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1、第13講原子與原子核,1(2018課標(biāo))用波長為300 nm的光照射鋅板，電子逸出鋅板表面的最大初動能為1.281019 J。已知普朗克常量為6.631034 Js，真空中的光速為3.00108 ms1。能使鋅產(chǎn)生光電效應(yīng)的單色光的最低頻率約為() A11014HzB81014Hz C21015Hz D81015 Hz,答案 B 方技巧 光電效應(yīng)現(xiàn)象的判斷 能使金屬產(chǎn)生光電效應(yīng)的單色光的最低頻率即恰好發(fā)生光電效應(yīng)的條件：照射光的能量等于金屬的逸出功。,A15和28 B15和30 C16和30 D17和31 解析 在核反應(yīng)過程中，質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)分別守恒

2、，則X的原子序數(shù)為21315，X的質(zhì)量數(shù)為427130，選項B正確。 答案 B 規(guī)律總結(jié) 核反應(yīng)方程的特點(diǎn) 核反應(yīng)過程中，質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)分別守恒。,3(2018天津理綜)氫原子光譜在可見光區(qū)域內(nèi)有四條譜線H、H、H和H，都是氫原子中電子從量子數(shù)n2的能級躍遷到n2的能級時發(fā)出的光，它們在真空中的波長由長到短，可以判定() AH對應(yīng)的前后能級之差最小 B同一介質(zhì)對H的折射率最大 C同一介質(zhì)中H的傳播速度最大 D用H照射某一金屬能發(fā)生光電效應(yīng)，則H也一定能,解析 由氫原子能級躍遷可知， EnE2，H的波長最長，故 最小，對應(yīng)能級差最小，選項A正確；同一介質(zhì)對頻率越大的光的折射率越大，波長越短，

3、頻率越大，故同一介質(zhì)對H的折射率最小而對H的折射率最大，選項B錯誤；由n 知，同一介質(zhì)中H的傳播速度最小，選項C錯誤；H的頻率大于H的頻率，因此用H照射某一金屬能發(fā)生光電效應(yīng)，而H不一定能，故選項D錯誤。 答案 A,解題關(guān)鍵 熟練掌握氫原子能級躍遷產(chǎn)生光子的能量h EmEn和光的頻率或波長與折射率的關(guān)系是解答該題的關(guān)鍵。,4(2018天津理綜)國家大科學(xué)工程中國散裂中子源(CSNS)于2017年8月28日首次打靶成功，獲得中子束流，可以為諸多領(lǐng)域的研究和工業(yè)應(yīng)用提供先進(jìn)的研究平臺。下列核反應(yīng)中放出的粒子為中子的是(),答案 B 解題關(guān)鍵 核反應(yīng)中的兩守恒 根據(jù)核反應(yīng)過程中質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)均守

4、恒的原則，寫出核反應(yīng)方程，同時應(yīng)熟記幾種常用的微觀粒子的表示方法。,1處理光電效應(yīng)問題的兩條線索一是光的頻率，二是光的強(qiáng)度，兩條線索對應(yīng)的關(guān)系是： (1)光子頻率高光子能量大產(chǎn)生光電子的最大初動能大。 (2)光強(qiáng)光子數(shù)目多發(fā)射光電子數(shù)多光電流大。 2愛因斯坦光電效應(yīng)方程EkhW0的研究對象是金屬表面的電子，光電子的最大初動能隨入射光頻率的增大而增大(如圖所示)，直線的斜率為h，直線與軸的交點(diǎn)的物理意義是極限頻率c，直線與Ek軸交點(diǎn)的物理意義是逸出功的負(fù)值。,例1在光電效應(yīng)實(shí)驗中，分別用頻率為a、b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Ua和Ub，光電子的最大初動能分別為Eka

5、和Ekb。h為普朗克常量。下列說法正確的是(),A若ab，則一定有UaUb B若ab，則一定有EkaEkb C若UaUb，則一定有EkaEkb D若ab，則一定有haEkahaEkb 解析 由愛因斯坦光電效應(yīng)方程得EkmhW0，由動能定理得EkmeU，若用a、b單色光照射同種金屬時，逸出功W0相同，當(dāng)ab時，一定有EkaEkb，UaUb，故選項A錯誤，B正確；若UaUb，則一定有EkaEkb，故選項C正確；因逸出功相同，有W0haEkahbEkb，故選項D錯誤。 答案 BC,創(chuàng)新預(yù)測 1在光電效應(yīng)實(shí)驗中，用波長為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僅增大入射光的強(qiáng)度，光

6、電流大小不變 B僅減小入射光的強(qiáng)度，光電效應(yīng)現(xiàn)象可能消失 C改用波長大于的光照射，光電子的最大初動能變大 D改用波長大于的光照射，可能不發(fā)生光電效應(yīng),解析 發(fā)生光電效應(yīng)的條件是入射光的頻率大于金屬的極限頻率，能否發(fā)生光電效應(yīng)，與入射光的強(qiáng)度無關(guān)，與光照時間也無關(guān)，當(dāng)發(fā)生光電效應(yīng)時，增大入射光的強(qiáng)度，則光電流會增大，故A錯誤；入射光的頻率大于金屬的極限頻率，才會發(fā)生電效應(yīng)，與入射光的強(qiáng)度無關(guān)，故B錯誤；在光電效應(yīng)中，根據(jù)光電效應(yīng)方程知，Ekm W0，改用波長大于的光照射，光電子的最大初動能變小，或者可能不發(fā)生光電效應(yīng)，選項C錯誤，D正確。 答案 D,2(多選)如圖所示為光電管的工作電路圖，分別

7、用波長為0、1、2的單色光做實(shí)驗，已知102。當(dāng)開關(guān)閉合后，用波長為0的單色光照射光電管的陰極K時，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若用波長為1的單色光進(jìn)行實(shí)驗，則電流表的示數(shù)一定為零 C若僅增大電源的電動勢，則電流表的示數(shù)一定增大 D若僅將電源的正負(fù)極對調(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。用波長為0的光照射陰極K時，電路中有光電流，可知波長為0的光照射陰極K時，發(fā)生了光電效應(yīng)；若用波長為1(10)的光照射陰極K時，,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

8、能發(fā)生光電效應(yīng)，因此電流表的示數(shù)可能不為零，B錯誤。僅增大電路中電源的電動勢，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錯誤。將電路中電源的正負(fù)極對調(diào)，光電子做減速運(yùn)動，還可能到達(dá)陽極，所以還可能有光電流；若電源電動勢大于光電管的遏止電壓，電子到達(dá)不了陽極，則此時電流表的示數(shù)為零，D正確。 答案 AD,3(多選)如圖所示是用光照射某種金屬時逸出的光電子的最大初動能隨入射光頻率的變化圖線(直線與橫軸的交點(diǎn)坐標(biāo)為4.27，與縱軸的交點(diǎn)坐標(biāo)為0.5)。由圖可知(),A該金屬的極限頻率為4.271014 Hz B該金屬的極限頻率為5.51014Hz C該圖線的斜率表示普朗克常量 D

9、該金屬的逸出功為0.5 eV 解析 根據(jù)光電效應(yīng)方程Ekhh0，結(jié)合題圖知，該金屬的極限頻率為4.271014 Hz，選項A正確，B錯誤；根據(jù)光電效應(yīng)方程Ekhh0知，該圖線的斜率表示普朗克常量，選項C正確；該金屬的逸出功W逸h0 4.271014 Hz1.74 eV，選項D錯誤。 答案 AC,1湯姆孫發(fā)現(xiàn)了電子，密立根測出了電子的電荷量，盧瑟福根據(jù)粒子散射實(shí)驗構(gòu)建了原子的核式結(jié)構(gòu)模型。玻爾提出的原子模型很好地解釋了氫原子光譜的規(guī)律。盧瑟福用粒子轟擊氮核實(shí)驗發(fā)現(xiàn)了質(zhì)子，查德威克用粒子轟擊鈹核發(fā)現(xiàn)了中子。貝可勒爾發(fā)現(xiàn)了天然放射現(xiàn)象，揭示了原子核是有結(jié)構(gòu)的。居里夫婦首次發(fā)現(xiàn)了放射性同位素。,2原子

10、的核式結(jié)構(gòu)模型 (1)在原子的中心有一個體積很小、帶正電荷的核，叫做原子核，而電子在核外繞核運(yùn)動； (2)原子的全部正電荷和幾乎全部的質(zhì)量都集中在原子核上，帶負(fù)電的電子在核外空間繞核旋轉(zhuǎn)。 3能級和能級躍遷： (1)軌道量子化 核外電子只能在一些分立的軌道上運(yùn)動 rnn2r1(n1，2，3，),(2)能量量子化 原子只能處于一系列不連續(xù)的能量狀態(tài) En (n1，2，3，) (3)吸收或輻射能量量子化 原子在兩個能級之間躍遷時只能吸收或輻射一定頻率的光子，該光子的能量由前后兩個能級的能量差決定，即hEmEn(mn)。,例2如圖為氫原子的能級示意圖，一群氫原子處于n3的激發(fā)態(tài)，在向較低能級躍遷的

11、過程中向外發(fā)出光子，用這些光照射逸出功為2.25 eV的金屬鉀，下列說法正確的是(),A這群氫原子能發(fā)出3種頻率不同的光，其中從n3躍遷到n2所發(fā)出的光波長最短 B這群氫原子能發(fā)出2種頻率不同的光，其中從n3躍遷到n1所發(fā)出的光頻率最小 C金屬鉀表面所發(fā)出的光電子的最大初動能為9.84 eV D金屬鉀表面所發(fā)出的光電子的最大初動能為12.86 eV,答案 C,創(chuàng)新預(yù)測 4(2018安徽合肥二模)根據(jù)氫原子的能級圖，現(xiàn)讓一束單色光照射到大量處于基態(tài)(量子數(shù)n1)的氫原子上，受激的氫原子能自發(fā)地發(fā)出3種不同頻率的光，則照射氫原子的單色光的光子能量為(),A13.6 eVB3.4 eV C10.2

12、eV D12.09 eV 解析 由受激的氫原子能自發(fā)地發(fā)出3種不同頻率的光可知，處于基態(tài)的氫原子最高可以躍遷到第3能級，則吸收的光子能量為E(1.5113.6)eV12.09 eV，故D正確。 答案 D,,答案 B,6(2018安徽淮北二模)如圖所示為氫原子的能級示意圖，那么對氫原子在能級躍遷過程中輻射或吸收光子的特征認(rèn)識正確的(),A處于基態(tài)的氫原子可以吸收14 eV的光子使電子電離 B一群處于n3能級的氫原子向基態(tài)躍遷時，能輻射出4種不同頻率的光子 C一群處于n2能級的氫原子吸收2 eV的光子可以躍遷到n3能級 D用能量為10.3 eV的光子照射，可使處于基態(tài)的氫原子躍遷到

13、激發(fā)態(tài),解析 基態(tài)氫原子的能量為13.6 eV，吸收14 eV的光子能量可以發(fā)生電離，故A正確。根據(jù)C 3知，一群處于n3能級的氫原子向基態(tài)躍遷時，能輻射出3種不同頻率的光子，故B錯誤。n2和n3間的能級差為1.89 eV，2 eV的光子不能被吸收，不會發(fā)生躍遷，故C錯誤。10.3 eV的能量不等于激發(fā)態(tài)能量與基態(tài)的能量差，則該光子能量不能被吸收而發(fā)生躍遷，故D錯誤。故選A。 答案 A,1核反應(yīng)方程的書寫與分類 (1)必須遵循的兩個規(guī)律：質(zhì)量數(shù)守恒、電荷數(shù)守恒。由此可以確定具體的反應(yīng)物或生成物。,2核能的理解與計算 (1)比結(jié)合能越大，原子核結(jié)合的越牢固。 (2)核能的計算方法： 根據(jù)愛因斯坦

14、質(zhì)能方程，用核反應(yīng)的質(zhì)量虧損的千克數(shù)乘以真空中光速c的平方，即Emc2(J)。 根據(jù)1原子質(zhì)量單位(u)相當(dāng)于931.5兆電子伏(MeV)能量，用核反應(yīng)的質(zhì)量虧損的原子質(zhì)量單位數(shù)乘以931.5 MeV，即Em931.5(MeV)。 如果核反應(yīng)時釋放的核能是以動能形式呈現(xiàn)，則核反應(yīng)過程中系統(tǒng)動能的增量即為釋放的核能。,例3(2018寧德第二次質(zhì)檢) 核能作為一種新能源在現(xiàn)代社會中已不可缺少，我國在完善核電安全基礎(chǔ)上將加大核電站建設(shè)。核泄漏中的钚(Pu)是一種具有放射性的超鈾元素，它可破壞細(xì)胞基因，提高患癌的風(fēng)險。已知钚的一種同位素 Pu的半衰期為24 100年，其衰變方程為 PuX He，下

15、列有關(guān)說法正確的是(),A衰變發(fā)出的射線是波長很短的光子，穿透能力很強(qiáng) BX原子核中含有92個中子 C8個 Pu經(jīng)過24 100年后一定還剩余4個 D由于衰變時釋放巨大能量，根據(jù)Emc2，衰變過程總質(zhì)量不變,解析 衰變發(fā)出的放射線是波長很短的光子，具有很強(qiáng)的穿透能力，故A正確。根據(jù)電荷數(shù)守恒、質(zhì)量數(shù)守恒知，X的電荷數(shù)為92，質(zhì)量數(shù)為235，則中子數(shù)為143，故B錯誤。半衰期具有統(tǒng)計規(guī)律，對大量的原子核適用，故C錯誤。由于衰變時釋放巨大能量，根據(jù)Emc2，衰變過程總質(zhì)量減小，故D錯誤。 答案 A,創(chuàng)新預(yù)測 7鈾核裂變的產(chǎn)物是多樣的，一種典型的鈾核裂變的核反應(yīng)方程是 U nX Kr3 n

16、，則下列敘述正確的是() AX原子核中含有86個中子 BX原子核中含有144個核子 C因為裂變時釋放能量，出現(xiàn)質(zhì)量虧損，所以裂變后的總質(zhì)量數(shù)減少 D因為裂變時釋放能量，出現(xiàn)質(zhì)量虧損，所以裂變后的總質(zhì)量數(shù)增加,解析 根據(jù)質(zhì)量數(shù)與電荷數(shù)守恒，可得X的質(zhì)量數(shù)為144，電荷數(shù)為56，所以中子數(shù)為1445688，所以A錯誤，B正確；裂變時釋放能量，出現(xiàn)質(zhì)量虧損，所以裂變后的質(zhì)量減少，質(zhì)量數(shù)不變，所以C、D錯誤。 答案 B,8(多選)原子核的比結(jié)合能曲線如圖所示。根據(jù)該曲線，下列判斷正確的有(),A. He核的結(jié)合能約為14 MeV B. He核比 Li核更穩(wěn)定 C兩個 H核結(jié)合成 He核時釋放

17、能量 D. U核中核子的平均結(jié)合能比 Kr核中的大 解析 本題考查原子核的相關(guān)知識。由圖像可知， He的比結(jié)合能約為7 MeV，其結(jié)合能應(yīng)為28 MeV，故A錯誤。比結(jié)合能較大的核較穩(wěn)定，故B正確。比結(jié)合能較小的核結(jié)合成比結(jié)合能較大的核時釋放能量，故C正確。比結(jié)合能就是平均結(jié)合能，故由圖可知D錯誤。 答案 BC,9(多選)(2018山西太原二模)釷 Th具有放射性，它能放出一個新的粒子而變?yōu)殓h Pa，同時伴隨有射線產(chǎn)生，其衰變方程為 Th PaX，釷的半衰期為24天。則下列說法中正確的是() A一塊純凈的釷234礦石經(jīng)過24天，礦石的質(zhì)量僅剩下原來質(zhì)量的一半 BX是釷核中的一個中子轉(zhuǎn)化成一個質(zhì)子時產(chǎn)生的 C射線是釷原子核發(fā)生衰變后產(chǎn)生的鏷234的原子核釋放的 D射線具有很強(qiáng)的電離作用，對人體細(xì)胞破壞能力較大,解析 一塊純凈的釷234礦石經(jīng)過24天，釷核有半數(shù)發(fā)生衰變，不是礦石的質(zhì)量僅剩下原來質(zhì)量的一半，故A錯誤；根據(jù)質(zhì)量數(shù)、電荷數(shù)守恒得出X是電子，其產(chǎn)生的本質(zhì)是釷核中的一個中子轉(zhuǎn)化成一個質(zhì)子時產(chǎn)生的，所以B正確；釷原子核發(fā)生衰變后產(chǎn)生的鏷234的原子核處于激發(fā)態(tài)，不穩(wěn)定，向基態(tài)躍遷的過程以射線向外釋放能量，所以C正確；射線具有很強(qiáng)的穿透本領(lǐng)，電離作用很弱，所以D錯誤。 答案 BC,