查補易混易錯15-原子物理學關(原卷版)

查補易混易錯15原子物理學高考試題對本專題的考查主要圍繞原子結構、原子核和波粒二象性三個部分內(nèi)容命制試題，涉及的考點比較多；題型多為選擇題，可能只考查一個知識點，也可能涉及多個考點，試題難度不大。如2021年湖南卷第1題、河北卷第1題、廣東卷第1題等都在第1題對該部分內(nèi)容進行了考查。值得注意的是，在一些地區(qū)的高考物理改革中（如山東省、江蘇省）可能會打破必修、選修的界限，出現(xiàn)如光電效應、氫原子光譜、光的折射、光的反射相結合的題目，進行綜合考查?！菊骖}示例·2021·山東卷·1】在測定年代較近的湖泊沉積物形成年份時，常利用沉積物中半衰期較短的，其衰變方程為。以下說法正確的是（）A.衰變方程中的X是電子B.升高溫度可以加快的衰變C.與的質(zhì)量差等于衰變的質(zhì)量虧損D.方程中的X來自于內(nèi)質(zhì)子向中子的轉(zhuǎn)化【易錯01】愛因斯坦光電效應方程和圖像問題光電效應的圖像分析圖像名稱圖線形狀讀取信息最大初動能Ek與入射光頻率ν的關系圖線①截止頻率(極限頻率):橫軸截距②逸出功:縱軸截距是金屬逸出功的負值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、強度不同的光照射金屬,光電流與電壓的關系①遏止電壓Uc:橫軸截距②飽和電流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、Uc2②飽和電流Im1、Im2③最大初動能Ek1=eUc1,Ek2=eUc2【易錯02】.對光的波粒二象性的理解從數(shù)量上看個別光子的作用效果往往表現(xiàn)為粒子性;大量光子的作用效果往往表現(xiàn)為波動性從頻率上看頻率越低波動性越顯著,越容易看到光的干涉和衍射現(xiàn)象;頻率越高粒子性越顯著,越不容易看到光的干涉和衍射現(xiàn)象,貫穿本領越強從傳播與作用上看光在傳播過程中往往表現(xiàn)出波動性;在與物質(zhì)發(fā)生作用時往往表現(xiàn)出粒子性波動性與粒子性的統(tǒng)一由光子的能量ε=hν、光子的動量表達式p=hλ也可以看出,光的波動性和粒子性并不矛盾,表示粒子性的粒子能量和動量的計算式中都含有表示波的特征的物理量——頻率ν和波長【易錯03】玻爾理論和能級躍遷1.對原子躍遷條件hν=Em-En的說明(1)原子躍遷條件hν=Em-En只適用于原子在各定態(tài)之間躍遷的情況。(2)當光子能量大于或等于13.6eV(或|En|)時,也可以被處于基態(tài)(或n能級)的氫原子吸收,使氫原子電離;當處于基態(tài)(或n能級)的氫原子吸收的光子能量大于13.6eV(或|En|)時,氫原子電離后,電子具有一定的初動能。(3)原子還可吸收外來實物粒子(例如自由電子)的能量而被激發(fā)。由于實物粒子的動能可全部或部分被原子吸收,所以只要入射粒子的能量大于或等于兩能級的能量差值(E=Em-En),均可使原子發(fā)生能級躍遷。2.躍遷中兩個易混問題(1)一群原子和一個原子氫原子核外只有一個電子,這個電子在某個時刻只能處在某一個可能的軌道上,在某段時間內(nèi),由某一軌道躍遷到另一個軌道時,可能的情況只有一種,但是如果容器中盛有大量的氫原子,這些原子的核外電子躍遷時就會有各種情況出現(xiàn)了。(2)直接躍遷與間接躍遷原子從一種能量狀態(tài)躍遷到另一種能量狀態(tài)時,有時可能是直接躍遷,有時可能是間接躍遷。兩種情況下輻射(或吸收)光子的能量是不同的。直接躍遷時輻射(或吸收)光子的能量等于間接躍遷時輻射(或吸收)的所有光子的能量和。3.氫原子躍遷前后電子的能量分析當軌道半徑增大時,原子能量增大,電子動能減小,原子的電勢能增大。反之,當軌道半徑減小時,原子能量減小,電子動能增大,原子的電勢能減小?！疽族e04】α衰變、β衰變的比較衰變類型α衰變β衰變衰變方程

ZAX→Z?2

ZAX→Z+1衰變實質(zhì)2個質(zhì)子和2個中子結合成一個整體射出1個中子轉(zhuǎn)化為1個質(zhì)子和1個電子211H+20

01n→1衰變規(guī)律電荷數(shù)守恒、質(zhì)量數(shù)守恒、動量守恒【易錯05】.對半衰期的理解(1)半衰期是大量原子核衰變時的統(tǒng)計規(guī)律,對個別或少量原子核,無半衰期可言。(2)根據(jù)半衰期的概念,可總結出公式N余=N原12t/τ,m余=m原12t/τ。式中N原、m原表示衰變前的放射性元素的原子數(shù)和質(zhì)量,N余【易錯06】核反應方程與核能計算1.核反應方程的比較類型可控性核反應方程典例衰變α衰變自發(fā)

92238U→90β衰變自發(fā)

90234Th→91人工轉(zhuǎn)變?nèi)斯た刂?/p>

714N+24He

24He+49Be人工轉(zhuǎn)變?nèi)斯た刂?/p>

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

1530P→14重核裂變比較容易進行人工控制

92235U+01n→56

92235U+01n→54輕核聚變很難控制

12H+13H2.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。方程的含義是:物體具有的能量與它的質(zhì)量之間存在簡單的正比關系,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)核子在結合成原子核時出現(xiàn)質(zhì)量虧損Δm,其能量也要相應減少,即ΔE=Δmc2。(3)原子核分解成核子時要吸收一定的能量,相應的質(zhì)量增加Δm,吸收的能量為ΔE=Δmc2。3.核能釋放的兩種途徑的理解中等大小的原子核的比結合能最大,這些核最穩(wěn)定。由比結合能較小的核反應生成比結合能較大的核會釋放能量,核能釋放一般有兩種途徑:(1)使較重的核分裂成中等大小的核;(2)使較小的核結合成中等大小的核。4.計算核能的幾種方法(1)根據(jù)ΔE=Δmc2計算,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/u計算。因1原子質(zhì)量單位(u)相當于931.5MeV的能量,所以計算時Δm的單位是“u”,ΔE的單位是“MeV”。(3)根據(jù)平均結合能來計算核能:原子核的結合能=平均結合能×核子數(shù),反應前后原子核的結合能之差即釋放(吸收)的核能。(4)有時可結合動量守恒定律和能量守恒定律進行分析計算。1.（2021·河北卷）普朗克常量，光速為c，電子質(zhì)量為，則在國際單位制下的單位是（）A． B．m C． D．2．（2021·浙江卷）已知普朗克常量，電子的質(zhì)量為，一個電子和一滴直徑約為的油滴具有相同動能，則電子與油滴的德布羅意波長之比的數(shù)量級為（）A． B． C． D．3．（2021·廣東卷）科學家發(fā)現(xiàn)銀河系中存在大量的放射性同位素鋁26，鋁26的半衰期為72萬年，其衰變方程為，下列說法正確的是（）A．Y是氦核B．Y是質(zhì)子C．再經(jīng)過72萬年，現(xiàn)有的鋁26衰變一半D．再經(jīng)過144萬年，現(xiàn)有的鋁26全部衰變4．（2021·湖南卷）核廢料具有很強的放射性，需要妥善處理。下列說法正確的是（）A．放射性元素經(jīng)過兩個完整的半衰期后，將完全衰變殆盡B．原子核衰變時電荷數(shù)守恒，質(zhì)量數(shù)不守恒C．改變壓力、溫度或濃度，將改變放射性元素的半衰期D．過量放射性輻射對人體組織有破壞作用，但輻射強度在安全劑量內(nèi)則沒有傷害5．（2021·浙江卷）對四個核反應方程（1）；（2）；（3）；（4）。下列說法正確的是（）A．（1）（2）式核反應沒有釋放能量B．（1）（2）（3）式均是原子核衰變方程C．（3）式是人類第一次實現(xiàn)原子核轉(zhuǎn)變的方程D．利用激光引發(fā)可控的（4）式核聚變是正在嘗試的技術之一6.（2021海南卷）某金屬在一束單色光的照射下發(fā)生光電效應，光電子的最大初動能為，已知該金屬的逸出功為，普朗克常量為h。根據(jù)愛因斯坦的光電效應理論，該單色光的頻率為（）A. B. C. D.7（2021江蘇卷）.用“中子活化”技術分析某樣品的成分，中子轟擊樣品中的產(chǎn)生和另一種粒子X，則X是（）A.質(zhì)子 B.粒子 C.粒子 D.正電子8．（2021·湖南婁底市高三零模）具有放射性，會發(fā)生衰變；俘獲中子會發(fā)生裂變產(chǎn)生中等質(zhì)量的原子核，同時放出大量的核能，下列說法正確的是（）A．發(fā)生衰變時需要吸收熱量B．能發(fā)生衰變說明中有粒子C．的比結合能比裂變產(chǎn)生的中等質(zhì)量原子核比結合能小D．裂變產(chǎn)生的能量即為的結合能9．（2021·湖南高三一模）圖甲是“光電效應”實驗電路圖，圖乙為某次“光電效應”實驗中得到的同一光電管兩端的遏止電壓隨入射光頻率v變化的函數(shù)關系圖像，下列判斷正確的是（）A．入射光的頻率v不同，遏止電壓相同B．入射光的頻率v不同，光照強度不同，圖像的斜率相同C．只要光的光照強度相同，光電子的最大初動能就一定相同D．圖甲所示電路中，當電壓表增大到一定數(shù)值時，電流計將達到飽和電流10．（2021·山東高三模擬）由中科院等離子體物理研究所設計制造的EAST全超導非圓截面托卡馬克實驗裝置試用已經(jīng)成功，標志著我國站在了世界核聚變研究的前端。設可控熱核反應前氘核（）的質(zhì)量為，氚核（）的質(zhì)量為，反應后氦核（）的質(zhì)量為，中子（）的質(zhì)量為，已知真空中的光速為c。下列說法中正確的是（）A．核反應放出的能量為B．上述核反應過程中原子核的比結合能減小C．這種熱核反應釋放出氦核，是衰變D．這種裝置的核反應原理與我國大亞灣核電站所使用核裝置的原理相同11．（2021·廣東高三模擬）下列說法正確的是（）A．經(jīng)一次α衰變后成為B．氫原子的核外電子從半徑較小的軌道躍遷到半徑較大的軌道時，原子的能量增大C．溫度升高能改變放射性元素的半衰期D．核反應方程應遵循質(zhì)子數(shù)和中子數(shù)守恒12．（2021·河北高三一模）鈾同位素的衰變對巖石中元素豐度的影響可以用來進行地質(zhì)測年，其中核發(fā)生α衰變生成核，下列說法正確的是（）A．核的質(zhì)量等于核與α粒子的質(zhì)量之和B．核的質(zhì)量數(shù)等于核與α粒子的質(zhì)量數(shù)之和C．核的電荷數(shù)大于核與α粒子的電荷數(shù)之和D．核的中子數(shù)小于核與α粒子的中子數(shù)之和13．（2021·廣東高三模擬）氫原子的能級示意圖如圖所示，現(xiàn)有大量的氫原子處于n=4的激發(fā)態(tài)，當向低能級躍遷時，會輻射出若干種不同頻率的光，若用這些光照射逸出功為4.5eV的鎢時，下列說法中正確的是（）A．氫原子能輻射4種不同頻率的光子B．氫原子輻射的光子都能使鎢發(fā)生光電效應C