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第二講 原子與原子核,真題模擬體驗(yàn),名師詮釋高考,1,2,3,4,5,6,7,8,9,真題模擬體驗(yàn),名師詮釋高考,1,2,3,4,5,6,7,8,9,,真題模擬體驗(yàn),名師詮釋高考,1,2,3,4,5,6,7,8,9,2.(2015江蘇單科,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:光具有波粒二象性,光電效應(yīng)揭示了光的粒子性,選項(xiàng)A正確;干涉和衍射是波所具有的特征,選項(xiàng)B正確;黑體輻射的實(shí)驗(yàn)規(guī)律可利用普朗克提出的能量子觀點(diǎn)來解釋,選項(xiàng)C錯(cuò)誤;根據(jù)動(dòng)量和動(dòng)能的關(guān)系 知,質(zhì)子和電子的動(dòng)能相等時(shí),質(zhì)子的動(dòng)量大,由 知,質(zhì)子的德布羅意波的波長(zhǎng)小,選項(xiàng)D錯(cuò)誤. 答案:AB,,,真題模擬體驗(yàn),名師詮釋高考,1,2,3,4,5,6,7,8,9,3.(多選)(2014廣東理綜,18)在光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)中,用頻率為ν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(qiáng)度,光電流增大 B.減小入射光的強(qiáng)度,光電效應(yīng)現(xiàn)象消失 C.改用頻率小于ν的光照射,一定不發(fā)生光電效應(yīng) D.改用頻率大于ν的光照射,光電子的最大初動(dòng)能變大 解析:增大入射光的強(qiáng)度,單位時(shí)間內(nèi)逸出的光電子數(shù)目增多,光電流增大,A項(xiàng)正確;光電效應(yīng)的發(fā)生與入射光的強(qiáng)度無關(guān),B項(xiàng)錯(cuò)誤;入射光頻率小于ν時(shí),若仍大于金屬的截止頻率,仍能發(fā)生光電效應(yīng),C項(xiàng)錯(cuò)誤;增大入射光的頻率時(shí),由愛因斯坦光電效應(yīng)方程Ek=hν-W0可知,光電子的最大初動(dòng)能變大,D項(xiàng)正確. 答案:AD,,,真題模擬體驗(yàn),名師詮釋高考,1,2,3,4,5,6,7,8,9,4.(多選)(2014山東理綜,39(1))氫原子能級(jí)如圖,當(dāng)氫原子從n=3躍遷到n=2的能級(jí)時(shí),輻射光的波長(zhǎng)為656 nm.以下判斷正確的是( ) A.氫原子從n=2躍遷到n=1的能級(jí)時(shí),輻射光的波長(zhǎng)大于656 nm B.用波長(zhǎng)為325 nm的光照射,可使氫原子從n=1躍遷到n=2的能級(jí) C.一群處于n=3能級(jí)上的氫原子向低能級(jí)躍遷時(shí)最多產(chǎn)生3種譜線 D.用波長(zhǎng)為633 nm的光照射,不能使氫原子從n=2躍遷到n=3的能級(jí),真題模擬體驗(yàn),名師詮釋高考,1,2,3,4,5,6,7,8,9,解析:由 及氫原子能級(jí)關(guān)系可知,從n=2躍遷到n=1時(shí)釋放光子波長(zhǎng)為122 nm,故選項(xiàng)A錯(cuò)誤.波長(zhǎng)325 nm光子能量小于波長(zhǎng)122 nm光子能量,不能使氫原子從n=1躍遷到n=2的能級(jí),選項(xiàng)B錯(cuò)誤.一群處于n=3能級(jí)的氫原子向低能級(jí)躍遷時(shí)最多有3種可能,因此最多產(chǎn)生3種譜線,選項(xiàng)C正確.從n=3躍遷到n=2時(shí)輻射光的波長(zhǎng)λ=656 nm,所以,只有當(dāng)入射光波長(zhǎng)為656 nm時(shí),才能使氫原子從n=2躍遷到n=3的能級(jí),選項(xiàng)D正確. 答案:CD,,真題模擬體驗(yàn),名師詮釋高考,1,2,3,4,5,6,7,8,9,5.(多選)(2013課標(biāo)全國(guó)Ⅱ,35(1))關(guān)于原子核的結(jié)合能,下列說法正確的是( ) A.原子核的結(jié)合能等于使其完全分解成自由核子所需的最小能量 B.一重原子核衰變成α粒子和另一原子核,衰變產(chǎn)物的結(jié)合能之和一定大于原來重核的結(jié)合能 D.比結(jié)合能越大,原子核越不穩(wěn)定 E.自由核子組成原子核時(shí),其質(zhì)量虧損所對(duì)應(yīng)的能量大于該原子核的結(jié)合能 解析:核子結(jié)合為原子核時(shí)釋放的能量叫作原子核的結(jié)合能,則原子核分解為核子時(shí)需要的最小能量等于結(jié)合能,A項(xiàng)正確;重核衰變時(shí),同時(shí)向外釋放能量,因此衰變產(chǎn)物的結(jié)合能大于原來重核的結(jié)合能,B項(xiàng)正確;鉛原子核中的核子數(shù)量多,結(jié)合能也就大,C項(xiàng)正確;比結(jié)合能越大,原子核越穩(wěn)定,D項(xiàng)錯(cuò)誤;核子組成原子核時(shí),質(zhì)量虧損對(duì)應(yīng)的能量等于原子核的結(jié)合能,E項(xiàng)錯(cuò)誤. 答案:ABC,,,真題模擬體驗(yàn),名師詮釋高考,1,2,3,4,5,6,7,8,9,,,真題模擬體驗(yàn),名師詮釋高考,1,2,3,4,5,6,7,8,9,,,真題模擬體驗(yàn),名師詮釋高考,1,2,3,4,5,6,7,8,9,8.(2015江蘇單科,12C(3))取質(zhì)子的質(zhì)量mp=1.672 6×10-27 kg,中子的質(zhì)量mn=1.674 9×10-27 kg,α粒子的質(zhì)量mα=6.646 7×10-27 kg,光速c=3.0×108 m/s.請(qǐng)計(jì)算α粒子的結(jié)合能.(計(jì)算結(jié)果保留兩位有效數(shù)字) 解析:組成α粒子的核子與α粒子的質(zhì)量差Δm=(2mp+2mn)-mα 結(jié)合能ΔE=Δmc2 代入數(shù)據(jù)得ΔE=4.3×10-12 J. 答案:4.3×10-12 J,,,真題模擬體驗(yàn),名師詮釋高考,1,2,3,4,5,6,7,8,9,9.(2014海南單科,20)一靜止原子核發(fā)生α衰變,生成一α粒子及一新核,α粒子垂直進(jìn)入磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng),其運(yùn)動(dòng)軌跡是半徑為R的圓.已知α粒子的質(zhì)量為m,電荷量為q;新核的質(zhì)量為M;光在真空中的速度大小為c.求衰變前原子核的質(zhì)量.,,,真題模擬體驗(yàn),名師詮釋高考,1.在本講中,高考命題主要涉及:(1)盧瑟福原子結(jié)構(gòu)模型、玻爾原子模型中氫原子的能級(jí)圖及躍遷規(guī)律;(2)原子核的衰變及其規(guī)律;(3)質(zhì)量虧損和核能的計(jì)算;(4)光電效應(yīng)規(guī)律及光電管電路. 2.重點(diǎn)考查對(duì)上述知識(shí)的理解、有關(guān)物理學(xué)史、研究微觀世界的方法,如科學(xué)假說、實(shí)驗(yàn)探究等.,考點(diǎn)一,考點(diǎn)二,考點(diǎn)三,考點(diǎn)四,1.玻爾原子理論 (1)電子的軌道半徑大小不是任意的,是量子化的. (2)原子的能量不是任意的,是量子化的. (3)躍遷條件:原子從一種定態(tài)躍遷到另一種定態(tài)時(shí),它輻射或吸收一定頻率的光子,光子的能量由這兩個(gè)定態(tài)的能量差決定.即hν=Em-En.(h是普朗克常量,h=6.63×10-34 J·s) 2.氫原子的能級(jí)和軌道半徑,,,,,,,考點(diǎn)一,考點(diǎn)二,考點(diǎn)三,考點(diǎn)四,3.氫原子的能級(jí)圖,如圖所示 (1)相鄰橫線間的距離,表示相鄰的能級(jí)差,量子數(shù)越大,相鄰的能級(jí)差越小. (2)帶箭頭的豎線表示原子由較高能級(jí)向較低能級(jí)躍遷,豎線的長(zhǎng)度表示輻射(或吸收)光子的能量(或頻率)大小.,考點(diǎn)一,考點(diǎn)二,考點(diǎn)三,考點(diǎn)四,4.躍遷、電離條件 (1)光子與原子作用時(shí),①原子躍遷條件:hν=Em-En.②電離條件:只要入射光的能量大于或等于各能級(jí)的電離能,原子就能吸收電離. (2)實(shí)物粒子與原子作用時(shí),躍遷、電離條件:粒子能量大于或等于能級(jí)差. 5.一群氫原子躍遷發(fā)出的光譜線條數(shù) .一個(gè)氫原子向低能級(jí)躍遷時(shí)最多輻射(n-1)種不同頻率的光子.,,,,,,考點(diǎn)一,考點(diǎn)二,考點(diǎn)三,考點(diǎn)四,(2014福建泉州一模)如圖所示,為氫原子的能級(jí)圖,氫原子從第3能級(jí)躍遷到第2能級(jí)時(shí),輻射的光子照射到某種金屬,剛好發(fā)生光電效應(yīng).現(xiàn)有大量的氫原子處于n=4的激發(fā)態(tài),在向低能級(jí)躍遷時(shí)所輻射的各種能量的光子中,可使這種金屬產(chǎn)生光電效應(yīng)的有( ) A.3種 B.4種 C.5種 D.6種,考點(diǎn)一,考點(diǎn)二,考點(diǎn)三,考點(diǎn)四,解析:由剛好發(fā)生光電效應(yīng)得逸出功W0=ΔE=E3-E2=1.89 eV,由高能級(jí)到低能級(jí)躍遷的光子能量大于逸出功的有4→1、4→2、3→1、3→2、2→1五種光子,C正確. 答案:C,,考點(diǎn)一,考點(diǎn)二,考點(diǎn)三,考點(diǎn)四,考點(diǎn)一,考點(diǎn)二,考點(diǎn)三,考點(diǎn)四,對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練1 1.已知?dú)湓拥幕鶓B(tài)能量為E1,激發(fā)態(tài)能量 ,其中n=2,3,….用h表示普朗克常量,c表示真空中的光速.能使氫原子從第一激發(fā)態(tài)電離的光子的最大波長(zhǎng)為( ),,,考點(diǎn)一,考點(diǎn)二,考點(diǎn)三,考點(diǎn)四,2.氫原子的能級(jí)圖如圖所示.用某種單色光照射容器中大量處于n=2能級(jí)的氫原子,氫原子吸收這種光子后,能發(fā)出波長(zhǎng)分別為λ1、λ2、λ3的三種光子(λ1λ2λ3),則照射光光子的波長(zhǎng)為( ) A.λ1 B.λ3 C.λ1-λ2 D.λ2+λ3 解析:能發(fā)出波長(zhǎng)分別為λ1、λ2、λ3的三種光子,說明有大量光子在能級(jí)3上,入射光使原子由2能級(jí)躍遷到3能級(jí),因?yàn)棣?λ2λ3,所以對(duì)應(yīng)的能級(jí)躍遷為3→2、2→1、3→1.照射光光子的波長(zhǎng)為λ1,選項(xiàng)A正確. 答案:A,,,考點(diǎn)一,考點(diǎn)二,考點(diǎn)三,考點(diǎn)四,3.(多選)如圖為氫原子的能級(jí)示意圖,鋅的逸出功是3.34 eV,那么對(duì)氫原子在能級(jí)躍遷過程中發(fā)射或吸收光子的特征認(rèn)識(shí)正確的是( ) A.用氫原子從高能級(jí)向基態(tài)躍遷時(shí)發(fā)射的光照射鋅板一定不能產(chǎn)生光電效應(yīng) B.一群處于n=3能級(jí)的氫原子向基態(tài)躍遷時(shí),能放出3種不同頻率的光 C.一群處于n=3能級(jí)的氫原子向基態(tài)躍遷時(shí),發(fā)出的光照射鋅板,鋅板表面所發(fā)出的光電子的最大初動(dòng)能為8.75 eV D.用能量為10.3 eV的光子照射,可使處于基態(tài)的氫原子躍遷到激發(fā)態(tài) E.用能量為14.0 eV的光子照射,可使處于基態(tài)的氫原子電離,考點(diǎn)一,考點(diǎn)二,考點(diǎn)三,考點(diǎn)四,解析:氫原子從n=2躍遷到基態(tài)時(shí),發(fā)射光子的能量為(13.6-3.4) eV=10.2 eV3.34 eV,其照射鋅板時(shí)就能發(fā)生光電效應(yīng),選項(xiàng)A錯(cuò)誤;選項(xiàng)B中,發(fā)出n=3→2,2→1,3→1共3種不同頻率的光,其中3→1發(fā)出的光子能量最大,為(13.6-1.51) eV=12.09 eV,根據(jù)光電效應(yīng)方程可知光電子的最大初動(dòng)能為Ek=hν-W=(12.09-3.34) eV=8.75 eV,選項(xiàng)B、C正確;原子從基態(tài)躍遷到n=2能級(jí)時(shí),需吸收光子的能量為10.2 eV,躍遷到其他能級(jí)需要能量更高的光子,根據(jù)玻爾理論可知,原子不吸收10.3 eV的光子,選項(xiàng)D錯(cuò)誤;原子從基態(tài)電離至少需要13.6 eV的能量,因此用14.0 eV的光子照射,可使其電離,選項(xiàng)E正確. 答案:BCE,,考點(diǎn)一,考點(diǎn)二,考點(diǎn)三,考點(diǎn)四,2.半衰期公式,,,,,,,,,,,考點(diǎn)一,考點(diǎn)二,考點(diǎn)三,考點(diǎn)四,,,考點(diǎn)一,考點(diǎn)二,考點(diǎn)三,考點(diǎn)四,考點(diǎn)一,考點(diǎn)二,考點(diǎn)三,考點(diǎn)四,對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練2 1.(多選)(2014課標(biāo)全國(guó)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:只有放射性元素才能發(fā)生衰變,A項(xiàng)錯(cuò)誤;半衰期由原子核的內(nèi)部自身的因素決定,與原子核所處的化學(xué)狀態(tài)和外部條件無關(guān),B、C兩項(xiàng)正確;γ射線的穿透力最強(qiáng),D項(xiàng)正確;原子核衰變時(shí),不能同時(shí)放出α、β射線,E項(xiàng)錯(cuò)誤. 答案:BCD,,,考點(diǎn)一,考點(diǎn)二,考點(diǎn)三,考點(diǎn)四,2.(2014福建理綜,30(1))如圖,放射性元素鐳衰變過程中釋放出α、β、γ三種射線,分別進(jìn)入勻強(qiáng)電場(chǎng)和勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,下列說法正確的是( ) A.①表示γ射線,③表示α射線 B.②表示β射線,③表示α射線 C.④表示α射線,⑤表示γ射線 D.⑤表示β射線,⑥表示α射線 解析:α射線帶正電,β射線帶負(fù)電,γ射線不帶電,在如題圖所示的電場(chǎng)中,α射線向右偏,β射線向左偏,γ射線不偏轉(zhuǎn);在如題圖所示的磁場(chǎng)中,α射線向左偏,β射線向右偏,γ射線不偏轉(zhuǎn),選項(xiàng)C正確. 答案:C,,,考點(diǎn)一,考點(diǎn)二,考點(diǎn)三,考點(diǎn)四,,,考點(diǎn)一,考點(diǎn)二,考點(diǎn)三,考點(diǎn)四,1.核反應(yīng)的四種類型,,,,,考點(diǎn)一,考點(diǎn)二,考點(diǎn)三,考點(diǎn)四,,,,,,考點(diǎn)一,考點(diǎn)二,考點(diǎn)三,考點(diǎn)四,2.核能的計(jì)算方法 (1)ΔE=Δmc2(J);(2)ΔE=Δm×931.5(MeV); (3)根據(jù)核反應(yīng)前后能量守恒求解.,,,,,,,,,考點(diǎn)一,考點(diǎn)二,考點(diǎn)三,考點(diǎn)四,考點(diǎn)一,考點(diǎn)二,考點(diǎn)三,考點(diǎn)四,,考點(diǎn)一,考點(diǎn)二,考點(diǎn)三,考點(diǎn)四,考點(diǎn)一,考點(diǎn)二,考點(diǎn)三,考點(diǎn)四,,,考點(diǎn)一,考點(diǎn)二,考點(diǎn)三,考點(diǎn)四,,,考點(diǎn)一,考點(diǎn)二,考點(diǎn)三,考點(diǎn)四,1.產(chǎn)生條件:入射光的頻率大于金屬的截止頻率. 2.光電效應(yīng)方程:Ek=hν-W0,金屬的截止頻率 .,,,考點(diǎn)一,考點(diǎn)二,考點(diǎn)三,考點(diǎn)四,,,,,,,考點(diǎn)一,考點(diǎn)二,考點(diǎn)三,考點(diǎn)四,4.兩條思路:(1)光強(qiáng)→光子數(shù)目多→發(fā)射光電子多→光電流大. (2)光子頻率高→光子能量大→產(chǎn)生光電子的最大初動(dòng)能大.,考點(diǎn)一,考點(diǎn)二,考點(diǎn)三,考點(diǎn)四,某光電管的陰極K用截止頻率為ν0,的金屬鈉制成,光電管陽(yáng)極A和陰極K之間的正向電壓為U,普朗克常量為h,電子的電荷量為e.用頻率為ν的紫外線照射陰極,有光電子逸出,光電子到達(dá)陽(yáng)極的最大動(dòng)能是 ;若在光電管陽(yáng)極A和陰極K之間加反向電壓,要使光電子都不能到達(dá)陽(yáng)極,反向電壓至少為 .,考點(diǎn)一,考點(diǎn)二,考點(diǎn)三,考點(diǎn)四,,考點(diǎn)一,考點(diǎn)二,考點(diǎn)三,考點(diǎn)四,考點(diǎn)一,考點(diǎn)二,考點(diǎn)三,考點(diǎn)四,對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練4 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(yáng)極A吸收,在電路中形成光電流.下列關(guān)于光電流I與A、K之間的電壓UAK的關(guān)系圖象中,正確的是( ),考點(diǎn)一,考點(diǎn)二,考點(diǎn)三,考點(diǎn)四,,考點(diǎn)一,考點(diǎn)二,考點(diǎn)三,考點(diǎn)四,2.(2015課標(biāo)全國(guó)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 .,,,考點(diǎn)一,考點(diǎn)二,考點(diǎn)三,考點(diǎn)四,3. (2014湖北武漢模擬)如圖所示是研究光電效應(yīng)的電路,陰極K和陽(yáng)極A是密封在真空玻璃管中的兩個(gè)電極,K在受到光照時(shí)能夠發(fā)射光電子.陽(yáng)極A吸收陰極K發(fā)出的光電子,在電路中形成電流.如果用單色光a照射陰極K,電流表的指針發(fā)生偏轉(zhuǎn);用單色光b照射光電管陰極K時(shí),電流表的指針不發(fā)生偏轉(zhuǎn).下列說法不正確的是( ) A.a光的波長(zhǎng)一定小于b光的波長(zhǎng) B.只增加a光的強(qiáng)度可能使通過電流表的電流增大 C.只增加a光的強(qiáng)度可使逸出的電子最大初動(dòng)能變大 D.用單色光a照射陰極K,當(dāng)電源的正、負(fù)極對(duì)調(diào)時(shí),電流表的讀數(shù)可能減為零,考點(diǎn)一,考點(diǎn)二,考點(diǎn)三,考點(diǎn)四,解析:用單色光b照射光電管陰極K時(shí),電流表的指針不發(fā)生偏轉(zhuǎn),說明b光不能使陰極K發(fā)生光電效應(yīng),即a光的波長(zhǎng)一定小于b光的波長(zhǎng);只增加a光的強(qiáng)度可使陰極K單位時(shí)間內(nèi)逸出的光電子數(shù)量增加,故通過電流表的電流增大;只增加a光的強(qiáng)度不能使逸出的電子最大初動(dòng)能變大;用單色光a照射陰極K,當(dāng)電源的正、負(fù)極對(duì)調(diào)時(shí),兩極間加的是反抗電壓,則可能使電子不能到達(dá)負(fù)極板,從而電流表的讀數(shù)可能減為零.選項(xiàng)C不正確. 答案:C,,