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原子核基态电四极矩的理论计算
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原子核基态电四极矩的理论计算
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& 2017版高考物理（新课标版）考纲专题解读+考点题组训练：专题16
波粒二象性
原子结构与原子核
2017版高考物理（新课标版）考纲专题解读+考点题组训练：专题16
波粒二象性
原子结构与原子核
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资料概述与简介
1．[2016·全国Ⅰ(1)，5分](多选)现用一光电管下列说法正确的是(　　)
保持入射光的频率不变入射光的光强变大饱和光电流变大
入射光的频率变高饱和光电流变大
入射光的频率变高光电子的最大初动能变大
保持入射光的光强不变不断减小入射光的频率始终有光电流产生
遏止电压的大小与入射光的频率有关与入射光的光强无关
　饱和光电流与入射A正确错误．根据hν－W＝入射光频率变高光电子的最大初动能变大正确．当入射光频率减小到截止频率时就不会再有光电流产生错误．遏止电压的大小与入射光的频率有关与入射光的强度无关正确．
[2014·海南物理·17(1)分](多选)在光电效应实验中用同一种单色光先后照射锌和银的表面都能发生光电效应．对于这两个过程下列四个物理量中一定(　　)
．饱和光电流
光电子的最大初动能
　同一束光照射不同的金属一定相同的是入射光的光子能量．不同的金属逸出功不同根据光电效应方程E＝hν－W知最大初动能不同则遏止电压不同；同一束光照射光子数目相等所以饱和光电流是相同的．
【点拨】　根据光电效应方程理解光电效应现象关键是理解同一种单色光中光子的数目与频
3．(2013·上海物理分)当用一束紫外线照射锌板时产生了光电效应这时(　　)
锌板带负电
．有正离子从锌板逸出
有电子从锌板逸出
．锌板会吸附空气中的正离子
　发生光电效应时有光电子从锌板中逸出逸出光电子后的锌板带正电对空气中的正离子有排斥作用正确．
(2013·北京理综分)以往我们认识的光电效应是单光子光电效应即一个电子在极短时间内只能吸收到一个光子而从金属表面逸出．强激光的出现丰富了人们对于光电效应的认识用强激光照射金属由于其光子密度极大一个电子在极短时间内吸收多个光子成为可能从而形成多光子光电效应这已被实验证实．
光电效应实验装置如图所示．用频率为ν的普通光源照射阴极没有发生光电效应．换用同样频率ν的强激光照射阴极则发生了光电效应；此时U，即将阴极接电源正极阳极接电源负极在之间就形成了使光电子减速的电场．逐渐增大U光电流会逐渐减小；当光电流恰好减小到零时所加反向电压U可能是下列的(其中W为逸出功为普朗克常量为电子电量)(　　)
4　同频率的光照射极普通光不能使其发生光电效应而强激光能使其发生光电效应说明一个电子吸收了多个光子．设吸收的光子个数为n光电子逸出的最大初动能为E由光电效应方程知E＝nhν－W(n≥2)①；光电子逸出后克服减速电场做功由动能定理知E＝eU②联立上述两式得U＝－当n＝2时正确其他选项均不可能．
【点拨】　“多光子光电效应”与一般的光电效应不同要充分利用题目中“电子在短时间内吸收多个光子”的信息将原有的光电效应方程灵活迁移应用．
[2015·新课标全国Ⅱ(1)，5分](多选)实物粒子和光都具有波粒二象性．下列事实中突出体现波动性的是(　　)
电子束通过双缝实验装置后可以形成干涉图样
射线在云室中穿过会留下清晰的径迹
人们利用慢中子衍射来研究晶体的结构
人们利用电子显微镜观测物质的微观结
E．光电效应实验中光电子的最大初动能与入射光的频率有关与入射光的强度无关
　电子束通过双缝产生干涉图样体现的是波动性正确．射线在云室中留下清晰的径迹不能体现波动性错误．衍射体现的是波动性正确．电子显微镜利用了电子束波长短的特性正确．光电效应体现的是光的粒子性错误．
[2015·江苏物理(1)](多选)波粒二象性是(　　)
光电效应现象揭示了光的粒子性
热中子束射到晶体上产生衍射图样说明中子具有波动性
黑体辐射的实验规律可用光的波动性解释
动能相等的质子和电子它们的德布罗意波长也相等
　光电效应说明光具有粒子性正确．衍射是波的特点说明中子具有波动性正确．黑体辐射的实验规律说明光具有粒子性错误．动能相等的质子和电子二者质量不同德布罗意波长D错误．
[2013·江苏物理(1)]如果一个电子的德布罗意波长和一个中子的相等则它们的________也相等．
．动能 ．动量 ．总能量
　由德布罗意波长λ＝可知波长相等则动量相等正确．由于电子和中子质量不等由p＝mv可知速度不等错误．动能E＝＝故动能不等错误．由E＝mc可知总能量也不同错误．
[2016·江苏物理(3)]几种金属的逸出功W见下表：
金属 钨 钙 钠 钾 铷
W(×10－19) 7.26 5.12 3.66 3.60 3.41
由一束可见光照射上述金属的表面请通过计算说明哪些能发生光电效应．已知该可见光的波长的范围为4.0×10－7～7.6×10－7 普朗克常数
h＝6.63×10－34
8．【解答】　可见光中波长最短的光子的能量最大能量E＝＝＝4.97×－19逸出功小于或等于该.
(2014·广东理综分)(多选)在光电效应实验中用频率为ν的光照射光电管阴极发生了光电效应下列(　　)
A增大入射光的强度光电流增大
减小入射光的强度光电效应现象消失
改用频率小于ν的光照射一定不发生光电效应
改用频率大于ν的光照射光电子的最大初动能变大
【解析】　光电流的大小与入射光的强度成正比正确．若发生光电效应入射光的频率必须大于某个特定频率与光照强度无关错误．题中并未说明ν是否是极限频率因此减小入射光的频率仍有可能发生光电效应错误．光电子的最大D正确．选
导学导考　光电效应是证明光具有粒子性的一个典型现象．对光电效应现象和规律的理解应以实验为基础抓住光电效应的实质和发生条件：(1)光电效应的实质是金属中的电子获得能量后逸出金属表面从而使金属带上正电；(2)能否发生光电效应不取决于入射光的强度而是取决于光的频率只要光的频率大于该金属的极限频率无论照射光强度强弱均能发生光电效应．
[2015·新课标全国Ⅰ(1)，5分]在某次光电效应实验中得到的遏止电压U与入射光的频率ν的关系如图所示．若该直线的斜率和截距分别为k和b电子电荷量的绝对值为e则普朗克常量可表示为________所用材料的逸出功可表示为________．
【解析】　根据爱因斯坦光电效应方程有E＝hν－W又因为E＝eU得到U＝－所以k＝＝ek；b＝－＝－eb.
【答案】　ek　－eb
导学导考　爱因斯坦光电效在学习中结合爱因斯坦光电效应方程理解光电效应现象和规律对解决光电效应问题有很大帮助．
[2014·江苏物理(1)]已知钙和钾的截止频率分别为7.73和5.44×10在某种单色光的照射下两种金属均发生光电效应比较它们表面逸出的具有最大初动能的光电子钙逸出的光电子具有较大的(　　)
【解析】　光电效应方程E＝hν－hν因为钙的截止频率较大所以从钙中逸出的光电子的最大初动能较小动量也较小根据德布罗意波长λ＝A.
导学导考　少量光子容易显示出粒子性而大量光子容易显示出波动性光的波粒二象性也是高考的热点近年以记忆型选择题为主．
定性分析光电效应问题
研究光电效应的两条线索
光电效应实验类型
甲图是光电管正常工作的电路光电流有最大值未达到最大值之前其大小与光强、电压有关达到最大值后光电流与光强成正比．
乙图是光电管加上反向电压可以研究光电管的遏止电压．
定量分析光电效应问题
处理线性变化图象问题先写出纵轴物理量关于横轴物理量的函数关系式看截距、斜率对应的物理意义再结合下列3个关系式进行计算．
(1)爱因斯坦光电效应Ek＝hν－W
(2)最大初动能与遏止电压的关系：＝
(3)逸出功与极限频率、极限波长λ的关系：W＝hν＝h
1．(2015·江西六校联合模拟)(多选)一单色光照到某金属表面时有光电子从金属表面逸出下列说法中正(　　)
无论增大入射光的频率还是增大入射光的强度金属的逸出功都不变
只延长入射光照射时间光电子的最大初动能将增大
只增大入射光的频率光电子的最大初动能将增大
只增大入射光的频率光电子逸出所经历的时间将缩短
只增大入射光的强度单位时间内逸出的光电子数目将增多
　金属逸出功只与极限频率有关正确．根据光电效应方程E＝hν－WB错误正确．发生光电效应的条件是入射光的频率大于截止频率光电子逸出所经历的时间几乎同时错误．光的强弱不影响光电子的能量只影响单位时间内发出光电子的数目只增大入射光的强度单位时间内逸出的光电子数目将增多正确．
(2015·广东广州二模)(多选)如图所示是光控继电器的示意图是光电管的阴极．下列说法正确的是(　
A．图中a端应是电源的正极
只要有光照射衔铁就被电磁铁吸引
只要照射的光强度足够大衔铁就被电磁铁吸引
只有照射的光频率足够大衔铁才被电磁铁吸引
　电路中要产生电流则a端接电源的正极使逸出的光电子在光电管中加速放大器的作用是将光电管中产生的电流放大后使铁芯磁化将衔铁吸住正确．根据光电效应产生的条件可知只有照射的光频率足够大才能产生光电效应产生光电效应时衔铁才被电磁铁吸引错误正确．根据光电效应方程知能否发生光电效应与入射光的强度无关由金属的逸出功和入射光的频率决定故错误．
(2015·江苏启东中学检测)(多选)关于物质的波粒二象性下列说法中正确的是(　　)
不仅光子具有波粒二象性一切运动的微粒都具有波粒二象性
运动的微观粒子与光子一样当它们通过一个小
C．波动性和粒子性在宏观现象中是矛盾的、对立的但在微观高速运动的现象中是统一的
实物的运动有特定的轨道所以实物不具有波粒二象性
　波粒二象性是微观世界特有的规律一切运动的微粒都具有波粒二象性正确．由于微观粒子的运动遵守不确定关系所以运动的微观粒子与光子一样当它们通过一个小孔发生衍射时都没有特定的运动轨道正确．波粒二象性适用于微观高速领域正确．虽然宏D错误．
(2014·陕西渭南质检)爱因斯坦为解释光电效应现象提出了________学说．已知在光电效应实验中分别用波长为λ和的单色光照射同一金属板发出的光电子的最大初动能之比为1∶2以h表示普朗克常量表示真空中的光速则此金属板的逸出功为________．
【解析】　为了解释光电效应现
根据光电效应方程E＝－W由题意可知＝解得W＝
【答案】　光子　
．(2015·江苏淮安二模)用频率均为ν但强度不同的甲、乙两束光做光电效应实验发现光电流与电压的关系如图所示由图可知(选填“甲”或“乙”)光的强度大已知普朗克常量为h被照射金属的逸出功为W则光电子的最大初动能为________．
【解析】　根据光的强度与电流成正比由图可知甲光的强度大；由爱因斯坦的光电效应方程可得E＝hν－W
【答案】　甲　hW0
6．(2015·河南焦作一模)美国物理学家密立根以精湛的技术测出了光电效应中几个重要的物理量．若某次实验中他用光照射某种金属时发现其发生了光电效应且得到该金属逸出的光电子的最大初动能随入射光频率的变化图象如图所示．经准确测量发现图象与横轴的交点坐标为4.77与纵轴交点坐标为0.5.已知电子的电荷量为1.6×10－19由图中数据可知普朗克常量为________ 金属的极限频率为________ .(均保留2位有效数字)
【解析】　根据爱因斯坦光电效应方程E＝hν－W－ν图象的横轴的截距大小等于截止频率由图知该金属的截止频率＝
根据光电效应方程得E＝hν－W当ν＝6.0×10时＝即h×6.0×10Hz－W＝0.5×1.6×10－19
当ν＝4.77×10时＝0即h×4.77×10－W＝0.
联立两式解得h＝6.5×10－34
【答案】　6.5×10－34　4.8×10
1．(2016·北京理综分)处于n＝3能级的大量氢原子向低能级跃迁时辐射光的频率有(　　)
　n＝3能级的大量氢原子向低能级跃迁时辐射光子可能为故种类为N＝＝3种正确．
[2014·新课标全国Ⅱ(1)，5分](多选)在人类对微观世界进行探索的过程中科学实验起到了非常重要的作用．下列说法符合历史事实的是(　　)
密立根通过油滴实验测出了基本电荷的数值
贝可勒尔通过对天然放射现象的研究发现了原子中存在原子
C．居里夫妇从沥青铀矿中分离出了钋()和镭()两种新元素
卢瑟福通过粒子散射实验证实了在原子核内部存在质子
汤姆孙通过阴极射线在电场和磁场中偏转的实验发现了阴极射线是由带负电的粒子组成的并测出了该粒子的比荷
　密立根通过油滴实验测出了基本电荷的数值正确．卢瑟福通过粒子散射实验发现原子中存在原子核通过粒子轰击氮原子核的实验发现了质子、D居里夫妇从沥青铀矿中发现了元素钋和镭正确．汤姆孙通过阴极射线在电场和磁场中的偏转发现阴极射线是由带负电的粒子组成的并且求出了粒子的比荷正确．
[2015·浙江自选(1)，4分]以下说法正确的是(　　)
所有原子核中的质子数和中子数都相等
在核反应中质量数守恒、电荷数守恒
氢原子从高能级向低能级跃迁时能辐射出射线
只要光照射金属电极的时间足够长就能发生光电效
3．B　原子核内的质子数与中子数不一定相等错误．在核反应中反应前后的质量数、电荷数守恒正确．氢原子从高能级向低能级跃迁时能辐射出光子但只能是可见光、红外线和紫外线错误．照射光的频率必须大于金属的极限频率时才能发生光电效应与光照时间无关错误．
【点拨】　射线是原子核受到激发跃迁时发出的．
[2013·福建理综(1)，6分]在卢瑟福粒子散射实验中金箔中的原子核可以看成静止不动下列各图画出的是其中两个粒子经历金箔散射过程的径迹其中正确的是(　　)
　由于粒子带正电受到原子核的斥力作用而发生散射离原子核越近的粒子受到的斥力越大散射角度越大正确．
【点拨】　粒子散射是原子核与α粒子库仑斥力作用的结果．
(2012·北京理综分)一个氢原子从n＝3能级跃迁到＝2 能级．该氢原子(　　)
放出光子能量增加　　　　　．放出光子能量减少
吸收光子能量增加
．吸收光子能量减少
　氢原子由高能级跃迁到低能级要放出光子能量减少；由低能级跃迁到高能级要吸收光子能量增加．氢原子从n＝3能级跃迁到n＝2能级即从高能级向低能级跃迁放出B正确．
【点拨】　量子数n越大原子能量越高越不稳定向低能级跃迁会辐射能量．
[2012·江苏物理(1)]如图所示是某原子的能级图、b、c为原子跃迁所发出的3种波长的光．在下列该原子光谱的各选项中谱线从左向右的波长依次增大则正确的是(　　)
6．C　从能级图可知－E－E－E根据－＝知正确．
．(2012·四川理综分)如图所示为氢原子能级图示意图的一部分则氢原子(　　)
A从n＝4能级跃迁到n＝3能级比从n＝3能级跃迁到n＝2
能级辐射出电磁波的波长长
从n＝5能级跃迁到n＝1能级比从n＝5能级跃迁到n＝4
能级辐射出电磁波的速度大
处于不同能级时核外电子在各处出现的概率是一样的
从高能级向低能级跃迁时氢原子核一定向外放出能量
　辐射出的电磁波的能量E＝hν＝h＝E－E所以正确．电磁波在真空中的速度等于光速c错误．处C错误．从高能级向低能级跃迁时氢原子一定向外辐射能量不是原子核辐射能量错误．
[2015·海南物理(1)，4分]氢原子基态的能量E＝－13.6 大量氢原子处于某一激发态由这些氢原子可能发出的所有的光子中频率最大的光子能量为－0.96E频率最小的光子的能量为________(保留2位有效数字)这些光子可具有________种不同的频率．
【解析】　频率最大的光子能量E＝＝－0.96E解得n＝5.频率最小的光子能量E＝
光子可能存在的频率数N＝＝10.
【答案】　0.31　10
[2013·江苏物理(2)]根据玻尔原子结构理论氦离子(＋)的能级图如图所示．电子处在n＝3轨道上比处在n＝5轨道上离氦核的距离_______(选填“近”或“远”)．当大量＋ 处在n＝4的激发态时由于跃迁所发射的谱线有___条．
【解析】　能级越处于n＝4激发态的氦离子跃迁时产生的谱线数量N＝＝＝6.
【答案】　近　6
[2012·山东理综(1)]氢原子第n能级的能量E＝其中E为基态能量．当氢原子由第4能级跃迁到第2能级时发出光子的频率为ν1；若氢原子由第2能级跃迁到基态发出光子的频率为ν则＝________.
【解析】　由辐射条件可知从第4能级向第2能级跃迁时：E－E＝－＝－＝hν
从第2能级向基态跃迁时：E－E＝－E＝－＝hν
由以上两式得＝
【答案】　
(2014·上海物理分)不能用卢瑟福原子核式结构模型得出的结论是(　　)
原子中心有一个很小的原子核　　　．原子核是由质子和中子组成的
原子质量几乎全部集中在原子核内
．原子的正电荷全部集中在原子核内
【解析】　卢瑟福通过粒子散射实验发现绝大多数粒子未发生偏转少数发生了大角度的偏转极少数反向运动说明选
导学导考　近年来关于原子结构模型的考查难度不大但每年都有涉及主要是直接考查考生的记忆和理解能力．
[2014·山东理综(1)，6分](多选)氢原子n＝3跃迁到n＝2的能级时辐射光的波长为
以下判断正确的是(　　)
氢原子从n＝2跃迁到n＝1的能级时辐射光的波长
B．用波长为325 的光照射可使氢原子从n＝1跃迁到
一群处于n＝3能级上的氢原子向低能级跃迁时最多产生3种谱线
用波长为633 的光照射不能使氢原子从n＝2跃迁到n＝3的能级
【解析】　由能级跃迁公式h＝E－E可知能级差越大的跃迁对应吸收或辐射的波长越短错误．由能级图知－E＝1.89 ＝h－E＝10.2 ＝h联立可得λ＝＝错误．一群处于n＝3能级上的氢原子跃迁产生的谱线数N＝＝3种正确．氢原子从n＝2跃迁到n＝3需吸收的光波长仍为 正确．选
导学导考　对于这类题目只需掌握氢原子光谱以及能级跃迁的规律严格按照这些规律计算、判断即可．这部分的知识还经常与光电效应结合来考查．
核式结构模型
电子绕原子核做匀速圆周运动原子核只占据很小体积原子内部大部分是“空旷”的．
原子的几乎全部质量和全部正电荷都集中在原子核内．
原子的核式结构模型是以粒子散射实验为基础推导想象出来的．
能级跃迁的规律
自发跃迁：高能级→低能级释放光子的频率ν＝＝
2．受激跃迁：低能级→高能级吸收能量．
(1)光照(吸收光子)：光子的能量必须恰等于能级差hν＝即对光子的吸收具有选择性．
(2)当入射光子能量大于该能级的电离能时原子对光子吸收不再具有选择性而是吸收电离．
(3)碰撞、加热等：只要入射粒子能量大于或等于能级差即可外
3．一群氢原子处于量子数为n的激发态时可能辐射出的光谱线条数N＝＝
1．(2014·内蒙古包头测评)(多选)如图所示为卢瑟福和他的助手做粒子散射实验的装置示意图荧光屏和显微镜一起分别放在图中的A、B、C三个位置时关于观察到的现(　　)
相同时间内放在A位置时观察到屏上的
闪光次数最多
相同时间内放在B位置时观察到屏上的
闪光次数最少
相同时间内放在C位置时观察到屏上的闪光次数最少
放在C位置时观察不到屏上有闪光
　卢瑟福粒子散射实验的结论是绝大多数粒子穿过金箔后基本上仍沿原来的方向前进但有少数粒子发生了大角度偏转偏转的角度大于90甚至被弹回、C正确．
(2014·湖北部分重点高中第二次联考)(多选)下列说法正确的有(　　)
如果用紫光照射某种金属发生光电效应改用绿光照射这种金属不一定发生光电效应
粒子散射实验中少数粒子发生了较大偏转这是卢瑟福猜想原子核式结构模型的主要依据之一
由玻尔理论可知氢原子的核外电子由较高能级跃迁到较低能级时要释放一定频率的光子同时电子的动能减小电势能增大
原子核发生衰变时新核与原来的原子核相比中子4
E．在康普顿效应中当入射光子与晶体中的电子碰撞时把一部分动量转移给电子因此光子散射后波长变长
　如果用紫光照射某种金属发生光电效应知紫光的频率大于金属的极限频率由于绿光的频率小于紫光的频率所以用绿光照射不一定发生光电效应正确．粒子散射实验中少数α粒子发生了较大偏转这是卢瑟福猜想原子核式结构模型的主要依据之一正确．由玻尔理论可知氢原子的核外电子由较高能级跃迁到较低能级时要释放一定频率的光子k＝m知电子的动能增大由于电子的能量等于电子动能和电势能的总和则电势能减小错误．发生衰变时电荷数少2质量数少4知中子数少2错误．在康普顿效应中当入射光子与晶体中的电子碰撞时把一部分动量转移给电子则动量减小根据λ＝知波长变长正确．
【点拨】　选无穷远处势能为零电势能表达式为动能＝总能量E＝－
3．(2015·湖南长沙模拟)(多选)以下关于玻尔原子理论的说法正确的是(　　)
电子绕原子核做圆周运动的轨道半径不是任意的
电子在绕原子核做圆周运动时稳定地产生电磁辐射
电子从量子数为2的能级跃迁到量子数为3的能级时要辐射光子
不同频率的光照射处于基态的氢原子时只有
E．氢原子光谱有很多不同的亮线说明氢原子能发出很多不同频率的光但它的光谱不是连续谱
　根据玻尔原子理论知氢原子的轨道是不连续的只有半径大小符合一定条件电子才能稳定转动正确；电子在绕原子核做圆周运动时不会产生电磁辐射只有跃迁时才会出现错误．电子从量子数为2的能级跃迁到量子数为3的能级时要吸收光子错误．由于氢原子发射的光子的能量：E＝E－＝－＝hν不同频率的光照射处于基态的氢原子时只有某些频率的光可以被氢原子吸收正确．光谱有很多不同的亮线说明氢原子能发出很多不同频率的光是线状谱不是连续谱正确．
(2016·山东19所名校第一次调研联考)(多选)下列说法中正确的是(　　)
放射性元素的半衰期是针对大量原子核的统计规律
、β、γ射线比较射线的电离作用最弱
C光的波长越短光子的能量越大光的粒子性越明显
原子的全部正电荷和全部质量都集中在原子核里
由玻尔的原子模型可以推知氢原子处于激发态量子数越大核外电子动能越小
　半衰期是大量原子核的统计规律正确．电离能力最弱的是射线错误．据ν＝可知光的波长越短则频率越大据E＝hν可知光能量越大正确．原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在原子核里还有极少电子质量在原子核外D错误．量子数越大离原子核越远据k＝m可知速度越小正确．
(2015·湖北武汉模拟)(多选)如图所示为氢原子能级图．下列说法正确的是(　　)
．一个处于n＝3能级的氢原子可以吸收一个能量为
一个处于n＝3能级的氢原子可以吸收一个能量为
n＝3能级的氢原子跃迁到基态的过程中可以释放出3种频率的
氢原子从高能级向低能级跃迁的过程中释放的光子的能量不可能大于13.6
E．用能量为10 和3.6 的两种光子同时照射大量氢原子有可能使处于基态的氢原子电离
　根据＝E－E可知0.7 不在范围内错误．＝能级的氢原子＝－1.51 当吸收能量为2 的光子时B正确．根据＝3知这些n＝3能级的氢原子可以辐射出三种不同频率的光子正确．根据辐射的光子能量等于两能级间的能级差可知从高能级向低能级跃迁的过程中释放的光子的能量最大值小于13.6 正确．由于基态的氢原子的能量为－13.6 要出现电离则光子的能量至少为13.6 因此10 和3.6 的两种光子不可能使处于基态的氢原子出现电离现象错误．
．(2015·江苏淮安三调)1995年科学家“制成”了反氢原子它是由一个反质子和一个围绕它运动的正电子组成．反质子和质子有相同的质量带有等量异种电荷．反氢原子和氢原子有相同的能级分布氢原子能级如图所示．
(1)下列说法中正确的是________．
反氢原子光谱与氢原子光谱不相同
基态反氢原子的电离能是13.6
C．基态反氢原子能吸收11 的光子发生跃迁
在反氢原子谱线中从n＝2能级跃迁到基态辐射光子
(2)反氢原子只要与周围环境中的氢原子相遇就会湮灭因此实验室中造出的反氢原子稍纵即逝．已知氢原子质量为m光在真空中传播的速度c一对静止的氢原子和反氢原子湮灭时辐射光子则辐射的总能量E＝________此过程________守恒．
(3)一群氢原子受激发后处于n＝3能级当它们向低能级跃迁时辐射的光照射光电管阴极发生光电效应测得遏止电压U＝9.8 ．求：
逸出光电子的最大初动能E；
阴极的逸出功W.
【解析】　(1)反粒子和粒子有相同的性质反氢原子光谱和氢原子光谱相同错误．基态反氢原子的电离能是13.6 正确．基态反氢原子吸收11 的光子不能发生跃迁错误．跃迁时辐射的能量越小频率越低波长越长错误．
(2)辐射的总能量E＝2mc此过程能量和动量守恒．
(3)①发生光电效应遏止电压U＝9.8 根据动能定理－eU＝0－E解得最大初动能E＝9.8
②初动能最大的电子是从能级3跃迁至能级1发出的光子照射金属板时产生的则hν＝E－E＝hν－W
解得W＝2.29
【答案】　(1)　(2)2mc　能量和动量
(3)①9.8 　
1．(2016·天津理综分)(多选)物理学家通过对实验的深入观察和研究获得正确的科学认知推动物理学的发展下列说法符合事实的是(　　)
赫兹通过一系列实验证实了麦克斯韦关于光的电磁理论
查德威克用N获得反冲核发现了中子
贝克勒尔发现的天然放射性现象说明原子核有复杂结构
卢瑟福通过对阴极射线的研究提出了原子核式结构模型
　赫兹通过著名的电火花实验证实了电磁波的存在并通过一系列实验证明了电磁波的波速为光速等麦克斯韦关于光的电磁理论正确．查德威克通过粒子轰击铍核()获得碳核() 的实验发现了中B错误．项与事实相符是正确的．卢瑟福是根据粒子的散射实验提出的原子核式结构模型错误．
[2016·全国Ⅲ(1)，5分]一静止的铝原子核 俘获一速度为1.0×10的质子后变为处于激发态的硅原子核 下列说法正确的是(　　)
核反应方程为＋Si*
B．核反应过程中系统动量守恒
核反应过程中系统能量不守恒
核反应前后核子数相等所以生成物的质量等于反应物的质量之和
硅原子核速度的数量级为10方向与质子初速度的方向一致
　根据反应物与生成物的质量数、电荷数守恒可知核反应方程为＋Si*，A正确．核反应过程系统不受外力动量守恒正确错误．核反应前后核子数相等但平均每个核子的质量发生了变化因此生成物的质量并不等于反应物的质量之和错误．由于铝原子原来处于静止因此系统的总动量等于质子的动量根据动量守恒有1×1.0×10＝28v得v≈速度与质子的速度方向相同正确．
[2016·江苏物理(1)]贝克勒尔在120年前首先发现了天然放射现象如今原子核的放射性在众多领域中有着广泛应用．下列属于放射性衰变的是(　　)
.C→N＋U＋I＋＋2
C.H＋He＋He＋P＋
3．A　一个放射性原子核自发地放出一个粒子变成新的原子核的过程是原子核的衰变为原子核衰变为重核的裂变为轻核的聚变为原子核的人工转变正确．
[2016·全国Ⅱ(1)，5分]在下列描述核过程的方程中属于衰变的是________属于衰变的是________属于裂变的是________属于聚变的是________．(填正确答案标号)
E.U＋Xe＋＋2
4．【解析】　衰变是一种放射性衰变粒子()会从原子核中射出C项符合要求．衰变是指自原子核内自发地放出一个电子()，同时原子序数加1的过程、B两项符合要求．裂变是指一些质量非常大的原子核像铀、钍和钚等在吸收一个中子后分裂成两个或更多质量较小的原子核同时放出两个或三个中子和很大能量的过程只有项符合要求．聚变是指由两个轻原子核(一般是氘和氚)结合成较重原子(如氦)并放出大量能量的过程项符合要求．
【答案】　　AB　E　F
(2015·广东理综分)(多选)科学家使用核反应获取氚再利用氘和氚的核反应获得能量核反应方程分别为：＋He＋＋4.9 和＋He＋＋下列表述正确的有(　　)
的质子数是3中子数是6
两个核反应都没有质量亏损
氘和氚的核反应是核聚变反应
5D　由＋He＋＋17.6 得为中子正确．由＋He＋＋4.9 得为质子数为3中子数为3错误．两反应中均有能量产生由质能方程可知两个核反应都有质量亏损错误．氘和氚反应生成粒子该反应为核聚变反应正确．
【点拨】　核反应遵循质量数守恒、电荷数守恒、动量守恒和能量守恒．
(2015·天津理综分)物理学重视逻辑崇尚理性其理论总是建立在对事实观察的基础上．下列说法正确的是(　　)
天然放射现象说明原子核内部是有结构的
电子的发现使人们认识到原子具有核式结构
粒子散射实验的重要发现是电荷是量子化的
密立根油滴实验表明核外电子的轨道是不
6．A　天然放射现象由原子核变化引起可以说明原子核内部是有结构的正确．粒子散射实验使人们认识到原子具有核式结构、C错误．通过密立根油滴实验发现电荷是量子化的错误．
[2015·山东理综(1)](多选)发生放射性衰变成为半衰期约5 700年．已知植物存活期间其体内与的比例不14C的比例持续减少．现通过测量得知某古木样品中的比例正好是现代植物所制样品的二分之一．下列说法正确的是(　　)
该古木的年代距今约5 700年
、、具有相同的中子数
衰变为的过程中放出射线
增加样品测量环境的压强将加速的衰变
　古木样品中的比例正好是5 700年正确.中子数为6中子数为7中子数为8错误．与相比质量数一样而质子数少一个可知发生的是衰变正确．半衰期与外界环境无关错误．
[2015·福建理综(1)，6分]下列有关原子结构和原子核的认识其中正确的是(　　)
射线是高速运动的电子流
B氢原子辐射光子后其绕核运动的电子动能增大
太阳辐射能量的主要来源是太阳中发生的重核裂变
Bi的半衰期是5天克经过10天后还剩下50克
　射线是高速运动的光子流错误．氢原子辐射光子后绕核运动的电子势能减小动能增大正确．太阳辐射能量的主要来源是太阳中的轻核聚变错误．由m＝＝得m＝＝＝25 错误．
(2013·上海物理分)在一个原子核衰变为一个原子核的过程中发生衰变的次数为(　　)
　发生衰变的次数为＝8(次)；发生衰变的次数为82－(92－2×8)＝6(次)正确．
[2014·新课标全国Ⅰ(1)，6分](多选)关于天然放射性下列说法正确的是(　　)
所有元素都可能发生衰变
放射性元素的半衰期与外界的温度无关
放射性元素与别的元素形成化合物时仍具有放
D．α、和三种射线中射线的穿透能力最强
一个原子核在一次衰变中可同时放出、和三种射线
　自然界中仅有某些元素可以自发放射某些射线而非全部错误．放射性元素的半衰期仅由原子核内部决定正确．放射性元素的放射性仅与原子核本身有关与所处状态无关正确．、、三种射线的穿透能力依次增强正确．一个原子核不可能同时放出、、三种射线但一个放射源可以E错误．
【点拨】　半衰期与物理化学状态无关．
[2014·福建理综(1)，6分]如图所示放射性元素镭衰变过程中释放出、β、γ三种射线分别进入匀强电场和匀强磁场中下列说法正确的是(　　)
表示射线表示射线
表示射线表示射线
表示射线表示射
D．⑤表示射线表示射线
　①在电场中左偏带负电为射线；②在电场中不偏转不带电为射线；③在电场中右偏带正电为射线；④在磁场中左偏带正电为射线；⑤在磁场中不偏转不带电为射线；⑥在磁场中右偏带负电为射线．综合以上分析正确．
(2014·重庆理综分)碘131的半衰期约为8天．若某药物含有质量为m的131，经过32天后该药物中碘131的含量大约还有(　　)
12．C　半衰期指同位素的一半发生衰变所用的时间题目中碘131 的半衰期为8天经过32天经历了＝4个半衰期碘131 的含量应是原来的＝即正确．
(2014·北京理综分)质子、中子和氘核的质量分别为m、m和m当一个质子和一个中子结合成氘核时释放的能量是(c表示真空中的光速)(　　)
(m1＋m－m)c
B．(m－m－m)c
C．(m1＋m－m)c2
D．(m1－m－m)c2
13．C　根据爱因斯坦质能方程知＝＝(m＋－)c2，C正确．
【点拨】　核反应遵循质量数守恒但质量并不守恒．
(2013·广东理综分)(多选)铀核裂变是核U＋Ba＋＋3下列说法正确的有(　　)
上述裂变反应中伴随着中子放出
铀块体积对链式反应的发生无影响
铀核的链式反应可人工控制
铀核的半衰期会受到环境温度的影响
　由核反应方程可知铀核裂变时释放出了3个中子这些中子又引起其他铀核裂变正确．当铀块体积小于B错误．铀核的核反应中释放出的快中子被减速剂减速后变为慢中子而慢中子会被铀核吸收发生链式反应减速剂可由人工控制正确．半衰期是由放射性元素的原子核内部自身因素决定的与其他外部因素无关错误．
[2013·新课标全国Ⅱ(1)，5分](多选)关于原子核的结合能下列说法正确的是(　　)
原子核的结合能等于使其完全分解成自由核子所需的最小能量
C．铯原子核()的结合能小于铅原子核()的结合能
比结合能越大原子核越不稳定
自由核子组成原子核时其质量亏损所对应的能量大于该原子核的结合能
　由原子核的结合能定义可知原子核分解成自由核子时所需的最小能量为原子核的结合能正确．一重原子核衰变成粒子和另一个原B正确．铯原子核的核子数少因此其结合能小正确．比结合能越大的原子核越稳定错误．自由核子组成原子核时其质量亏损所对应的能量等于该原子核的结合能错误．
[2015·江苏物理](1)核电站利用原子核链式反应放出的巨大能量进行发电U是核电站常用的核燃料.受一个中Ba和两部分并产生________个中子．要使链式反应发生裂变物质的体积要________(选填“大于”或“小于”)它的临界体积．
(2)取质子的质量m＝1.672 6×10－27中子的质量＝－27粒子的质量m＝6.646 7×10－27光速c＝3.0×10请计算粒(计算结果保留2位有效数字)
【解析】　(1)根据质量数守恒可得产生中子的数目为235＋－－89＝3；物质的体积只有大于它的临界体积才能发生裂变．
(2)组成粒子的核子与粒子的质量差
＝(2m＋2m)－m
代入数据得－12
【答案】　(1)3　大于　(2)4.3×10－12
【点拨】　注意结合能与比结合能的区别比结合能等于结合能除以核子数.
(2014·山西太原一模)自然界里一些放射性重元素往往会发生一系列连续的衰变形成放射系．如图所示为锕系图的一部分纵坐标N表示中子数则图中衰变成经历了________次衰变次衰变．
【解析】　由题图得出变为时的中子数为143质子数为92的中子数为131质子数为84设发生x次衰变次衰变则有
＝4x＋215＝2x－y＋84
联立两方程得x＝5＝2
【答案】　5　2
导学导考　(1)书写衰变方程时要熟记常见基本粒子的符号如质子()、中子()、粒子()、粒子(e)、正电子()、氘核()、氚核()等．(2)核反应通常是不可逆的方程中只能用箭头“→”连接并指示反应方向而不能用等号“＝”连接．(3)射线是伴随衰变或衰变产生的不改变原子核的核电荷数和质量数其实质是产生的某些新核由于具有过多的能量而辐射出的光子．
(2015·湖北鄂州三模)静止的镭原子核经一次衰变后变Rn，则下列相关说法正确的是(　　)
该衰变方程为Rn＋
B．若该元素的半衰期为τ则经过2τ的时间的中有1.5 已经发生了衰变
随着该元素样品的不断衰变剩下未衰变的原子核越来越少其半衰期也变短
若把该元素放到密闭的容器中则可以减慢它的衰变速度
该元素的半衰
【解析】　由镭的衰变方程Rn＋可判断正确．由m＝，可知＝时＝0.5 则已衰变的镭为m衰＝－0.5 kg＝1.5 正确．放射性元素衰变的快慢是由原子核内部自身因素决定的跟原子所处的化学状态和外部条件没有关系、D错误正确．选
导学导考　对于一定量的元素样品每过一个半衰期τ是未衰变的原子数和质量减半而不是原来总的原子数和总质量减半．
(2012·广东理综分)(多选)能源是社会发展的基础发展核能是解决能源问题的途径之一下列释放核能的反应方程表述正确的有(　　)
H＋He＋是核聚变反应
H＋He＋是衰变
U＋Ba＋＋3是核裂变反应
U＋Xe＋＋2是衰变
【解析】　两个轻核结合成质量较大的核反应为核聚变正确错在项中铀核在被中子轰击后分裂成两个较轻原子核反应为核裂变正确．衰变的本质为核内2个质子和2个中子结合成错误．选
(2014·湖北武汉检测)海水中含有丰富的氘完全可充当未来的主要能源．两个氘核的核反应为＋He＋其中氘核的质量为2.013 6 氦核的质量为3.015 0 中子的质量为1.008 7 ．(1 ＝931.5 )求：
(1)核反应中释放的核能；
(2)在两个氘核以相等的动能0.35 进行对心碰撞并且核能全部转化为机械能的情况下求反应中产生的中子和氦核的动能．
【解析】　(1)核反应中的质量亏损＝2m－m－m
由＝E＝(2m－m－m)c2＝3.26 eV
(2)把两个氘核作为一个系统碰撞过程中系统的动量守恒由于碰撞前两氘核的动能相等其动量等大、反向反应前后系统的总动量为零即p－p＝0
反应前后系统的总能量守恒即E＋E＝＋
由p＝p动能和动量的关系E＝及mHe＝3∶1
解得E＝1∶3
由以上各式代入已知数据得E＝＝0.99
【答案】　(1)3.26 　(2)2.97 ；0.99
导学导考　(1)是质量单位(2)对于微观的原子、电子等动量守恒与能量守恒依然成立．
确定衰变次数的方法
利用两个守恒列方程求解
设放射性元素经过n次m次衰变后变成稳定的新元素则表示该核反应的方程为
Y＋n＋m－1
根据质量数守恒和电荷数守恒可列方程：A＝A′＋4n＝Z′＋2n－m
联立以上两式解得
＝＝＋Z′－Z.
利用衰变特点依次确定次数
衰变时其质量数、核电荷数都改变；衰变时只改变核电荷在判断发生和衰变次数的问题时可先由质量数的变化来确定衰变的次数再确定衰变的次数．
所有的衰变方程全部遵循质量数守恒(质量不守恒)、电荷数守恒、动量守恒和能量守恒．
半衰期τ的理解与计算
原子核本身的性质
2．这是统计规律对于少量粒子不成立．
未衰变的原子个数N余＝N原，未衰变的原子质量m余＝m原.,
核反应类型的判断方法
衰变方程的左边只有一个原子核右边出现或粒子分别为衰变或衰变．
人工核转变方程的左边是氦原子核与常见原子核的反应右边也是常见元素的原子
3．裂变方程的左边是重核与中子反应右边是中等原子核．
聚变方程的左边是两个轻核反应右边是中等原子核．
核能的计算方法
利用质能方程计算：若核反应前、后的质量亏损为则根据爱因斯坦质能方程得核能＝式中的单位为的单位为若的单位为则的单位为
2．利用平均结合能计算
原子核的结合能＝核子的平均结合能×核子数．核反应中反应前系统内所有原子核的总结合能与反应后生成的所
3．根据能量守恒和动量守恒计算
参与核反应的粒子所组成的系统在核反应过程中的动量和能量是守恒的．因此在题给条件中没有涉及质量亏损或者在核反应所释放的核能全部转化为生成的新粒子的动能而无光子辐射的情况下根据动量和能量守恒可以计算出核能的变化.
(2014·河北石家庄质检)(多选)(　　)
核发生一次衰变时新核与原来的原子核相比中子数减少了4
太阳辐射的能量主要来自于太阳内部的热核反应
若使放射性物质的温度升高其半衰期可能变小
用14 的光子照射处于基态的氢原子可使其电离
光电管是基于光电效应的光电转换器件可使光信号转换成电信号
　因衰变的本质是发生衰变的核中减少2个质子和2个中子形成氦核所以一次衰2，A错误．太阳辐射的能量是太阳内部核聚变产生的正确．半衰期由核内部自身因素决定与其他因素无关错误．因为氢原子基态的能量为－13.6 所以用14 光子照射一定能使其电离正确．由光电管的工作原理可知正确．
(2015·河南开封一模)(多选)关于天然放射现象下列叙述正确的是(　　)
若使放射性物质所在处的压强升高其半衰期将减小
当放射性元素的原子的核外电子具有较高能量时将发生衰变
在、β、γ这三种射线中射线的穿透能力最强射线的电离能力最强
铀核()衰变为铅核()的过程中要经过8次衰变和6次β衰变
铀核()衰变成粒子和另一原子核衰变产物的结合能之和一定大于铀核的结合能
　半衰期是由核内部因素决定的不受外部因素A错误．β衰变产生的电子不是核外电子跑出来的而是核内的中子转化成质子和电子产生的错误．、β、γ这三种射线穿透能力依次增强电离能力依次减弱正确．衰变过程中电荷数减少10质量数减少32由质量数守恒知经过＝8次衰变再由电荷数守恒知经过6次衰变正确．一重原子核衰变成粒子和另一原子核要释放能量则衰变产物的结合能之和一定大于原来重核的结合能正确．
(2016·安徽四校关于近代物理下列说法正确的是(　　)
衰变现象说明电子是原子核的组成部分
目前已建成的核电站的能量来自于重核裂变
一个氢原子从n＝3的激发态跃迁到基态时能辐射3种不同频率的光子
粒子散射实验表明核外电子轨道是量子化的
　衰变时射线是原子核内部发出来的不是原子核外的电子释放出来的错误．目前的核电都是利用重核裂变发电的正确．一群氢原子从n＝3的激发C＝3种不同频率的光子而只有一个氢原子时只能是三种可能频率中的一种或两种错误．粒子散射实验表明原子具有核式结构错误．
(2016·广东四校第二次联考)(多选)下列说法中正确的有(　　)
光电效应实验中只要入射光足够强就能产生光电效应
放射性的发现揭示了原子核结构的复杂性
原子核的平均结合能越大核越稳定
我国的核能发电厂都是利用核聚变
E．氢原子从高能级向低能级跃迁时辐射光子
　光电效应能否产生取决于入射光的频率与入射光的强度无关错误．放射性现象揭示了原子核具有复杂结构正确．原子核的平均结合能越大意味着把该原子拆分为单个核子时平均每个核子所需的能量越多原子核越稳定正确．目前的核电都是利用重核裂变发电的错误．氢原子从高能级向低能级跃迁辐射光子正确．
(2015·宁夏银川一中检测)(多选)下列说法正确的是(　　)
原子核发生衰变时要遵守电荷守恒和质量守恒的规律
根据爱因斯坦的“光子说”可知光的波长越大光子的能量越小
由玻尔理论知道氢原子从激发态跃迁到基态时会放出光子
发生光电效应时光电子的动能只与入射光的强度有关
与原子核内部变化有关的现象是天然放射现象
　原子核发生衰变时遵守电荷守恒和质量数守恒质量不守恒错误．根据爱E＝h所以波长越长光子能量越小正确．根据玻尔理论氢原子由激发态向基态跃迁时能量降低辐射光子正确．发生光电效应时光电子的最大出射动能与入射光的频率和金属的极限频率有关与光强无关错误．天然放射性现象是原子核的衰变正确．
一、波粒二象性
(1)光电效应的规律
任何一种金属都有一个截止频率低于这个截止频率则不能发生光电效应．
光电子的最大初动能与入射光的强度无关随入射光频率的增大而增大．
光电效应的发生几乎是瞬时的．
大于截止频率的光照射金属时光电流强度与入射光强度成正比．
(2)光电流与电压的关系
给光电管加反向电压时随电压的增大光电流逐渐减小当电压大于或等于遏止电压时光电流为0.如图所示给光电管
(1)光子：在空间传播的光是不连续的而是一份一份的每一份称为一个光量子简称光子．
(2)光子的能量： E＝hν为普朗克常量＝6.63×－34每个光子的能量只取决于光的频率．
光电效应方程
(1)最大初动能与入射光子频率的关系：E＝hν－W
(2)若入射光子的能量恰等于金属的W0，则光电子的最大初动能为零入射光的频率就是金属的截止频率．此时有hν＝W即ν＝可求出截止频率．
(3)E－ν曲线：如图所示由E＝hν－W可知横轴上的截距是金属的截止频率或极限频率纵轴上的截距是金属的逸出功的负值斜率为普朗克常量h.
光的波粒二象性
实验基础 表现
动性 干涉和衍射 ①光是概率波即光子在空间各点出现的概率可用波动规律来描述；
足够数量的光子在传播时表现出波的性质.
说明：光的波动性不同于宏观概念的波
子性 光电效应
效应 ①当光同物质发生作用时这种作用是“一份一份”进行的表现出粒子的性质；
少量或个别光子显示出光的粒子性.
说明：光子不同
立与统一 ①大量光子易显示出波动性而少量光子易显示出粒子性；
波长长(频率低)的光波动性强而波长短(频率高)的光粒子性强；
光子说并未否定波动性光子能量E＝hν＝中和λ就是与波有关的物理量；
波和粒子在宏观世界是不能统一的而在微观世界却是统一的
5.物质波(德布罗意波)
由光的波粒二象性的思想推广到微观粒子和任何运动着的物体上去得出物质波(德布罗意波)的概念：任何一个运动着的物体都有一种波与它对应该波的波长
二、原子的结构
原子的核式结构
(1)电子的发现
汤姆孙发现了电子并提出了原子的枣糕式模型．
(2)粒子散射实验
～1911年英国物理学家卢瑟福和他的助手进行了用α粒子轰击金箔的实验发现绝大多数α粒子90°，也就是说它们几乎被“撞”了回来．为了解释粒子的大角度散射卢瑟福提出了原子的核式结构模型：在原子中心有一个很小的核原子全部正电荷和几乎全部的质量都集中在核里带负电的电子在核外空间绕核旋转．
玻尔原子模型
(1)玻尔假说的内容
轨道量子化：原子的不同能量状态跟电子在不同的圆轨道绕核运动相对应．原子的定态是不连续的因此电子的轨道也是不连续的．
能量状态量子化：原子只能处于一系列不
③跃迁假说：原子从一种定态跃迁到另一种定态时它辐射或吸收一定频率的光子光子的能量由这两个定态的能量差决定即hν＝E－E
(2)氢原子的能级结构及能级公式
原子各定态的能量值叫原子的能级．对于氢原子其能级公式为E＝对应的轨道半径公式为r＝n其中为量子数只能取正整数；E＝－13.6 0.53×10－10
②原子的最低能量状态为基态对应电子在离核最近的轨道上运动；较高的能量状态称为激发态对应电子在离核较远的轨道上运动．氢原子的能级图如图所示．
(3)氢原子光谱
氢原子光谱的实验规律：氢原子光谱线是最早被发现、研究的光谱线这些光谱线可用一个统一的公式表示：＝，式中R叫里德伯常量＝1.10×10－1＝1对每一个m有n＝m＋1＋2＋3构成一个谱线系．
三、核反应
衰变：原子核自发地放出某种粒子而转变成新核的变化．可分为衰变、β衰变并伴随着γ射线放出．
衰变和β衰变的比较
衰变 β衰变
衰变方程 Y＋ X→Y＋
典例 Th＋ Th→Pa＋
衰变实质 2＋2He n→H＋
衰变规律 电荷数守恒质量数守恒
　　注意：射线是伴随α衰变或β衰变产生的不改变原子核的核电荷数和质量数其实质是产生的某些新核由于具有过多的能量而辐射出的光子．
(1)半衰期：放射性元素的原子核有半数发生衰变所需的时间．半衰期由原子核内部的因素决定跟原子所处的物理、化学状态无关．
(2)半衰期公式：N余＝N原余＝m原式中N原、m原表示衰变前放射性元素的原子数和质量N余、m余表示衰变后尚未发生衰变的放射性元素的原子数和质量表示衰变时间表示半衰期．
核反应类型
核反应有4种类型即衰变、人工核转变、聚变及裂变.4种核反应类型对比如下：
种类 可控性 核反应方程典例
衰变 衰变 自发 UTh＋
β衰变 自发 Pa＋
人工转变 人工控制 ＋O＋(卢瑟福发现质子)
(约里奥·居里夫妇发现放射性同
位素同时探测到正电子)
重核裂变 较容易
人工控制 ＋Ba＋＋3
U＋Xe＋r＋10
轻核聚变 无法控制 ＋He＋
　　注意：4种核反应都遵循质量数守恒和电荷数守恒的规律．
核力及其特
原子核里的核子间存在着相互作用的核力，核力把核子紧紧地束缚在核内，形成稳定的原子核．核力具有以下特点：
(1)核力是强相互作用(强力)的一种表现在它的作用范围内核力比库仑力大得多．
(2)核力是短程力作用范围在1.5×10－15之内．
(3)每个核子只跟相邻的核子发生核力作用这也称为核力的饱和性．
(1)结合能：克服核力束缚使原子核分解为单个核子时需要的能量或若干个核子在核力作用下结合成原子核时放出的能量．
(2)比结比结合能越大表示原子核、核子结合得越牢固原子核越稳定．
(1)爱因斯坦质能方程：E＝mc
(2)质量亏损：原子核的质量小于组成它的核子的质量之和的现象．
裂变与聚变
(1)重核裂变：重核俘获一个中子后分裂成为两个中等质量的核的反应过程．重核裂变的同时放出几个中子并释放出大量核能．为了使铀235裂变时发生链式反应铀块的体积应大于它的临界体积．
裂变的应用：原子弹、原子反应堆．
(2)轻核聚变：某些轻核结合成质量较大的核的反应过程反应时释放出大量的核能．要想使氘核和氚核合成氦核必须达到几百万摄氏度以上的高温因此聚变反应又叫热核反应．
聚变的应用：氢弹．
一群原子和一个原子：氢原子核外只有一个电子这个电子在某个时刻只能处在某一个可能的轨道上在某段时间内由某一轨道跃迁到另一轨道时可能的情况只有一种但如果容器中有大量
2．原子吸收能量后在能级间发生跃迁则吸收的能量值是固定的；若原子吸收能量后发生电离则吸收的能量值为不小于该能级能量值的任意值．
决定光电子初动能大小的是入射光的频率决定光电流大小的是入射光的强度．
核反应前后质量数守恒但质量不守恒．
一、选择题(本大题共8小题每小题6分．在每小题给出的四个选项中有的只有一项符合题目要求有的有多项符合题目要求．全部选对的得6分选对但不全的得3分有选错的得0分)
(2016·湖南衡阳检测)下列说法正确的是(　　)
普朗克在研究黑体辐射问题时提出了能量子假说
若使用某种频率的光不能使某金属发生光电效应则需增大入射光光照强度才行
结合能越大原子核结构一定越稳定
用一束绿光照射某金属能发生光电效应若换成紫光来照射该金属也一定能发生光电效应
将核子束缚在原子核内的核力是不同于万有引力和电磁力的另一种相互
　普A正确．只有当入射光的频率大于金属的极限频率时才会发生光电效应错误．比结合能(平均结合能)越大原子核结构一定越稳定错误．由于紫光的频率大于绿光的频率故绿光照射某金属能发生光电效应若换成紫光来照射该金属也一定能发生光电效应正确．将核子束缚在原子核内的核力是短程力是不同于万有引力和电磁力的另一种相互作用正确．
(2016·吉林实验中学第一次模拟)以下是有关近代物(　　)
紫外线照射到金属锌板表面时能产生光电效应则当增大紫外线的照射强度时从锌板表面逸出的光电子的最大初动能也随之增大
每个核子只跟邻近的核子发生核力作用
原子核式结构模型是由汤姆孙在粒子散射实验基础上提出的
太阳内部发生的核反应是热核反应
关于原子核内部的信息最早来自天然放射现象
　根据爱因斯坦光电效应方程E＝hν－W可知最大A错误．核子之间的核力是短程力每个核子只跟邻近的核子发生核力作用正确．原子核式结构模型是由卢瑟福在粒子散射实验基础上提出的错误．太阳内部发生的核反应是聚变反应属于热核反应正确．关于原子核内部的信息最早来自天然放射现象它说明原子核内部有复杂结构正确．
(2016·黑龙江实验中学检测)下列说法正确的是(　　)
用光照射某种
B．X射线的衍射实验证实了物质波假设是正确的
发生光电效应时光电子的最大初动能与入射光的频率成正比
在康普顿效应中当入射光子与晶体中的电子碰撞时把一部分动量转移给电子因此光子散射后波长变长
速度相等的电子和质子电子的波长大
　根据光电效应方程可知光电子的最大初动能与入射光的频A正确．电子的衍射说明粒子的波动性证实了物质波的存在错误．根据光电效应方程Ekm＝hν－W可知光电子的最大初动能与入射光的频率有关是线性关系不是成正比错误．在康普顿效应中当入射光子与晶体中的电子碰撞时把一部分动量转移给电子则动量减小根据λ＝知波长增大正确．速度相等的电子和质子电子的动量小根据物质波的波长公式＝可知电子的波长长正确．
(2014·天津蓟县一模)目前在居室装修中经常用到花岗岩、大理石等装饰材料这些岩石都不同程度地含有放射性元素．比如有些含有铀、钍的花岗岩等岩石会释放出放射性惰性气体氡而氡会发生放射性衰变放射出、、射线这些射线会导致细胞发生癌变及呼吸道等方面的疾病．根据有关放射性知识可知下列说法正确的是(　　)
氡的半衰期为3.8天若取4个氡原子核经7.6天后就剩下一个原子核了
C．γ射线一般伴随着或射线产生在这三种射线中射线的穿透能力最强电离能力最弱
发生衰变时生成核与原来的原子核相比中子数减少了4
　半衰期遵循统计规律对单个或少数原子核是没有意义的错误．根据3种射线的特性及衰变实质可知正确、D错误．
(2016·湖南师范大学附属中在物理学的发展过程中许多物理学家的科学发现推动了人类历史的进步．下列表述符合物理学史实的是(　　)
普朗克为了解释黑体辐射现象第一次提出了能量量子化理论
爱因斯坦为了解释光电效应的规律提出了光子说
卢瑟福通过对粒子散射实验的研究提出了原子的核式结构模型
贝克勒尔通过对天然放射性的研究发现原子核是由质子和中子组成的
玻尔大胆提出假设认为实物粒子也具有波动性
　普朗克为了解释黑体辐射现象第一次提出了能量量子化理论正确．爱因斯坦为了解释光电效应的规律提出了光子说正确．卢瑟福通过对粒子散射实验的研究提出了原子的核式结构模型正确．贝克勒尔通过对天然放射性的研究发现原子核具有复杂结构错误．德布罗意大胆提出假设认为实物粒子也具有波动性错误．
(2016·广东六校第一次联考)下列说法正确的是(　　)
卢瑟福通过
B．β衰变中产生的β射线实际上是原子的核外电子挣脱原子核的束缚而形成的
爱因斯坦在对光电效应的研究中提出了光子说
对于任何一种金属都存在一个极限频率入射光的频率必须大于这个极限频率才能产生光电效应
根据玻尔理论可知氢原子辐射出一个光子后氢原子的电势能增大核外电子的运动动能减小
　卢瑟福通过粒子散射实验建立了原子核式结构模型正确．衰变中产生的B错误．爱因斯坦在对光电效应的研究中提出了光子说正确．对于任意一种金属都存在一个极限频率入射光的频率必须大于这个极限频率才能产生光电效应正确．玻尔理论氢原子辐射出一个光子后其电势能减少核外电子的动能增大总能量减小错误．
(2014·广西四校调研)如图所示为氢原子的能级图．氢原子从n＝5的能级跃迁到n＝3的能级时辐射出a光子从＝的能级跃迁到n＝2的能级时辐射出b光子．下列说法正确的是(　　)
光子的能量比b光子的能量大
若a、b两种光在同一种均匀介质中传播则a光的
传播速度比b光的传播速度大
若b光能使某种金属发生光电效应则a光一定能使该金属发生光电效应
若用同一双缝干涉装置进行实验用a光照射双缝得到相邻亮条纹的间距比用b光照射双缝得到的相邻亮条纹的间距大
　据题意氢原子从n＝5能级跃迁到n＝3能级释放的光子能量为＝0.97 ＝hν氢原子从n＝4能级跃迁到n＝2能级释放的光子能量为＝2.55 ＝hν则知b光光子的能量大频率也大在同一种均匀介质中频率越大的光传播速度越慢错误正确．如果b光可以使某种金属发生光电效应则a光不一定能使其发生光电效应错误．a光频率较小则a光波长较大所以在做双缝干涉实验时用a光照射双缝时得到的干涉条纹较宽正确．
(2016·甘肃兰州一中检测)下列说法正确的是(　　)
天然放射性现象说明原子核内部具有复杂的结构
粒子散射实验说明原子核内部具有复杂的结构
原子核发生衰变生成的新核原子序数增加
氢原子从能级3跃迁到能级2辐射出的光子的波长小于从能级2跃迁到能级1辐射出的光子的波长
射线是原子核内部发生核反应而释放出的多余的能量
　天然A正确．粒子散射实验说明原子具有核式结构错误．根据电荷数守恒、质量数守恒知衰变放出了一个电子新核的电荷数增1即原子序数增加正确．氢原子从能级3跃迁到能级2辐射出的光子的能量小于从能级2跃迁到能级1辐射出的光子的能量故从能级3跃迁到能级2辐射出的光子的波长大于从能级2跃迁到能级1辐射出的光子的波长错误．射线是伴随着α或β衰变而释放出的多余的能量正确．
二、非选(本大题共3小题第9、10题各16分第11题20分共52分)
(2016·湖北仙桃八中质检)太阳内部不断进行着各种核聚变反应一个氘核和一个氚核结合成一个氦核是其中一种请写出其核反应方程__________________；如果氘核的比结合能为E氚核的比结合能为E氦核的比结合能为E则上述反应释放的能量可表示为__________________．
【解析】　核反应方程为H＋He＋；反应释放的能量可表示为4E－2E－3E
【答案】　＋He＋　 4E－2E－3E(每空8分)
(2016·河北石家庄二中检测)在航天器核电池通常采用放射性材料——作为发电能源．中的元素是Pu发生衰变的核反应方程是_______(衰变后新核的元素符号可用表示)；生成的新核中含有的中子数为________.
Pu的半衰期是年大约要__________________年才会有75的原子核发生衰变．
(2016·天津一中月考)用甲、乙两种光做光电效应实验发现光电流与电压的关系如图所示由图可知两种光的频率ν甲________ν乙(填“”或“＝”)________(选填“甲”或“乙”)光的强度大．已知普朗克常量为h被照射金属的逸出功W0，则甲光对应的遏止电压为________．(频率用ν元电荷用e表示)
【解析】　根据衰变规律可写出发生衰变的核反应方
程是He＋生成的新核中含有的中子数为－＝142.要使75的原子核发生衰变需要经过两个半衰期即2×87.7年＝175.4年．
【答案】　He＋(4分)　142(6分)　175.4(6分)
【解析】　两种光的遏止电压相同由eU＝E可知产生的光电子的最大初动能E相同hν＝W＋E＝E联立解得U＝
【答案】　＝(6分)　甲(7分)　(7分)
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