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- 2021-05-22 发布
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专题十一
波粒二象性
原子结构
与原子核
-
2
-
高考命题
规律
-
3
-
波粒二象性
光电效应
命题角度
1
光电效应的理解
高考真题体验
·
对方向
1
.
(2018
全国
Ⅱ
·17)
用波长为
300 nm
的光照射锌板
,
电子逸出锌板表面的最大初动能为
1
.
28
×
10
-
19
J,
已知普朗克常量为
6
.
63
×
10
-
34
J·s,
真空中的光速为
3
.
00
×
10
8
m·s
-
1
,
能使锌产生光电效应的单色光的最低频率约为
(
)
A.1
×
10
14
Hz
B.8
×
10
14
Hz
C.2
×
10
15
Hz
D.8
×
10
15
Hz
答案
:
B
解析
:
对逸出电子
,
根据光电方程有
,
h
ν
=E
k
+W
,
ν
=
,
W=h
ν
0
,
其中
,
E
k
=
1
.
28
×
10
-
19
J,
λ
=
300
nm
=
3
×
10
-
7
m,
得
ν
0
≈8
×
10
14
Hz,
选项
B
正确
.
-
4
-
2
.
(
多选
)(2017
全国
Ⅲ
·19)
在光电效应实验中
,
分别用频率为
ν
a
、
ν
b
的单色光
a
、
b
照射到同种金属上
,
测得相应的遏止电压分别为
U
a
和
U
b
、光电子的最大初动能分别为
E
k
a
和
E
k
b
.h
为普朗克常量
.
下列说法正确的是
(
)
A.
若
ν
a
>
ν
b
,
则一定有
U
a
ν
b
,
则一定有
E
k
a
>E
k
b
C.
若
U
a
ν
b
,
则一定有
h
ν
a
-E
k
a
>h
ν
b
-E
k
b
答案
:
BC
解析
:
根据光电效应方程
E
k
=h
ν
-W
和光电子的最大初动能与遏止电压的关系
-eU=
0
-E
k
,
得
eU=h
ν
-W
,A
错
,B
、
C
正确
;
若
ν
a
>
ν
b
,
则一定有
h
ν
a
-E
k
a
=h
ν
b
-E
k
b
=W
,D
错
.
-
5
-
光电效应问题的研究思路
(1)
(2)
两条对应关系
:
光强大
→
光子数目多
→
发射光电子多
→
光电流大
光子频率高
→
光子能量大
→
光电子的最大初动能大
-
6
-
典题演练提能
·
刷高分
1
.
(2019
辽宁大连二模
)
用一束绿光和一束蓝光照射某种金属的表面
,
均发生了光电效应
.
下列说法正确的是
(
)
A.
蓝光照射金属时
,
逸出的光电子最大初动能更大
B.
蓝光照射金属时
,
单位时间内逸出的光电子数更多
C.
增加光照强度
,
逸出的光电子最大初动能增大
D.
如果换用红光照射
,
一定能使该金属发生光电效应
答案
:
A
解析
:
因为蓝光频率更高
,
根据爱因斯坦光电效应方程
:
E
k
=h
ν
-W
0
,
知蓝光照射时光电子最大初动能更大
,A
正确
;
单位时间逸出的光电子数与光照强度有关
,
由于不知道光照强度
,
所以无法确定光电子数
,B
错误
;
根据
:
E
k
=h
ν
-W
0
,
可知最大初动能与光照强度无关
,C
错误
;
因为红光的频率比绿光的还小
,
无法确定是否会发生光电效应
,D
错误
.
-
7
-
2
.
(2019
北京东城二模
)
研究光电效应的实验规律的电路如图所示
,
加正向电压时
,
图中光电管的
A
极接电源正极
,K
极接电源负极时
,
加反向电压时
,
反之
.
当有光照射
K
极时
,
下列说法正确的是
(
)
A.K
极中有无光电子射出与入射光频率无关
B.
光电子的最大初动能与入射光频率有关
C.
只有光电管加正向电压时
,
才会有光电流
D.
光电管加正向电压越大
,
光电流强度一定越大
答案
:
B
-
8
-
解析
:
K
极中有无光电子射出与入射光频率有关
,
只有当入射光的频率大于
K
极金属的极限频率时才有光电子射出
,
选项
A
错误
;
根据光电效应的规律
,
光电子的最大初动能与入射光频率有关
,
选项
B
正确
;
光电管加反向电压时
,
只要反向电压小于遏止电压
,
就会有光电流产生
,
选项
C
错误
;
在未达到饱和光电流之前
,
光电管加正向电压越大
,
光电流强度一定越大
,
达到饱和光电流后
,
光电流的大小与正向电压无关
,
选项
D
错误
.
-
9
-
3
.
图
甲所示为氢原子能级图
,
大量处于
n=
4
激发态的氢原子向低能级跃迁时能辐射出多种不同频率的光
,
其中用从
n=
4
能级向
n=
2
能级跃迁时辐射的光照射图乙所示光电管的阴极
K
时
,
电路中有光电流产生
,
则
(
)
A.
改用从
n=
4
能级向
n=
1
能级
跃迁时辐
射
的光
,
一定能使阴极
K
发生光电效应
B.
改用从
n=
3
能级向
n=
1
能级跃迁
时
辐射
的光
,
不能使阴极
K
发生光电效应
C.
改用从
n=
4
能级向
n=
1
能级跃迁
时
辐射
的光照射
,
逸出光电子的最大初动能不变
D.
入射光的强度增大
,
逸出光电子的最大初动能也增大
-
10
-
答案
:
A
解析
:
在跃迁的过程中释放或吸收的光子能量等于两能级间的能级差
,Δ
E
42
=-
0
.
85
eV
-
(
-
3
.
40)
eV
=
2
.
55
eV
=h
ν
,
此种光的频率大于金属的极限频率
,
故发生了光电效应
.
Δ
E
41
=-
0
.
85
eV
-
(
-
13
.
6)
eV
=
12
.
75
eV
>
Δ
E
42
,
光的频率一定大于金属的极限频率
,
故一定发生了光电效应
,
则
A
正确
.
Δ
E
31
=-
1
.
51
eV
-
(
-
13
.
6)
eV
=
12
.
09
eV
>
Δ
E
41
,
也能让金属发生光电效应
,
则
B
错误
;
由光电效应方程
E
km
=h
ν
-W
0
,
入射光的频率变大
,
飞出的光电子的最大初动能也变大
,
故
C
错误
;
由
E
km
=h
ν
-W
0
知光电子的最大初动能由入射光的频率和金属的逸出功决定
,
而与入射光的光强无关
,
则
D
错误
.
故选
A
.
-
11
-
4
.
(
多选
) 2017
年度中国
10
项重大科学进展中
,
位列榜首的是实现千公里级量子纠缠和密钥分发
,
创新性地突破了多项国际领先的关键技术
.
下列与量子理论有关的说法正确的是
(
)
A.
德布罗意首先提出了量子理论
B.
玻尔在研究氢原子结构时引入了量子理论
C.
爱因斯坦认为光子能量是量子化的
,
光子能量
E=h
ν
D.
根据量子理论
,
增大光的照射强度光电子的最大初动能增加
答案
:
BC
解析
:
普朗克首先提出了量子理论
,
选项
A
错误
;
玻尔在研究氢原子结构时引入了量子理论
,
成功揭示了氢原子光谱
,
选项
B
正确
;
爱因斯坦认为光子能量是量子化的
,
光子能量
E=h
ν
,
选项
C
正确
;
根据爱因斯坦光电效应理论
,
增大光的频率光电子的最大初动能增加
,
选项
D
错误
.
故选
BC
.
-
12
-
命题角度
2(
储备
)
光电效应方程和光电效应图象
【典题】
如
图甲所示为研究光电效应中入射光的频率、强弱与光电子发射情况的实验电路
,
阴极
K
受到光照时可以发射光电子
,
电源正负极可以对调
.
实验中得到如图乙所示的实验规律
,
下列表述错误的是
(
)
-
13
-
A.
在光照条件不变的情况下
,
随着所加电压的增大
,
光电流趋于一个饱和值
B.
在光的频率不变的情况下
,
入射光越强饱和电流越大
C.
一定频率的光照射光电管
,
不论光的强弱如何
,
遏止电压不变
D.
蓝光的遏止电压大于黄光的遏止电压是因为蓝光强度大于黄光强度
-
14
-
答案
:
D
解析
:
在光照条件不变的情况下
,
随着所加电压的增大
,
则从
K
极发射出的电子射到阳极的电子越来越多
,
则光电流趋于一个饱和值
,
选项
A
正确
;
在光的频率不变的情况下
,
入射光越强
,
则单位时间射出的光电子数越多
,
则饱和电流越大
,
选项
B
正确
;
一定频率的光照射光电管
,
不论光的强弱如何
,
根据光电效应的规律可知射出的光电子的最大初动能不变
,
则遏止电压不变
,
选项
C
正确
;
因为蓝光的频率大于黄光的频率
,
逸出的光电子最大初动能蓝光的大于黄光的
,
则蓝光的遏止电压大于黄光的遏止电压
,
故选项
D
错误
.
故选
D
.
-
15
-
1
.
明确三个关系
(1)
爱因斯坦光电效应方程
E
k
=h
ν
-W
0
.
(2)
光电子的最大初动能
E
k
可以利用光电管用实验的方法测得
,
即
E
k
=eU
c
,
其中
U
c
是遏止电压
.
(3)
光电效应方程中的
W
0
为逸出功
,
它与极限频率
ν
c
的关系是
W
0
=h
ν
c
-
16
-
2
.
分清四类
图象
-
17
-
-
18
-
典题演练提能
·
刷高分
1
.
(
多选
)
如
图甲所示
,
在光电效应实验中
,
某同学用相同频率的单色光
,
分别照射阴极材料为锌和铜的两个不同的光电管
,
结果都能发生光电效应
.
图乙为其中一个光电管的遏止电压
U
c
随入射光频率
ν
变化的函数关系图象
.
对于这两个光电管
,
下列判断正确的是
(
)
-
19
-
A.
因为材料不同逸出功不同
,
所以遏止电压
U
c
不同
B.
光电子的最大初动能不同
C.
因为光强不确定
,
所以单位时间逸出的光电子数可能相同
,
饱和光电流也可能相同
D.
两个光电管的
U
c
-
ν
图象的斜率可能不同
-
20
-
答案
:
ABC
解析
:
根据光电效应方程
E
km
=h
ν
-W
0
和
eU
c
=E
km
得出
,
相同频率
,
不同逸出功
,
则遏止电压不同
,A
正确
;
根据光电效应方程
E
km
=h
ν
-W
0
得
,
相同的频率
,
不同的逸出功
,
则光电子的最大初动能也不同
,B
正确
;
虽然光的频率相同
,
但光强不确定
,
所以单位时间逸出的光电子数
-
21
-
2
.
(2019
云南二模
)
某金属发生光电效应
,
光电子的最大初动能
E
k
与入射光频率
ν
之间的关系如图所示
.
已知
h
为普朗克常量
,
e
为电子电荷量的绝对值
,
结合图象所给信息
,
下列说法正确的是
(
)
A.
入射光的频率小于
ν
0
也可能发生光电效应现象
B.
该金属的逸出功随入射光频率的增大而增大
C.
若用频率是
2
ν
0
的光照射该金属
,
则遏止电压
为
D.
遏止电压与入射光的频率无关
-
22
-
答案
:
C
解析
:
由图象可知金属的极限频率为
ν
0
,
入射光的频率必须要大于
ν
0
才能发生光电效应现象
,
选项
A
错误
;
金属的逸出功与入射光的频率无关
,
选项
B
错误
;
若用频率是
2
ν
0
的光照射该金属
,
则光电子的最大初动能为
E
km
=
2
h
ν
0
-h
ν
0
=h
ν
0
=Ue
,
则遏止电压为
U
=
,
选项
C
正确
;
遏止电压与入射光的频率有关
,
入射光的频率越大
,
则最大初动能越大
,
遏制电压越大
,
选项
D
错误
.
-
23
-
3
.
如
图所示
,
为研究光电效应的装置和图象
.
下列关于甲、乙、丙各图的描述
,
正确的是
(
)
甲
乙
丙
-
24
-
A.
甲图中
,
弧光灯照射锌板
,
验电器的锡箔张开
,
说明锌板带负电
B.
乙图中
,
可以研究单位时间发射的光电子数与照射光的强度有关
C.
丙图中
,
强黄光和弱黄光曲线交于
U
轴同一点
,
说明光电子最大初动能与光的强度无关
D.
丙图中
,
黄光和紫光曲线交于
U
轴不同点
,
说明不同金属发生光电效应的极限频率不同
答案
:
C
解析
:
甲图中
,
弧光灯照射锌板
,
会有光电子从锌板中飞出
,
验电器的锡箔张开
,
锌板带正电
,
选项
A
错误
;
乙图中
,
光电管两端加的是反向电压
,
所以不可以研究单位时间发射的光电子数与照射光的强度有关
,
选项
B
错误
;
丙图中
,
强黄光和弱黄光曲线交于
U
轴同一点
,
说明光电子最大初动能与光的强度无关
,
选项
C
正确
;
丙图中
,
黄光和紫光曲线交于
U
轴不同点
,
说明用不同频率的光照射相同的金属产生光电子的最大初动能不同
,
选项
D
错误
.
故选
C
.
-
25
-
原子结构
命题角度
原子结构
高考真题体验
·
对方向
(2019
全国
Ⅰ
·14)
氢原子能级示意图如图所示
.
光子能量在
1
.
63 eV
~
3
.
10 eV
的光为可见光
.
要使处于基态
(
n=
1)
的氢原子被激发后可辐射出可见光光子
,
最少应给氢原子提供的能量为
(
)
A.12
.
09
eV
B.10
.
20
eV
C.1
.
89 eV
D.1
.
51
eV
-
26
-
答案
:
A
解析
:
氢原子从能级
2
向能级
1
跃迁时
,
辐射的光子能量为
10
.
2
eV,
不是可见光
.
氢原子从能级
3
向能级
2
跃迁时
,
辐射的光子能量为
1
.
89
eV,
是可见光
,
所以只要把氢原子跃迁到能级
3
就可以辐射可见光
.
氢原子从能级
1
向能级
3
跃迁时
,
吸收的光子能量为
12
.
09
eV,A
正确
,B
、
C
、
D
错误
.
-
27
-
处理原子跃迁问题的五点技巧
(1)
若是在光子的激发下引起原子跃迁
,
则要求光子的能量必须等于原子的某两个能级差
:
原子从低能级向高能级跃迁
:
吸收一定能量的光子
,
当一个光子的能量满足
h
ν
=E
末
-E
初
时
,
才能被某一个原子吸收
,
使原子从低能级
E
初
向高能级
E
末
跃迁
,
而当光子能量
h
ν
大于或小于
(
E
末
-E
初
)
时都不能被原子吸收
.
(2)
若是在电子的碰撞下引起的跃迁
,
则要求电子的能量必须大于或等于原子的某两个能级差
:
原子还可吸收外来实物粒子
(
例如自由电子
)
的能量而被激发
.
由于实物粒子的动能可全部或部分地被原子吸收
,
所以只要入射粒子的能量大于或等于两能级的能量差值
(
E=E
m
-E
n
),
均可使原子发生能级跃迁
.
-
28
-
(3)
注意
:
当光子能量大于或等于
13
.
6
eV
时
,
也可以被氢原子吸收
,
使氢原子电离
;
当氢原子吸收的光子能量大于
13
.
6
eV,
氢原子电离后
,
电子具有一定的初动能
.
(4)
一群原子的核外电子向基态跃迁时发射光子的种类
(5)
取无穷远处为零电势参考面
,
故各能级的能量值均为负值
.
-
29
-
典题演练提能
·
刷高分
1
.
许多
科学家为物理学的进步做出重大贡献
.
下列说法符合事实的是
(
)
A.
卢瑟福
α
粒子散射实验中
,
α
粒子与金原子核多次碰撞导致大角度偏转
B.
根据玻尔理论
,
原子从激发态向基态跃迁时将释放出核能
C.
布拉凯特利用云室照片发现
,
α
粒子击中氮原子形成复核
,
复核不稳定
,
会放出一个质子
D.
爱因斯坦的光子说认为
,
只要增加光照时间
,
使电子多吸收几个光子
,
所有电子最终都能跃出金属表面成为光电子
-
30
-
答案
:
C
解析
:
发生
α
粒子
散射
现象
,
主要是由于
α
粒子和原子核发生碰撞的结果
,
产生大角度偏转的
α
粒子是穿过原子时离原子核近的
α
粒子
,
故
A
错误
;
根据玻尔理论
,
原子从激发态向基态跃迁时将释放不同频率的光子
,
辐射能量
,
选项
B
错误
;
布拉凯特利用云室照片发现
,
α
粒子击中氮原子形成复核
,
复核不稳定
,
会放出一个质子
,
变成氧核
,
选项
C
正确
;
爱因斯坦的光子说认为
,
只要增加光的频率才能使电子跃出金属表面
;
不增大频率
,
即使增加光照时间
,
也不能使电子跃出金属表面成为光电子
,
选项
D
错误
.
故选
C
.
-
31
-
2
.
(2019
天津南开二模
)
已知氦离子
(He
+
)
的能级图如图所示
,
根据能级跃迁理论可知
(
)
A.
氦离子
(He
+
)
从
n=
4
能级跃迁到
n=
3
能级比从
n=
3
能级跃迁到
n=
2
能级辐射出光子的频率低
B.
大量处在
n=
3
能级的氦离子
(He
+
)
向低能级跃迁
,
只能发出
2
种不同频率的光子
C.
氦离子
(He
+
)
处于
n=
1
能级时
,
能吸收
45 eV
的能量跃迁到
n=
2
能级
D.
氦离子
(He
+
)
从
n=
4
能级跃迁到
n=
3
能级
,
需要吸收能量
-
32
-
答案
:
A
解析
:
氦离子的跃迁过程类似于氢原子
,
从高能级到低能级跃迁过程中要以光子的形式放出能量
,
而从低能级态向高能级跃迁的过程中吸收能量
,
且吸收的能量满足能级的差值
,
即
Δ
E=E
M
-E
N
,
故
CD
错
;
大量的氦离子从高能级向低能级跃迁的过程中
,
辐射的光子种类满足组合规律
即
,
故
B
错
.
-
33
-
3
.
(
2019
山东聊城二模
)
氢原子的能级图如图所示
,
下列说法正确的是
(
)
A.
氢原子从低能级向高能级跃迁时静电力做正功
B.
处于
n=
2
能级的氢原子可以吸收能量为
2 eV
的光子
C.
一个氢原子从
n=
4
能级向基态跃迁时
,
可发出
6
种不同频率的光子
D.
处于
n=
1
能级的氢原子可以吸收能量为
14 eV
的光子
-
34
-
答案
:
D
解析
:
氢原子从低能级向高能级跃迁时
,
电子绕核运动的半径增大
,
库仑引力
(
静电力
)
做负功
.
故
A
项错误
;
据图知
E
2
=-
3
.
4
eV,
E
2
+
2
eV
=-
3
.
4
eV
+
2
eV
=-
1
.
4
eV;
由图知
,
氢原子没有能量等于
-
1
.
4
eV
的能级
;
跃迁时
,
氢原子吸收光子的能量需等于两个能级的能量差
;
所以处于
n=
2
能级的氢原子不可以吸收能量为
2
eV
的光子
.
故
B
项错误
;
一群氢原子从
n=
4
能级向基态跃迁时
,
可发出光子的种数
为
=
6;
一个氢原子从
n=
4
能级向基态跃迁时
,
最多可发出
3
种不同频率的光子
.
故
C
项错误
;
据图知
E
1
=-
13
.
6
eV,
E
1
+
14
eV
=-
13
.
6
eV
+
14
eV
=
0
.
4
eV
>
0;
处于
n=
1
能级的氢原子可以吸收能量为
14
eV
的光子
,
从而使氢原子发生电离
.
故
D
项正确
.
-
35
-
4
.
(
多选
)
已知
氢原子的基态能量为
E
1
,
n=
2
、
3
能级所对应的能量分别为
E
2
和
E
3
,
大量处于第
3
能级的氢原子向低能级跃迁放出若干频率的光子
,
依据玻尔理论
,
下列说法正确的是
(
)
B.
当氢原子从能级
n=
2
跃迁到
n=
1
时
,
对应的电子的轨道半径变小
,
能量也变小
C.
若氢原子从能级
n=
2
跃迁到
n=
1
时放出的光子恰好能使某金属发生光电效应
,
则当氢原子从能级
n=
3
跃迁到
n=
1
时放出的光子照到该金属表面时
,
逸出的光电子的最大初动能为
E
3
-E
2
D.
若要使处于能级
n=
3
的氢原子电离
,
可以采用两种方法
:
一是用能量为
-E
3
的电子撞击氢原子
,
二是用能量为
-E
3
的光子照射氢原子
-
36
-
答案
:
BC
解析
:
大量处于能级
n=
3
的氢原子向低能级跃迁能产生
3
种不同频率的光子
,
产生光子的最大频率
为
;
当氢原子从能级
n=
2
跃迁到
n=
1
时
,
能量减小
,
电子离原子核更近
,
电子轨道半径变小
;
若氢原子从能级
n=
2
跃迁到
n=
1
时放出的光子恰好能使某金属发生光电效应
,
由光电效应方程可知
,
该金属的逸出功恰好等于
E
2
-E
1
,
则当氢原子从能级
n=
3
跃迁到
n=
1
时放出的光子照射该金属时
,
逸出光电子的最大初动能为
E
3
-E
1
-
(
E
2
-E
1
)
=E
3
-E
2
;
电子是有质量的
,
撞击氢原子时发生弹性碰撞
,
由于电子和氢原子质量不同
,
故电子不能把
-E
3
的能量完全传递给氢原子
,
因此不能使氢原子电离
,
而光子的能量可以完全被氢原子吸收
.
综上所述
,B
、
C
正确
.
-
37
-
5
.
在
氢原子光谱中
,
原子从较高能级跃迁到
n=
3
能级发出的谱线属于帕邢系
.
若一群氢原子自发跃迁时发出的谱线中只有两条属于帕邢系
,
则这群氢原子自发跃迁时最多发出不同频率的谱线的条数为
(
)
A.3 B.6 C.10 D.15
答案
:
C
解析
:
氢原子光谱中只有两条帕邢系
,
即是从
n=
5
、
n=
4
轨道跃迁到
n=
3
轨道
,
故原子的较高能级应该是在
n=
5
的能级上
.
然后从
n=
5
向
n=
4,
n=
3,
n=
2,
n=
1
跃迁
,
从
n=
4
向
n=
3,
n=
2,
n=
1,
从
n=
3
向
n=
2,
n=
1,
从
n=
2
向
n=
1
跃迁
,
故这群氢原子自发跃迁时最多能
发出
=
10
条不同频率的谱线
.
故选
C
.
-
38
-
6
.
氢原子
能级图如图所示
,
当氢原子从
n=
3
的能级跃迁到
n=
2
的能级时
,
辐射光的波长为
656 nm,
下列判断正确的是
(
)
A.
氢原子从
n=
2
跃迁到
n=
1
的能级时
,
辐射
光的波长大于
656 nm
B.
当氢原子从
n=
4
的能级跃迁到
n=
2
的
能级
时
,
辐射出的光子不能使逸出功
为
2
.
25
eV
的钾发生光电效应
C.
一个处于
n=
4
能级上的氢原子向低能级跃迁时最多产生
6
种谱线
D.
用能量为
1
.
0 eV
的光子照射处于
n=
4
能级上的氢原子
,
可以使氢原子电离
-
39
-
答案
:
D
解析
:
氢原子从
n=
2
跃迁到
n=
1
的能级时
,
辐射光的能量大于氢原子从
n=
3
跃迁到
n=
2
能级时辐射光的能量
,
根据
E
=
可知
,
辐射光的波长一定小于
656
nm
.
故
A
错误
;
从
n=
4
能级跃迁
到
n=
2
能级时辐射出的光子能量为
2
.
55
eV,
大于金属的逸出功
,
能使钾发生光电效应
,
故
B
错误
;
一个处于
n=
4
能级上的氢原子向低能级跃迁时最多产生
3
种谱线
,
故
C
错误
;
当处于
n=
4
的氢原子吸收的能量大于或等于
0
.
85
eV
时
,
将会被电离
,
故
D
正确
.
故选
D
.
-
40
-
原子核及核能
命题角度
原子核
核反应方程
高考真题体验
·
对方
向
1
.
(2019
全国
Ⅱ
·15)
太阳内部核反应的主要模式之一是质子
-
质子循环
,
循环的结果可表示
为
A.8 MeV B.16 MeV
C.26 MeV D.52 MeV
-
41
-
答案
:
C
解析
:
本题考查质能方程和核反应的理解
.
忽略正电子质量
,
根据质能方程
Δ
E=
Δ
mc
2
,
而
Δ
m=
4
m
p
-m
α
=
4
×
1
.
007
8
u-4.002
6
u
=
0
.
028
6
u,
又因
1
u
=
931
MeV
/c
2
,
所以
Δ
E=
0
.
028
6
×
931
MeV
=
26
.
626
6
MeV,C
正确
,A
、
B
、
D
错误
.
-
42
-
2
.
(
2018
全国
Ⅲ
·14)1934
年
,
约里奥
-
居里夫妇用
α
粒子轰击铝核
数和质量数分别为
(
)
A.15
和
28 B.15
和
30
C.16
和
30 D.17
和
31
答案
:
B
解析
:
已知
α
粒子的质量数是
4,
核电荷数为
2,
中子的质量数为
1,
不
可知
X
的核电荷数即原子序数为
15,
根据质量数守恒
,
可知
X
的质量数为
30,
选项
B
正确
.
-
43
-
3
.
(
2017
全国
Ⅰ
·17)
大科学工程
“
人造太阳
”
主要是将氘核聚变
反应
1
.
008 7 u,1 u
=
931 MeV/
c
2
.
氘核聚变反应中释放的核能约为
(
)
A.3
.
7 MeV B.3
.
3 MeV
C.2
.
7 MeV D.0
.
93 MeV
答案
:
B
3
.
015
0
u
-
1
.
008
7
u
=
0
.
003
5
u,
由
Δ
E=
Δ
mc
2
得
,Δ
E=
0
.
003
5
×
931
MeV≈3
.
3
MeV,
故选
B
.
-
44
-
4
.
(
2017
全国
Ⅱ
·15)
一静止的铀核放出一个
α
粒子衰变成钍核
,
衰变
A.
衰变后钍核的动能等于
α
粒子的动能
B.
衰变后钍核的动量大小等于
α
粒子的动量大小
C.
铀核的半衰期等于其放出一个
α
粒子所经历的时间
D.
衰变后
α
粒子与钍核的质量之和等于衰变前铀核的
质量
-
45
-
答案
:
B
解析
:
静止的铀核发生衰变
,
衰变过程中动量守恒
,
所以衰变后
α
粒子的动量和钍核的动量大小相等、方向相反
,
故选项
B
正确
;
由于
m
误
;
半衰期是指放射性元素的原子核有半数发生衰变所需要的时间
,
并不是放出一个
α
粒子所经历的时间
,
故选项
C
错误
;
铀核发生
α
衰变过程中有质量亏损
,
衰变后
α
粒子与钍核的质量和小于衰变前铀核的质量
,
故选项
D
错误
.
-
46
-
1
.
核反应的规律要记住
(1)
核反应过程一般都是不可逆的
,
所以核反应方程只能用单向箭头表示反应方向
,
而不能用等号连接
.
(2)
核反应的生成物一定要以实验为基础
,
不能只依据两个守恒规律杜撰出生成物来写核反应方程
.
(3)
核反应过程中遵守质量数和电荷数守恒
.
核反应过程遵循质量数守恒而不是质量守恒
,
核反应前后的总质量一般会发生变化
(
质量亏损
)
且释放出核能
.
(4)
无论哪种核反应方程
,
都必须遵循质量数、电荷数守恒
.
-
47
-
(5)
α
衰变的生成物是两种电荷数不同的
“
带电粒子
”,
反应前后系统动量守恒
,
因此反应后的两产物向相反方向运动
,
在匀强磁场中
,
受洛伦兹力作用各自做匀速圆周运动
,
且两轨迹圆相外切
,
应用洛伦兹力计算公式和向心力公式即可求解运动周期
,
根据电流的定义式可求解电流大小
.
2
.
核能的计算方法
①
利用爱因斯坦的质能方程计算核能
:
利用爱因斯坦的质能方程计算核能
,
关键是求出质量亏损
,
而求质量亏损主要是利用其核反应方程式
,
再利用质量与能量相当的关系求出核能
.
②
利用阿伏加德罗常数计算核能
:
求宏观物体原子核发生核反应过程中所释放的核能
,
一般利用核反应方程及其比例关系和阿伏加德罗常数
.
③
由动量守恒和能量守恒计算核能
:
由动量守恒定律和能量守恒定律来求
.
-
48
-
典题演练提能
·
刷高分
1
.
在
能源需求剧增的现代社会
,
核能作为一种新能源被各国竞相开发利用
,
核原料中的钚
(Pu)
是一种
具
有放射性的超铀元素
,
钚的一种
-
49
-
答案
:
C
解析
:
根据电荷数守恒和质量数守恒得
,X
的电荷数为
92,
质量数为
235,
则中子数为
235
-
92
=
143,A
错误
;
衰变发出的
γ
射线是频率很大
根据质能方程知
,
有能量放出
,
衰变过程总质量减少
,D
错误
.
-
50
-
-
51
-
答案
:
C
解析
:
在
常温下不能发生聚变
,
只有在高温下才能发生聚变
,
故
A
错误
;
根据质量数守恒和电荷数守恒得到
,
x
的质量数为
1,
电荷数为
0,
则
x
是中子
,
故
B
错误
;
该方程的质量亏损为
Δ
m=m
1
+m
2
-m
3
-m
4
,Δ
E=
Δ
mc
2
=
(
m
1
+m
2
-m
3
-m
4
)
c
2
,
故
C
正确
;
我国现阶段的核电站都是利用重核的裂变释放的能量来发电的
,
故
D
错误
.
-
52
-
3
.
(2019
江西南昌二模
)
太阳因核聚变释放出巨大的能量
,
其质量不断减少
.
太阳光从太阳射到月球表面的时间约
500 s,
月球表面每平方米每秒钟接收到太阳辐射的能量约为
1
.
4
×
10
3
J,
根据爱因斯坦质能方程
,
太阳每秒钟减少的质量最接近
(
)
A.4
×
10
9
kg B.4
×
10
12
kg
C.4
×
10
18
kg D.4
×
10
24
kg
答案
:
A
解析
:
由题可知
,
太阳每秒钟辐射的能量为
:
E=
4
π
r
2
×
1
.
4
×
10
3
J,
其中
r=
500
×
3
×
10
8
m,
由爱因斯坦质能方程可知
,Δ
m
=
,
代入解得
:Δ
m
≈4
.
4
×
10
9
kg,
故
A
正确
.
-
53
-
4
.
(
多选
)
原子核
的比结合能随质量数的变化图象如图所示
,
根据该曲线
,
下列判断正确的是
(
)
A.
中等质量核的比结合能大
,
这些核较稳定
-
54
-
答案
:
AC
解析
:
由图可知
,
中等质量的原子核的比结合能最大
,
所以中等质量的
-
55
-
5
.
下列
说法中正确的是
(
)
A.
结合能越大的原子不一定越稳定
B.
处于
n=
3
能级的一个氢原子向低能级跃迁
,
可放出
3
种色光
C.
不同金属发生光电效应的入射光的最低频率是相同的
答案
:
A
解析
:
比结合能的大小反映原子核的稳定程度
,
比结合能越大
,
原子中核子结合得越牢固
,
原子核越稳定
,
故结合能越大的原子不一定越稳定
,
故
A
正确
;
一个处于
n=
3
能级的氢原子向低能级跃迁时
,
最多可放出
2
种频率不同的光
,
故
B
错误
;
每种金属都有自己的极限频率
,
-
56
-
6
.
下列
说法正确的是
(
)
A.
放射性元素的半衰期与元素所处环境的温度有关
B.
α
、
β
、
γ
三种射线中
,
γ
射线的电离能力最强
D.
聚变是裂变的逆反应
答案
:
C
解析
:
放射性元素的半衰期与元素所处环境的温度无关
,
故
A
项错误
;
α
、
β
、
γ
三种射线中
,
α
射线的电离能力最强
,
γ
射线的穿透能力最强
.
故
B
项错误
;
卢瑟福通过实验发现质子的核反应方程是
核反应是核聚变
;
重核分裂成中等质量核的核反应是核裂变
,
聚变与裂变是不可逆的
.
故
D
项错误
.