高考物理二輪復(fù)習(xí)近代物理初步教學(xué)案

專題10近代物理初步

本專題的內(nèi)容主要是動量及其守恒定律和原子物理學(xué)部分.高考對本部分內(nèi)容的唯一II級要求是動量

守恒定律.用動量守恒定律解決碰撞或原子核衰變類問題是近幾年新課標(biāo)地區(qū)的命題熱點.

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動量守恒定律及其應(yīng)用：②原子的能級躍遷;

③原子核的衰變規(guī)律；④核反應(yīng)方程的書寫；⑤質(zhì)量虧損和核能的計算；⑥原子物理部分的物理學(xué)史和a、

6、Y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).

卜?點知識梳理

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,rn=n1（n=l、2、3…）

玻爾模型能量量子化:原子只能處于一系列不連續(xù)的能量狀態(tài)中,L=n2&（n=l、2、3…）

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,hv=E.-E?

特別提醒：（1）原子的躍過條件:hv=Etr-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.

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的氮核,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Y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(2)t/T

235

原料:鈾旎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

2341

輕核反應(yīng)方程:1H+lH->2He+0n

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(。)速度(r)電離性貫穿性

(U)

最吼紙

a射線氨核4+20.1最出

能擋住

較強,穿兒

B射線電\1/1840-I0.99較強

mm鋁板

最強,穿兒

Y射線光r0()1最弱

cm鉛板

3.三種射線在電磁場中的偏轉(zhuǎn)情況比較

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0點；如果a也打在。點，則B

必打在0點下方；如果B也打在0點，則a必打在0點下方.

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1.5X10-15m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E=mc2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，BPAE=Amc2.

高頻考點突破

考點一原子結(jié)構(gòu)氫原子光譜

例1.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

210210

D.83Bi的半衰期是5天，100克83Bi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

.210

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83Bi

1

經(jīng)過10天即2個半衰期還剩下22X100克=25克，故D錯誤.

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Y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

考點二天然放射現(xiàn)象核反應(yīng)核能

例2.[2020?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+汨-狙e+：nB.+.+

XIJUoX

C.犯e+^Al—蜀+；nD.%U+；nT】：：Ba+察r+3；n

【答案】A

【解析】；H+:HT；He+；n是一個氣核與一個適核結(jié)合成一個氯核，同時放出一個中子，屬于聚變反應(yīng),

故A正確；￥N+：Hef[O+；H是盧瑟福發(fā)現(xiàn)質(zhì)子的核反應(yīng)，他用a粒子轟擊氮原子核，產(chǎn)生氧的同

位素——氧17和一個質(zhì)子，是人類第一次實現(xiàn)的原子核的人工轉(zhuǎn)變，屬于人工核反應(yīng)，故B錯誤；

:He+^Al-1P+；n是小居里夫婦用a粒子轟擊鋁片時發(fā)現(xiàn)了放射性磷（磷30）,屬于人工核反應(yīng)，

故C錯誤；鎘U+；n-*Ba+段Kr+3,是一種典型的鈾核裂變，屬于裂變反應(yīng)，故D錯誤。

【變式探究】下列核反應(yīng)方程中，屬于a衰變的是（）

1441712382344

A.7N+2He-80+1HB.92U-90Th+2He

23412342340

C.lH+lH-2He+0nD.90Th-*91PaH■一le

_4

解析a衰變是重核自發(fā)的發(fā)出a粒子的天然放射現(xiàn)象，其中a粒子是2He,所以B正確；A為人工

轉(zhuǎn)變,C為輕核的聚變，D是B衰變，故A、C、D皆錯誤.

答案B

【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、8和Y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

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，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、B、Y三種射線中，a、B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B衰變，故E項錯誤.

答案BCD

真題感悟

1.12020?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

1」席」112山山匚用1

A,出+汨.：He+；nB.+f+

，4oL

C.:He+gAl一帶P+；nD.第U+；n-%Ba+黑Kr+3；n

【答案】A

【解析】；H+f:He+》是一個笊核與一個氟核結(jié)合成一個氮核，同時放出一個中子，屬于聚變反應(yīng),

故A正確；乃N+：HeO+：H是盧蕊福發(fā)現(xiàn)質(zhì)子的核反應(yīng)，他用a粒子轟擊氮原子核，產(chǎn)生氧的同

位素——氧17和一個質(zhì)子，是人類第一次實現(xiàn)的原子核的人工轉(zhuǎn)變，屬于人工核反應(yīng)，故B錯誤,

:He+；；A1T卷P+：n是小居里夫婦用a粒子轟擊鋁片時發(fā)現(xiàn)了放射性磷（磷30〉，屬于人工核反應(yīng)，故

C錯誤；與汨+標(biāo)-%Ba+MKr+3；n是一種典型的鈾核裂變，屬于裂變反應(yīng)，故D錯誤。

2.[2020?新課標(biāo)I卷】大科學(xué)工程“人造太陽”主要是將氣核聚變反應(yīng)釋放的能量用來發(fā)電。氣核聚

變反應(yīng)方程是;H+；H—洱e+；n。已知汨的質(zhì)量為2.0136u,汨e的質(zhì)量為3.0150u,；n的質(zhì)

量為1.0087u,1u=931MeV/c2.氣核聚變反應(yīng)中釋放的核能約為

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

【答案】B

【解析】根據(jù)質(zhì)能方程，釋放的核能△￡=小?/，△陽=2*i-%-%=0.0035u,則

22

△￡=0.0035ux931MeV/cxc=3.2585MeV?3.3MeV>故B正確，ACD錯誤。

3.12020?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)組U核中核子的平均結(jié)合能比黑Kr核中的大

【答案】BC

【解析】由圖知;He核的比結(jié)合能約為7MeV,所以結(jié)合能約為4*7=28MeV,故A錯誤；：He核比:Li

核的比結(jié)合能大，所以:He核比1i核更穩(wěn)定，B正確；兩個;H核結(jié)合成;He核時，即由比結(jié)合能小的反

應(yīng)生成比結(jié)合能大的釋放能蚩，C正確；由圖知%U核中核子的平均結(jié)合能比思Kr核中的小，所以D錯誤.

4.12020?新課標(biāo)HI卷】在光電效應(yīng)實驗中，分別用頻率為V.、V,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U,和U.、光電子的最大初動能分別為Ek.和E"。h為普朗克常量。下列說法正

確的是

A.若v,>Vb,則一定有UKIK

B,若v,>v”則一定有EDE"

C.若UKU”則一定有E屋Eg

D.若Va>v”則一定有hv,-EQhvb-Ek,

【答案】BC

【解析】由愛因斯坦光電效應(yīng)方程昌=-印，又由動能定理有%=eZ7,當(dāng)匕〉以時，

%>q,A錯誤，B正確；若4<q,則有4<4,C正確；同種金屬的逸出功不變，則用=加-%

不變，D錯誤。

5.12020?北京卷】2020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（1nm=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h=6.6X10-3,j.s,真空光速c=3Xl（）8m/s）

A.10'21JB.10-18JC.10-15JD.10-12J

【答案】B

he*

E=—=2x10J

【解析】一個處于極紫外波段的光子的能量約為入，由題意可知，光子的能量應(yīng)比電離一

個分子的能量稍大，因此數(shù)量級應(yīng)相同，故選B。

6.[2020?新課標(biāo)H卷】一靜止的鈾核放出一個&粒子衰變成社核，衰變方程為若U-胃口1+：He。

下列說法正確的是

A.衰變后牡核的動能等于二粒子的動能

B.衰變后牡核的動量大小等于&粒子的動量大小

C.鈾核的半衰期等于其放出一個&粒子所經(jīng)歷的時間

D.衰變后以粒子與鈕核的質(zhì)量之和等于衰變前鈾核的質(zhì)量

【答案】B

【解析】根據(jù)動量守恒定律可知，生成的讓核的動量與a粒子的動量等大反向，選項B正確；根據(jù)&=4

可知，衰變后社核的動能小于a粒子的動能，選項A錯誤；鈾核的半衰期等于一半數(shù)蚩的鈾核衰變需要的

時間，而放出一個a粒子所經(jīng)歷的時間是一個原子核衰變的時間，故兩者不等，選項C錯誤；由于該反應(yīng)

放出能量，由質(zhì)能方程可知，衰變后a粒子與鈦核的質(zhì)量之和小于衰變前鈾核的質(zhì)量，選項D錯誤；故選

Bo

7.[2020?江蘇卷】質(zhì)子（）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.

【答案】小于2:1

【解析】動量與動能的關(guān)系：=2哂，又質(zhì)子的質(zhì)量小于a粒子的質(zhì)量所以質(zhì)子的動量小于a粒

電=叵=14，

子的動量，且「22；根據(jù)"p,可得質(zhì)子和a粒子的德布羅意波波長之比為2:1.

8.12020?北京卷】(18分)在磁感應(yīng)強度為B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R。以m、q分別表示a

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M,求衰變過程的質(zhì)量虧損

【答案】(1)fx7之；Y+；He(2)"送(3)(>+陶9”

qB2mImMc1

【解析】(1)根據(jù)核反應(yīng)中質(zhì)量數(shù)與電荷數(shù)守恒可知，該a衰變的核反應(yīng)方程為fX—&Y+；He

(2)設(shè)a粒子在磁場中做圓周運動的速度大小為v,由洛倫茲力提供向心力有［超

根據(jù)圓周運動的參量關(guān)系有T=—

V

得a粒子在磁場中運動的周期丁=r

qB

根據(jù)電流強度定義式，可得環(huán)形電流大小為/=g=叁

T2iun

(3)由qvB=>得v1=

Rm

設(shè)衰變后新核Y的速度大小為b,核反應(yīng)前后系統(tǒng)動量守恒，有Mv'-mv=0

可得丫，=竺=避

MM

根據(jù)愛因斯坦質(zhì)能方程和能量守恒定律有AM1=2.環(huán)/2+1微,

22

解得&上處誓1

2mMe

說明：若利用舷=生士溶解答，亦可。

4

1.［2020?全國I,35(1),5分］(多選)現(xiàn)用一光電管進行光電效應(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)

【答案】ACE飽和光電流與人射光的強度有關(guān)，與頻率無關(guān)，A正確，B錯誤.根據(jù)八一￡二3m二，入

射光頻率變高，光電子的最大初動能變大，C正確.當(dāng)人射光頻率減小到截止頻率時，就不會再有光電流產(chǎn)

生，D錯誤.遏止電壓的大小與入射光的頻率有關(guān)，與入射光的強度無關(guān)，E正確.

2.（2020?北京理綜，13,6分）處于n=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

2

1.Cn=3能級的大量氫原子向低能級躍遷時，輻射光子可能為3~1,3-2,2-1,故種類為N=C3=3

種，C正確.

3.（2020?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

1417

B.查德威克用a粒子轟擊7N獲得反沖核80,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

1.AC赫茲通過著名的電火花實驗證實了電磁波的存在，并通過一系列實驗證明了電磁波的波速為光速等

.912

麥克斯韋關(guān)于光的電磁理論，A正確.查德威克通過a粒子轟擊鍍核QBe）獲得碳核（6C）的實驗發(fā)現(xiàn)

了中子，B錯誤.C項與事實相符是正確的.盧瑟福是根據(jù)a粒子的散射實驗提出的原子核式結(jié)構(gòu)模型，

D錯誤.

27,

4.[2020?全國III,35（1）,5分]一靜止的鋁原子核13Al俘獲一速度為1.0X10,m/s的質(zhì)子p后，變?yōu)?/p>

28

處于激發(fā)態(tài)的硅原子核14Si*.下列說法正確的是（）

2728

A.核反應(yīng)方程為P+13A1-14Si*

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

2.ABE根據(jù)反應(yīng)物與生成物的質(zhì)量數(shù)、電荷數(shù)守恒可知，核反應(yīng)方程為P+W7T達(dá)「，A正確.核反應(yīng)

過程系統(tǒng)不受外力，動量守恒，B正確，C錯誤.核反應(yīng)前后核子數(shù)相等，但平均每個核子的質(zhì)量發(fā)生了變

化，因此生成物的質(zhì)量并不等于反應(yīng)物的質(zhì)量之和，D錯誤.由于鋁原子原來處于靜止，因此系統(tǒng)的總動

量等于質(zhì)子的動量，根據(jù)動量守恒有1XL0XKT=28Y,得B357x105ms,速度與質(zhì)子的速度方向相同，E

正確.

5.[2020?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（）

141402351131951

A.6C-*7NH■一leB.92U+0L53I+39Y+20n

2341427301

C.lH+lH^2He+0nD.2He+13Al-15P+0n

3.A一個放射性原子核自發(fā)地放出一個粒子變成新的原子核的過程是原子核的衰變，A為原子核衰變，B

為重核的裂變，C為輕核的聚變，D為原子核的人工轉(zhuǎn)變，A正確.

6.[2020?全國II,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B衰變

的是.,屬于裂變的是,屬于聚變的是..（填正確答案標(biāo)號）

14140

A.6C-*7NH?一le

32320

B.15P-16S4?一le

2382344

C.92U-90Th+2He

144171

D.7N+2He-80+1H

2351140941

E.92U+0n-*54Xe+38Sr+20n

3241

F.lH+lH-*2He+0n

【解析】a衰變是一種放射性衰變，a粒子dHe）會從原子核中射出，C項符合要求.p衰變息旨自原子核

內(nèi)自發(fā)地放出一個電子（-"）,同時原子序數(shù)加1的過程，A、B兩項符合要求.裂變是指一些質(zhì)量非常大的

原子核，像鈾、讓和缽等在吸收一個中子后分裂成兩個或更多質(zhì)量較小的原子核，同時放出兩個或三個中

子和很大能量的過程，只有E項符合要求.聚變是指由兩個輕原子核（一般是氣和氟）結(jié)合成較重原子（如氮）

并放出大量能量的過程，F(xiàn)項符合要求.

【答案】CABEF

7.[2020?江蘇物理，12c（3）]幾種金屬的逸出功W。見下表：

金屬鴇鈣鈉鉀枷

Wo（X10-19J）7.265.123.663.603.41

由一束可見光照射上述金屬的表面，請通過計算說明哪些能發(fā)生光電效應(yīng).已知該可見光的波長的范圍為

4.OXI。-'?7.6X10-7m,普朗克常數(shù)

h=6.63X10-34J?s.

he6.63x10-34x3x108

【解析】可見光中波長最短的光子的能量最大，能量E=A='4.0X10-7=4.97X10-19J.逸出功

小于或等于該能量的金屬會發(fā)生光電效應(yīng)，查表可知為鈉、鉀、鋤.

L（2020?重慶理綜，1,6分）（難度★★）圖中曲線a、b、c、d為氣泡室中某放射物發(fā)生衰變放出的部

分粒子的徑跡，氣泡室中磁感應(yīng)強度方向垂直于紙面向里.以下判斷可能正確的是（）

A.a、b為8粒子的徑跡

B.a、b為丫粒子的徑跡

C.c、d為a粒子的徑跡

D.c、d為B粒子的徑跡

解析Y粒子是不帶電的光子，在磁場中不偏轉(zhuǎn)，選項B錯誤；a粒子為氮核帶正電，由左手定則知

向上偏轉(zhuǎn)，選項A、C錯誤；B粒子是帶負(fù)電的電子，應(yīng)向下偏轉(zhuǎn)，選項D正確.

答案D

2.[2020?海南單科，17（1）,4分]（難度★★★）氫原子基態(tài)的能量為&=-13.6eV.大量氫原子處于

某一激發(fā)態(tài).由這些氫原子可能發(fā)出的所有的光子中，頻率最大的光子能量為-0.96E”頻率最小的

光子的能量為eV（保留2位有效數(shù)字），這些光子可具有種不同的頻率.

解析頻率最大的光子能量為-0.96E”即反一為=一0.96瓦，則&=瓦一0.96瓦=（-13.6eV）—0.96

5x（5-1）

X（—13.6eV）=0.54eV,即n=5,從n=5能級開始躍遷，這些光子能發(fā)出的頻率數(shù)n=2=10

種.頻率最小的光子是從n=5能級躍遷到n=4能級，其能量為%?=-0.54eV-（-0.85eV）=

0.31eV.

答案0.31eV10

3.（2020?廣東理綜,18,6分）（難度★★）（多選）科學(xué)家使用核反應(yīng)獲取泉，再利用氣和瓶的核反應(yīng)獲得

_43234

能量，核反應(yīng)方程分別為：X+Y-2He+lH+4.9MeV和lH+lHf2He+X+17.6MeV,下列表述正確的有

（）

A.X是中子

B.Y的質(zhì)子數(shù)是3,中子數(shù)是6

C.兩個核反應(yīng)都沒有質(zhì)量虧損

D.氣和瓶的核反應(yīng)是核聚變反應(yīng)

解析根據(jù)核反應(yīng)中質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)守恒，可知X是JX,所以為中子，A正確；Y應(yīng)為?工所以Y的質(zhì)

子數(shù)為3,核子數(shù)為6,中子數(shù)為3,B錯誤；兩核反應(yīng)均有能量釋放，根據(jù)愛因斯坦質(zhì)能方程，兩核反應(yīng)

都有質(zhì)量虧損，C錯誤；由聚變反應(yīng)概念知，D正確.

答案AD

4.（2020?天津理綜,1,6分）（難度★★）物理學(xué)重視邏輯，崇尚理性，其理論總是建立在對事實觀察的

基礎(chǔ)上.下列說法正確的是（）

A.天然放射現(xiàn)象說明原子核內(nèi)部是有結(jié)構(gòu)的

B.電子的發(fā)現(xiàn)使人們認(rèn)識到原子具有核式結(jié)構(gòu)

C.a粒子散射實驗的重要發(fā)現(xiàn)是電荷是量子化的

D.密立根油滴實驗表明核外電子的軌道是不連續(xù)的

解析放射性現(xiàn)象中釋放出了其他粒子,說明原子核內(nèi)部具有一定的結(jié)構(gòu)，A正確；電子的發(fā)現(xiàn)使人們

認(rèn)識到：原子是可以分割的，是由更小的微粒組成的，B錯誤；粒子散射實驗否定了湯姆遜提出的棗糕式

原子模型，建立了核式結(jié)構(gòu)模型，C錯誤；密立根油滴實驗測定了電子的電荷量，D錯誤.

答案A

5.（2020?北京理綜，17,6分）（難度★★）實驗觀察到，靜止在勻強磁場中A點的原子核發(fā)生B衰變，

衰變產(chǎn)生的新核與電子恰在紙面內(nèi)做勻速圓周運動，運動方向和軌跡示意如圖，貝H）

A.軌跡1是電子的，磁場方向垂直紙面向外

B.軌跡2是電子的，磁場方向垂直紙面向外

C.軌跡1是新核的，磁場方向垂直紙面向里

D.軌跡2是新核的，磁場方向垂直紙面向里

解析靜止的原子核發(fā)生B衰變，動量守恒，即新核和電子在磁場中做勻速圓周運動:根

據(jù)幻5=若知=翳，即。點故軌跡1是電子的，軌跡2是新核的，又由左手定則可知磁場的方向為垂

直于紙面向里，所以只有選項D正確.

答案D

6.[2020?山東理綜,39（1）]（難度★★）（多選）"C發(fā)生放射性衰變成為“N,半衰期約5700年.已知

植物存活期間，其體內(nèi)%與％的比例不變；生命活動結(jié)束后,"C的比例持續(xù)減少.現(xiàn)通過測量得知，

某古木樣品中國的比例正好是現(xiàn)代植物所制樣品的二分之一.下列說法正確的是()

a.該古木的年代距今約5700年

b.%、叱、能具有相同的中子數(shù)

c.氣衰變?yōu)?N的過程中放出6射線

d.增加樣品測量環(huán)境的壓強將加速l4C的衰變

解析因古木樣品中"C的比例正好是現(xiàn)代植物所制樣品的二分之一，則可知經(jīng)過的時間為一個半衰期，

即該古木的年代距今約為5700年，選項a正確；冤、冤、也具有相同的質(zhì)子數(shù)，由于質(zhì)量數(shù)不同，故

中子數(shù)不同，選項b錯誤；根據(jù)核反應(yīng)方程可知,"C衰變?yōu)?N的過程中放出電子，即發(fā)出B射線，選

項c正確；外界環(huán)境不影響放射性元素的半衰期，選項d錯誤.

答案ac

7.[2020?江蘇單科，12c(2)(3)](難度★★)(2)核電站利用原子核鏈?zhǔn)椒磻?yīng)放出的巨大能量進行發(fā)

23523514489

電，92U是核電站常用的核燃料.92U受一個中子轟擊后裂變成56Ba和36Kr兩部分，并產(chǎn)生________

個中子.要使鏈?zhǔn)椒磻?yīng)發(fā)生，裂變物質(zhì)的體積要(選填“大于”或“小于”)它的臨界體積.

(3)取質(zhì)子的質(zhì)量咻=1,.6726X10-"kg,中子的質(zhì)量5=1.6749Xkg,a粒子的質(zhì)量m。

=6.6467X10-27kg,光速c=3.OXIO'm/s.請計算a粒子的結(jié)合能.(計算結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)

2351144891

解析(2)由質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)守可知：92U+0nf56Ba+36Kr+30n,可見產(chǎn)生了3個中子，鏈?zhǔn)?/p>

反應(yīng)的一個條件是鈾燃料的體積必須大于或等于臨界體積.

2-12

(3)根據(jù)愛因斯坦質(zhì)能方程△￡=Ame)可求：AE=(2mP+2m?—ma)c=4.3X10J.

答案(2)3大于(3)4.3X10-12J

A

8.[2020?海南單科，17(2)](難度★★)運動的原子核ZX放出a粒子后變成靜止的原子核Y.已知X、

Y和a粒子的質(zhì)量分別是M、im和叫真空中的光速為c,a粒子的速度遠(yuǎn)小于光速.求反應(yīng)后與反應(yīng)前的

總動能之差以及a粒子的動能.

解析反應(yīng)后由于存在質(zhì)量虧損，所以反應(yīng)前、后總動能之差等于質(zhì)量虧損而釋放出的能量，根據(jù)

愛因斯坦質(zhì)能方程可得

1212…

21112Va—2Mvx=(M—mi—m2)c@

反應(yīng)過程中三個粒子組成的系統(tǒng)動量守恒，故有

Mvx=ni2Va(2)

,、……12M,

聯(lián)立①②可得2m2Va=M—m2(M—mi—m2)c2.

答案(M—mi—m2)c2M—m2(M—mi—nt)c2

1.【物理——選修3—5][2020?新課標(biāo)全國卷I】(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仍具有放射性

D.a、8和Y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、6和丫三種射線

【答案】(l)BCD

【解析】本題考查了厚子核的衰變.原子序數(shù)大于83的元素才可以發(fā)生衰變，原子序數(shù)小于83的元素有

的可以發(fā)生衰變，有的不可以發(fā)生衰變，A錯誤；放射性元素的半衰期與元素所處的物理、化學(xué)狀態(tài)無關(guān),

B、c正確，三種射線a、B、V穿透能力依次增強，D正確；原子核發(fā)生a或3衰變時常常伴隨著丫

光子的產(chǎn)生，但同一原子核不會同時發(fā)生a衰變和3衰變，E錯誤.

2.[2020?新課標(biāo)II卷】【物理——選修3—5](1)在人類對微觀世界進行探索的過程中，科學(xué)實驗起到了

非常重要的作用.下列說法符合歷史事實的是.

A.密立根通過油滴實驗測出了基本電荷的數(shù)值

B,貝克勒爾通過對天然放射現(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針(Po)和鐳(Ra)兩種新元素

D.盧瑟福通過a粒子散射實驗證實了在原子核內(nèi)部存在質(zhì)子

E.湯姆遜通過陰極射線在電場和磁場中偏轉(zhuǎn)的實驗，發(fā)現(xiàn)了陰極射線是由帶負(fù)電的粒子組成的，并測出

了該粒子的比荷

【答案】⑴ACE

【解析】(1)密立根通過油滴實驗測出了基本電荷的電量，A項正確；盧瑟福通過a粒子散射實驗建立了

原子核式結(jié)構(gòu)模型，發(fā)現(xiàn)了原子中心有一個核，B、D兩項錯誤；居里夫婦從瀝青鈾礦中分離出了針和鐳

兩種新元素，并因此獲得了諾貝爾獎，C項正確；湯姆遜通過研究陰極射線，發(fā)現(xiàn)了電子，并測出了電子

的比荷，E項正確.

3.12020?北京卷】質(zhì)子、中子和笊核的質(zhì)量分別為助和叫當(dāng)一個質(zhì)子和一個中子結(jié)合成氣核時，

釋放的能量是(c表示真空中的光速)()

A.(mi+m2-nb)cB.(mi—mz-nt)c

C.(mi+ni2-nu)c2D.(mi-叫一nk)c2

【答案】C

【解析】本題考查質(zhì)能方程，AE=Amc2,其中Am=(nu+nt-nt),則AE=(nh+叫一叱)^,C正確，A、

B、D錯誤.

4.12020?全國卷】一中子與一質(zhì)量數(shù)為A（A>1）的原子核發(fā)生彈性正碰.若碰前原子核靜止，則碰撞前

與碰撞后中子的速率之比為（）

A+1A-1

A.A-1B.A+1

4A(A+1)2

C.（A+1）2D.(A-1)2

【答案】A

【解析】本題考查完全彈性碰撞中的動量守恒、動能守恒.設(shè)碰撞前后中子的速率分別為V”V，碰撞

后原子核的速率為vz,中子的質(zhì)量為原子核的質(zhì)量為叱，則nk=Anh.根據(jù)完全彈性碰撞規(guī)律可得mu

12121,2._ml-m2A-1,一.

/

=m2V2+mivi,2mivl=2m2V2+2imv1,解得碰后中子的速率v'i=ml+m2Vl=A+lv”因此碰撞前后中

「、vlA+1

子速率之比v'1=A—1,A正確.

5.12020?福建卷I】（1）如圖所示，放射性元素鐳衰變過程中釋放出a、0、丫三種射線，分別進入勻

強電場和勻強磁場中，下列說法正確的是.（填選項前的字母）

A.①表示丫射線，③表示a射線

B.②表示B射線，③表示a射線

C.④表示a射線，⑤表示丫射線

D.⑤表示B射線，⑥表示a射線

【答案】（DC

【解析】a射線帶正電，B射線帶負(fù)電，丫射線不帶電.在勻強電場中，a射線與B射線分別在電場力的

作用下發(fā)生偏轉(zhuǎn)，a射線偏向負(fù)極板，B射線偏向正極板，Y射線不受電場力，不發(fā)生偏轉(zhuǎn)；在磁場中，

由左手定則可以判斷a射線向左偏，6射線向右偏，Y射線不受洛倫茲力，不發(fā)生偏轉(zhuǎn).故C項正確.

6.12020?廣東卷】在光電效應(yīng)實驗中，用頻率為v的光照射光電管陰極，發(fā)生了光電效應(yīng)，下列說法正

確的是（）

A.增大入射光的強度，光電流增大

B.減小入射光的強度，光電效應(yīng)現(xiàn)象消失

C.改用頻率小于v的光照射，一定不發(fā)生光電效應(yīng)

D.改用頻率大于v的光照射，光電子的最大初動能變大

【答案】AD

【解析】增大入射光的強度，單位時間內(nèi)發(fā)射的光電子數(shù)增加，則光電流增大，選項A正確；光電效應(yīng)能

否發(fā)生與照射光頻率有關(guān)，與照射光強度無關(guān)，選項B錯誤；改用頻率較小的光照射時，如果光的頻率仍

大于極限頻率，則仍會發(fā)生光電效應(yīng)，否則，不能發(fā)生光電效應(yīng)，選項C錯誤；光電子的最大初動能Ek

=hv-Wo,故改用頻率大于v的光照射，光電子的最大初動能變大，選項D正確.

7.【2020?江蘇卷】【選修3—5］（1）已知鈣和鉀的截止頻率分別為7.73X10HHz和5.44X10"Hz,在某種

單色光的照射下兩種金屬均發(fā)生光電效應(yīng)，比較它們表面逸出的具有最大初動能的光電子，鈣逸出的光電

子具有較大的.

A.波長B.頻率C.能量D.動量

（2）氨222是一種天然放射性氣體，被吸入后，會對人的呼吸系統(tǒng)造成輻射損傷.它是世界衛(wèi)生組織公布

222218222

的主要環(huán)境致癌物質(zhì)之一.其衰變方程是86Rn-*84Po+.已知86Rn的半衰期約為3.8

,222—

天，則約經(jīng)過天，16g的86Rn衰變后還剩1g.

【答案】（DA

1解析】兩種金屬的截止頻率不同，則它們的逸出功也不同，由ff-ft/0可知截止頻率大的，逸出功也大.由

&二方-一用可知，用同樣的單色光照射，鈣逸出的光電子的最大初動能校小，由「二亞得口，其動量也

較小，根據(jù)物質(zhì)波知，其波長較長.

4

【答案】（2）2He（或a粒子）15.2

4

【解析】①根據(jù)核反應(yīng)過程中電荷數(shù)守恒和質(zhì)量數(shù)守恒可推得該反應(yīng)的另一種生成物為2He.②根據(jù)m余二皿

Itt

原2T知T=4,解得t=3.8X4=15.2天.

8.12020?山東卷】【物理35］（1）氫原子能級如圖所示，當(dāng)氫原子從n=3躍遷到n=2的能級時，輻射

光的波長為656nm.以下判斷正確的是.（雙選，填正確答案標(biāo)號）

a.氫原子從n=2躍遷到n=l的能級時，輻射光的波長大于656nm

b.用波長為325nm的光照射，可使氫原子從n=l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

【答案】（Dcd

【解析】（1）由氫原子能級圖可知氫原子從n=2躍遷到n=l的能級的能級差大于從n=3躍遷到n=2的

能級的能級差，根據(jù)|E"一L|=hv和v=t可知，選項a錯誤；同理從n=l躍遷到n=2

的能級需要的光子能量大約為從n=3躍遷到n=2的能級差的五倍左右，對應(yīng)光子波長應(yīng)為從n=3躍遷

到n=2的能級輻射光波長的五分之一左右，選項b錯誤；氫原子從n=3躍遷到n=l的能級的能級差最

多有三種情況，即對應(yīng)最多有三種頻率的光譜線，選項c正確；氫原子在不同能級間躍遷必須滿足|&一

C

E.|=hX,選項d正確.

9.12020?天津卷】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

【答案】BD

【解析】本題是對玻爾理論、天然放射現(xiàn)象及多普勒效應(yīng)等知識的考查，a粒子散射實蛉導(dǎo)致原子核式結(jié)

構(gòu)模型的建立，A錯誤；紫外線可以使熒光物質(zhì)發(fā)光，B正確；天然放射現(xiàn)象中產(chǎn)生的丫射線在電場或磁

場中不會發(fā)生偏轉(zhuǎn)，c錯誤；觀察者和波源發(fā)生相對運動時，觀察者接收到的頻率就會發(fā)生改變，D正確.

10.[2020?浙江卷】（2）玻爾氫原子模型成功解釋了氫原子光譜的實驗規(guī)律，氫原子能級圖如圖2所示，

當(dāng)氫原子從n=4的能級躍遷到n=2的能級時，輻射出頻率為Hz的光子.用該頻率的光照射逸

出功為2.25eV的鉀表面，產(chǎn)生的光電子的最大初動能為eV.

（電子電荷量e=1.60X10T9C,普朗克常量h=6.63Xl（r"j?s）

nE/eV

8............0

6-------------0.38

5-------------0.54

4-------------0.85

3-------------1.51

2-------------3.40

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

圖2

【答案】（2）6.2X10“Hz0.3eV

【解析】（2）本題考查能級、光電效應(yīng)方程等知識.由躍遷條件可知hv=E4-Ez=^