2020年高考物理 專題13 原子與原子核學(xué)案

專題13 原子與原子核 超重點(diǎn)1：光電效應(yīng)波粒二象性一、光電效應(yīng)1定義照射到金屬表面的光，能使金屬中的電子從表面逸出的現(xiàn)象2光電子 光電效應(yīng)中發(fā)射出來(lái)的電子3研究光電效應(yīng)的電路圖(如圖)其中A是陽(yáng)極K是陰極4光電效應(yīng)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)低于這個(gè)頻率的光不能產(chǎn)生光電效應(yīng)(2)光電子的最大初動(dòng)能與入射光的強(qiáng)度無(wú)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(guò)109 s.(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)度成正比二、愛(ài)因斯坦光電效應(yīng)方程1光子說(shuō)在空間傳播的光是不連續(xù)的，而是一份一份的，每一份叫作一個(gè)光的能量子，簡(jiǎn)稱光子，光子的能量h.其中h6.63×1034 J·s(稱為普朗克常量)2逸出功W0使電子脫離某種金屬所做功的最小值3最大初動(dòng)能發(fā)生光電效應(yīng)時(shí)，金屬表面上的電子吸收光子后克服原子核的引力逸出時(shí)所具有的動(dòng)能的最大值4遏止電壓與截止頻率(1)遏止電壓：使光電流減小到零的反向電壓Uc.(2)截止頻率：能使某種金屬發(fā)生光電效應(yīng)的最小頻率叫作該種金屬的截止頻率(又叫極限頻率)不同的金屬對(duì)應(yīng)著不同的極限頻率5愛(ài)因斯坦光電效應(yīng)方程(1)表達(dá)式：EkhW0.(2)物理意義：金屬表面的電子吸收一個(gè)光子獲得的能量是h，這些能量的一部分用來(lái)克服金屬的逸出功W0，剩下的表現(xiàn)為逸出后光電子的最大初動(dòng)能Ekmev2.三、光的波粒二象性與物質(zhì)波1光的波粒二象性(1)光的干涉、衍射、偏振現(xiàn)象證明光具有波動(dòng)性(2)光電效應(yīng)說(shuō)明光具有粒子性(3)光既具有波動(dòng)性，又具有粒子性，稱為光的波粒二象性2物質(zhì)波(1)概率波光的干涉現(xiàn)象是大量光子的運(yùn)動(dòng)遵守波動(dòng)規(guī)律的表現(xiàn)，亮條紋是光子到達(dá)概率大的地方，暗條紋是光子到達(dá)概率小的地方，因此光波又叫概率波(2)物質(zhì)波任何一個(gè)運(yùn)動(dòng)著的物體，小到微觀粒子大到宏觀物體都有一種波與它對(duì)應(yīng)，其波長(zhǎng)，p為運(yùn)動(dòng)物體的動(dòng)量，h為普朗克常量考點(diǎn)一光電效應(yīng)規(guī)律 1區(qū)分光電效應(yīng)中的四組概念(1)光子與光電子：光子指光在空間傳播時(shí)的每一份能量，光子不帶電；光電子是金屬表面受到光照射時(shí)發(fā)射出來(lái)的電子，其本質(zhì)是電子(2)光電子的動(dòng)能與光電子的最大初動(dòng)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(dòng)能，只有直接從金屬表面飛出的光電子才具有最大初動(dòng)能(3)光電流和飽和光電流：金屬板飛出的光電子到達(dá)陽(yáng)極，回路中便產(chǎn)生光電流，隨著所加正向電壓的增大，光電流趨于一個(gè)飽和值，這個(gè)飽和值是飽和光電流，在一定的光照條件下，飽和光電流與所加電壓大小無(wú)關(guān)(4)入射光強(qiáng)度與光子能量：入射光強(qiáng)度指單位時(shí)間內(nèi)照射到金屬表面單位面積上的總能量2對(duì)光電效應(yīng)規(guī)律的解釋對(duì)應(yīng)規(guī)律對(duì)規(guī)律的產(chǎn)生的解釋光電子的最大初動(dòng)能隨著入射光頻率的增大而增大，與入射光強(qiáng)度無(wú)關(guān)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(dòng)能，只有直接從金屬表面飛出的光電子才具有最大初動(dòng)能，對(duì)于確定的金屬，W0是一定的，故光電子的最大初動(dòng)能只隨入射光頻率的增大而增大光電效應(yīng)具有瞬時(shí)性光照射金屬時(shí)，電子吸收一個(gè)光子的能量后，動(dòng)能立即增大，不需要能量積累的過(guò)程光較強(qiáng)時(shí)飽和光電流大光較強(qiáng)時(shí)，包含的光子數(shù)較多，照射金屬時(shí)產(chǎn)生的光電子較多，因而飽和光電流較大題組突破訓(xùn)練1關(guān)于光電效應(yīng)的規(guī)律，下列說(shuō)法中正確的是()A只有入射光的波長(zhǎng)大于該金屬的極限波長(zhǎng)，光電效應(yīng)才能產(chǎn)生B光電子的最大初動(dòng)能跟入射光強(qiáng)度成正比C發(fā)生光電效應(yīng)的反應(yīng)時(shí)間一般都大于107 sD發(fā)生光電效應(yīng)時(shí)，單位時(shí)間內(nèi)從金屬內(nèi)逸出的光電子數(shù)目與入射光強(qiáng)度成正比【答案】D2(多選)用如圖所示的光電管研究光電效應(yīng)，用某種頻率的單色光a照射光電管陰極K，電流計(jì)G的指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)而用另一頻率的單色光b照射光電管陰極K時(shí)，電流計(jì)G的指針不發(fā)生偏轉(zhuǎn)，那么()Aa光的頻率一定大于b光的頻率B只增加a光的強(qiáng)度可使通過(guò)電流計(jì)G的電流增大C增加b光的強(qiáng)度可能使電流計(jì)G的指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)D用a光照射光電管陰極K時(shí)通過(guò)電流計(jì)G的電流是由d到c【答案】AB【解析】由于用單色光a照射光電管陰極K，電流計(jì)G的指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)，說(shuō)明發(fā)生了光電效應(yīng)，而用另一頻率的單色光b照射光電管陰極K時(shí)，電流計(jì)G的指針不發(fā)生偏轉(zhuǎn)，說(shuō)明b光不能發(fā)生光電效應(yīng)，即a光的頻率一定大于b光的頻率，A正確；增加a光的強(qiáng)度可使單位時(shí)間內(nèi)逸出光電子的數(shù)量增加，則通過(guò)電流計(jì)G的電流增大，B正確；能否發(fā)生光電效應(yīng)只與入射光的頻率有關(guān)，與入射光的強(qiáng)度無(wú)關(guān)，所以即使增加b光的強(qiáng)度也不可能使電流計(jì)G的指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)，C錯(cuò)誤；用a光照射光電管陰極K時(shí)通過(guò)電流計(jì)G的電子的方向是由d到c，所以電流方向是由c到d，D錯(cuò)誤考點(diǎn)二光電效應(yīng)方程及圖象分析1光電效應(yīng)的“三個(gè)關(guān)系”(1)愛(ài)因斯坦光電效應(yīng)方程EkhW0.(2)光電子的最大初動(dòng)能Ek可以利用光電管實(shí)驗(yàn)的方法測(cè)得，即EkeUc，其中Uc是遏止電壓(3)光電效應(yīng)方程中的W0為逸出功，它與極限頻率c的關(guān)系是W0hc.2四類圖象圖象名稱圖線形狀讀取信息最大初動(dòng)能Ek與入射光頻率的關(guān)系圖線(1)截止頻率(極限頻率)：橫軸截距(2)逸出功：縱軸截距的絕對(duì)值W0|E|E(3)普朗克常量：圖線的斜率kh遏止電壓Uc與入射光頻率的關(guān)系圖線(1)截止頻率c：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hke顏色相同、強(qiáng)度不同的光，光電流與電壓的關(guān)系(1)遏止電壓Uc：橫軸截距(2)飽和光電流Im：電流的最大值(3)最大初動(dòng)能：EkmeUc顏色不同時(shí)，光電流與電壓的關(guān)系(1)遏止電壓Uc1、Uc2(2)飽和光電流(3)最大初動(dòng)能Ek1eUc1，Ek2eUc2典例小明用金屬銣為陰極的光電管，觀測(cè)光電效應(yīng)現(xiàn)象，實(shí)驗(yàn)裝置示意圖如圖甲所示已知普朗克常量h6.63×1034 J·s.(1)圖甲中電極A為光電管的_(選填“陰極”或“陽(yáng)極”)；(2)實(shí)驗(yàn)中測(cè)得銣的遏止電壓Uc與入射光頻率之間的關(guān)系如圖乙所示，則銣的截止頻率c_Hz，逸出功W0_ J；(3)如果實(shí)驗(yàn)中入射光的頻率7.00×1014 Hz，則產(chǎn)生的光電子的最大初動(dòng)能Ek_J.【答案】(1)陽(yáng)極(2)5.15×1014(5.12×10145.19×1014均可)3.41×1019(3.39×10193.44×1019均可)(3)1.23×1019(1.21×10191.26×1019均可) 題組突破訓(xùn)練1(多選)(2020·高考全國(guó)卷)在光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)中，分別用頻率為a、b的單色光a、b照射到同種金屬上，測(cè)得相應(yīng)的遏止電壓分別為Ua和Ub、光電子的最大初動(dòng)能分別為Eka和Ekb.h為普朗克常量下列說(shuō)法正確的是()A若a>b，則一定有Ua<UbB若a>b，則一定有Eka>EkbC若Ua<Ub，則一定有Eka<EkbD若a>b，則一定有haEka>hbEkb【答案】BC【解析】本題考查對(duì)光電效應(yīng)方程hW0Ek的理解光照射到同種金屬上，同種金屬的逸出功相同若a>b，據(jù)hW0Ek，得Eka>Ekb，則B項(xiàng)正確由hW0EkeU，可知當(dāng)a>b時(shí)Ua>Ub，則A項(xiàng)錯(cuò)誤若Ua<Ub說(shuō)明Eka<Ekb，則C項(xiàng)正確由hEkW0，而同一種金屬W0相同，則D項(xiàng)錯(cuò)誤2(多選)如圖所示是用光照射某種金屬時(shí)逸出的光電子的最大初動(dòng)能隨入射光頻率的變化圖線，普朗克常量h6.63×1034 J·s，由圖可知()A該金屬的極限頻率為4.27×1014 HzB該金屬的極限頻率為5.5×1014 HzC該圖線的斜率表示普朗克常量D該金屬的逸出功為0.5 eV【答案】AC【解析】由光電效應(yīng)方程EkhW0知圖線與橫軸交點(diǎn)為金屬的極限頻率，即c4.27×1014 Hz，A正確，B錯(cuò)誤；由EkhW0可知，該圖線的斜率為普朗克常量，C正確；金屬的逸出功W0hc eV1.8 eV，D錯(cuò)誤3在光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)中，飛飛同學(xué)用同一光電管在不同實(shí)驗(yàn)條件下得到了三條光電流與電壓之間的關(guān)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(zhǎng)大于丙光的波長(zhǎng)C乙光對(duì)應(yīng)的截止頻率大于丙光對(duì)應(yīng)的截止頻率D甲光對(duì)應(yīng)的光電子最大初動(dòng)能大于丙光對(duì)應(yīng)的光電子最大初動(dòng)能【答案】B考點(diǎn)三光的波粒二象性 實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)表現(xiàn)說(shuō)明光的波動(dòng)性干涉和衍射(1)光是一種概率波，即光子在空間各點(diǎn)出現(xiàn)的可能性大小(概率)可用波動(dòng)規(guī)律來(lái)描述(2)大量的光子在傳播時(shí)，表現(xiàn)出波的性質(zhì)(1)光的波動(dòng)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(dòng)性不同于宏觀觀念的波光的粒子性光電效應(yīng)、康普頓效應(yīng)(1)當(dāng)光同物質(zhì)發(fā)生作用時(shí)，這種作用是“一份一份”進(jìn)行的，表現(xiàn)出粒子的性質(zhì)(2)少量或個(gè)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(dòng)性和粒子性的對(duì)立、統(tǒng)一 (1)大量光子易顯示出波動(dòng)性，而少量光子易顯示出粒子性(1)光子說(shuō)并未否定波動(dòng)說(shuō)，Ehh中，和就是波的概念 (2)波長(zhǎng)長(zhǎng)(頻率低)的光波動(dòng)性強(qiáng)，而波長(zhǎng)短(頻率高)的光粒子性強(qiáng)(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(xùn)練1(多選)物理學(xué)家做了一個(gè)有趣的實(shí)驗(yàn)：在雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中，在光屏處放上照相底片，若減弱光的強(qiáng)度，使光子只能一個(gè)一個(gè)地通過(guò)狹縫實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，如果曝光時(shí)間不太長(zhǎng)，底片上只能出現(xiàn)一些不規(guī)則的點(diǎn)；如果曝光時(shí)間足夠長(zhǎng)，底片上就會(huì)出現(xiàn)規(guī)則的干涉條紋對(duì)這個(gè)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，下列認(rèn)識(shí)正確的是()A曝光時(shí)間不長(zhǎng)時(shí)，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(diǎn)B單個(gè)光子的運(yùn)動(dòng)沒(méi)有確定的軌道C只有大量光子的行為才表現(xiàn)出波動(dòng)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】BC2對(duì)光的認(rèn)識(shí)，下列說(shuō)法不正確的是()A個(gè)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(dòng)性B光的波動(dòng)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(dòng)性時(shí)，就不具有粒子性了，光表現(xiàn)出粒子性時(shí)，就不再具有波動(dòng)性了D光的波粒二象性應(yīng)理解為：在某種情況下光的波動(dòng)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(dòng)性，A正確；光的波動(dòng)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(shí)驗(yàn)所證實(shí)，B正確；粒子性和波動(dòng)性是光同時(shí)具備的兩種屬性，C錯(cuò)誤，D正確3(多選)關(guān)于物質(zhì)的波粒二象性，下列說(shuō)法中正確的是()A不僅光子具有波粒二象性，一切運(yùn)動(dòng)的微粒都具有波粒二象性B運(yùn)動(dòng)的微觀粒子與光子一樣，當(dāng)它們通過(guò)一個(gè)小孔時(shí)，都沒(méi)有特定的運(yùn)動(dòng)軌道C波動(dòng)性和粒子性，在宏觀現(xiàn)象中是矛盾的、對(duì)立的，但在微觀高速運(yùn)動(dòng)的現(xiàn)象中是統(tǒng)一的D實(shí)物的運(yùn)動(dòng)有特定的軌道，所以實(shí)物不具有波粒二象性【答案】ABC超重點(diǎn)2：原子結(jié)構(gòu)與原子核一、氫原子光譜、氫原子的能級(jí)、能級(jí)公式1原子的核式結(jié)構(gòu)(1)電子的發(fā)現(xiàn)：英國(guó)物理學(xué)家湯姆孫發(fā)現(xiàn)了電子(2)粒子散射實(shí)驗(yàn)：19091911年，英國(guó)物理學(xué)家盧瑟福和他的助手進(jìn)行了用粒子轟擊金箔的實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)絕大多數(shù)粒子穿過(guò)金箔后基本上仍沿原來(lái)方向前進(jìn)，但有少數(shù)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(shuō)它們幾乎被“撞”了回來(lái)(3)原子的核式結(jié)構(gòu)模型：在原子中心有一個(gè)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(fù)電的電子在核外空間繞核旋轉(zhuǎn)2光譜(1)光譜用光柵或棱鏡可以把光按波長(zhǎng)展開(kāi)，獲得光的波長(zhǎng)(頻率)和強(qiáng)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(shí)驗(yàn)規(guī)律巴耳末線系是氫原子光譜在可見(jiàn)光區(qū)的譜線，其波長(zhǎng)公式R()(n3,4,5，)，R是里德伯常量，R1.10×107 m1，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(yùn)動(dòng)，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(shí)，它輻射或吸收一定頻率的光子，光子的能量由這兩個(gè)定態(tài)的能量差決定，即hEmEn.(h是普朗克常量，h6.63×1034 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(yùn)動(dòng)相對(duì)應(yīng)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(jí)、能級(jí)公式(1)氫原子的能級(jí)能級(jí)圖如圖所示(2)氫原子的能級(jí)和軌道半徑氫原子的能級(jí)公式：EnE1(n1,2,3，)，其中E1為基態(tài)能量，其數(shù)值為E113.6 eV.氫原子的半徑公式：rnn2r1(n1,2,3，)，其中r1為基態(tài)半徑，又稱玻爾半徑，其數(shù)值為r10.53×1010m.二、原子核的組成、放射性、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(shuō)明原子核具有復(fù)雜的結(jié)構(gòu)(2)放射性和放射性元素物質(zhì)發(fā)射某種看不見(jiàn)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，分別是射線、射線、射線(4)放射性同位素的應(yīng)用與防護(hù)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(xué)性質(zhì)相同應(yīng)用：消除靜電、工業(yè)探傷、作示蹤原子等防護(hù)：防止放射性對(duì)人體組織的傷害3原子核的衰變(1)衰變：原子核放出粒子或粒子，變成另一種原子核的變化稱為原子核的衰變(2)分類衰變：XYHe.衰變：XYe.兩個(gè)典型的衰變方程衰變：UThHe；衰變：ThPae；(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(shí)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(xué)狀態(tài)無(wú)關(guān)三、核力、結(jié)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(diǎn)核力是強(qiáng)相互作用的一種表現(xiàn)；核力是短程力，作用范圍在1.5×1015 m之內(nèi)；每個(gè)核子只跟它的相鄰核子間才有核力作用2結(jié)合能核子結(jié)合為原子核時(shí)釋放的能量或原子核分解為核子時(shí)吸收的能量，叫作原子核的結(jié)合能3比結(jié)合能(1)定義原子核的結(jié)合能與核子數(shù)之比，稱作比結(jié)合能，也叫平均結(jié)合能(2)特點(diǎn)不同原子核的比結(jié)合能不同，原子核的比結(jié)合能越大，表示原子核中核子結(jié)合得越牢固，原子核越穩(wěn)定4質(zhì)能方程、質(zhì)量虧損愛(ài)因斯坦質(zhì)能方程Emc2，原子核的質(zhì)量必然比組成它的核子的質(zhì)量和要小m，這就是質(zhì)量虧損由質(zhì)量虧損可求出釋放的核能Emc2.四、裂變反應(yīng)和聚變反應(yīng)、裂變反應(yīng)堆核反應(yīng)方程1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(gè)質(zhì)量數(shù)較小的原子核的過(guò)程(2)典型的裂變反應(yīng)方程：UnKrBa3n.(3)鏈?zhǔn)椒磻?yīng)：由重核裂變產(chǎn)生的中子使裂變反應(yīng)一代接一代繼續(xù)下去的過(guò)程(4)臨界體積和臨界質(zhì)量：裂變物質(zhì)能夠發(fā)生鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的最小體積及其相應(yīng)的質(zhì)量(5)裂變的應(yīng)用：原子彈、核反應(yīng)堆(6)反應(yīng)堆構(gòu)造：核燃料、減速劑、鎘棒、防護(hù)層2輕核聚變(1)定義：兩輕核結(jié)合成質(zhì)量較大的核的反應(yīng)過(guò)程輕核聚變反應(yīng)必須在高溫下進(jìn)行，因此又叫熱核反應(yīng)(2)典型的聚變反應(yīng)方程：HHHen17.6 MeV考點(diǎn)一對(duì)玻爾理論的理解 1幾個(gè)概念(1)能級(jí)：在玻爾理論中，原子各個(gè)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(jí)圖的意義(1)能級(jí)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(jí)(3)相鄰橫線間的距離不相等，表示相鄰的能級(jí)差不等，量子數(shù)越大，相鄰的能級(jí)差越小3定態(tài)間的躍遷滿足能級(jí)差(1)從低能級(jí)(n小)高能級(jí)(n大)吸收能量hEn大En小(2)從高能級(jí)(n大)低能級(jí)(n小)放出能量hEn大En小4電離電離態(tài)：n，E0基態(tài)電離態(tài)：E吸0(13.6 eV)13.6 eV.n2電離態(tài)：E吸0E23.4 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(dòng)能題組突破訓(xùn)練1(2020·湖南長(zhǎng)沙模擬)以下關(guān)于玻爾原子理論的說(shuō)法正確的是()A電子繞原子核做圓周運(yùn)動(dòng)的軌道半徑是任意的B電子在繞原子核做圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)，穩(wěn)定地產(chǎn)生電磁輻射C電子從量子數(shù)為2的能級(jí)躍遷到量子數(shù)為3的能級(jí)時(shí)要輻射光子D不同頻率的光照射處于基態(tài)的氫原子時(shí)，只有某些頻率的光可以被氫原子吸收【答案】D2.如圖所示為氫原子的四個(gè)能級(jí)，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(shuō)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(jí)E4D原子B能夠吸收原子A發(fā)出的光子并躍遷到能級(jí)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(cuò)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(jí)躍遷理論可知，原子A可能吸收原子B由E3躍遷到E2時(shí)放出的光子并躍遷到E3，但不能躍遷到E4，C錯(cuò)誤；原子A發(fā)出的光子能量EE2E1大于E4E3，故原子B不可能躍遷到能級(jí)E4，D錯(cuò)誤3已知?dú)湓犹幱诨鶓B(tài)時(shí)的能量為E1(E1<0)，氫原子處于n能級(jí)時(shí)能量為En.現(xiàn)有一個(gè)處于n3能級(jí)的氫原子向低能級(jí)躍遷，發(fā)出兩個(gè)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(yīng)，已知普朗克常量為h.則下列說(shuō)法正確的是()A頻率較大的光子能量為E1B被照金屬發(fā)生光電效應(yīng)的截止頻率為C該氫原子向低能級(jí)躍遷過(guò)程中減少的電勢(shì)能等于電子增加的動(dòng)能D若用其中頻率較大的光子照射該金屬，則產(chǎn)生的光電子的最大初動(dòng)能可能為EkE1【答案】D考點(diǎn)二原子核和原子核的衰變1衰變、衰變的比較衰變類型衰變衰變衰變方程XYHeXYe衰變實(shí)質(zhì)2個(gè)質(zhì)子和2個(gè)中子結(jié)合成一個(gè)整體射出2H2nHe1個(gè)中子轉(zhuǎn)化為1個(gè)質(zhì)子和1個(gè)電子nHe勻強(qiáng)磁場(chǎng)中軌跡形狀衰變規(guī)律電荷數(shù)守恒、質(zhì)量數(shù)守恒、動(dòng)量守恒2.半衰期公式及衰變次數(shù)的計(jì)算(1)半衰期公式(2)確定、衰變次數(shù)的方法真題拓展探究典例1(2020·高考全國(guó)卷)一靜止的鈾核放出一個(gè)粒子衰變成釷核，衰變方程為UThHe.下列說(shuō)法正確的是()A衰變后釷核的動(dòng)能等于粒子的動(dòng)能B衰變后釷核的動(dòng)量大小等于粒子的動(dòng)量大小C鈾核的半衰期等于其放出一個(gè)粒子所經(jīng)歷的時(shí)間D衰變后粒子與釷核的質(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(shū)寫(xiě)1下列核反應(yīng)方程中，屬于衰變的是()A.NHeOHB.UThHeC.HHHen D.ThPae【答案】B【解析】原子核自發(fā)放射粒子的過(guò)程叫衰變，B正確，A、C、D錯(cuò)誤拓展2衰變次數(shù)的計(jì)算2.U經(jīng)過(guò)m次衰變和n次衰變，變成Pb，則()Am7，n3 Bm7，n4Cm14，n9 Dm14，n18【答案】B【解析】根據(jù)題意知核反應(yīng)方程為UPbmHene，根據(jù)電荷數(shù)守恒和質(zhì)量數(shù)守恒可得2352074m,92822mn.聯(lián)立解得m7，n4，B正確選B.拓展3半衰期的理解與計(jì)算3碘131核不穩(wěn)定，會(huì)發(fā)生衰變，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(guò)_天有75%的碘131核發(fā)生了衰變【答案】(1)Xe(2)16考點(diǎn)三核反應(yīng)及核能1核反應(yīng)的四種類型類型可控性核反應(yīng)方程典例衰變衰變自發(fā)UThHe衰變自發(fā)ThPae人工轉(zhuǎn)變?nèi)斯た刂芅HeOH(盧瑟福發(fā)現(xiàn)質(zhì)子)HeBeCn(查德威克發(fā)現(xiàn)中子)AlHePn(約里奧·居里夫婦發(fā)現(xiàn)人工放射性)PSie重核裂變比較容易 進(jìn)行人工控制UnBaKr3nUnXeSr10n輕核聚變很難控制HHHen2.對(duì)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Emc2.方程的含義：物體具有的能量與它的質(zhì)量之間存在簡(jiǎn)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(shí)出現(xiàn)質(zhì)量虧損m，其能量也要相應(yīng)減少，即Emc2.(3)原子核分解成核子時(shí)要吸收一定的能量，相應(yīng)的質(zhì)量增加m，吸收的能量為Emc2.3核能的計(jì)算方法(1)根據(jù)Emc2計(jì)算時(shí)，m的單位是“kg”，c的單位是“m/s”，E的單位是“J”(2)根據(jù)Em×931.5 MeV計(jì)算時(shí)，m的單位是“u”，E的單位是“MeV”(3)根據(jù)核子比結(jié)合能來(lái)計(jì)算核能：原子核的結(jié)合能核子比結(jié)合能×核子數(shù)典例2(2020·山東淄博模擬)一個(gè)靜止的鈾核U(原子質(zhì)量為232.037 2 u)放出一個(gè)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 u1.67×1027 kg,1 u相當(dāng)于931 MeV.(1)寫(xiě)出核衰變反應(yīng)方程，并算出該核衰變反應(yīng)中釋放出來(lái)的核能；(2)假設(shè)反應(yīng)中釋放出的核能全部轉(zhuǎn)化為釷核和粒子的動(dòng)能，則釷核獲得的動(dòng)能有多大？【答案】(1)UThHe5.49 MeV(2)0.09 MeV 題組突破訓(xùn)練1(2020·高考全國(guó)卷)在下列描述核過(guò)程的方程中，屬于衰變的是_，屬于衰變的是_，屬于裂變的是_，屬于聚變的是_(填正確答案標(biāo)號(hào))A.CNeB.PSeC.UThHeD.NHeOHE.UnXeSr2nF.HHHen【答案】CABEF【解析】衰變是一種元素衰變成另一種元素過(guò)程中釋放出粒子的現(xiàn)象，選項(xiàng)C為衰變；衰變?yōu)樗プ冞^(guò)程中釋放出粒子的現(xiàn)象，選項(xiàng)A、B均為衰變；重核裂變是質(zhì)量較大的核變成質(zhì)量較小的核的過(guò)程，選項(xiàng)E是常見(jiàn)的一種裂變；聚變是兩個(gè)較輕的核聚合成質(zhì)量較大的核的過(guò)程，選項(xiàng)F是典型的核聚變過(guò)程2(2020·高考全國(guó)卷)大科學(xué)工程“人造太陽(yáng)”主要是將氘核聚變反應(yīng)釋放的能量用來(lái)發(fā)電氘核聚變反應(yīng)方程是：HHHen.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 u931 MeV/c2.氘核聚變反應(yīng)中釋放的核能約為()A3.7 MeVB3.3 MeVC2.7 MeV D0.93 MeV【答案】B【解析】聚變反應(yīng)中的質(zhì)量虧損為m(2×2.013 63.015 01.008 7) u0.003 5 u，則釋放的核能為Emc20.003 5×931 MeV3.3 MeV，B正確3現(xiàn)有兩動(dòng)能均為E00.35 MeV的H在一條直線上相向運(yùn)動(dòng)，兩個(gè)H發(fā)生對(duì)撞后能發(fā)生核反應(yīng)，得到He和新粒子，且在核反應(yīng)過(guò)程中釋放的能量完全轉(zhuǎn)化為He和新粒子的動(dòng)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(yīng)時(shí)質(zhì)量虧損1 u釋放的核能約為931 MeV(如果涉及計(jì)算，結(jié)果保留整數(shù))則下列說(shuō)法正確的是()A核反應(yīng)方程為HHHeHB核反應(yīng)前后不滿足能量守恒定律C新粒子的動(dòng)能約為3 MeVD.He的動(dòng)能約為4 MeV【答案】C題組突破訓(xùn)練一、選擇題1以下是有關(guān)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(shí)能產(chǎn)生光電效應(yīng)，則當(dāng)增大紫外線的照射強(qiáng)度時(shí)，從鋅板表面逸出的光電子的最大初動(dòng)能也隨之增大B每個(gè)核子只跟鄰近的核子發(fā)生核力作用C原子的核式結(jié)構(gòu)模型是由湯姆孫在粒子散射實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上提出的D某放射性原子核經(jīng)過(guò)2次衰變和一次衰變，核內(nèi)質(zhì)子減少2個(gè)【答案】B【解析】根據(jù)愛(ài)因斯坦光電效應(yīng)方程EkmhW0可知，光電子的最大初動(dòng)能與入射光的頻率有關(guān)，而與入射光的強(qiáng)度無(wú)關(guān)，所以增大入射光的強(qiáng)度，光電子的最大初動(dòng)能不變，故選項(xiàng)A錯(cuò)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(xiàng)B正確；原子的核式結(jié)構(gòu)模型是由盧瑟福在粒子散射實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上提出的，故選項(xiàng)C錯(cuò)誤；某放射性原子核經(jīng)過(guò)2次衰變時(shí)，原子核中質(zhì)子減少4個(gè)，中子減少4個(gè)，當(dāng)再經(jīng)過(guò)一次衰變時(shí)，一個(gè)中子又轉(zhuǎn)變?yōu)橐粋€(gè)質(zhì)子，因此核內(nèi)質(zhì)子減少3個(gè)，選項(xiàng)D錯(cuò)誤2(2020·福建漳州模擬)以下說(shuō)法中正確的是()A粒子大角度散射表明粒子很難進(jìn)入原子內(nèi)部B衰變現(xiàn)象說(shuō)明電子是原子核的組成部分C射線是一種波長(zhǎng)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】C3下列說(shuō)法正確的是()A原子的核式結(jié)構(gòu)模型是湯姆孫最早提出的B鈾核(U)衰變?yōu)殂U核(Pb)的過(guò)程中，要經(jīng)過(guò)8次衰變和6次衰變C一個(gè)氫原子從量子數(shù)n3的激發(fā)態(tài)躍遷到基態(tài)時(shí)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(yīng)，可能是因?yàn)檫@束光的強(qiáng)度太小【答案】B【解析】原子的核式結(jié)構(gòu)模型是盧瑟福提出的，A錯(cuò)誤；鈾核(U)衰變?yōu)殂U核(Pb)，先根據(jù)質(zhì)量數(shù)守恒計(jì)算衰變次數(shù)n8，再根據(jù)電荷數(shù)守恒計(jì)算衰變的次數(shù)m822×8926，B正確；一個(gè)氫原子從n3的激發(fā)態(tài)躍遷到基態(tài)時(shí)可能會(huì)釋放1種頻率的光子或2種不同頻率的光子，C錯(cuò)誤；能不能發(fā)生光電效應(yīng)與入射光的強(qiáng)度無(wú)關(guān)，只與入射光的頻率有關(guān)，D錯(cuò)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(huì)釋放出放射性惰性氣體氡，而氡會(huì)發(fā)生放射性衰變，放射出、射線，這些射線會(huì)導(dǎo)致細(xì)胞發(fā)生癌變及呼吸道等方面的疾病根據(jù)有關(guān)放射性知識(shí)可知，下列說(shuō)法正確的是()A氡的半衰期為3.8天，若取4個(gè)氡原子核，經(jīng)7.6天后就剩下一個(gè)原子核了B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(shí)所產(chǎn)生的C射線一般伴隨著或射線產(chǎn)生，在這三種射線中，射線的穿透能力最強(qiáng)，電離能力最弱D發(fā)生衰變時(shí)，生成核與原來(lái)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(jì)規(guī)律，對(duì)單個(gè)或少數(shù)原子核是沒(méi)有意義的，A錯(cuò)誤，根據(jù)3種射線的特性及衰變實(shí)質(zhì)可知B正確，C、D錯(cuò)誤5.氫原子的能級(jí)如圖所示氫原子從n4能級(jí)直接向n1能級(jí)躍遷所放出的光子，恰能使某金屬產(chǎn)生光電效應(yīng)，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W00.85 eVC用一群處于n3能級(jí)的氫原子向低能級(jí)躍遷時(shí)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n1能級(jí)時(shí)，其核外電子在最靠近原子核的軌道上運(yùn)動(dòng)【答案】D6（多選）下列說(shuō)法正確的是()A.Th經(jīng)過(guò)6次衰變和4次衰變后，成為穩(wěn)定的原子核PbB射線一般伴隨著或射線產(chǎn)生，在這三種射線中射線的穿透能力最強(qiáng)，電離能力也最強(qiáng)C衰變的實(shí)質(zhì)是原子核內(nèi)兩個(gè)質(zhì)子和兩個(gè)中子能緊密結(jié)合在一起，在一定條件下以一個(gè)整體從原子核中拋射出來(lái)D衰變中產(chǎn)生的射線實(shí)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(guò)6次衰變和4次衰變后，質(zhì)量數(shù)為A2326×4208，電荷數(shù)為Z902×6482，成為穩(wěn)定的原子核Pb，故選項(xiàng)A正確；射線一般伴隨著或射線產(chǎn)生的，在這三種射線中射線的穿透能力最強(qiáng)，電離能力最弱，故選項(xiàng)B錯(cuò)誤；衰變和衰變都是天然放射現(xiàn)象，均發(fā)生在原子核內(nèi)，選項(xiàng)C正確，D錯(cuò)誤7（多選）(2020·安徽合肥模擬)關(guān)于原子結(jié)構(gòu)和核反應(yīng)的說(shuō)法中正確的是()A盧瑟福在粒子散射實(shí)驗(yàn)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BeHeCnC200萬(wàn)個(gè)U的原子核經(jīng)過(guò)兩個(gè)半衰期后剩下50萬(wàn)個(gè)UD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】AB8（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(dòng)結(jié)束后，14C的比例持續(xù)減少現(xiàn)通過(guò)測(cè)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(shuō)法正確的是()A該古木的年代距今約5 700年B12C、13C、14C具有相同的中子數(shù)C14C衰變?yōu)?4N的過(guò)程中放出射線D增加樣品測(cè)量環(huán)境的壓強(qiáng)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(guò)了一個(gè)半衰期，距今5 700年，選項(xiàng)A正確；C的同位素質(zhì)子數(shù)相同，中子數(shù)不同，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；14C衰變成14N是衰變，選項(xiàng)C正確；改變環(huán)境的壓強(qiáng)不會(huì)改變14C的半衰期，選項(xiàng)D錯(cuò)誤9盧瑟福利用粒子轟擊金箔的實(shí)驗(yàn)研究原子結(jié)構(gòu)，正確反映實(shí)驗(yàn)結(jié)果的示意圖是()【答案】D【解析】根據(jù)原子核式結(jié)構(gòu)，結(jié)合粒子散射實(shí)驗(yàn)的現(xiàn)象分析：絕大部分粒子穿過(guò)金箔后速度方向不改變，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(duì)著金原子核的粒子被彈回，D正確10(2020·湖北六校聯(lián)考)關(guān)于近代物理，下列說(shuō)法正確的是()A衰變現(xiàn)象說(shuō)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(lái)自于重核裂變C一個(gè)氫原子從n3的激發(fā)態(tài)躍遷到基態(tài)時(shí)，能輻射3種不同頻率的光子D粒子散射實(shí)驗(yàn)表明核外電子軌道是量子化的【答案】B11(2020·安徽江南十校聯(lián)考)鈾核(U)經(jīng)過(guò)m次衰變和n次衰變變成鉛核(Pb)，關(guān)于該過(guò)程，下列說(shuō)法中正確的是()Am5，n4B鈾核(U)的比結(jié)合能比鉛核(Pb)的比結(jié)合能小C衰變產(chǎn)物的結(jié)合能之和小于鈾核(U)的結(jié)合能D鈾核(U)衰變過(guò)程的半衰期與溫度和壓強(qiáng)有關(guān)【答案】B【解析】原子核衰變時(shí)質(zhì)量數(shù)守恒，電荷數(shù)守恒，2354m207,92822mn，兩式聯(lián)立解得m7，n4，A項(xiàng)錯(cuò)誤衰變產(chǎn)物的結(jié)合能之和大于鈾核(U)的結(jié)合能，C錯(cuò)誤半衰期由原子核內(nèi)部自身的因素決定，與溫度和壓強(qiáng)無(wú)關(guān)，D項(xiàng)錯(cuò)誤12(2020·湖南長(zhǎng)沙模擬)一個(gè)靜止的鈾核，放在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，它發(fā)生一次衰變后變?yōu)殁Q核，粒子和釷核都在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)某同學(xué)作出如圖所示運(yùn)動(dòng)徑跡示意圖，以下判斷正確的是()A1是粒子的徑跡，2是釷核的徑跡B1是釷核的徑跡，2是粒子的徑跡C3是粒子的徑跡，4是釷核的徑跡D3是釷核的徑跡，4是粒子的徑跡【答案】B【解析】由動(dòng)量守恒可知，靜止的鈾核發(fā)生衰變后，生成的均帶正電的粒子和釷核的動(dòng)量大小相等，但方向相反，由左手定則可知它們的運(yùn)動(dòng)軌跡應(yīng)為“外切”圓，又R，在p和B相等的情況下，R，因q釷>q，則R釷<R，故B正確13（多選）(2020·高考江蘇卷)原子核的比結(jié)合能曲線如圖所示根據(jù)該曲線，下列判斷正確的有()A.He核的結(jié)合能約為14 MeVB.He核比Li核更穩(wěn)定C兩個(gè)H核結(jié)合成He核時(shí)釋放能量D.U核中核子的平均結(jié)合能比Kr核中的大【答案】BC14（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n3軌道；第二次核外電子再?gòu)膎3軌道躍遷到n2軌道，下列說(shuō)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(shì)能減小量均大于電子的動(dòng)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(guò)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(shì)能減小量大于電子的動(dòng)能增加量又由氫原子能級(jí)圖知因躍遷到n3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n3軌道躍遷到n2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(shuō)法正確的是()A人們?cè)谘芯刻烊环派洮F(xiàn)象過(guò)程中發(fā)現(xiàn)了質(zhì)子B鈾核裂變的一種核反應(yīng)方程為UBaKr2nC設(shè)質(zhì)子、中子、粒子的質(zhì)量分別為m1、m2、m3，兩個(gè)質(zhì)子和兩個(gè)中子結(jié)合成一個(gè)粒子，釋放的能量是(2m12m2m3)c2D原子在a、b兩個(gè)能級(jí)的能量分別為Ea、Eb，且Ea>Eb，當(dāng)原子從a能級(jí)躍遷到b能級(jí)時(shí)，放出光子的波長(zhǎng)(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(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，一個(gè)靜止的放射性原子核發(fā)生了一次衰變放射出的粒子(He)在與磁場(chǎng)垂直的平面內(nèi)做圓周運(yùn)動(dòng)，其軌道半徑為R.以m、q分別表示粒子的質(zhì)量和電荷量(1)放射性原子核用X表示，新核的元素符號(hào)用Y表示，寫(xiě)出該衰變的核反應(yīng)方程(2)粒子的圓周運(yùn)動(dòng)可以等效成一個(gè)環(huán)形電流，求圓周運(yùn)動(dòng)的周期和環(huán)形電流大小(3)設(shè)該衰變過(guò)程釋放的核能都轉(zhuǎn)化為粒子和新核的動(dòng)能，新核的質(zhì)量為M，求衰變過(guò)程的質(zhì)量虧損m.【答案】見(jiàn)解析【解析】(1)XYHe(2)設(shè)粒子的速度大小為v，由qvBm，T，得粒子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)周期T環(huán)形電流大小I(3)由qvBm，得v設(shè)衰變后新核Y的速度大小為v，系統(tǒng)動(dòng)量守恒Mvmv0v由mc2Mv2mv2得m17(12分)(2020·江西新余模擬)設(shè)钚的同位素離子Pu靜止在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，該離子沿與磁場(chǎng)垂直的方向放出粒子以后，變成鈾(U)的一個(gè)同位素離子，同時(shí)放出能量為E0.09 MeV的光子(普朗克常量h6.63×1034 J·s，1 eV1.6×1019 J，真空中光速c3×108 m/s)(1)試寫(xiě)出這一過(guò)程的核衰變方程(2)求光子的波長(zhǎng)(3)若不計(jì)光子的動(dòng)量，求粒子與鈾核在該磁場(chǎng)中的回轉(zhuǎn)半徑之比RRU.【答案】見(jiàn)解析18(12分)(2020·陜西寶雞模擬)盧瑟福用粒子轟擊氮核發(fā)現(xiàn)質(zhì)子發(fā)現(xiàn)質(zhì)子的核反應(yīng)為：NHeOH.已知氮核質(zhì)量為mN14.007 53 u，氧核的質(zhì)量為mO17.004 54 u，氦核質(zhì)量mHe4.003 87 u，質(zhì)子(氫核)質(zhì)量為mp1.008 15 u(已知1 u相當(dāng)于931 MeV的能量，結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)求：(1)這一核反應(yīng)是吸收能量還是放出能量的反應(yīng)？相應(yīng)的能量變化為多少？(2)若入射氦核以v03×107 m/s的速度沿兩核中心連線方向轟擊靜止氮核反應(yīng)生成的氧核和質(zhì)子同方向運(yùn)動(dòng)，且速度大小之比為150.求氧核的速度大小【答案】(1)吸收能量1.20 MeV(2)1.8×106 m/s【解析】(1)mmNmHemOmp0.001 29 u.Emc21.20 MeV.故這一核反應(yīng)是吸收能量的反應(yīng)，吸收的能量為1.20 MeV.(2)mHev0mHvHmOvO，又vOvH150，解得vO1.8×106 m/s.19(14分)某同學(xué)采用如圖所示的實(shí)驗(yàn)電路研究光電效應(yīng)，用某單色光照射光電管的陰極K時(shí)，會(huì)發(fā)生光電效應(yīng)現(xiàn)象閉合開(kāi)關(guān)S，在陽(yáng)極A和陰極K之間加上反向電壓，通過(guò)調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器的滑片逐漸增大電壓，直至電流計(jì)中電流恰為零，此時(shí)電壓表的示數(shù)U稱為遏止電壓根據(jù)遏止電壓，可以計(jì)算出光電子的最大初動(dòng)能現(xiàn)分別用頻率為1和2的單色光照射陰極，測(cè)得遏止電壓分別為U1和U2，設(shè)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eU1h1W0eU2h2W0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(yīng)后生成氚核和粒子生成的氚核速度方向與中子的速度方向相反，氚核與粒子的速度之比為78，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(xiě)出核反應(yīng)方程；(2)求氚核和粒子的速度大??；(3)若核反應(yīng)過(guò)程中放出的核能全部轉(zhuǎn)化為粒子和氚核的動(dòng)能，求出質(zhì)量虧損【答案】(1)nLiHHe(2)(3)