高考一輪專題復(fù)習(xí)：第11章 近代物理初步

第1課時(shí)光電效應(yīng)光的波粒二象性考點(diǎn)考級(jí)命題點(diǎn)考查頻率光電效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)規(guī)律(Ⅰ)命題點(diǎn)：光電效應(yīng)的規(guī)律2016·課標(biāo)卷Ⅰ，35(1)光電效應(yīng)方程及光電效應(yīng)圖象(Ⅰ)命題點(diǎn)1：光電效應(yīng)方程及應(yīng)用命題點(diǎn)2：光電效應(yīng)中的Uc-ν圖象命題點(diǎn)3：光電效應(yīng)中的Ek-ν圖象命題點(diǎn)4：光電效應(yīng)中的I-U圖象2017·課標(biāo)卷Ⅲ，192015·課標(biāo)卷Ⅰ，35(1)2017·海南卷，72017·北京卷，18光的波粒二象性物質(zhì)波(Ⅰ)命題點(diǎn)1：對(duì)光的波粒二象性的理解命題點(diǎn)2：物質(zhì)波2015·課標(biāo)卷Ⅱ，35(1)考點(diǎn)一光電效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)規(guī)律(高頻62)1.eq\x(\a\al(光,電,效,應(yīng)))—eq\b\lc\|\rc\(\a\vs4\al\co1(—\x(概念)—在光的照射下，金屬中的電子從表面逸出的,現(xiàn)象，發(fā)射出的電子叫光電子,—\x(條件)—入射光的頻率大于金屬的極限頻率,—\x(規(guī)律)—\b\lc\|\rc\(\a\vs4\al\co1(—每種金屬都有一個(gè)極限頻率,—光電子的最大初動(dòng)能隨入射光頻率的增大,而增大,—光電效應(yīng)的發(fā)生幾乎是瞬時(shí)的，一般不超,過10－9s,—飽和光電流與入射光的強(qiáng)度成正比)),—\x(解釋)—\b\lc\|\rc\(\a\vs4\al\co1(—光子說→空間傳播的光是不連續(xù)的，一份一,份的，每一份為一個(gè)光子，能量ε＝hν,—光電效應(yīng)方程→Ek＝hν－W0))))2．光電效應(yīng)的研究思路(1)兩條線索：(2)兩條對(duì)應(yīng)關(guān)系：eq\x(光強(qiáng)大)→eq\x(光子數(shù)目多)→eq\x(發(fā)射光電子多)→eq\x(光電流大)eq\x(光子頻率高)→eq\x(光子能量大)→eq\x(光電子的最大初動(dòng)能大)[診斷小練](1)只要有光照射在金屬表面上就有光電子從金屬表面逸出．()(2)只要入射光的頻率大于極限頻率，就有光電子從金屬表面逸出．()(3)只要入射光的強(qiáng)度足夠大，光照時(shí)間足夠長(zhǎng)，入射光照射金屬時(shí)就一定能發(fā)生光電效應(yīng)．()(4)從金屬表面逸出光電子的數(shù)目跟照射光的強(qiáng)度成正比．()(5)光電子的最大初動(dòng)能與入射光的頻率有關(guān)，跟光的強(qiáng)度無關(guān)．()【答案】(1)×(2)√(3)×(4)√(5)√命題點(diǎn)光電效應(yīng)的規(guī)律1．(2016·課標(biāo)卷Ⅰ，35(1))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(dòng)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(cuò)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(dòng)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，若低于極限頻率，則沒有光電流產(chǎn)生，故D錯(cuò)誤、E正確．【答案】ACE2．如圖所示為光電管的工作電路圖，分別用波長(zhǎng)為λ0、λ1、λ2的單色光做實(shí)驗(yàn)，已知λ1＞λ0＞λ2.當(dāng)開關(guān)閉合后，用波長(zhǎng)為λ0的單色光照射光電管的陰極K時(shí)，電流表有示數(shù)，則下列說法正確的是()A．光電管陰極材料的逸出功與入射光無關(guān)B．若用波長(zhǎng)為λ1的單色光進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，則電流表的示數(shù)一定為零C．若僅增大電源的電動(dòng)勢(shì)，則電流表的示數(shù)一定增大D．若僅將電源的正負(fù)極對(duì)調(diào)，則電流表的示數(shù)可能為零【解析】光電管陰極材料的逸出功只與材料有關(guān)．而與入射光的頻率、入射光的強(qiáng)度無關(guān)，A正確．用波長(zhǎng)為λ0的光照射陰極K時(shí)，電路中有光電流，可知波長(zhǎng)為λ0的光照射陰極K時(shí)，發(fā)生了光電效應(yīng)；若用波長(zhǎng)為λ1(λ1>λ0)的光照射陰極K時(shí)，雖然入射光的頻率變小，但仍可能大于陰極的極限頻率，仍可能發(fā)生光電效應(yīng)，因此電流表的示數(shù)可能不為零，B錯(cuò)誤．僅增大電路中電源的電動(dòng)勢(shì)，光電管兩端電壓增大，當(dāng)達(dá)到飽和電流后，電流表的示數(shù)不再增大，C錯(cuò)誤．將電路中電源的正負(fù)極對(duì)調(diào)，光電子做減速運(yùn)動(dòng)，還可能到達(dá)陽(yáng)極，所以還可能有光電流；若電源電動(dòng)勢(shì)大于光電管的遏止電壓，電子到達(dá)不了陽(yáng)極，則此時(shí)電流表的示數(shù)可以為零，D正確．【答案】AD考點(diǎn)二光電效應(yīng)方程及光電效應(yīng)圖象(高頻63)1．三個(gè)關(guān)系(1)愛因斯坦光電效應(yīng)方程Ek＝hν－W0.(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Ek＝eUc，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νc的關(guān)系是W0＝hνc.2．四類圖象[診斷小練](1)只要光照射的時(shí)間足夠長(zhǎng)，任何金屬都能發(fā)生光電效應(yīng)．()(2)光電子就是光子．()(3)極限頻率越大的金屬材料逸出功越大．()(4)從金屬表面出來的光電子的最大初動(dòng)能越大，這種金屬的逸出功越?。?)(5)入射光的頻率越大，逸出功越大．()【答案】(1)×(2)×(3)√(4)×(5)×命題點(diǎn)1光電效應(yīng)方程及應(yīng)用3．(2017·課標(biāo)卷Ⅲ，19)在光電效應(yīng)實(shí)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(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．下列說法正確的是()A．若νa>νb，則一定有Ua＜UbB．若νa>νb，則一定有Eka＞EkbC．若Ua＜Ub，則一定有Eka＜EkbD．若νa>νb，則一定有hνa－Eka＞hνb－Ekb【解析】光電效應(yīng)中遏止電壓與最大初動(dòng)能之間的關(guān)系為eU＝Ek，根據(jù)光電效應(yīng)方程可知Ek＝hν－W0，若νa＞νb，則Eka＞Ekb，Ua＞Ub，選項(xiàng)A錯(cuò)誤，選項(xiàng)B正確；若Ua＜Ub，則Eka＜Ekb，選項(xiàng)C正確；由光電效應(yīng)方程可得W0＝hν－Ek，則hνa－Eka＝hνb－Ekb，選項(xiàng)D錯(cuò)誤．【答案】BC4．(2017·海南卷，7)三束單色光1、2和3的波長(zhǎng)分別為λ1、λ2和λ3(λ1>λ2>λ3)．分別用這三束光照射同一種金屬．已知用光束2照射時(shí)，恰能產(chǎn)生光電子，下列說法正確的是()A．用光束1照射時(shí)，不能產(chǎn)生光電子B．用光束3照射時(shí)，不能產(chǎn)生光電子C．用光束2照射時(shí)，光越強(qiáng)，單位時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生的光電子數(shù)目越多D．用光束2照射時(shí)，光越強(qiáng)，產(chǎn)生的光電子最大初動(dòng)能越大【解析】依據(jù)波長(zhǎng)與頻率的關(guān)系：λ＝eq\f(c,ν)，因λ1>λ2>λ3，那么ν1<ν2<ν3；由于用光束2照射時(shí)，恰能產(chǎn)生光電子，因此用光束1照射時(shí)，不能產(chǎn)生光電子，而光束3照射時(shí)，一定能產(chǎn)生光電子，故A正確，B錯(cuò)誤；用光束2照射時(shí)，光越強(qiáng)，單位時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生的光電子數(shù)目越多，而由光電效應(yīng)方程：Ekm＝hν－W，可知，光電子的最大初動(dòng)能與光的強(qiáng)弱無關(guān)，故C正確，D錯(cuò)誤．【答案】AC命題點(diǎn)2光電效應(yīng)中的Uc-ν圖象5．(2015·課標(biāo)卷Ⅰ，35(1))在某次光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)中，得到的遏止電壓Uc與入射光的頻率ν的關(guān)系如圖所示．若該直線的斜率和截距分別為k和b，電子電荷量的絕對(duì)值為e，則普朗克常量可表示為________，所用材料的逸出功可表示為________.【解析】光電效應(yīng)中，入射光子能量hν，克服逸出功W0后多余的能量轉(zhuǎn)換為電子動(dòng)能，反向遏止電壓eUc＝hν－W0，整理得Uc＝eq\f(h,e)ν－eq\f(W0,e)，斜率即eq\f(h,e)＝k，所以普朗克常量h＝ek，截距為b，即eb＝－W0，所以逸出功W0＝－eb.【答案】ek－eb6．(2018·河南鶴壁模擬)利用圖甲所示的實(shí)驗(yàn)裝置觀測(cè)光電效應(yīng)，已知實(shí)驗(yàn)中測(cè)得某種金屬的遏止電壓Uc與入射頻率ν之間的關(guān)系如圖乙所示，電子的電荷量為e＝1.6×10－19C，則()A．普朗克常量為eq\f(eν1,U1)B．該金屬的逸出功為eU1C．電源的右端為正極D．若電流表的示數(shù)為10μA，則每秒內(nèi)從陰極發(fā)出的光電子數(shù)的最小值為6.25×1012【解析】由愛因斯坦光電效應(yīng)方程可知，Uc＝eq\f(hν,e)－eq\f(W0,e)，知題圖乙圖線的斜率eq\f(U1,ν1)＝eq\f(h,e)，則普朗克常量h＝eq\f(eU1,ν1)，該金屬的逸出功為W0＝hν1＝eU1，A錯(cuò)誤，B正確；電源左端為正極，右端為負(fù)極，C錯(cuò)誤；每秒內(nèi)發(fā)出的光電子的電荷量為q＝It＝10×10－6×1C＝10－5C，而n＝eq\f(q,e)，故每秒內(nèi)至少發(fā)出6.25×1013個(gè)光電子，D錯(cuò)誤．【答案】B命題點(diǎn)3光電效應(yīng)中的Ek-ν圖象7．愛因斯坦因提出了光量子概念并成功地解釋光電效應(yīng)的規(guī)律而獲得1921年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)．某種金屬逸出光電子的最大初動(dòng)能Ek與入射光頻率ν的關(guān)系如圖所示，其中νc為極限頻率．從圖中可以確定的是()A．逸出功與ν有關(guān) B．Ek與入射光強(qiáng)度成正比C．當(dāng)ν＜νc時(shí)，會(huì)逸出光電子 D．圖中直線的斜率與普朗克常量有關(guān)【解析】由愛因斯坦光電效應(yīng)方程Ek＝hν－W0和W0＝hνc(W0為金屬的逸出功)可得，Ek＝hν－h(huán)νc，可見圖象的斜率表示普朗克常量，D正確；只有ν≥νc時(shí)才會(huì)發(fā)生光電效應(yīng)，C錯(cuò)；金屬的逸出功只和金屬的極限頻率有關(guān)，與入射光的頻率無關(guān)，A錯(cuò)；最大初動(dòng)能取決于入射光的頻率，而與入射光的強(qiáng)度無關(guān)，B錯(cuò)．【答案】D命題點(diǎn)4光電效應(yīng)中的I-U圖象8．如圖所示為用某金屬研究光電效應(yīng)規(guī)律得到的光電流隨電壓變化關(guān)系的圖象，用單色光1和單色光2分別照射該金屬時(shí)，逸出的光電子的最大初動(dòng)能分別為Ek1和Ek2，普朗克常量為h，則下列說法正確的是()A．Ek1>Ek2 B．單色光1的頻率比單色光2的頻率高C．增大單色光1的強(qiáng)度，其遏止電壓會(huì)增大 D．單色光1和單色光2的頻率之差為eq\f(Ek1－Ek2,h)【解析】由于Ek1＝e|Uc1|，Ek2＝e|Uc2|，所以Ek1<Ek2，A錯(cuò)誤；由Ek＝hν－W0可知，單色光1的頻率比單色光2的頻率低，B錯(cuò)誤；只增大照射光的強(qiáng)度，光電子的最大初動(dòng)能不變，因此遏止電壓不變，C錯(cuò)誤；Ek1＝hν1－W0，Ek2＝hν2－W0，得ν1－ν2＝eq\f(Ek1－Ek2,h)，D正確．【答案】D考點(diǎn)三光的波粒二象性物質(zhì)波(高頻64)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)λ＝eq\f(h,p)，p為運(yùn)動(dòng)物體的動(dòng)量，h為普朗克常量．3．光既具有粒子性，又具有波動(dòng)性，對(duì)光的波粒二象性的理解項(xiàng)目?jī)?nèi)容說明光的粒子性(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)出粒子性(2)少量或個(gè)別光子容易顯示出光的粒子性粒子的含義是“不連續(xù)的”、“一份一份的”，光的粒子即光子光的波動(dòng)性(1)足夠多的光在傳播時(shí)，表現(xiàn)出波動(dòng)的性質(zhì)(2)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)律來描述光的波動(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，光的波動(dòng)性不同于宏觀概念的波波和粒子的對(duì)立與統(tǒng)一宏觀世界：波和粒子是相互對(duì)立的概念微觀世界：波和粒子是統(tǒng)一的．光子說并未否定波動(dòng)性，光子能量E＝hν＝eq\f(hc,λ)，其中，ν和λ就是描述波的兩個(gè)物理量[診斷小練](1)少量或個(gè)別光子的行為顯示出光的粒子性．()(2)光電效應(yīng)現(xiàn)象說明光具有粒子性．()(3)光的波動(dòng)性和粒子性是相互矛盾的，有光波動(dòng)性就沒有粒子性，有粒子性就沒有波動(dòng)性．()(4)光的波動(dòng)性是光子本身的一種屬性，是由光子之間的相互作用產(chǎn)生的．()【答案】(1)√(2)√(3)×(4)×命題點(diǎn)1對(duì)光的波粒二象性的理解9．(2015·課標(biāo)卷Ⅱ，35(1))實(shí)物粒子和光都具有波粒二象性．下列事實(shí)中突出體現(xiàn)波動(dòng)性的是________.A．電子束通過雙縫實(shí)驗(yàn)裝置后可以形成干涉圖樣B．β射線在云室中穿過會(huì)留下清晰的徑跡C．人們利用慢中子衍射來研究晶體的結(jié)構(gòu)D．人們利用電子顯微鏡觀測(cè)物質(zhì)的微觀結(jié)構(gòu)E．光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)中，光電子的最大初動(dòng)能與入射光的頻率有關(guān)，與入射光的強(qiáng)度無關(guān)【解析】電子束通過雙縫實(shí)驗(yàn)裝置后可以形成干涉圖樣，可以說明電子是一種波，故A正確；β射線在云室中穿過會(huì)留下清晰的徑跡，可以說明β射線是一種粒子，故B錯(cuò)誤；人們利用慢中子衍射來研究晶體的結(jié)構(gòu)，中子衍射說明中子是一種波，故C正確；人們利用電子顯微鏡觀測(cè)物質(zhì)的微觀結(jié)構(gòu)，利用了電子束的衍射現(xiàn)象，說明電子束是一種波，故D正確；光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)中，光電子的最大初動(dòng)能與入射光的頻率有關(guān)，與入射光的強(qiáng)度無關(guān)，說明光是一種粒子，故E錯(cuò)誤．【答案】ACD10．(2018·湖南確山期末)對(duì)光的認(rèn)識(shí)，下列說法錯(cuò)誤的是()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)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．光的波動(dòng)二象性應(yīng)理解為：在某種場(chǎng)合下光的波動(dòng)性表現(xiàn)得明顯，在另外的某種場(chǎng)合下，光的粒子性表現(xiàn)得明顯【解析】根據(jù)波粒二象性可知個(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，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，光的波粒二象性可理解為：在某種場(chǎng)合下光的波動(dòng)性表現(xiàn)得明顯，在另外的某種場(chǎng)合下，光的粒子性表現(xiàn)得明顯，但兩者不矛盾，不能說光表現(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，C錯(cuò)誤．【答案】C命題點(diǎn)2物質(zhì)波11．(2015·江蘇卷，12C(1))波粒二象性是微觀世界的基本特征，以下說法正確的有________.A．光電效應(yīng)現(xiàn)象揭示了光的粒子性B．熱中子束射到晶體上產(chǎn)生衍射圖樣說明中子具有波動(dòng)性C．黑體輻射的實(shí)驗(yàn)規(guī)律可用光的波動(dòng)性解釋D．動(dòng)能相等的質(zhì)子和電子，它們的德布羅意波長(zhǎng)也相等【解析】光電效應(yīng)說明光的粒子性，所以A正確；熱中子束在晶體上產(chǎn)生衍射圖樣，即運(yùn)動(dòng)的實(shí)物粒子具有波的特性，即說明中子具有波動(dòng)性，所以B正確；黑體輻射的實(shí)驗(yàn)規(guī)律說明電磁輻射具有量子化，即黑體輻射是不連續(xù)的、一份一份的，所以黑體輻射用光的粒子性解釋，即C錯(cuò)誤；根據(jù)德布羅意波長(zhǎng)公式λ＝eq\f(h,p)，p2＝2mEk，又質(zhì)子的質(zhì)量大于電子的質(zhì)量，所以動(dòng)能相等的質(zhì)子和電子，質(zhì)子的德布羅意波長(zhǎng)較短，所以D錯(cuò)誤．【答案】AB波粒二象性的“三個(gè)易錯(cuò)”(1)光子表現(xiàn)為波動(dòng)性，并不否認(rèn)光子具有粒子性．(2)宏觀物體也具有波動(dòng)性．(3)微觀粒子的波動(dòng)性與機(jī)械波不同，微觀粒子的波是概率波.[高考真題]1．(2017·北京卷，18)2017年年初，我國(guó)研制的“大連光源”——極紫外自由電子激光裝置，發(fā)出了波長(zhǎng)在100nm(1nm＝10－9m)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(gè)處于極紫外波段的光子所具有的能量可以電離一個(gè)分子，但又不會(huì)把分子打碎．據(jù)此判斷，能夠電離一個(gè)分子的能量約為(取普朗克常量h＝6.6×10－34J·s，真空光速c＝3×108m/s)()A．10－21J B．10－18JC．10－15J D．10－12J【解析】一個(gè)處于極紫外波段的光子所具有的能量E＝hν＝heq\f(c,λ)＝6.6×10－34×eq\f(3×108,10－7)J≈10－18J，選項(xiàng)B正確．【答案】B2．(2015·上海卷，11)某光源發(fā)出的光由不同波長(zhǎng)的光組成，不同波長(zhǎng)的光的強(qiáng)度如圖所示，表中給出了一些材料的極限波長(zhǎng)，用該光源發(fā)出的光照射表中材料()材料鈉銅鉑極限波長(zhǎng)(nm)541268196A.僅鈉能產(chǎn)生光電子B．僅鈉、銅能產(chǎn)生光電子C．僅銅、鉑能產(chǎn)生光電子D．都能產(chǎn)生光電子【解析】根據(jù)愛因斯坦光電效應(yīng)方程可知，只要光源的波長(zhǎng)小于某金屬的極限波長(zhǎng)，就有光電子逸出，該光源發(fā)出的光的波長(zhǎng)有的小于100nm，即小于鈉、銅、鉑三種金屬的極限波長(zhǎng)，故都能產(chǎn)生光電子，故D正確，A、B、C錯(cuò)誤．【答案】D3．(2014·海南卷，17(1))在光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)中，用同一種單色光，先后照射鋅和銀的表面，都能產(chǎn)生光電效應(yīng)．對(duì)于這兩個(gè)過程，下列四個(gè)物理量中，一定不同的是________.A．遏止電壓 B．飽和光電流C．光電子的最大初動(dòng)能 D．逸出功【解析】同一束光照射不同的金屬，一定相同的是入射光的光子能量，不同的金屬，逸出功不同，根據(jù)光電效應(yīng)方程Ek＝hν－W0知，最大初動(dòng)能不同，則遏止電壓不同；同一束光照射，光中的光子數(shù)目相等，所以飽和光電流是相同的．【答案】ACD[名校模擬]4．(2018·邢臺(tái)市高三上學(xué)期高三初考)研究光電效應(yīng)的電路如圖所示．用頻率相同、強(qiáng)度不同的光分別照射密封真空管的鈉極板(陰極K)，鈉極板發(fā)射出的光電子被陽(yáng)極A吸收，在電路中形成光電流．下列光電流I與A、K之間的電壓UAK的關(guān)系圖象中，正確的是()【解析】由于光的頻率相同，所以對(duì)應(yīng)的反向遏止電壓相同，選項(xiàng)A、B錯(cuò)誤；發(fā)生光電效應(yīng)時(shí)，在同樣的加速電壓下，光強(qiáng)度越大，逸出的光電子數(shù)目越多，形成的光電流越大，所以C正確，D錯(cuò)誤．【答案】C5．(2018·江西南昌模擬)如圖所示為研究光電效應(yīng)現(xiàn)象的裝置，陰極K與滑動(dòng)變阻器的中心抽頭c相連，當(dāng)滑動(dòng)觸頭P從a移到c的過程中，光電流始終為零，為了產(chǎn)生光電流，可采取的措施是()A．增大入射光的強(qiáng)度 B．增大入射光的頻率C．將P從c向a移動(dòng) D．將P從c向b移動(dòng)【解析】能否產(chǎn)生光電效應(yīng)與入射光的強(qiáng)度無關(guān)，故A錯(cuò)誤；增大入射光的頻率，當(dāng)入射光的頻率大于金屬的極限頻率時(shí)，產(chǎn)生光電效應(yīng)，金屬中有光電子逸出，電路中能產(chǎn)生光電流，故B正確；將P從c向a移動(dòng)，P點(diǎn)電勢(shì)大于c點(diǎn)的電勢(shì)，光電管加上正向電壓，但不能產(chǎn)生光電效應(yīng)，沒有光電流形成，故C錯(cuò)誤；將P從c向b移動(dòng)，不能產(chǎn)生光電效應(yīng)，沒有光電流形成，故D錯(cuò)誤．【答案】B6．(2018·保定市高三第一學(xué)期月考)如圖所示，當(dāng)弧光燈發(fā)出的光經(jīng)一狹縫后，在鋅板上形成明暗相間的條紋，同時(shí)與鋅板相連的驗(yàn)電器鋁箔有張角，則該實(shí)驗(yàn)()A．只能證明光具有波動(dòng)性B．只能證明光具有粒子性C．只能證明光能夠發(fā)生衍射D．證明光具有波粒二象性【解析】弧光燈發(fā)出的光經(jīng)一狹縫后，在鋅板上形成明暗相間的條紋，這是光的衍射，證明了光具有波動(dòng)性．驗(yàn)電器鋁箔有張角，說明鋅板發(fā)生了光電效應(yīng)，則證明了光具有粒子性，所以該實(shí)驗(yàn)證明了光具有波粒二象性，D正確．【答案】D課時(shí)作業(yè)(三十四)[基礎(chǔ)小題練]1．根據(jù)愛因斯坦光子說，光子能量E等于(h為普朗克常量，c、λ為真空中的光速和波長(zhǎng))()A．heq\f(c,λ) B．heq\f(λ,c)C.hλ D．eq\f(h,λ)【解析】根據(jù)E＝hν，ν＝eq\f(c,λ)得：E＝heq\f(c,λ)，故A對(duì)．【答案】A2．在光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)中，用單色光照射某種金屬表面，有光電子逸出，則光電子的最大初動(dòng)能取決于入射光的()A．頻率 B．強(qiáng)度C．照射時(shí)間 D．光子數(shù)目【解析】由愛因斯坦光電效應(yīng)方程Ek＝hν－W0可知，Ek只與頻率ν有關(guān)，故選項(xiàng)B、C、D錯(cuò)，選項(xiàng)A正確．【答案】A3．頻率為ν的光照射某金屬時(shí)，產(chǎn)生光電子的最大初動(dòng)能為Ekm.改為頻率為2ν的光照射同一金屬，所產(chǎn)生光電子的最大初動(dòng)能為(h為普朗克常量)()A．Ekm－h(huán)ν B．2EkmC．Ekm＋hν D．Ekm＋2hν【解析】根據(jù)愛因斯坦光電效應(yīng)方程得：Ekm＝hν－W0，若入射光頻率變?yōu)?ν，則Ekm′＝h·2ν－W0＝2hν－(hν－Ekm)＝hν＋Ekm，故選C.【答案】C4．三種不同的入射光A、B、C分別射在三種不同的金屬a、b、c表面，均恰能使金屬中逸出光電子，若三種入射光的波長(zhǎng)λA>λB>λC，則()A．用入射光A照射金屬b和c，金屬b和c均可發(fā)生光電效應(yīng)現(xiàn)象B．用入射光A和B照射金屬c，均可使金屬c發(fā)生光電效應(yīng)現(xiàn)象C．用入射光C照射金屬a和b，金屬a、b均可發(fā)生光電效應(yīng)現(xiàn)象D．用入射光B和C照射金屬a，均可使金屬a發(fā)生光電效應(yīng)現(xiàn)象【解析】恰能使金屬逸出光電子，說明入射光的頻率恰好等于金屬的截止頻率，由題意知入射光的頻率νA<νB<νC，A的頻率最小，用入射光A照射金屬b和c，金屬b和c均不能發(fā)生光電效應(yīng)，A錯(cuò)誤；A、B光的頻率都小于C的頻率，用入射光A和B照射金屬c，金屬c不能發(fā)生光電效應(yīng)，B錯(cuò)誤；C的頻率比A、B的頻率都大，所以用入射光C照射金屬a和b，金屬a、b均可發(fā)生光電效應(yīng)，C正確；A的頻率小于B、C的頻率，所以用入射光B、C照射金屬a，均可使金屬a發(fā)生光電效應(yīng)，D正確．【答案】CD5.某金屬在光的照射下發(fā)生光電效應(yīng)，光電子的最大初動(dòng)能Ek與入射光頻率ν的關(guān)系如圖所示，則()A．普朗克常量為eq\f(νc,E)B．入射光的頻率為3νc時(shí)，逸出的光電子的最大初動(dòng)能為2EC．頻率大于2νc的入射光照射該金屬時(shí)才會(huì)發(fā)生光電效應(yīng)D．若光在真空中的速度為c，則波長(zhǎng)大于eq\f(c,νc)的光照射該金屬時(shí)才會(huì)發(fā)生光電效應(yīng)【解析】由光電效應(yīng)方程Ek＝hν－W0，結(jié)合圖象可知金屬的逸出功W0＝E，極限頻率為νc，所以hνc－W0＝0，解得h＝eq\f(E,νc)，A錯(cuò)誤；由光電效應(yīng)方程Ek＝hν－W0，則Ek′＝h·3νc－W0＝2E，B正確；由題圖可知頻率不低于νc的入射光照射該金屬時(shí)會(huì)發(fā)生光電效應(yīng)，即波長(zhǎng)不大于eq\f(c,νc)的光照射該金屬時(shí)才會(huì)發(fā)生光電效應(yīng)，C、D錯(cuò)誤．【答案】B6．如圖甲所示為某實(shí)驗(yàn)小組成員研究某金屬發(fā)生光電效應(yīng)的遏止電壓隨照射光頻率變化關(guān)系的實(shí)驗(yàn)裝置，圖乙為實(shí)驗(yàn)得到的遏止電壓隨照射光頻率變化的關(guān)系圖象，電子的電荷量e＝1.6×10－19C，則下列說法正確的是()A．圖甲中滑動(dòng)變阻器的滑片移到最左端，電流計(jì)G的示數(shù)為零B．由圖乙得普朗克常量為6.4×10－33J·sC．由圖乙可知，該金屬的極限頻率為5.0×1014HzD．當(dāng)照射光的頻率為17.5×1014Hz時(shí)，逸出的光電子的最大初動(dòng)能為3.2×10－19J【解析】當(dāng)題圖甲中滑動(dòng)變阻器的滑片移到最左端，光照射金屬發(fā)生光電效應(yīng)，回路中仍有光電流，電流計(jì)的示數(shù)不為零，A項(xiàng)錯(cuò)誤；由Uc＝eq\f(h,e)ν－eq\f(h,e)v0可知，圖象的斜率eq\f(h,e)＝eq\f(2,5×1014)V·s，得h＝6.4×10－34J·s，B項(xiàng)錯(cuò)誤；當(dāng)Uc＝0時(shí)，ν＝ν0＝5.0×1014Hz，C項(xiàng)正確；當(dāng)照射光的頻率為17.5×1014Hz時(shí)，逸出的光電子的最大初動(dòng)能為Ek＝eUc＝8.0×10－19J，D項(xiàng)錯(cuò)誤．【答案】C[創(chuàng)新導(dǎo)向練]7．科學(xué)探究——利用光電管探究光電效應(yīng)的規(guī)律如圖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()A．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(zhǎng)，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(cuò)誤，B正確．波長(zhǎng)λ＝0.5μm的光子的頻率ν＝eq\f(c,λ)＝eq\f(3×108,0.5×10－6)Hz＝6×1014Hz＞4.5×1014Hz，可發(fā)生光電效應(yīng)，所以C正確．【答案】BC8．科學(xué)探究——用圖象法研究光電效應(yīng)的規(guī)律如圖所示是某金屬在光的照射下，光電子的最大初動(dòng)能Ek與入射光的波長(zhǎng)的倒數(shù)(eq\f(1,λ))的關(guān)系圖象，由圖象可知()A．圖象中的λ0是產(chǎn)生光電效應(yīng)的最小波長(zhǎng)B．普朗克常量和光速的乘積hc＝Eλ0C．該金屬的逸出功等于－ED．若入射光的波長(zhǎng)為eq\f(λ0,3)，產(chǎn)生的光電子的最大初動(dòng)能為2E【解析】圖象中的λ0是產(chǎn)生光電效應(yīng)的最大波長(zhǎng)，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；根據(jù)愛因斯坦光電效應(yīng)方程，光電子的最大初動(dòng)能Ek與入射光的波長(zhǎng)的倒數(shù)eq\f(1,λ)的關(guān)系圖象對(duì)應(yīng)的函數(shù)關(guān)系式為Ek＝hceq\f(1,λ)－W，由圖象可知Ek＝0時(shí)，hc＝Eλ0，選項(xiàng)B正確；由Ek＝hceq\f(1,λ)－W，并結(jié)合關(guān)系圖象可得該金屬的逸出功W＝E，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；若入射光的波長(zhǎng)為eq\f(λ0,3)，由Ek＝hceq\f(1,λ)－W，解得Ek＝hceq\f(1,λ)－W＝3E－E＝2E，即產(chǎn)生的光電子的最大初動(dòng)能為2E，選項(xiàng)D正確．【答案】BD9．生活科技——光的粒子性在激光器原理中的體現(xiàn)某半導(dǎo)體激光器發(fā)射波長(zhǎng)為1.5×10－6m，功率為5.0×10－3W的連續(xù)激光．已知可見光波長(zhǎng)的數(shù)量級(jí)為10－7m，普朗克常量h＝6.63×10－34J·s，該激光器發(fā)出的()A．是紫外線B．是紅外線C．光子能量約為1.3×10－18JD．光子數(shù)約為每秒3.8×1016個(gè)【解析】由于該激光器發(fā)出的光波波長(zhǎng)比可見光長(zhǎng)，所以發(fā)出的是紅外線，A錯(cuò)誤，B正確．光子能量E＝hν＝heq\f(c,λ)≈1.3×10－19J，C錯(cuò)誤．每秒發(fā)射的光子數(shù)n＝eq\f(P×1,E)≈3.8×1016個(gè)，D正確．【答案】BD10．實(shí)驗(yàn)探索——用雙縫干涉實(shí)驗(yàn)探究光的波粒二象性用很弱的光做雙縫干涉實(shí)驗(yàn)，把入射光減弱到可以認(rèn)為光源和感光膠片之間不可能同時(shí)有兩個(gè)光子存在，如圖所示是不同數(shù)量的光子照射到感光膠片上得到的照片．這些照片說明()A．光只有粒子性沒有波動(dòng)性B．光只有波動(dòng)性沒有粒子性C．少量光子的運(yùn)動(dòng)顯示波動(dòng)性，大量光子的運(yùn)動(dòng)顯示粒子性D．少量光子的運(yùn)動(dòng)顯示粒子性，大量光子的運(yùn)動(dòng)顯示波動(dòng)性【解析】光具有波粒二象性，這些照片說明少量光子的運(yùn)動(dòng)顯示粒子性，大量光子的運(yùn)動(dòng)顯示波動(dòng)性，故D正確．【答案】D[綜合提升練]11．紫光在真空中的波長(zhǎng)為4.5×10－7m，問：(h＝6.63×10－34J·s，c＝3×108m/s)(1)紫光光子的能量是多少？(2)用它照射極限頻率υc＝4.62×1014Hz的金屬鉀能否產(chǎn)生光電效應(yīng)？(3)若(2)能產(chǎn)生光電效應(yīng)，則光電子的最大初動(dòng)能為多少？【解析】(1)E＝hν＝heq\f(c,λ)＝4.42×10－19J.(2)ν＝eq\f(c,λ)≈6.67×1014Hz，因?yàn)棣停睛蚦，所以能產(chǎn)生光電效應(yīng)．(3)光電子的最大初動(dòng)能Ek＝hν－W0＝h(ν－νc)≈1.36×10－19J.【答案】(1)4.42×10－19J(2)能(3)1.36×10－19J12．如圖所示，當(dāng)開關(guān)S斷開時(shí)，用光子能量為2.5eV的一束光照射陰極P，發(fā)現(xiàn)電流表讀數(shù)不為零．合上開關(guān)，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器，發(fā)現(xiàn)當(dāng)電壓表讀數(shù)小于0.60V時(shí)，電流表讀數(shù)仍不為零；當(dāng)電壓表讀數(shù)大于或等于0.60V時(shí)，電流表讀數(shù)為零．(1)求此時(shí)光電子的最大初動(dòng)能的大小；(2)求該陰極材料的逸出功．【解析】設(shè)用光子能量為2.5eV的光照射時(shí)，光電子的最大初動(dòng)能為Ek，陰極材料逸出功為W0.反向電壓達(dá)到U＝0.60V時(shí)，具有最大初動(dòng)能的光電子到不了陽(yáng)極，因此eU＝Ek由光電效應(yīng)方程得Ek＝hν－W0由以上兩式得Ek＝0.6eV，W0＝1.9eV.【答案】(1)0.6eV(2)1.9eV第2課時(shí)原子結(jié)構(gòu)與原子核考點(diǎn)考級(jí)命題點(diǎn)考查頻率原子的核式結(jié)構(gòu)(Ⅰ)命題點(diǎn)1：α粒子散射實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象及分析命題點(diǎn)2：科學(xué)實(shí)驗(yàn)與物理學(xué)史2014·課標(biāo)卷Ⅱ，35(1)玻爾理論(Ⅰ)命題點(diǎn)1：玻爾理論命題點(diǎn)2：能級(jí)躍遷————原子核及核反應(yīng)(Ⅰ)命題點(diǎn)1：衰變命題點(diǎn)2：放射現(xiàn)象命題點(diǎn)3：核反應(yīng)方程2016·課標(biāo)卷Ⅱ，35(1)2016·課標(biāo)卷Ⅲ，35(1)2014·課標(biāo)卷Ⅰ，35(1)2013·課標(biāo)卷Ⅰ，35(1)2013·課標(biāo)卷Ⅱ，35(1)2017·天津卷，1核力與核能(Ⅰ)命題點(diǎn)1：對(duì)核能的理解命題點(diǎn)2：核能的計(jì)算及綜合應(yīng)用2017·課標(biāo)卷Ⅰ，172017·課標(biāo)卷Ⅱ，152017·江蘇卷，12C(1)2017·北京卷，23考點(diǎn)一原子的核式結(jié)構(gòu)(高頻65)1．電子的發(fā)現(xiàn)英國(guó)物理學(xué)家湯姆孫在研究陰極射線時(shí)發(fā)現(xiàn)了電子，提出了原子的“棗糕模型”．2．原子的核式結(jié)構(gòu)(1)1909～1911年，英籍物理學(xué)家盧瑟福進(jìn)行了α粒子散射實(shí)驗(yàn)，提出了核式結(jié)構(gòu)模型．(2)α粒子散射實(shí)驗(yàn)的結(jié)果：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)的角度甚至大于90°，也就是說它們幾乎被“撞了回來”，如圖所示．(3)原子的核式結(jié)構(gòu)模型：原子中帶正電的原子核的體積很小，但幾乎占有全部質(zhì)量，電子在原子核的外面運(yùn)動(dòng)．[診斷小練](1)最早發(fā)現(xiàn)電子的是法國(guó)物理學(xué)家湯姆遜．()(2)英國(guó)物理學(xué)家盧瑟福用α粒子轟擊氮核發(fā)現(xiàn)并提出了核式結(jié)構(gòu)模型．()(3)在α粒子散射實(shí)驗(yàn)中，偏轉(zhuǎn)角度最大的說明靠近原子核最近．()(4)在α粒子散射實(shí)驗(yàn)中，用鋁片做實(shí)驗(yàn)材料最好．()【答案】(1)×(2)×(3)√(4)×命題點(diǎn)1α粒子散射實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象及分析1．在盧瑟福α粒子散射實(shí)驗(yàn)中，有少數(shù)α粒子發(fā)生了大角度偏轉(zhuǎn)，其原因是()A．原子的正電荷和絕大部分質(zhì)量集中在一個(gè)很小的核上B．正電荷在原子內(nèi)是均勻分布的C．原子中存在著帶負(fù)電的電子D．原子只能處于一系列不連續(xù)的能量狀態(tài)中【解析】盧瑟福α粒子散射實(shí)驗(yàn)中使盧瑟福驚奇的就是α粒子發(fā)生了較大角度的偏轉(zhuǎn)，這是由于α粒子帶正電，而原子核極小，且原子核帶正電，A正確，B錯(cuò)誤；α粒子能接近原子核的機(jī)會(huì)很小，大多數(shù)α粒子都從核外的空間穿過，而與電子碰撞時(shí)如同子彈碰到塵埃一樣，運(yùn)動(dòng)方向不會(huì)發(fā)生改變．C、D的說法沒錯(cuò)，但與題意不符．【答案】A命題點(diǎn)2科學(xué)實(shí)驗(yàn)與物理學(xué)史2．(2014·課標(biāo)卷Ⅱ，35(1))在人類對(duì)微觀世界進(jìn)行探索的過程中，科學(xué)實(shí)驗(yàn)起到了非常重要的作用．下列說法符合歷史事實(shí)的是________.A．密立根通過油滴實(shí)驗(yàn)測(cè)出了基本電荷的數(shù)值B．貝克勒爾通過對(duì)天然放射現(xiàn)象的研究，發(fā)現(xiàn)了原子中存在原子核C．居里夫婦從瀝青鈾礦中分離出了釙(Po)和鐳(Ra)兩種新元素D．盧瑟福通過α粒子散射實(shí)驗(yàn)證實(shí)了在原子核內(nèi)部存在質(zhì)子E．湯姆遜通過陰極射線在電場(chǎng)和磁場(chǎng)中偏轉(zhuǎn)的實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)了陰極射線是由帶負(fù)電的粒子組成的，并測(cè)出了該粒子的比荷【解析】密立根通過油滴實(shí)驗(yàn)測(cè)出了基本電荷的數(shù)值為1.6×10－19C，選項(xiàng)A正確；貝克勒爾通過對(duì)天然放射性研究發(fā)現(xiàn)了放射性元素，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；居里夫婦從瀝青鈾礦中分離出了釙(Po)和鐳(Ra)兩種新元素，選項(xiàng)C正確；盧瑟福通過α粒子散射實(shí)驗(yàn)，得出了原子的核式結(jié)構(gòu)理論，選項(xiàng)D錯(cuò)誤；湯姆遜通過對(duì)陰極射線在電場(chǎng)及在磁場(chǎng)中偏轉(zhuǎn)的實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)了陰極射線是由帶負(fù)電的粒子組成，并測(cè)定了粒子的比荷，選項(xiàng)E正確．【答案】ACE3．(2016·海南卷，17(1))下列說法正確的是________.A．愛因斯坦在光的粒子性的基礎(chǔ)上，建立了光電效應(yīng)方程B．康普頓效應(yīng)表明光子只具有能量，不具有動(dòng)量C．玻爾的原子理論成功地解釋了氫原子光譜的實(shí)驗(yàn)規(guī)律D．盧瑟福根據(jù)α粒子散射實(shí)驗(yàn)提出了原子的核式結(jié)構(gòu)模型E．德布羅意指出微觀粒子的動(dòng)量越大，其對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)就越長(zhǎng)【解析】愛因斯坦提出了光子假說，建立了光電效應(yīng)方程，故A正確；康普頓效應(yīng)表明光不僅具有能量，還具有動(dòng)量，故B錯(cuò)誤；玻爾的原子理論成功地解釋了氫原子光譜的實(shí)驗(yàn)規(guī)律，故C正確；盧瑟福根據(jù)α粒子散射實(shí)驗(yàn)提出了原子核式結(jié)構(gòu)模型，故D正確；微觀粒子的德布羅意波長(zhǎng)為λ＝eq\f(h,p)，其中p為微觀粒子的動(dòng)量，故動(dòng)量越大，則對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)就越短，故E錯(cuò)誤．【答案】ACD考點(diǎn)二玻爾理論1．對(duì)氫原子能級(jí)圖的理解(1)能級(jí)圖如圖所示．(2)能級(jí)圖中相關(guān)量意義的說明相關(guān)量意義能級(jí)圖中的橫線表示氫原子可能的能量狀態(tài)——定態(tài)橫線左端的數(shù)字“1,2,3…”表示量子數(shù)橫線右端的數(shù)字“－13.6，－3.4…”表示氫原子的能量相鄰橫線間的距離表示相鄰的能量差，量子數(shù)越大相鄰的能量差越小，距離越小帶箭頭的豎線表示原子由較高能級(jí)向較低能級(jí)躍遷，原子躍遷的條件為hν＝Em－En2.兩類能級(jí)躍遷(1)自發(fā)躍遷：高能級(jí)→低能級(jí)，釋放能量，發(fā)出光子．光子的頻率ν＝eq\f(ΔE,h)＝eq\f(E高－E低,h).(2)受激躍遷：低能級(jí)→高能級(jí)，吸收能量．①光照(吸收光子)：光子的能量必須恰等于能級(jí)差hν＝ΔE.②碰撞、加熱等：只要入射粒子能量大于或等于能級(jí)差即可，E外≥ΔE.③大于電離能的光子被吸收，將原子電離．3．譜線條數(shù)的確定方法(1)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)．(2)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(shí)求解：N＝Ceq\o\al(2,n)＝eq\f(nn－1,2).②利用能級(jí)圖求解：在氫原子能級(jí)圖中將氫原子躍遷的各種可能情況一一畫出，然后相加．[診斷小練](1)原子光譜是不連續(xù)的，是由若干頻率的光組成的．()(2)電子躍遷時(shí)輻射的光子的頻率等于電子繞核做圓周運(yùn)動(dòng)的頻率．()(3)氫原子吸收光子后，將從高能級(jí)向低能級(jí)躍遷．()(4)原子的能量量子化現(xiàn)象是指原子在不同定態(tài)中具有不連續(xù)的能量．()【答案】(1)√(2)×(3)×(4)√命題點(diǎn)1玻爾理論4．一個(gè)氫原子從n＝3能級(jí)躍遷到n＝2能級(jí)，該氫原子()A．放出光子，能量增加B．放出光子，能量減少C．吸收光子，能量增加D．吸收光子，能量減少【解析】氫原子從高能級(jí)向低能級(jí)躍遷時(shí)，放出光子，能量減少，故選項(xiàng)B正確，選項(xiàng)A、C、D錯(cuò)誤．【答案】B命題點(diǎn)2能級(jí)躍遷5．(2018·江西贛中南五校高三第一次聯(lián)考)中國(guó)“北斗三號(hào)”全球組網(wǎng)衛(wèi)星計(jì)劃將在2017年7月左右進(jìn)行首次發(fā)射．“北斗三號(hào)”采用星載氫原子鐘，其精度將比“北斗二號(hào)”的星載銣原子鐘提高一個(gè)數(shù)量級(jí)．如圖所示為氫原子的能級(jí)圖，以下判斷正確的是()A．處于n＝3能級(jí)的氫原子可以吸收任意頻率的光子B．欲使處于基態(tài)的氫原子被激發(fā)，可用12.09eV的光子照射C．當(dāng)氫原子從n＝5的狀態(tài)躍遷到n＝3的狀態(tài)時(shí)，要吸收光子D．用n＝2能級(jí)躍遷到n＝1能級(jí)輻射出的光照射金屬鉑(逸出功為6.34eV)時(shí)不能發(fā)生光電效應(yīng)【解析】根據(jù)玻爾理論，處于n＝3能級(jí)的氫原子只可以吸收能量值等于某兩個(gè)能級(jí)之差的光子，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；n＝1能級(jí)的能量與n＝3能級(jí)的能量之差ΔE＝－1.51eV－(－13.6eV)＝12.09eV，用12.09eV的光子照射，根據(jù)玻爾理論，可以使處于基態(tài)的氫原子被激發(fā)，選項(xiàng)B正確；氫原子從高能級(jí)躍遷到低能級(jí)時(shí)輻射出光子，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；從n＝2能級(jí)躍遷到n＝1能級(jí)輻射出的光子的能量E＝E2－E1＝－3.40eV－(－13.6)eV＝10.2eV，大于金屬鉑的逸出功6.34eV，根據(jù)金屬發(fā)生光電效應(yīng)的條件(入射光光子的能量大于金屬的逸出功)，可以發(fā)生光電效應(yīng)，選項(xiàng)D錯(cuò)誤．【答案】B考點(diǎn)三原子核及核反應(yīng)(高頻66)1．原子核的組成(1)原子核由質(zhì)子和中子組成，質(zhì)子和中子統(tǒng)稱為核子.質(zhì)子帶正電，中子不帶電．(2)基本關(guān)系①核電荷數(shù)＝質(zhì)子數(shù)(Z)＝元素的原子序數(shù)＝核外電子數(shù).②質(zhì)量數(shù)(A)＝核子數(shù)＝質(zhì)子數(shù)＋中子數(shù)．(3)X元素的原子核的符號(hào)為eq\o\al(A,Z)X，其中A表示質(zhì)量數(shù)，Z表示核電荷數(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，首先由貝可勒爾發(fā)現(xiàn)．天然放射現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)，說明原子核具有復(fù)雜的結(jié)構(gòu)．(2)三種射線名稱構(gòu)成符號(hào)電荷量質(zhì)量電離能力貫穿本領(lǐng)α射線氦核eq\o\al(4,2)He＋2e4u最強(qiáng)最弱β射線電子－eq\o\al(0,1)e－eeq\f(1,1840)u較強(qiáng)較強(qiáng)γ射線光子γ00最弱最強(qiáng)(3)放射性同位素的應(yīng)用與防護(hù)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(xué)性質(zhì)相同．②應(yīng)用：消除靜電、工業(yè)探傷、做示蹤原子等．③防護(hù)：防止放射性對(duì)人體組織的傷害．3．原子核的衰變、半衰期(1)原子核的衰變①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：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→eq\o\al(A,Z＋1)Y＋__0－1eγ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．③兩個(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\f(1,2))eq\f(t,τ)m余＝m原·(eq\f(1,2))eq\f(t,τ)t表示衰變時(shí)間τ表示半衰期．4．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)n.(2)輕核聚變eq\o\al(2,1)H＋eq\o\al(3,1)H→eq\o\al(4,2)He＋eq\o\al(1,0)n＋17.6MeV(3)人工轉(zhuǎn)變盧瑟福發(fā)現(xiàn)質(zhì)子：eq\o\al(14,)7N＋eq\o\al(4,2)He→eq\o\al(17,)8O＋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,)6C＋eq\o\al(1,0)n居里夫婦發(fā)現(xiàn)放射性同位素、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[診斷小練](1)原子核由核外電子、質(zhì)子和中子組成．()(2)天然放射現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)，證明了原子具有復(fù)雜的結(jié)構(gòu)．()(3)放射性元素的半衰期是由原子核內(nèi)部因素決定的，跟外在條件沒有關(guān)系．()(4)德國(guó)物理學(xué)家查德威克用α粒子轟擊氮核發(fā)現(xiàn)了質(zhì)子．()【答案】(1)×(2)√(2)√(4)×命題點(diǎn)1衰變6．(2016·課標(biāo)卷Ⅱ，35(1))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________.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】天然放射性元素自發(fā)地放出α粒子(即氦核eq\o\al(4,2)He)的衰變屬于α衰變；放出β粒子的衰變屬于β衰變；重核分裂成幾個(gè)中等質(zhì)量原子核的現(xiàn)象為核裂變；輕原子核聚合成較重原子核的反應(yīng)為核聚變．【答案】CABEF1．α衰變和β衰變的比較衰變類型α衰變?chǔ)滤プ兯プ兎匠蘣q\o\al(M,Z)X→eq\o\al(M－4,Z－2)Y＋eq\o\al(4,2)Heeq\o\al(M,Z)X→MZ＋1Y＋0－1e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1個(gè)中子轉(zhuǎn)化為1個(gè)質(zhì)子和1個(gè)電子2eq\o\al(1,1)H＋2eq\o\al(1,0)n→eq\o\al(4,2)Heeq\o\al(1,0)n→eq\o\al(1,1)H＋0－1e衰變規(guī)律電荷數(shù)守恒、質(zhì)量數(shù)守恒2．確定衰變次數(shù)的方法因?yàn)棣滤プ儗?duì)質(zhì)量數(shù)無影響，先由質(zhì)量數(shù)的改變確定α衰變的次數(shù)，然后再根據(jù)衰變規(guī)律確定β衰變的次數(shù).7.eq\o\al(232,90)Th(釷)經(jīng)過一系列α和β衰變，變成eq\o\al(208,82)Pb(鉛)，下列說法錯(cuò)誤的是()A．鉛核比釷核少8個(gè)質(zhì)子B．鉛核比釷核少16個(gè)中子C．共經(jīng)過4次α衰變和6次β衰變D．共經(jīng)過6次α衰變和4次β衰變【解析】由于β衰變不會(huì)引起質(zhì)量數(shù)的減少，故可根據(jù)質(zhì)量數(shù)的減少確定α衰變的次數(shù)為x＝eq\f(232－208,4)＝6.再結(jié)合電荷數(shù)的變化情況和衰變規(guī)律來判定β衰變的次數(shù)y，應(yīng)滿足：2x－y＝90－82＝8，所以y＝2x－8＝4.【答案】C命題點(diǎn)2放射現(xiàn)象8．(2014·課標(biāo)卷Ⅰ，35(1))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(shí)仍具有放射性D．α、β和γ三種射線中，γ射線的穿透能力最強(qiáng)E．一個(gè)原子核在一次衰變中可同時(shí)放出α、β和γ三種射線【解析】只有原子序數(shù)大于或等于83的元素才能發(fā)生衰變，選項(xiàng)A錯(cuò)．半衰期由原子核內(nèi)部的結(jié)構(gòu)決定，與外界溫度無關(guān)，選項(xiàng)B對(duì)．放射性來自于原子核內(nèi)部，與其形成的化合物無關(guān)，選項(xiàng)C對(duì)．α、β、γ三種射線中，γ射線能量最高，穿透能力最強(qiáng)，選項(xiàng)D對(duì)．一個(gè)原子核在一次衰變中要么是α衰變、要么是β衰變，同時(shí)伴隨γ射線的產(chǎn)生，選項(xiàng)E錯(cuò)．【答案】BCD半衰期的三點(diǎn)提醒(1)半衰期是一個(gè)統(tǒng)計(jì)規(guī)律，對(duì)少數(shù)原子核不適用；(2)原子核質(zhì)量減少一半與原子核有半數(shù)發(fā)生衰變概念不同；(3)半衰期的大小是由原子核內(nèi)部自身因素決定的，與外部條件無關(guān).9．(2015·福建卷，30(1))下列有關(guān)原子結(jié)構(gòu)和原子核的認(rèn)識(shí)，其中正確的是________.A．γ射線是高速運(yùn)動(dòng)的電子流B．氫原子輻射光子后，其繞核運(yùn)動(dòng)的電子動(dòng)能增大C．太陽(yáng)輻射能量的主要來源是太陽(yáng)中發(fā)生的重核裂變D.eq\o\al(210,)83Bi的半衰期是5天，100克eq\o\al(210,)83Bi經(jīng)過10天后還剩下50克【解析】β射線是高速電子流，而γ射線是一種電磁波，選項(xiàng)A錯(cuò)誤．氫原子輻射光子后，繞核運(yùn)動(dòng)的電子距核更近，動(dòng)能增大，選項(xiàng)B正確．太陽(yáng)輻射能量的主要來源是太陽(yáng)內(nèi)部氫核的聚變，選項(xiàng)C錯(cuò)誤.10天為兩個(gè)半衰期，剩余的eq\o\al(210,)83Bi為100×(eq\f(1,2))eq\f(t,τ)g＝100×(eq\f(1,2))2g＝25g，選項(xiàng)D錯(cuò)誤．【答案】B命題點(diǎn)3核反應(yīng)方程10.(2017·天津卷，1)我國(guó)自主研發(fā)制造的國(guó)際熱核聚變核心部件在國(guó)際上率先通過權(quán)威機(jī)構(gòu)認(rèn)證，這是我國(guó)對(duì)國(guó)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()A.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,)7N＋eq\o\al(4,2)He→eq\o\al(17,)8O＋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,)92U＋eq\o\al(1,0)n→eq\o\al(144,)56Ba＋eq\o\al(89,36)Kr＋3eq\o\al(1,0)n【解析】A對(duì)：兩個(gè)輕核結(jié)合成質(zhì)量較大的原子核．B錯(cuò)：原子核的人工轉(zhuǎn)變．C錯(cuò)：原子核的人工轉(zhuǎn)變．D錯(cuò)：重核裂變．【答案】A1．核反應(yīng)方程的書寫方法(1)熟記常見基本粒子的符號(hào)是正確書寫核反應(yīng)方程的基礎(chǔ)，如質(zhì)子(eq\o\al(1,1)H)、中子(eq\o\al(1,0)n)、α粒子(eq\o\al(4,2)He)、β粒子(0－1e)、正電子(eq\o\al(0,1)e)、氘核(eq\o\al(2,1)H)、氚核(eq\o\al(3,1)H)等.(2)掌握核反應(yīng)方程遵循的規(guī)律是正確書寫核反應(yīng)方程或判斷某個(gè)核反應(yīng)方程是否正確的依據(jù)．2．書寫核反應(yīng)方程的注意事項(xiàng)(1)必須遵循電荷數(shù)守恒和質(zhì)量數(shù)守恒規(guī)律，有的核反應(yīng)方程還要考慮能量守恒定律(例如裂變和聚變方程常含能量項(xiàng))．(2)方程中的箭頭(→)表示核反應(yīng)進(jìn)行的方向，不要把箭頭寫成等號(hào)．(3)寫核反應(yīng)方程必須有實(shí)驗(yàn)依據(jù)，決不能毫無根據(jù)地編造.11．關(guān)于核衰變和核反應(yīng)的類型，下列表述正確的有()A.eq\o\al(238,92)U→eq\o\al(234,90)Th＋eq\o\al(4,2)He是α衰變B.eq\o\al(14,)7N＋eq\o\al(4,2)He→eq\o\al(17,)8O＋eq\o\al(1,1)H是β衰變C.eq\o\al(2,1)H＋eq\o\al(3,1)H→eq\o\al(4,2)He＋eq\o\al(1,0)n是輕核聚變D.eq\o\al(82,34)Se→eq\o\al(82,36)Kr＋2eq\o\al(0,－1)e是重核聚變【解析】A項(xiàng)表示α衰變，C項(xiàng)表示輕核聚變，D項(xiàng)不是重核裂變，而是β衰變，選項(xiàng)A、C正確，D錯(cuò)誤．B項(xiàng)中核反應(yīng)為原子核的人工轉(zhuǎn)變，選項(xiàng)B錯(cuò)誤．【答案】AC考點(diǎn)四核力與核能(高頻67)1．核力原子核內(nèi)部，核子間所特有的相互作用力．2．核能(1)核子在結(jié)合成原子核時(shí)出現(xiàn)質(zhì)量虧損Δm，其對(duì)應(yīng)的能量ΔE＝Δmc2.(2)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Δm，吸收的能量為ΔE＝Δmc2.3．核能釋放的兩種途徑的理解(1)使較重的核分裂成中等大小的核；(2)較小的核結(jié)合成中等大小的核．核子的比結(jié)合能都會(huì)增大，都可以釋放能量．4．核能的計(jì)算是高考的重點(diǎn)，利用質(zhì)能方程解題的流程為：eq\x(\a\al(書寫核反,應(yīng)方程))→eq\x(\a\al(計(jì)算質(zhì)量,虧損Δm))→eq\x(\a\al(利用ΔE＝Δmc2,計(jì)算釋放的核能))5．對(duì)質(zhì)能方程的理解(1)物體的質(zhì)量包括靜止質(zhì)量和運(yùn)動(dòng)質(zhì)量，質(zhì)量虧損指的是靜止質(zhì)量的減小，減小的靜止質(zhì)量轉(zhuǎn)化為和輻射能量有關(guān)的運(yùn)動(dòng)質(zhì)量．(2)質(zhì)量虧損并不是這部分質(zhì)量消失或轉(zhuǎn)變?yōu)槟芰?，只是靜止質(zhì)量的減小．(3)在核反應(yīng)中仍然遵循質(zhì)量數(shù)守恒和能量守恒定律．(4)質(zhì)量只是物體具有能量多少及能量轉(zhuǎn)變多少的一種量度．6．原子質(zhì)量單位：在原子核物理學(xué)中，核子與核的質(zhì)量通常都是用原子質(zhì)量單位(u)表示，1u＝1.660566×10－27kg，而核能通常用兆電子伏表示．按質(zhì)能方程可以求出1u的質(zhì)量虧損釋放的能量為ΔE＝Δmc2＝931.5MeV.[診斷小練](1)如果某放射性元素的原子核有100個(gè)，經(jīng)過一個(gè)半衰期后還剩50個(gè)．()(2)質(zhì)能方程表明在一定條件下，質(zhì)量可以轉(zhuǎn)化為能量．()(3)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．()(4)只有重核裂變時(shí)才會(huì)釋放出核能．()(5)輕核聚變過程中平均每個(gè)核子放出的能量比裂變中每個(gè)核子放出的能量大3至4倍．()【答案】(1)×(2)×(3)×(4)×(5)√命題點(diǎn)1對(duì)核能的理解12．(2017·江蘇卷，12C(1))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.eq\o\al(4,2)He核的結(jié)合能約為14MeVB.eq\o\al(4,2)He核比eq\o\al(6,3)Li核更穩(wěn)定C．兩個(gè)eq\o\al(2,1)H核結(jié)合成eq\o\al(4,2)He核時(shí)釋放能量D.eq\o\al(235,)92U核中核子的平均結(jié)合能比eq\o\al(89,36)Kr核中的大【解析】A錯(cuò)：eq\o\al(4,2)He核有4個(gè)核子，由比結(jié)合能圖線可知，eq\o\al(4,2)He核的結(jié)合能約為28MeV.B對(duì)：比結(jié)合能越大，原子核越穩(wěn)定．C對(duì)：兩個(gè)eq\o\al(2,1)H核結(jié)合成eq\o\al(4,2)He核時(shí)，核子的比結(jié)合能變大，結(jié)合時(shí)要放出能量．D錯(cuò)：由比結(jié)合能圖線知，eq\o\al(235,)92U核中核子平均結(jié)合能比eq\o\al(89,36)Kr核中的小．【答案】BC命題點(diǎn)2核能的計(jì)算及綜合應(yīng)用13．(2017·課標(biāo)卷Ⅰ，17)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.氘核聚變反應(yīng)中釋放的核能約為()A．3.7MeV B．3.3MeVC．2.7MeV D．0.93MeV【解析】在核反應(yīng)方程eq\o\al(2,1)H＋eq\o\al(2,1)H→eq\o\al(3,2)He＋eq\o\al(1,0)n中，反應(yīng)前物質(zhì)的質(zhì)量m1＝2×2.0136u＝4.0272u，反應(yīng)后物質(zhì)的質(zhì)量m2＝3.0150u＋1.0087u＝4.0237u，質(zhì)量虧損Δm＝m1－m2＝0.0035u.則氘核聚變釋放的核能為E＝931×0.0035MeV≈3.3MeV，選項(xiàng)B正確．【答案】B14．(2017·北京卷，23)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α衰變．放射出的α粒子(eq\o\al(4,2)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α粒子的質(zhì)量和電荷量．(1)放射性原子核用eq\o\al(A,Z)X表示，新核的元素符號(hào)用Y表示，寫出該α衰變的核反應(yīng)方程．(2)α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)該衰變過程釋放的核能都轉(zhuǎn)化為α粒子和新核的動(dòng)能，新核的質(zhì)量為M，求衰變過程的質(zhì)量虧損Δm.【解析】(1)eq\o\al(A,Z)X→eq\o\al(A－4,Z－2)Y＋eq\o\al(4,2)He.(2)設(shè)α粒子的速度大小為v，由qvB＝meq\f(v2,R)，T＝eq\f(2πR,v)，得α粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)周期T＝eq\f(2πm,qB)環(huán)形電流大小I＝eq\f(q,T)＝eq\f(q2B,2πm).(3)由qvB＝meq\f(v2,R)，得v＝eq\f(qBR,m)設(shè)衰變后新核Y的速度大小為v′，系統(tǒng)動(dòng)量守恒Mv′－mv＝0v′＝eq\f(mv,M)＝eq\f(qBR,M)由Δmc2＝eq\f(1,2)Mv′2＋eq\f(1,2)mv2得Δm＝eq\f(M＋mqBR2,2mMc2).【答案】(1)eq\o\al(A,Z)X→eq\o\al(A－4,Z－2)Y＋eq\o\al(4,2)He(2)eq\f(2πm,qB)eq\f(q2B,2πm)(3)eq\f(M＋mqBR2,2mMc2)物理建模系列(十三)兩類核衰變?cè)诖艌?chǎng)中的徑跡靜止核在磁場(chǎng)中自發(fā)衰變，其軌跡為兩相切圓，α衰變時(shí)兩圓外切，β衰變時(shí)兩圓內(nèi)切，根據(jù)動(dòng)量守恒m1v1＝m2v2和r＝eq\f(mv,qB)知，半徑小的為新核，半徑大的為α粒子或β粒子，其特點(diǎn)對(duì)比如下表：α衰變eq\o\al(A,Z)X→eq\o\al(A－4,Z－2)Y＋eq\o\al(4,2)He勻強(qiáng)磁場(chǎng)中軌跡兩圓外切，α粒子半徑大β衰變eq\o\al(A,Z)X→eq\o\al(A,Z＋1)Y＋eq\o\al(0,－1)e勻強(qiáng)磁場(chǎng)中軌跡兩圓內(nèi)切，β粒子半徑大(一)相外切圓的徑跡例1在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，一個(gè)原來靜止的原子核，由于放出一個(gè)α粒子，結(jié)果得到一張兩個(gè)相切圓的徑跡照片(如圖所示)，今測(cè)得兩個(gè)相切圓半徑之比r1∶r2＝1∶44.則：(1)圖中哪一個(gè)圓是α粒子的徑跡？(說明理由)(2)這個(gè)原子核原來所含的質(zhì)子數(shù)是多少？【解析】(1)因?yàn)閯?dòng)量守恒，所以軌道半徑與粒子的電荷量成反比，所以圓軌道2是α粒子的徑跡，圓軌道1是新生核的徑跡，兩者電性相同，運(yùn)動(dòng)方向相反．(2)設(shè)衰變后新生核的電荷量為q1，α粒子的電荷量為q2＝2e，它們的質(zhì)量分別為m1和m2，衰變后的速度分別為v1和v2，所以原來原子核的電荷量q＝q1＋q2.根據(jù)軌道半徑公式有eq\f(r1,r2)＝eq\f(\f(m1v1,Bq1),\f(m2v2,Bq2))＝eq\f(m1v1q2,m2v2q1)，又由于衰變過程中遵循動(dòng)量守恒定律，則m1v1＝m2v2，以上三式聯(lián)立解得q＝90e.即這個(gè)原子核原來所含的質(zhì)子數(shù)為90.【答案】(1)圓軌道2是α粒子的徑跡，理由見解析(2)90(二)相內(nèi)切圓的徑跡例2在垂直于紙面的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，有一原來靜止的原子核，該核衰變后，放出的帶電粒子和反沖核的運(yùn)動(dòng)軌跡分別如圖中a、b所示，由圖可以判定()A．該核發(fā)生的是α衰變B．該核發(fā)生的是β衰變C．磁場(chǎng)方向一定垂直紙面向里D．磁場(chǎng)方向一定垂直紙面向外【解析】本題考查對(duì)α粒子及β粒子的性質(zhì)的了解，對(duì)動(dòng)量守恒定律以及左手定則的應(yīng)用能力．原來靜止的核，放出粒子后，總動(dòng)量守恒，所以粒子和反沖核的速度方向一定相反，根據(jù)圖示，它們?cè)谕淮艌?chǎng)中是向同一側(cè)偏轉(zhuǎn)的，由左手定則可知它們必帶異種電荷，故應(yīng)為β衰變；由于不知它們的旋轉(zhuǎn)方向，因而無法判定磁場(chǎng)是向里還是向外，即都有可能．【答案】B由以上兩例解答過程可知，當(dāng)靜止的原子核在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中發(fā)生衰變時(shí)，大圓軌道一定是帶電粒子(α粒子或β粒子)的，小圓軌道一定是反沖核的．α衰變時(shí)兩圓外切，β衰變時(shí)兩圓內(nèi)切．如果已知磁場(chǎng)方向，還可根據(jù)左手定則判斷繞行方向是順時(shí)針還是逆時(shí)針．[高考真題]1．(2016·課標(biāo)卷Ⅲ，35(1))一靜止的鋁原子核eq\o\al(27,13)Al俘獲一速度為1.0×107m/s的質(zhì)子p后，變?yōu)樘幱诩ぐl(fā)態(tài)的硅原子核eq\o\al(28,14)Si*.下列說法正確的是________.A．核反應(yīng)方程為p＋eq\o\al(27,13)Al→eq\o\al(28,14)Si*B．核反應(yīng)過程中系統(tǒng)動(dòng)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(jí)為105m/s，方向與質(zhì)子初速度的方向一致【解析】根據(jù)質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)守恒可得，核反應(yīng)方程為p＋eq\o\al(27,13)Al→eq\o\al(28,14)Si*，A正確；核反應(yīng)過程中釋放的核力遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于外力，故系統(tǒng)動(dòng)量守恒，B正確；核反應(yīng)過程中系統(tǒng)能量守恒，C錯(cuò)誤；由于反應(yīng)過程中，要釋放大量的能量，伴隨著質(zhì)量虧損，所以生成物的質(zhì)量小于反應(yīng)物的質(zhì)量之和，D錯(cuò)誤；由動(dòng)量守恒可知，mv＝28mv′，解得v′≈3.6×105m/s，硅原子核速度的數(shù)量級(jí)為105m/s，方向與質(zhì)子初速度的方向一致，故E正確．【答案】ABE2．(2012·大綱卷)eq\o\al(235,92)U經(jīng)過m次α衰變和n次β衰變，變成eq\o\al(207,82)Pb，則()A．m＝7，n＝3 B．m＝7，n＝4C．m＝14，n＝9 D．m＝14，n＝18【解析】衰變過程滿足質(zhì)量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒．寫出核反應(yīng)方程：eq\o\al(235,92)U→eq\o\al(207,82)Pb＋meq\o\al(4,2)He＋n0－1e根據(jù)質(zhì)量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒列出方程235＝207＋4m92＝82＋2m－n解得m＝7，n＝4，故選項(xiàng)B正確，選項(xiàng)A、C、D錯(cuò)誤．【答案】B3．(2017·課標(biāo)卷Ⅱ，15)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(dòng)能等于α粒子的動(dòng)能B．衰變后釷核的動(dòng)量大小等于α粒子的動(dòng)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】衰變過程遵守動(dòng)量守恒定律，故選項(xiàng)A錯(cuò)，選項(xiàng)B對(duì)．根據(jù)半衰期的定義，可知選項(xiàng)C錯(cuò)．α衰變釋放核能，有質(zhì)量虧損，故選項(xiàng)D錯(cuò)．【答案】B[名校模擬]4．(2018·湖北重點(diǎn)中學(xué)高三上學(xué)期起點(diǎn)考試)下列說法正確的是()A．只要照射到金屬表面上的光足夠強(qiáng)，金屬就一定會(huì)發(fā)出光電子B.eq\o\al(4,2)He＋eq\o\al(14,7)N→eq\o\al(16,8)O＋eq\o\al(1,1)H是盧瑟福發(fā)現(xiàn)質(zhì)子的核反應(yīng)方程C．放射性物質(zhì)的半衰期不會(huì)隨溫度的升高而變短D．一個(gè)處于n＝4能級(jí)的氫原子，最多可輻射出6種不同頻率的光子【解析】光電效應(yīng)的產(chǎn)生條件是入射光的頻率大于金屬的極限頻率，與入射光的強(qiáng)度無關(guān)，A錯(cuò)誤；eq\o\al(4,2)He＋eq\o\al(14,7)N→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)方程，B錯(cuò)誤；放射性物質(zhì)的半衰期與物質(zhì)的狀態(tài)、所處的環(huán)境等無關(guān)，C正確；一個(gè)處于n＝4能級(jí)的氫原子會(huì)自發(fā)地向低能級(jí)躍遷，躍遷時(shí)最多能發(fā)出3個(gè)光子，即從n＝4能級(jí)躍遷到n＝3能級(jí)發(fā)出的光子，從n＝3能級(jí)躍遷到n＝2能級(jí)發(fā)出的光子，從n＝2能級(jí)躍遷到n＝1能級(jí)發(fā)出的光子，D錯(cuò)誤．【答案】C5.(2018·陜西部分中學(xué)高三第一學(xué)期摸底)靜止在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的eq\o\al(238,92)U發(fā)生α衰變，產(chǎn)生一個(gè)未知粒子x，它們?cè)诖艌?chǎng)中的運(yùn)動(dòng)徑跡如圖所示．下列說法正確的是()A．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x粒子在磁場(chǎng)中做圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)方向相同C．軌跡1、2分別是α粒子、x粒子的運(yùn)動(dòng)徑跡D．α粒子、x粒子運(yùn)動(dòng)徑跡半徑之比為45∶1【解析】根據(jù)核反應(yīng)前后質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)守恒可知核反應(yīng)方程為eq\o\al(238,92)U→eq\o\al(234,90)x＋eq\o\al(4,2)He，選項(xiàng)A正確；由于eq\o\al(238,92)U核衰變后α粒子和x粒子的動(dòng)量等大反向，兩粒子的電性相同，速度方向相反，由左手定則知兩粒子轉(zhuǎn)動(dòng)方向相同，選項(xiàng)B正確；由r＝eq\f(mv,qB)可知，軌跡1、2分別是x粒子、α粒子的運(yùn)動(dòng)徑跡，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；α粒子與x粒子的動(dòng)量等大，所在磁場(chǎng)相同，eq\f(rx,rα)＝eq\f(qα,qx)，運(yùn)動(dòng)徑跡半徑之比為45∶1，選項(xiàng)D正確．【答案】ABD6．(2018·惠州市高三第一次調(diào)研)下列與α粒子相關(guān)的說法中正確的是()A．天然放射現(xiàn)象中產(chǎn)生的α射線速度與光速相當(dāng)，貫穿能力很強(qiáng)B.eq\o\al(238,92)U(鈾238)核放出一個(gè)α粒子后就變?yōu)閑q\o\al(234,90)Th(釷234)C．高速α粒子轟擊氮核可從氮核中打出中子，核反應(yīng)方程為eq\o\al(4,2)He＋eq\o\al(14,7)N→eq\o\al(16,8)O＋eq\o\al(1,0)nD．丹麥物理學(xué)家玻爾進(jìn)行了α粒子散射實(shí)驗(yàn)并首先提出了原子的核式結(jié)構(gòu)模型【解析】天然放射現(xiàn)象中產(chǎn)生的α射線的速度約為光速的eq\f(1,10)，穿透能力不強(qiáng)，A錯(cuò)誤；根據(jù)質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)守恒可知，eq\o\al(238,92)U(鈾238)核放出一個(gè)α粒子后就變?yōu)閑q\o\al(234,90)Th(釷234)，B正確；高速α粒子轟擊氮核可從氮核中打出質(zhì)子，核反應(yīng)方程為eq\o\al(4,2)He＋eq\o\al(14,7)N→eq\o\al(17,8)O＋eq\o\al(1,1)H，C錯(cuò)誤；盧瑟福進(jìn)行了α粒子散射實(shí)驗(yàn)并首先提出了原子的核式結(jié)構(gòu)模型，D錯(cuò)誤．【答案】B課時(shí)作業(yè)(三十五)[基礎(chǔ)小題練]1．(2018·四川五校高三上學(xué)期聯(lián)考)下列敘述中符合史實(shí)的是()A．玻爾理論很好地解釋了氫原子的光譜B．湯姆孫發(fā)現(xiàn)了電子，提出了原子具有核式結(jié)構(gòu)C．盧瑟福根據(jù)α粒子散射實(shí)驗(yàn)的現(xiàn)象，提出了原子的能級(jí)假設(shè)D．貝可勒爾發(fā)現(xiàn)了天然放射現(xiàn)象，并提出了原子的核式結(jié)構(gòu)模型【解析】玻爾理論很好地解釋了氫原子的光譜，選項(xiàng)A正確；湯姆孫發(fā)現(xiàn)了電子，提出了原子具有“西瓜模型”結(jié)構(gòu)，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；盧瑟福根據(jù)α粒子散射實(shí)驗(yàn)的現(xiàn)象，提出了原子核式結(jié)構(gòu)模型，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；貝可勒爾發(fā)現(xiàn)了天然放射現(xiàn)象，盧瑟福提出了原子的核式結(jié)構(gòu)模型，選項(xiàng)D錯(cuò)誤．【答案】A2．(2018·長(zhǎng)郡中學(xué)高三實(shí)驗(yàn)班選撥考試)根據(jù)所給圖片結(jié)合課本相關(guān)知識(shí)，下列說法正確的是()A．圖甲是電子束穿過鋁箔后的衍射圖樣，證明電子具有粒子性B．圖乙是利用不同氣體制成的五顏六色的霓虹燈，原因是各種氣體原子的能級(jí)不同，躍遷時(shí)發(fā)射光子的能量不同，光子的頻率不同C．圖丙是工業(yè)上使用的用射線檢測(cè)金屬板厚度的裝置，在α、β、γ三種射線中，最有可能使用的射線是β射線D．圖丁是原子核的比結(jié)合能與質(zhì)量數(shù)A的關(guān)系圖象，由圖可知中等大小的核的比結(jié)合能最大，即(核反應(yīng)中)平均每個(gè)核子的質(zhì)量虧損最小【解析】題圖甲是電子束穿過鋁箔后的衍射圖樣，證明電子具有波動(dòng)性，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；題圖乙是利用不同氣體制成的五顏六色的霓虹燈，原因是各種氣體原子的能級(jí)不同，躍遷時(shí)發(fā)射光子的能量不同，光子的頻率不同，選項(xiàng)B正確；題圖丙是工業(yè)上使用的用射線檢測(cè)金屬板厚度的裝置，在α、β、γ三種射線中，由于γ射線穿透能力最強(qiáng)，最有可能使用的射線是γ射線，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；題圖丁是原子核的比結(jié)合能與質(zhì)量數(shù)A的關(guān)系圖象，可知中等大小的核的比結(jié)合能最大，即在核子結(jié)合成原子核時(shí)平均每個(gè)核子釋放的能量最大，平均每個(gè)核子的質(zhì)量虧損最大，選項(xiàng)D錯(cuò)誤．【答案】B3．碘131的半衰期約為8天，若某藥物含有質(zhì)量為m的碘131，經(jīng)過32天后，該藥物中碘131的含量大約還有()A.eq\f(m,4) B．eq\f(m,8)C.eq\f(m,16) D．eq\f(m,32)【解析】由半衰期公式m′＝m(eq\f(1,2))eq\f(t,T)可知，m′＝m(eq\f(1,2))eq\f(32,8)＝eq\f(1,16)m，故選項(xiàng)C正確．【答案】C4．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)H B．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)n D．eq\o\al(234,90)Th→eq\o\al(234,91)Pa＋eq\o\al(0,－1)e【解析】α衰變是重核自發(fā)的發(fā)出α粒子的天然放射現(xiàn)象，其中α粒子是eq\o\al(4,2)He，所以B正確；A為人工轉(zhuǎn)變，C為輕核的聚變，D是β衰變，故A、C、D皆錯(cuò)誤．【答案】B5．質(zhì)子、中子和氘核的質(zhì)量分別為m1、m2和m3.當(dāng)一個(gè)質(zhì)子和一個(gè)中子結(jié)合成氘核時(shí)，釋放的能量是(c表