2019屆高三物理二輪復(fù)習(xí)習(xí)題：專題五近代物理初步版含答案

專題五近代物理初步[高考定位]1．考查內(nèi)容(1)光電效應(yīng)、方程、最大初動能、逸出功。(2)原子結(jié)構(gòu)、氫原子光譜、氫原子能級躍遷。(3)天然放射現(xiàn)象、原子核的組成、衰變、半衰期、核反應(yīng)方程、質(zhì)能方程。2．題型、難度高考對本專題的考查形式為選擇題或填空題，且每年必考難度中檔。1．(多選)在光電效應(yīng)試驗(yàn)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。下列說法正確是A．若νa＞νb，則一定有Ua＜UbB．若νa＞νb，則一定有Eka＞KkbC．若Ua＜Ub，則一定有Eka＜EkbD．若νa＞νb，則一定有hνa－Eka＞hνb－Ekb解析由愛因斯坦光電效應(yīng)方程Ekm＝hν－W，由動能定理可得：Ekm＝eU，所以當(dāng)νa＞νb時(shí)，Ua＞Ub，Eka＞Ekb。故A錯誤，B正確；若Ua＜Ub，則一定有Eka＜Ekb，故C正確；由光電效應(yīng)方程可得：金屬的逸出功W＝hνa－Ekb，故D錯誤。答案BC2．如圖5－1所示，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(xiàng)目的重大貢獻(xiàn)。下列核反應(yīng)方程中屬于聚變反應(yīng)的是圖5－1A.eq\o\al(2,1)H＋eq\o\al(3,1)H→eq\o\al(4,2)He＋eq\o\al(1,0)nB.eq\o\al(14,7)N＋eq\o\al(4,2)He→eq\o\al(17,8)O＋eq\o\al(1,1)HC.eq\o\al(4,2)He＋eq\o\al(27,13)Al→eq\o\al(30,15)P＋eq\o\al(1,0)nD.eq\o\al(235,92)U＋eq\o\al(1,0)n→eq\o\al(144,56)Ba＋eq\o\al(89,36)Kr＋3eq\o\al(1,0)n解析eq\o\al(2,1)H＋eq\o\al(3,1)H→eq\o\al(4,2)He＋eq\o\al(1,0)n是一個(gè)氚核與一個(gè)氚核結(jié)合成一個(gè)氚核，同時(shí)放出一個(gè)中子，屬于聚變反應(yīng)，故A正確；eq\o\al(14,7)N＋eq\o\al(4,2)He→eq\o\al(17,8)O＋eq\o\al(1,1)H是盧瑟福發(fā)現(xiàn)質(zhì)子的核反應(yīng)，他用α粒子轟擊氮原子核，產(chǎn)生氧的同位素——氧17和一個(gè)質(zhì)子，是人類第一次實(shí)現(xiàn)的原子核的人工轉(zhuǎn)變，屬于人工核反應(yīng)，故B錯誤；eq\o\al(4,2)He＋eq\o\al(27,13)Al→eq\o\al(30,15)P＋eq\o\al(1,0)n是小居里夫婦用α粒子轟擊鋁片時(shí)發(fā)現(xiàn)了放射性磷(磷30)，屬于人工核反應(yīng)，故C錯誤；eq\o\al(235,92)U＋eq\o\al(1,0)n→eq\o\al(144,55)Ba＋eq\o\al(89,36)Kr＋3eq\o\al(1,0)n是一種典型的軸核裂變，屬于裂變反應(yīng)，故D錯誤。答案A3．一靜止的鈾核放出一個(gè)α粒子衰變成釷核，衰變方程為eq\o\al(238,92)U→eq\o\al(234,90)Th＋eq\o\al(4,2)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(gè)α粒子所經(jīng)歷的時(shí)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)量解析根據(jù)動量守恒可知，生成的釷核的動量與α粒子的動量等大反向，選項(xiàng)B正確；根據(jù)Ek＝eq\f(P2,2m)可知，衰變后釷核的動能小于α粒子的動能，選項(xiàng)A錯誤；鈾核的半衰期等于一半數(shù)量的鈾核衰變需要的時(shí)間，而放出一個(gè)α粒子所經(jīng)歷的時(shí)間是一個(gè)原子核衰變的時(shí)間，故兩者不等，選項(xiàng)C錯誤；由于該反應(yīng)放出能量，由質(zhì)能方程可知，衰變后α粒子與釷核的質(zhì)量之和小于衰變前鈾核的質(zhì)量，選項(xiàng)D錯誤；故選B。答案B4．大科學(xué)工程“人造太陽”主要是將氘核聚變反應(yīng)釋放的能量用來發(fā)電，氘核聚變反應(yīng)方程是eq\o\al(2,1)H＋eq\o\al(2,1)H→eq\o\al(3,2)He＋eq\o\al(1,0)n，已知eq\o\al(2,1)H的質(zhì)量為2.0136u，eq\o\al(3,2)He的質(zhì)量為3.0150u，eq\o\al(1,0)n的質(zhì)量為1.0087u,1u＝931MeV/c2。氚核聚變反應(yīng)中釋放的核能約為A．3.7MeVB．3.3MeVC．2.7MeVD．0.93MeV解析根據(jù)質(zhì)能方程，釋放的核能ΔE＝Δmc2，Δm＝2mH－mHe－mn＝0.0035u，則ΔE＝0.0035×931.5MeV＝326025MeV≈3.3MeV，故B正確，A、C、D錯誤。答案B考點(diǎn)一光電效應(yīng)【必記要點(diǎn)】1．光電效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)規(guī)律(1)每種金屬都有一個(gè)極限頻率，入射光的頻率必須大于這個(gè)極限頻率才能產(chǎn)生光電效應(yīng)。(2)光電子的最大初動能與入射光的強(qiáng)度無關(guān)，只隨入射光頻率的增大而增大。(3)光電效應(yīng)的發(fā)生幾乎是瞬時(shí)的，一般不超過10－9s。(4)當(dāng)入射光的頻率大于極限頻率時(shí)，飽和光電流的強(qiáng)度與入射光的強(qiáng)度成正比。2．光電效應(yīng)方程(1)表達(dá)式：hν＝Ek＋W0或Ek＝hν－W0。(2)物理意義：金屬中的電子吸收一個(gè)光子獲得的能量是hν，這些能量的一部分用來克服金屬的逸出功W0，剩下的表現(xiàn)為逸出后電子的最大初動能Ek＝eq\f(1,2)mv2。3．由Ek－ν圖象(如圖5－2)可以得到的信息圖5－2(1)極限頻率：圖線與ν軸交點(diǎn)的橫坐標(biāo)νc。(2)逸出功：圖線與Ek軸交點(diǎn)的縱坐標(biāo)的絕對值E＝W0。(3)普朗克常量：圖線的斜率k＝h。4．由I－U圖象(如圖5－3)可以得到的信息圖5－3(1)遏止電壓Uc：圖線與橫軸的交點(diǎn)的絕對值。(2)飽和光電流Im∶電流的最大值。(3)最大初動能：Ek＝eUc。[例1](多選)(2018·安徽江淮十校聯(lián)考)如圖5－4所示，將鋅板與一驗(yàn)電器相連，用頻率為ν的紫外線照射鋅板，去掉光源后，驗(yàn)電器指針保持一定偏角，下列判斷中正確的是圖5－4A．用一帶負(fù)電(帶電荷量較少)的金屬小球與鋅板接觸，則驗(yàn)電器指針偏角將減小B．使驗(yàn)電器指針回到零后，改用強(qiáng)度更大的紫外線照射鋅板，驗(yàn)電器指針偏角將比原來大C．使驗(yàn)電器指針回到零后，改用紅外線照射鋅板，只要強(qiáng)度足夠大，驗(yàn)電器指針也會偏轉(zhuǎn)D．若用頻率為ν的紫外線照射鋅板，產(chǎn)生的光電子最大初動能為Ek，則改以頻率為2ν的紫外線照射，光電子的最大初動能為2Ek[審題探究](1)驗(yàn)電器與鋅板所帶電荷的電性相同。(2)光電子的最大初動能隨入射光頻率的增大而增大，但并非成正比。[解析]用紫外線照射鋅板，鋅板產(chǎn)生光電效應(yīng)，光電子射出后，鋅板帶正電，用一帶負(fù)電的金屬小球與鋅板接觸，則驗(yàn)電器指針偏角將減小，故選項(xiàng)A正確；紫外線的光強(qiáng)度越大，單位時(shí)間從鋅板發(fā)射的光電子數(shù)越多，鋅板和驗(yàn)電器所帶正電荷越多，驗(yàn)電器指針偏角越大，故選項(xiàng)B正確；紅外線的頻率小于鋅板極限頻率，無論紅外線光強(qiáng)多大，鋅板都不會發(fā)生光電效應(yīng)，故選項(xiàng)C錯誤；由愛因斯坦光電效應(yīng)方程Ek＝hν－W0，Ek2＝2hν－W0，則Ek2≠2Ek，Ek2＝Ek＋hν，故選項(xiàng)D錯誤。[答案]AB【題組訓(xùn)練】1．(光電效應(yīng)產(chǎn)生的條件)用一束紫外線照射某金屬時(shí)不能產(chǎn)生光電效應(yīng)，可能使該金屬發(fā)生光電效應(yīng)的措施是A．改用頻率更小的紫外線照射B．改用X射線照射C．改用強(qiáng)度更大的原紫外線照射D．延長原紫外線的照射時(shí)間解析某種金屬能否發(fā)生光電效應(yīng)取決于入射光的頻率，與入射光的強(qiáng)度和照射時(shí)間無關(guān)，不能發(fā)生光電效應(yīng)，說明入射光的頻率小于金屬的極限頻率，所以要使金屬發(fā)生光電效應(yīng)，應(yīng)增大入射光的頻率，X射線的頻率比紫外線頻率高，所以本題答案為B。答案B2．(多選)(光電效應(yīng)的規(guī)律)現(xiàn)用某一光電管進(jìn)行光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)，當(dāng)用某一頻率的光入射時(shí)，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)解析根據(jù)光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)得出的結(jié)論：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；故A正確、B錯誤；根據(jù)愛因斯坦光電效應(yīng)方程得：入射光的頻率變高，光電子的最大初動能變大，故C正確；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)，保持入射光的光強(qiáng)不變，不斷減小入射光的頻率，若低于截止頻率，則沒有光電流產(chǎn)生，故D錯誤、E正確。答案ACE3．(多選)(光電效應(yīng)方程的應(yīng)用)用如圖5－5所示的裝置研究光電效應(yīng)現(xiàn)象，所用光子能量為2.75eV的光照射到光電管上時(shí)發(fā)生了光電效應(yīng)，電流表G的示數(shù)不為零；移動變阻器的觸頭c，發(fā)現(xiàn)當(dāng)電壓表的示數(shù)大于或等于1.7V時(shí)，電流表示數(shù)為0，則下列說法正確的是圖5－5A．光電子的最大初動能始終為1.05eVB．開關(guān)S斷開后，電流表G中有電流流過C．當(dāng)滑動觸頭向a端滑動時(shí)，反向電壓增大，電流增大D．改用能量為2.5eV的光子照射，移動變阻器的觸頭c，電流表G中也可能有電流解析該裝置所加的電壓為反向電壓，發(fā)現(xiàn)當(dāng)電壓表的示數(shù)大于或等于1.7V時(shí)，電流表示數(shù)為0，可知光電子的最大初動能為1.7eV，根據(jù)光電效應(yīng)方程Ekm＝hν－W0，得W0＝1.05eV，故選項(xiàng)A錯誤；開關(guān)S斷開后，用光子能量為2.75eV的光照射到光電管上時(shí)發(fā)生了光電效應(yīng)，有光電子逸出，則有電流流過電流表，故選項(xiàng)B正確；當(dāng)滑動觸頭向a端滑動時(shí)，反向電壓增大，則到達(dá)中心電極的電子的數(shù)目減少，電流減小，故選項(xiàng)C錯誤；改用能量為2.5eV的光子照射，2.5eV大于1.05eV，仍然可以發(fā)生光電效應(yīng)，移動變阻器的觸頭c，電流表G中可能有電流，故選項(xiàng)D正確。答案BD考點(diǎn)二原子的核式結(jié)構(gòu)、玻爾理論【必記要點(diǎn)】1．α粒子散射實(shí)驗(yàn)：絕大多數(shù)α粒子穿過金箔后，基本上仍沿原來的方向前進(jìn)，但有少數(shù)α粒子發(fā)生了大角度偏轉(zhuǎn)，偏轉(zhuǎn)的α粒子散射實(shí)驗(yàn)的分析圖角度甚至大于90°，也就是說它們幾乎被“撞了回來”，如圖5－6所示。圖5－62．原子的核式結(jié)構(gòu)模型：原子中帶正電部分的體積很小，但幾乎占有全部質(zhì)量，電子在正電體的外面運(yùn)動。3．氫原子光譜(1)光譜分類圖5－7(2)氫原子光譜的實(shí)驗(yàn)規(guī)律：巴耳末系是氫光譜在可見光區(qū)的譜線，其波長公式eq\f(1,λ)＝Req\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,22)－\f(1,n2)))(n＝3,4,5，…，R是里德伯常量，R＝1.10×107m－1)。4．氫原子的能級結(jié)構(gòu)，能級公式(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。②躍遷：原子從一種定態(tài)向另一種定態(tài)躍遷時(shí)放出(或吸收)光子的能量hν＝Em－En。(2)氫原子的能級公式：En＝eq\f(1,n2)E1(n＝1,2,3。…)，其中E1為基態(tài)能量，其數(shù)值為E1＝－13.6eV。(3)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。5．氫原子的能級圖能級圖如圖5－8所示圖5－8【題組訓(xùn)練】1．(多選)(α粒子散射實(shí)驗(yàn))如圖5－9所示為盧瑟福和他的同事們做α粒子散射實(shí)驗(yàn)裝置的示意圖，熒光屏和顯微鏡一起分別放在圖中的A、B、C、D四個(gè)位置時(shí)觀察到的現(xiàn)象，下述說法中正確的是圖5－9A．放在A位置時(shí)，相同時(shí)間內(nèi)觀察到屏上的閃光次數(shù)最多B．放在B位置時(shí)，相同時(shí)間內(nèi)觀察到屏上的閃光次數(shù)只比A位置時(shí)稍少些C．放在C、D位置時(shí)，屏上觀察不到閃光D．放在D位置時(shí)，屏上仍能觀察到一些閃光，但次數(shù)極少答案AD2．氫原子從能級m躍遷到能級n時(shí)輻射紅光的頻率為ν1，從能級n躍遷到能級k時(shí)吸收紫光的頻率為ν2，已知普朗克常量為h，若氫原子從能級k躍遷到能級m，則A．吸收光子的能量為hν1＋hν2B．輻射光子的能量為hν1＋hν2C．吸收光子的能量為hν2－h(huán)ν1D．輻射光子的能量為hν2－h(huán)ν1解析由題意可知：Em－En＝hν1，Ek－En＝hν2。因?yàn)樽瞎獾念l率大于紅光的頻率，所以ν2＞ν1，即k能級的能量大于m能級的能量，氫原子從能級k躍遷到能級m時(shí)向外輻射能量，其值為Ek－Em＝hν2－h(huán)ν1，故只有D項(xiàng)正確。答案D3．(多選)氫原子能級如圖5－10，當(dāng)氫原子從n＝3躍遷到n＝2的能級時(shí)，輻射光的波長為656nm。以下判斷正確的是圖5－10A．氫原子從n＝2躍遷到n＝1的能級時(shí)，輻射光的波長大于656nmB．用波長為325nm的光照射，可使氫原子從n＝1躍遷到n＝2的能級C．一群處于n＝3能級上的氫原子向低能級躍遷時(shí)最多產(chǎn)生3種譜線D．用波長為633nm的光照射，不能使氫原子從n＝2躍遷到n＝3的能級解析能級間躍遷輻射的光子能量等于兩能級間的能級差，能級差越大，輻射的光子頻率越大，波長越小，A錯誤；由Em－En＝hν可知，B錯誤，D正確；根據(jù)Ceq\o\al(2,3)＝3可知，輻射的光子頻率最多有3種，C正確。答案CD4．(多選)(氫原子的能級躍遷)如圖5－11所示，為氫原子的能級圖，現(xiàn)有大量處于n＝3激發(fā)態(tài)的氫原子向低能級躍遷。下列說法正確的是圖5－11A．這些氫原子總共可輻射出三種不同頻率的光B．氫原子由n＝3躍遷到n＝2產(chǎn)生的光頻率最大C．這些氫原子躍遷時(shí)輻射出光子能量的最大值為10.2eVD．氫原子由n＝3躍遷到n＝1產(chǎn)生的光照射逸出功為6.34eV的金屬鉑能發(fā)生光電效應(yīng)E．氫原子由n＝3躍遷到n＝1產(chǎn)生的光波長最短解析大量處于n＝3激發(fā)態(tài)的氫原子向低能級躍遷，總共可輻射出三種不同頻率的光，氫原子由n＝3躍遷到n＝2產(chǎn)生的光頻率最小，躍遷到n＝1產(chǎn)生的光頻率最大，波長最短，選項(xiàng)A、E正確，B錯誤；當(dāng)從n＝3能級躍遷到n＝1能級時(shí)輻射出光子能量最大，這些氫原子躍遷時(shí)輻射出光子能量的最大值為(－1.51eV)－(－13.6eV)＝12.09eV，照射逸出功為6.34eV的金屬鉑能發(fā)生光電效應(yīng)，選項(xiàng)C錯誤、D正確。答案ADE規(guī)律總結(jié)解答氫原子能級圖與原子躍遷問題的注意事項(xiàng)1．能級之間躍遷時(shí)放出的光子頻率是不連續(xù)的。2．能級之間發(fā)生躍遷時(shí)放出(吸收)光子的頻率由hν＝Em－En，求得。若求波長可由公式c＝λν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n－1。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)中的組合知識求解：N＝Ceq\o\al(2,n)＝eq\f(n(n－1),2)。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?？键c(diǎn)三原子核的衰變、核反應(yīng)方程【必記要點(diǎn)】1．原子核的衰變(1)衰變的分類α衰變：eq\o\al(A,z)X→eq\o\al(A－4,z－2)Y＋eq\o\al(4,2)Heβ衰變：eq\o\al(A,z)X→Az＋1Y＋eq\o\al(0,－1)eγ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α衰變，有的發(fā)生β衰變，同時(shí)伴隨著γ輻射．(2)兩個(gè)典型的衰變方程α衰變：eq\o\al(238,92)U→eq\o\al(234,90)Th＋eq\o\al(4,2)Heβ衰變：eq\o\al(234,90)Th→eq\o\al(234,91)Pa＋0－1e。2．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(shí)間。(2)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)和外部條件沒有關(guān)系。(3)公式：N余＝N原·eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,2)))eq\f(t,τ)m余＝m原·eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,2)))eq\f(t,τ)t表示衰變時(shí)間τ表示半衰期。3．典型裂變、聚變反應(yīng)eq\o\al(235,92)U＋eq\o\al(1,0)n→eq\o\al(89,36)Kr＋eq\o\al(144,56)Ba＋3eq\o\al(1,0)neq\o\al(2,1)H＋eq\o\al(3,1)H→eq\o\al(4,2)He＋eq\o\al(1,0)n＋17.6Mev4．人工轉(zhuǎn)變盧瑟福發(fā)現(xiàn)質(zhì)子：eq\o\al(14,7)N＋eq\o\al(4,2)He→eq\o\al(17,8)O＋eq\o\al(1,1)H查德威克發(fā)現(xiàn)中子eq\o\al(4,2)He＋eq\o\al(9,4)Be→eq\o\al(12,6)C＋eq\o\al(1,0)n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eq\o\al(27,13)Al＋eq\o\al(4,2)He→eq\o\al(30,15)P＋eq\o\al(1,0)neq\o\al(30,15)P→eq\o\al(30,14)Si＋eq\o\al(0,＋1)e?！绢}組訓(xùn)練】1．(衰變)下列核反應(yīng)方程中，屬于α衰變的是A.eq\o\al(14,7)N＋eq\o\al(4,2)He→eq\o\al(17,8)O＋eq\o\al(1,1)HB.eq\o\al(238,92)U→eq\o\al(234,90)Th＋eq\o\al(4,2)HeC.eq\o\al(2,1)H＋eq\o\al(3,1)H→eq\o\al(4,2)He＋eq\o\al(1,0)nD.eq\o\al(234,90)Th→eq\o\al(234,91)Pa＋eq\o\al(0,－1)e解析A項(xiàng)屬于原子核的人工轉(zhuǎn)變，B項(xiàng)屬于α衰變，C項(xiàng)屬于聚變反應(yīng)，D項(xiàng)屬于β衰變。答案B2．(多選)(半衰期的理解與計(jì)算)靜止的鐳原子核eq\o\al(228,88)Ra經(jīng)一次α衰變后變成一個(gè)新核Rn，則下列相關(guān)說法正確的是A．該衰變方程為eq\o\al(228,88)Ra→eq\o\al(224,86)Rn＋eq\o\al(4,2)HeB．若該元素的半衰期為τ，則經(jīng)過2τ的時(shí)間，2kg的eq\o\al(228,88)Ra中有1.5kg已經(jīng)發(fā)生了衰變C．隨著該元素樣品的不斷衰變，剩下未衰變的原子核eq\o\al(228,88)Ra越來越少，其半衰期也變短D．若把該元素放到密閉的容器中，則可以減慢它的衰變速度E．該元素的半衰期不會隨它所處的物理環(huán)境、化學(xué)狀態(tài)的變化而變化解析由鐳的α衰變方程eq\o\al(228,88)Ra→eq\o\al(224,86)Rn＋eq\o\al(4,2)He，可判斷A正確。由m＝m0eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,2)))eq\f(t,τ)，可知，t＝2τ時(shí)，m＝0.5kg，則已衰變的鐳為m衰＝2kg－0.5kg＝1.5kg，B正確。放射性元素衰變的快慢是由原子核內(nèi)部自身因素決定的，跟原子所處的化學(xué)狀態(tài)和外部條件沒有關(guān)系，C、D錯誤，E正確。選A、B、E。答案ABE3．(核反應(yīng)方程)核反應(yīng)方程eq\o\al(9,4)Be＋eq\o\al(4,2)He→eq\o\al(12,6)C＋X中的X表示A．質(zhì)子B．電子C．光子D．中子解析設(shè)X的質(zhì)子數(shù)為m，質(zhì)量數(shù)為n，則有4＋2＝m＋6,9＋4＝12＋n，所以m＝0，n＝1，即X為中子，故A、B、C錯誤，D正確。答案D4．(核反應(yīng)方程的書寫與反應(yīng)類型的判斷)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.eq\o\al(14,6)C→eq\o\al(14,7)N＋eq\o\al(0,－1)eB.eq\o\al(32,15)P→eq\o\al(32,16)S＋eq\o\al(0,－1)eC.eq\o\al(238,92)U→eq\o\al(234,90)Th＋eq\o\al(4,2)HeD.eq\o\al(14,7)N＋eq\o\al(4,2)He→eq\o\al(17,8)O＋eq\o\al(1,1)HE.eq\o\al(235,92)U＋eq\o\al(1,0)n→eq\o\al(140,54)Xe＋eq\o\al(94,38)Sr＋2eq\o\al(1,0)nF.eq\o\al(3,1)H＋eq\o\al(2,1)H→eq\o\al(4,2)He＋eq\o\al(1,0)n解析α衰變是原子核自發(fā)地放射出α粒子的核衰變過程，選C；β衰變是原子核自發(fā)地放射出β粒子的核衰變過程，選A、B；重核裂變選E；輕核聚變選F。答案CABEF考點(diǎn)四核能【必記要點(diǎn)】核能的理解與計(jì)算1．比結(jié)合能越大，原子核結(jié)合的越牢固。2．到目前為止，核能發(fā)電還只停留在利用裂變核能發(fā)電。3．核能的計(jì)算方法：(1)根據(jù)愛因斯坦質(zhì)能方程，用核反應(yīng)的質(zhì)量虧損的千克數(shù)乘以真空中光速c的平方。即ΔE＝Δmc2(J)。(2)根據(jù)1原子質(zhì)量單位(u)相當(dāng)于931.5兆電子伏(MeV)能量，用核反應(yīng)的質(zhì)量虧損的原子質(zhì)量單位數(shù)乘以931.5MeV，即ΔE＝Δm×931.5(MeV)。(3)如果核反應(yīng)時(shí)釋放的核能是以動能形式呈現(xiàn)，則核反應(yīng)過程中系統(tǒng)動能的增量即為釋放的核能。[例2]現(xiàn)有的核電站常用的核反應(yīng)之一是：eq\o\al(235,92)U＋eq\o\al(1,0)n→eq\o\al(143,60)Nd＋Zr＋3eq\o\al(1,0)n＋8eq\o\al(0,－1)e＋eq\x\to(v)(1)核反應(yīng)方程中的eq\x\to(v)是反中微子，它不帶電，質(zhì)量數(shù)為零，試確定生成物鋯(Zr)的電荷數(shù)與質(zhì)量數(shù)。(2)已知鈾核的質(zhì)量為235.0439u，中子的質(zhì)量為1.0087u，釹(Nd)核的質(zhì)量為142.9098u，鋯核的質(zhì)量為89.9047u，試計(jì)算1kg鈾235裂變釋放的能量為多少？(已知1u質(zhì)量相當(dāng)于931.5MeV的能量，且1u＝1.6606×10－27kg)[解析](1)鋯的電荷數(shù)Z＝92－60＋8＝40，質(zhì)量數(shù)A＝236－146＝90。(2)1kg鈾235中鈾核的個(gè)數(shù)為n＝eq\f(1,235.0439×1.6606×10－27)≈2.56×1024(個(gè))不考慮核反應(yīng)中生成的電子質(zhì)量，1個(gè)軸235核裂變產(chǎn)生的質(zhì)量虧損為Δm＝0.212u，釋放的能量為ΔE＝0.212×931.5MeV≈197.5MeV則1kg鈾235完全裂變釋放的能量為E＝nΔE＝2.56×1024×197.5MeV≈8.1×1013J。[答案](1)4090(2)8.1×1013J【題組訓(xùn)練】1．(多選)(質(zhì)量虧損與質(zhì)能方程)下面是鈾核裂變反應(yīng)中的一個(gè)：eq\o\al(235,92)U＋eq\o\al(1,0)n→eq\o\al(136,54)Xe＋eq\o\al(90,38)Sr＋10eq\o\al(1,0)n已知eq\o\al(235,92)U的質(zhì)量為235.0439u，中子質(zhì)量為1.0087u，鍶90的質(zhì)量為89.9077u，氙136的質(zhì)量為135.9072u，則此核反應(yīng)中A．質(zhì)量虧損為Δm＝(235.0439＋1.0087－89.9077－135.9072)uB．質(zhì)量虧損為Δm＝(235.0439＋1.0087－89.9077－135.9072－10×1.0087)uC．釋放的總能量為ΔE＝(235.0439＋1.0087－89.9077－135.9072－10×1.0087)×(3×108)2JD．釋放的總能量為ΔE＝(235.0439＋1.0087－89.9077－135.9072－10×1.0087)×931.5MeV解析計(jì)算虧損質(zhì)量時(shí)要用反應(yīng)前的總質(zhì)量減去反應(yīng)后的總質(zhì)量，二者之差可用u或kg作單位，故A錯，B對；質(zhì)量單位為u時(shí)，可直接用“1u的虧損放出能量931.5MeV”計(jì)算總能量，故D對；當(dāng)質(zhì)量單位為kg時(shí)，直接乘以(3.0×108)2，總能量單位才是J，故C錯。答案BD2．(多選)(結(jié)合能)如圖5－12所示是原子核的核子平均質(zhì)量與原子序數(shù)Z的關(guān)系圖象，下列說法中正確的是圖5－12A．若原子核D和E結(jié)合成F，結(jié)合過程一定會吸收核能B．若原子核D和E結(jié)合成F，結(jié)合過程一定會釋放核能C．若原子核A分裂成B和C，分裂過程一定會吸收核能D．在核反應(yīng)堆的鈾棒之間插入鎘棒是為了控制核反應(yīng)速度解析原子核D和E結(jié)合成F，有質(zhì)量虧損，根據(jù)愛因斯坦質(zhì)能方程，有能量釋放，故選項(xiàng)A錯誤，B正確；若原子核A分裂成B和C，也有質(zhì)量虧損，根據(jù)愛因斯坦質(zhì)能方程，有能量釋放，故選項(xiàng)C錯誤；在核反應(yīng)堆的鈾棒之間插入鎘棒，用鎘棒來吸收中子控制核反應(yīng)速度，選項(xiàng)D正確。答案BD3．(多選)(重核裂變)核電站的核能來源于eq\o\al(235,92)U核的裂變，下列說法中正確的是A．反應(yīng)后的核廢料已不具有放射性，不需要進(jìn)一步處理B.eq\o\al(235,92)U的一種可能的裂變是變成兩個(gè)中等質(zhì)量的原子核，如eq\o\al(139,54)Xe和eq\o\al(95,38)Sr，反應(yīng)方程為eq\o\al(235,92)U＋eq\o\al(1,0)n→eq\o\al(139,54)Xe＋eq\o\al(95,38)Sr＋2eq\o\al(1,0)nC.eq\o\al(235,92)U是天然放射性元素，常溫下它的半衰期約為45億年，升高溫度半衰期縮短D．一個(gè)eq\o\al(235,92)U核裂變的質(zhì)量虧損為Δm＝0.2155u，則釋放的核能約201MeV解析反應(yīng)后的核廢料仍然具有放射性，需要進(jìn)一步處理，故A錯誤；發(fā)生核反應(yīng)的過程滿足電荷數(shù)和質(zhì)量數(shù)守恒，故反應(yīng)方程為eq\o\al(235,92)U＋eq\o\al(1,0)n→eq\o\al(139,54)Xe＋eq\o\al(95,38)Sr＋2eq\o\al(1,0)n，故B正確；半衰期的大小由原子核內(nèi)部因素決定，與外部環(huán)境無關(guān)，即升高溫度并不能使半衰期縮短，故C錯誤；根據(jù)質(zhì)能方程ΔE＝0.2155×931MeV≈201MeV，故D正確。答案BD[限時(shí)45分鐘；滿分100分]選擇題(1～6題每小題6分，7～14題每小題8分)1．下列說法正確的是A．洛倫茲發(fā)明了回旋加速器B．光電效應(yīng)現(xiàn)象說明光具有粒子性C．密立根通過油滴實(shí)驗(yàn)測出了電子的質(zhì)量D．盧瑟福通過α粒子散射實(shí)驗(yàn)得出了原子核是由質(zhì)子和中子組成的解析勞倫斯發(fā)明了回旋加速器，A錯誤；光電效應(yīng)現(xiàn)象以及康普頓效應(yīng)均表明光具有粒子性，B正確；密立根通過油滴實(shí)驗(yàn)測出了元電荷的數(shù)值，C錯誤；盧瑟福通過α粒子散射實(shí)驗(yàn)提出了原子的核式結(jié)構(gòu)模型，D錯誤。答案B2．(2018·陜西質(zhì)檢)一單色光照到某金屬表面時(shí)，有光電子從金屬表面逸出，下列說法中正確的是A．只增大入射光的頻率，金屬逸出功將變大B．只延長入射光的照射時(shí)間，光電子的最大初動能將增大C．只增大入射光的頻率，光電子的最大初動能將增大D．只增大入射光的強(qiáng)度，光電子的最大初動能將增大解析根據(jù)光電效應(yīng)規(guī)律，金屬逸出功是金屬本身的特征量，與入射光頻率無關(guān)。只增大入射光的頻率，根據(jù)愛因斯坦光電效應(yīng)方程，逸出的光電子的最大初動能增大，選項(xiàng)A錯誤，C正確。只延長入射光的照射時(shí)間，不能增大逸出的光電子的最大初動能，選項(xiàng)B錯誤。只增大入射光的強(qiáng)度，能夠增大逸出的光電子數(shù)目，不能增大逸出的光電子的最大初動能，選項(xiàng)D錯誤。答案C3．(2018·武昌調(diào)研)以下說法正確的是A．放射性元素的半衰期跟原子所處的化學(xué)狀態(tài)無關(guān)，但與外部條件有關(guān)B．某種頻率的紫外線照射到金屬鋅板表面時(shí)能夠發(fā)生光電效應(yīng)，若增大該種紫外線照射的強(qiáng)度，從鋅板表面逸出的光電子的最大初動能并不改變C．根據(jù)玻爾的原子理論，氫原子的核外電子由能量較高的定態(tài)軌道躍遷到能量較低的定態(tài)軌道時(shí)，會輻射一定頻率的光子，同時(shí)核外電子的動能變小D．用一光電管進(jìn)行光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)時(shí)，當(dāng)用某一頻率的光入射，有光電流產(chǎn)生，若保持入射光的總能量不變而不斷減小入射光的頻率，則始終有光電流產(chǎn)生解析放射性元素的半衰期跟原子所處的化學(xué)狀態(tài)無關(guān)，與外部條件也無關(guān)，選項(xiàng)A錯誤；某種頻率的紫外線照射到金屬鋅板表面時(shí)能夠發(fā)生光電效應(yīng)，若增大該種紫外線照射的強(qiáng)度，根據(jù)愛因斯坦光電效應(yīng)方程，從鋅板表面逸出的光電子的最大初動能并不改變，選項(xiàng)B正確；根據(jù)玻爾的原子理論，氫原子的核外電子由能量較高的定態(tài)軌道躍遷到能量較低的定態(tài)軌道時(shí)，會輻射一定頻率的光子，同時(shí)核外電子的勢能減小，動能變大，總能量減小，選項(xiàng)C錯誤；用一光電管進(jìn)行光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)時(shí)，當(dāng)用某一頻率的光入射，有光電流產(chǎn)生，若保持入射光的總能量不變而不斷減小入射光的頻率，當(dāng)入射光的頻率小于金屬的極限頻率時(shí)，則不能發(fā)生光電效應(yīng)，就沒有光電流產(chǎn)生，選項(xiàng)D錯誤。答案B4．(2018·廣西三市聯(lián)合調(diào)研)下列核反應(yīng)方程及其表述完全正確的是A.eq\o\al(235,92)U＋eq\o\al(1,0)n→eq\o\al(92,36)Kr＋eq\o\al(141,56)Ba＋3eq\o\al(1,0)n是裂變反應(yīng)B.eq\o\al(3,2)He＋eq\o\al(2,1)H→eq\o\al(4,2)He＋eq\o\al(1,1)H是裂變反應(yīng)C.eq\o\al(238,92)U→eq\o\al(234,90)Th＋eq\o\al(4,2)He是人工核轉(zhuǎn)變D.eq\o\al(24,11)Na→eq\o\al(24,12)Mg＋eq\o\al(0,－1)e是聚變反應(yīng)解析根據(jù)核反應(yīng)的質(zhì)量數(shù)以及電荷數(shù)守恒可知，各選項(xiàng)的核反應(yīng)方程式均正確，而B屬于輕核聚變、C屬于α衰變、D屬于β衰變，A正確。答案A5．(多選)(2018·開封一模)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．α粒子散射實(shí)驗(yàn)揭示了原子具有核式結(jié)構(gòu)C．氫原子核外電子軌道半徑越大，其能量越高D．原子從a能級狀態(tài)躍遷到b能級狀態(tài)時(shí)發(fā)射波長為λ1的光子，原子從b能級狀態(tài)躍遷到c能級狀態(tài)時(shí)吸收波長為λ2的光子，已知λ1＞λ2，那么原子從a能級躍遷到c能級狀態(tài)時(shí)將要吸收波長為eq\f(λ1λ2,λ1－λ2)的光子解析β衰變現(xiàn)象說明原子核有復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，原子核由質(zhì)子和中子組成，A項(xiàng)錯誤；α粒子散射實(shí)驗(yàn)說明原子具有核式結(jié)構(gòu)，B項(xiàng)正確；氫原子核外電子軌道半徑越大，其能量越高，C項(xiàng)正確；由E＝hν及ν＝eq\f(c,λ)，可知原子從a能級狀態(tài)躍遷到b能級狀態(tài)發(fā)射光子的能量E1＝eq\f(hc,λ1)，原子從b能級狀態(tài)躍遷到c能級狀態(tài)時(shí)吸收光子的能量E2＝eq\f(hc,λ2)，則原子從a能級狀態(tài)躍遷到c能級狀態(tài)時(shí)要吸收光子的能量E3＝E2－E1＝eq\f(hc(λ1－λ2),λ2λ1)，波長為eq\f(λ1λ2,λ1－λ2)，D項(xiàng)正確。答案BCD6．(2018·沈陽月考)如圖5－13所示，根據(jù)氫原子的能級圖，現(xiàn)讓一束單色光照射到一群處于基態(tài)(量子數(shù)n＝1)的氫原子上，受激的氫原子能自發(fā)地發(fā)出6種不同頻率的光，則照射氫原子的單色光的光子能量為圖5－13A．13.6eVB．3.4eVC．12.75eVD．12.09eV解析根據(jù)受激的氫原子能發(fā)出6種不同頻率的色光，有6＝eq\f(n(n－1),2)，解得n＝4，即能發(fā)出6種不同頻率的光的受激氫原子一定是在n＝4能級，則照射處于基態(tài)的氫原子的單色光的光子能量為－0.85eV－(－13.6eV)＝12.75eV，C正確。答案C7．(多選)金屬鈣的逸出功為4.3×10－19J，普朗克常量h＝6.6×10－34J·s，光速c＝3.0×108m/s，以下說法正確的是A．用波長為400nm的單色光照射金屬鈣，其表面有光電子逸出B．用波長為400nm的單色光照射金屬鈣，不能產(chǎn)生光電效應(yīng)現(xiàn)象C．若某波長的單色光能使金屬鈣產(chǎn)生光電效應(yīng)現(xiàn)象，則增大光的強(qiáng)度將會使光電子的最大初動能增大D．若某波長的單色光能使金屬鈣產(chǎn)生光電效應(yīng)現(xiàn)象，則減小光的強(qiáng)度將會使單位時(shí)間內(nèi)發(fā)射的光電子數(shù)減少解析波長為400nm的單色光的光子能量為E＝heq\f(c,λ)＝4.95×10－19J，大于鈣的逸出功，可以產(chǎn)生光電效應(yīng)現(xiàn)象。根據(jù)光電效應(yīng)規(guī)律，光電子的最大初動能決定于入射光的頻率而與其強(qiáng)度無關(guān)，但強(qiáng)度決定了單位時(shí)間內(nèi)發(fā)射的光電子數(shù)的多少，正確選項(xiàng)為AD。答案AD8．(多選)(2018·濰坊統(tǒng)考)下列說法正確的是A．天然放射現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)，證明了原子具有能級結(jié)構(gòu)B．氘核的質(zhì)量嚴(yán)格等于一個(gè)獨(dú)立質(zhì)子的質(zhì)量和一個(gè)獨(dú)立中子質(zhì)量的和C．頻率為ν的光可以使某金屬發(fā)生光電效應(yīng)，那么頻率大于ν的光也一定能使該金屬發(fā)生光電效應(yīng)D．氫原子只能吸收某些頻率的光子，證明了氫原子的能級是不連續(xù)的解析天然放射現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)，證明原子核具有復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，A錯誤；一個(gè)質(zhì)子和一個(gè)中子聚變?yōu)橐粋€(gè)氘核時(shí)，釋放出能量，有質(zhì)量虧損，B錯誤；產(chǎn)生光電效應(yīng)的條件是入射光的頻率大于金屬的極限頻率，因此如果頻率為ν的光能使某金屬產(chǎn)生光電效應(yīng)現(xiàn)象，則頻率大于ν的光也一定能使該金屬產(chǎn)生光電效應(yīng)現(xiàn)象，C正確；氫原子只能吸收某些頻率的光子，且該光子的能量一定等于兩能級之間的能量差，證明氫原子的能級是不連續(xù)的，D正確。答案CD9．(多選)(2018·洛陽調(diào)研)靜止在勻強(qiáng)磁場中的eq\o\al(238,92)U核發(fā)生α衰變，產(chǎn)生一個(gè)未知粒子x，它們在磁場中的運(yùn)動徑跡如圖5－14所示，下列說法正確的是圖5－14A．該核反應(yīng)方程為eq\o\al(238,92)U→eq\o\al(234,90)x＋eq\o\al(4,2)HeB．α粒子和粒子x在磁場中做圓周運(yùn)動時(shí)轉(zhuǎn)動方向相同C．軌跡1、2分別是α粒子、x粒子的運(yùn)動徑跡D．α粒子、x粒子運(yùn)動徑跡半徑之比為45∶1解析顯然選項(xiàng)A中核反應(yīng)方程正確，A對；eq\o\al(238,92)U核靜止，根據(jù)動量守恒可知α粒子和x新核速度方向相反，又都帶正電，則轉(zhuǎn)動方向相同，選項(xiàng)B對；根據(jù)動量守恒可知α粒子和x新核的動量大小p相等，由帶電粒子在磁場中運(yùn)動半徑公式R＝eq\f(p,qB)可知軌道半徑R與其所帶電荷量成反比，半徑之比為45∶1，選項(xiàng)C錯，D對。答案ABD10．(多選)圖5－15為一真空光電管的應(yīng)用電路，其陰極金屬材料的極限頻率為4.5×1014Hz，則以下判斷中正確的是圖5－15A．發(fā)生光電效應(yīng)時(shí)，電路中光電流的飽和值取決于入射光的頻率B．發(fā)生光電效應(yīng)時(shí)，電路中光電流的飽和值取決于入射光的強(qiáng)度C．用λ＝0.5μm的光照射光電管時(shí)，電路中有光電流產(chǎn)生D．光照射時(shí)間越長，電路中的電流越大解析在光電管中若發(fā)生了光電效應(yīng)，單位時(shí)間內(nèi)發(fā)射光電子的數(shù)目只與入射光的強(qiáng)度有關(guān)，光電流的飽和值只與單位時(shí)間內(nèi)發(fā)射光電子的數(shù)目有關(guān)。據(jù)此可判斷A、D錯誤，B正確。波長λ＝0.5μm的光子的頻率ν＝e