2019届高考物理一轮复习 第十二章 近代物理（课件+练习）（打包8套）新人教版.zip

第十二章 近代物理第十二章 近代物理第十二章 近代物理电 子大于最小 值最大 值波 动粒子波粒二象大小××√××1第一节 光电效应(建议用时：60 分钟)一、单项选择题1．入射光照到某金属表面发生光电效应，若入射光的强度减弱，而频率保持不变，则下列说法中正确的是( )A．从光照射到金属表面上到金属发射出光电子之间的时间间隔将明显增加B．逸出的光电子的最大初动能减小C．单位时间内从金属表面逸出的光电子数目将减少D．有可能不发生光电效应解析：选 C.光电效应瞬时(10 －9 s)发生，与光强无关，A 错误；光电子的最大初动能只与入射光的频率有关，入射光的频率越大，最大初动能越大，B 错误；光电子数目多少与入射光的强度有关，光强减弱，单位时间内从金属表面逸出的光电子数目减少，C 正确；能否发生光电效应，只取决于入射光的频率是否大于极限频率，与光强无关，D 错误．2．(2018·太原质检)关于物质的波粒二象性，下列说法中不正确的是( )A．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B．运动的微观粒子与光子一样，当它们通过一个小孔时，都没有特定的运动轨道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D．实物的运动有特定的轨道，所以实物不具有波粒二象性解析：选 D.光具有波粒二象性是微观世界具有的特殊规律，大量光子运动的规律表现出光的波动性，而单个光子的运动表现出光的粒子性．光的波长越长，波动性越明显，光的频率越高，粒子性越明显．而宏观物体的德布罗意波的波长太小，实际很难观察到波动性，不是不具有波粒二象性，D 项错误．3．在光电效应的实验结果中，与光的波动理论不矛盾的是( )A．光电效应是瞬时发生的B．所有金属都存在极限频率C．光电流随着入射光增强而变大D．入射光频率越大，光电子最大初动能越大解析：选 C.按照光的波动理论，电子吸收光子的能量需要时间，因此光电效应不可能瞬时发生，这与光电效应具有瞬时性矛盾；按照光的波动理论，只要有足够长的时间，电子会吸收足够的能量，克服原子的束缚成为光电子，因此所有金属均可以发生光电效应，这与光电效应有极限频率矛盾；按照光的波动理论，照射光越强，电子获得的能量越大，2打出的光电子的最大初动能越大，这与光电效应中打出的光子的最大初动能与光强无关，而与照射光的频率有关矛盾；按照光的波动理论也可以得到光越强打出的光电子越多，光电流越大，因此 C 项正确．4．研究光电效应电路如图所示，用频率相同、强度不同的光分别照射密封真空管的钠极板(阴极 K)，钠极板发射出的光电子被阳极 A 吸收，在电路中形成光电流．下列光电流I 与 A、 K 之间的电压 UAK的关系图象中，正确的是( )解析：选 C.由于是强度不同的光照射同种钠极板，则遏止电压相同，强度不同，饱和光电流不同．选项 C 正确．5．(2017·高考上海卷)光子的能量与其( )A．频率成正比 B．波长成正比C．速度成正比 D．速度平方成正比解析：选 A.由 E＝ hν ＝ h ，可见光子的能量与其频率成正比、与其波长成反比，Acλ正确，B 错误；由于任意能量的光子在真空中传播的速度都是相同的，故 C、D 皆错误．6．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．光电效应实验装置示意图如图所示．用频率为 ν 的普通光源照射阴极 K，没有发生光电效应，换用同样频率为 ν 的强激光照射阴极 K，则发生了光电效应；此时，若加上反向电压 U，即将阴极 K 接电源正极，阳极 A 接电源负极，在KA 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， h 为普朗克常量， e 为电子电量)( )3A． U＝ － B． U＝ －hνe We 2hνe WeC． U＝2 hν － W D． U＝ －5hν2e We解析：选 B.以从阴极 K 逸出的且具有最大初动能的光电子为研究对象，由动能定理得：－ Ue＝0－ mv ①12 2m由光电效应方程得：nhν ＝ mv ＋ W(n＝2，3，4，…) ②12 2m由①②式解得： U＝ － (n＝2，3，4，…)，nhνe We故选项 B 正确．二、多项选择题7．如图所示，电路中所有元件完好，但光照射到光电管上，灵敏电流计中没有电流通过，其原因可能是( )A．入射光太弱 B．入射光波长太长C．光照时间短 D．电源正、负极接反解析：选 BD.入射光波长太长，入射光的频率低于截止频率时，不能发生光电效应，故选项 B 正确；电路中电源反接，对光电管加了反向电压，若该电压超过了遏止电压，也没有光电流产生，故选项 D 正确．8．1927 年戴维逊和革末完成了电子衍射实验，该实验是荣获诺贝尔奖的重大近代物理实验之一．如图所示的是该实验装置的简化图，下列说法正确的是( )4A．亮条纹是电子到达概率大的地方B．该实验说明物质波理论是正确的C．该实验再次说明光子具有波动性D．该实验说明实物粒子具有波动性解析：选 ABD.电子属于实物粒子，电子衍射实验说明电子具有波动性，说明物质波理论是正确的，与光的波动性无关，B、D 正确，C 错误；物质波也是概率波，亮条纹是电子到达概率大的地方，A 正确．9．用极微弱的可见光做双缝干涉实验，随着时间的增加，在照相底片上先后出现如图甲、乙、丙所示的图象，则( )A．图象甲表明光具有粒子性B．图象乙表明光具有波动性C．用紫外线观察不到类似的图象D．实验表明光是一种概率波解析：选 ABD.图象甲曝光时间短，通过光子数很少，呈现粒子性．图象乙曝光时间长，通过了大量光子，呈现波动性，故 A、B 正确；同时也表明光波是一种概率波，故 D 也正确；紫外线本质和可见光本质相同，也可以发生上述现象，故 C 错误．10．(2015·高考江苏卷)波粒二象性是微观世界的基本特征，以下说法正确的有( )A．光电效应现象揭示了光的粒子性B．热中子束射到晶体上产生衍射图样说明中子具有波动性C．黑体辐射的实验规律可用光的波动性解释D．动能相等的质子和电子，它们的德布罗意波长也相等解析：选 AB.光电效应现象、黑体辐射的实验规律都可以用光的粒子性解释，选项 A正确，选项 C 错误；热中子束射到晶体上产生衍射图样说明中子具有波动性，选项 B 正确；由德布罗意波长公式 λ ＝ 和 p2＝2 mEk知动能相等的质子和电子动量不同，德布罗意波长hp不相等，选项 D 错误．11．(2018·北京朝阳模拟)用绿光照射一个光电管，能产生光电效应．欲使光电子从阴极逸出时最大初动能增大，可以( )5A．改用红光照射 B．改用紫光照射C．改用蓝光照射 D．增加绿光照射时间解析：选 BC.光电子的最大初动能与照射时间或照射强度无关，而与入射光子的能量有关，入射光子的能量越大，光电子从阴极逸出时最大初动能越大，所以本题中可以改用比绿光光子能量更大的紫光、蓝光照射，以增大光电子从阴极逸出时的最大初动能．12.(2018·济南模拟)如图是某金属在光的照射下产生的光电子的最大初动能 Ek与入射光频率 ν 的关系图象．由图象可知( )A．该金属的逸出功等于 EB．该金属的逸出功等于 hν 0C．入射光的频率为 2ν 0时，产生的光电子的最大初动能为 ED．入射光的频率为 时，产生的光电子的最大初动能为ν 02 E2解析：选 ABC.由爱因斯坦光电效应方程 Ek＝ hν － W0知，当 ν ＝0 时－ W0＝ Ek，故W0＝ E，A 项正确；而 Ek＝0 时， hν ＝ W0即 W0＝ hν 0，B 项正确；入射光的频率为 2ν 0时产生的光电子的最大初动能 Ekm＝2 hν 0－ hν 0＝ hν 0＝ E，C 项正确；入射光的频率为 时，ν 02不会发生光电效应，D 错误．13．产生光电效应时，关于逸出光电子的最大初动能 Ek，下列说法正确的是( )A．对于同种金属， Ek与照射光的强度无关B．对于同种金属， Ek与照射光的波长成反比C．对于同种金属， Ek与照射光的时间成正比D．对于同种金属， Ek与照射光的频率成线性关系解析：选 AD.发生光电效应，一个电子获得一个光子的能量， Ek＝ hν － W0，所以 Ek与照射光的强度无关，与光照射的时间无关，A 正确，C 错误；由 Ek＝ hν － W0＝ h － W0可知cλEk与 λ 并非成反比关系，B 错误；由 Ek＝ hν － W0可知， Ek与照射光的频率成线性关系，D 正确．14．(2018·陕西师大附中检测)用 a、 b 两种不同频率的光分别照射同一金属板，发现当 a 光照射时验电器的指针偏转， b 光照射时指针未偏转，以下说法正确的是 ( )6A．增大 a 光的强度，验电器的指针偏角一定减小B． a 光照射金属板时验电器的金属小球带负电C． a 光在真空中的波长小于 b 光在真空中的波长D．若 a 光是氢原子从 n＝4 的能级向 n＝1 的能级跃迁时产生的，则 b 光可能是氢原子从 n＝5 的能级向 n＝2 的能级跃迁时产生的解析：选 CD.增大 a 光的强度，从金属板中打出的光电子数增多，验电器带电荷量增大，指针偏角一定增大，A 错误； a 光照射到金属板时发生光电效应现象，从金属板中打出电子，金属板带正电，因此，验电器的金属小球带正电，B 错误；发生光电效应的条件是入射光的频率大于金属的极限频率，因此 a 光的频率大于 b 光的频率， a 光在真空中的波长小于 b 光在真空中的波长，C 正确；氢原子从 n＝4 的能级向 n＝1 的能级跃迁时产生的光子能量大于氢原子从 n＝5 的能级向 n＝2 的能级跃迁时产生的光子能量，D 正确．1第一节 光电效应1．(2017·高考北京卷)2017 年年初，我国研制的“大连光源”——极紫外自由电子激光装置，发出了波长在 100 nm(1 nm＝10 －9 m)附近连续可调的世界上最强的极紫外激光脉冲．大连光源因其光子的能量大、密度高，可在能源利用、光刻技术、雾霾治理等领域的研究中发挥重要作用．一个处于极紫外波段的光子所具有的能量可以电离一个分子，但又不会把分子打碎．据此判断，能够电离一个分子的能量约为(取普朗克常量 h＝6.6×10 －34 J·s，真空光速 c＝3×10 8 m/s) ( )A．10 －21 J B．10 －18 JC．10 －15 J D．10 －12 J解析：选 B.由题意知，电离一个分子的能量等于照射分子的光子能量，E＝ hν ＝ h ≈2×10 －18 J，故选项 B 正确．cλ2．(高考江苏卷)已知钙和钾的截止频率分别为 7.73 ×1014 Hz 和 5.44×1014 Hz，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( )A．波长 B．频率C．能量 D．动量解析：选 A.根据爱因斯坦光电效应方程 mv ＝ hν － W.由题知 W 钙 W 钾 ，所以钙逸出12 2m的光电子的最大初动能较小．根据 p＝ 及 p＝ 和 c＝ λν 知，钙逸出的光电子的特2mEkhλ点是：动量较小、波长较长、频率较小．选项 A 正确，选项 B、C、D 错误．3．(多选)(2018·河北保定模拟)如图所示，这是一个研究光电效应的电路图，下列叙述中正确的是( )A．只调换电源的极性，移动滑片 P，当电流表示数为零时，电压表示数为遏止电压 U0的数值2B．保持光照条件不变，滑片 P 向右滑动的过程中，电流表示数将一直增大C．不改变光束颜色和电路，增大入射光束强度，电流表示数会增大D．阴极 K 需要预热，光束照射后需要一定的时间才会有光电流解析：选 AC.只调换电源的极性，移动滑片 P，电场力对电子做负功，当电流表示数为零时，则有 eU＝ mv ，那么电压表示数为遏止电压 U0的数值，故 A 项正确；当其他条件不12 2m变， P 向右滑动，加在光电管两端的电压增加，光电子运动更快，由 I＝ 得电流表读数变qt大，若电流达到饱和电流，则电流表示数不会增大，B 项错误；只增大入射光束强度时，单位时间内光电子数变多，电流表示数变大，C 项正确；因为光电效应的发生是瞬间的，阴极 K 不需要预热，所以 D 项错误．4．小明用金属铷为阴极的光电管，观测光电效应现象，实验装置示意图如图甲所示．已知普朗克常量 h＝6.63×10 －34 J·s.(1)图甲中电极 A 为光电管的________(选填“阴极”或“阳极”)；(2)实验中测得铷的遏止电压 Uc与入射光频率 ν 之间的关系如图乙所示，则铷的截止频率 ν c＝________Hz，逸出功 W0＝________J；(3)如果实验中入射光的频率 ν ＝7.00×10 14Hz，则产生的光电子的最大初动能Ek＝________J.解析：(1)在光电效应中，电子向 A 极运动，故电极 A 为光电管的阳极．(2)由题图可知，铷的截止频率 ν c为 5.15×1014 Hz，逸出功W0＝ hν c＝6.63×10 －34 ×5.15×1014 J≈3.41×10 －19 J.(3)当入射光的频率为 ν ＝7.00×10 14Hz 时，由 Ek＝ hν － hν c得，光电子的最大初动能为Ek＝6.63×10 －34 ×(7.00－5.15)×10 14 J≈1.23×10 －19 J.答案：(1)阳极(2)5.15×1014[(5.12～5.18)×10 14均视为正确] 3.41×10 －19 [(3.39～3.43)×10 －19均视为正确](3)1.23×10－19 [(1.21～1.25)×10 －19 均视为正确]第十二章 近代物理少数极少数正 电 荷 质 量不 连续稳 定吸收Em－ En不 连续自 发贝 克勒 尔 原子核放射性 放射性α β γ质 子 核子质 子质 子数＋中子数质 子数 中子数位置化学放出吸收mc2Δmc2电 荷数√√√××××1第二节 原子与原子核(建议用时：60 分钟)一、单项选择题1．(2017·高考上海卷)在同位素氢、氘、氚的核内具有相同的( )A．核子数 B．电子数C．中子数 D．质子数解析：选 D.同位素是指在原子核中的质子数相同而中子数不同的元素，故氢、氘、氚的核内具有相同的质子数，D 项正确．2．如图，放射性元素镭衰变过程中释放出 α、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( )A．①表示 γ 射线，③表示 α 射线B．②表示 β 射线，③表示 α 射线C．④表示 α 射线，⑤表示 γ 射线D．⑤表示 β 射线，⑥表示 α 射线解析：选 C.γ 射线为电磁波，在电场、磁场中均不偏转，故②和⑤表示 γ 射线，A、B、D 项错误；α 射线中的 α 粒子为氦的原子核，带正电，在匀强电场中，沿电场方向偏转，故③表示 α 射线，由左手定则可知在匀强磁场中 α 射线向左偏，故④表示 α 射线，C 项正确．3．(2015·高考天津卷)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( )A．天然放射现象说明原子核内部是有结构的B．电子的发现使人们认识到原子具有核式结构C．α 粒子散射实验的重要发现是电荷是量子化的D．密立根油滴实验表明核外电子的轨道是不连续的解析：选 A.天然放射现象说明原子核内部是有结构的，人们认识原子核的复杂结构是从天然放射现象开始的，选项 A 正确；电子的发现说明了原子是可以分割的，是由更小的微粒组成的，选项 B 错误；由 α 粒子散射实验建立了原子的核式结构模型，选项 C 错误；密立根油滴实验说明物质所带电荷量是量子化的，选项 D 错误．4．(2018·三明模拟)按照玻尔理论，一个氢原子中的电子从一半径为 ra的圆轨道自2发地直接跃迁到一半径为 rb的圆轨道上，已知 rarb，则在此过程中( )A．原子要发出某一频率的光子，电子的动能增大，原子的电势能减小，原子的能量也减小B．原子要吸收某一频率的光子，电子的动能减小，原子的电势能减小，原子的能量也减小C．原子要发出一系列频率的光子，电子的动能减小，原子的电势能减小，原子的能量也减小D．原子要吸收一系列频率的光子，电子的动能增大，原子的电势能增大，原子的能量也增大解析：选 A.由玻尔氢原子理论知，电子轨道半径越大，原子能量越大，当电子从 ra跃迁到 rb时，原子能量减小，放出光子；在电子跃迁过程中，库仑力做正功，原子的电势能减小；由库仑力提供电子做圆周运动的向心力，即 ＝ ， r 减小，电子速度增大，动ke2r2 mv2r能增大，综上所述可知 A 正确．5．质子、中子和氘核的质量分别为 m1、 m2和 m3.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)( )A．( m1＋ m2－ m3)c B．( m1－ m2－ m3)cC．( m1＋ m2－ m3)c2 D．( m1－ m2－ m3)c2解析：选 C.由质能方程 Δ E＝Δ mc2，其中 Δ m＝ m1＋ m2－ m3，可得 Δ E＝( m1＋ m2－ m3)c2，选项 C 正确，A、B、D 错误．6．(2018·江苏清江中学高三模拟)如图所示为氢原子的能级图，当氢原子从 n＝4 能级跃迁到 n＝2 能级时，辐射出光子 a；当氢原子从 n＝3 能级跃迁到 n＝1 能级时，辐射出光子 b，则下列说法中正确的是( )A．光子 a 的能量大于光子 b 的能量B．光子 a 的波长小于光子 b 的波长C． b 光比 a 光更容易发生衍射现象D．在同种介质中， a 光子的传播速度大于 b 光子的传播速度解析：选 D.氢原子从 n＝4 的能级跃迁到 n＝2 的能级的能级差小于从 n＝3 的能级跃迁到 n＝1 的能级时的能级差，根据 Em－ En＝ hν ，知光子 a 的能量小于光子 b 的能量，故A 错误；光子 a 的频率小于光子 b 的频率，所以 b 的频率大，波长小，所以 a 光更容易发3生衍射，故 B、C 错误；光子 a 的频率小，则折射率小，根据 v＝ 知，光子 a 在介质中的cn传播速度大于光子 b 在介质中的传播速度，故 D 正确．二、多项选择题7．(2015·高考广东卷)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：X＋Y→ He＋ H＋4.9 MeV 和 H＋ H→ He＋X＋17.6 MeV，下列表述正42 31 21 31 42确的有( )A．X 是中子B．Y 的质子数是 3，中子数是 6C．两个核反应都没有质量亏损D．氘和氚的核反应是核聚变反应解析：选 AD.核反应方程遵守核电荷数守恒和质量数守恒，则由H＋ H→ He＋X＋17.6 MeV 知 X 为 n，由 X＋Y→ He＋ H＋4.9 MeV 知 Y 为 Li，其中 Y21 31 42 10 42 31 63的质子数是 3，中子数也是 3，选项 A 正确，选项 B 错误；两个核反应都释放出核能，故都有质量亏损，选项 C 错误；X＋Y→ He＋ H＋4.9 MeV 是原子核的人工转变，42 31H＋ H→ He＋ n＋17.6 MeV 为轻核聚变，选项 D 正确．21 31 42 108．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( )A. H＋ H→ He＋ n 是核聚变反应31 21 42 10B. H＋ H→ He＋ n 是 β 衰变31 21 42 10C. U＋ n→ Ba＋ Kr＋3 n 是核裂变反应23592 10 14456 8936 10D. U＋ n→ Xe＋ Sr＋2 n 是 α 衰变23592 10 1405 9438 10解析：选 AC.β 衰变时释放出电子( e)，α 衰变时释放出氦原子核( He)，可知选0－ 1 42项 B、D 错误；选项 A 中一个氚核和一个氘核结合成一个氦核并释放出一个中子是典型的核聚变反应；选项 C 中一个 U235 原子核吸收一个中子，生成一个 Ba 原子核和一个 Kr 原子核并释放出三个中子是典型的核裂变反应，故选项 A、C 正确．9．(2016·高考全国卷Ⅲ改编)一静止的铝原子核 Al 俘获一速度为 1.0×107 m/s 的2713质子 p 后，变为处于激发态的硅原子核 Si，下列说法正确的是( )2814A．核反应方程为 p＋ Al― → Si2713 2814B．核反应过程中系统动量守恒C．核反应过程中系统能量不守恒D．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解析：选 AB.核反应方程满足质量数守恒和电荷数守恒，A 项正确；微观粒子相互作用过程中，满足动量守恒定律，B 项正确；题述核反应过程属于“二合一”形式的完全非弹4性碰撞，机械能有损失，但对于封闭的系统，能量仍然守恒，C 项错误；核反应过程中的机械能有损失，故存在质量亏损现象，D 项错误．10．(2018·东北三校联考)如图所示，氢原子可在下列各能级间发生跃迁，设从 n＝4到 n＝1 能级辐射的电磁波的波长为 λ 1，从 n＝4 到 n＝2 能级辐射的电磁波的波长为λ 2，从 n＝2 到 n＝1 能级辐射的电磁波的波长为 λ 3，则下列关系式中正确的是( )A． λ 1λ 2 D． ＝ ＋1λ 3 1λ 1 1λ 2解析：选 AB.已知从 n＝4 到 n＝1 能级辐射的电磁波的波长为 λ 1，从 n＝4 到 n＝2 能级辐射的电磁波的波长为 λ 2，从 n＝2 到 n＝1 能级辐射的电磁波的波长为 λ 3，则λ 1、 λ 2、 λ 3的关系为 h h h ，即 ， λ 1 ， λ 3λ 2，又 hcλ 1 cλ 3 cλ 2 1λ 1 1λ 3 1λ 3 1λ 2＝ h ＋ h ，即 ＝ ＋ ，则 ＝ － ，即正确选项为 A、B.cλ 1 cλ 3 cλ 2 1λ 1 1λ 3 1λ 2 1λ 3 1λ 1 1λ 2三、非选择题11．(2018·石家庄模拟)实验室考查氢原子跃迁时的微观效应．已知氢原子能级图如图所示，氢原子质量为 mH＝1.67×10 －27 kg.设原来处于静止状态的大量激发态氢原子处于n＝5 的能级状态．(1)求氢原子由高能级向低能级跃迁时，可能发射出多少种不同频率的光；(2)若跃迁后光子沿某一方向飞出，且光子的动量可以用 p＝ 表示( h 为普朗克常量，hνcν 为光子频率， c 为真空中光速)，求发生电子跃迁后氢原子的最大反冲速率．(保留三位有效数字)解析：(1)不同频率的光的种类为N＝C ＝ ＝10(种)．255×42(2)由动量守恒5mHvH＝ p 光子 ＝ 知：hνc当 ν 最大时，反冲速率 vH最大又 hν ＝ E5－ E1＝－0.54 eV－(－13.6)eV＝13.06 eV＝2.090×10 －18 J故 vH＝ ＝ m/s＝4.17 m/s.hνcmH 2.090×10－ 183.0×108×1.67×10－ 27答案：(1)10 种 (2)4.17 m/s12．海水中含有丰富的氘，完全可充当未来的主要能源．两个氘核的核反应产生一个He 核和一个粒子，其中氘核的质量为 2.013 0 u，氦核的质量为 3.015 0 u，中子的质量32为 1.008 7 u．(1 u＝931.5 MeV)，求：(1)写出核反应方程；(2)核反应中释放的核能；(3)在两个氘核以相等的动能 0.35 MeV 进行对心碰撞，并且核能全部转化为机械能的情况下，反应中产生的粒子和氦核的动能．解析：(1)核反应方程为： H＋ H→ He＋ n.21 21 32 10(2)核反应中的质量亏损为 Δ m＝2 mH－ mHe－ mn，由 Δ E＝Δ mc2可知释放的核能：Δ E＝(2 mH－ mHe－ mn)c2＝2.14 MeV.(3)把两个氘核作为一个系统，碰撞过程系统的动量守恒，由于碰撞前两氘核的动能相等，其动量等大反向，因此反应前后系统的总动量为零，即 mHevHe＋ mnvn＝0；反应前后系统的总能量守恒，即 mHev ＋ mnv ＝Δ E＋2 EkH，又因为 mHe∶ mn＝3∶1，所以12 2He 12 2nvHe∶ vn＝1∶3，由以上各式代入已知数据得： EkHe＝0.71 MeV， Ekn＝2.13 MeV.答案：(1) H＋ H→ He＋ n (2)2.14 MeV 21 21 32 10(3)2.13 MeV 0.71 MeV1第二节 原子与原子核1．(2017·高考上海卷)由放射性元素放出的氦核流被称为( )A．阴极射线 B．α 射线C．β 射线 D．γ 射线解析：选 B.在天然放射现象中，放出 α、β、γ 三种射线，其中 α 射线属于氦核流，选项 B 正确．2．(2016·高考上海卷)研究放射性元素射线性质的实验装置如图所示．两块平行放置的金属板 A、 B 分别与电源的两极 a、 b 连接，放射源发出的射线从其上方小孔向外射出．则( )A． a 为电源正极，到达 A 板的为 α 射线B． a 为电源正极，到达 A 板的为 β 射线C． a 为电源负极，到达 A 板的为 α 射线D． a 为电源负极，到达 A 板的为 β 射线解析：选 B.从题图可以看出，到达两极板的粒子做类平抛运动，到达 A 极板的粒子在初速度方向的位移小于到达 B 板的粒子在初速度方向的位移，粒子在初速度方向做匀速直线运动，则根据公式 x＝ v0t＝ v0 ，两个粒子初速度 v0相差不大，两极板间电压 U 相同，md2qU放射源与两极板的距离 也相同，而电子的 小得多，所以电子在初速度方向的位移小，故d2 mq达到 A 极板的是 β 射线， A 极板带正电， a 为电源的正极，故选项 B 正确．3．(多选)如图为氢原子的能级示意图，则下列对氢原子跃迁的理解正确的是( )A．由高能级向低能级跃迁时辐射出来的光子一定不能使逸出功为 3.34 eV 的金属发生光电效应B．大量处于 n＝4 能级的氢原子向 n＝1 能级跃迁时，向外辐射 6 种不同频率的光子2C．大量处于 n＝3 能级的氢原子向 n＝1 能级跃迁时，用发出的光照射逸出功为 3.34 eV 的金属，从金属表面逸出的光电子的最大初动能为 8.75 eVD．如果用光子能量为 10.3 eV 的光照射处于 n＝1 能级的氢原子，则该能级的氢原子能够跃迁到较高能级解析：选 BC.氢原子从高能级向低能级跃迁时放出的光子的能量等于前后两个能级之差，当氢原子从高能级跃迁到基态时放出的光子的能量最小值为－3.4 eV－(－13.6 eV)＝10.2 eV，大于 3.34 eV，所以一定能使逸出功为 3.34 eV 的金属发生光电效应，A 错误；大量处于 n＝4 能级的氢原子向基态跃迁时，辐射光子的种类为 C ＝ ＝6，B 正确；244×32大量处于 n＝3 能级的氢原子向 n＝1 能级跃迁时，辐射出的光子能量最大为－1.51 eV－(－13.6 eV)＝12.09 eV，用此光子照射逸出功为 3.34 eV 的金属，由爱因斯坦光电效应方程可得该金属的最大初动能为 12.09 eV－3.34 eV＝8.75 eV，C 正确；当氢原子由低能级向高能级跃迁时，氢原子吸收的光子能量一定等于两能级之间的能量差，而由氢原子的能级图可知任何两能级间的能量差都不等于 10.3 eV，因此不能使 n＝1 能级的氢原子跃迁到较高的能级，D 错误．4．(1) Th(钍)经过一系列 α 衰变和 β 衰变，变成 Pb(铅)．以下说法中错误的23290 20882是( )A．铅核比钍核少 8 个质子B．铅核比钍核少 16 个中子C．共经过 4 次 α 衰变和 6 次 β 衰变D．共经过 6 次 α 衰变和 4 次 β 衰变(2)约里奥·居里夫妇因发现人工放射性元素而获得了 1935 年的诺贝尔化学奖，他们发现的放射性元素 P 衰变成 Si 的同时放出另一种粒子，这种粒子是________．3015 3014解析：(1)设 α 衰变次数为 x，β 衰变次数为 y，由质量数守恒和电荷数守恒得232＝208＋4 x，90＝82＋2 x－ y，解得 x＝6， y＝4，C 错误，D 正确；铅核、钍核的质子数分别为 82、90，故 A 正确；铅核、钍核的中子数分别为 126、142，故 B 正确．(2)写出衰变方程 P→ Si＋ e，故这种粒子为 e(正电子)．3015 3014 0＋ 1 0＋ 1答案：见解析