13、由光電效應方程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．在光電效應實驗中，飛飛同學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．乙光對應的截止頻率大于丙光對應的截止頻率
D．甲光對應的光電子最大初動能大于丙光對應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
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、康
普頓效應
(1)當光同物質(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
[題組突破訓練]
1．(多選)物理學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：原子結構與原子核
一、氫原子光譜、氫原子的能級、能級公式
1．原子的核式結構
(1)電子的發(fā)現(xiàn)：英國物理學家湯姆孫發(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)原子的核式結構模型：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．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)，說明原子核具有復雜的結構．
(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性質(zhì)相同．
②應用：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、化學狀態(tài)無關．
三、核力、結合能、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．結合能
核子結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，叫作原子核的結合能．
3．比結合能
(1)定義
原子核的結合能與核子數(shù)之比，稱作比結合能，也叫平均結合能．
(2)特點
不同原子核的比結合能不同，原子核的比結合能越大，表示原子核中核子結合得越牢固，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、裂變反應和聚變反應、裂變反應堆核反應方程
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)典型的裂變反應方程：
U＋n→Kr＋Ba＋3n.
(3)鏈式反應：由重核裂變產(chǎn)生的中子使裂變反應一代接一代繼續(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)生鏈式反應的最小體積及其相應的質(zhì)量．
(5)裂變的應用：原子彈、核反應堆．
(6)反應堆構造：核燃料、減速劑、鎘棒、防護層．
2．輕核聚變
(1)定義：兩輕核結合成質(zhì)量較大的核的反應過程．輕核聚變反應必須在高溫下進行，因此又叫熱核反應．
(2)典型的聚變反應方程：
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?。?
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．
[題組突破訓練]
1．(2020·湖南長沙模擬)以下關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，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 核反應及核能
1．
32、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)
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)核子比結合能來計算核能：
原子核的結合能＝核子比結合能×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相當于931 MeV.
(1)寫出核衰變反應方程，并算出該核衰變反應中釋放出來的核能；
(2)假設反應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)大科學工程“人造太陽”主要是將氘核聚變反應釋放的能量用來發(fā)電．氘核聚變反應方程是：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，得到He和新粒子，且在核反應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，核反應時質(zhì)量虧損1 u釋放的核能約為931 MeV(如果涉及計算，結果保留整數(shù))．則下列說法正確的是( )
A．核反應方程為H＋H→He＋H
B．核反應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
題組突破訓練
一、選擇題
1．以下是有關
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，則當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．原子的核式結構模型是由湯姆孫在α粒子散射實驗基礎上提出的
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，而與入射光的強度無關，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、結構模型是由盧瑟福在α粒子散射實驗基礎上提出的，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．原子的核式結構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，可能是因為這束光的強度太小
【答案】B
【解析】原子的核式結構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)生光電效應與入射光的強度無關，只與入射光的頻率有關，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，這些射線會導致細胞發(fā)生癌變及呼吸道等方面的疾病．根據(jù)有關放射性知識可知，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，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)關于原子結構和核反應的說法中正確的是( )
A．盧瑟福在α粒子散射實驗的基礎上提出了原子的核式結構模型
B．發(fā)現(xiàn)中子的核反應方程是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構，正確反映實驗結果的示意圖是( )
【答案】D
【解析】根據(jù)原子核式結構，結合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)的比結合能比
47、鉛核(Pb)的比結合能小
C．衰變產(chǎn)物的結合能之和小于鈾核(U)的結合能
D．鈾核(U)衰變過程的半衰期與溫度和壓強有關
【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)物的結合能之和大于鈾核(U)的結合能，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，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方程為U→Ba＋Kr＋2n
C．設質(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)形電流大小．
(3)設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相當于931 MeV的能量，結果保留兩位有效數(shù)字)求：
(1)這一核反應是吸收能量還是放出能量的反應？相應的能量變化為多少？
(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.
故這一核反應是吸收能量的反應，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)某同學采用如圖所示的實驗電路研究光電效應，用某單色光照射光電管的陰極K時，會發(fā)生光電效應現(xiàn)象．閉合開關
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)寫出核反應方程；
(2)求氚核和α粒子的速度大??；
(3)若核反應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 原子與原子核學案
