2019屆高考物理二輪復(fù)習(xí) 專題六 原子物理學(xué)案.doc

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專題六 原子物理 　　　　 真題再現(xiàn) 考情分析 (2018高考全國卷Ⅱ)用波長為300 nm的光照射鋅板，電子逸出鋅板表面的最大初動能為1.2810－19 J．已知普朗克常量為6.6310－34 Js，真空中的光速為3.00108 ms－1.能使鋅產(chǎn)生光電效應(yīng)的單色光的最低頻率約為(　　) A. 11014 Hz　　　　 B. 81014 Hz　　　　 C. 21015 Hz　　　　 D. 81015 Hz 解析：選B.根據(jù)愛因斯坦光電效應(yīng)方程Ek＝hν－W0＝h－h(huán)ν0，代入數(shù)據(jù)解得ν0≈81014 Hz，B正確. [命題點(diǎn)分析] 光電效應(yīng)方程 [思路方法] 由愛因斯坦光電效應(yīng)方程Ek＝hν－W0可得鋅板的逸出功W0的大小，當(dāng)Ek＝0時即可得出最低頻率 (2018高考全國卷Ⅲ)1934年，約里奧—居里夫婦用α粒子轟擊鋁核Al，產(chǎn)生了第一個人工放射性核素X：α＋Al→n＋X.X的原子序數(shù)和質(zhì)量數(shù)分別為(　　) A.15和28　　　　　　 B．15和30　　　　　 C．16和30　　　　　　 D．17和31 解析：選B.據(jù)α粒子和中子的質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)寫出核反應(yīng)方程：He＋Al―→n＋X，結(jié)合質(zhì)量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒得，A＝4＋27－1＝30，Z＝2＋13－0＝15，原子序數(shù)等于核電荷數(shù)，故B正確. [命題點(diǎn)分析] 核反應(yīng)方程的書寫 [思路方法] 核反應(yīng)方程兩邊要滿足質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)守恒的原則，配平方程即可 命題規(guī)律研究及預(yù)測 　　2017年把本部分內(nèi)容列為必考后，高考中對此都有所體現(xiàn)，畢竟原子物理作為物理的一大分支，考查理所應(yīng)當(dāng)．但由于考點(diǎn)分散，要求不高，基本以選擇題為主，難度不大．從備考角度看，重點(diǎn)應(yīng)注意以下幾點(diǎn)內(nèi)容： (1)原子的能級躍遷；(2)原子核的衰變規(guī)律；(3)核反應(yīng)方程的書寫；(4)質(zhì)量虧損和核能的計算；(5)三種射線的特點(diǎn)及應(yīng)用；(6)光電效應(yīng)的規(guī)律及應(yīng)用等. 備考應(yīng)加強(qiáng)對基本概念和規(guī)律的理解，抓住光電效應(yīng)和原子核反應(yīng)兩條主線，注意綜合題目的分析思路，強(qiáng)化典型題的訓(xùn)練 　光電效應(yīng)現(xiàn)象 對光電效應(yīng)規(guī)律的解釋 對應(yīng)規(guī)律 對規(guī)律的解釋 極限頻率νc 電子從金屬表面逸出，首先必須克服金屬原子核的引力做功W0，要使照射光子能量不小于W0，對應(yīng)的頻率νc＝即極限頻率 最大初動能 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)化為光電子的初動能，只有直接從金屬表面飛出的光電子才具有最大初動能，對于確定的金屬，W0是一定的，所以光電子的最大初動能只隨照射光的頻率增大而增大，與照射光強(qiáng)度無關(guān) 瞬時性 光照射金屬時，電子吸收一個光子的能量后，動能立即增大，不需要能量積累的過程 飽和電流 當(dāng)發(fā)生光電效應(yīng)時，增大照射光強(qiáng)度，包含的光子數(shù)增多，照射金屬時產(chǎn)生的光電子增多，因而飽和電流變大 愛因斯坦光電效應(yīng)方程 Ek＝hν－W0W0為材料的逸出功，指從金屬表面直接飛出的光電子克服正電荷引力所做的功；Ek為光電子的最大初動能，由此方程可求得照射光的頻率ν＝.Ek－ν圖象如圖所示，由圖象可以得到如下信息： (1)橫軸截距表示極限頻率； (2)縱軸截距的絕對值表示逸出功； (3)圖線的斜率表示普朗克常量h. 光電效應(yīng)的研究思路 (1)兩條線索 (2)兩條對應(yīng)關(guān)系 ①光強(qiáng)大→光子數(shù)目多→發(fā)射光電子多→光電流大； ②光子頻率高→光子能量大→光電子的最大初動能大．　 (多選)(2017高考全國卷Ⅲ)在光電效應(yīng)實(shí)驗中，分別用頻率為νa、νb的單色光a、b照射到同種金屬上，測得相應(yīng)的遏止電壓分別為Ua和Ub、光電子的最大初動能分別為Eka和Ekb.h為普朗克常量．下列說法正確的是(　　) A．若νa＞νb，則一定有Ua＜Ub B．若νa＞νb，則一定有Eka＞Ekb C．若Ua＜Ub，則一定有Eka＜Ekb D．若νa＞νb，則一定有hνa－Eka＞hνb－Ekb [解析]　設(shè)該金屬的逸出功為W，根據(jù)愛因斯坦光電效應(yīng)方程有Ek＝hν－W，同種金屬的W不變，則逸出光電子的最大初動能隨ν的增大而增大，B項正確；又Ek＝eU，則最大初動能與遏止電壓成正比，C項正確；根據(jù)上述有eU＝hν－W，遏止電壓U隨ν增大而增大，A項錯誤；又有hν－Ek＝W，W相同，則D項錯誤． [答案]　BC 角度1　對光電效應(yīng)規(guī)律的理解 1．1905年是愛因斯坦的“奇跡”之年，這一年他先后發(fā)表了三篇具有劃時代意義的論文，其中關(guān)于光量子的理論成功地解釋了光電效應(yīng)現(xiàn)象．關(guān)于光電效應(yīng)，下列說法正確的是 (　　) A．當(dāng)入射光的頻率低于極限頻率時，不能發(fā)生光電效應(yīng) B．光電子的最大初動能與入射光的頻率成正比 C．光電子的最大初動能與入射光的強(qiáng)度成正比 D．某單色光照射一金屬時不發(fā)生光電效應(yīng)，改用波長較短的光照射該金屬一定發(fā)生光電效應(yīng) 解析：選A.根據(jù)光電效應(yīng)現(xiàn)象的實(shí)驗規(guī)律，只有入射光頻率大于極限頻率才能發(fā)生光電效應(yīng)，故A正確，D錯誤；根據(jù)光電效應(yīng)方程，最大初動能與入射光頻率為線性關(guān)系，但非正比關(guān)系，B錯誤；根據(jù)光電效應(yīng)現(xiàn)象的實(shí)驗規(guī)律，光電子的最大初動能與入射光強(qiáng)度無關(guān)，C錯誤． 角度2　光電效應(yīng)方程和圖象問題 2．小明用金屬銣為陰極的光電管，觀測光電效應(yīng)現(xiàn)象，實(shí)驗裝置示意圖如圖甲所示．已知普朗克常量h＝6.6310－34Js. (1)圖甲中電極A為光電管的____(填“陰極”或“陽極”)； (2)實(shí)驗中測得銣的遏止電壓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)驗中入射光的頻率ν＝7.001014Hz，則產(chǎn)生的光電子的最大初動能Ek＝________ J. 解析：(1)在光電效應(yīng)中，電子向A極運(yùn)動，故電極A為光電管的陽極． (2)由題圖可知，銣的截止頻率νc為5.151014Hz，逸出功W0＝hνc＝6.6310－345.151014J≈3.4110－19J. (3)當(dāng)入射光的頻率為ν＝7.001014Hz時，由Ek＝hν－h(huán)νc得，光電子的最大初動能為Ek＝6.6310－34(7.00－5.15)1014J≈1.2310－19J. 答案：(1)陽極 (2)5.151014[(5.12～5.18)1014均視為正確] 3．4110－19[(3.39～3.43)10－19均視為正確] (3)1.2310－19[(1.21～1.25)10－19均視為正確] 解決光電效應(yīng)類問題的“3點(diǎn)注意” 注意1：決定光電子最大初動能大小的是入射光的頻率，決定光電流大小的是入射光光強(qiáng)的大小． 注意2：由光電效應(yīng)發(fā)射出的光電子由一極到達(dá)另一極，是電路中產(chǎn)生光電流的條件． 注意3：明確加在光電管兩極間的電壓對光電子起到了加速作用還是減速作用．　 　原子能級和能級躍遷 玻爾理論的三條假設(shè) (1)軌道量子化：核外電子只能在一些分立的軌道上運(yùn)動． (2)能量量子化：原子只能處于一系列不連續(xù)的能量狀態(tài)． (3)吸收或輻射能量量子化：原子在兩個能級之間躍遷時只能吸收或發(fā)射一定頻率的光子． 躍遷規(guī)律 (1)自發(fā)躍遷：高能級→低能級，釋放能量． (2)受激躍遷：低能級→高能級，吸收能量． ①光照(吸收光子)：光子的能量等于能級差hν＝ΔE. ②碰撞、加熱等：只要入射粒子能量大于或等于能級差即可．E外≥ΔE. ③大于電離能的光子可被吸收將原子電離． 解決氫原子能級躍遷問題的四點(diǎn)技巧 (1)原子躍遷時，所吸收或釋放的光子能量只能等于兩能級之間的能量差． (2)原子電離時，所吸收的能量可以大于或等于某一能級能量的絕對值，剩余能量為自由電子的動能． (3)一個氫原子躍遷發(fā)出可能的光譜線條數(shù)最多為(n－1)，而一群氫原子躍遷發(fā)出可能的光譜線條數(shù)可用N＝C＝求解． (4)計算能級能量時應(yīng)注意：因一般取無窮遠(yuǎn)處為零電勢參考面，故各能級的能量值均為負(fù)值；能量單位1 eV＝1.610－19 J．　 (2018高考天津卷)氫原子光譜在可見光區(qū)域內(nèi)有四條譜線Hα、Hβ、Hγ和Hδ，都是氫原子中電子從量子數(shù)n>2的能級躍遷到n＝2的能級時發(fā)出的光，它們在真空中的波長由長到短，可以判定(　　) A．Hα對應(yīng)的前后能級之差最小 B．同一介質(zhì)對Hα的折射率最大 C．同一介質(zhì)中Hδ的傳播速度最大 D．用Hγ照射某一金屬能發(fā)生光電效應(yīng)，則Hβ也一定能 [解析]　Hα的波長最長，頻率最低，由躍遷規(guī)律可知，它對應(yīng)的前后能級之差最小，A項正確；由頻率越低的光的折射率越小知，B項錯誤；由折射率n＝可知，在同一介質(zhì)中，Hα的傳播速度最大，C項錯誤；當(dāng)入射光頻率大于金屬的極限頻率可以使該金屬發(fā)生光電效應(yīng)現(xiàn)象，因νHβ<νHγ，所以Hβ不一定能使該金屬發(fā)生光電效應(yīng)現(xiàn)象，D項錯誤． [答案]　A [突破訓(xùn)練] 氫原子部分能級的示意圖如圖所示．不同色光的光子能量如下表所示． 色光 紅 橙 黃 綠 藍(lán)－靛 紫 光子能量 范圍(eV) 1.61～ 2．00 2.00～ 2．07 2.07～ 2．14 2.14～ 2．53 2.53～ 2．76 2.76～ 3．10 處于某激發(fā)態(tài)的氫原子，發(fā)射的光的譜線在可見光范圍內(nèi)僅有2條，其顏色分別為(　　) A．紅、藍(lán)－靛　　　　　　　　 B．黃、綠 C．紅、紫 D．藍(lán)－靛、紫 解析：選A.原子發(fā)光時放出的光子的能量等于原子能級差，先分別計算各能級差，再由小到大排序．結(jié)合可見光的光子能量表可知，有兩個能量分別為1.89 eV和2.55 eV的光子屬于可見光，分別屬于紅光和藍(lán)－靛光的范圍，故答案為A. 　原子核的衰變規(guī)律 衰變規(guī)律及實(shí)質(zhì) 衰變類型 α衰變 β衰變 衰變方程 X→Y＋He X→Z＋e 衰變實(shí)質(zhì) 2個質(zhì)子和2個中子結(jié)合成一個整體射出 中子轉(zhuǎn)化為質(zhì)子和電子 2H＋2n→He n→H＋e 衰變規(guī)律 電荷數(shù)守恒、質(zhì)量數(shù)守恒 γ射線：γ射線經(jīng)常是伴隨著α衰變或β衰變同時產(chǎn)生的 名稱 構(gòu)成 符號 電荷量 質(zhì)量 電離能力 貫穿本領(lǐng) α射線 氦核 He ＋2e 4 u 最強(qiáng) 最弱 β射線 電子 e －e u 較強(qiáng) 較強(qiáng) γ射線 光子 γ 0 0 最弱 最強(qiáng) 半衰期的理解 ①半衰期研究對象一定是大量的、具有統(tǒng)計意義的數(shù)量； ②半衰期永不變； ③半衰期的公式：N余＝N原，m余＝m原.　 (2017高考全國卷Ⅱ)一靜止的鈾核放出一個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 [解析]　靜止的鈾核在衰變過程中遵循動量守恒，由于系統(tǒng)的總動量為零，因此衰變后產(chǎn)生的釷核和α粒子的動量等大反向，即pTh＝pα，B項正確；因此有＝，由于釷核和α粒子的質(zhì)量不等，因此衰變后釷核和α粒子的動能不等，A項錯誤；半衰期是有半數(shù)鈾核衰變所用的時間，并不是一個鈾核衰變所用的時間，C項錯誤；由于衰變過程釋放能量，根據(jù)愛因斯坦質(zhì)能方程可知，衰變過程有質(zhì)量虧損，因此D項錯誤． [答案]　B 角度1　對衰變規(guī)律的理解 1.(多選)U是一種放射性元素，能夠自發(fā)地進(jìn)行一系列放射性衰變，如圖所示，下列說法正確的是(　　) A．圖中a是84，b是206 B.Pb比U的比結(jié)合能大 C．Y和Z是同一種衰變 D．Y是β衰變，放出電子，電子是由中子轉(zhuǎn)變成質(zhì)子時產(chǎn)生的 解析：選 ABC.由Po變到Pb，質(zhì)量數(shù)少4，知發(fā)生了一次α衰變，則電荷數(shù)少2，所以a＝84，由Bi變到　b 81Tl，發(fā)生了一次α衰變，則b＝206，選項A、C正確，選項D錯誤；比結(jié)合能小的原子核結(jié)合或分裂成比結(jié)合能大的原子核時會出現(xiàn)質(zhì)量虧損，根據(jù)愛因斯坦質(zhì)能方程得知，一定釋放核能，因此核反應(yīng)放出能量，則Pb比U 的比結(jié)合能大，選項B正確． 角度2　對半衰期的理解 2．核能作為一種新能源在現(xiàn)代社會中已不可缺少，我國在完善核電安全基礎(chǔ)上將加大核電站建設(shè)．核泄漏中的钚(Pu)是一種具有放射性的超鈾元素，它可破壞細(xì)胞基因，提高患癌的風(fēng)險．已知钚的一種同位素94Pu的半衰期為24 100年，其衰變方程為94Pu→X＋He＋γ，下列有關(guān)說法正確的是(　　) A．衰變發(fā)出的γ射線是波長很短的光子，穿透能力很強(qiáng) B．X原子核中含有92個中子 C．8個94Pu經(jīng)過24 100年后一定還剩余4個 D．由于衰變時釋放巨大能量，根據(jù)E＝mc2，衰變過程總質(zhì)量不變 解析：選A.衰變發(fā)出的γ射線是波長很短的光子，具有很強(qiáng)的穿透能力，故A正確；根據(jù)電荷數(shù)守恒、質(zhì)量數(shù)守恒知，X的電荷數(shù)為92，質(zhì)量數(shù)為235，則中子數(shù)為143，故B錯誤；半衰期具有統(tǒng)計規(guī)律，對大量的原子核適用，故C錯誤；由于衰變時釋放巨大能量，根據(jù)E＝mc2，衰變過程總質(zhì)量減小，故D錯誤． 命題角度 解決方法 易錯辨析 衰變射線的性質(zhì)分析 從電離能力、貫穿本領(lǐng)等方面對比分析 α、β射線電性相反，而γ射線不帶電但頻率高，能量大 衰變方程的書寫及理解 衰變方程遵循電荷數(shù)守恒、質(zhì)量數(shù)守恒原則，且要從衰變的產(chǎn)生機(jī)理及本質(zhì)分析 α衰變是原子核中的2個質(zhì)子和2個中子結(jié)合成一個氦核并射出；β衰變是原子核中的中子轉(zhuǎn)化為一個質(zhì)子和一個電子，再將電子射出；γ衰變伴隨著α衰變或β衰變同時發(fā)生，不改變原子核的質(zhì)量數(shù)與電荷數(shù)，以光子形式釋放出衰變過程中產(chǎn)生的能量 半衰期的理解及計算 半衰期的穩(wěn)定性及計算公式 衰變是一個統(tǒng)計規(guī)律，對少數(shù)粒子不滿足規(guī)律 　 　核反應(yīng)方程和核能計算 四種常見核反應(yīng) 類型 可控性 核反應(yīng)方程典例 衰 變 α衰變 自發(fā) 92U→90Th＋He β衰變 自發(fā) 90Th→91Pa＋e 人工轉(zhuǎn)變 人工 控制 7N＋He→8O＋H(盧瑟福發(fā)現(xiàn)質(zhì)子) He＋Be→6C＋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)放射性同位素，同時發(fā)現(xiàn)正電子 P→Si＋e 重核裂變 較容易 控制 92U＋n→56Ba＋ Kr＋3n 實(shí)際應(yīng)用：原子彈、核電站、核航母等 輕核聚變 很難 控制 H＋H→He＋n 實(shí)際應(yīng)用：氫彈、某些恒星內(nèi)核反應(yīng) (1)熟記常見基本粒子的符號，是正確書寫核反應(yīng)方程的基礎(chǔ)．質(zhì)子(H)、中子(n)、α粒子(He)、β粒子(e)、正電子(　0＋1e)、氘核(H)、氚核(H)等． (2)掌握核反應(yīng)方程遵守的規(guī)律，是正確書寫核反應(yīng)方程或判斷某個核反應(yīng)方程是否正確的依據(jù)，由于核反應(yīng)不可逆，所以書寫核反應(yīng)方程式時只能用“→”表示反應(yīng)方向． (3)核反應(yīng)過程中質(zhì)量數(shù)守恒，電荷數(shù)守恒． 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. 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(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.　 (2018高考天津卷)國家大科學(xué)工程——中國散裂中子源(CSNS)于2017年8月28日首次打靶成功，獲得中子束流，可以為諸多領(lǐng)域的研究和工業(yè)應(yīng)用提供先進(jìn)的研究平臺．下列核反應(yīng)中放出的粒子為中子的是(　　) A.7N俘獲一個α粒子，產(chǎn)生8O并放出一個粒子 B.Al俘獲一個α粒子，產(chǎn)生P并放出一個粒子 C.5B俘獲一個質(zhì)子，產(chǎn)生Be并放出一個粒子 D.Li俘獲一個質(zhì)子，產(chǎn)生He并放出一個粒子 [解析]　根據(jù)核反應(yīng)過程中質(zhì)量數(shù)守恒及電荷數(shù)守恒可知，7N＋He→8O＋H，A項錯誤；Al＋He→P＋n，B項正確；5B＋H→Be＋He，C項錯誤；Li＋H→He＋He，D項錯誤． [答案]　B 角度1　核反應(yīng)的四種類型 1．(2016高考全國卷Ⅱ)在下列描述核過程的方程中，屬于α衰變的是________，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) 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 解析：一個原子核自發(fā)地放出一個α粒子，生成一個新核的過程是α衰變，因此C項是α衰變；一個重核在一個粒子的轟擊下，分裂成幾個中等質(zhì)量原子核的過程是重核的裂變，因此E項是重核的裂變；兩個較輕的原子核聚合成一個較大的原子核，并放出粒子的過程是輕核的聚變，因此F項是輕核的聚變；另外，A、B項是β衰變，D項是原子核的人工轉(zhuǎn)變． 答案：C　AB　E　F 角度2　核能的計算 2．質(zhì)子、中子和氘核的質(zhì)量分別為m1、m2和m3.當(dāng)一個質(zhì)子和一個中子結(jié)合成氘核時，釋放的能量是(c表示真空中的光速)(　　) A．(m1＋m2－m3)c　　　　　　 B．(m1－m2－m3)c C．(m1＋m2－m3)c2 D．(m1－m2－m3)c2 解析：選C.由質(zhì)能方程ΔE＝Δmc2，其中Δm＝m1＋m2－m3，可得ΔE＝(m1＋m2－m3)c2，選項C正確，A、B、D錯誤． 角度3　核反應(yīng)的綜合應(yīng)用 3．海水中含有豐富的氘，完全可充當(dāng)未來的主要能源．兩個氘核的核反應(yīng)產(chǎn)生一個He核和一個粒子，其中氘核的質(zhì)量為2.013 0 u，氦核的質(zhì)量為3.015 0 u，粒子的質(zhì)量為1.008 7 u．(1 u相當(dāng)于931.5 MeV)： (1)寫出核反應(yīng)方程； (2)核反應(yīng)中釋放的核能； (3)在兩個氘核以相等的動能0.35 MeV進(jìn)行對心碰撞，并且核能全部轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的情況下，求反應(yīng)中產(chǎn)生的粒子和氦核的動能． 解析：(1)核反應(yīng)方程為：H＋H→He＋n. (2)核反應(yīng)中的質(zhì)量虧損Δm＝2mH－mHe－mn 可知釋放的核能 ΔE＝(2mH－mHe－mn)931.5 MeV＝2.14 MeV. (3)把兩個氘核作為一個系統(tǒng)，碰撞過程系統(tǒng)的動量守恒，由于碰撞前兩氘核的動能相等，其動量等大反向，因此反應(yīng)前后系統(tǒng)的總動量為零，設(shè)碰撞后瞬間氦核、中子的速度分別為vHe、vn，動能分別為EkHe、Ekn，碰撞前氘核的動能ΔEkH＝0.35 MeV，則mHevHe＋mnvn＝0 反應(yīng)前后系統(tǒng)的總能量守恒，則 mHev＋mnv＝ΔE＋2ΔEkH 又有mHe∶mn＝3∶1 EkHe＝mHev，Ekn＝mnv， 解得EkHe＝0.71 MeV， Ekn＝2.13 MeV. 答案：(1)H＋H→He＋n　(2)2.14 MeV (3)2.13 MeV　0.71 MeV (1)在求解核反應(yīng)中的動量守恒時，常出現(xiàn)以下錯誤 ①核反應(yīng)中產(chǎn)生的新核和粒子的質(zhì)量數(shù)的確定； ②在列動量守恒式時，是否考慮放出的光子的動量； ③核反應(yīng)中動能并不守恒． (2)可以從以下幾點(diǎn)防范 ①根據(jù)核反應(yīng)規(guī)律，確定新核和粒子的質(zhì)量數(shù)； ②根據(jù)題給條件明確是否考慮光子的動量； ③若為放能核反應(yīng)，反應(yīng)后的動能等于反應(yīng)前的動能與釋放的核能之和．　 ,　　　　　　　[學(xué)生用書P139(單獨(dú)成冊)]) (建議用時：35分鐘) 一、單項選擇題 1．(2018高考北京卷)在核反應(yīng)方程He＋7N→8O＋X中，X表示的是(　　) A．質(zhì)子　　　　　　　　　 B．中子 C．電子 D．α粒子 解析：選A.由核反應(yīng)方程中，電荷數(shù)守恒和質(zhì)量數(shù)守恒可知，X為H，選項A正確． 2．(2018四川宜賓二診)在光電效應(yīng)的實(shí)驗結(jié)果中，與光的波動理論不矛盾的是(　　) A．光電效應(yīng)是瞬時發(fā)生的 B．所有金屬都存在極限頻率 C．光電流隨著入射光增強(qiáng)而變大 D．入射光頻率越大，光電子最大初動能越大 解析：選C.按照光的波動理論，電子吸收光子的能量需要時間，因此光電效應(yīng)不可能瞬時發(fā)生，這與光電效應(yīng)具有瞬時性矛盾；按照光的波動理論，只要有足夠長的時間，電子會吸收足夠的能量，克服原子的束縛成為光電子，因此所有金屬均可以發(fā)生光電效應(yīng)，這與光電效應(yīng)有極限頻率矛盾；按照光的波動理論，照射光越強(qiáng)，電子獲得的能量越大，打出的光電子的最大初動能越大，這與光電效應(yīng)中打出的光子的最大初動能與光強(qiáng)無關(guān)，而與照射光的頻率有關(guān)矛盾；按照光的波動理論也可以得到光越強(qiáng)打出的光電子越多，光電流越大，因此C項正確． 3．(2017高考北京卷)2017年年初，我國研制的“大連光源”——極紫外自由電子激光裝置，發(fā)出了波長在100 nm(1 nm＝10－9 m)附近連續(xù)可調(diào)的世界上最強(qiáng)的極紫外激光脈沖．大連光源因其光子的能量大、密度高，可在能源利用、光刻技術(shù)、霧霾治理等領(lǐng)域的研究中發(fā)揮重要作用． 一個處于極紫外波段的光子所具有的能量可以電離一個分子，但又不會把分子打碎．據(jù)此判斷，能夠電離一個分子的能量約為(取普朗克常量h＝6.610－34 Js，真空光速c＝3108 m/s)(　　) A．10－21 J　　　　　　　 B．10－18 J C．10－15 J D．10－12 J 解析：選B.光子的能量E＝hν，c＝λν，聯(lián)立解得E≈210－18 J，B項正確． 4．(2018北京海淀二模)對下列各原子核變化的方程，表述正確的是(　　) A.H＋H→He＋n是核聚變反應(yīng) B.H＋H→He＋n是α衰變 C.Se→Kr＋2e 是核裂變反應(yīng) D.U＋n→Xe＋Sr＋2n是β衰變 解析：選 A.H＋H→He＋n，屬于核聚變反應(yīng)，A正確，B錯誤；Se→Kr＋2e 是β衰變，C錯誤；U＋n→Xe＋Sr＋2n是核裂變反應(yīng)，D錯誤． 5.(2017高考天津卷)我國自主研發(fā)制造的國際熱核聚變核心部件在國際上率先通過權(quán)威機(jī)構(gòu)認(rèn)證，這是我國對國際熱核聚變項目的重大貢獻(xiàn)．下列核反應(yīng)方程中屬于聚變反應(yīng)的是(　　) A.H＋H→He＋n B.7N＋He→8O＋H C.He＋Al→P＋n D.U＋n→Ba＋Kr＋3n 解析：選A.A項是氫元素的兩種同位素氘和氚聚變成氦元素的核反應(yīng)方程，B項是用α粒子轟擊氮原子核發(fā)現(xiàn)質(zhì)子的核反應(yīng)方程，C項屬于原子核的人工轉(zhuǎn)變，D項屬于重核的裂變，因此只有A項符合要求． 6．(2018廣東汕頭二模)如圖所示是用光照射某種金屬時逸出的光電子的最大初動能隨入射光頻率的變化圖線，普朗克常量h＝6.6310－34 Js，由圖可知(　　) A．該金屬的極限頻率為4.31014 Hz B．該金屬的極限頻率為5.51014 Hz C．該金屬的逸出功為810－20 J D．該圖線斜率的倒數(shù)表示普朗克常量 解析：選A.由光電效應(yīng)方程Ekm＝hν－W0知該圖線的斜率為普朗克常量，圖線與橫軸交點(diǎn)的橫坐標(biāo)為金屬的極限頻率ν0，即ν0＝4.31014 Hz，A選項正確，B、D選項均錯誤；金屬的逸出功W＝hν0＝6.6310－344.31014 J≈2.8510－19 J，C選項錯誤． 7．(2018山西太原模擬)核電站泄漏的污染物中含有碘131和銫137.碘131的半衰期約為8天，會釋放β射線；銫137是銫133的同位素，半衰期約為30年，發(fā)生衰變時會輻射γ射線．下列說法正確的是(　　) A．碘131釋放的β射線由氦核組成 B．銫137衰變時輻射出的γ光子能量小于可見光光子能量 C．與銫137相比，碘131衰變更慢 D．銫133和銫137含有相同的質(zhì)子數(shù) 解析：選D.β射線是高速運(yùn)動的電子流，不是氦原子核，A錯誤；γ射線的頻率大于可見光的頻率，根據(jù)E＝hν可知，γ射線光子能量大于可見光光子能量，B錯誤；半衰期越短，衰變越快，C錯誤；銫133和銫137都是銫元素，是質(zhì)子數(shù)相同而中子數(shù)不同的同位素，所以D正確． 8.(2018天津五區(qū)檢測)如圖所示為氫原子的能級結(jié)構(gòu)示意圖，一群氫原子處于n＝3的激發(fā)態(tài)，在向較低能級躍遷的過程中向外輻射出光子，用這些光子照射逸出功為2.49 eV的金屬鈉．下列說法正確的是(　　) A．這群氫原子能輻射出三種不同頻率的光，其中從n＝3能級躍遷到n＝2能級所發(fā)出的光波長最短 B．這群氫原子在輻射光子的過程中電子繞核運(yùn)動的動能減小，電勢能增大 C．能發(fā)生光電效應(yīng)的光有三種 D．金屬鈉表面發(fā)出的光電子的最大初動能是9.60 eV 解析：選 D．處于n＝3能級氫原子，向低能級躍遷可能發(fā)出C＝3種不同頻率的光，對應(yīng)的光子能量分別為(E3－E1)＝12.09 eV、(E3－E2)＝1.89 eV和(E2－E1)＝10.2 eV，其中從n＝3能級躍遷到n＝2能級所發(fā)出的光子能量最小，對應(yīng)波長最長，另外兩種光子的能量都大于金屬鈉的逸出功，可以使其發(fā)生光電效應(yīng)；氫原子輻射光子過程中，氫原子總能量降低，核外電子由較高能級軌道向較低能級軌道運(yùn)動，原子核的靜電力做正功，電子動能增加，電勢能減?。挥媚芰繛?2.09 eV的光子照射金屬鈉時，光電子的最大初動能最大，為(12.09－2.49) eV＝9.60 eV.選項A、B、C錯誤，D正確． 9．(2018山東日照聯(lián)考)14C測年法是利用14C衰變規(guī)律對古生物進(jìn)行年代測定的方法．若以橫坐標(biāo)t表示時間，縱坐標(biāo)m表示任意時刻14C的質(zhì)量，m0為t＝0時14C的質(zhì)量，下面四幅圖中能正確反映14C衰變規(guī)律的是(　　) 解析：選C.14C的衰變規(guī)律滿足式m＝m0，其中T為半衰期，故C項正確． 10．(2018杭州四中模擬)日本福島核電站發(fā)生核泄漏危機(jī)引起世界對安全利用核能的關(guān)注．泄漏的污染物中含有131I和137Cs.131I發(fā)生衰變時會釋放β射線，137Cs發(fā)生衰變時會釋放γ射線，過量的射線對人體組織有破壞作用．核泄露一旦發(fā)生，應(yīng)盡量避免污染物的擴(kuò)散．下列說法正確的是(　　) A．γ射線電離作用很強(qiáng) B．β射線是高速電子流 C．目前世界上運(yùn)行的核電站均采用輕核聚變 D．可以通過降低溫度減小污染物的半衰期，從而減小危害 解析：選B.三種射線中，γ射線的電離作用最弱，故A錯誤；β射線是高速的電子流，故B正確；目前世界上運(yùn)行的核電站均采用重核裂變，故C錯誤；半衰期的大小與溫度、壓強(qiáng)等因素?zé)o關(guān)，由原子核內(nèi)部因素決定，故D錯誤． 二、多項選擇題 11．在光電效應(yīng)實(shí)驗中，用頻率為ν的光照射光電管陰極，發(fā)生了光電效應(yīng)，下列說法正確的是(　　) 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ν的光照射，一定不發(fā)生光電效應(yīng) D．改用頻率大于ν的光照射，光電子的最大初動能變大 解析：選AD.增大入射光強(qiáng)度，單位時間內(nèi)照射到單位面積的光電子數(shù)增加，則光電流將增大，故選項A正確；光電效應(yīng)是否發(fā)生取決于照射光的頻率，而與照射強(qiáng)度無關(guān)，故選項B錯誤；用頻率為ν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，若光的頻率仍大于極限頻率，則仍會發(fā)生光電效應(yīng)，故選項C錯誤；根據(jù)hν－W逸＝mv2可知，增加照射光頻率，光電子的最大初動能也增大，故選項D正確． 12．研制核武器的钚239(Pu)可由鈾239(U)經(jīng)過衰變而產(chǎn)生，下列敘述正確的是(　　) A．钚239和鈾239是同位素 B．大量鈾239經(jīng)過一個半衰期時原子核的數(shù)量減少為原來的一半 C．鈾239經(jīng)過一次α衰變產(chǎn)生钚239 D．鈾239經(jīng)過二次β衰變產(chǎn)生钚239 解析：選BD.同位素具有相同的質(zhì)子數(shù)和不同的中子數(shù)，故A錯誤；由半衰期的概念可知B正確；由U→Pu＋2e，可知C錯誤，D正確． 13．(2016高考全國卷Ⅰ)現(xiàn)用某一光電管進(jìn)行光電效應(yīng)實(shí)驗，當(dāng)用某一頻率的光入射時，有光電流產(chǎn)生．下列說法正確的是(　　) A．保持入射光的頻率不變，入射光的光強(qiáng)變大，飽和光電流變大 B．入射光的頻率變高，飽和光電流變大 C．入射光的頻率變高，光電子的最大初動能變大 D．保持入射光的光強(qiáng)不變，不斷減小入射光的頻率，始終有光電流產(chǎn)生 E．遏止電壓的大小與入射光的頻率有關(guān)，與入射光的光強(qiáng)無關(guān) 解析：選ACE.根據(jù)光電效應(yīng)規(guī)律，保持入射光的頻率不變，入射光的光強(qiáng)變大，則飽和光電流變大，選項A正確；由愛因斯坦光電效應(yīng)方程知，入射光的頻率變高，產(chǎn)生的光電子最大初動能變大，但飽和光電流不一定變大，選項B錯誤，C正確；保持入射光的光強(qiáng)不變，不斷減小入射光的頻率，當(dāng)入射光的頻率小于極限頻率時，就不能發(fā)生光電效應(yīng)，沒有光電流產(chǎn)生，選項D錯誤；遏止電壓與產(chǎn)生的光電子的最大初動能有關(guān)，光電子的最大初動能與入射光的頻率有關(guān)，與入射光的光強(qiáng)無關(guān)，選項E正確． 14．(2018合肥一六八中學(xué)模擬)關(guān)于原子結(jié)構(gòu)和核反應(yīng)的說法中正確的是(　　) A．盧瑟福在α粒子散射實(shí)驗的基礎(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 解析：選AB.本題考查核裂變、核聚變以及核反應(yīng)方程．盧瑟福在α粒子散射實(shí)驗的基礎(chǔ)上提出了原子的核式結(jié)構(gòu)模型，選項A正確；發(fā)現(xiàn)中子的核反應(yīng)方程為Be＋He→C＋n，選項B正確；半衰期為統(tǒng)計規(guī)律，適用于大量的原子發(fā)生衰變，選項C錯誤；在核反應(yīng)過程中，若有質(zhì)量虧損，將放出能量，由題圖中核子的平均質(zhì)量可知，原子核D和E聚變成原子核F過程中，有質(zhì)量虧損，要放出能量，選項D錯誤． 15．中國“氫彈之父”于敏獲得2014年度國家最高科學(xué)技術(shù)獎．氫彈是利用原子彈爆炸的能量引發(fā)氫的同位素的聚變反應(yīng)而瞬時釋放出巨大能量的核武器．下列有關(guān)氫彈爆炸可能出現(xiàn)的核反應(yīng)及說法正確的是(　　) A.U＋n→Ba＋Kr＋3n B.H＋H→He＋n C．輕核聚變過程中無質(zhì)量虧損 D．氫彈爆炸后不會產(chǎn)生放射性污染 解析：選 AB.氫彈是利用原子彈爆炸的能量引發(fā)氫的同位素的聚變反應(yīng)而瞬時釋放出巨大能量的核武器，故A、B正確；聚變反應(yīng)和裂變反應(yīng)都有質(zhì)量虧損，C錯誤；由物理常識易知D錯誤． 三、非選擇題 16．(1)表示放射性元素碘131(I)β衰變的方程是________． A.I→Sb＋He B.I→Xe＋e C.I→I＋n D.I→Te＋H (2)現(xiàn)有四個核反應(yīng)： A.H＋H→He＋n B.U＋n→X＋Kr＋3n C.Na→Mg＋e D.He＋Be→C＋n ①________是發(fā)現(xiàn)中子的核反應(yīng)方程，________是研究原子彈的基本核反應(yīng)方程，________是研究氫彈的基本核反應(yīng)方程． ②求B中X的質(zhì)量數(shù)和中子數(shù)． 解析：(1)碘(I)的原子核內(nèi)一個中子放出一個電子，變成一個質(zhì)子，質(zhì)量數(shù)沒有發(fā)生變化，核電荷數(shù)增加1，所以生成54號元素Xe，放出一個電子，B選項正確． (2)①人工轉(zhuǎn)變方程的特點(diǎn)是箭頭的左邊是氦核與常見元素的原子核．箭頭的右邊也是常見元素的原子核．D是查德威克發(fā)現(xiàn)中子的核反應(yīng)方程，B是裂變反應(yīng)，是研究原子彈的核反應(yīng)方程．A是聚變反應(yīng)，是研究氫彈的核反應(yīng)方程． ②由電荷數(shù)守恒和質(zhì)量數(shù)守恒可以判定，X質(zhì)量數(shù)為144，電荷數(shù)為56，所以中子數(shù)為144－56＝88. 答案：(1)B　(2)①D　B　A ②質(zhì)量數(shù)144，中子數(shù)88