高考物理復(fù)習(xí)專項訓(xùn)練：近代物理初步（講）（原卷+解析版）

專題近代物理初步

考情解讀

高考對本部分內(nèi)容考查的重點和熱點有以下幾個方向：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原子物理部分的物理學(xué)史和a、6、丫三種射線的特點及

應(yīng)用等.

選修命題會涉及有關(guān)原子、原子核或量子理論、動量問題，且動量問題一般以計算題的形式，其它問題

則以填空或選擇性填空形式出現(xiàn).

重點知識梳理

知識點一、原子結(jié)構(gòu)模型

項目內(nèi)容

實驗基礎(chǔ)，電子的發(fā)現(xiàn)

湯姆生模型內(nèi)容:原子是一個球體,正電荷均勻分布在整個球內(nèi)，電子像棗糕里的棗子樣鑲嵌在原

子里面

實驗基礎(chǔ)：a粒子散射實驗

核式結(jié)構(gòu)內(nèi)容：(1)原子的中心有一個很小的核，它集中了全部正電荷和幾乎所有質(zhì)量；

(2)電子繞核運動

軌道量子化:核外電子只能在一些分立的軌道上運動,％=〃2rls=1、2、3…)

能量量子化:原子只能處于一系列不連續(xù)的能量狀態(tài)中，及=々￡1("=1、2、3…)

玻爾模型

躍遷:原子從一個定態(tài)躍遷至另一個定態(tài)時輻射或吸收能量，%V=Em—En

特別提醒:(1)原子的躍過條件法「=￡初一E終只適用于光子和原子作用而使原子在各定態(tài)之間躍遷的情

況.

(2)至于實物粒子和原子碰撞情況,由于實物粒子的動能可全部或部分地被原子吸收，所以只要入射粒子

的動能大于或等于原子某兩定態(tài)能量之差，也可以使原子受激發(fā)而向較高能級躍遷.

知識點二、原子核的變化

1.幾種變化方式的比較

項目內(nèi)容

a衰變:放出a粒子，是速度約為0.1c的氫核，貫穿本領(lǐng)最弱,電離作用最強

衰變

6衰變:放出B粒子，是速度約為0.99c的電子，貫穿本領(lǐng)較強,電離作用較弱

丫衰變：放出丫光子，貫穿本領(lǐng)最強，電離作用最弱

衰變

規(guī)律：經(jīng)一個半衰期質(zhì)量減半，m=mo(1y/r

原料:鈾2第U,用慢中子打擊時發(fā)生鏈?zhǔn)椒磻?yīng)

重核

裂變反應(yīng)條件:(1)鈾濃度足夠大；

(2)體積大于臨界體積

輕核反應(yīng)方程斤H+lHflHe+(in

聚變反應(yīng)條件:溫度達(dá)到幾百萬度

2.各種放射線性質(zhì)的比較

質(zhì)量

種類本質(zhì)電荷(e)速度(c)電離性貫穿性

(U)

最弱，紙

a射線氮核4+20.1最強

能擋住

較強，穿兒

B射線電子1/1840-10.99較強

mm鋁板

最強，穿兒

1射線光子001最弱

cm鉛板

3.三種射線在電磁場中的偏轉(zhuǎn)情況比較

op丫a

?7B:=rXXXX

口二-?XXXX八

xyxE-------o

AXXXX

XX1XX_______y

由B*AIxIxTXTXT

甲乙丙

圖13-1

如圖13—1所示，在勻強磁場和勻強電場中都是B比a的偏轉(zhuǎn)大，丫不偏轉(zhuǎn)；區(qū)別是：在磁場中偏轉(zhuǎn)

軌跡是圓弧，在電場中偏轉(zhuǎn)軌跡是拋物線.如圖13—1丙圖中丫肯定打在。點；如果a也打在。點，則8

必打在。點下方；如果B也打在O點，則a必打在。點下方.

知識點三、核力與質(zhì)能方程的理解

1.核力的特點

(1)核力是強相互作用的一種表現(xiàn)，在它的作用范圍內(nèi)，核力遠(yuǎn)大于庫侖力.

(2)核力是短程力，作用范圍在L5Xl(T5m之內(nèi).

(3)每個核子只跟相鄰的核子發(fā)生核力作用，這種性質(zhì)稱為核力的飽和性.

2.質(zhì)能方程￡=機，的理解

(1)質(zhì)量數(shù)與質(zhì)量是兩個不同的概念.核反應(yīng)中質(zhì)量數(shù)、電荷數(shù)都守恒，但核反應(yīng)中依然有質(zhì)量虧損.

(2)核反應(yīng)中的質(zhì)量虧損，并不是這部分質(zhì)量消失或質(zhì)量轉(zhuǎn)化為能量，質(zhì)量虧損也不是核子個數(shù)的減少，核

反應(yīng)中核子的個數(shù)是不變的.

(3)質(zhì)量虧損不是否定了質(zhì)量守恒定律，生成的Y射線雖然靜質(zhì)量為零，但動質(zhì)量不為零，且虧損的質(zhì)

量以能量的形式輻射出去.

特別提醒：在核反應(yīng)中，電荷數(shù)守恒，質(zhì)量數(shù)守恒，質(zhì)量不守恒，核反應(yīng)中核能的大小取決于質(zhì)量虧

損的多少，即

高頻考點突破

________________________________J

高頻考點一原子結(jié)構(gòu)氫原子光譜

例1.圖示為氫原子能級圖以及從〃=3、4、5、6能級躍遷到〃=2能級時輻射的四條光譜線，已知從

"=3躍遷到〃=2的能級時輻射光的波長為656mn,下列敘述正確的有()

nE/eV

x------------0

5I|~-0.54H8H7Hp

3Tl-L51

A.四條譜線中頻率最大的是HB

B.用633nm的光照射能使氫原子從〃=2躍遷到n=3的能級

C.一群處于〃=3能級上的氫原子向低能級躍遷時，最多產(chǎn)生3種譜線

D.如果可以使某種金屬發(fā)生光電效應(yīng)，只要照射時間足夠長，光的強度足夠大，Hp也可以使該金

屬發(fā)生光電效應(yīng)

【變式探究】下列有關(guān)原子結(jié)構(gòu)和原子核的認(rèn)識，其中正確的是（）

A.丫射線是高速運動的電子流

B.氫原子輻射光子后，其繞核運動的電子動能增大

C.太陽輻射能量的主要來源是太陽中發(fā)生的重核裂變

DP氈Bi的半衰期是5天，100克2氈Bi經(jīng)過10天后還剩下50克

【變式探究】（多選）下列說法正確的是（）

A.玻爾對氫原子光譜的研究導(dǎo)致原子的核式結(jié)構(gòu)模型的建立

B.可利用某些物質(zhì)在紫外線照射下發(fā)出熒光來設(shè)計防偽措施

C.天然放射現(xiàn)象中產(chǎn)生的射線都能在電場或磁場中發(fā)生偏轉(zhuǎn)

D.觀察者與波源互相遠(yuǎn)離時接收到波的頻率與波源頻率不同

高頻考點二天然放射現(xiàn)象核反應(yīng)核能

例2.（2019?天津卷）我國核聚變反應(yīng)研究大科學(xué)裝置“人造太陽”2018年獲得重大突破，等離子體中心

電子溫度首次達(dá)到1億度，為人類開發(fā)利用核聚變能源奠定了重要的技術(shù)基礎(chǔ)。下列關(guān)于聚變的說法正確

的是（）

A.核聚變比核裂變更為安全、清潔

B.任何兩個原子核都可以發(fā)生聚變

C.兩個輕核結(jié)合成質(zhì)量較大的核，總質(zhì)量較聚變前增加

D.兩個輕核結(jié)合成質(zhì)量較大的核，核子的比結(jié)合能增加

【變式探究】一靜止的鈾核放出一個a粒子衰變成牡核，衰變方程為2馥U-2^5+夕He.下列說法正確的

是（）

A.衰變后社核的動能等于a粒子的動能

B.衰變后鉉核的動量大小等于a粒子的動量大小

C.鈾核的半衰期等于其放出一個a粒子所經(jīng)歷的時間

D.衰變后a粒子與社核的質(zhì)量之和等于衰變前鈾核的質(zhì)量

【變式探究】（多選）關(guān)于天然放射性，下列說法正確的是.

A.所有元素都可能發(fā)生衰變

B.放射性元素的半衰期與外界的溫度無關(guān)

C.放射性元素與別的元素形成化合物時仍具有放射性

D.a、B和丫三種射線中，Y射線的穿透能力最強

E.一個原子核在一次衰變中可同時放出a、B和丫三種射線

高頻考點三光電效應(yīng)

例3.（2019?天津卷）如圖為a、b、c三種光在同一光電效應(yīng)裝置中測得的光電流和電壓的關(guān)系。由a、

b、c組成的復(fù)色光通過三棱鏡時，下述光路圖中正確的是（）

【變式探究】在光電效應(yīng)實驗中，分別用頻率為心、々的單色光。、6照射到同種金屬上，測得相應(yīng)

的遏止電壓分別為“和3、光電子的最大初動能分別為瓦“和Ekb.h為普朗克常量.下列說法正確的是（）

/

A.若'fl>Vbt則一'定有Ua<Ub

B.若Va>「6，則一定有Eka>Ekb

C.若USUb,則一定有EkSEka

v

D.若Va>b>則一定有hVa—Eka>hVb—Ekb

【變式探究】2017年年初，我國研制的“大連光源”一一極紫外自由電子激光裝置，發(fā)出了波長在100

nm（lnm=l（F9m）附近連續(xù)可調(diào)的世界上最強的極紫外激光脈沖.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（取普朗克常量人=6.6X1（F34J?s,真空光速c=3X108mzs）（）

A.10-21JB.IO-18J

C.10—15JD.10-12J

【舉一反三】（多選）用如圖所示的裝置研究光電效應(yīng)現(xiàn)象.當(dāng)用光子能量為2.75eV的光照射到光電管

上時發(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，電流表示數(shù)為0,則下列說法正確的是（）

A.光電子的最大初動能始終為1.05eV

B.光電管陰極的逸出功為1.05eV

C.當(dāng)滑動觸頭向。端滑動時，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

【變式探究】（多選）用某單色光照射金屬鈦表面，發(fā)生光電效應(yīng).從鈦表面放出光電子的最大初動能與

入射光頻率的關(guān)系圖線如圖所示.則下列說法正確的是（）

A.鈦的逸出功為6.63X10-19J

B.鈦的極限頻率為LOX。15Hz

C.光電子的最大初動能為1.0X0-18j

D.光電子的最大初動能與入射光的頻率成正比

真題感悟

1.（2019?江蘇卷）100年前，盧瑟福用a粒子轟擊氮核打出了質(zhì)子.后來，人們用a粒子轟擊嬰"核也打

出了質(zhì)子：,He+器NiftCu+；H+X；該反應(yīng)中的X是（選填“電子”“正電子"或沖子”）.此后,對原

子核反應(yīng)的持續(xù)研究為核能利用提供了可能.目前人類獲得核能的主要方式是（選填“核衰變”“核裂

變”或“核聚變”）。

2.（2019?新課標(biāo)全國n卷）太陽內(nèi)部核反應(yīng)的主要模式之一是質(zhì)子一質(zhì)子循環(huán)，循環(huán)的結(jié)果可表示為

4；H-；He+2：e+2v,已知;H和;He的質(zhì)量分別為%=1.0078u和%=4.0026u,ugSlMeVU,c為光速。在4

個;H轉(zhuǎn)變成1個;殺的過程中，釋放的能量約為（）

A.8MeVB.16MeVC.26MeVD.52MeV

3.（2019?浙江選考）一個鍍原子核）俘獲一個核外電子（通常是最靠近原子核的K殼層的電子）

后發(fā)生衰變，生成一個鋰核（；萬），并放出一個不帶電的質(zhì)量接近零的中微子味,人們把這種衰變稱為“K

俘獲”。靜止的被核發(fā)生零“K俘獲”，其核反應(yīng)方程為：8e+%已知鍍原子的質(zhì)量為

AfBe=7.016929u,鋰原子的質(zhì)量為同口=7.016004“l(fā)u相當(dāng)于9.31xl（）2MeV。下列說法正確的是（）

A.中微子的質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)均為零

B.鋰核（3Zz）獲得的動能約為0.86MeV

C.中微子與鋰核（）的動量之和等于反應(yīng)前電子的動量

D.中微子與鋰核（；萬）的能量之和等于反應(yīng)前電子的能量

4.（2019?天津卷）我國核聚變反應(yīng)研究大科學(xué)裝置“人造太陽”2018年獲得重大突破，等離子體中心電

子溫度首次達(dá)到1億度，為人類開發(fā)利用核聚變能源奠定了重要的技術(shù)基礎(chǔ)。下列關(guān)于聚變的說法正確的

是（）

A.核聚變比核裂變更為安全、清潔

B.任何兩個原子核都可以發(fā)生聚變

C.兩個輕核結(jié)合成質(zhì)量較大的核，總質(zhì)量較聚變前增加

D.兩個輕核結(jié)合成質(zhì)量較大的核，核子的比結(jié)合能增加

5.（2019?天津卷）如圖為a、b、c三種光在同一光電效應(yīng)裝置中測得的光電流和電壓的關(guān)系。由a、b、

6.（2019?新課標(biāo)全國I卷）氫原子能級示意圖如圖所示。光子能量在1.63eV?3.10eV的光為可見光。

要使處于基態(tài)（?=1）的氫原子被激發(fā)后可輻射出可見光光子，最少應(yīng)給氫原子提供的能量為（）

百eV

8/?O)

485

3-O.51

-13.

24O

1---------------------13.60

A.12.09eVB.10.20eVC.1.89eVD.1.51eV

7.（2018?全國卷II-17）用波長為300nm的光照射鋅板，電子逸出鋅板表面的最大初動能為1.28/10-19j.已

知普朗克常量為6.63x10-34j,s,真空中的光速為3.00x108nrs。能使鋅產(chǎn)生光電效應(yīng)的單色光的最低頻率約

為（）

A.lxlO14HzB.8x10"HzC.2xlO15HzD.8xl015Hz

8.（2018?全國卷111）1934年，約里奧?居里夫婦用a粒子轟擊鋁核召A1,產(chǎn)生了第一個人工放射性核素X：

a+召Al-n+X。X的原子序數(shù)和質(zhì)量數(shù)分別為（）

A.15和28B.15和30C.16和30D.17和31

9.（2018?天津高考）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.VN俘獲一個a粒子，產(chǎn)生牛。并放出一個粒子B.召A1俘獲一個a粒子，產(chǎn)生君P并放出一個粒子

CJgB俘獲一個質(zhì)子，產(chǎn)生汨e并放出一個粒子D.gLi俘獲一個質(zhì)子，產(chǎn)生汨e并放出一個粒子

1.12017?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.汨+；H-；He+：nB.i；N+，He.1O+；H

11Zu/Zo1

C.:He+.Al->：；P+：nD.21u+：nT?嘿Ba+、Kr+3：n

2.【2017?新課標(biāo)I卷】大科學(xué)工程“人造太陽”主要是將笊核聚變反應(yīng)釋放的能量用來發(fā)電。笊核聚變

反應(yīng)方程是：H+；H-；He+；n。已知；H的質(zhì)量為2.0136u,；He的質(zhì)量為3.0150u,的質(zhì)量為1.008

7u,1u=931MeV/c2=笊核聚變反應(yīng)中釋放的核能約為

A.3.7MeVB.3.3MeVC.2.7MeVD.0.93MeV

3.【2017?江蘇卷】原子核的比結(jié)合能曲線如圖所示，根據(jù)該曲線，下列判斷中正確的有.

A.:He核的結(jié)合能約為14MeV

B.:He核比；Li核更穩(wěn)定

C.兩個；H核結(jié)合成：He核時釋放能量

D.核中核子的平均結(jié)合能比：，Kr核中的大

4.【2017?新課標(biāo)III卷】在光電效應(yīng)實驗中，分別用頻率為v八%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“和”、光電子的最大初動能分別為a和￡加/?為普朗克常量。下列說法正確

的是

A.若則一定有Ua<Ub

B.若Va>Vb，則一定有Eva>E}d>

C.若Ua<Ub,則一定有Eka<Ekb

D.若Va>v”則一定有hva-Ei^hvb-Evb

5.12017?北京卷】2017年年初，我國研制的“大連光源”一一極紫外自由電子激光裝置，發(fā)出

了波長在100nm（lnm=10-9m）附近連續(xù)可調(diào)的世界上最強的極紫外激光脈沖。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〃=6.6x10-34j$真空光速c=3xl08m/s）

A.10-21jB.10T8jc.10T5jD.1（）T2j

6.【2017?新課標(biāo)II卷】一靜止的鈾核放出一個a粒子衰變成牡核，衰變方程為空U-22Th+：He。

下列說法正確的是

A.衰變后社核的動能等于a粒子的動能

B.衰變后社核的動量大小等于a粒子的動量大小

C.鈾核的半衰期等于其放出一個a粒子所經(jīng)歷的時間

D.衰變后a粒子與鉉核的質(zhì)量之和等于衰變前鈾核的質(zhì)量

7.12017?江蘇卷】質(zhì)子（；H）和a粒子（：H）被加速到相同動能時，質(zhì)子的動量_____（選填“大于”、

“小于，，或，，等于，，）a粒子的動量，質(zhì)子和a粒子的德布羅意波波長之比為.

8.【2017?北京卷】（18分）在磁感應(yīng)強度為8的勻強磁場中，一個靜止的放射性原子核發(fā)生了一次a

衰變。放射出的a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&以機、q分別表示a粒子

的質(zhì)量和電荷量。

（1）放射性原子核用gX表示，新核的元素符號用Y表示，寫出該a衰變的核反應(yīng)方程。

（2）a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(shè)該衰變過程釋放的核能都轉(zhuǎn)為為a粒子和新核的動能，新核的質(zhì)量為求衰變過程的質(zhì)量虧

損Am。

1.[2016?全國I,35（1）,5分]（多選）現(xiàn)用一光電管進(jìn)行光電效應(yīng)實驗，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)，與入射光的光強無關(guān)

2.（2016?北京理綜，13,6分）處于〃=3能級的大量氫原子，向低能級躍遷時，輻射光的頻率有（）

A.1種B.2種C.3種D.4種

3.（2016?天津理綜，6,6分）（多選）物理學(xué)家通過對實驗的深入觀察和研究，獲得正確的科學(xué)認(rèn)知，推

動物理學(xué)的發(fā)展，下列說法符合事實的是（）

A.赫茲通過一系列實驗，證實了麥克斯韋關(guān)于光的電磁理論

B.查德威克用a粒子轟擊將N獲得反沖核qO,發(fā)現(xiàn)了中子

C.貝克勒爾發(fā)現(xiàn)的天然放射性現(xiàn)象，說明原子核有復(fù)雜結(jié)構(gòu)

D.盧瑟福通過對陰極射線的研究，提出了原子核式結(jié)構(gòu)模型

4.[2016?全國111,35（1）,5分]一靜止的鋁原子核召A1俘獲一速度為1.0x1071nzs的質(zhì)子p后，變?yōu)樘幱?/p>

激發(fā)態(tài)的硅原子核行Si*.下列說法正確的是（）

A.核反應(yīng)方程為p+丑A1-皆Si*

B.核反應(yīng)過程中系統(tǒng)動量守恒

C.核反應(yīng)過程中系統(tǒng)能量不守恒

D.核反應(yīng)前后核子數(shù)相等，所以生成物的質(zhì)量等于反應(yīng)物的質(zhì)量之和

E.硅原子核速度的數(shù)量級為IO,m/s,方向與質(zhì)子初速度的方向一致

5.[2016?江蘇物理，12C（1）]貝克勒爾在120年前首先發(fā)現(xiàn)了天然放射現(xiàn)象，如今原子核的放射性在眾

多領(lǐng)域中有著廣泛應(yīng)用.下列屬于放射性衰變的是（）

A.穌C1吟N+deBl如U+，n71331+38丫+2山

C*H+汨一夕He+JnD$He+召Al1君P+Jn

6.[2016?全國H,35（1）,5分]在下列描述核過程的方程中，屬于a衰變的是，屬于|3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.穌C-i^N+de

12

B超PT彩S+-9e

CP題U-2標(biāo)Th+狙e

DJ、N+夕HeT%O+]H

E.2松U+山一?*Xe+第Sr+26n

FJH+田一^He+Jn

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專題近代物理初步

考情瞥讀

高考對本部分內(nèi)容考查的重點和熱點有以下幾個方向：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原子物理部分的物理學(xué)史和a、6、丫三種射線的特點及

應(yīng)用等.

選修命題會涉及有關(guān)原子、原子核或量子理論、動量問題，且動量問題一般以計算題的形式，其它問題

則以填空或選擇性填空形式出現(xiàn).

重點知識梳理

知識點一、原子結(jié)構(gòu)模型

項目內(nèi)容

實驗基礎(chǔ)，電子的發(fā)現(xiàn)

湯姆生模型內(nèi)容:原子是一個球體,正電荷均勻分布在整個球內(nèi)，電子像棗糕里的棗子樣鑲嵌在原

子里面

實驗基礎(chǔ)：a粒子散射實驗

核式結(jié)構(gòu)內(nèi)容：(1)原子的中心有一個很小的核，它集中了全部正電荷和幾乎所有質(zhì)量；

(2)電子繞核運動

軌道量子化:核外電子只能在一些分立的軌道上運動,％=〃2rls=1、2、3…)

能量量子化:原子只能處于一系列不連續(xù)的能量狀態(tài)中，及=々￡1("=1、2、3…)

玻爾模型

躍遷:原子從一個定態(tài)躍遷至另一個定態(tài)時輻射或吸收能量，%V=Em—En

特別提醒:(1)原子的躍過條件:力初一E終只適用于光子和原子作用而使原子在各定態(tài)之間躍遷的情

況.

(2)至于實物粒子和原子碰撞情況,由于實物粒子的動能可全部或部分地被原子吸收，所以只要入射粒子

的動能大于或等于原子某兩定態(tài)能量之差，也可以使原子受激發(fā)而向較高能級躍遷.

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知識點二、原子核的變化

1.幾種變化方式的比較

項目內(nèi)容

a衰變:放出a粒子，是速度約為0.1c的氫核，貫穿本領(lǐng)最弱,電離作用最強

衰變

6衰變:放出B粒子，是速度約為0.99c的電子，貫穿本領(lǐng)較強,電離作用較弱

Y衰變：放出丫光子，貫穿本領(lǐng)最強，電離作用最弱

衰變T

規(guī)律：經(jīng)一個半衰期質(zhì)量減半，m=m0^'

原料:鈾2第U,用慢中子打擊時發(fā)生鏈?zhǔn)椒磻?yīng)

重核

裂變反應(yīng)條件:(1)鈾濃度足夠大；

(2)體積大于臨界體積

輕核反應(yīng)方程斤H+lHflHe+(in

聚變反應(yīng)條件:溫度達(dá)到幾百萬度

2.各種放射線性質(zhì)的比較

質(zhì)量

種類本質(zhì)電荷(e)速度(c)電離性貫穿性

(U)

最弱，紙

a射線氨核4+20.1最強

能擋住

較強，穿兒

B射線電子1/1840-10.99較強

mm鋁板

最強，穿兒

7射線光子001最弱

cm鉛板

3.三種射線在電磁場中的偏轉(zhuǎn)情況比較

3

回

乙丙

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圖13-1

如圖13—1所示，在勻強磁場和勻強電場中都是B比a的偏轉(zhuǎn)大，丫不偏轉(zhuǎn)；區(qū)別是：在磁場中偏轉(zhuǎn)

軌跡是圓弧，在電場中偏轉(zhuǎn)軌跡是拋物線.如圖13—1丙圖中丫肯定打在。點；如果a也打在。點，則8

必打在。點下方；如果B也打在O點，則a必打在。點下方.

知識點三、核力與質(zhì)能方程的理解

1.核力的特點

(1)核力是強相互作用的一種表現(xiàn)，在它的作用范圍內(nèi)，核力遠(yuǎn)大于庫侖力.

(2)核力是短程力，作用范圍在L5Xl(T5m之內(nèi).

(3)每個核子只跟相鄰的核子發(fā)生核力作用，這種性質(zhì)稱為核力的飽和性.

2.質(zhì)能方程￡=機，的理解

(1)質(zhì)量數(shù)與質(zhì)量是兩個不同的概念.核反應(yīng)中質(zhì)量數(shù)、電荷數(shù)都守恒，但核反應(yīng)中依然有質(zhì)量虧損.

(2)核反應(yīng)中的質(zhì)量虧損，并不是這部分質(zhì)量消失或質(zhì)量轉(zhuǎn)化為能量，質(zhì)量虧損也不是核子個數(shù)的減少，核

反應(yīng)中核子的個數(shù)是不變的.

(3)質(zhì)量虧損不是否定了質(zhì)量守恒定律，生成的Y射線雖然靜質(zhì)量為零，但動質(zhì)量不為零，且虧損的質(zhì)

量以能量的形式輻射出去.

特別提醒：在核反應(yīng)中，電荷數(shù)守恒，質(zhì)量數(shù)守恒，質(zhì)量不守恒，核反應(yīng)中核能的大小取決于質(zhì)量虧

損的多少，即

高頻考點突破

高頻考點一原子結(jié)構(gòu)氫原子光譜

例1.圖示為氫原子能級圖以及從〃=3、4、5、6能級躍遷到〃=2能級時輻射的四條光譜線，已知從

"=3躍遷到〃=2的能級時輻射光的波長為656mn,下列敘述正確的有()

nE/eV

8-------------0

5II--0.54H8H7HpHa

2-3.401~J-------------------ZTJ-

V、-L.L.-------------//___

1-----------------13.60

A.四條譜線中頻率最大的是HB

B.用633nm的光照射能使氫原子從〃=2躍遷到n=3的能級

C.一群處于〃=3能級上的氫原子向低能級躍遷時，最多產(chǎn)生3種譜線

D.如果可以使某種金屬發(fā)生光電效應(yīng)，只要照射時間足夠長，光的強度足夠大，Hp也可以使該金

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屬發(fā)生光電效應(yīng)

【答案】AC

【解析】頻率最大的光子對應(yīng)的能量最大，即躍遷時能量差最大，故從〃=6躍遷到〃=2的頻率最大,

選項A正確；原子躍遷過程中，吸收光子的能量應(yīng)剛好等于兩能級的能量差，選項B錯誤；從〃=3向低能

級躍遷時，可以是從3f2、2fl或者是3-1,即有三種頻率不同的光子，選項C正確；光電效應(yīng)與光照的

時間無關(guān)，H,光子的能量最大，故其他光子不一定可以使該金屬產(chǎn)生光電效應(yīng)，選項D錯誤.

【變式探究】下列有關(guān)原子結(jié)構(gòu)和原子核的認(rèn)識，其中正確的是（）

A.Y射線是高速運動的電子流

B.氫原子輻射光子后，其繞核運動的電子動能增大

C.太陽輻射能量的主要來源是太陽中發(fā)生的重核裂變

DP媯Bi的半衰期是5天，100克2培Bi經(jīng)過10天后還剩下50克

【解析】Y射線是光子流，故A錯誤；氫原子輻射光子后，由高能級向低能級躍遷，半徑減小，

繞核運動的動能增大，故B正確；太陽輻射能量主要來源是太陽中發(fā)生的輕核聚變，故C錯誤；100克

2媯Bi經(jīng)過10天即2個半衰期還剩下々X100克=25克，故D錯誤.

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【答案】B

【變式探究】（多選）下列說法正確的是（）

A.玻爾對氫原子光譜的研究導(dǎo)致原子的核式結(jié)構(gòu)模型的建立

B.可利用某些物質(zhì)在紫外線照射下發(fā)出熒光來設(shè)計防偽措施

C.天然放射現(xiàn)象中產(chǎn)生的射線都能在電場或磁場中發(fā)生偏轉(zhuǎn)

D.觀察者與波源互相遠(yuǎn)離時接收到波的頻率與波源頻率不同

【解析】玻爾對氫原子光譜的研究完善了核式結(jié)構(gòu)模型，選項A錯誤；紫外線有熒光效應(yīng)，故B

選項正確；天然放射現(xiàn)象中的/射線不帶電，在電場或磁場中不發(fā)生偏轉(zhuǎn)，選項C錯誤；觀察者與波源

互相遠(yuǎn)離，由多普勒效應(yīng)可知接收到的頻率變小，故選項D正確.

【答案】BD

高頻考點二天然放射現(xiàn)象核反應(yīng)核能

例2.（2019?天津卷）我國核聚變反應(yīng)研究大科學(xué)裝置“人造太陽”2018年獲得重大突破，等離子體中心

電子溫度首次達(dá)到1億度，為人類開發(fā)利用核聚變能源奠定了重要的技術(shù)基礎(chǔ)。下列關(guān)于聚變的說法正確

的是（）

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A.核聚變比核裂變更為安全、清潔

B.任何兩個原子核都可以發(fā)生聚變

C.兩個輕核結(jié)合成質(zhì)量較大的核，總質(zhì)量較聚變前增加

D.兩個輕核結(jié)合成質(zhì)量較大的核，核子的比結(jié)合能增加

【答案】AD

【解析】核聚變的最終產(chǎn)物時氨氣無污染，而核裂變會產(chǎn)生固體核廢料，因此核聚變更加清潔和安全,

A正確；發(fā)生核聚變需要在高溫高壓下進(jìn)行，大核不能發(fā)生核聚變，故B錯誤；核聚變反應(yīng)會放出大量的

能量，根據(jù)質(zhì)能關(guān)系可知反應(yīng)會發(fā)生質(zhì)量虧損，故C錯誤；因聚變反應(yīng)放出能量，因此反應(yīng)前的比結(jié)合能

小于反應(yīng)后的比結(jié)合能，故D正確。

【變式探究】一靜止的鈾核放出一個a粒子衰變成鈕核，衰變方程為2遞U-2^5+夕He.下列說法正確的

是（）

A.衰變后社核的動能等于a粒子的動能

B.衰變后鉉核的動量大小等于a粒子的動量大小

C.鈾核的半衰期等于其放出一個a粒子所經(jīng)歷的時間

D.衰變后a粒子與鈕核的質(zhì)量之和等于衰變前鈾核的質(zhì)量

【答案】B

【解析】衰變過程遵守動量守恒定律，故選項A錯，選項B對.根據(jù)半衰期的定義，可知選項C錯.a

衰變釋放核能，有質(zhì)量虧損，故選項D錯.

【變式探究】（多選）關(guān)于天然放射性，下列說法正確的是.

A.所有元素都可能發(fā)生衰變

B.放射性元素的半衰期與外界的溫度無關(guān)

C.放射性元素與別的元素形成化合物時仍具有放射性

D.a、B和丫三種射線中，丫射線的穿透能力最強

E.一個原子核在一次衰變中可同時放出a、8和丫三種射線

【解析】原子序數(shù)大于或等于83的元素，都能發(fā)生衰變，而原子序數(shù)小于83的部分元素能發(fā)生衰變,

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故A錯；放射性元素的衰變是原子核內(nèi)部結(jié)構(gòu)的變化，與核外電子的得失及環(huán)境溫度無關(guān)，故B、C項

正確；在a、8、丫三種射線中，a、6為帶電粒子，穿透本領(lǐng)較弱，Y射線不帶電，具有較強的穿

透本領(lǐng)，故D項正確；一個原子核不能同時發(fā)生a和6衰變，故E項錯誤.

【答案】BCD

高頻考點三光電效應(yīng)

例3.（2019?天津卷）如圖為a、b、c三種光在同一光電效應(yīng)裝置中測得的光電流和電壓的關(guān)系。由a、

b、c組成的復(fù)色光通過三棱鏡時，下述光路圖中正確的是（）

【答案】C

【解析】由光電效應(yīng)的方程紇動能定理e0=紇，兩式聯(lián)立可得ee,故截止電

壓越大說明光的頻率越大，則有三種光的頻率為>匕>乜,則可知三種光的折射率的關(guān)系為%>%>%,

因此光穿過三棱鏡時b光偏折最大，c光次之，a光最小，故選C,ABD錯誤。

【變式探究】在光電效應(yīng)實驗中，分別用頻率為心、勺的單色光。、6照射到同種金屬上，測得相應(yīng)

的遏止電壓分別為〃和“、光電子的最大初動能分別為和Eu.h為普朗克常量.下列說法正確的是（）

A.若va>Vb,則一定有Ua<Ub

B.若",則一定有Eka>Ekb

C.若Ua〈Ub,則一定有EkSEkb

D.若",則一定有hva-Eka>h”—Ekb

【答案】BC

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【解析】光電效應(yīng)中遏止電壓與最大初動能之間的關(guān)系為eU=Ek,根據(jù)光電效應(yīng)方程可知Ek=〃v—

Wo,若va>Vb,則Eka>Ekb,Ua>Ub,選項A錯誤，選項B正確；若Ua<Ub,則Eka<Eki,選項C正確；由

光電效應(yīng)方程可得wo=hv-Ek,則hva-Eka=hVb-Ekb，選項D錯誤.

【變式探究】2017年年初，我國研制的“大連光源”一一極紫外自由電子激光裝置，發(fā)出了波長在100

nmQnmnlOPm）附近連續(xù)可調(diào)的世界上最強的極紫外激光脈沖.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〃=6.6X1（F34J?s,真空光速c=3X108m/s）（）

A.IO、」B.IO-18J

C.10-15jD.10-12J

【答案】B

【解析】本題考查光子能量.由題意知，電離一個分子的能量等于照射分子的光子能量，E=hv=h￡-

A

=2X10-18J,故選項B正確.

【舉一反三】（多選）用如圖所示的裝置研究光電效應(yīng)現(xiàn)象.當(dāng)用光子能量為2.75eV的光照射到光電管

上時發(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，電流表示數(shù)為0,則下列說法正確的是（）

A.光電子的最大初動能始終為1.05eV

B.光電管陰極的逸出功為1.05eV

C.當(dāng)滑動觸頭向。端滑動時，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

【答案】BD

【解析】由愛因斯坦光電效應(yīng)方程及=人口一航可知，同種金屬的逸出功相同，所以光電子逸出后的

初動能取決于獲得的能量，A錯誤.當(dāng)電壓表示數(shù)大于或等于1.7V時，電流表無示數(shù)，說明遏止電壓為1.7

V,由6。=1加聲，可求得光電管的逸出功為1.05eV,B正確.若光的頻率不變，反向電壓大于遏止電壓后

2

20

電路中就不再有電流，C錯誤.當(dāng)入射光頻率超過截止頻率，且反向電壓小于遏止電壓，電路中就會有電流,

D正確.

【變式探究】（多選）用某單色光照射金屬鈦表面，發(fā)生光電效應(yīng).從鈦表面放出光電子的最大初動能與

入射光頻率的關(guān)系圖線如圖所示.則下列說法正確的是（）

A.鈦的逸出功為6.63X10-19j

B.鈦的極限頻率為1.0X。15Hz

C.光電子的最大初動能為1.0X0-18j

D.光電子的最大初動能與入射光的頻率成正比

【答案】AB

【解析】當(dāng)最大初動能為零時，入射光的頻率等于金屬的極限頻率，則入=1.0X1015Hz,可知逸出功

%=〃入-6.63X10-19J,故A、B正確.入射光的頻率越大，光電子的最大初動能越大，根據(jù)該圖無法得

出光電子的最大初動能，故C錯誤.由圖可知，光電子的最大初動能與入射光的頻率成一次函數(shù)關(guān)系，不

是正比關(guān)系，故D錯誤.

真題感悟

1.（2019?江蘇卷）100年前，盧瑟福用a粒子轟擊氮核打出了質(zhì)子.后來，人們用a粒子轟擊毀"核也打

出了質(zhì)子：2He+^Ni^iCu+]H+X.該反應(yīng)中的X是（選填“電子”“正電子”或“中子”）.此后，對原

子核反應(yīng)的持續(xù)研究為核能利用提供了可能.目前人類獲得核能的主要方式是（選填“核衰變”“核裂

變”或“核聚變

【答案】中子核裂變

【解析】由質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)守恒得：X應(yīng)為：011即為中子，由于衰變是自發(fā)的，且周期與外界因素?zé)o

關(guān)，核聚變目前還無法控制，所以目前獲得核能的主要方式是核裂變；

2.（2019?新課標(biāo)全國II卷）太陽內(nèi)部核反應(yīng)的主要模式之一是質(zhì)子一質(zhì)子循環(huán)，循環(huán)的結(jié)果可表示為

4；H-；He+2；e+2v,已知;H和：He的質(zhì)量分別為%=1.0078u和%=4.0026u,山=93IMeVN,c為光速。在4

個;H轉(zhuǎn)變成1個:杳的過程中，釋放的能量約為（）

21

A.8MeVB.16MeVC.26MeVD.52MeV

【答案】C

【解析】由AE=A“C2知AE=（4x加廠加

_AE931xl06xl.6xl0-19J

荻不"1.7xlO-27kg?o.9xlO-3/g,忽略電子質(zhì)量，則：

2

AE=（4x1,0078,-4.0026,）.c”26MeV,故c選項符合題意;

3.（2019?浙江選考）一個鍍原子核（；Be）俘獲一個核外電子（通常是最靠近原子核的K殼層的電子）

后發(fā)生衰變，生成一個鋰核（；萬），并放出一個不帶電的質(zhì)量接近零的中微子味,人們把這種衰變稱為“K

俘獲”。靜止的被核發(fā)生零“K俘獲”，其核反應(yīng)方程為：8e+%已知鍍原子的質(zhì)量為

AfBe=7.016929u,鋰原子的質(zhì)量為同口=7.016004“l(fā)u相當(dāng)于9.31xl（）2MeV。下列說法正確的是（）

A.中微子的質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)均為零

B.鋰核（3Zz）獲得的動能約為0.86MeV

C.中微子與鋰核（3Zz-）的動量之和等于反應(yīng)前電子的動量

D.中微子與鋰核（；萬）的能量之和等于反應(yīng)前電子的能量

【答案】AC

7RB+Ge—7Tj+v

【解析】反應(yīng)方程為2,十-3口十Ve,根據(jù)質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)守恒可知中微子的質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)均為

零，A正確；根據(jù)質(zhì)能萬程，質(zhì)量減少\e,,

為釋放的核能，不是鋰核獲得的動能，B錯誤；衰變過程中內(nèi)力遠(yuǎn)大于外力，故反應(yīng)前后動量守恒，故中微

子與鋰核（上‘）的動量之和等于反應(yīng)前電子的動量，c