意可知,N=Ptεt=其中ε=?cλ(或者寫成ε=eU+W0解得N=PeU第2講原子結構原子核對應學生用書P356考點一原子結構和氫原子光譜1.玻爾理論(1)定態(tài)假設:電子只能處于一系列①的能量狀態(tài)中,在這些能量狀態(tài)中電子繞核的運動是②的,電子雖然繞核運動,但并不產生電磁輻射。

(2)躍遷假設:電子從能量較高的定態(tài)軌道(其能量記為En)躍遷到能量較低的定態(tài)軌道(能量記為Em,m<n)時,會放出能量為hν的光子,這個光子的能量由前后兩個能級的能量差決定,即hν=③。(h是普朗克常量,h=6.63×10-34J·s)

(3)軌道量子化假設: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。原子的定態(tài)是④的,因此電子的可能軌道也是⑤的。

2.氫原子的能量和能級躍遷(1)能級和半徑公式①能級公式:En=1n2E1(n=1,2,3,…),其中E1為基態(tài)能量,其數(shù)值為E1=⑥②半徑公式:rn=n2r1(n=1,2,3,…),其中r1為基態(tài)軌道半徑,其數(shù)值為r1=0.53×10-10m。(2)氫原子的能級圖,如圖所示。答案①不連續(xù)②穩(wěn)定③En-Em④不連續(xù)⑤不連續(xù)⑥-13.6如圖,發(fā)現(xiàn):絕大多數(shù)α粒子穿過金箔后仍沿原來的方向前進,少數(shù)α粒子發(fā)生了較大的偏轉,并有極少數(shù)的α粒子偏轉角超過了90°,有些甚至被彈回,偏轉角幾乎達到180°。(均選填“極少數(shù)”、“少數(shù)”或“絕大多數(shù)”)

角度1α粒子散射實驗(2024屆吉林期末)(多選)1909年,物理學家盧瑟福和他的學生用α粒子轟擊金箔,研究α粒子被散射的情況,其實驗裝置如圖所示。關于α粒子散射實驗,下列說法正確的是()。A.少數(shù)α粒子發(fā)生了大角度的偏轉,極少數(shù)α粒子偏轉的角度大于90°B.α粒子大角度散射是由于它跟電子發(fā)生了碰撞C.α粒子散射實驗證明了湯姆孫的棗糕模型是正確的D.α粒子散射實驗說明原子中有一個帶正電的核幾乎占有原子的全部質量答案AD解析當α粒子穿過原子時,電子對α粒子的影響很小,影響α粒子運動的主要是原子核,離核遠則α粒子受到的庫侖斥力很小,運動方向改變小。只有當α粒子與核十分接近時,才會受到很大庫侖斥力,而原子核很小,α粒子接近它的機會很少,所以只有少數(shù)α粒子發(fā)生大角度的偏轉,極少數(shù)α粒子偏轉的角度大于90°,而絕大多數(shù)α粒子基本按直線方向前進,A項正確。α粒子大角度散射是由于它受到原子核庫侖斥力的作用,而不是與電子發(fā)生碰撞,B項錯誤。α粒子散射實驗證明了湯姆孫的棗糕模型是錯誤的,C項錯誤。從絕大多數(shù)α粒子幾乎不發(fā)生偏轉,可以推測使粒子受到排斥力的核體積極小,實驗表明原子中心的核帶有原子的全部正電和幾乎全部質量,D項正確。角度2玻爾理論與原子躍遷1.兩類能級躍遷(1)自發(fā)躍遷:高能級→低能級,釋放能量,發(fā)射光子。光子的頻率ν=ΔE?=(2)受激躍遷:低能級→高能級,吸收能量。吸收光子的能量必須恰好等于能級差,即hν=ΔE。2.光譜線條數(shù)的確定方法(1)一個氫原子躍遷發(fā)出的光譜線條數(shù)最多為n-1。(2)一群氫原子躍遷發(fā)出的光譜線條數(shù)最多為N=Cn2=3.電離(1)電離態(tài):n=∞,E=0。(2)電離能:指原子從基態(tài)或某一激發(fā)態(tài)躍遷到電離態(tài)所需要吸收的最小能量。例如:氫原子從基態(tài)→電離態(tài)有E吸=0-(-13.6eV)=13.6eV。(3)若吸收能量足夠大,克服電離能后,獲得自由的電子還具有動能。(2023年山東卷)“夢天號”實驗艙攜帶世界首套可相互對比的冷原子鐘組發(fā)射升空,對提升我國導航定位、深空探測等技術具有重要意義。某原子鐘工作的四能級體系如圖所示,原子吸收頻率為ν0的光子從基態(tài)能級Ⅰ躍遷至激發(fā)態(tài)能級Ⅱ,然后自發(fā)輻射出頻率為ν1的光子,躍遷到鐘躍遷的上能級2,并在一定條件下可躍遷到鐘躍遷的下能級1,實現(xiàn)受激輻射,發(fā)出鐘激光,最后輻射出頻率為ν3的光子回到基態(tài)。該原子鐘產生的鐘激光的頻率ν2為()。A.ν0+ν1+ν3 B.ν0+ν1-ν3C.ν0-ν1+ν3 D.ν0-ν1-ν3答案D解析原子吸收頻率為ν0的光子從基態(tài)能級Ⅰ躍遷至激發(fā)態(tài)能級Ⅱ時有EⅡ-EⅠ=hν0,且從激發(fā)態(tài)能級Ⅱ向下躍遷到基態(tài)Ⅰ的過程有EⅡ-EⅠ=hν1+hν2+hν3,聯(lián)立解得ν2=ν0-ν1-ν3,D項正確。(2023年遼寧卷)原子處于磁場中,某些能級會發(fā)生劈裂。某種原子能級劈裂前后的部分能級圖如圖所示,相應能級躍遷放出的光子分別設為①②③④。若用①照射某金屬表面時能發(fā)生光電效應,且逸出光電子的最大初動能為Ek,則()。A.①和③的能量相等B.②的頻率大于④的頻率C.用②照射該金屬一定能發(fā)生光電效應D.用④照射該金屬逸出光電子的最大初動能小于Ek答案A解析由題圖可知①和③對應的躍遷能級差相同,可知①和③的能量相等,A項正確;因②對應的能級差小于④對應的能級差,可知②的能量小于④的能量,根據(jù)E=hν可知②的頻率小于④的頻率,B項錯誤;因②對應的能級差小于①對應的能級差,可知②的能量小于①的能量,②的頻率小于①的頻率,則若用①照射某金屬表面時能發(fā)生光電效應,用②照射該金屬不一定能發(fā)生光電效應,C項錯誤;因④對應的能級差大于①對應的能級差,可知④的能量大于①的能量,即④的頻率大于①的頻率,因用①照射某金屬表面時能逸出光電子的最大初動能為Ek,根據(jù)Ek=hν-W逸出功,可知用④照射該金屬逸出光電子的最大初動能大于Ek,D項錯誤。角度3氫原子光譜(改編)氫原子光譜除了巴耳末系外,還有賴曼系、帕邢系等,其中帕邢系的公式為1λ=R∞132-1n2(n=4,5,6,…),R∞=1.10×107m-1。電磁波譜如圖所示,其中可見光的波長范圍是400nm~760nm,帕邢系中A.可見光B.紅外線C.紫外線 D.X射線答案B解析由題給公式可知,在帕邢系中,當n=4時,氫原子發(fā)出電磁波的波長最長,即λmax=1R∞19-116≈1.87×10-6m=1870nm,當n趨于無窮大時,氫原子發(fā)出電磁波的波長最短,即λmin=1R∞19-0≈8.18×10-7m=818nm,根據(jù)電磁波譜可知選項中四種電磁波按波長由小到大排列為:X射線、紫外線、可見光、紅外線,(2023年湖北卷)2022年10月,我國自主研發(fā)的“夸父一號”太陽探測衛(wèi)星成功發(fā)射。該衛(wèi)星搭載的萊曼阿爾法太陽望遠鏡可用于探測波長為121.6nm的氫原子譜線(對應的光子能量為10.2eV)。根據(jù)如圖所示的氫原子能級圖,可知此譜線來源于太陽中氫原子()。A.n=2和n=1能級之間的躍遷B.n=3和n=1能級之間的躍遷C.n=3和n=2能級之間的躍遷D.n=4和n=2能級之間的躍遷答案A解析由能級圖可知n=2和n=1能級之間的能量差值ΔE=E2-E1=-3.4eV-(-13.6eV)=10.2eV,與探測譜線對應的光子能量相等,可知此譜線來源于太陽中氫原子n=2和n=1能級之間的躍遷,A項正確。氫原子能級圖與氫原子躍遷問題的解答技巧(1)能級之間發(fā)生躍遷時放出的光子頻率是不連續(xù)的。(2)能級之間發(fā)生躍遷時放出(吸收)光子的頻率由hν=Em-En求得,而波長可由公式λ=cν(3)一個氫原子躍遷發(fā)出的光譜線條數(shù)最多為(n-1)條。(4)一群氫原子躍遷最多可發(fā)出的光譜線條數(shù)的兩種求解方法①用數(shù)學中的組合知識求解:N=Cn2=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。考點二原子核的衰變半衰期1.原子核的組成原子核是由①和中子組成的,原子核的電荷數(shù)等于核內的②。

2.天然放射現(xiàn)象放射性元素③地發(fā)出射線的現(xiàn)象,首先由④發(fā)現(xiàn)。天然放射現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn),說明⑤具有復雜的結構。

3.三種射線的比較名稱構成符號電荷量質量電離能力貫穿本領α射線⑥核

2+2e4u最⑦

最⑧

β射線⑨

--e11837較強較強γ射線光子γ00最⑩

最

4.原子核的衰變(1)衰變:原子核自發(fā)地放出α粒子或β粒子,變成另一種的變化稱為原子核的衰變。

(2)α衰變、β衰變衰變類型α衰變β衰變衰變方程

ZAXY+

ZAXY+衰變實質2個質子和2個中子結合成一個整體射出中子轉化為質子和電子211H+20

01nH+衰變規(guī)律守恒、質量數(shù)守恒

(3)γ射線:γ射線經(jīng)常伴隨著α衰變或β衰變產生。其實質是放射性原子核在發(fā)生α衰變或β衰變的過程中,產生的新核由于具有過多的能量(原子核處于激發(fā)態(tài))而輻射出光子。5.半衰期(1)定義:放射性元素的原子核有半數(shù)發(fā)生衰變所需的時間。(2)衰變規(guī)律:N=N012

tτ、m=m012

t(3)影響因素:由原子核內部因素決定,跟原子所處的物理、化學狀態(tài)無關。6.放射性同位素的應用與防護(1)放射性同位素:有放射性同位素和放射性同位素兩類,放射性同位素的化學性質相同。

(2)應用:消除靜電、工業(yè)探傷、做元素等。

(3)防護:防止放射性對人體組織的傷害。答案①質子②質子數(shù)③自發(fā)④貝克勒爾⑤原子核⑥氦⑦強⑧弱⑨電子⑩弱強原子核電荷數(shù)天然人工示蹤衰變可以看成反沖運動,靜止的原子核衰變放出α、β粒子后,新核會向相反方向運動,如果把它們放在磁場中,軌跡出現(xiàn)外切圓和內切圓兩種情況,如圖所示。請思考:哪種是α衰變和β衰變?兩圓的半徑之比由什么決定?答案衰變后,粒子與新核的運動方向相反,結合左手定則,可知外切圓為α衰變,內切圓為β衰變;由r=mvqB可知,角度1天然放射現(xiàn)象及射線的本質原子核的組成(2024屆云南模擬)(多選)如圖所示,放射性元素鐳衰變過程中釋放出α、β、γ三種射線,讓三種射線分別進入勻強電場和勻強磁場中,下列說法正確的是()。A.①表示γ射線,②表示β射線,③表示α射線B.④表示α射線,⑤表示γ射線,⑥表示β射線C.射線①的電離本領最強,射線③的貫穿本領最強D.射線④的電離本領最強,射線⑤的貫穿本領最強答案BD解析α射線帶正電,β射線帶負電,γ射線不帶電。在勻強電場中,α射線與β射線分別在電場力的作用下發(fā)生偏轉,α射線偏向負極板,β射線偏向正極板,γ射線不受電場力,不發(fā)生偏轉,A項錯誤;在磁場中,由左手定則可以判斷α射線向左偏,β射線向右偏,γ射線不受洛倫茲力,不發(fā)生偏轉,B項正確;三種射線中α射線的電離本領最強,γ射線的貫穿本領最強,C項錯誤,D項正確。角度2原子核的衰變及其規(guī)律半衰期(2023年浙江6月卷)“玉兔二號”裝有核電池,不懼漫長寒冷的月夜。核電池將

94238Pu衰變釋放的一部分核能轉換成電能。94238Pu的衰變方程為

94238PuU+24HeA.衰變方程中的X等于233B.24He的穿透能力比C.94238Pu比

D.月夜的寒冷導致

94238答案C解析根據(jù)質量數(shù)和電荷數(shù)守恒可知,衰變方程為

94238PuU+24He,即衰變方程中的X=234,A項錯誤;24He是α粒子,穿透能力比γ射線弱,B項錯誤;原子核的比結合能越大,原子核越穩(wěn)定,由于

94238Pu衰變成了92234U,故

92234U比

94238Pu穩(wěn)定,即

94238(改編)質量為m0的放射性元素p,經(jīng)過時間t后剩余p的質量為m,其mm0-t圖線如圖所示。從圖中可以得到p的半衰期為()A.0.6dB.2.2dC.3.0dD.3.6d答案C解析由圖像可知,放射性元素的質量從23m0變?yōu)?3m0,剛好衰變了一半,經(jīng)歷的時間為一個半衰期,則有T=5.5d-2.5d=3.0d,考點三核反應方程1.核反應的四種類型類型可控性核反應方程典例衰變α衰變自發(fā)

92238UTh+β衰變自發(fā)

90234ThPa+人工轉變人工控制

714N+24HeO+1

24He+49BeC+0

1327Al+24He約里奧·居里夫婦發(fā)現(xiàn)放射性同位素,同時發(fā)現(xiàn)正電子

1530PSi+重核裂變比較容易進行人工控制

92235U+01nBa+

92235U+01nXe+輕核聚變很難控制

12H+13H2.核反應方程的書寫(1)掌握核反應方程遵循質量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒的規(guī)律。(2)由于核反應不可逆,所以書寫核反應方程式時只能用“”表示反應方向。(3)熟記常見的基本粒子的符號,如質子(11H)、中子(01n)、α粒子(24He)、β粒子(-10e)、正電子(10e角度1四類核反應(2024屆潮州二模)下列方程中,是核聚變反應方程的是()。A.12H+13HB.92238UTh+C.92235U+01nBa+36D.24He+1327Al答案A解析12H+13HHe+01n是輕核的聚變,A項正確;92238UTh+24He是α衰變,B項錯誤;92235U+01nBa+3689Kr+301n是重核裂變角度2核反應方程(2023年湖南卷)2023年4月12日,中國“人造太陽”反應堆全超導托卡馬克核聚變實驗裝置(EAST)創(chuàng)下新紀錄,實現(xiàn)403秒穩(wěn)態(tài)長脈沖高約束模式等離子體運行,為可控核聚變的最終實現(xiàn)又向前邁出了重要的一步。下列關于核反應的說法正確的是()。A.相同質量的核燃料,輕核聚變比重核裂變釋放的核能更多B.氘氚核聚變的核反應方程為

12H+13HC.核聚變的核反應燃料主要是鈾235D.核聚變反應過程中沒有質量虧損答案A解析相同質量的核燃料,輕核聚變比重核裂變釋放的核能更多,A項正確;根據(jù)質量數(shù)守恒和核電荷數(shù)守恒可知,氘氚核聚變的核反應方程為

12H+13HHe+01n,B項錯誤;核聚變的核反應燃料主要是氘核和氚核,C項錯誤;核聚變反應過程中放出大量能量考點四核力與核能1.核力:原子核內部,①間所特有的相互作用力。

2.結合能:原子核是核子憑借核力結合在一起構成的,要把它們②需要的能量,叫作原子的結合能,也叫核能。

3.比結合能:原子核的結合能與③之比,叫作比結合能,也叫平均結合能。比結合能④,原子核中核子結合得越牢固,原子核越穩(wěn)定。

4.核子在結合成原子核時出現(xiàn)質量虧損Δm,其對應的能量ΔE=⑤。原子核分解成核子時要吸收一定的能量,相應的質量增加Δm,吸收的能量ΔE=⑥。

答案①核子②分開③核子數(shù)④越大⑤Δmc2⑥Δmc2不同原子核的比結合能是不一樣的,下圖是按照實際測量結果畫的圖線。由圖可知,中等大小的核的比結合能最大(選填“大”或“小”),這些核最穩(wěn)定(選填“穩(wěn)定”或“不穩(wěn)定”)。

角度1核力與結合能(2024屆周口聯(lián)考)月球蘊含豐富而地球卻十分匱乏的氦3是一種非常理想的核聚變材料,月球氦3的開發(fā)對解決能源危機有著積極的意義。氦3與氘核的核反應方程為

23He+12HHe+X+ΔE,其中ΔE為釋放的核能。已知氘核的比結合能為E1,氦核(24He)的比結合能為E2,則下列說法中正確的是A.X為中子B.氦3的比結合能比氦核的比結合能大C.氦3的比結合能為4D.氦3的比結合能為4答案C解析根據(jù)質量數(shù)和電荷數(shù)守恒可得核反應方程為

23He+12HHe+11H+ΔE,可知X為質子,A項錯誤;核反應放出能量,可知氦3的比結合能比氦核的比結合能小,B項錯誤;根據(jù)3E+2E1+ΔE=4E2,可得氦3的比結合能E=4E角度2核能及其計算(2023年全國乙卷)2022年10月,全球眾多天文設施觀測到迄今最亮伽馬射線暴,其中我國的“慧眼”衛(wèi)星、“極目”空間望遠鏡等裝置在該事件觀測中作出重要貢獻。由觀測結果推斷,該伽馬射線暴在1分鐘內釋放的能量量級為1048J。假設釋放的能量來自物質質量的減少,則每秒鐘平均減少的質量量級為()。(光速為3×108m/s)A.1019kg B.1024kgC.1029kg D.1034kg答案C解析根據(jù)質能方程E=mc2可知,每秒鐘平均減少的質量Δm=E060c2=104860×(3×108)2kg=1.85×1029(2024屆南京三模)用中子轟擊靜止的鋰核,核反應方程為

01n+36Li→24He+X+γ。已知光子的頻率為ν,鋰核的比結合能為E1,氦核的比結合能為E2,X核的比結合能為E3,普朗克常量為h,真空中光速為c,A.X核為

12B.γ光子的動量p=?cC.釋放的核能ΔE=4E2+3E3-6E1D.質量虧損Δm=4答案C解析根據(jù)質量數(shù)和電荷數(shù)守恒可知X核為

13H核,A項錯誤;光子的頻率為ν,可知γ光子的動量p=?λ=?νc,B項錯誤;由比結合能的概念可知,該核反應釋放的核能ΔE=4E2+3E3-6E1,C項正確;質量虧損Δm=1.應用質能方程解題的流程圖(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×931.5MeV計算時,Δm的單位是“u”,ΔE的單位是“MeV”。2.根據(jù)核子比結合能計算核能:原子核的結合能=核子比結合能×核子數(shù)。注意:利用質能方程計算核能時,不能用質量數(shù)代替質量進行計算。核反應與能量、動量的結合1.核反應過程遵循能量守恒定律:在無光子輻射的情況下,核反應中釋放的核能將轉化為生成的新核和新粒子的動能;有光子輻射的情況下,核反應中釋放的核能將轉化為生成的新核和新粒子的動能及光子的能量。一般認為核反應放出的能量與反應前原子核的動能之和等于反應后原子核的總動能。2.核反應過程遵循動量守恒定律:反應前所有粒子的總動量等于反應后所有粒子的總動量。3.解決核反應與動量及能量守恒定律綜合問題時,首先應用質能方程求出核反應釋放出的核能,其次根據(jù)動量守恒定律和能量守恒定律列出相應的方程,最后聯(lián)立求解。(2024屆湖南模擬)在磁感應強度為B的勻強磁場中,一個靜止的放射性原子核

ZAX(Z>4)發(fā)生了一次α衰變。放射出的α粒子(24He)在與磁場垂直的平面內做圓周運動,其軌道半徑為r,衰變后新核Y和α粒子的軌跡如圖所示,且原子核衰變時其能量都以α粒子和新核的動能形式釋放。以m、q分別表示α粒子的質量和電荷量,下列說法正確的是(A.圖中α粒子的軌跡為1B.衰變后新核的速度大小為AqBrC.α粒子的圓周運動可以形成一個環(huán)形電流,該環(huán)形電流的大小為qD.衰變時釋放的核能為A答案D解析原子核衰變時動量守恒,根據(jù)

ZAXY+24He和粒子在磁場中做圓周運動半徑r=mvBq可知,新核的電荷量比α粒子的電荷量大,新核做圓周運動的軌道半徑小,所以α粒子的軌跡為2,A項錯誤;根據(jù)動量守恒有0=mvα-mYvY,又mY=A-44m,r=mvαBq,聯(lián)立解得衰變后新核的速度大小vY=4qBr(A-4)m,B項錯誤;根據(jù)電流的定義可得I=qT=qvα2πr=q2B2πm,C項錯誤;原子核衰變時其能量都以α靜止原子核在勻強磁場中自發(fā)衰變,如果產生的新核和放出的粒子的速度方向與磁場方向垂直,則它們的運動軌跡為兩相切圓,α衰變時兩圓外切,β衰變時兩圓內切,根據(jù)動量守恒定律有m1v1=m2v2,又r=mvqB,則半徑小的為新核,半徑大的為α粒子或β粒子,其特點對比如下表α衰變XYHe勻強磁場中軌跡:兩圓外切,α粒子半徑大β衰變XYe勻強磁場中軌跡:兩圓內切,β粒子半徑大1.(改編)2023年4月12日,中國“人造太陽”反應堆全超導托卡馬克核聚變實驗裝置EAST創(chuàng)下新紀錄,實現(xiàn)403秒穩(wěn)態(tài)長脈沖高約束模式等離子體運行,為可控核聚變的最終實現(xiàn)又向前邁出了重要的一步。核聚變實驗的核反應方程為

12H+13HHe+01n。已知α粒子的質量為4.0026u,氘核的質量為2.0141u,氚核的質量為3.0161u,中子的質量為1.0087u,1u相當于931.5MeV,A.12H和

B.一個氘核與一個氚核聚變反應釋放的能量約為17.6MeVC.核裂變反應會產生質量虧損,核聚變反應不會D.該反應堆中需要鎘棒來控制反應速度答案B解析12H比

13H少一個中子,A項錯誤;根據(jù)題意可知,該反應的質量虧損Δm=2.0141u+3.0161u-4.0026u-1.0087u=0.0189u,則聚變反應釋放的能量ΔE=Δm·931.5MeV≈17.6MeV,B項正確;核裂變和核聚變都會產生質量虧損,C項錯誤;2.(多選)氫原子能級示意圖如圖?，F(xiàn)有大量氫原子處于n能級上,吸收一定能量ΔE后躍遷到m能級,處于m能級的大量原子躍遷過程比n能級多輻射出5種不同頻率的光子。根據(jù)氫原子的能級圖可以判斷,Δn=m-n和ΔE的可能值為()。A.Δn=1,ΔE=2.55eVB.Δn=2,ΔE=2.55eVC.Δn=1,ΔE=0.16eVD.Δn=2,ΔE=0.16eV答案BC解析依據(jù)N=Cn2=n(n-1)2可知,n=2能級躍遷最多可輻射1種頻率的光子,n=4能級躍遷最多可輻射6種不同頻率的光子,相差5種,符合條件,故可能Δn=m-n=2,ΔE=-0.85eV-(-3.4eV)=2.55eV,B項符合題意;n=5能級躍遷最多可輻射10種不同頻率的光子,n=6能級躍遷最多可輻射15種不同頻率的光子,也相差5種,符合條件,故可能Δn=m-n=1,ΔE=-0.38eV-(-0.54eV)=0.3.受激輻射是產生激光的基本原理,即處于激發(fā)態(tài)的某原子在外加光子的作用下,向低能態(tài)或基態(tài)躍遷時,輻射光子(與外加光子完全一致)的現(xiàn)象。某受激輻射過程如圖所示,則下列說法中正確的是()。A.外加光子的波長為EB.在該過程中原子的能量降低C.在該過程中原子核與核外電子組成的系統(tǒng)動量守恒D.γ射線可能誘發(fā)該過程答案B解析特定光子的能量等于該原子從高能級躍遷到低能級過程釋放光子的能量,結合能量子定義可知,外加光子的頻率為Em-En?,A項錯誤;受激輻射過程原子向外放出能量,原子的能量降低,B項正確;受激輻射過程,光子與原子組成的整個系統(tǒng)動量守恒,單獨原子的動量不守恒,C項錯誤;γ射線常是伴隨α衰變和β衰變產生的,核外電子躍遷過程不會放出γ射線,則引起受激輻射的光子不可能是見《高效訓練》P1251.(2024屆鄲城期中)如圖所示,放射源發(fā)出α射線打到金箔上,將帶有熒光屏的放大鏡轉到不同位置進行觀察,圖中①②③為其中的三個位置。下列對該實驗結果的敘述或依據(jù)實驗結果做出的推理正確的是()。A.在位置②接收到的α粒子最多B.在位置①接收到α粒子說明正電荷不可能均勻分布在原子內C.位置②接收到的α粒子一定比位置①接收到的α粒子所受金原子核斥力的沖量更大D.J.J.湯姆孫提出的“棗糕模型”可以解釋該實驗的所有現(xiàn)象答案B解析原子的內部是很空曠的,原子核非常小,所以絕大多數(shù)α粒子的運動軌跡沒有發(fā)生偏轉,則在位置③接收到的α粒子最多,A項錯誤;在位置①接收到α粒子說明正電荷不可能均勻分布在原子內,即J.J.湯姆孫提出的“棗糕模型”不可以解釋該實驗的所有現(xiàn)象,B項正確,D項錯誤;位置②接收到的α粒子一定比位置①接收到的α粒子所受金原子核斥力的沖量更小,因為在位置①接收到的α粒子反向運動,則動量的變化量更大,所受沖量更大,C項錯誤。2.(改編)有些金屬原子受激后,從某激發(fā)態(tài)躍遷回基態(tài)時,會發(fā)出特定顏色的光。圖1為鈉原子和鋰原子分別從激發(fā)態(tài)躍遷回基態(tài)的能級差值,鈉原子發(fā)出頻率為5.09×1014Hz的黃光,可見光譜如圖2所示。鋰原子從激發(fā)態(tài)躍遷回基態(tài)發(fā)出光的顏色為()。A.紅色B.橙色C.綠色D.青色答案A解析由玻爾理論結合普朗克的量子假說,即E=hν,根據(jù)圖1可得ENa=hνNa,ELi=hνLi,代入數(shù)據(jù)可得νLi≈4.41×1014Hz,對照圖2可知,鋰原子從激發(fā)態(tài)躍遷回基態(tài)發(fā)出光的顏色為紅色,A項正確。3.(2024屆莆田四模)(多選)下列說法正確的是()。A.核反應

614CN+-10eB.核反應

13H+12HHeC.查德威克通過核反應

24He+49BeCD.普朗克發(fā)現(xiàn)了電子答案AC解析614C自發(fā)地放射出β粒子且形成

714N,這個過程屬于β衰變且能自發(fā)進行,A項正確;核反應

13H+12HHe+01n屬于核聚變,但不能自發(fā)進行,B項錯誤;查德威克用α粒子轟擊Be原子核發(fā)現(xiàn)了中子,其核反應方程為

24He+49BeC4.(2024屆茂名一模)太陽內部時時刻刻都在進行劇烈的熱核反應,太陽內部其中一種熱核反應方程為

12H+13HHe+A1X+γ,A.X為質子B.12H的比結合能比

C.γ射線電離能力比α射線的弱D.該核反應需在高溫下進行,所以吸收能量答案C解析根據(jù)質量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒可知,A=0,所以X為中子,A項錯誤;因為生成物更穩(wěn)定,所以生成物

24He的比結合能大,B項錯誤;γ射線的電離能力比α射線的弱,C項正確;該反應存在質量虧損,釋放能量,5.(2024屆湛江二模)已知氫的同位素氚(13H)的原子能級分布與氫(11H)的原子能級分布相同,用光子能量為12.75eV的光束照射大量處于基態(tài)的氚(13H)原子,再用氚原子躍遷時輻射的光照射逸出功為2.25eV的金屬板。已知氫原子能級分布如圖所示,氚(13H)的原子核發(fā)生β衰變的半衰期約為12.A.這些氚原子躍遷時,最多能發(fā)出6種不同頻率的光子B.從金屬板上逸出的粒子的最大初動能為9.84eVC.光束照射氚(13H)原子時能使氚核衰變的半衰期縮短為D.從金屬板上逸出的粒子是中子答案A解析用光子能量為12.75eV的光束照射大量處于基態(tài)的氚(13H)原子,氚原子會躍遷到n=4的激發(fā)態(tài),因此當氚原子向基態(tài)躍遷時,最多能發(fā)出C42=6種不同頻率的光子,A項正確;光子照射到金屬上時,根據(jù)光電效應方程可知,從金屬板上逸出的粒子的最大初動能Ekm=hν-W逸=12.75eV-2.25eV=10.5eV,B項錯誤;物質的半衰期不會因為光束的照射而發(fā)生變化,所以氚核的半衰期不變,C項錯誤;光子照射到金屬上,6.(改編)“玉兔二號”月球車在太陽光照射不到時,由同位素94238Pu電池為其保暖供電。94238Pu衰變時生成92234U原子核,同時產生γ射線,已知

94238Pu半衰期為88年A.這個衰變是α衰變B.γ射線是94238PuC.92234U原子核的比結合能小于94D.16個94238Pu原子核經(jīng)過176年后,一定生成12個92234答案A解析根據(jù)質量數(shù)守恒及電荷數(shù)守恒可知,94238Pu衰變時放出的粒子為24He,則這個衰變是α衰變,A項正確;原子核在發(fā)生α衰變時產生的能量以光子的形式釋放出γ射線,B項錯誤;衰變過程釋放能量,生成物比反應物穩(wěn)定,92234U的比結合能大于94238Pu的比結合能,C項錯誤;半衰期是大量統(tǒng)計數(shù)據(jù),7.(2024屆江門一模)圖1是氫原子能級圖,圖2是氫原子的光譜,Hα、Hβ、Hγ、Hδ是可見光區(qū)的四條譜線,其中Hβ譜線是氫原子從n=4能級躍遷到n=2能級輻射產生的。下列說法正確的是()。A.這四條譜線中,Hα譜線光子的頻率最大B.氫原子的發(fā)射光譜屬于連續(xù)光譜C.用能量為3.5eV的光子照射處于n=2激發(fā)態(tài)的氫原子,氫原