小學(xué)英語入門基礎(chǔ)教案

高考物理基礎(chǔ)知識(shí)歸納:原子核。

第2課時(shí)原子核

基礎(chǔ)知識(shí)歸納
1.天然放射現(xiàn)象
(1)天然放射現(xiàn)象：某些物質(zhì)能自發(fā)發(fā)射出人眼看不見但能使照相底片感光的射線，物質(zhì)發(fā)射這種射線的性質(zhì)叫做放射性.天然放射現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)，揭示了原子核也具有復(fù)雜結(jié)構(gòu).
(2)半衰期
放射性元素的原子核有半數(shù)發(fā)生衰變需要的時(shí)間叫半衰期.半衰期與放射性元素的多少及物理、化學(xué)狀態(tài)無關(guān)，只由核內(nèi)部的因素決定，不同的元素有不同的半衰期.
三種射線的本質(zhì)和特性
名稱實(shí)質(zhì)射出
速度電離
作用穿透本領(lǐng)云室中徑跡
α射線高速
氦核流較強(qiáng)小紙片即
可擋住直而粗
β射線高速
電子流較弱較強(qiáng)(穿透幾毫
米厚的鋁板)細(xì)而彎曲
γ射線高能
光子流c更小強(qiáng)(穿透幾厘
米厚的鉛板)一般看不到
(3)放射性同位素的利用主要有兩個(gè)途徑：一是利用它的射線，二是作為示蹤原子.過量的放射線會(huì)對環(huán)境造成污染，對人類和自然界產(chǎn)生破壞作用.為了防止一些人工合成的放射性物質(zhì)和天然的放射性物質(zhì)對環(huán)境造成的污染，人們需要采取有效措施.
2.原子核的變化
(1)衰變：
α衰變：原子核放出α粒子.其衰變規(guī)律：
β衰變：原子核放出β粒子.其衰變規(guī)律：
γ衰變：α衰變或β衰變時(shí)形成的新核不穩(wěn)定，釋放出γ光子.
(2)人工核轉(zhuǎn)變：
(發(fā)現(xiàn)質(zhì)子的核反應(yīng))
(人工制造放射性同位素)
(3)重核的裂變：在一定條件下(超過臨界體積)，裂變反應(yīng)會(huì)連續(xù)不斷地進(jìn)行下去，這就是鏈?zhǔn)椒磻?yīng).鈾235核能夠發(fā)生鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的鈾塊的最小體積叫做它的臨界體積.
核反應(yīng)堆的構(gòu)造：
A.核燃料——用鈾棒(含U,3%～4%的濃縮鈾).
B.減速劑——用石墨、重水或普通水(U只吸收慢中子).
C.控制棒——用鎘做成(鎘吸收中子的能力很強(qiáng)).
D.冷卻劑——用水或液態(tài)鈉(把反應(yīng)堆內(nèi)的熱量傳遞出去).
(4)輕核的聚變：
A.射到b點(diǎn)的一定是α射線
B.射到b點(diǎn)的一定是β射線
C.射到b點(diǎn)的一定是α射線或β射線
D.射到b點(diǎn)的一定是γ射線
【解析】γ射線不帶電，在電場或磁場中它都不受場的作用，只能射到a點(diǎn)，因此D選項(xiàng)不對.調(diào)整E和B的大小，即可以使帶正電的α射線沿直線前進(jìn)，也可以使帶負(fù)電的β射線沿直線前進(jìn).沿直線前進(jìn)的條件是電場力與洛倫茲力平衡，即qE＝qBv
已知α粒子比β粒子的速度小得多，當(dāng)我們調(diào)節(jié)使α粒子沿直線前進(jìn)時(shí)，速度大的β粒子向右偏轉(zhuǎn)，有可能射到b點(diǎn)，當(dāng)我們調(diào)節(jié)使β粒子沿直線前進(jìn)時(shí)，速度較小的α粒子也將會(huì)向右偏，也可能射到b點(diǎn)，因此C選項(xiàng)正確，而A、B選項(xiàng)都不對.
2.半衰期
【例2】(1)關(guān)于放射性元素的半衰期，下列說法正確的是()
A.是原子核質(zhì)量減少一半所需的時(shí)間
B.是原子核有半數(shù)發(fā)生衰變所需的時(shí)間
C.把放射性元素放在密封的容器中，可以減慢放射性元素的半衰期
D.可以用來測定地質(zhì)年代、生物年代等
(2)設(shè)鐳226的半衰期為1.6×103年，質(zhì)量為100g的鐳226經(jīng)過4.8×103年后，有多少克鐳發(fā)生衰變？若衰變后的鐳、變?yōu)殂U206，則此時(shí)鐳、鉛質(zhì)量之比為多少？
【解析】(2)經(jīng)過三個(gè)半衰期，剩余鐳的質(zhì)量為
M′余＝M原(12)tT＝100×18g＝12.5g
已衰變的鐳的質(zhì)量為(100－12.5)g＝87.5g
設(shè)生成鉛的質(zhì)量為m，則226∶206＝87.5∶m
得m＝79.8g
所以鐳、鉛質(zhì)量之比為125∶798
【答案】(1)BD(2)87.5g；125∶798
【思維提升】(1)半衰期是原子核有半數(shù)發(fā)生衰變，變成新核，并不是原子核的數(shù)量、質(zhì)量減少一半.
(2)要理解半衰期公式中各物理量的含義.
【拓展2】目前，在居家裝修中經(jīng)常用花崗巖、大理石等裝修材料，這些巖石都不同程度含有放射性元素，比如，有些含有鈾、釷的花崗石會(huì)釋放出放射性的惰性氣體氡，而氡會(huì)發(fā)生放射性衰變，放出α、β、γ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，下列說法正確的是(B)
A.氡的半衰期為3.8天，若取8個(gè)氡原子核，經(jīng)7.6天后一定剩下2個(gè)氡原子核
B.β衰變所釋放的電子是原子核內(nèi)的中子轉(zhuǎn)化成質(zhì)子和電子所產(chǎn)生的
C.γ射線一般伴隨著α或β射線產(chǎn)生，在這三種射線，γ射線的穿透能力最強(qiáng)，電離能力也最強(qiáng)
D.發(fā)生α衰變時(shí)，生成核與原來的原子核相比，中子數(shù)減少了4

2.質(zhì)量虧損與核能的計(jì)算
【例3】已知氮核質(zhì)量mN＝14.00753u，氧核質(zhì)量m0＝17.00454u，氦核質(zhì)量mHe＝4.00387u，質(zhì)子質(zhì)量mH＝1.00815u，試判斷核反應(yīng)：
H＋42He→O＋11H
是吸能反應(yīng)，還是放能反應(yīng)？能量變化多少？
【解析】先計(jì)算出質(zhì)量虧損Δm，然后由1u相當(dāng)于931.5MeV能量代入計(jì)算即可.
反應(yīng)前總質(zhì)量mN＋mHe＝18.01140u
反應(yīng)后總質(zhì)量mO＋mH＝18.01269u
因?yàn)榉磻?yīng)中質(zhì)量增加，所以此反應(yīng)為吸能反應(yīng)，所吸收能量為
ΔE＝Δmc2＝(18.01269－18.01140)×931.5MeV＝1.2MeV
【思維提升】(1)根據(jù)愛因斯坦質(zhì)能方程，用核子結(jié)合成原子核時(shí)質(zhì)量虧損Δm的數(shù)值乘以真空中光速的平方，即ΔE＝Δmc2.
(2)根據(jù)1原子質(zhì)量單位(u)相當(dāng)于931.5MeV，用核子結(jié)合成原子核時(shí)質(zhì)量虧損的原子質(zhì)量單位數(shù)乘以931.5MeV，即ΔE＝Δm×931.5MeV.
【拓展3】一個(gè)靜止的23292U(原子質(zhì)量為232.0372u)，放出一個(gè)α粒子(原子質(zhì)量為4.00260u)后，衰變成22890Th(原子質(zhì)量為228.0287u).假設(shè)放出的核能完全變成Th核和α粒子的動(dòng)能，試計(jì)算α粒子的動(dòng)能.
【解析】反應(yīng)中產(chǎn)生的質(zhì)量虧損
Δm＝mU－(mTh＋mα)＝0.0059u
反應(yīng)中釋放的核能
ΔE＝Δm×931.5MeV＝5.5MeV
在U核衰變過程中動(dòng)量守恒、能量守恒，則
0＝mαvα－mThvTh
ΔE＝12mαv2α＋12mThv2Th
解以上兩式得
ΔE＝(mαvα)22mα＋(mThvTh)22mTh
＝(mαvα)2(mTh＋mα)2mαmTh
則α粒子的動(dòng)能
Eα＝12mαv2α
＝mThmTh＋mαΔE
＝228228＋4×5.5MeV
＝5.41MeV
jab88.CoM

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高考物理第一輪考綱知識(shí)復(fù)習(xí):原子原子核

第2章原子原子核
【考綱知識(shí)梳理】
一、原子的核式結(jié)構(gòu)模型
1、湯姆生的“棗糕”模型
（1）1897年湯姆生發(fā)現(xiàn)了電子，使人們認(rèn)識(shí)到原子有復(fù)雜結(jié)構(gòu)，揭開了研究原子的序幕．
(2)“棗糕”模型：原子是一個(gè)球體，正電荷均勻分布在整個(gè)球內(nèi)，電子像棗糕里的棗子一樣鑲嵌在原子里．
2、盧瑟福的核式結(jié)構(gòu)模型1909～1911年，英國物理學(xué)家盧琴福和他的助手們進(jìn)行了α粒子散射實(shí)驗(yàn)
(1)實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示：
如圖所示，用α粒子轟擊金箔，由于金原子中的帶電微粒對α粒子有庫倉力作用，一些α粒子穿過金箔后改變了運(yùn)動(dòng)方向，這種現(xiàn)象叫做α粒子散射.
熒光屏可以沿著圖中虛線轉(zhuǎn)動(dòng)，用來統(tǒng)計(jì)向不同方向散射的粒子數(shù)目.全部設(shè)備裝在真空中.
(2)α粒子散射實(shí)驗(yàn)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)生了較大的偏轉(zhuǎn).，極少數(shù)偏轉(zhuǎn)角超過900，有的甚至被彈回，偏轉(zhuǎn)角幾乎達(dá)到1800．
(3)現(xiàn)象解釋：
認(rèn)為原子中的全部正電荷和幾乎所有質(zhì)量都集中到一個(gè)很小的核上，由于核很小，大部分α粒子穿過金箔時(shí)都離核很遠(yuǎn)，受到的庫侖力很小，它們的運(yùn)動(dòng)幾乎不受影響.只有少數(shù)α粒子從原子核附近飛過，明顯受到原子核的庫侖力而發(fā)生大角度偏轉(zhuǎn).
核式結(jié)構(gòu)模型：在原子的中心有一個(gè)很小的核，叫做原子核，原子的全部正電荷和幾乎全部質(zhì)量都集中在原子核里，帶負(fù)電的電子在核外空間里繞著核旋轉(zhuǎn)．
原子核所帶的單位正電荷數(shù)等于核外的電子數(shù)，所以整個(gè)原子是呈電中性的．電子繞著核旋轉(zhuǎn)所需的向心力就是核對它的庫侖引力．
[說明]核式結(jié)構(gòu)模型的實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)是α粒子散射實(shí)驗(yàn)，原子核是多么小，原子內(nèi)部是多么“空”.
從α粒子散射的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，估計(jì)原子核半徑的數(shù)量級為10-14m～10-15m，而原子半徑的數(shù)量級是10-10m.
二、天然放射性現(xiàn)象
1．放射性現(xiàn)象：貝克勒耳發(fā)現(xiàn)天然放射現(xiàn)象，使人們認(rèn)識(shí)到原子核也有復(fù)雜結(jié)構(gòu)，揭開了人類研究原子核結(jié)構(gòu)的序幕．通過對天然放射現(xiàn)象的研究，人們發(fā)現(xiàn)原子序數(shù)大于83的所有天然存在的元素都有放射性，原子序數(shù)小于83的天然存在的元素有些也具有放射性，它們放射出來的射線共有三種：α射線、β射線、γ射線．
2、三種射線的本質(zhì)和特性比較
①α射線：是氦核(He)流，速度約為光速的十分之一，在空氣中射程幾厘米，貫穿本領(lǐng)小，電離作用強(qiáng).
②β射線：是高速的電子流，速度約為光速十分之幾，穿透本領(lǐng)較大，能穿透幾毫米的鋁板，電離作用較弱.
③γ射線：是高能光子流，波長極短的電磁波，貫穿本領(lǐng)強(qiáng)，能穿透幾厘米鉛板，電離作用小.
[說明]放射性元素有的原子核放出α射線，有的放出β射線，多余的能量以γ光子的形式射出.
種類本質(zhì)質(zhì)量（u）電荷（e）速度（c）電離性貫穿性
α射線氦核4+20.1最強(qiáng)最弱，紙能擋住
β射線電子1/1840-10.99較強(qiáng)較強(qiáng)，穿幾mm鋁板
γ射線光子001最弱最強(qiáng)，穿幾cm鉛版
三種射線在勻強(qiáng)磁場、勻強(qiáng)電場、正交電場和磁場中的偏轉(zhuǎn)情況比較：

3、原子核的衰變
定義：放射性元素的原子核由于放出某種粒子而轉(zhuǎn)變?yōu)樾潞说淖兓Q為衰變.
衰變規(guī)律：電荷數(shù)和質(zhì)量數(shù)都守恒.
(1)α衰變的一般方程：→＋He每發(fā)生一次α衰變，新元素與原元素相比較，核電荷數(shù)減小2，質(zhì)量數(shù)減少4．
α衰變的實(shí)質(zhì)：是某元素的原子核同時(shí)放出由兩個(gè)質(zhì)子和兩個(gè)中子組成的粒子(即氦核)．(核內(nèi))
(2)β衰變的一般方程：→＋e．每發(fā)生一次β衰變，新元素與原元素相比較，核電荷數(shù)增加1，質(zhì)量數(shù)不變．
β衰變的實(shí)質(zhì)：是元素的原子核內(nèi)的一個(gè)中子變成質(zhì)子時(shí)放射出一個(gè)電子．(核內(nèi))，+β衰變：
(3)γ射線是伴隨α衰變或β衰變同時(shí)產(chǎn)生的、γ射線不改變原子核的電行數(shù)和質(zhì)量數(shù)．
γ射線實(shí)質(zhì):是放射性原子核在發(fā)生α衰變或β衰變時(shí),產(chǎn)生的某些新核由于具有過多的能量(核處于激發(fā)態(tài))而輻射出光子．
三、氫原子能級及氫光譜
1、氫原子能級
氫原子的能級：原子各個(gè)定態(tài)的能量值叫做原子的能級。氫原子的能級公式為，對應(yīng)的軌道半徑關(guān)系式為：，其中n叫量子數(shù)，只能取正整數(shù)。n=1的狀態(tài)稱為基態(tài)，氫原子基態(tài)的能量值。量子數(shù)n越大，動(dòng)能越小，勢能越大，總能量越大。
（1）能級公式：；該能量包括電子繞核運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能和電子與原子核組成的系統(tǒng)的電勢能。
（2）半徑公式：
2、氫光譜
在氫光譜中，n=2，3，4，5，……向n=1躍遷發(fā)光形成賴曼線系；n=3，4，5，6向n=2躍進(jìn)遷發(fā)光形成馬爾末線系；n=4，5，6，7……向n=3躍遷發(fā)光形成帕邢線系；n=5，6，7，8……向n=4躍遷發(fā)光形成布喇開線系，其中只有馬爾末線的前4條譜線落在可見光區(qū)域內(nèi)。
3、光子的吸收與發(fā)射
原子從一種定態(tài)（能量為），躍遷到另一種定態(tài)（能量為），它輻射或吸收一定頻率的光子，光子的能量由這兩種定態(tài)的能級差決定：即。若，則輻射光子；若，則吸收光子。
能級躍遷：
使原子發(fā)生躍遷時(shí)，入射的若是光子，光子的能量必須恰好等于兩定態(tài)能級差；若入射的是電子，電子的能量須大于或等于兩個(gè)定態(tài)的能級差。
電離：
不論是光子還是電子使元子電離，只要光子或電子的能量大于兩能級差就可以使其電離。
四、重核的裂變與輕核的聚變
1．重核的裂變（原子彈、核電站的原理）
①所謂重核即為質(zhì)量數(shù)很大的原子核．裂變方程式例舉：
②重核俘獲一個(gè)中子后分裂為兩個(gè)或幾個(gè)中等質(zhì)量數(shù)的原子核的反應(yīng)過程叫重核的裂變。在裂變的同時(shí)，還會(huì)放出幾個(gè)中子和大量能量．
鈾235裂變時(shí)，同時(shí)放出2—3個(gè)中子，如果這些中子再引起其他鈾235核裂變，就可使裂變反應(yīng)不斷地進(jìn)行下去，釋放越來越多的能量，這種反應(yīng)叫鏈?zhǔn)椒磻?yīng)（原子彈的原理）．核反應(yīng)堆是人類對核裂變能的利用。
鈾235核能夠發(fā)生接式反應(yīng)的鈾塊的最小體積叫做它的臨界體積．鏈?zhǔn)椒磻?yīng)條件：①純鈾235；②達(dá)到臨界體積
③核反應(yīng)堆的構(gòu)造：
A.核燃料——用鈾棒(含3%-4%的濃縮鈾)B．減速劑——用石墨、重水或普通水(只吸收慢中子)
C．控制棒——用鎘做成(鎘吸收中子的能力很強(qiáng))D．冷卻劑——用水或液態(tài)鈉(把反應(yīng)堆內(nèi)的熱量傳遞出去)
E．建很厚的水泥防護(hù)層屏蔽射線，還要考慮核廢料的處理。
2．輕核的聚變（原子彈的原理）優(yōu)點(diǎn)：產(chǎn)能效率高，燃料的儲(chǔ)量豐富，安全清潔，廢料少易處理。
①所謂輕核是指質(zhì)量數(shù)很小的原子核，如氫核、氘核等．
②某些輕核結(jié)合成質(zhì)量數(shù)較大的原子核的反應(yīng)過程叫做輕核的聚變，同時(shí)放出大量的能量．方程：H＋H→He＋n
輕核聚變條件：只能發(fā)生在超高溫(需要幾百萬度高溫)條件下，故輕核聚變也叫做熱核反應(yīng)．
【要點(diǎn)名師透析】
類型一原子的結(jié)構(gòu)與α粒子散射實(shí)驗(yàn)
【例1】在盧瑟福的α粒子散射實(shí)驗(yàn)中，有少數(shù)α粒子發(fā)生大角度偏轉(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．正電荷在原子中是均勻分布的
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：α粒子散射實(shí)驗(yàn)中，有少數(shù)α粒子發(fā)生了較大偏轉(zhuǎn)．并且有極少數(shù)α粒子的偏轉(zhuǎn)超過了900，有的甚至被反彈回去，偏轉(zhuǎn)角達(dá)到l800，這說明了這些α粒子受到很大的庫侖力，施力體應(yīng)是體積甚小的帶電實(shí)體。根據(jù)碰撞知識(shí)，我們知道只有質(zhì)量非常小的輕球與質(zhì)量非常大的物體發(fā)生碰撞時(shí)，較小的球才被彈回去，這說明被反彈回去的α粒子碰上了質(zhì)量比它大得多的物質(zhì)實(shí)體，即集中了全部質(zhì)量和正電荷的原子核．答案：A
類型二能級躍遷與光纖譜線
【例2】（09全國卷Ⅱ18）氫原子的部分能級如圖所示。已知可見光的光子能量在1.62eV到3.11eV之間。由此可推知,氫原子（AD）
A.從高能級向n=1能級躍遷時(shí)了出的光的波長比可見光的短
B.從高能級向n=2能級躍遷時(shí)發(fā)出的光均為可見光
C.從高能級向n=3能級躍遷時(shí)發(fā)出的光的頻率比可見光的高
D.從n=3能級向n=2能級躍遷時(shí)發(fā)出的光為可見光
解析：本題考查玻爾的原理理論.從高能級向n=1的能級躍遷的過程中輻射出的最小光子能量為9.20ev,不在1.62eV到3.11eV之間,A正確.已知可見光子能量在1.62eV到3.11eV之間從高能級向n=2能級躍遷時(shí)發(fā)出的光的能量3.40ev，B錯(cuò).從高能級向n=3能級躍遷時(shí)發(fā)出的光的頻率只有能量大于3.11ev的光的頻率才比可見光高,C錯(cuò).從n=3到n=2的過程中釋放的光的能量等于1.89ev介于1.62到3.11之間,所以是可見光D對。
類型三核能的計(jì)算
【例3】（09山東物理38）(1)歷史上第一次利用加速器實(shí)現(xiàn)的核反應(yīng)，是用加速后動(dòng)能為0.5MeV的質(zhì)子H轟擊靜止的X，生成兩個(gè)動(dòng)能均為8.9MeV的He.（1MeV=1.6×-13J）
①上述核反應(yīng)方程為___________。
②質(zhì)量虧損為_______________kg。
解析：（1）或，。
考點(diǎn)：原子核
【感悟高考真題】
1．（20xx重慶1９）氫原子分能級示意圖如題19所示，不同色光的光子能量如下表所示。

色光赤橙黃綠藍(lán)—靛紫
光子能量范圍（eV）1.61~2.002.00~2.072.07~2.142.14~2.532.53~2.762.76~3.10
處于某激發(fā)態(tài)的氫原子，發(fā)射的光的譜線在可見光范圍內(nèi)僅有2條，其顏色分別為
1.紅、藍(lán)靛
2.黃、綠
3.紅、紫
4.藍(lán)靛、紫
【答案】A

【解析】如果激發(fā)態(tài)的氫原子處于第二能級，能夠發(fā)出10.2eV的光子，不屬于可見光；如果激發(fā)態(tài)的氫原子處于第三能級，能夠發(fā)出12.09eV、10.2eV、1.89eV的三種光子，只有1.89eV屬于可見光；如果激發(fā)態(tài)的氫原子處于第四能級，能夠發(fā)出12.75eV、12.09eV、10.2eV、2.55eV、1.89eV、0.66eV的六種光子，1.89eV和2.55eV屬于可見光，1.89eV的光子為紅光，2.55eV的光子為藍(lán)—靛，A正確。
2.（20xx全國卷Ⅰ14）原子核經(jīng)放射性衰變①變?yōu)樵雍?，繼而經(jīng)放射性衰變②變?yōu)樵雍?，再?jīng)放射性衰變③變?yōu)樵雍?。放射性衰變①、②和③依次?br> A．α衰變、β衰變和β衰變B．β衰變、β衰變和α衰變
C．β衰變、α衰變和β衰變D．α衰變、β衰變和α衰變
【答案】A
【解析】,質(zhì)量數(shù)少4,電荷數(shù)少2,說明①為α衰變.,質(zhì)子數(shù)加1,說明②為β衰變,中子轉(zhuǎn)化成質(zhì)子.,質(zhì)子數(shù)加1,說明③為β衰變,中子轉(zhuǎn)化成質(zhì)子.
【命題意圖與考點(diǎn)定位】主要考查根據(jù)原子核的衰變反應(yīng)方程，應(yīng)用質(zhì)量數(shù)與電荷數(shù)的守恒分析解決。
3.（20xx天津2）下列關(guān)于原子和原子核的說法正確的是
A．β衰變現(xiàn)象說明電子是原子核的組成部分
B．波爾理論的假設(shè)之一是原子能量的量子化
C．放射性元素的半衰期隨溫度的升高而變短
D．比結(jié)合能越小表示原子核中的核子結(jié)合得越牢固
答案：B
4.（20xx天津8）用同一光管研究a、b兩種單色光產(chǎn)生的光電效應(yīng)，得到光電流I與光電管兩極間所加電壓U的關(guān)系如圖。則這兩種光
A照射該光電管時(shí)a光使其逸出的光電子最大初動(dòng)能大
B.從同種玻璃射入空氣發(fā)生全反射時(shí)，a光的臨界角大
C.通過同一裝置發(fā)生雙縫干涉，a光的相鄰條紋間距大
D.通過同一玻璃三棱鏡時(shí)，a光的偏折程度大
答案：BC
5.（20xx全國卷Ⅱ14）原子核與氘核反應(yīng)生成一個(gè)α粒子和一個(gè)質(zhì)子。由此可知
A．A=2，Z=1B.A=2，Z=2C.A=3，Z=3D.A=3，Z=2
【答案】D
【解析】，應(yīng)用質(zhì)量數(shù)與電荷數(shù)的守恒，解得，答案D。
【命題意圖與考點(diǎn)定位】主要考查根據(jù)原子核的聚變反應(yīng)方程，應(yīng)用質(zhì)量數(shù)與電荷數(shù)的守恒分析解決。
6．（20xx北京15）太陽因核聚變釋放出巨大的能量，同時(shí)其質(zhì)量不斷減少。太陽每秒鐘輻射出的能量約為4×1026J，根據(jù)愛因斯坦質(zhì)能方程，太陽每秒鐘減少的質(zhì)量最接近
A.1036kgB.1018kgC.1013kgD.109kg
【答案】D
【解析】根據(jù)愛因斯坦的質(zhì)能方程，kg，D正確
7．（20xx上海物理1）盧瑟福提出了原子的核式結(jié)構(gòu)模型，這一模型建立的基礎(chǔ)是
（A）粒子的散射實(shí)驗(yàn)（B）對陰極射線的研究
（C）天然放射性現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)（D）質(zhì)子的發(fā)現(xiàn)
答案：A
解析：盧瑟福根據(jù)α粒子的散射實(shí)驗(yàn)結(jié)果，提出了院子的核式結(jié)構(gòu)模型：原子核聚集了院子的全部正電荷和幾乎全部質(zhì)量，電子在核外繞核運(yùn)轉(zhuǎn)。
本題考查原子的核式結(jié)構(gòu)的建立。
8.（20xx上海物理4）現(xiàn)已建成的核電站的能量來自于
（A）天然放射性元素衰變放出的能量（B）人工放射性同位素放出的的能量
（C）重核裂變放出的能量（D）化學(xué)反應(yīng)放出的能量
【解析】C
本題考查原子核反應(yīng)。難度：易。
9.（20xx上海物理4）某放射性元素經(jīng)過11.4天有的原子核發(fā)生了衰變，該元素的半衰期為
（A）11.4天（B）7.6天（C）5.7天（D）3.8天
答案：D
解析：根據(jù)，，因?yàn)閠=11.4day，所以=3.8day，選D。
本題考查原子核半衰期的計(jì)算。
難度：中等。
10．（20xx福建29（1））測年法是利用衰變規(guī)律對古生物進(jìn)行年代測定的方法。若以橫坐標(biāo)t表示時(shí)間，縱坐標(biāo)m表示任意時(shí)刻的質(zhì)量，為t＝0時(shí)的質(zhì)量。下面四幅圖中能正確反映衰變規(guī)律的是。（填選項(xiàng)前的字母）

答案：C
11．（20xx江蘇物理12(C)）(1)研究光電效應(yīng)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)射出的光電子被陽極A吸收，在電路中形成光電流。下列光電流I與AK之間的電壓的關(guān)系圖象中，正確的是.

（2）鈉金屬中的電子吸收光子的能量，從金屬表面逸出，這就是光電子。光電子從金屬表面逸出的過程中，其動(dòng)量的大小___▲____(選填“增大、“減小”或“不變”)，原因是___▲____。
（3）已知?dú)湓犹幵诘谝?、第二激發(fā)態(tài)的能級分別為-3.4eV和-1.51eV，金屬鈉的截止頻率為Hz,普朗克常量h=Js.請通過計(jì)算判斷，氫原子從第二激發(fā)態(tài)躍遷到第一激發(fā)態(tài)過程中發(fā)出的光照射金屬鈉板，能否發(fā)生光電效應(yīng)。
答案：
12.（20xx新課標(biāo)34(1)）用頻率為的光照射大量處于基態(tài)的氫原子，在所發(fā)射的光譜中僅能觀測到頻率分別為的三條譜線，且，則_______.(填入正確選項(xiàng)前的字母)
A、B、C、D、
答案：B
解析：大量氫原子躍遷時(shí)只有三個(gè)頻率的光譜，這說明是從n=3能級向低能級躍遷，根據(jù)能量守恒有，，解得：，選項(xiàng)B正確
13．（20xx海南物理19）(1)能量為的光子照射基態(tài)氫原子，剛好可使該原子中的電子成為自由電子．這一能稱為氫的電離能．現(xiàn)用一頻率為的光子從基態(tài)氫原子中擊出了一電子，該電子在遠(yuǎn)離核以后速度的大小為_______________（用光子頻率、電子質(zhì)量、氫原子的電離能和普朗克常量表示）。
【答案】
【解析】由能量守恒得，解得電子速度為。
(2)在核反應(yīng)堆中，常用減速劑使快中子減速．假設(shè)減速劑的原子核質(zhì)量是中子的倍．中子與原子核的每次碰撞都可看成是彈性正碰．設(shè)每次碰撞前原子核可認(rèn)為是靜止的，求次碰撞后中子速率與原速率之比．
【答案】
【解析】設(shè)中子和作減速劑的物質(zhì)的原子核A的質(zhì)量分別為和，碰撞后速度分別為和，碰撞前后的總動(dòng)量和總能量守恒，有
①
②
式中為碰撞前中子速度，由題設(shè)
③
由①②③式得，經(jīng)1次碰撞后中子速率與原速率之比為
④
經(jīng)N次碰撞后，中子速率與原速率之比為
⑤
【考點(diǎn)模擬演練】
1．科學(xué)家發(fā)現(xiàn)在月球上含有豐富的32He(氦3)．它是一種高效、清潔、安全的核聚變?nèi)剂希鋮⑴c的一種核聚變反應(yīng)的方程式為32He＋32He―→211H＋42He.關(guān)于32He聚變下列表述正確的是
()
A．聚變反應(yīng)不會(huì)釋放能量
B．聚變反應(yīng)產(chǎn)生了新的原子核
C．聚變反應(yīng)沒有質(zhì)量虧損
D．目前核電站都采用32He聚變反應(yīng)發(fā)電
【答案】B
【詳解】輕核聚變而生成質(zhì)量較大(中等)的新核．故B正確．
2.仔細(xì)觀察氫原子的光譜,發(fā)現(xiàn)它只有幾條分離的不連續(xù)的亮線,其原因是()
A.氫原子只有幾個(gè)能級
B.氫原子只能發(fā)出平行光
C.氫原子有時(shí)發(fā)光,有時(shí)不發(fā)光
D.氫原子輻射的光子的能量是不連續(xù)的,所以對應(yīng)的光的頻率也是不連續(xù)的
【答案】選D.
【詳解】光譜中的亮線對應(yīng)不同頻率的光,“分離的不連續(xù)的亮線”對應(yīng)著不同頻率的光,B、C錯(cuò).氫原子在不同的能級之間躍遷時(shí),輻射不同能量的光子,并且滿足E=hν.能量不同,相應(yīng)光子頻率不同,體現(xiàn)在光譜上是一些不連續(xù)的亮線,A錯(cuò)誤D正確.
3.盧瑟福和他的助手做α粒子轟擊金箔實(shí)驗(yàn),獲得了重要發(fā)現(xiàn):關(guān)于α粒子散射實(shí)驗(yàn)的結(jié)果,下列說法正確的是()
A.證明了質(zhì)子的存在
B.證明了原子核是由質(zhì)子和中子組成的
C.證明了原子的全部正電荷和幾乎全部質(zhì)量都集中在一個(gè)很小的核里
D.說明了原子中的電子只能在某些軌道上運(yùn)動(dòng)
【答案】選C.
【詳解】α粒子散射實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)了原子內(nèi)存在一個(gè)集中了全部正電荷和幾乎全部質(zhì)量的核.數(shù)年后盧瑟福發(fā)現(xiàn)核內(nèi)有質(zhì)子并預(yù)測核內(nèi)存在中子,所以C對,A、B錯(cuò).玻爾發(fā)現(xiàn)了電子軌道量子化,D錯(cuò).
4.下列關(guān)于放射性現(xiàn)象的說法中,正確的是()
A.原子核發(fā)生α衰變時(shí),生成核與原來的原子核相比,中子數(shù)減少了4
B.原子核發(fā)生α衰變時(shí),生成核與α粒子的總質(zhì)量等于原來的原子核的質(zhì)量
C.原子核發(fā)生β衰變時(shí),生成核的質(zhì)量數(shù)比原來的原子核的質(zhì)量數(shù)多1
D.單質(zhì)的鈾238與化合物中的鈾238的半衰期是相同的
【答案】選D.
【詳解】原子核發(fā)生α衰變時(shí),生成核與原來的原子核相比,中子數(shù)減少了2,A錯(cuò)誤;生成核與α粒子的總質(zhì)量小于原來的原子核的質(zhì)量,B錯(cuò)誤;原子核發(fā)生β衰變時(shí),生成核的質(zhì)量數(shù)與原來的原子核的質(zhì)量數(shù)相同,C錯(cuò)誤;放射性元素的半衰期由原子核的內(nèi)部因素決定,跟元素的化學(xué)狀態(tài)無關(guān),所以單質(zhì)的鈾238與化合物中的鈾238的半衰期是相同的,D正確.
5．(20xx河北石家莊三月)正電子發(fā)射型計(jì)算機(jī)斷層顯像(PET)的基本原理是：將放射性同位素158O注入人體，158O在人體內(nèi)衰變放出的正電子與人體內(nèi)的負(fù)電子相遇湮滅轉(zhuǎn)化為一對γ光子，被探測器采集后，經(jīng)計(jì)算機(jī)處理生成清晰圖像．則根據(jù)PET原理判斷下列表述正確的是()
A.158O在人體內(nèi)衰變方程是158O→157N＋01e
B．正、負(fù)電子湮滅方程是01e＋0－1e→2γ
C．在PET中，158O主要用途是作為示蹤原子
D．在PET中，158O主要用途是參與人體的新陳代謝
【答案】ABC
【詳解】由題意知A、B正確，顯像的原理是采集γ光子，即注入人體內(nèi)的158O衰變放出正電子和人體內(nèi)的負(fù)電子湮滅轉(zhuǎn)化為γ光子，因此158O主要用途是作為示蹤原子，故C對，D錯(cuò)．
6．光電效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)結(jié)論是：對于某種金屬
()
A．無論光強(qiáng)多強(qiáng)，只要光的頻率小于極限頻率就不能產(chǎn)生光電效應(yīng)
B．無論光的頻率多低，只要光照時(shí)間足夠長就能產(chǎn)生光電效應(yīng)
C．超過極限頻率的入射光強(qiáng)度越弱，所產(chǎn)生的光電子的最大初動(dòng)能就越小
D．超過極限頻率的入射光頻率越高，所產(chǎn)生的光電子的最大初動(dòng)能就越大
【答案】AD
【詳解】根據(jù)光電效應(yīng)規(guī)律可知A正確，B、C錯(cuò)誤．根據(jù)光電效應(yīng)方程12mv2m＝hν－W，頻率ν越高，初動(dòng)能就越大，D正確．
7．裂變反應(yīng)是目前核能利用中常見的反應(yīng)．以原子核為燃料的反應(yīng)堆中，當(dāng)俘獲一個(gè)慢中子后發(fā)生的裂變反應(yīng)可以有多種方式，其中一種可表示為：
23592U＋10n→13954Xe＋9438Sr＋3X
235．04321.0087138.917893.9154
反應(yīng)方程下方的數(shù)字是中子及有關(guān)原子核的靜止質(zhì)量(以原子質(zhì)量單位u為單位，取1u的質(zhì)量對應(yīng)的能量為9.3×102MeV，此裂變反應(yīng)中
()
A．釋放出的能量是30×102MeV，X是中子
B．釋放出的能量是30MeV，X是質(zhì)子
C．釋放出的能量是1.8×102MeV，X是中子
D．釋放出的能量是1.8×102MeV，X是質(zhì)子
【答案】C
【結(jié)束】據(jù)核反應(yīng)過程中質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)守恒可判斷X是中子．Δm＝(235.0432＋1.0087－138.9178－93.9154－3×1.0087)u＝0.1926u，可見該反應(yīng)釋放能量，釋放的能量ΔE＝0.1926×9.3×102MeV＝1.8×102MeV.故C正確．
8.(1)氫原子的核外電子由離原子核較遠(yuǎn)的軌道躍遷到離核較近的軌道上時(shí),下列說法中正確的是()
A.氫原子的能量增加
B.氫原子的能量減少
C.氫原子要吸收一定頻率的光子
D.氫原子要放出一定頻率的光子
(2)在氫原子光譜中，電子從較高能級躍遷到n=2能級發(fā)出的譜線屬于巴耳末線系，若一群氫原子自發(fā)躍遷時(shí)發(fā)出的譜線中只有2條屬于巴耳末線系，則這群氫原子自發(fā)躍遷時(shí)最多發(fā)出_____條不同頻率的譜線.
【答案】(1)B、D(2)6
【詳解】(1)選B、D.氫原子的核外電子離原子核越遠(yuǎn),氫原子的能量(包括動(dòng)能和勢能)越大.當(dāng)氫原子的核外電子由離原子核較遠(yuǎn)的軌道躍遷到離核較近的軌道上時(shí),原子的能量減少,氫原子要放出一定頻率的光子.顯然,選項(xiàng)B、D正確.
(2)氫原子發(fā)出的光譜線中有2條屬于巴耳末線系，說明電子是從n=4能級向低能級躍遷的，因此可發(fā)出的譜線條數(shù)為(條).
9．(20xx年濟(jì)寧模擬)根據(jù)巴耳末公式，指出氫原子光譜在可見光范圍內(nèi)波長最長的兩條譜線所對應(yīng)的n，它們的波長各是多少？氫原子光譜有什么特點(diǎn)？
【答案】6.5×10－7m4.8×10－7m不連續(xù)的線狀譜
【詳解】根據(jù)巴耳末公式1λ＝R(122－1n2)，得
當(dāng)n＝3,4時(shí)氫原子發(fā)光所對應(yīng)的波長最長
當(dāng)n＝3時(shí)有1λ1＝1.10×107×(122－132)
解得λ1＝6.5×10－7m
當(dāng)n＝4時(shí)有1λ2＝1.10×107×(122－142)
解得λ2＝4.8×10－7m.
除巴耳末系外，在紅外和紫外光區(qū)的其他譜線也都是滿足與巴耳末公式類似的關(guān)系式，即1λ＝R(1a2－1n2)．其中a分別為1,3,4，…對應(yīng)不同的線系，由此可知?dú)湓庸庾V是由一系列線系組成的不連續(xù)的線狀譜．
10．原子可以從原子間的碰撞中獲得能量，從而發(fā)生能級躍遷(在碰撞中，動(dòng)能損失最大的是完全非彈性碰撞)．一個(gè)具有13.6eV動(dòng)能、處于基態(tài)的氫原子與另一個(gè)靜止的、也處于基態(tài)的氫原子發(fā)生對心正碰．
(1)是否可以使基態(tài)氫原子發(fā)生能級躍遷(氫原子能級如圖11所示)?
(2)若上述碰撞中可以使基態(tài)氫原子發(fā)生電離，則氫原子的初動(dòng)能至少為多少？
【答案】(1)不能(2)27.2eV
【詳解】(1)設(shè)運(yùn)動(dòng)氫原子的速度為v0，完全非彈性碰撞后兩者的速度為v，損失的動(dòng)能ΔE被基態(tài)氫原子吸收．若ΔE＝10.2eV，則基態(tài)氫原子可由n＝1躍遷到n＝2.由動(dòng)量守恒和能量守恒有：
mv0＝2mv①
12mv20＝12mv2＋12mv2＋ΔE②
12mv20＝Ek③
Ek＝13.6eV④
解①②③④得，ΔE＝1212mv20＝6.8eV
因?yàn)棣＝6.8eV10.2eV.
所以不能使基態(tài)氫原子發(fā)生躍遷．
(2)若使基態(tài)氫原子電離，則ΔE＝13.6eV，代入①②③得Ek＝27.2eV.

高考物理考點(diǎn)重點(diǎn)原子結(jié)構(gòu)和原子核復(fù)習(xí)

第十九章原子結(jié)構(gòu)和原子核

1．本章內(nèi)容可分為兩部分，即原子結(jié)構(gòu)和原子核。重點(diǎn)內(nèi)容是：氫原子的能級結(jié)構(gòu)和公式；原子核的衰變和半衰期；核反應(yīng)方程的書寫；結(jié)合能和質(zhì)量虧損。從考試大綱可以看到全部是I級要求。
2．高考對本專題考查特點(diǎn)是命題熱點(diǎn)分散，偏重于知識(shí)的了解和記憶，多以每部分內(nèi)容單獨(dú)命題，多為定性分析，“考課本”，“不回避陳題”是本專題考查的最大特點(diǎn)，題型多以選擇題形式出現(xiàn)，幾乎在每年高考中占一個(gè)小題。
3．本單元內(nèi)容與現(xiàn)代科技相聯(lián)系的題目較多，復(fù)習(xí)時(shí)應(yīng)引起高度重視。
第一課時(shí)氫原子光譜
氫原子的能級結(jié)構(gòu)和公式

【教學(xué)要求】
1．了解人們對原子結(jié)構(gòu)的認(rèn)識(shí)過程
2．掌握α粒子散射實(shí)驗(yàn)和原子核式結(jié)構(gòu)的
3．理解玻爾模型的三條假設(shè)
【知識(shí)再現(xiàn)】
一、人們認(rèn)識(shí)原子結(jié)構(gòu)的思維線索
氣體放電的研究→陰極射線→發(fā)現(xiàn)電子（1897年，湯姆生）→湯姆生的“棗糕模型”盧瑟福的核式結(jié)構(gòu)模型玻爾模型（軌道量子化模型）。
二、盧瑟福的核式結(jié)構(gòu)模型
1．α粒子散射實(shí)驗(yàn)
做法：用質(zhì)量是電子7300倍的a粒子轟擊薄金箔。
結(jié)果：絕大多數(shù)，少數(shù)，極少數(shù)，有的甚至。
2．原子的核式結(jié)構(gòu)
在原子的中心有一個(gè)很小的核，叫做原子核，原子的全部正電荷和幾乎全部質(zhì)量都集中在原子核里，帶負(fù)電的電子在核外空間里繞著核旋轉(zhuǎn)．原子核所帶的正電荷數(shù)等于核外的電子數(shù)，所以整個(gè)原子是中性的。
3．實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)估算：原子核大小的數(shù)量級為10-15－10-14m，原子大小的數(shù)量級為10-10m
三、玻爾的原子理論——三條假設(shè)
1．“定態(tài)假設(shè)”：原子只能處于一系列不連續(xù)的能量狀態(tài)中，在這些狀態(tài)中，電子雖做變速運(yùn)動(dòng)，但并不向外輻射電磁波，這樣的相對穩(wěn)定的狀態(tài)稱為定態(tài)。
2．“躍遷假設(shè)”：電子繞核轉(zhuǎn)動(dòng)處于定態(tài)時(shí)不輻射電磁波，但電子在兩個(gè)不同定態(tài)間發(fā)生躍遷時(shí)，卻要輻射（吸收）電磁波（光子），其頻率由兩個(gè)定態(tài)的能量差值決定hv=E2-E1。
3．“軌道量子化假設(shè)”：由于能量狀態(tài)的不連續(xù)，因此電子繞核轉(zhuǎn)動(dòng)的軌道半徑也不能任意取值，必須滿足
四、氫原子能級及氫光譜
1．氫原子能級：原子各個(gè)定態(tài)對應(yīng)的能量是不連續(xù)的，這些能量值叫做能級。
2．氫原子的能級圖
3．氫光譜
在氫光譜中，n=2,3,4,5,……向n=1躍遷發(fā)光形成賴曼線系；
n=3,4,5,6向n=2躍遷發(fā)光形成巴耳末線系；
n=4,5,6,7……向n=3躍遷發(fā)光形成帕邢線系；
n=5,6,7,8……向n=4躍遷發(fā)光形成布喇開線系，
其中只有巴耳末線系的前4條譜線落在可見光區(qū)域內(nèi)。
知識(shí)點(diǎn)一原子的核式結(jié)構(gòu)
盧瑟福由α粒子散射實(shí)驗(yàn)提出：在原子的中心有一個(gè)很小的核，叫原子核，原子的全部正電荷和幾乎全部質(zhì)量都集中在原子核里，帶負(fù)電的電子在核外空間運(yùn)動(dòng)。我們把這樣的原子模型稱為“核式結(jié)構(gòu)模型”。
【應(yīng)用1】英國物理學(xué)家盧瑟福用α粒子轟擊金箔，發(fā)現(xiàn)了α粒子的散射現(xiàn)象。下圖中，o表示金原子核的位置，則能正確表示該實(shí)驗(yàn)中經(jīng)過金原子核附近的α粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡的圖是（）
導(dǎo)示:根據(jù)庫侖定律知：離核越近的粒子受到的庫侖斥力越大，運(yùn)動(dòng)軌跡彎曲越厲害。又正對原子核粒子將被彈回。故正確答案選BD。
知識(shí)點(diǎn)二氫原子的能級、軌道公式
1．能級公式：氫原子存在一個(gè)能量最低也是最穩(wěn)定的狀態(tài)，稱為基態(tài)，其能量用E1表示；其余定態(tài)稱為激發(fā)態(tài)，能量用En表示，由玻爾理論可推出氫原子能級公式En=E1/n2即(n=1、2、……)式中n稱為能量量子數(shù)。E1=-l3.6eV。
2．半徑公式rn=n2r1式中r1，為基態(tài)半徑，又稱為玻爾半徑，r1=O.53×10-10m
【應(yīng)用2】（07海南卷）氫原子第n能級的能量為En=E1/n2，其中E1是基態(tài)能量，而n=1、2、…。若一氫原子發(fā)射能量為的光子后處于比基態(tài)能量高出的激發(fā)態(tài)，則氫原子發(fā)射光子前后分別處于第幾能級？
導(dǎo)示:設(shè)氫原子發(fā)射光子前后分別處于第l與第m能級，則依題意有
①
②
由②式解得：m=2③
由①③式得：l=4④
氫原子發(fā)射光子前后分別處于第4與第2能級。
1、原子定態(tài)能量En是指核外電子動(dòng)能及電子與核之間的靜電勢能之和；2、En是負(fù)值，這里是取電子自由態(tài)作為能量零點(diǎn)。
類型一氫原子的躍遷與電離問題
當(dāng)原子從低能級向高能級躍遷時(shí)，要吸收一定能量的光子，當(dāng)一個(gè)光子的能量滿足hγ=E末-E初時(shí)，才能被某一個(gè)原子吸收，使原子從低能級E初向高能級E末躍遷，而當(dāng)光子能量hγ大于或小于E末-E初時(shí)都不能被原子吸收。當(dāng)原子從高能級向低能級躍遷時(shí)，以光子的形式向外輻射能量，所輻射的光子能量恰等于發(fā)生躍遷時(shí)的兩能級間的能量差．當(dāng)光子能量大于或等于l3.6eV時(shí)，也可以被氫原子吸收，使氫原子電離；當(dāng)氫原子吸收的光子能量大于13.6eV時(shí)，氫原子電離后，電子具有一定的初動(dòng)能。
【例1】（2007年高考理綜Ⅰ卷）用大量具有一定能量的電子轟擊大量處于基態(tài)的氫原子，觀測到了一定數(shù)目的光譜線。調(diào)高電子的能量再此進(jìn)行觀測，發(fā)現(xiàn)光譜線的數(shù)目比原來增加了5條。用△n表示兩次觀測中最高激發(fā)態(tài)的量子數(shù)n之差，E表示調(diào)高后電子的能量。根據(jù)氫原子的能級圖可以判斷，△n和E的可能值為（）
A．△n=1，13.22eVE13.32eV
B．△n=2，13.22eVE13.32eV
C．△n=1，12.75eVE13.06eV
D．△n=2，12.75eVE13.06eV
導(dǎo)示:原子的躍遷公式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。實(shí)物粒子與原子相互作用而使原子激發(fā)時(shí)，粒子的能量不受上述條件的限制。
本題由于是電子轟擊,存在兩種可能：第一種n=2到n=4,所以電子的能量必須滿足13.6-0.85E13.6-0.54,故D選項(xiàng)正確；第二種可能是n=5到n=6,電子能量必須滿足13.6-0.38E13.6-0.28,故A選項(xiàng)正確。
所以答案應(yīng)選AD。
原子躍遷時(shí)需注意的幾個(gè)問題：（1）一群原子和一個(gè)原子：一群氫原子處于量子數(shù)為n的激發(fā)態(tài)時(shí)，可能輻射出的光譜線條數(shù)為N=Cn2=n(n-1)/2；一個(gè)氫原子處于量子數(shù)為n的激發(fā)態(tài)上時(shí)，最多可輻射出n-1條光譜線。（2）光子激發(fā)和實(shí)物粒子激發(fā)：若是在光子的作用下引起原子的躍遷，則要求光子的能量必須等于原子的某兩個(gè)能級差；若是在實(shí)物粒子的碰撞下引起原子的躍遷，則要求實(shí)物粒子的能量必須大于或等于原子的某兩個(gè)能級差。（3）直接躍遷和間接躍遷：原子從一種能量狀態(tài)躍遷到另一種能量狀態(tài)，有時(shí)可能是直接躍遷，有時(shí)是間接躍遷。兩種情況下輻射（或吸收）光子的可能性及頻率可能不同。（4）躍遷和電離。
類型二躍遷過程的能量變化問題
【例2】（07屆南京市綜合檢測題三）處于激發(fā)態(tài)的原子，如果在入射光子的作用下，可以引起其從高能態(tài)向低能態(tài)躍遷，同時(shí)在兩個(gè)能態(tài)之間的能量差以輻射光子的形式發(fā)射出去，這種輻射叫做受激輻射。原子發(fā)生受激輻射時(shí)，發(fā)出的光子的頻率、發(fā)射方向等都跟入射光子完全一樣，這樣使光得到加強(qiáng)，這就是激光產(chǎn)生的機(jī)理。那么，發(fā)生受激輻射時(shí)，產(chǎn)生激光的原子的總能量En、電子的電勢能Ep、電子動(dòng)能Ek的變化關(guān)系是（D）
A．En減小、Ep增大、Ek增大
B．En增大、Ep減小、Ek減小
C．En減小、Ep增大、Ek減小
D．En減小、Ep減小、Ek增大
導(dǎo)示:由玻爾理論可知，氫原子輻射光子后，應(yīng)從離核較遠(yuǎn)的軌道躍遷到離核較近的軌道，在此躍遷過程中，電場力對電子做了正功，因而電勢能應(yīng)減小。另由經(jīng)典電磁理論知，電子繞核做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的向心力即為氫核對電子的庫侖力：ke2/r2=mv2/r，所以Ek=mv2=ke2/2r?？梢?，電子運(yùn)動(dòng)半徑越小，其動(dòng)能越大．再結(jié)合能量轉(zhuǎn)化和守恒定律，氫原子放出光子，輻射出一定的能量，所以原子的總能量減小。綜上討論，可知該題只有答案D正確。
故選D。
1．根據(jù)α粒子散射實(shí)驗(yàn)，盧瑟福提出了原子的核式結(jié)構(gòu)模型．圖中虛線表示原子核所形成的電場的等勢線，實(shí)線表示一個(gè)α粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡．在α粒子從a運(yùn)動(dòng)到b、再運(yùn)動(dòng)到c的過程中，下列說法中正確的是（）
A．動(dòng)能先增大，后減小
B．電勢能先減小，后增大
C．電場力先做負(fù)功，后做正功，總功等于零
D．加速度先變小，后變大

2．（2007年全國卷Ⅱ）氫原子在某三個(gè)相鄰能級間躍遷時(shí)，可發(fā)出三種不同波長的輻射光。已知其中的兩個(gè)波長分別為λ1和λ2，且λ1＞λ2，則另一個(gè)波長可能是（）
A．λ1＋λ2B．λ1-λ2
C．D．

3．（07廣東卷）如圖所示為氫原子的四個(gè)能級，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，則下列說法正確的是（）
A．原子A可能輻射出3種頻率的光子
B．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)出的光子并躍遷道能級E4
D．原子B能夠吸收原子A發(fā)出的光子并躍遷道能級E4

答案：1、C；2、CD；3、B。

原子和原子核專題

俗話說，磨刀不誤砍柴工。教師要準(zhǔn)備好教案，這是每個(gè)教師都不可缺少的。教案可以讓學(xué)生們能夠在上課時(shí)充分理解所教內(nèi)容，幫助教師在教學(xué)期間更好的掌握節(jié)奏。怎么才能讓教案寫的更加全面呢？下面的內(nèi)容是小編為大家整理的原子和原子核專題，歡迎您閱讀和收藏，并分享給身邊的朋友！

內(nèi)容精講

本專題內(nèi)容包括原子核式結(jié)構(gòu)的模型；玻爾理論、原子的能級；天然放射現(xiàn)象、衰變；核反應(yīng)、核能；重核的裂變、輕核的聚變。

一．重要的概念：能級、天然放射現(xiàn)象、質(zhì)量虧損、核能

二．重要規(guī)律：核反應(yīng)遵守遵守兩種守恒--質(zhì)量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒（是核反應(yīng)配平的依據(jù)）。

三．幾個(gè)知識(shí)要點(diǎn)疏理：

1.知道α粒子的散射實(shí)驗(yàn)結(jié)果和原子核式結(jié)構(gòu)的模型

2.熟記一些基本粒子（即中子、α粒子、電子、正電子、質(zhì)子、氘核、氚核、光子）的符號(hào)。

3.光子的發(fā)射和吸收：原子可從一能級躍遷到另一能級。原子從高能級向低能級躍遷時(shí)，放出一個(gè)光子；原子由低能級向高能級躍遷時(shí)，則需吸收一個(gè)光子。但發(fā)射或吸收的光子不是任意的。

4.知道α射線、β射線、γ射線三種射線的實(shí)質(zhì)和特性，以及射線的應(yīng)用。

5.四種核反應(yīng)：衰變、原子核的人工轉(zhuǎn)變、重核裂變和輕核聚變。

6.核能的計(jì)算：

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高考物理量子論初步和原子核

一名優(yōu)秀的教師在每次教學(xué)前有自己的事先計(jì)劃，高中教師要準(zhǔn)備好教案，這是老師職責(zé)的一部分。教案可以讓上課時(shí)的教學(xué)氛圍非?；钴S，幫助高中教師營造一個(gè)良好的教學(xué)氛圍。我們要如何寫好一份值得稱贊的高中教案呢？經(jīng)過搜索和整理，小編為大家呈現(xiàn)“高考物理量子論初步和原子核”，歡迎大家與身邊的朋友分享吧！

第十五章量子論初步和原子核

第一單元量子論初步

第1課時(shí)光電效應(yīng)光的波粒二象性

要點(diǎn)一光電效應(yīng)與光子說

1.某金屬在一黃光照射下,正好有電子逸出,下述說法中,哪種是正確的()

A.增大光強(qiáng),而不改變光的頻率,光電子的最大初動(dòng)能將不變

B.用一束更大強(qiáng)度的紅光代替黃光,仍能發(fā)生光電效應(yīng)

C.用強(qiáng)度相同的紫光代替黃光,光電流強(qiáng)度將不變

D.用強(qiáng)度較弱的紫光代替黃光,有可能不發(fā)生光電效應(yīng)

答案A

要點(diǎn)二光的波粒二象性

2.物理學(xué)家做了一個(gè)有趣的實(shí)驗(yàn):在光屏處放上照相用的底片.若減弱光的強(qiáng)度,使光子只能一個(gè)一個(gè)地通過狹縫.實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,如果曝光時(shí)間不太長,底片只能出現(xiàn)一些不規(guī)則的點(diǎn)子;如果曝光時(shí)間足夠長,底片上就會(huì)出現(xiàn)規(guī)則的干涉條紋.對這個(gè)實(shí)驗(yàn)結(jié)果有下列認(rèn)識(shí),其中正確的是()

A.曝光時(shí)間不太長時(shí),底片上只能出現(xiàn)一些不規(guī)則的點(diǎn)子,表現(xiàn)出光的波動(dòng)性

B.單個(gè)光子通過雙縫后的落點(diǎn)可以預(yù)測

C.只有大量光子的行為才能表現(xiàn)出光的粒子性

D.干涉條紋中明亮的部分是光子到達(dá)機(jī)會(huì)較多的地方

答案D

題型1對光電效應(yīng)規(guī)律的理解

【例1】關(guān)于光電效應(yīng),下列說法正確的是()

A.光電子的最大初動(dòng)能與入射光的頻率成正比

B.光電子的動(dòng)能越大,光電子形成的電流強(qiáng)度就越大

C.用不可見光照射金屬一定比用可見光照射同種金屬產(chǎn)生的光電子的初動(dòng)能要大

D.對于任何一種金屬都存在一個(gè)“最大波長”,入射光的波長必須小于這個(gè)波長,才能產(chǎn)生光電效應(yīng)

答案D

題型2光電效應(yīng)方程的應(yīng)用

【例2】如圖所示,一光電管的陰極用極限波長為0的鈉制成.用波長為λ的紫外線照射陰極,光電管陽極A和陰極K之間的電勢差為U,光電流的飽和值為I.

（1）求每秒由K極發(fā)射的電子數(shù).

（2）求電子到達(dá)A極時(shí)的最大動(dòng)能.（普朗克常量為h,電子的電荷量為e）?

答案（1）

題型3“光子說”的應(yīng)用

【例3】根據(jù)量子理論,光子的能量E和動(dòng)量p之間的關(guān)系式為E=pc,其中c表示光速,由于光子有動(dòng)量,照到物體表面的光子被物體吸收或反射時(shí)都會(huì)對物體產(chǎn)生壓強(qiáng),這就是“光壓”,用I表示.

（1）一臺(tái)二氧化碳?xì)怏w激光器發(fā)出的激光,功率為P0,射出光束的橫截面積為S,當(dāng)它垂直照射到一物體表面并被物體全部反射時(shí),激光對物體表面的壓力F=2pN,其中p表示光子的動(dòng)量,N表示單位時(shí)間內(nèi)激光器射出的光子數(shù),試用P0和S表示該束激光對物體產(chǎn)生的光壓I.

（2）有人設(shè)想在宇宙探測中用光作為動(dòng)力推動(dòng)探測器加速,探測器上安裝有面積極大、反射率極高的薄膜,并讓它正對太陽,已知太陽光照射薄膜對每1m2面積上的輻射功率為1.35kW,探測器和薄膜的總質(zhì)量為M=100kg,薄膜面積為4×104m2,求此時(shí)探測器的加速度大小（不考慮萬有引力等其他的力）?

答案（1）I=（2）3.6×10-3m/s2

題型4光電結(jié)合問題

【例4】波長為=0.17μm的紫外線照射至金屬筒上能使其發(fā)射光電子,光電子在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場中,做最大半徑為r的勻速圓周運(yùn)動(dòng)時(shí),已知rB=5.6×10-6Tm,光電子質(zhì)量m=9.1×10-31kg,電荷量e=1.6×10-19C.求:

（1）光電子的最大動(dòng)能.

（2）金屬筒的逸出功.

答案（1）4.41×10-19J（2）7.3×10-19?J

1.在演示光電效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)中,原來不帶電的一塊鋅板與靈敏靜電計(jì)相連,用弧光燈照射鋅板時(shí),靜電計(jì)的指針張開一個(gè)角度,如圖所示,這時(shí)（）

A.鋅板帶正電,指針帶負(fù)電B.鋅板帶正電,指針帶正電

C.鋅板帶負(fù)電,指針帶正電D.鋅板帶負(fù)電,指針帶負(fù)電

答案B

2.2003年全世界物理學(xué)家評選出“十大最美物理實(shí)驗(yàn)”,排名第一的為1961年物理學(xué)家利用“托馬斯楊”的雙縫干涉實(shí)驗(yàn)裝置,進(jìn)行的電子干涉的實(shí)驗(yàn).從輻射源輻射出的電子束經(jīng)兩靠近的狹縫后在顯微鏡的熒光屏上出現(xiàn)了干涉條紋(如圖所示),該實(shí)驗(yàn)說明()

A.光具有波動(dòng)性

B.光具有波粒二象性

C.微觀粒子也具有波動(dòng)性

D.微觀粒子也是一種電磁波

答案C

3.（2009濟(jì)寧模擬）人們發(fā)現(xiàn)光電效應(yīng)具有瞬時(shí)性和對各種金屬都存在極限頻率的規(guī)律.請問誰提出了何種學(xué)說很好地解釋了上述規(guī)律?已知鋅的逸出功為3.34eV,用某單色紫外線照射鋅板時(shí),逸出光電子的最大速度為106m/s,求該紫外線的波長λ.（電子質(zhì)量me=9.11×10-31kg,普朗克常量h=6.64×10-34Js,1eV=1.60×10-19J）

答案2.01×10-7m

4.科學(xué)家設(shè)想未來的宇航事業(yè)中利用太陽帆板來加速星際飛船.“神舟”五號(hào)載人飛船在軌道上運(yùn)行期間,成功實(shí)施了飛船上太陽帆板的展開試驗(yàn).設(shè)該飛船所在地每秒每單位面積（m2）接收的光子數(shù)為n,光子平均波長為λ,太陽帆板面積為S,反射率為100%,光子動(dòng)量p=.設(shè)太陽光垂直射到太陽帆板上,飛船的總質(zhì)量為m,求飛船加速度的表達(dá)式.若太陽帆板是黑色的,飛船加速度又為多少？

答案

第2課時(shí)玻爾原子理論物質(zhì)波

要點(diǎn)一玻爾理論、能級

1.欲使處于基態(tài)的氫原子激發(fā),下列措施可行的是()

A.用10.2eV的光子照射

B.用11eV的光子照射

C.用14eV的光子照射

D.用11eV的電子碰撞

答案ACD

要點(diǎn)二物質(zhì)波、電子云

2.質(zhì)子甲的速度是質(zhì)子乙速度的4倍,甲質(zhì)子的德布羅意波長是乙質(zhì)子的倍.同樣速度的質(zhì)子和電子,德布羅意波長大.

答案電子

題型1能級躍遷的分析

【例1】如圖所示為氫原子的4個(gè)能級,其中E1為基態(tài),若一群氫原子A處于激發(fā)態(tài)E2,一群氫原子B處于激發(fā)態(tài)E3,則下列說法正確的是（）

A.原子A可能輻射出3種頻率的光子

B.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E4

D.原子B能夠吸收原子A發(fā)出的光子并躍遷到能級E4

答案B

題型2躍遷過程中能量的變化

【例2】如圖所示為氫原子的能級示意圖,一群氫原子處于n=3的激發(fā)態(tài),在向較

低能級躍遷的過程中向外發(fā)出光子,用這些光照射逸出功為2.49eV的金屬鈉,

下列說法中正確的是（）

A.這群氫原子能發(fā)出3種頻率不同的光,其中從n=3躍遷到n=2所發(fā)出的光波長最短

B.這群氫原子在發(fā)出3種頻率不同的光的過程中,共同點(diǎn)都是原子要放出光子,電子繞核運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能減小,原子勢能增大

C.金屬鈉表面所發(fā)出的光電子的初動(dòng)能最大值為11.11eV

D.金屬鈉表面所發(fā)出的光電子的初動(dòng)能最大值為9.60eV

答案D

題型3情景建模

【例3】1951年,物理學(xué)家發(fā)現(xiàn)了“電子偶數(shù)”,所謂“電子偶數(shù)”,就是由一個(gè)負(fù)電子和一個(gè)正電子繞它們的質(zhì)量中心旋轉(zhuǎn)形成的相對穩(wěn)定的系統(tǒng).已知正、負(fù)電子的質(zhì)量均為me,普朗克常量為h,靜電力常量為k.

（1）假設(shè)“電子偶數(shù)”中正、負(fù)電子繞它們質(zhì)量中心做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的軌道半徑r、運(yùn)動(dòng)速度v及電子的質(zhì)量滿足玻爾的軌道量子化理論:2mevr=n,n=1,2,……“電子偶數(shù)”的能量為正負(fù)電子運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能和系統(tǒng)的電勢能之和.已知兩正負(fù)電子相距為L時(shí)系統(tǒng)的電勢能為E=-k.試求n=1時(shí)“電子偶數(shù)”的能量.

（2）“電子偶數(shù)”由第一激發(fā)態(tài)躍遷到基態(tài)發(fā)出光子的波長為多大?

答案（1）

1.現(xiàn)有大量的氫原子處于n=4的激發(fā)態(tài),當(dāng)向低能級躍遷時(shí)輻射出若干不同頻率的光.關(guān)于這些光下列說法正確的是（）

A.最容易表現(xiàn)出衍射現(xiàn)象的光是由n=4能級躍遷到n=1能級產(chǎn)生的

B.頻率最小的光是由n=2能級躍遷到n=1能級產(chǎn)生的

C.這些氫原子總共可輻射出3種不同頻率的光

D.用n=2能級躍遷到n=1能級輻射出的光照射逸出功為6.34eV的金屬鉑能發(fā)生光電效應(yīng)

答案D

2.如圖中畫出了氫原子的4個(gè)能級,并注明了相應(yīng)的能量En,處在n=4的能級的一群氫原

子向低能級躍遷時(shí),能夠發(fā)出若干種不同頻率的光波.已知金屬鉀的逸出功為2.22eV.在

這些光波中,能夠從金屬鉀的表面打出光電子的總共有（）

A.二種B.三種

C.四種D.五種

答案C

3.氫原子處于基態(tài)時(shí),原子能量E1=-13.6eV,已知電子電荷量e=1.6×10-19C,電子質(zhì)量m=0.91×10-30kg,氫的核外電子的第一條可能軌道的半徑為r1=0.53×10-10m.

（1）若要使處于n=2能級的氫原子電離,至少要用頻率為多大的電磁波照射該氫原子?

（2）氫原子核外電子的繞核運(yùn)動(dòng)可等效為一環(huán)形電流,則氫原子處于n=2的激發(fā)態(tài)時(shí),核外電子運(yùn)動(dòng)的等效電流為多大?

（3）若已知鈉的極限頻率為6.00×1014?Hz,今用一群處于n=4的激發(fā)態(tài)的氫原子發(fā)射的光譜照射鈉,試通過計(jì)算說明有幾條譜線可使鈉發(fā)生光電效應(yīng)?

答案（1）8.21×1014Hz（2）1.3×10-4A（3）4條

4.（2009泰安模擬）氫原子在基態(tài)時(shí)軌道半徑r1=0.53×10-10m,能量E1=-13.6eV.求氫原子處于基態(tài)時(shí):

（1）電子的動(dòng)能.

（2）原子的電勢能.

（3）用波長是多少的光照射可使其電離？

答案（1）13.6eV（2）-27.2eV（3）0.9141×10-7m

1.如圖所示,使用強(qiáng)度相同的連續(xù)光譜中的紅光到紫光按順序照射光電管的陰極,電流表均有示數(shù).在螺線管外懸套一金屬線圈,理論上在線圈中能產(chǎn)生感應(yīng)電流的是（）

A.用紫光照射時(shí)B.用紅光照射時(shí)

C.改變照射光顏色的過程中D.均沒有感應(yīng)電流

答案C

2.已知能使某金屬產(chǎn)生光電效應(yīng)的極限頻率為ν0,則（）

A.當(dāng)用頻率為2ν0的單色光照射該金屬時(shí),一定能產(chǎn)生光電子

B.當(dāng)用頻率為2ν0的單色光照射該金屬時(shí),所產(chǎn)生的光電子的最大初動(dòng)能為hν0

C.當(dāng)照射光的頻率ν大于ν0時(shí),若ν增大,則逸出功增大

D.當(dāng)照射光的頻率ν大于ν0時(shí),若ν增大一倍,則光電子的最大初動(dòng)能也增大一倍

答案AB

3.A、B是繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的人造衛(wèi)星,A的質(zhì)量等于B的質(zhì)量,A的軌道半徑大于B的軌道半徑,設(shè)A、B的德布羅意波長分別為A和B,則下列判斷正確的是（）

A.A=BB.AB

C.ABD.條件不足,無法比較A和B的大小

答案B

4.若原子的某內(nèi)層電子被電離形成空位,其他層的電子躍遷到該空位上時(shí),會(huì)將多余的能量以電磁輻射的形式釋放出來,此電磁輻射就是原子的特征X射線.內(nèi)層空位的產(chǎn)生有多種機(jī)制,其中的一種稱為內(nèi)轉(zhuǎn)換,即原子中處于激發(fā)態(tài)的核躍遷回到基態(tài)時(shí),將躍遷時(shí)釋放的能量交給某一內(nèi)層電子,使此內(nèi)層電子電離而形成空位(被電離的電子稱為內(nèi)轉(zhuǎn)換電子).214Po的原子核從某一激發(fā)態(tài)回到基態(tài)時(shí),可將能量E0=1.416MeV交給內(nèi)層電子(如K、L、M層電子,K、L、M標(biāo)記原子中最靠近核的三個(gè)電子層)使其電離.實(shí)驗(yàn)測得從214Po原子的K、L、M層電離出的電子的動(dòng)能分別為EK=1.323MeV、EL=1.399MeV、EM=1.412MeV.則可能發(fā)射的特征X射線的能量為()

A.0.013MeVB.0.017MeVC.0.076MeVD.0.093MeV

答案AC

5.氫原子的能級如圖所示,已知可見光的光子能量范圍約為1.62～3.11eV,下列說法錯(cuò)誤的是()

A.處于n=3能級的氫原子可以吸收任意頻率的紫外線,并發(fā)生電離

B.大量氫原子從高能級向n=3能級躍遷時(shí),發(fā)出的光具有顯著的熱效應(yīng)

C.大量處于n=4能級的氫原子向低能級躍遷時(shí),可能發(fā)出6種不同頻率的光

D.大量處于n=4能級的氫原子向低能級躍遷時(shí),可能發(fā)出3種不同頻率的可見光

答案D

6.（2009武昌模擬）研究光電效應(yīng)規(guī)律的實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示,用頻率為ν的光照射光電管陰極K時(shí),有光電子產(chǎn)生.由于光電管K、A間加的是反向電壓,光電子從陰極K發(fā)射后將向陽極A做減速運(yùn)動(dòng).光電流i由圖中電流計(jì)G測出,反向電壓U由電壓表V測出.當(dāng)電流計(jì)的示數(shù)恰好為零時(shí),電壓表的示數(shù)稱為反向截止電壓U0,在下列表示光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)規(guī)律的圖象中,錯(cuò)誤的是（）

答案B

7.分別用波長為和的單色光照射同一金屬板,發(fā)出的光電子的最大初動(dòng)能之比為1∶2,以h表示普朗克常量,c表示真空中的光速,則此金屬板的逸出功為()

A.B.C.D.

答案B

8.處于激發(fā)態(tài)的原子,如果在入射光子的電磁場的影響下,從高能態(tài)向低能態(tài)躍遷,同時(shí)兩個(gè)狀態(tài)之間的能量差以光子的形式輻射出去,這種輻射叫做受激輻射.原子發(fā)生受激輻射時(shí),發(fā)出的光子的頻率、發(fā)射方向等都跟入射光子完全一樣,這樣使光得到加強(qiáng),這就是激光產(chǎn)生的機(jī)理.發(fā)生受激輻射時(shí),產(chǎn)生激光的原子的總能量En、電子的電勢能Ep、電子的動(dòng)能Ek的變化是()

A.Ep增大、Ek減小B.Ep減小、Ek增大

C.Ep減小、En減小D.Ep增大、En增大

答案BC

9.現(xiàn)用電子顯微鏡觀測線度為d的某生物大分子的結(jié)構(gòu).為滿足測量要求,將顯微鏡工作時(shí)電子的德布羅意波長設(shè)定為,其中n1.已知普朗克常量h、電子質(zhì)量m和電子電荷量e,電子的初速度不計(jì),則顯微鏡工作時(shí)電子的加速電壓應(yīng)為()

A.B.C.D.

答案D

10.利用金屬晶格(大小約10-10m)作為障礙物觀察電子的衍射圖樣,方法是讓電子通過電場加速,然后讓電子束射到金屬晶格上,從而得到電子的衍射圖樣.已知電子質(zhì)量為m,電荷量為e,初速度為零,加速電壓為U,普朗克常量為h,則下述說法中正確的是()

A.該實(shí)驗(yàn)說明了電子具有波動(dòng)性

B.實(shí)驗(yàn)中電子束的德布羅意波的波長為=

C.加速電壓U越大,電子的衍射現(xiàn)象越明顯

D.若用具有相同動(dòng)能的質(zhì)子替代電子,衍射現(xiàn)象將更加明顯

答案AB

11.（2009鞍山質(zhì)檢）德布羅意認(rèn)為,任何一個(gè)運(yùn)動(dòng)著的物體,都有一種波與它對應(yīng),波長是=,式中p是運(yùn)動(dòng)物體的動(dòng)量,h是普朗克常量.已知某種紫光的波長是440nm,若將電子加速,使它的德布羅意波長是這種紫光波長的10-4倍.求:

(1)電子的動(dòng)量大小.

(2)試推導(dǎo)加速電壓跟德布羅意波長的關(guān)系,并計(jì)算加速電壓的大小.電子質(zhì)量m=9.1×10-31kg,電子電荷量e=1.6×10-19C,普朗克常量h=6.6×10-34Js,加速電壓的計(jì)算結(jié)果取一位有效數(shù)字.

答案(1)1.5×10-23kgm/s(2)U=8×102V

12.原子可以從原子間的碰撞中獲得能量,從而發(fā)生能級躍遷(在碰撞中,動(dòng)能損失最大的是完全非彈性碰撞).一個(gè)具有13.6eV動(dòng)能、處于基態(tài)的氫原子與另一個(gè)靜止的、也處于基態(tài)的氫原子發(fā)生對心正碰.

(1)是否可以使基態(tài)氫原子發(fā)生能級躍遷(氫原子能級如下圖所示)?

(2)若上述碰撞中可以使基態(tài)氫原子發(fā)生電離,則氫原子的初動(dòng)能至少為多少?

答案(1)不能(2)27.2eV

13.氫原子從-3.4eV的能級躍遷到-0.85eV的能級時(shí),是發(fā)射還是吸收光子?這種光子的波長是多少(計(jì)算結(jié)果取一位有效數(shù)字)?圖中光電管用金屬材料銫制成,電路中定值電阻R0=0.75Ω,電源電動(dòng)勢E=1.5V,內(nèi)阻r=0.25Ω,圖中電路在D點(diǎn)交叉,但不相連.R為滑動(dòng)變阻器,O是滑動(dòng)變阻器的中間觸頭,位于滑動(dòng)變阻器的正中央,P為滑動(dòng)觸頭.從滑動(dòng)變阻器的兩端點(diǎn)a、b可測得其總阻值為14Ω.當(dāng)用上述氫原子兩能級間躍遷而產(chǎn)生的光照射圖中的光電管,欲使電流計(jì)G中電流為零,滑動(dòng)變阻器aP間阻值應(yīng)為多大?已知普朗克常量h=6.63×10-34Js,金屬銫的逸出功為1.9eV.

答案吸收5×10-7m0.5Ω

第二單元原子核

第3課時(shí)原子的核式結(jié)構(gòu)天然放射現(xiàn)象

要點(diǎn)一原子的核式結(jié)構(gòu)

1.在盧瑟福的粒子散射實(shí)驗(yàn)中,有極少數(shù)粒子發(fā)生大角度偏轉(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.正電荷在原子中是均勻分布的

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

答案A

要點(diǎn)二天然放射現(xiàn)象

2.如圖所示,使某放射性元素發(fā)出的射線垂直進(jìn)入勻強(qiáng)電場,按圖中標(biāo)號(hào)判斷（）

A.1的穿透本領(lǐng)最強(qiáng)B.2的速度最大

C.3的電離本領(lǐng)最大D.1是由原子放出的,2、3不是

答案BC

要點(diǎn)三原子核的衰變

3.考古工作者在古人類居住過的巖洞中發(fā)現(xiàn)一塊碳遺留樣品,它所含的14C等于現(xiàn)有生命物質(zhì)中等量碳所含的14C的1/8,求此樣品的存放時(shí)間.已知14C的半衰期為5568年.

答案16704年

題型1粒子散射實(shí)驗(yàn)及其能量轉(zhuǎn)化問題

【例1】盧瑟福和他的助手做粒子轟擊金箔實(shí)驗(yàn),獲得了重要發(fā)現(xiàn):

(1)關(guān)于粒子散射實(shí)驗(yàn)的結(jié)果,下列說法正確的是()

A.證明了質(zhì)子的存在

B.證明了原子核是由質(zhì)子和中子組成的

C.證明了原子的全部正電荷和幾乎全部質(zhì)量都集中在一個(gè)很小的核里

D.說明了原子中的電子只能在某些軌道上運(yùn)動(dòng)

（2）在粒子散射實(shí)驗(yàn)中,現(xiàn)有一個(gè)粒子以2.0×107m/s的速度去轟擊金箔,若金原子的核電荷數(shù)為79.求該粒子與金原子核間的最近距離（已知帶電粒子在點(diǎn)電荷電場中的電勢能表達(dá)式為p=k,粒子質(zhì)量為6.64×10-27kg）.

答案（1）C（2）2.7×10-14?m

題型2衰變次數(shù)的計(jì)算

【例2】鈾裂變的產(chǎn)物之一氪90（）是不穩(wěn)定的,它經(jīng)過一系列衰變最終成為穩(wěn)定的鋯86（）,這些衰變是（）

A.1次衰變,6次衰變B.4次衰變

C.2次衰變D.2次衰變,2次衰變

答案A

題型3放射性同位素的應(yīng)用

【例3】放射性同位素在技術(shù)上有很多應(yīng)用,不同的放射源可用于不同的目的,下表列出一些放射性同位素的半衰期和可供利用的射線:

對于以下幾種用途,分別選取表中哪一種放射性元素作放射源.

（1）塑料公司生產(chǎn)聚乙烯薄膜,方法是讓較厚的聚乙烯膜通過軋輥壓薄,利用適當(dāng)?shù)姆派渚€來測定通過軋輥后的薄膜厚度是否均勻.

（2）醫(yī)生用放射性方法治療腫瘤.

（3）放射源和控制器間相隔很小一段距離,若它們之間煙塵濃度比達(dá)某一設(shè)定的臨界值,探測器探測到的射線強(qiáng)度將比正常情況下小得多,從而可通過自動(dòng)控制裝置,觸發(fā)電鈴,可發(fā)生火災(zāi)警報(bào),預(yù)防火災(zāi).

（4）用放射性同位素作示蹤原子,用來診斷人體內(nèi)的器官是否正常.方法是給被檢查者注射或口服附有放射性同位素的元素的某些物質(zhì),當(dāng)這些物質(zhì)的一部分到達(dá)要檢查的器官時(shí),可根據(jù)放射性同位素的射線情況分析器官正常與否.

答案（1）镅241或鍶90（2）鈷60（3）釙210（4）锝99

題型4情景建模

【例4】原來靜止的鈾和釷234同時(shí)在同一勻強(qiáng)磁場中,由于衰變而開始做勻速圓周運(yùn)動(dòng).鈾238發(fā)生了一次衰變,釷234發(fā)生了一次衰變.

（1）試畫出鈾238發(fā)生一次衰變時(shí)所產(chǎn)生的新核及粒子在磁場中運(yùn)動(dòng)軌跡的示意圖.

（2）試畫出釷234發(fā)生一次衰變時(shí)所產(chǎn)生的新核及粒子在磁場中的運(yùn)動(dòng)軌跡的示意圖.

答案（1）鈾238發(fā)生衰變時(shí),由于放出粒子而產(chǎn)生了新核,根據(jù)動(dòng)量守恒定律,它們的總動(dòng)量為零,即:m1v1-m2v2=0

因?yàn)樗鼈兌紟д?衰變后的速度正好相反,所以,受到的洛倫茲力方向也相反,

因而決定了它們做圓周運(yùn)動(dòng)的軌跡圓是外切的.它們做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的向心

力由洛倫茲力提供.即:m.所以R=.又因?yàn)閙1v1=m2v2.所以,

由于q1=2,q2=92-2=90,因而.如右圖所示,其中軌道a為α粒子的徑跡,軌道半徑為R1,軌道b為新核的徑跡,其軌道半徑為R2.（R1＞R2）.

（2）同理,釷234發(fā)生一次衰變放出的粒子與產(chǎn)生的新核的動(dòng)量大小相等,方

向相反,即總動(dòng)量為零.可是,粒子帶負(fù)電,新核帶正電,它們衰變后的速度方向相反,

但受的洛倫茲力方向相同,所以,它們的兩個(gè)軌跡圓是內(nèi)切的,且粒子的軌道半徑大于新核的軌道半徑,它們的軌跡示意圖如右圖所示,其中,c為粒子的徑跡,d為新核的徑跡.

1.（2009阜陽模擬）2006年美國和俄羅斯的科學(xué)家利用回旋加速器,通過Ca（鈣48）轟擊Cf（锎249）發(fā)生核反應(yīng),成功合成了第118號(hào)元素,這是迄今為止門捷列夫元素周期表中原子序數(shù)最大的元素.實(shí)驗(yàn)表明,該元素的原子核先放出3個(gè)相同的粒子x,再連續(xù)經(jīng)過3次α衰變后,變成質(zhì)量數(shù)為282的第112號(hào)元素的原子核,則上述過程中的粒子x是（）

A.中子B.質(zhì)子C.電子D.α粒子

答案A

2.近年來科學(xué)家在超重元素的探測方面取得了重大進(jìn)展.科學(xué)家們在觀察某兩個(gè)重離子結(jié)合成超重元素的反應(yīng)時(shí),發(fā)現(xiàn)所生成的超重元素的核X經(jīng)過6次衰變后成為Fm,由此可以判定該超重元素的原子序數(shù)和質(zhì)量數(shù)依次是（）

A.124,259B.124,265C.112,265D.112,277

?答案D

3.U放射性衰變有多種可能途徑,其中一種途徑是先變成Bi,而Bi可以經(jīng)一次①衰變變成X（X代表某種元素）,也可以經(jīng)一次②衰變變成Ti,X和Ti最后都變成Pb,衰變路徑如圖所示.則圖中的（）

A.a=84,b=206

B.①是衰變,放出電子,電子是由中子轉(zhuǎn)變成質(zhì)子時(shí)產(chǎn)生的

C.②是衰變,放出電子,電子是由中子轉(zhuǎn)變成質(zhì)子時(shí)產(chǎn)生的

D.U經(jīng)過10次衰變,8次衰變可變成Pb

?答案AB

4.正電子（PET）發(fā)射計(jì)算機(jī)斷層顯像,它的基本原理是:將放射性同位素15O注入人體,參與人體的代謝過程.15O在人體內(nèi)衰變放出正電子,與人體內(nèi)負(fù)電子相遇而湮滅轉(zhuǎn)化為一對光子,被探測器探測到,經(jīng)計(jì)算機(jī)處理后產(chǎn)生清晰的圖象.根據(jù)PET原理,回答下列問題:

（1）寫出15O的衰變和正負(fù)電子湮滅的方程式.

（2）將放射性同位素15O注入人體,15O的主要用途是（）

A.利用它的射線B.作為示蹤原子

C.參與人體的代謝過程D.有氧呼吸

（3）設(shè)電子質(zhì)量為m,電荷量為q,光速為c,普朗克常量為h,則探測到的正負(fù)電子湮滅后生成的光子的波長=.

（4）PET中所選的放射性同位素的半衰期應(yīng)（填“長”或“短”或“長短均可”）

答案（1）（2）B（3）（4）短

第4課時(shí)核反應(yīng)核能

要點(diǎn)一核反應(yīng)

1.一個(gè)U原子核在中子的轟擊下發(fā)生一種可能的裂變反應(yīng),其裂變方程為U+n→X+Sr+n,則下列敘述正確的是（）

A.X原子核中含有86個(gè)中子

B.X原子核中含有141個(gè)核子

C.因?yàn)榱炎儠r(shí)釋放能量,根據(jù)E=mc2,所以裂變后的總質(zhì)量數(shù)增加

D.因?yàn)榱炎儠r(shí)釋放能量,出現(xiàn)質(zhì)量虧損,所以生成物的總質(zhì)量數(shù)減少

答案A

要點(diǎn)二核力、核能

2.雷蒙德戴維斯因研究來自太陽的電子中微子（νe）而獲得了2002年度諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng).他探測中微子所用的探測器的主體是一個(gè)貯滿615t四氯乙烯（C2Cl4）溶液的巨桶.中微子可以將一個(gè)氯核轉(zhuǎn)變?yōu)橐粋€(gè)氬核和一個(gè)電子,其核反應(yīng)方程式為νe+Cl→Ar+e.已知Cl核的質(zhì)量為36.95658u,Ar核的質(zhì)量為36.95691u,e的質(zhì)量為0.00055u,1u質(zhì)量對應(yīng)的能量為931.5MeV.根據(jù)以上數(shù)據(jù),可以判斷參與上述反應(yīng)的電子中微子的最小能量為（）

A.0.82MeVB.0.31MeVC.1.33MeVD.0.51MeV

答案A

要點(diǎn)三裂變與聚變

3.如圖所示是原子核的核子平均質(zhì)量與原子序數(shù)Z的關(guān)系圖象.下列說法中正確的是（）

A.若D和E能結(jié)合成F,結(jié)合過程一定要釋放能量

B.若D和E能結(jié)合成F,結(jié)合過程一定要吸收能量

C.若A能分裂成B和C,分裂過程一定要釋放能量

D.若A能分裂成B和C,分裂過程一定要吸收能量

答案AC

題型1核反應(yīng)方程的書寫及核反應(yīng)的種類

【例1】有下列4個(gè)核反應(yīng)方程

（1）a、b、c、d四種粒子依次是（）

（2）上述核反應(yīng)依次屬于（）

A.衰變、人工轉(zhuǎn)變、人工轉(zhuǎn)變、聚變B.裂變、裂變、聚變、聚變

C.衰變、衰變、聚變、聚變D.衰變、裂變、人工轉(zhuǎn)變、聚變

答案（1）B（2）D

題型2核能的計(jì)算

【例2】靜止在勻強(qiáng)磁場中的Pu核,沿與磁場垂直的方向射出一個(gè)粒子后,變成鈾的一種同位素核,同時(shí)釋放出能量為0.09MeV的光子.（Pu的質(zhì)量為238.999655u,鈾核質(zhì)量為234.99347u,粒子質(zhì)量為4.001509u,1u=1.660566×10-27kg）若不計(jì)光子的動(dòng)量,求:

（1）鈾核與粒子回轉(zhuǎn)半徑之比RU∶Rα.

（2）粒子的動(dòng)能為多少?

答案（1）1∶46（2）4.195MeV

題型3科技物理

【例3】天文學(xué)家測得銀河系中氦的含量約為25%,有關(guān)研究表明,宇宙中氦生成的途徑有兩條:一是在宇宙誕生后二分鐘左右生成的;二是在宇宙演化到恒星誕生后,由恒星內(nèi)部的氫核聚變反應(yīng)生成的.

（1）把氫核聚變反應(yīng)簡化為4個(gè)氫核（H）聚變成氦核（He）,同時(shí)放出2個(gè)正電子（e）和2個(gè)中微子（νe）,請寫出該氫核聚變反應(yīng)的方程,并計(jì)算一次反應(yīng)釋放的能量.

（2）研究表明,銀河系的年齡約為t=3.8×1017s,每秒鐘銀河系產(chǎn)生的能量約為1×1037J（即P=1×1037J/s）.現(xiàn)假定該能量全部來自上述氫核聚變反應(yīng),試估算銀河系中氦的含量（最后結(jié)果保留一位有效數(shù)字）.

（3）根據(jù)你的估算結(jié)果,對銀河系中氦的主要生成途徑作出判斷.

（可能用到的數(shù)據(jù):銀河系質(zhì)量約為M=3×1041kg,原子質(zhì)量單位1u=1.66×10-27kg,1u相當(dāng)于1.5×10-10J的能量,電子質(zhì)量m=0.0005u,氦核質(zhì)量mα=4.0026u,氫核質(zhì)量mp=1.0078u,中微子νe質(zhì)量為零）

答案（1）4H→He+2e+2νe4.14×10-12J

（2）2%（3）銀河系中的氦主要是宇宙誕生后不久生成的

1.在下列四個(gè)核反應(yīng)方程中,x表示He,且屬于聚變的反應(yīng)是（）

A.U+n→Sr+Xe+3xB.H+H→x+n

C.P→Si+xD.Mg+x→Al+H

答案B

2.（2009安慶模擬）據(jù)媒體報(bào)道,叛逃英國的俄羅斯前特工利特維年科在倫敦離奇身亡,英國警方調(diào)查認(rèn)為毒殺利特維年科的是超級毒藥——放射性元素釙（Po）,若該元素發(fā)生衰變,其半衰期是138天,衰變方程為Po→X+He+γ,則下列說法中正確的是（）

A.X原子核含有124個(gè)中子

B.X原子核含有206個(gè)核子

C.γ射線是由處于激發(fā)態(tài)的釙核從較高能級向較低能級躍遷時(shí)發(fā)出的

D.100g的Po經(jīng)276天,已衰變的質(zhì)量為75g

答案ABD

3.U受中子轟擊時(shí)會(huì)發(fā)生裂變,產(chǎn)生Ba和Kr,同時(shí)放出能量.已知每個(gè)鈾核裂變釋放的平均能量為200MeV.

（1）寫出核反應(yīng)方程.

（2）現(xiàn)在要建設(shè)發(fā)電功率為5×105kW的核電站,用U作為核燃料,假設(shè)核裂變釋放的能量一半轉(zhuǎn)化為電能,那么該核電站一天消耗U多少千克?（阿伏加德羅常數(shù)取6.0×1023mol-1）

答案（1）U+n→Ba+Kr+n+200MeV（2）1.06kg

4.關(guān)于“原子核的組成”的研究,物理學(xué)的發(fā)展過程經(jīng)歷了如下幾個(gè)重要的階段:

1919年,盧瑟福用α粒子轟擊氮核從而發(fā)現(xiàn)了質(zhì)子;

1920年,盧瑟福預(yù)言“原子核內(nèi)可能還有質(zhì)量與質(zhì)子相近的中性粒子存在”.

1930年,約里奧居里夫婦用釙（Po）放出的α粒子轟擊鈹（Be）,產(chǎn)生了一種貫穿能力極強(qiáng)的射線,研究發(fā)現(xiàn)這種射線是一種中性粒子流;1932年,查德威克用這種射線轟擊氫原子和氮原子,打出了一些氫核（質(zhì)子）和氮核,測量出被打出的氫核和氮核的速度,并由此推算出這種粒子的質(zhì)量而發(fā)現(xiàn)了中子.查德威克認(rèn)為:氫核、氮核的熱運(yùn)動(dòng)速度遠(yuǎn)小于未知粒子的速度而可以忽略不計(jì);被碰出的氫核、氮核之所以會(huì)具有不同的速率是由于碰撞的情況不同而造成的,其中速率最大的應(yīng)該是彈性正碰的結(jié)果.實(shí)驗(yàn)中測得氫核的最大速度為vH=3.3×107m/s,氮核的最大速度為vN=4.5×106m/s;已知mN=14mH.請你根據(jù)查德威克的研究,經(jīng)過推理計(jì)算,證明盧瑟福的“預(yù)言”是正確的.

答案查德威克認(rèn)為氫核、氮核與未知粒子之間的碰撞是彈性正碰;設(shè)未知N粒子質(zhì)量為m,速度為v0,氫核的質(zhì)量為mH,最大速度為vH,并認(rèn)為氫核在打出前為靜止的,那么根據(jù)動(dòng)量守恒和能量守恒可知:mv0=mv+mHvH①

=②

其中v是碰撞后未知粒子的速度,由此可得:

vH=③

同樣可求出未知射線與氮原子碰撞后,打出的氮核的速度

vN=④

查德威克在實(shí)驗(yàn)中測得氫核的最大速度為

vH=3.3×107m/s

氮核的最大速度為:vN=4.5×106m/s

因?yàn)閙N=14mH,由方程③④可得

⑤

將速度的最大值代入方程⑤,可得

可得:m=1.05mH

由此可見,該中性粒子的質(zhì)量與質(zhì)子相近,盧瑟福的“預(yù)言”是正確的.

1.根據(jù)粒子散射實(shí)驗(yàn),盧瑟福提出了原子的核式結(jié)構(gòu)模型,圖中虛線表示原子核所形

成的電場的等勢線,實(shí)線表示一個(gè)粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡,在粒子從a運(yùn)動(dòng)到b,再運(yùn)動(dòng)

到c的過程中,下列說法中正確的是（）

A.動(dòng)能先增大,后減小B.電勢能先減小,后增大

C.電場力先做負(fù)功,后做正功,總功等于零D.加速度先變小,后變大

答案C

2.（2009宜昌模擬）如圖甲是、、γ三種射線穿透能力的示意圖,圖乙是工業(yè)上利用射線的穿透性來檢查金屬內(nèi)部的傷痕的示意圖,請問圖乙中的檢查是利用了哪種射線（）

A.射線B.射線C.γ射線D.三種射線都可以

答案C

3.靜止在勻強(qiáng)磁場中的某放射性元素的原子核,當(dāng)它放出一個(gè)粒子后,其速度方向與

磁場方向垂直,測得粒子和反沖核軌道半徑之比為44∶1,如圖所示（圖中直徑?jīng)]

有按比例畫）,則（）

A.粒子和反沖核的動(dòng)量大小相等方向相反B.原來放射性元素的原子核電荷數(shù)是90

C.反沖核的核電荷數(shù)是88D.粒子和反沖核的速度之比為1∶88

答案ABC

4.一原子質(zhì)量單位為u,且已知1u=931.5MeV,c為真空中的光速,當(dāng)質(zhì)量分別為m1、m2的兩種原子核結(jié)合成質(zhì)量為M的新原子核時(shí),釋放出的能量是（）

A.（M-m1-m2）c2JB.（m1+m2-M）×931.5J

C.（m1+m2-M）c2JD.（m1+m2-M）×931.5MeV

答案C

5.新中國成立后,為了打破西方霸權(quán)主義的核威脅,鞏固我們來之不易的獨(dú)立自主,無數(shù)科技工作者以全世界獨(dú)一無二的熱情及艱苦奮斗的精神投入核武器的研制工作之中,終于在1964年、1967年分別成功爆炸我國第一顆原子彈（atombomb）和第一顆氫彈（hydrogenbomb）.下列核反應(yīng)方程可表示兩彈的爆炸原理的是（）

A.B.

C.D.

答案BD

6.如圖所示,R是一種放射性物質(zhì),虛線框內(nèi)是勻強(qiáng)磁場B,LL′是一厚紙板,MN是

熒光屏.實(shí)驗(yàn)時(shí),發(fā)現(xiàn)在熒光屏O、P兩處有亮斑,則下列關(guān)于磁場方向、到達(dá)O點(diǎn)

的射線、到達(dá)P點(diǎn)的射線的判斷與實(shí)驗(yàn)相符的是（）

答案C

7.有下列5個(gè)核反應(yīng)方程:

對以上核反應(yīng)分類,列成下表,則分類正確的是（）

答案B

8.用于火災(zāi)報(bào)警的離子煙霧傳感器如圖所示,在網(wǎng)罩Ⅰ內(nèi)有電極Ⅱ和Ⅲ,a、b端接

電源,Ⅳ是一小塊放射性同位素镅241,它能放射出一種很容易使氣體電離的粒

子.平時(shí),镅放射出的粒子使兩個(gè)電極間的空氣電離,在a、b間形成較強(qiáng)的電流.

發(fā)生火災(zāi)時(shí),煙霧進(jìn)入網(wǎng)罩內(nèi),煙塵顆粒吸收空氣中的離子和镅發(fā)出的粒子,導(dǎo)致電流發(fā)生變化,電路檢測到這種變化從而發(fā)生警報(bào).下列有關(guān)這種報(bào)警器的說法正確的是（）

A.镅241發(fā)出的是粒子,有煙霧時(shí)電流增強(qiáng)

B.镅241發(fā)出的是粒子,有煙霧時(shí)電流減弱

C.镅241發(fā)出的是粒子,有煙霧時(shí)電流增強(qiáng)

D.镅241發(fā)出的是粒子,有煙霧時(shí)電流減弱

答案B

9.裂變反應(yīng)是目前核能利用中常見的反應(yīng),以原子核為燃料的反應(yīng)堆中,當(dāng)俘獲一個(gè)慢中子后發(fā)生的裂變反應(yīng)可以有多種方式,其中一種可表示為:

反應(yīng)方程下方的數(shù)字是中子及有關(guān)原子的靜止質(zhì)量（以原子質(zhì)量單位u為單位,取1u的質(zhì)量對應(yīng)的能量為9.3×102MeV）,此裂變反應(yīng)中（）

A.釋放出的能量是30×102MeV,X是中子

B.釋放出的能量是30MeV,X是質(zhì)子

C.釋放出的能量是1.8×102MeV,X是中子

D.釋放出的能量是1.8×102MeV,X是質(zhì)子

答案C

10.如圖所示,是利用放射線自動(dòng)控制鋁板厚度的裝置.假如放射源能放射出、、三種射線,而根據(jù)設(shè)計(jì),該生產(chǎn)線壓制的是3mm厚的鋁板,那么這三種射線中的哪種射線對控制厚度起主要作用?當(dāng)探測接收器單位時(shí)間內(nèi)接收到的放射性粒子的個(gè)數(shù)超過標(biāo)準(zhǔn)值時(shí),將會(huì)通過自動(dòng)裝置將M、N兩個(gè)軋輥間的距離調(diào)大還是調(diào)小?（）

A.射線;大B.射線;大C.射線;小D.射線;大

答案B

11.在可控核反應(yīng)堆中需要給快中子減速,輕水、重水和石墨等常用作減速劑.中子在重水中可與核碰撞減速,在石墨中與核碰撞減速.上述碰撞可簡化為彈性碰撞模型.某反應(yīng)堆中快中子與靜止的靶核發(fā)生對心正碰,通過計(jì)算說明,僅從一次碰撞考慮,用重水和石墨作減速劑,哪種減速效果更好？

答案重水減速效果更好

12.一個(gè)原來靜止的鋰核（）俘獲一個(gè)速度為7.7×104m/s的中子后,生成一個(gè)氚核和一個(gè)氦核,已知氚核的速度大小為1.0×103m/s,方向與中子的運(yùn)動(dòng)方向相反.

（1）試寫出核反應(yīng)方程.

（2）求出氦核的速度.

（3）若讓一個(gè)氘核和一個(gè)氚核發(fā)生聚變時(shí),可產(chǎn)生一個(gè)氦核同時(shí)放出一個(gè)中子,求這個(gè)核反應(yīng)釋放出的能量.（已知氘核質(zhì)量為mD=2.014102u,氚核質(zhì)量為mT=3.016050u,氦核的質(zhì)量mHe=4.002603u,中子質(zhì)量mn=1.008665u,1u=1.6606×10-27kg）

答案（1）（2）2×104m/s（3）2.82×10-12J

13.利用核反應(yīng)堆工作時(shí)釋放出的熱能使水汽化以推動(dòng)汽輪發(fā)電機(jī)發(fā)電,這就是核電站.核電站消耗的“燃料”很少,但功率卻很大.目前,核能發(fā)電技術(shù)已經(jīng)成熟,我國已具備了發(fā)展核電的基本條件.

（1）核反應(yīng)堆中的“燃料”是,完成下面的核反應(yīng)方程式

（2）一座100萬千瓦的核電站,每年需要多少噸濃縮鈾?（已知鈾核的質(zhì)量為235.0439u,中子的質(zhì)量為1.0087u,鍶（Sr）核的質(zhì)量為89.9077u,氙（Xe）核的質(zhì)量為135.9072u,1u=1.66×10-27kg,濃縮鈾中鈾235的含量占2%.）

（3）同樣功率（100萬千瓦）的火力發(fā)電站,每年要消耗多少噸標(biāo)準(zhǔn)煤?（已知標(biāo)準(zhǔn)煤的熱值為2.93×104kJ/kg）

（4）為了防止鈾核裂變的產(chǎn)物放出的各種射線對人體的危害和對環(huán)境的污染,需采取哪些措施?（舉兩種）

答案（1）13638（2）27t（3）1.1×106t

（4）核反應(yīng)堆外面需要修建很厚的水泥保護(hù)層,用來屏蔽射線;對放射性廢料,要裝入特制的容器,埋入地層深處進(jìn)行處理.

知識(shí)整合演練高考

題型1氫原子能級躍遷

【例1】（2007全國Ⅰ19）用大量具有一定能量的電子轟擊大量處于基態(tài)的

氫原子,觀測到了一定數(shù)目的光譜線.調(diào)高電子的能量再次進(jìn)行觀測,發(fā)現(xiàn)光

譜線的數(shù)目比原來增加了5條.用Δn表示兩次觀測中最高激發(fā)態(tài)的量子數(shù)n

之差,E表示調(diào)高后電子的能量.根據(jù)氫原子的能級圖（如圖）可以判斷,Δn和

E的可能值為（）

A.Δn=1,13.22eVE13.32eVB.Δn=2,13.22eVE13.32eV

C.Δn=1,12.75eVE13.06eVD.Δn=2,12.75eVE13.06eV

答案AD

題型2半衰期應(yīng)用

【例2】（2008上海2B）放射性元素的原子核在衰變或衰變生成新原子核時(shí),往往會(huì)同時(shí)伴隨著輻射.已知A、B兩種放射性元素的半衰期分別為T1和T2,t=T1T2時(shí)間后測得這兩種放射性元素的質(zhì)量相等,那么它們原來的質(zhì)量之比mA∶mB=.

答案γ

題型3核反應(yīng)方程

【例3】（2008全國Ⅰ18）三個(gè)原子核X、Y、Z,X核放出一個(gè)正電子后變?yōu)閅核,Y核與質(zhì)子發(fā)生核反應(yīng)后生成Z核并放出一個(gè)氦核（He）,則下面說法正確的是（）

A.X核比Z核多一個(gè)質(zhì)子B.X核比Z核少一個(gè)中子

C.X核的質(zhì)量數(shù)比Z核質(zhì)量數(shù)大3D.X核與Z核的總電荷是Y核電荷的2倍

?答案CD

題型4核能計(jì)算

【例4】（2008北京14）一個(gè)質(zhì)子和一個(gè)中子聚變結(jié)合成一個(gè)氘核,同時(shí)輻射一個(gè)γ光子.已知質(zhì)子、中子、氘核的質(zhì)量分別為m1、m2、m3,普朗克常量為h,真空中的光速為c.下列說法正確的是（）

A.核反應(yīng)方程是

B.聚變反應(yīng)中的質(zhì)量虧損Δm=m1+m2-m3

C.輻射出的γ光子的能量E=（m3-m1-m2）c

D.γ光子的波長=

答案B

1.（2008廣東6）有關(guān)氫原子光譜的說法正確的是（）

A.氫原子的發(fā)射光譜是連續(xù)譜

B.氫原子光譜說明氫原子只發(fā)出特定頻率的光

C.氫原子光譜說明氫原子能級是分立的

D.氫原子光譜線的頻率與氫原子能級的能量差無關(guān)

答案BC

2.（2008四川15）下列說法正確的是（）

A.射線在電場和磁場中都不會(huì)發(fā)生偏轉(zhuǎn)B.射線比射線更容易使氣體電離

C.太陽輻射的能量主要來源于重核裂變D.核反應(yīng)堆產(chǎn)生的能量來自輕核聚變

答案A

3.（2008廣東2）鋁箔被粒子轟擊后發(fā)生了以下核反應(yīng):.下列判斷正確的是（）

A.是質(zhì)子B.是中子

C.X是Si的同位素D.X是P的同位素

答案BD

4.（2008上海6）在下列四個(gè)核反應(yīng)方程中,x表示質(zhì)子的是（）

答案C

5.（2008天津15）一個(gè)氡核Rn衰變成釙核Po并放出一個(gè)粒子,其半衰期為3.8天.1g氡經(jīng)過7.6天衰變掉氡的質(zhì)量,以及Rn衰變成Po的過程放出的粒子是（）

A.0.25g,粒子B.0.75g,粒子

C.0.25g,粒子D.0.75g,粒子

答案B

6.（2008全國Ⅱ20）中子和質(zhì)子結(jié)合成氘核時(shí),質(zhì)量虧損為Δm,相應(yīng)的能量ΔE=Δmc2=2.2MeV是氘核的結(jié)合能.下列說法正確的是（）

A.用能量小于2.2MeV的光子照射靜止氘核時(shí),氘核不能分解為一個(gè)質(zhì)子和一個(gè)中子

B.用能量等于2.2MeV的光子照射靜止氘核時(shí),氘核可能分解為一個(gè)質(zhì)子和一個(gè)中子,它們的動(dòng)能之和為零

C.用能量大于2.2MeV的光子照射靜止氘核時(shí),氘核可能分解為一個(gè)質(zhì)子和一個(gè)中子,它們的動(dòng)能之和為零

D.用能量大于2.2MeV的光子照射靜止氘核時(shí),氘核可能分解為一個(gè)質(zhì)子和一個(gè)中子,它們的動(dòng)能之和不為零

答案AD

7.（2008重慶14）放射性同位素釷232經(jīng)、衰變會(huì)生成氡,其衰變方程為Th→Rn+x+y,其中（）

A.x=1,y=3B.x=2,y=3C.x=3,y=1D.x=3,y=2

?答案D

章末檢測

一、選擇題（共8小題,每小題6分,共48分）

1.（2009寧波質(zhì)檢）氫原子從n=3的激發(fā)態(tài)向低能級狀態(tài)躍遷可能放出的光子中,只有一種光子不能使金屬A產(chǎn)生光電效應(yīng),則下列說法正確的是（）

A.不能使金屬A產(chǎn)生光電效應(yīng)的光子一定是從n=3激發(fā)態(tài)直接躍遷到基態(tài)放出的

B.不能使金屬A產(chǎn)生光電效應(yīng)的光子一定是從n=3激發(fā)態(tài)直接躍遷到n=2激發(fā)態(tài)時(shí)放出的

C.從n=4激發(fā)態(tài)躍遷到n=3激發(fā)態(tài),所放出的光子一定不能使金屬A產(chǎn)生光電效應(yīng)

D.從n=4激發(fā)態(tài)躍遷到基態(tài),所放出的光子一定不能使金屬A產(chǎn)生光電效應(yīng)

答案BC

2.某核反應(yīng)方程為.已知的質(zhì)量為2.0136u,的質(zhì)量為3.0180u,He的質(zhì)量為4.0026u,X的質(zhì)量為1.0087u.則下列說法中正確的是（）

A.X是質(zhì)子，該反應(yīng)釋放能量B.X是中子，該反應(yīng)釋放能量

C.X是質(zhì)子，該反應(yīng)吸收能量D.X是中子，該反應(yīng)吸收能量

答案B

3.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天后就一定剩下一個(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),生成核與原來的核相比,中子數(shù)減少了4個(gè)

答案BC

4.中子和質(zhì)子結(jié)合成氘核,同時(shí)放出光子,核反應(yīng)方程是H+n→H+,以下說法中錯(cuò)誤的是()

A.反應(yīng)后氘核的質(zhì)量一定小于反應(yīng)前質(zhì)子和中子的總質(zhì)量

B.反應(yīng)前后質(zhì)量數(shù)不變,因而質(zhì)量不變

C.由核子組成原子核一定向外釋放能量

D.光子所具有的能量為Δmc2,Δm為反應(yīng)中的質(zhì)量虧損,c為光速

答案B

5.在下列四個(gè)方程中,X1、X2、X3和X4各代表某種粒子

U+n→Ba+Kr+3X1

P→Si+X2

U→Th+X3

Th→Pa+X4

以下判斷中錯(cuò)誤的是()

A.X1是中子B.X2是質(zhì)子C.X3是粒子D.X4是電子

答案B

6.下列說法中正確的是()

A.放射性元素的原子核內(nèi)的核子有半數(shù)發(fā)生變化所需的時(shí)間就是半衰期

B.光導(dǎo)纖維內(nèi)芯的折射率比外套小,光傳播時(shí)在內(nèi)芯與外套的界面發(fā)生全反射

C.當(dāng)放射性元素的原子外層電子具有較高能量時(shí),將發(fā)生衰變

D.放射性的原子核發(fā)生衰變后產(chǎn)生的新核從高能級向低能級躍遷時(shí),輻射出射線

答案D

7.美國研究人員正在研制一種新型鎳—銅長效電池,它是采用銅和半衰期長達(dá)100年的放射性同位素鎳63(Ni)這兩種金屬作為長壽命電池的材料.將鎳63置于中央,四周包上銅皮,利用鎳63發(fā)生衰變時(shí)釋放電子給銅片,用鎳63和銅片作電池兩極,為外接負(fù)載提供電能.下列有關(guān)該電池的說法正確的是()

A.鎳63的衰變方程是Ni→e+Cu

B.鎳63的衰變方程是Ni→e+Cu

C.外接負(fù)載時(shí)鎳63的電勢比銅片高

D.該電池內(nèi)電流方向是從銅片到鎳

答案ACD

8.(2009海口模擬)某同學(xué)采用如圖所示的實(shí)驗(yàn)裝置來研究光電效應(yīng)現(xiàn)象.當(dāng)用某一頻率的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,電流計(jì)中有電流通過.閉合開關(guān)S,在陽極A和陰極K之間加上反向電壓,通過調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器的滑片逐漸增大電壓,直至電流計(jì)中電流恰好為零,此時(shí)電壓表的電壓值稱為反向截止電壓.現(xiàn)有頻率為ν的綠光照射陰極,測量到反向截止電壓為U,設(shè)電子電荷量為e,普朗克常量為h,則()

A.逸出的光電子的最大初動(dòng)能為eU

B.陰極K的逸出功W=h-eU

C.如改用紫光照射,則光電子的最大初動(dòng)能一定增加

D.如改用紫光照射,則陰極K的逸出功一定發(fā)生變化

答案ABC

二、計(jì)算論述題(共4小題,共52分,其中9、10小題各12分,11、12小題各14分)

9.物理學(xué)家們普遍相信太陽發(fā)光是由于其內(nèi)部不斷發(fā)生從氫核到氦核的核聚變反應(yīng).根據(jù)這一理論,在太陽內(nèi)部4個(gè)氫核(H)轉(zhuǎn)化成一個(gè)氦核(He)和兩個(gè)正電子(e)并放出能量.已知質(zhì)子質(zhì)量mp=1.0073u,粒子質(zhì)量=4.0015u,電子的質(zhì)量me=0.0005u,1u的質(zhì)量對應(yīng)931.5MeV的能量.

(1)寫出該熱核反應(yīng)方程.

(2)一次這樣的熱核反應(yīng)過程中釋放出多少兆電子伏的能量?(結(jié)果保留四位有效數(shù)字)

答案(1)4H→He+2e(2)24.87MeV

10.已知?dú)湓踊鶓B(tài)的電子軌道半徑r1=0.53×10-10m,基態(tài)的能級值為E1=-13.6eV.

(1)求電子在n=1的軌道上運(yùn)動(dòng)形成的等效電流.

(2)有一群氫原子處于量子數(shù)n=3的激發(fā)態(tài),畫出能級圖,在圖上用箭頭標(biāo)明這些氫原子能發(fā)出哪幾條光譜線.

(3)計(jì)算這幾條光譜線中最長的波長.

答案(1)1.05×10-3A

(2)

(3)6.58×10-7m

11.2006年,我國自行設(shè)計(jì)并研制的“人造太陽”——托卡馬克實(shí)驗(yàn)裝置運(yùn)行獲得重大進(jìn)展,這標(biāo)志著我國已經(jīng)邁入可控?zé)岷朔磻?yīng)領(lǐng)域先進(jìn)國家行列.該反應(yīng)所進(jìn)行的聚變過程是H+H→He+n,反應(yīng)原料氘(H)富存于海水中,而氚(H)是放射性元素,自然界中不存在,但可以通過中子轟擊鋰核(Li)的人工核轉(zhuǎn)變得到.則

(1)請把下列用中子轟擊鋰核(Li)產(chǎn)生一個(gè)氚核(H)和一個(gè)新核的人工核轉(zhuǎn)變方程填寫完整.

Li+→+H.

(2)在(1)中,每生產(chǎn)1g的氚同時(shí)有多少個(gè)Li核實(shí)現(xiàn)了核轉(zhuǎn)變?(阿伏加德羅常數(shù)NA取6.0×1023mol-1)

(3)一個(gè)氘核和一個(gè)氚核發(fā)生核聚變時(shí),平均每個(gè)核子釋放的能量為5.6×10-13J,求該核聚變過程中的質(zhì)量虧損.

答案(1)nHe(2)2.0×1023個(gè)(3)3.1×10-29kg

12.1930年科學(xué)家發(fā)現(xiàn)釙放出的射線貫穿能力極強(qiáng),它甚至能穿透幾厘米厚的鉛板,1932年,英國年輕物理學(xué)家查德威克用這種未知射線分別轟擊氫原子和氮原子,結(jié)果打出一些氫核和氮核,測量出被打出的氫核和氮核的速度,并由此推算出這種粒子的質(zhì)量.若未知射線均與靜止的氫核和氮核正碰,測出被打出的氫核最大速度為vH=3.3×107m/s,被打出的氮核的最大速度vN=4.5×106m/s,假定正碰時(shí)無機(jī)械能損失,設(shè)未知射線中粒子質(zhì)量為m,初速為v,質(zhì)子的質(zhì)量為m′.

(1)推導(dǎo)被打出的氫核和氮核的速度表達(dá)式;

(2)根據(jù)上述數(shù)據(jù),推算出未知射線中粒子的質(zhì)量m與質(zhì)子的質(zhì)量m′之比.(已知氮核質(zhì)量為氫核質(zhì)量的14倍,結(jié)果保留三位有效數(shù)字)

答案(1)vH=vN=(2)=1.05