高考物理一轮复习 14.4 天然放射现象、核反应、核能 教学案

【2013高考考纲解读】
1.掌握原子核的组成、放射性、半衰期、放射性同位素的应用等基本问题.
2.会书写核反应方程，能区分核反应的种类和根据质能方程求解核能问题.
3.了解裂变反应、聚变反应的特点与应用，射线的危害与应用．
【重点知识梳理】
一、天然放射现象、原子核的组成
[基础导引]
1．用符号表示以下原子核：(1)铀238；(2)有6个中子的碳原子核；(3)质量数为14的碳原子核；(4)电荷数为8、质量数为17的氧原子核；(5)α粒子
2．说出以下原子核的质子数、中子数：(1)4019K；(2)6629Cu；(3)22286Rn.
[知识梳理]
1．天然放射现象
(1)天然放射现象
元素________地放出射线的现象，首先由____________发现．天然放射现象的发现，说明__________还具有复杂的结构．
(2)放射性和放射性元素
物质发射某种看不见的射线的性质叫__________．
具有放射性的元素叫________________．
2．原子核
(1)原子核的组成
①原子核由______和______组成，质子和中子统称为______．
②原子核的核电荷数＝________数，原子核的质量数＝________________.
③X元素原子核的符号为A Z X，其中A表示__________，Z表示____________．
(2)同位素：具有相同____________、不同____________的原子，因为在元素周期表中的________相同，同位素具有相同的________性质．
二、核反应
[基础导引]
1．写出下列各放射性元素的α衰变方程：(1)23490Th(钍核)；(2)6629Cu(铜核)．
2．写出下列各放射性元素的β衰变方程：(1)24483Bi(铋核)；(2)21084Po(钋核)．
3.23892U(铀核)衰变为22286Rn(氡核)要经过____次α衰变，____次β衰变．
4．已知钍234的半衰期是24天，1 g钍经过120天后还剩多少？
5．完成下列核反应方程．
原子核________地放出某种粒子而转变为新核的变化叫做原子核的________．放射性元素衰变时放出的射线共有三种：______射线，____射线和____射线．
(1)按照衰变时放出粒子的不同又分为α衰变和β衰变．
α衰变和β衰变的比较
(2)γ射线：γ射线经常是伴随着α衰变或β衰变同时产生的．其实质是放射性原子核在发生α衰变或β衰变的过程中，产生的新核由于具有过多的能量(核处于激发态)而辐射出光子．
(3)半衰期是放射性元素的原子核有半数发生衰变所需的时间，它表示放射性元素衰变的快慢．
2．原子核的人工转变
用高能粒子轰击靶核，产生另一种新核的反应过程．
典型核反应：
(1)卢瑟福发现质子的核反应方程为：____________________________________________.
(2)查德威克发现中子的核反应方程为：
9
Be＋42He→126C＋10n.
4
(3)居里夫妇发现放射性同位素和正电子的核反应方程为：
________________________________________________________________________.
30
P→3014Si＋0＋1e.
15
3．核裂变和核聚变
(1)重核裂变
重核裂变：是重核分裂成中等质量的核的反应过程．如：
23592U＋1
n→14456Ba＋8936Kr＋______10n.
由重核裂变产生的中子使裂变反应能持续地进行的过程称为____________，发生链式反应的条件是：裂变物质的体积____________临界体积．
[基础导引]
已知22688Ra，22286Rn，42He的原子质量分别是226.025 4 u，222.017 5 u，4.002 6 u．求出22688Ra 在α衰变22688Ra→22286Rn＋42He中放出的能量(以电子伏特为单位)．
[知识梳理]
1．核力：核子间的作用力．核力是短程强引力，作用范围在1.5×10－15 m之内，只在________的核子间发生作用．
2．核能：________结合为原子核时释放的能量或原子核分解为核子时吸收的能量，叫做原子核的________能，亦称核能．
3．质能方程、质量亏损
爱因斯坦质能方程E＝________，原子核的质量必然比组成它的核子的质量和要小Δm，这就是质量亏损．由质量亏损可求出释放的核能ΔE＝________.
【高频考点突破】
(1)设放射性元素A Z X 经过n 次α衰变和m 次β衰变后，变成稳定的新元素A ′
Z ′Y ，则表示该
核反应的方程为
A Z X→A ′Z ′Y ＋n 4
2He ＋m
0－1e
根据电荷数守恒和质量数守恒可列方程 A ＝A ′＋4n ，Z ＝Z ′＋2n －m
(2)确定衰变次数，因为β衰变对质量数无影响，先由质量数的改变确定α衰变的次数，然后再根据衰变规律确定β衰变的次数．
2．对半衰期的理解
(1)根据半衰期的概念，可总结出公式 N 余＝N 原(12)t /τ，m 余＝m 原(1
2
)t /τ
式中N 原、m 原表示衰变前的放射性元素的原子数和质量，N 余、m 余表示衰变后剩余的放射性元素的原子数和质量，t 表示衰变时间，τ表示半衰期．
(2)影响因素：放射性元素衰变的快慢是由原子核内部因素决定的，跟原子所处的物理状态(如温度、压强)或化学状态(如单质、化合物)无关．
特别提醒 近几年高考中多次考到半衰期的理解与计算． 典例剖析
例1 (1)关于天然放射现象，下列说法正确的是 ( )
(2)(2011·山东理综·38(1))碘131核不稳定，会发生β衰变，其半衰期为8天． ①碘131核的衰变方程：131 53I→______________(衰变后的元素用X 表示)． ②经过________天有75%的碘131核发生了衰变．
跟踪训练1 一个氡核222 86Rn 衰变成钋核218
84Po 并放出一个粒子，其半衰期为3.8天.1 g 氡经过7.6天衰变掉氡的质量，以及222 86Rn 衰变成218
84Po 的过程放出的粒子是 ( )
A．0.25 g，α粒子B．0.75 g，α粒子
C．0.25 g，β粒子D．0.75 g，β粒子
考点二核反应方程及反应类型
考点解读
核反应的四种类型
特别提醒 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，不能用等号连接．
2．核反应的生成物一定要以实验为基础，不能凭空只依据两个守恒规律杜撰出生成物来写核反应方程．
3．核反应遵循质量数守恒而不是质量守恒；遵循电荷数守恒．
典例剖析
例2 .2011年3月11日，日本发生九级大地震，造成福岛核电站严重的核泄漏事故．在泄
漏的污染物中含有131I和137Cs两种放射性核素，它们通过一系列衰变产生对人体有危害的辐射．在下列四个式子中，有两个能分别反映131I和137Cs的衰变过程，它们分别是________和________(填入正确选项前的字母).131I和137Cs原子核中的中子数分别是________和________．
思维突破
1．电荷数守恒和质量数守恒是正确书写核反应方程式的关键．
2．熟记几种核反应类型的基本概念．
跟踪训练2关于核衰变和核反应的类型，下列表述正确的有()
考点三核力与核能的计算
考点解读
1．核力
(1)含义：原子核里的核子间存在互相作用的核力，核力把核子紧紧束缚在核内，形成稳定的原子核．
(2)特点：①核力是强相互作用的一种表现；
②核力是短程力，作用范围在1.5×10－15 m之内．因此每个核子只跟它的相邻核子间才有核力作用．
2．核能
(1)质量亏损：组成原子核的核子质量与原子核的质量之差．
(2)质能方程：一定的能量和一定的质量相联系，物体的总能量和它的质量成正比，即E ＝mc2.
方程的含义是：物体具有的能量与它的质量之间存在简单的正比关系，物体的能量增大，质量也增大；物体的能量减少，质量也减少．
①核子在结合成原子核时出现质量亏损Δm，其能量也要相应减少，即ΔE＝Δmc2；
②原子核分解成核子时要吸收一定的能量，相应的质量增加Δm，吸收的能量为ΔE＝Δmc2.
典例剖析
能．
思维突破 1.核能的计算方法
(1)根据ΔE＝Δmc2计算，计算时Δm的单位是“kg”，c的单位是“m/s”，ΔE的单位是“J”．
(2)根据ΔE＝Δm×931.5 MeV计算．因1原子质量单位(u)相当于931.5 MeV的能量，所以计算时Δm的单位是“u”，ΔE的单位是“MeV”．
(3)根据核子比结合能来计算核能
原子核的结合能＝核子比结合能×核子数．
2．利用质能方程计算核能时，不能用质量数代替质量进行计算．
跟踪训练3太阳因核聚变释放出巨大的能量，同时其质量不断减少．太阳每秒钟辐射出的能量约为4×1026J，根据爱因斯坦质能方程，太阳每秒钟减少的质量最接近()
A．1036 kg B．1018 kg C．1013 kg D．109 kg 考点四核能与动量守恒的综合性问题
典例剖析
例4钚的放射性同位素23994Pu静止时衰变为铀核激发态23592U*和α粒子，而铀核激发态23592U*立即衰变为铀核23592U，并放出能量为0.097 MeV的γ光子．已知：23994Pu、23592U 和α粒子的质量分别为m Pu＝239.052 1 u、m U＝235.043 9 u和mα＝4.002 6 u,1 u的质量相当于931.5 MeV的能量．
(1)写出衰变方程；
(2)已知衰变放出的光子的动量可忽略，求α粒子的动能．
思维突破
1．先求质量亏损．
2．用ΔE＝mc2计算释放的核能．
3．注意核衰变后，新核不只是能量守恒，动量也守恒．
跟踪训练4如图1所示，两个相切的圆表示一个静止的原子核发生
某种衰变后，释放出来的粒子和反冲核在磁场中运动的轨迹，可以判断()
例5目前，在居室装修中经常用到花岗岩、大理石等装饰材料，这些材料都不同程度地含有放射性元素，下列有关放射性元素的说法中正确的是() A．β射线与γ射线一样都是电磁波，但穿透本领远比γ射线弱
B．氡的半衰期为3.8天，4个氡原子核经过7.6天后就一定只剩下1个氡原子核
C.23892U衰变成20682Pb要经过6次β衰变和8次α衰变
D．放射性元素发生β衰变时所释放的电子是原子核内的中子转化为质子时产生的
误区警示错解1：不明确射线的本质，误认为射线即电磁波，错选A.
错解2：不理解半衰期是统计规律，只有对大量原子核才成立，因而错选B.
错解3：不清楚β衰变产生的本质原因，以为是原子核内本来就有电子而漏选D.
正确解析β射线是电子流，γ射线才是电磁波，选项A错；半衰期的意义只有对大量原子核才成立，选项B错；23892U衰变成20682Pb，质量数减少了32，因此发生了32/4＝8次α衰变，α衰变8次则核电荷数要减少16，实际核电荷数减少10，因此发生了16－10＝6次β衰变，C 正确；β衰变时所释放的电子是原子核内的中子转化为质子时产生的，D正确．答案CD
正本清源对于衰变，要记住以下三点：(1)三种射线的产生、本质和特性；(2)半衰期只对大量原子核才有意义；(3)衰变次数的计算顺序是先算α衰变后算β衰变.
跟踪训练5某放射性元素经过11.4天有7/8的原子核发生了衰变，该元素的半衰期为()
A．11.4天B．7.6天C．5.7天D．3.8天基础再现
一、
量数核电荷数(2)质子数中子数
位置化学
二、
基础导引 1.(1)234 90Th→230 88Ra＋42He
(2)6629Cu→6227Co＋42He
2．(1)244 83Bi→244 84Po＋0－1e
(2)210 84Po→210 85At＋0－1e
3．42 4.1
32g
5．(1)2210Ne(2)42He(3)14 6C
知识梳理 1.自发衰变αβγ(1)42He0－1e 2.(1)14 7N＋42He→17 8O＋11H
(3)2713A1＋42He→3015P＋10n 3.(1)3链式反应大于等于(2)质量较大10n热核反应
三、
基础导引 4.937 0×106 eV
知识梳理 1.相邻 2.核子结合 3.mc2Δmc2
课堂探究
例1(1)D(2)①13154X＋0－1e②16
例4 (1)239 94Pu→235 92U *＋42He 235 92U *→235 92U ＋γ(或239 94Pu→235 92U ＋42He ＋γ)
(2)5.034 MeV 跟踪训练4 AC 跟踪训练5 D 【高考真题解析】 【2012高考】
（2012•重庆）以下是物理学史上3个著名的核反应方程：x ＋37Li ―→2y ，y ＋ 714N ―→x ＋ 817O ，y ＋49Be ―→z ＋ 612C.x 、y 和z 是3种不同的粒子，其中z 是( )
A ．α粒子
B ．质子
C ．中子
D ．电子 【答案】C
【解析】将上述三个方程相加，整理后得37Li ＋ 714N ＋49Be ―→ 817O ＋ 612C ＋z ，根据电荷数守恒和质量数守恒，z 的质量数为1，电荷数为0，为中子，C 正确．
【考点定位】原子物理
（2011·上海）1．在光电效应实验中，用单色光照时某种金属表面，有光电子逸出，则光电子的最大初动能取决于入射光的 （ ）
（A ）频率 （B ）强度
（C ）照射时间
（D ）光子数目
【答案】A
【解析】根据爱因斯坦的光电效应方程：2
12
h W mv ν-=，光电子的最大初动能只与入射光的频率在关，与其它无关，选项A 正确。

【考点定位】光电效应、光的本性
（2011·上海）2．下图为红光或紫光通过双缝或单缝所呈现的图样，则 （ ）
（A）甲为紫光的干涉图样（B）乙为紫光的干涉图样
（C）丙为红光的干涉图样（D）丁为红光的干涉图样
【考点定位】原子物理
（2011·上海）3．与原子核内部变化有关的现象是（）
（A）电离现象（B）光电效应现象
（C）天然放射现象（D）α粒子散射现象
【答案】C
【解析】电离现象是原子核外的电子脱离原子核的束缚，与原子核内部无关因此A不对光电效应说明光的粒子性同样也与原子核内部无关，B不对
天然放射现象是从原子核内部放出α、β、γ三种射线，说明原子核内部的复杂结构，放出α、β后原子核就变成了新的原子核，因此C正确
α粒子散射现象说明原子有核式结构模型，与原子核内部变化无关，D不对
【考点定位】原子物理
（2011·上海）4．根据爱因斯坦的“光子说”可知（）
（A）“光子说”本质就是牛顿的“微粒说”
（B）光的波长越大，光子的能量越小
（C）一束单色光的能量可以连续变化
（D）只有光子数很多时，光才具有粒子性
【答案】B
【解析】爱因斯坦的“光子说”认为光是一份一份的不连续的它并不否定光的波动性，而牛顿的“微粒说”而波动说是对立的，因此A不对
在爱因斯坦的“光子说”中光了的能量；
C
E h h
ν
λ
==可知波长越长，光子的能量越小，
因此C正确。

某一单色光，波长恒定，光子的能量也是恒定的，因此C不对
大量光子表现为波动性，而少数光子才表现为粒子性，因此D不对。

【考点定位】原子物理
（2011·上海）9．某种元素具有多种同位素，反映这些同位素的质量数A与中子数N关系的是图（）
【答案】B
【解析】某种元素中质子数与中子数基本相当，质量数等于质子数与中子数之和，因此当中子数N增多时，质量数A也会增大，因此A、D两个选项不对，只能从B、C两个选项中选，又因为氢原子中只有一个质子，无中子，也就是中子数N为零时，质量数A不为零，因此只有B正确
【考点定位】原子物理
（2011·上海）5．在轧制钢板时需要动态地监测钢板厚度，其检测装置由放射源、探测器等构成，如图所示。

该装置中探测器接收到的是（）（A）x射线（B）α射线
（C）β射线（D）γ射线
【答案】D
【解析】首先，放射源放出的是α射线、β射线、γ射线，无x射线，A不对，另外α
射线穿透本领最弱，一张纸就能挡住，而β射线穿透本领较强能穿透几毫米厚的铝板，γ射线穿透本领最强可以穿透几厘米厚的铅板，而要穿过轧制钢板只能是γ射线，因此D 正确
【考点定位】原子物理
（2012·广东）18.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. 32411120H H He n +→+是核聚变反应
B. 32411120H H He n +→+是β衰变
C.
235
1140941
920543802U n Xe Sr n +→++是核裂变反应
D ．2351140941
920543802U n Xe Sr n +→++是α衰变
【答案】AC
【解析】两个轻核聚合成一个较重的核的反应为核聚变反应，故A 对B 错。

重核被中子轰击后分裂成二个中等质量的原子核并放出若干个中子的反应为核裂变反应，故C 对D 错。

原子核放出α或β粒子后变成另一种原子核的反应称为原子核的衰变。

原子核的衰变的反应物只有一种，故AC 选项正确。

【考点定位】原子物理
（2012·山东）38．（8分）【物理—物理3-5】（1）氢原子第n 能级的能量为1
2
n E E n =
，其中1E 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1ν；若氢原子由第2能级跃迁到基态，发出光子的频率为2ν，则
1
2
νν= 。

（2）光滑水平轨道上有三个木块A 、B 、C ，质量分别为3A m m =、B C m m m ==，开始时B 、C 均静止，A 以初速度向右运动，A 与B 相撞后分开，B 又与C 发生碰撞并粘在一起，此后A 与B 间的距离保持不变。

求B 与C 碰撞前B 的速度大小。

38．（1）1
4
【解析】 根据跃迁公式n m E E h -=ν即可解得。

（2）设AB 碰撞后，A 的速度为，B 与C 碰撞前B 的速度为，B 与V 碰撞后粘在一起的速度为，由动量守恒定律得
对A 、B 木块：
0A A A B B
m v m v m v =+
① 对B 、C 木块：()B B
B C m v m m v
=+
②
由A 与B 间的距离保持不变可知A
v v
=
③
联立①②③式，代入数据得065B
v v =
④ 【考点定位】原子物理 19.模块3-5试题（12分）
（1）（2012·海南）产生光电效应时，关于逸出光电子的最大初动能E k ，下列说法正确的是
A ．对于同种金属，E k 与照射光的强度无关
B ．对于同种金属，E k 与照射光的波长成反比
C ．对于同种金属，E k 与光照射的时间成正比
D ．对于同种金属，
E k 与照射光的频率成线性关系
E ．对于不同种金属，若照射光频率不变，E k 与金属的逸出功成线性关系 【答案】ADE
（2）（2012·海南）一静止的23892U 核经α衰变成为23490Th 核，释放出的总动能为4.27MeV 。

问
此衰变后23490Th 核的动能为多少MeV(保留1位有效数字)？
【答案】0.07 MeV 【解析】：
根据题意知，此α衰变的衰变方程为23892U→23490Th+4
2He 。

根据动量守恒定律得，m αv α= m Th v Th ，
式中，m α和m Th 分别为α粒子和23490Th 核的质量，v α和v Th 分别为α粒子和23490Th 核的速
度的大小。

由题设条件知，
12m αv α2+1
2
m Th v Th 2 =E k ， Th m m α
=4234
式中E k =4.27MeV ，是α粒子和23490Th 核的总动能。

联立解得：
12m Th v Th 2 =Th
+m m m α
αE k 。

代入数据得，衰变后23490Th 核的动能为
1
2
m Th v Th 2 =0.07 MeV 。

【考点定位】此题考查动量守恒定律、衰变及其相关知识。

（2012·福建）29、【原题】[物理-选修3-5]（本题共有两小题，每小题6分，共12分。

每小题只有一个选项符合题意）
（1）关于近代物理，下列说法正确的是________。

（填选项前的字母） A ．α射线是高速运动的氦原子 B.核聚变反应方程
表示质子
C.从金属表面逸出的光电子的最大初动能与照射光的频率成正比
D.玻尔将量子观念引入原子领域，其理论能够解释氦原子光谱的特征
（2）如图，质量为M 的小船在静止水面上以速率V 0 向右匀速行驶，一质量为m 的救生员站在船尾，相对小船静止。

若救生员以相对水面速率v 水平向左跃入水中，则救生员跃出后小船的速率为______。

（填选项前的字母）
（2011·天津）1．下列说法正确的是
A．采用物理或化学方法可以有效地改变放射性元素的半衰期
B．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
C．从高空对地面进行遥感摄影是利用紫外线良好的穿透能力
D．原子核所含核子单独存在时的总质量小于该原子核的质量
【答案】B
【解析】放射性元素的半衰期是由原子核决定的，温度、压强、是否与其他元素化合都不能改变原子核，因此采用物理或化学方法不能改变半衰期，A错误。

由玻尔理论知道氢原子从激发态跃迁到基态时，能量减少，会放出光子，B正确。

从高空对地面进行遥感摄影是利用红外线良好的穿透能力，C错误。

核子结合成原子核时，质量亏损，因此原子核所含核子单独存在时的总质量大于该原子核的质量，D错误。

【考点定位】本题考查半衰期，玻尔氢原子模型、能级跃迁，红外线、紫外线的性质及应用，质量亏损。

（2011·四川）17．如图为氢原子能级示意图的一部分，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
B．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
C．处于不同能级时，核外电子在各处出现的概率是一样的
D．从高能级向低能级跃迁时，氢原子核一定向外放出能量
【答案】：A
（2011·北京）20. “约瑟夫森结”由超导体和绝缘体制成。

若在结两端加恒定电压U，则它会辐射频率为v的电磁波，且与U成正比，即v = kU。

已知比例系数k仅与元电荷e的2倍和普朗克常量h有关。

你可能不了解此现象为机理，但仍可运用物理学中常用的方法，在下列选项中，推理判断比例系数k的值可能为
A．B．C．2eh D．
【答案】：B
【解析】：根据题中给出的v=kU，和普朗克能量子E=hv可知E=hKU，则k=，再根据电流做功W=UIt=qU，k=，选B。

另外本题也可根据单位制判断，由v=kU可得k的单位为，B选项中的单位为，所以B正确。

【考点定位】本题属于新信息题，考查普朗克能量子E=hv公式，同时也考查单位制。

属于中等难度题。

（2011·北京）13. 一个氢原子从n = 3能级跃迁到n = 2能级，该氢原子
A．放出光子，能量增加B．放出光子，能量减少
C．吸收光子，能量增加D．吸收光子，能量增加
【答案】：B
【解析】：氢原子从n = 3的高能级跃迁到n = 2的低能级，能量减少，减少的能量以光子的形式放出，B正确
【考点定位】本题考查了玻尔氢原子模型，能级跃迁。

（2012·江苏）C. [选修3-5](12 分)
(1)如图所示是某原子的能级图,a 、b 、c 为原子跃迁所发出的三种波长的光. 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 _______
(2)一个中子与某原子核发生核反应,生成一个氘核,其核反应方程式为 _____________. 该反应放出的能量为Q,则氘核的比结合能为 _____________.
(3)A 、B 两种光子的能量之比为2 :1,它们都能使某种金属发生光电效应,且所产生的光电子最大初动能分别为EA 、EB . 求A 、B 两种光子的动量之比和该金属的逸出功.
【解析】
量守恒等等
（2012·全国新课标卷）35.[物理——选修3-5]（15分）
（1）（6分）氘核和氚核可发生热核聚变而释放巨大的能量，该反应方程为：21H+31H→42He+x ，式中x 是某种粒子。

已知：21H 、31H 、42He 和粒子x 的质量分别为2.0141u 、3.0161u 、4.0026u 和1.0087u ；1u=931.5MeV/c 2，c 是真空中的光速。

由上述反应方程和数据可知，粒子x 是__________，该反应释放出的能量为_________ MeV （结果保留3位有效数字）
（2）（9分）如图，小球a 、b 用等长细线悬挂于同一固定点O 。

让球a 静止下垂，将球b 向右拉起，使细线水平。

从静止释放球b
之间的最大偏角为60°。

忽略空气阻力，求
（i）两球a、b的质量之比；
（ii）两球在碰撞过程中损失的机械能与球b在碰前的最大动能之比。

【考点定位】本考点主要考查核聚变、动量守恒、机械能守恒、能量守恒 （2011·上海）21．
Co 6027
发生一次β衰变后变为Ni 核，其衰变方程为
________________________；在该衰变过程中还发出频率为ν1、ν2的两个光子，其总能量为_____________________。

【答案】6027Co →6028Ni ＋ 0－1
e ，h （ν1＋ν2）， 【解析】衰变方程满足质量数守恒和电量数守恒；根据光子的能量E= h ν，可知两个光子总能量为h （ν1＋ν2）
【考点定位】原子物理 【2011高考】
18 （2011全国卷1）.已知氢原子的基态能量为E ，激发态能量21/n E E n =，其中n=2,3…。

用h 表示普朗克常量，c 表示真空中的光速。

能使氢原子从第一激发态电离的光子的最大波长为
143hc E -
B. 12hc E -
C.14hc E -
D. 1
9hc E - 解析：原子从n=2跃迁到+∞所以
124E hc
E E λ
+∞=-=-
故：1
4hc
E λ=-选C 19（2011海南）.模块3-5试题（12分）
（1）（4分）2011年3月11日，日本发生九级大地震，造成福岛核电站的核泄漏事故。

在泄露的污染物中含有131I 和137Cs 两种放射性核素，它们通过一系列衰变产生对人体有危害的辐射。

在下列四个式子中，有两个能分别反映131
I 和
137
Cs 衰变过程，它们分别是_______
和__________（填入正确选项前的字母）。

131I 和137
Cs 原子核中的中子数分别是________和
_______.
A.X 1→137
156
0Ba n + B.X 2
→1310541Xe e -+ C.X 3→13756Ba +01e - D.X 4→13154Xe +1
1p
解析：由质量数和核电荷数守恒可以得出正确选项 B C 78 82
（2）（8分）一质量为2m 的物体P 静止于光滑水平地面上，其截面如图所示。

图中ab 为粗糙的水平面，长度为L ；bc 为一光滑斜面，斜面和水平面通过与ab 和bc 均相切的长度可忽略的光滑圆弧连接。

现有一质量为m 的木块以大小为v 0的水平初速度从a 点向左运动，在斜面上上升的最大高度为h ，返回后在到达a 点前与物体P 相对静止。

重力加速度为g 。

求
（i ）木块在ab 段受到的摩擦力f ； （ii ）木块最后距a 点的距离s 。

解析：（i ）设木块和物体P 共同速度为v,两物体从开始到第一次到达共同速度过程由动量和能量守恒得：0(2)mv m m v =+ ①
22011
(2)22
mv m m v mgh fL =+++② 由①②得：20(3)
3m v gh f L
-=③
（ii ）木块返回与物体P 第二次达到共同速度与第一次相同（动量守恒）全过程能量守恒得：
22011
(2)(2)22
mv m m v f L s =++-④ 由②③④得：202063v gh s L v gh
-=-
35（2011全国理综）.【物理——选修3-5】
（1）在光电效应试验中，某金属的截止频率相应的波长为0λ，该金属的逸出功为______。

若用波长为λ（λ<
λ0）单色光做实验，则其截止电压为______。

已知电子的电荷量，真空
中的光速和布朗克常量分别为e ，c 和h
（2）如图，ABC 三个木块的质量均为m 。

置于光滑的水平面上，BC 之间有一轻质弹簧，弹簧的两端与木块接触可不固连，将弹簧压紧到不能再压缩时用细线把BC 紧连，使弹簧不能伸展，以至于BC 可视为一个整体，现A 以初速υ0沿BC 的连线方向朝B 运动，与B 相碰并粘合在一起，以后细线突然断开，弹簧伸展，从而使C 与A ，B 分离，已知C 离开弹簧后的速度恰为υ0，求弹簧释放的势能。

解析：（1）由极限逸νh w =和λ
νc
=
得0
λc
h
w =逸
由爱因斯坦质能方程逸w c
h
E k -=λ
和Ue E k =得λ
λλ
λ00-=
e hc U 截止
（2）设碰后A 、B 和C 的共同速度的大小为v ，由动量守恒得03mv mv = ① 设C 离开弹簧时，A 、B 的速度大小为1v ，由动量守恒得0123mv mv mv += ② 设弹簧的弹性势能为p E ，从细线断开到C 与弹簧分开的过程中机械能守恒，有
202122
1)2(21)3(21mv v m E v m p +=+ ③ 由①②③式得弹簧所释放的势能为2
03
1mv E p = ④
1（2011天津）．下列能揭示原子具有核式结构的实验是 A ．光电效应实验 B ．伦琴射线的发现
C ．α粒子散射实验
D ．氢原子光谱的发现
（2011山东）（8分）【物理-物理3-5】
碘131核 不稳定，会发生β衰变，其半衰变期为8天。

①碘131核的衰变方程：
（衰变后的元素用X 表示）。

②经过________天 75%的碘131核发生了衰变。

如图所示，甲、乙两船的总质量（包括船、人和货物）分别为10m 、12m ，两船沿同一直
线同一方向运动，速度分别为20v、0v。

为避免两船相撞，乙船上的人将一质量为m的货物沿水平方向抛出甲船，甲船上的人将货物接住，求抛出货物的最小速度。

（不计水的阻力）
解析：
2（2011上海）．卢瑟福利用 粒子轰击金箔的实验研究原子结构，正确反映实验结果的示意图是
答案：D
3（2011上海）．用一束紫外线照射某金属时不能产生光电效应，可能使该金属产生光电效应的措施是
(A)改用频率更小的紫外线照射(B)改用X射线照射
(C)改用强度更大的原紫外线照射(D)延长原紫外线的照射时间
答案：B
9（2011上海）．天然放射性元素放出的三种射线的穿透。