量子论初步 原子核
【高中物理】高中物理实验：量子论初步和原子核
【高中物理】高中物理实验：量子论初步和原子核高中物理实验：量子理论和原子核的初步研究。
我希望学生们能在学习上取得成功！实验仪器：吸尘器、卫生纸(或镜头纸)、盖革计数器(j2554型)、停表(或普通手表、电钟等)、打字纸、方座支架(j1102型)实验目的：(1)测定空气中的放射性物质214pb衰变为214po的半衰期。
（2）了解如何使用微分皮计数器定量测定放射性物质的半衰期。
实验原理：泥土和岩石中一般都含有天然状态的铀-238及其衰变产物氡-222。
氡-222能穿过岩石和泥土从地下渗漏出来，对天然放射(本底辐射)水平有一定的贡献。
一般室内空气中总含有少量的氡-222。
它的α衰变的半衰期为3.8天。
当它经过两次α衰变后变为铅-214。
铅-214经β衰变变为铋-214，半衰期为27分钟;铋-214又经β衰变变为钋-214，半衰期为20分钟。
这些衰变产物粘附在室内的尘埃上，很容易用吸尘器收集。
这两种衰变的半衰期总共约为45分钟(即由214pb衰变为214po的半衰期)，这个时间比较适合学生进行半衰期的测定。
而且通常收集的少量样品，可以控制在盖革计数器计数每分钟约60-80次(其中包括背景辐射约15-20次)。
这使得学生可以用口头计数进行测定，增加了实验的直觉可信度。
教师操作：(1)用卫生纸(2-4层)蒙住吸尘器的进气管口，用橡皮筋将它固定，如图5.15-1所示。
开动吸尘器，约5分钟后停止。
取下卫生纸(这时它已受放射性物质污染)，将它用打字纸包住，放在远离盖革计数器的地方(或装在塑料盒中)备用。
（2）打开盖革计数器，在实验室中计算大约5分钟的背景辐射，并计算每分钟的平均背景辐射数。
(3)把包有放射源的打字纸固定在方座支架的夹具上;把盖革计数器固定在方座支架的另一夹具上。
使放射源与计数器靠近，它们之间的距离这样确定：以开始实验时，计数器每分钟计数约100次左右为宜。
（4）启动停车计时器进行计数。
每2分钟计数一次后，间隔为3分钟，然后再计数2分钟，。
量子论初步 原子核一章末检测
量子论初步 原子核一章末检测一、选择题（共8小题,每小题6分,共48分）1.（2009·宁波质检）氢原子从n =3的激发态向低能级状态跃迁可能放出的光子中,只有一种光子不能使金属A 产生光电效应,则下列说法正确的是（ ）A .不能使金属A 产生光电效应的光子一定是从n =3激发态直接跃迁到基态放出的B .不能使金属A 产生光电效应的光子一定是从n =3激发态直接跃迁到n =2激发态时放出的C .从n =4激发态跃迁到n =3激发态,所放出的光子一定不能使金属A 产生光电效应D .从n =4激发态跃迁到基态,所放出的光子一定不能使金属A 产生光电效应答案 BC2.某核反应方程为X He H H 423121+→+.已知H 21的质量为2.013 6 u ,H 31的质量为3.018 0 u ,42He 的质量为4.002 6 u ,X 的质量为1.008 7 u .则下列说法中正确的是（ ）A .X 是质子，该反应释放能量B .X 是中子，该反应释放能量C .X 是质子，该反应吸收能量D .X 是中子，该反应吸收能量答案 B 3.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α、β、γ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( )A.氡的半衰期为3.8天,若取4个氡原子核,经7.6天后就一定剩下一个原子核了B.β衰变所释放的电子是原子核内的中子转化成质子和电子所产生的C.γ射线一般伴随着α或β射线产生,在这三种射线中,γ射线的穿透能力最强,电离能力最弱D.发生α衰变时,生成核与原来的核相比,中子数减少了4个答案 BC4.中子和质子结合成氘核,同时放出γ光子,核反应方程是11H+10n →21H+γ,以下说法中错误．．的 是( )A.反应后氘核的质量一定小于反应前质子和中子的总质量B.反应前后质量数不变,因而质量不变C.由核子组成原子核一定向外释放能量D.光子所具有的能量为Δmc2,Δm为反应中的质量亏损,c为光速答案 B5.在下列四个方程中,X1、X2、X3和X4各代表某种粒子235 92U+1n→14156Ba+9236Kr+3X130 15P→3014Si+X2238 92U→23490Th+X3234 90Th→23491Pa+X4以下判断中错误．．的是( )A.X1是中子B.X2是质子C.X3是α粒子D.X4是电子答案 B6.下列说法中正确的是( )A.放射性元素的原子核内的核子有半数发生变化所需的时间就是半衰期B.光导纤维内芯的折射率比外套小,光传播时在内芯与外套的界面发生全反射C.当放射性元素的原子外层电子具有较高能量时,将发生β衰变D.放射性的原子核发生衰变后产生的新核从高能级向低能级跃迁时,辐射出γ射线答案 D7.美国研究人员正在研制一种新型镍—铜长效电池,它是采用铜和半衰期长达100年的放射性同位素镍63(6328Ni)这两种金属作为长寿命电池的材料.将镍63置于中央,四周包上铜皮,利用镍63发生β衰变时释放电子给铜片,用镍63和铜片作电池两极,为外接负载提供电能.下列有关该电池的说法正确的是( )A.镍63的衰变方程是6328Ni→01-e+6329CuB.镍63的衰变方程是6328Ni→01-e+6229CuC.外接负载时镍63的电势比铜片高D.该电池内电流方向是从铜片到镍答案 ACD8.(2009·海口模拟)某同学采用如图所示的实验装置来研究光电效应现象.当用某一频率的光照射光电管的阴极K时,会发生光电效应现象,电流计中有电流通过.闭合开关S ,在阳极A 和阴极K 之间加上反向电压,通过调节滑动变阻器的滑片逐渐增大电压,直至电流计中电流恰好为零,此时电压表的电压值称为反向截止电压.现有频率为ν的绿光照射阴极,测量到反向截止电压为U ,设电子电荷量为e ,普朗克常量为h ,则( )A.逸出的光电子的最大初动能为eUB.阴极K 的逸出功W =h ν-eUC.如改用紫光照射,则光电子的最大初动能一定增加D.如改用紫光照射,则阴极K 的逸出功一定发生变化答案 ABC二、计算论述题(共4小题,共52分,其中9、10小题各12分,11、12小题各14分)9.物理学家们普遍相信太阳发光是由于其内部不断发生从氢核到氦核的核聚变反应.根据这一理论,在太阳内部4个氢核(11H)转化成一个氦核(42He)和两个正电子(01e)并放出能量.已知质子质量m p =1.007 3 u,α粒子质量αm =4.001 5 u,电子的质量m e =0.000 5 u,1 u 的质量对应931.5 MeV 的能量.(1)写出该热核反应方程.(2)一次这样的热核反应过程中释放出多少兆电子伏的能量?(结果保留四位有效数字)答案 (1)411H →42He+201e (2)24.87 MeV10.已知氢原子基态的电子轨道半径r 1=0.53×10-10 m,基态的能级值为E 1=-13.6 eV.(1)求电子在n =1的轨道上运动形成的等效电流.(2)有一群氢原子处于量子数n =3的激发态,画出能级图,在图上用箭头标明这些氢原子能发出哪几条光谱线.(3)计算这几条光谱线中最长的波长.答案 (1)1.05×10-3 A (2)(3)6.58×10-7m11.2006年,我国自行设计并研制的“人造太阳”——托卡马克实验装置运行获得重大进展,这标志着我国已经迈入可控热核反应领域先进国家行列.该反应所进行的聚变过程是21H+31H →42He+10n,反应原料氘(21H)富存于海水中,而氚(31H)是放射性元素,自然界中不存在,但可以通过中子轰击锂核(63Li)的人工核转变得到.则(1)请把下列用中子轰击锂核(63Li)产生一个氚核(31H)和一个新核的人工核转变方程填写完整.63Li+ → +31H.(2)在(1)中,每生产1 g 的氚同时有多少个63Li 核实现了核转变?(阿伏加德罗常数N A 取6.0× 1023 mol -1)(3)一个氘核和一个氚核发生核聚变时,平均每个核子释放的能量为5.6×10-13 J,求该核聚变过程中的质量亏损.答案 (1)10n 42He (2)2.0×1023个 (3)3.1×10-29 kg 12.1930年科学家发现钋放出的射线贯穿能力极强,它甚至能穿透几厘米厚的铅板,1932年,英国年轻物理学家查德威克用这种未知射线分别轰击氢原子和氮原子,结果打出一些氢核和氮核,测量出被打出的氢核和氮核的速度,并由此推算出这种粒子的质量.若未知射线均与静止的氢核和氮核正碰,测出被打出的氢核最大速度为v H =3.3×107 m/s,被打出的氮核的最大速度v N =4.5×106 m/s,假定正碰时无机械能损失,设未知射线中粒子质量为m ,初速为v ,质子的质量为m ′.(1)推导被打出的氢核和氮核的速度表达式;(2)根据上述数据,推算出未知射线中粒子的质量m 与质子的质量m ′之比.(已知氮核质量为氢核质量的14倍,结果保留三位有效数字)答案 (1)v H =v H 2m m m + v N =v N 2m m m + (2)m m '=1.05。
高考物理一轮复习 第12章 量子论初步 原子核章末专题复习
第12章 量子论初步 原子核高考热点1|半衰期的计算半衰期的计算方法(1)半衰期是指原子核有半数发生衰变所经历的时间，它是由原子核内部因素决定的，与外界环境无关，由n ＝N ⎝ ⎛⎭⎪⎫12t τ，m ＝M ⎝ ⎛⎭⎪⎫12t τ可进行有关计算．(2)半衰期是原子核有半数发生衰变，变成新核，并不是原子核的数量、质量减少一半．(3)要理解半衰期公式中各物理量的含义，在公式n ＝N ⎝ ⎛⎭⎪⎫12t τ，m ＝M ⎝ ⎛⎭⎪⎫12tτ中，n 、m 分别表示衰变后尚未发生衰变的放射性元素的原子核数量和质量．测得某矿石中铀、铅质量比为1.16∶1，假设开始时矿石只含有铀238，发生衰变的铀238都变成了铅206.已知铀238的半衰期是4.5×109年，求矿石的年龄．【解析】 设开始时矿石中铀238的质量为m 0，经n 个半衰期后，剩余铀的质量为m 余，则m 余＝m 0⎝ ⎛⎭⎪⎫12n ，衰变掉的铀为m 0－m 余＝m 0⎣⎢⎡⎦⎥⎤1－⎝ ⎛⎭⎪⎫12n ，一个铀核衰变成一个铅核，设生成铅的质量为m ，则m 0⎣⎢⎢⎡⎦⎥⎥⎤1－⎝ ⎛⎭⎪⎫12n m ＝238206，得m ＝206238m 0⎣⎢⎡⎦⎥⎤1－⎝ ⎛⎭⎪⎫12n，根据题意有m 余m ＝1.161，即m 0⎝ ⎛⎭⎪⎫12n206238m 0⎣⎢⎡⎦⎥⎤1－⎝ ⎛⎭⎪⎫12n ＝1.161解得n ＝1，即t ＝τ＝4.5×109年． 【答案】 4.5×109年 [突破训练]1．约里奥·居里夫妇因发现人工放射性而获得了1935年的诺贝尔化学奖，他们发现的放射性元素3015P 衰变成3014Si 的同时放出另一种粒子，这种粒子是________，3215P 是3015P 的同位素，被广泛应用于生物示踪技术，1 mg 3215P 随时间衰变的关系如图121所示，请估算4 mg 的3215P 经多少天的衰变后还剩0.25 mg?图121【解析】 (1)由质量数守恒、电荷数守恒，可得：3015P ―→3014Si ＋0＋1e ，所以这种粒子是正电子0＋1e.(2)由3215P 随时间衰变的关系图可得，其半衰期τ＝14天由m 剩＝⎝ ⎛⎭⎪⎫12n m 0，且⎩⎪⎨⎪⎧m 剩＝0.25 mg m 0＝4 mg得n ＝4所以t ＝nτ＝56天． 【答案】＋1e 56天高考热点2|核反应方程的理解和种类1．核反应方程应注意以下几点：(1)必须遵守电荷数守恒、质量数守恒规律，有的还要考虑能量守恒规律(如裂变和聚变方程常含能量项)(2)核反应方程中的箭头(→)表示反应进行的方向，不能把箭头写成等号． (3)写核反应方程必须要有实验依据，决不能毫无根据地编造． 2．核反应类型有：衰变、人工转变、裂变、轻核聚变用中子轰击氧原子核的核反应方程式为168O ＋10n ―→a 7N ＋0b X ，对式中X 、a 、b 的判断正确的是( )A ．X 代表中子，a ＝17，b ＝1B ．X 代表正电子，a ＝17，b ＝－1C ．X 代表正电子，a ＝17，b ＝1D ．X 代表质子，a ＝17，b ＝1C [根据质量数、电荷数守恒可知a ＝17，b ＝8＋0－7＝1，因此X 可表示为0＋1e ，即正电子，故C 项正确，A 、B 、D 项错．][突破训练]2．现有三个核反应： ①2411Na→2412Mg ＋0－1e②23592U ＋10n ―→14156Ba ＋9236Kr ＋310n ③21H ＋31H→42He ＋10n 下列说法正确的是( )A ．①是裂变，②是β衰变，③是聚变B ．①是聚变，②是裂变，③是β衰变C ．①是β衰变，②是裂变，③是聚变D ．①是β衰变，②是聚变，③是裂变C [原子核的变化通常包括衰变、人工转变、裂变和聚变．衰变是指原子核放出α粒子和β粒子后，变成新的原子核的变化，像本题中的核反应①；原子核的人工转变是指在其它粒子的轰击下变成新的原子核的变化；裂变是重核分裂成质量较小的核，像核反应②；聚变是轻核结合成质量较大的核，像核反应③；综上所述，C 项正确．]高考热点3|氢原子跃迁的分析1．氢原子的能级公式和轨道公式设基态轨道的半径为r 1，量子数为n 的激发态轨道半径为r n ，则有：r n ＝n 2r 1(n ＝1,2,3…) 设基态能量为E 1，量子数为n 的激发态能量为E n ，则有：E n ＝E 1n2(n ＝1,2,3…) 对于氢原子而言，r 1＝0.53×10－10m ，E 1＝－13.6 eV2．量子数为n 的氢原子辐射光子数的判定方法如果是一个氢原子，向低能级跃迁时最多发出的光子数为(n －1)种；如果是一群氢原子，向低能级跃迁时最多发出的光子数为C 2n 种．(多选)氢原子能级如图122所示，当氢原子从n ＝3跃迁到n ＝2的能级时，辐射光的波长为656 nm.以下判断正确的是( )图122A ．氢原子从n ＝2跃迁到n ＝1的能级时，辐射光的波长大于656 nmB ．用波长为325 nm 的光照射，可使氢原子从n ＝1跃迁到n ＝2的能级C ．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D ．用波长为633 nm 的光照射，不能使氢原子从n ＝2跃迁到n ＝3的能级CD [氢原子从n ＝2能级跃迁到n ＝1能级时，辐射光的波长小于656 nm ，选项A 错误．一群处于n ＝3能级的氢原子向低能级跃迁时，可能辐射出的光谱线条数为3条，C 选项正确．根据当原子跃迁时，其光子能量必须等于两个能级的能量差可知，B 选项错误，D 选项正确．][突破训练]3．如图123中画出了氢原子的5个能级，并注明了相应的能量E n ，处在n ＝4的能级的一群氢原子向低能级跃迁时，能够发出若干种不同频率的光波．已知金属钾的逸出功为2.22 eV.在这些光波中，能够从金属钾的表面打出光电子的总共有( )【导学号：92492410】图123A．二种B．三种C．四种D．五种C[由题意和能级图知，能够发出6种不同频率的光波．当逸出功W＝hν0＜E n－E m时可产生光电子．代入数据E4－E3＝0.66 eV E3－E2＝1.89 eVE4－E2＝2.55 eV E3－E1＝12.09 eVE4－E1＝12.75 eV E2－E1＝10.20 eV显然总共有4种．]。
高考物理一轮复习：第十二章 量子论初步 原子核 第2节 核反应和核能(含解析)
第2节核反应和核能知识点1原子核的组成放射性及放射性同位素1．原子核的组成(1)原子核由质子和中子组成，质子和中子统称为核子．质子带正电，中子不带电．(2)基本关系①核电荷数＝质子数(Z)＝元素的原子序数＝核外电子数．②质量数(A)＝核子数＝质子数＋中子数．(3)X元素的原子核的符号为A Z X，其中A表示质量数，Z表示核电荷数．2．天然放射现象(1)天然放射现象：元素自发地放出射线的现象，首先由贝可勒尔发现．天然放射现象的发现，说明原子核具有复杂的结构．(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放射性．具有放射性的元素叫放射性元素．(3)三种射线：放射性元素放射出的射线共有三种，分别是α射线、β射线、γ射线．3．放射性同位素的应用与防护(1)同位素：具有相同质子数和不同中子数的原子核．(2)放射性同位素：有天然放射性同位素和人工放射性同位素两类，放射性同位素的化学性质相同．(3)应用：消除静电、工业探伤、作示踪原子等．(4)防护：防止放射性对人体组织的伤害．知识点2原子核的衰变、半衰期1．原子核的衰变(1)定义：原子核放出α粒子或β粒子，变成另一种原子核的变化．(2)分类：α衰变：A Z X→A－4Y＋42HeZ－2β衰变：A Z X→A Z＋1Y＋0－1eγ辐射：当放射性物质连续发生衰变时，原子核中有的发生α衰变，有的发生β衰变，同时伴随着γ辐射．(3)两个典型的衰变方程：①α衰变：23892U→23490Th＋42He；②β衰变：23490Th→23491Pa＋0－1e.2．半衰期(1)定义：放射性元素的原子核有半数发生衰变所需的时间．(2)影响因素：放射性元素衰变的快慢是由核内部自身的因素决定的，跟原子所处的化学状态和外部条件没有关系．知识点3核反应和核能1．核反应在核物理学中，原子核在其他粒子的轰击下产生新原子核的过程．在核反应中，质量数守恒，电荷数守恒．2．重核裂变(1)定义：质量数较大的原子核受到高能粒子的轰击而分裂成几个质量数较小的原子核的过程．(2)特点：①裂变过程中能够放出巨大的能量；②裂变的同时能够放出2～3(或更多)个中子；③裂变的产物不是唯一的．对于铀核裂变有二分裂、三分裂和四分裂形式，但三分裂和四分裂概率比较小．(3)典型的裂变反应方程：235U＋10n―→8936Kr＋14456Ba＋310n.92(4)链式反应：由重核裂变产生的中子使裂变反应一代接一代继续下去的过程．(5)临界体积和临界质量：裂变物质能够发生链式反应的最小体积及其相应的质量．(6)裂变的应用：原子弹、核反应堆．(7)反应堆构造：核燃料、慢化剂、镉棒、防护层．3．轻核聚变(1)定义：两轻核结合成质量较大的核的反应过程．轻核聚变反应必须在高温下进行，因此又叫热核反应．(2)特点：①聚变过程放出大量的能量，平均每个核子放出的能量，比裂变反应中每个核子放出的能量大3至4倍．②聚变反应比裂变反应更剧烈． ③对环境污染较少．④自然界中聚变反应原料丰富． (3)典型的聚变反应方程：21H ＋31H ―→42He ＋10n ＋17.6 MeV 4．核能核子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，叫做原子核的结合能，亦称核能．5．质能方程、质量亏损爱因斯坦质能方程E ＝mc 2，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 ＝Δmc 2.1．正误判断(1)原子核是由质子、中子、电子组成的．(×)(2)α射线、β射线、γ射线的组成是三种不同的粒子．(×) (3)半衰期与温度无关．(√)(4)重核裂变和轻核聚变都能释放核能．(√) (5)核反应中质量数守恒，故没有质量亏损．(×)2．[对放射性半衰期的考查]氡222衰变为钋218的半衰期为3.8天.20克氡222经7.6天后还剩下( )A ．10 gB ．5 gC ．2.5 gD ．1.25 gB [设发生衰变的原子的质量为m 0，经过t 时间后，剩余的质量为m ，则 m ＝m 0⎝ ⎛⎭⎪⎫12tτ，m ＝m 0⎝⎛⎭⎫12t τ＝20×⎝⎛⎭⎫127.63.8＝5 g ．故B 正确．] 3．[对核反应方程的考查](多选)下列说法正确的是( )A.15 7 N ＋11H →12 6 C ＋42He 是α衰变方程B.11H ＋21H →32He ＋γ是核聚变反应方程C.238 92U →23490Th ＋42He 是核裂变反应方程D.42He ＋2713Al →3015P ＋10n 是原子核的人工转变方程BD [核反应类型分四种，核反应的方程特点各有不同．衰变方程的左边只有一个原子核，右边出现α或β粒子．聚变方程的左边是两个轻核，右边是中等原子核．裂变方程的左边是重核与中子，右边是中等原子核．人工核转变方程的左边是氦核与常见元素的原子核，右边也是常见元素的原子核，由此可知B 、D 正确．]4．[对核能的考查]利用氦-3(32He)和氘进行的聚变安全无污染，容易控制．月球上有大量的氦-3，每个航天大国都将获取氦-3作为开发月球的重要目标之一．“嫦娥一号”探月卫星执行的一项重要任务就是评估月壤中氦-3的分布和储量．已知两个氘核聚变生成一个氦-3和一个中子的核反应方程是：221H →32He ＋10n＋3.26 MeV ，若有 2 g 氘全部发生聚变，则释放的能量是(N A 为阿伏加德罗常数)( )A ．0.5×3.26 MeVB ．3.26 MeVC ．0.5N A ×3.26 MeVD ．N A ×3.26 MeVC [2 g 氘发生题述核反应所释放的能量为22×2×N A ×3.26 MeV ＝0.5N A ×3.26 MeV .故C 正确．]1.α2.若A Z X →A ′Z ′Y ＋n 42He ＋m 0－1e则A ＝A ′＋4n ，Z ＝Z ′＋2n －m 解以上两式即可求出m 和n . 4．对半衰期的理解(1)半衰期是大量原子核衰变时的统计规律，对个别或少量原子核，无半衰期可言．(2)根据半衰期的概率，可总结出公式N 余＝N 原⎝ ⎛⎭⎪⎫12t τ，m 余＝m 原⎝ ⎛⎭⎪⎫12tτ.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 余表示衰变后尚未发生衰变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．[题组通关]1．(多选)关于天然放射性，下列说法正确的是( ) A ．所有元素都可能发生衰变B ．放射性元素与别的元素形成化合物时仍具有放射性C ．α、β和γ三种射线中，γ射线的穿透能力最强D ．一个原子核在一次衰变中可同时放出α、β和γ三种射线BC [自然界中绝大部分元素没有放射现象，选项A 错误；放射性元素的半衰期只与原子核结构有关，与其他因素无关，选项B 正确；α、β和γ三种射线电离能力依次减弱，穿透能力依次增强，选项C 正确；原子核发生衰变时，不能同时发生α和β衰变，γ射线伴随这两种衰变产生，故选项D 错误．]2．若元素A 的半衰期为4天，元素B 的半衰期为5天，则相同质量的A 和B ，经过20天后，剩下的质量之比m A ∶m B 为( )A ．30∶31B ．31∶30C ．1∶2D ．2∶1C [由m ＝m 0⎝ ⎛⎭⎪⎫12t τ有m A ＝⎝ ⎛⎭⎪⎫12204m 0，m B ＝⎝ ⎛⎭⎪⎫12205m 0，得m A ∶m B ＝1∶2.C 正确．]1．一个区别：静止的原子核在磁场中发生α衰变和β衰变时的轨迹不同，分别为相外切圆和相内切圆．2．两个结论：(1)原子核发生衰变时遵循电荷数守恒和质量数守恒．(2)每发生一次α衰变，原子核的质量数减小“4”，每发生一次β衰变，原子核的质子数增大“1”．1(1)熟记常见基本粒子的符号，是正确书写核反应方程的基础．如质子(11H)、中子(10n)，α粒子(42He)、β粒子(0－1e)、正电子(0+1e)、氘核(21H)、氚核(31H)等．(2)掌握核反应方程遵守的规律，是正确书写核反应方程或判断某个核反应方程是否正确的依据，由于核反应不可逆，所以书写核反应方程式时只能用“―→”表示反应方向．[题组通关]1．(多选)关于核衰变和核反应的类型，下列表述正确的有()A.23892U→23490Th＋42He是α衰变B.147N＋42He→178O＋11H 是β衰变C.21H＋31H→42He＋10n 是轻核聚变D.8234Se→8236Kr＋20－1e 是重核裂变AC[A为α衰变，B为原子核的人工转变，C为轻核聚变，D为β衰变，故A、C正确．]2．(2017·淮北模拟)铀是常用的一种核燃料，若它的原子核发生了如下的裂变反应：23592U＋10n→a＋b＋210n，则a＋b可能是()A.14156Ba＋9236Kr B．14054Xe＋9438SrC.14156Ba＋9338Sr D．14054Xe＋9336KrB[核反应过程中遵循质量数守恒和电荷数都守恒，A质量数不守恒，B质量数和电荷数都守恒，C电荷数不守恒，D质量数和电荷数都不守恒，故B正确．] 3．(2016·全国丙卷)一静止的铝原子核2713Al俘获一速度为1.0×107m/s的质子p后，变为处于激发态的硅原子核2814Si*.下列说法正确的是() A．核反应方程为p＋2713Al→2814Si*B．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E．硅原子核速度的数量级为105 m/s，方向与质子初速度的方向一致ABE[核反应过程中遵循质量数守恒和电荷数守恒，核反应方程为p＋2713Al →2814Si*，说法A正确．核反应过程中遵从动量守恒和能量守恒，说法B正确，说法C错误．核反应中发生质量亏损，生成物的质量小于反应物的质量之和，说法D错误．根据动量守恒定律有m p v p＝m Si v Si，碰撞后硅原子核速度的数量级为105 m/s，方向与质子初速度方向一致，说法E正确．]两点提醒1．核反应方程一定满足质量数守恒和电荷数守恒．2．在确定生成物是哪种元素时应先由电荷数守恒确定生成物的核电荷数．1.(1)方程E＝mc2的含义：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．(2)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.(3)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＝Δmc2.2．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．[题组通关]1．(多选)关于原子核的结合能，下列说法正确的是()A．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B．一重原子核衰变成α粒子和另一原子核，衰变产物的结合能之和一定大于原来重核的结合能C．铯原子核(13355Cs)的结合能小于铅原子核(20882Pb)的结合能D．比结合能越大，原子核越不稳定ABC[原子核分解成自由核子时，需要的最小能量就是原子核的结合能，选项A正确；重核衰变时释放能量，衰变产物更稳定，即衰变产物的比结合能更大，衰变前后核子数不变，所以衰变产物的结合能之和一定大于原来重核的结合能，选项B正确；铯核的核子数比铅核的核子数少，其结合能也小，选项C 正确；比结合能越大，原子核越稳定，选项D错误．]2．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：23994 Pu、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 c2＝931.5 MeV .(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.【解析】(1)衰变方程为239Pu―→23592U*＋42He，23592U*―→23592U＋γ.94或两式合并为239Pu―→23592U＋42He＋γ.94(2)上述衰变过程的质量亏损为Δm＝m Pu－m U－mα，由质能方程得ΔE＝Δmc2由能量守恒得ΔE＝E kU＋E kα＋Eγ设衰变后的铀核和α粒子的速度分别为v U和vα，则由动量守恒定律得m U v U＝mαvα又E kU＝12m Uv2U，E kα＝12mαv2α联立解得E kα＝m Um U＋mα[(m Pu－m U－mα)c2－Eγ]，代入题给数据得E kα＝5.034 MeV.【答案】(1)23994Pu―→23592U＋42He＋γ(2)5.034 MeV核能求解的思路方法1．应用质能方程解题的流程图：书写核反应方程→计算质量亏损Δm→利用ΔE＝Δmc2计算释放的核能2．在动量守恒方程中，各质量都可用质量数表示．3．核反应遵守动量守恒和能量守恒定律，因此我们可以结合动量守恒和能量守恒定律来计算核能．。
专题高考突破 量子初步 原子和原子核
第十六章 原子和原子核一、原子模型1．J ．J 汤姆生模型（枣糕模型）——1897年发现电子，认识到原子有复杂结构。
2．卢瑟福的核式结构模型（行星式模型）α粒子散射实验是用α粒子轰击金箔，结果：绝大多数α粒子穿过金箔后基本上仍沿原来的方向前进，但是有少数α粒子发生了较大的偏转。
这说明原子的正电荷和质量一定集中在一个很小的核上。
卢瑟福由α粒子散射实验提出模型：在原子的中心有一个很小的核，叫原子核，原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在原子核里，带负电的电子在核外空间运动。
由α粒子散射实验的实验数据还可以估算出原子核大小的数量级是10-15m 。
3．玻尔模型（引入量子理论）（1）玻尔的三条假设（量子化）①轨道量子化：原子只能处于不连续的可能轨道中，即原子的可能轨道是不连续的②能量量子化：一个轨道对应一个能级，轨道不连续，所以能量值也是不连续的，这些不连续的能量值叫做能级。
在这些能量状态是稳定的，并不向外界辐射能量，叫定态 ③原子可以从一个能级跃迁到另一个能级。
原子由高能级向低能级跃迁时，放出光子，在吸收一个光子或通过其他途径获得能量时，则由低能级向高能级跃迁。
原子在两个能级间跃迁时辐射或吸收光子的能量12E E h -=γ（量子化就是不连续性，n 叫量子数。
）（2）从高能级向低能级跃迁时放出光子；从低能级向高能级跃迁时可能是吸收光子，也可能是由于碰撞（用加热的方法，使分子热运动加剧，分子间的相互碰撞可以传递能量）。
原子从低能级向高能级跃迁时只能吸收一定频率的光子；而从某一能级到被电离可以吸收能量大于或等于电离能的任何频率的光子。
（如在基态，可以吸收E ≥13.6eV 的任何光子，所吸收的能量除用于电离外，都转化为电离出去的电子的动能）。
（3）玻尔理论的局限性。
由于引进了量子理论（轨道量子化和能量量子化），玻尔理论成功地解释了氢光谱的规律。
但由于它保留了过多的经典物理理论（牛顿第二定律、向心力、库仑力等），所以在解释其他原子的光谱上都遇到很大的困难。
2016年高考物理量子论初步和原子核
2016年高考物理量子论初步和原子核2016年高考物理试题中，量子论和原子核是必考内容。
量子论，是研究微观物质世界的基本物理理论，它在信息、计算机、通信等技术领域具有广泛的应用。
原子核，是物质世界构成的基本部分，研究原子核结构与变化规律可以深入理解物质的本质。
本文将从初步概念入手，全面阐述量子论和原子核的相关知识。
一、量子论初步量子理论是20世纪出现的，它突破了经典力学的桎梏，开启了物理世界的全新局面。
量子论达到了精度和理论的高峰，将成为人类探索微观领域的最强工具。
量子物理的基本概念包括：1.粒子波性粒子波性是指粒子固有的波特性。
20世纪初，普朗克提出能量量子化的理论，狄拉克进一步发展了粒子波性的观念。
粒子既具有粒子的位置和动量特性，又具有波的传播规律。
物理学家们深入研究粒子波性，为后来的量子力学奠定了理论基础。
2.量子力学量子力学是研究微观世界的基础科学理论。
它从微观粒子的运动状态出发，描述物体在不同状态下的行为。
简单来说，量子力学在微观领域中描述各种现象，它创造了描绘物理系统的数学语言和技术。
3.波函数波函数是量子力学中最重要的基本概念之一。
它是描述一个量子系统的函数，常用于计算量子力学中的各种物理量。
波函数的物理意义是描述量子物理系统中电子云的性质，包括密度、形状、能量等。
二、原子核原子核是指由质子和中子组成的核心部分。
原子核稳定性和反应性质对于许多物理学和化学领域的研究起着重要的作用。
原子核结构和原子核反应规律是物理实验与理论研究中的重要问题之一。
以下是原子核结构的基本内容：1.质子和中子质子是原子核中带正电的粒子。
质子和中子都是核子，共同组成原子核。
中子是与质子具有相同质量的中性粒子，它们通常呈现固有的结合状态，也就是在一起的状态。
核力负责使质子和中子结合在一起。
2.核荷数核荷数是指原子核中的质子数，相当于该原子在中性状态下的原子序数。
核荷数决定了原子核的性质，它与化学元素的周期表有密切关系。
高三物理知识结构化学习材料 量子论初步 原子核
高三物理知识结构化学习材料第十七章量子论初步原子核考纲要求：一．光电效应：1．光电效应现象：_________________________________________________________，___ ______________________________叫做光电子.2．光电效应的规律：⑴每种金属都有一个___________，当______________________________________时才会发生光电效应；当入射光的____________________________，无论光怎样强，也不会发生光电效应.⑵逸出的光电子的最大初动能与光的__________________无关，只与光的__________有关，且随着光的________的增加而增加.⑶当入射光的频率大于金属的极限频率，发生光电效应时，形成的光电流与_________成正比.⑷发生光电效应的时间很______，大约在_______S内.3．光子说：根据普朗克对电磁波的解释，爱因斯坦提出：光是一份一份的，每一份就是__________，光子的能量与它的_________成正比，即E=__________.4．光电效应方程：⑴金属的逸出功：_________________________________________________________叫做逸出功.⑵光电方程：____________________________________.例1：关于光电效应的规律，下列说法中正确的是：（）A.当某种色光照射到金属的表面时，能产生光电效应，则入射光的频率越高，产生的光电子的最大初动能越大B.当某种色光照射到金属表面上时，能产生光电效应，则入射光的强度越大，产生的光电子数越多C.同一频率的光照射不同金属，如果能产生光电效应，则逸出功大的金属产生的光电子的最大初动能也越大D.对某金属，入射光波长必须小于某一极限波长，才能产生光电效应例2：关于光电效应，下列说法中正确的是：（）A.动能最大的光电子的动能与入射光的频率成正比B.光电子的动能越大，光电子形成的光电流就越大C.光子本身所具有的能量取决于光子本身的频率D.用频率为ν1的绿光照射某金属发生了光电效应，则改用频率为ν2的红光照射该金属一定不发生光电效应例3：入射光照射到某金属表面上发生了光电效应，若入射光的强度减弱，而频率保持不变，那么：（）A.从光照至金属表面上到发射光电子之间的时间间隔将明显增加B.逸出光电子的最大初动能将减少C.单位时间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例4：如图所示，C为真空光电管，光电管的内半壁K涂有碱金属，正常使用时将它和电源、灵敏电流计、电键相连，下列说法错误的是：（）A.当电键断开时，用紫光照射光电管的内半壁K后，K板带正电B.正常使用时，a处为电源的正极，b处为电源的负极C.正常使用时，通过灵敏电流计G的电流方向是自上向下的D.在其它条件不变的情况下，增大照射光的强度，通过灵敏电流计的电流就增大例5：利用光电管研究光电效应实验如图所示，用极限频率为ν0的可见光照射阴极K，电流表中有电流通过，则（）A.用紫外光照射，电流表不一定有电流通过B.用红光照射时，电流表中一定无电流通过C.用频率为ν0的可见光照射K，当滑动变阻器的滑动触头移到A端，电流表中一定无电流通过D.用频率为ν0的可见光照射K，当滑动变阻器的滑动触头向B端滑动时，电流表的示数可能不变二．光的波粒二象性：1．光既具有波动性，又具有粒子性，，即光具有______________________.2.大量光子表现出它的____________，少量光子表现出__________；频率越低的光子越能表现出__________性，频率越高的光子表现出________.3.当有少量的光子照射到双缝干涉实验的装置中，感光照片上只是_____________，说明光与胶片作用时显示出它的__________，当有大量的光子照射或曝光时间较长时，感光照片上是_________________，说明光子在空间各点出现的可能性可用____________来描述，所以光是一种____________.例6：下列说法正确的是：（）A.光的粒子性说明每个光子就像一个极小的球体B.光是波，与橡皮绳上的波相似C.光的波动性是大量光子运动规律的表现，在干涉条纹中，那些光强度大的地方，光子到达的概率大D.在宏观现象中波动性和粒子性是对立的，在微观世界中是可以统一的三．物质波：一切运动的微观粒子都具有____________，其波长与动量的关系用德布罗意公式来表示________________，这种波叫做____________.四．原子的核式结构原子核：1．卢瑟福用α粒子轰击金箔，发现_____________α通过金箔后仍沿原方向运动，_________α粒子通过金箔后发生较大角度的偏转，_____________α粒子通过金箔后发生大角度的偏转，甚至超过180º。
高中物理 量子论初步 原子核(附答案)高考基础训练题
量子论初步原子核（附答案）1．人类对光的本性认识经历了曲折的过程．下列关于光的本性的陈述正确的是()A．牛顿的“微粒说”与爱因斯坦的“光子说”本质上都是一样的B．任何一个运动着的物体，都具有波动性C．麦克斯韦预言了光是一种电磁波D．光波是概率波2．在演示光电效应的实验中，原来不带电的一块锌板与灵敏验电器相连，用弧光灯照射锌板时，验电器的指针就张开一个角度，如图15－1－5所示，这时()A．锌板带正电，指针带负电B．锌板带正电，指针带正电C．锌板带负电，指针带正电图15－1－5 D．锌板带负电，指针带负电3．某单色光照射某金属时不能产生光电效应，则下述措施中可能使金属产生光电效应的是()A．延长光照时间B．增大光的强度C．换用波长较短的光照射D．换用频率较低的光照射4．(创新应用题)物理学家做了一个有趣的实验：在双缝干涉实验中，在光屏处放上照相底片，若减弱光流的强度，使光子只能一个一个地通过狭缝，实验结果表明，如果曝光时间不太长，底片上只出现一些不规则的点子；如果曝光时间足够长，底片上就会出现规则的干涉条纹，对这个实验结果有下列认识，正确的是()A．曝光时间不长时，出现不规则的点子，表现出光的波动性B．单个光子通过双缝后的落点无法预测C．干涉条纹中明亮的部分是光子到达机会较多的地方D．只有大量光子的行为才能表现出光的粒子性5．(2009年高考上海卷)光电效应的实验结论是：对于某种金属()A．无论光强多强，只要光的频率小于极限频率就不能产生光电效应B．无论光的频率多低，只要光照时间足够长就能产生光电效应C．超过极限频率的入射光强度越弱，所产生的光电子的最大初动能就越小D ．超过极限频率的入射光频率越高，所产生的光电子的最大初动能就越大6．A 和B 两种单色光均垂直照射到同一条直光纤的端面上，A 光穿过光纤的时间比B 光穿过的时间长，现用A 和B 两种光照射同种金属，都能发生光电效应，则下列说法正确的是()A ．光纤对B 光的折射率大B ．A 光打出的光电子的最大初动能一定比B 光的大C ．A 光在单位时间内打出的电子数一定比B 光的多D ．B 光的波动性一定比A 光显著7．已知一束可见光a 是由m 、n 、p 三种单色光组成的．检测发现三种单色光中，n 、p 两种色光的频率都大于m 色光；n 色光能使某金属发生光电效应，而p 色光不能使该金属发生光电效应．那么，光束a 通过三棱镜的情况是下图中的()图15－1－68．如图15－1－7所示是某金属在光的照射下产生的光电子的最大初动能E k 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hν0C ．入射光的频率为2ν0时，产生的光电子的最大初动能为ED ．入射光的频率为ν0/2时，产生的光电子的最大初动能为E /29．分别用波长为λ和34λ的单色光照射同一金属板，发出光电子的最大初动能之比为1∶2，以h 表示普朗克常量，c 表示真空中的光速，则此金属板的逸出功为()A.hc 2λB.hc 3λC.34hcλD.hλ5c10.一种X 射线，每个光子具有4×104eV 的能量，此X 射线的波长是多少？一个电子具有多少电子伏特能量时，其德布罗意波长与上述X 射线的波长相等？图15－1－7(电子的质量m＝9.1×10－31kg)11．波长为λ＝0.17μm的紫外线照射至金属筒上能使其发射光电子，光电子在磁感应强度为B的匀强磁场中，做最大半径为r的匀速圆周运动，已知r·B＝5.6×10－6T·m，光电子质量m＝9.1×10－31kg，电荷量e＝1.6×10－19C，求：(1)光电子的最大动能；(2)金属筒的逸出功．12．(西安模拟)如图15－1－8所示，一伦琴射线管，K为阴极可产生电子，阴极K与对阴极A外加电压U AK＝30kV.设电子离开K极时速度为零，通过电压加速后而以极大的速度撞到对阴极A上而产生X射线，假定电子的全部动能转为X射线的能量．求：(1)电子到达A极时的速度是多大？(2)从A极发出的X射线的最短波长是多少？(3)若电路中的毫安表的示数为10mA，则每秒从A极最多图15－1－8能辐射出多少个X光子？(已知电子的质量m e＝9.1×10－31kg，电子的电荷量e＝1.6×10－19C，普朗克常量h＝6.6×10－34J·s)答案1BCD2B3C4BC5AD6BD7A8ABC9B10答案：3.1×10－11m 1.6×103eV11答案：(1)4.41×10－19J(2)7.3×10－19J12答案：(1)1.0×108m/s(2)4.1×10－11m(3)6.25×1016个。
量子论初步原子核
2003－2004学年度上学期高中学生学科素质训练高三物理同步测试（15）—量子论初步、原子核本试卷分第Ⅰ卷（选择题）和第Ⅱ卷（非选择题）两部分。
共150分考试用时120分钟。
第Ⅰ卷（选择题共40分）一、每小题给出的四个选项中，有的小题只有一个选项正确，有的小题有多个选项正确。
1．处于激发状态的原子，如果在入射光的电磁场的影响下，引起高能态向低能态跃迁，同时在两个状态之间的能量差以辐射光子的形式发射出去，这种辐射叫做受激辐射，原子发生受激辐射时，发出的光子的频率、发射方向等，都跟入射光子完全一样，这样使光得到加强，这就是激光产生的机理，那么发生受激辐射时，产生激光的原子的总能量E n、电子的电势能E p、电子动能E k的变化关系是（）A．E p增大、E k减小、E n减小B．E p减小、E k增大、E n减小C．E p增大、E k增大、E n增大D．E p减小、E k增大、E n不变2．用红光和蓝光做光学实验时，下列说法正确的是（）A．红光和蓝光以相同的入射角斜向射击入平行玻璃板上，出射击的光线中，红光的侧移距离较小B．在水面下同一深度的红点光源和蓝点光源，从水面上看去，红光照亮水面的面积较大C．用同样的双缝做干涉实验时，红光两相邻亮条纹间距离较蓝光的大D．用同样的双缝做衍射实验时，红光的中央亮条纹的宽度比蓝光的大3．图为氢原子的能级示意图，处下量子数n=4能量状态的氢原子，当它向较低能级发生跃 迁时，发出的光子能量可能为（ ）①2.55Ev ②13.6Ev ③12.75eV ④0.85eV 以下选项正确的有A ．①②B ．③④C ． ①③D ． ②n=4————————————－０.85eV n=3————————————－1.51eV n=2————————————－3.4eVn=1————————————－13.6eV4．用频率为v 的光照射某金属表面产生光电子当光电子垂直射入磁感应强度为B 的匀强磁 场中作匀速圆周运动时，其最大半径为R 。
高考考点复习之第15章量子论初步原子核
子数目越多，产生的光电子数目就越多，一般情况下，在发生光电效应时，电子能否吸收多个光子而成为 光电子呢 ?一个电子接收双光子的几率是非常小的， 由于金属内电子碰撞十分频繁， 两次碰撞之间的时间只 有 1.0 ×10-15 秒左右，因此，一个电子接收到一个光子后，如不能逸出成为光电子，将来不及等到接收第二 个光子，它所增加的能量在碰撞中早已消耗殆尽．
考命题的趋向，这些方向在本章可能会有所体现 .
※典型例析※
【例 1】关于光电效应的规律，下面说法中正确的是
()
A ．当某种色光照射金属表面时，能产生光电效应，则入射光的频率越高，产生的光电子的最大初动 能越大
B ．当某种色光照射金属表面时，能产生光电效应，则入射光的强度越大，产生的光电子数越多
C．同一频率的光照射不同金属，如果都能产生光电效应，则逸出功大的金属产生的光电子的最大初 动能也越大
不同于宏观观 念的粒子
光的波动性是
1．足够能量的光在传 光子本身的一
播时，表现出波的性质．
光的
种属性。不是光
波动
2．光是一种概率波，
子之间相互作
即光子在空间各点出现的 性
用产生的．光的
可能性大小 ( 概率 )可用波动
规律来描述．
波动性不同于
宏观的波．
波和 宏观世界：
光子说并未否
粒子
波和粒子是相互对立
的对 的概念．
立、统 微观世界：
一性
波和粒子是统一的．
定波动性， E h 中， 和
就是波的概 念．
●难点释疑● 1．不可把光当成宏观概念中的波，也不可把光当成宏观概念中的粒子。 2．大量光子产生的效果往往显示出波动性，个别光子产生的效果往往显示出粒子性。 3．频率越高的光粒子性越明显，频率越低的光波动性越明显 4．光在传播过程中往往显示出波动性，在于物质的相互作用时往往显示出粒子性。
[精品]新高考物理一轮复习第15章 量子论初步原子核 第2课时原子原子核
![[精品]新高考物理一轮复习第15章 量子论初步原子核 第2课时原子原子核](https://img.taocdn.com/s3/m/fadf192f844769eae009ed35.png)
第二课时原子原子核第一关：基础关展望高考基础知识一、原子的核式结构模型知识讲解(1)α粒子散射实验1909～1911年卢瑟福和他的助手做α粒子轰击金箔的实验,获得了重要的发现①实验装置(如图所示)由放射,金箔,荧光屏等组成说明整个实验过程在真空中进行H核)很容易穿过b金箔很薄,α粒子(42②实验现象与结果绝大多α粒子穿过金箔后基本上仍沿原的方向前进,但是有少α粒子发生了较大角度的偏转极少α粒子偏转角超过90°,有的几乎达到180°,沿原路返回(2)原子的核式结构卢瑟福依据α粒子散射实验的结果,提出了原子的核式结构在原子中心有一个很小的核,叫原子核,原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在核里,带负电的电子在核外空间绕核旋转(3)原子核的电荷与尺度①原子核的电荷原子核的电荷就是核中的质子,等于核外电子,接近于原子序原子核的尺度对于一般的原子核,核半径的量级为10-15,而原子半径的量级为10-10,两者相差十万倍,可见原子内部是十分!空旷"的活活用1卢瑟福通过对α粒子散射实验结果的分析,提出（）A原子的核式结构模型B原子核内有中子存在电子是原子的组成部分D原子核是由质子和中子组成的解析：α粒子散射实验的结果是大部分α粒子沿原方向前进,少部分发生大角度偏转,极少偏转角超过90°甚至达到180°,说明原子的几乎全部质量与全部正电荷都集中在很小的核上据此卢瑟福提出了原子的核式结构模型[]答案：A[++]二、天然放射现象知识讲解(1)元素自发地放出射线的现象叫做天然放射现象首先由贝克勒尔发现天然放射现象的发现,说明原子核还有复杂的结构(2)具有放射性的元素叫做放射性元素,一般原子序大于83的所有天然元素都具有放射性,原子序小于83的天然存在的元素有些也有放射性,它们放射出的射线共有三种(3)三种射线的本质和特征活活用2如图所示，为未知的放射，L为薄铝片，若在放射和计器之间加上L后，计器的计率大幅度减小，在L和计器之间再加竖直向下的匀强磁场，计器的计率不变，则可能是（）Aα和β的混合放射B纯α放射α和γ的混合放射D纯γ放射解析：此题考查运用三种射线的性质分析问题的能力在放射和计器之间加上铝片后，计器的计率大幅度减小，说明射线中有穿透力很弱的粒子，即α粒子在铝片和计器之间再加竖直向下的匀强磁场,计器的计率不变,说明穿过铝片的粒子中无带电粒子,故只有γ射线因此,放射可能是α和γ的混合放射答案：三、原子核的组成知识讲解原子核是由质子,中子构成的,质子带正电,中子不带电不同的原子核内质子和中子的个并不相同(1)原子核中的三个整①核子质子和中子质量差别非常微小,两者统称为核子,所以质子和中子之和叫核子②电荷()原子核所带的电荷总是质子电荷的整倍,通常用这个整表示原子核的电荷量,叫做原子核的电荷③质量(A)原子核的质量等于核内质子和中子的质量的总和,而质子与中子质量几乎相等,所以原子核的质量几乎等于单个核子质量的整倍,这个整叫做原子核的质量(2)原子核中的两个等式①核电荷=质子()=元素的原子序=核外电子②质量(A)=核子=质子+中子(3)同位素①定义具有相同质子不同中子的原子核,在元素周期表中处于同一位置,因而互称同位素②说明原子核的质子决定了核外电子的目,也决定了电子在核外分布的情况,进而决定了这种元素的性质同位素的性质相同活活用3目前普遍认为,质子和中子都是由被称为夸克和d夸克的两类夸克组成夸克带电荷量为23,d夸克带电荷量为-13,为元电荷下列论断可能正确的是()A质子由1个夸克和1个d夸克组成,中子由1个夸克和2个d夸克组成B质子由2个夸克和1个d夸克组成,中子由1个夸克和2个d 夸克组成质子由1个夸克和2个d夸克组成,中子由2个夸克和1个d夸克组成D质子由2个夸克和1个d夸克组成,中子由1个夸克和1个d 夸克组成解析：因质子带电荷量为，中子呈电中性，夸克带电荷量为23，d夸克带电荷量为-13，显然质子应由2个夸克和1个d夸克组成，中子应由1个夸克和2个d夸克组成，故选项B正确答案B四、原子核的衰变知识讲解1衰变规律：α衰变A A 44Z Z 22X Y --→+Hβ衰变A A 0Z Z 11X Y++-→2形成原因：原子核中2个质子和2个中子结合后一起射出，形成α衰变原子核中的中子转为质子和电子,形成β衰变γ射线是伴随α衰变或β衰变而产生的2114110102011H 2n He,n H -+→→+3半衰期[,,,,,]①意义放射性元素的原子核有半发生衰变需要的时间用希腊字母τ表示②公式N 余=N 原（12）/τ 余=原（12）/τ式中N 原、原分别表示衰变前的放射性元素的原子和质量，N 余、余分别表示衰变后尚未发生衰变的放射性元素的原子和质量，表示衰变时间，τ表示半衰期③半衰期由放射性元素的原子核内部本身的因素决定,跟原子所处的物状态(如压强、温度等）或状态（如单质或合物）无关活活用4从23592U 衰变为20782Pb ，要经过α衰变和β衰变的次是()A14次α衰变和10次β衰变 B7次α衰变和4次β衰变10次α衰变和14次β衰变D4次α衰变和7次β衰变解析：设α衰变和β衰变的次分别为和y，则4=235-207 (质量守恒）2-y=92-82 (电荷守恒）解得=7,y=4,故选B答案B五、核能知识讲解[]1核能核子结合成原子核需要放出能量,这叫原子的结合能,称为核能2质量亏损组成原子核的核子的质量与原子核的质量之差(或者参加核反应的原子核总质量与生成新原子核的总质量之差)叫质量亏损3爱因斯坦质能方程凡具有质量的物体都具有能量,物质的质量和能量间的关系为E=c2若原子核质量亏损Δ对应释放的能量为ΔE=Δc2活活用5一个铀238核发生α衰变而变成钍234核,已知铀核的质量为3853131×10-25g,钍核的质量为3786567×10-25g,α粒子的质量为664672×-27g,试计算在这个衰变过程中要释放出多少能量?(结果保留2位有效字)解析：在铀核衰变过程中的质量亏损为Δ=(3853131×10-25-3786567×10-25-664672×10-27) g=97×10-30g 释放的核能ΔE=Δc2=97×10-30×(3×108)2J≈87×10-13J六、重核的裂变与轻核的聚变知识讲解1重核的裂变①裂变：重核分裂成两个质量较小的原子核的核反应叫裂变②链式反应裂变要在一定的条件下才能进行,比如铀235核受到中子轰击时会发生裂变,而裂变时又要放出一些中子,这些中子又可引起其他的铀235核裂变,而使裂变反应不断进行下去,这种反应叫做链式反应2轻核的聚变①聚变轻核结合成质量较大原子核的核反应称为聚变②热核反应聚变必须在轻核间的距离十分接近,即达到10-15时才能进行在极高温度下,原子核可以获得足够的动能克服库仑斥力而发生聚变,这种聚变反应叫做热核反应活活用6据新华社报道，由我国自行设计、研制的世界第一套全超导核聚变实验装置（又称“人造太阳”）已完成了首次工程调试下列关于“人造太阳”的说法中正确的是()A “人造太阳”的核反应方程是23411120H H He n +→+B “人造太阳”的核反应方程是235114192192056360U n Ba Kr 3n +→++根据公式ΔE=Δc 2可知，核燃料的质量相同时，聚变反应释放的能量比裂变反应大得多D 根据公式E=c 2可知，核燃料的质量相同时，聚变反应释放的能量与裂变反应释放的能量相同解析：“人造太阳”是核聚变装置，故A 正确，B 错误由于聚变的燃料是轻核，裂变燃料是重核，根据原子量知同等质量的聚变燃料比裂变燃料包含的原子核目多，故能产生更多能量，正确，选A答案：A第二关：技法关解读高考解题技法一、衰变规律的运用技法讲解运用衰变规律重点要掌握“退二进一”规律，即原子核发生α衰变后，新核在元素周期表上要退2位，质量减4；而β衰变后，新核比旧核在元素周期表上的位置进1位，但质量不变，另外在分析推的过程中始终要牢记质量和电荷守恒典例剖析例1下列说法正确的是（）A22688 R衰变为22286R要经过1次α衰变和1次β衰变B23892 U衰变为23491P要经过1次α衰变和1次β衰变232 90 T衰变为20882Rb要经过6次α衰变和4次β衰变D23892 U衰变为22286R要经过4次α衰变和4次β衰变解析：设22688R衰变为22286R要经过次α衰变和y次β衰变，其衰变方程为226 88R→22286R+42H+y01根据质量守恒和电荷守恒分别有226=222+4,88=86+2-y，解得=1,y=0；可见选项A错误设23892U衰变为23491R要经过次α衰变和次β衰变，其衰变方程为238 92U→23491R+42H+01根据质量守恒和电荷守恒分别有238=234+4,92=91+2-解得=1,=1选项B正确同可知选项正确，选项D错误所以，正确答案为B、[。
高考物理真题考点点拨精析 考点16 量子论初步 原子核 人教大纲版
考点16 量子论初步 原子核一、选择题1.（2011·四川理综·T18）氢原子从能级m 跃迁到能级n 时辐射红光的频率为1ν，从能级n 跃迁到能级k 时吸收紫光的频率为2ν，已知普朗克常量为h ，若氢原子从能级k 跃迁到能级m ，则A. 吸收光子的能量为h 1ν + h 2νB. 辐射光子的能量为h 1ν + h 2νC. 吸收光子的能量为h 2ν- h 1νD. 辐射光子的能量为h 2ν - h 1ν【思路点拨】画出可能的能级图（有两种情况），再结合能量守恒定律进行筛选.【精讲精析】选D.由题意可知能级m 和k 皆高于n ，但能级m 与k 之间高低关系不确定.若m 高于k ，则氢原子从能级k 跃迁到能级m 时，吸收光子能量为h 1ν - h 2ν；若k 高于m ，则氢原子从能级k 跃迁到能级m 时，辐射光子能量为h 2ν - h 1ν.由此判断只有D 是正确的.另外，此题可画出相应的能级图以帮助分析.2.（2011·大纲版全国·T18）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A. 143hc E -B. 12hc E -C.14hc E -D. 19hc E - 【思路点拨】解答本题要把握以下思路：【精讲精析】选C从第一激发态到电离状态吸收的能量420121E E E -=-=∆，根据λνc h h E ==∆，所以14E hc -=λ，因此正确答案为C 3.（2011·重庆理综·T16）核电站核泄漏的污染物中含有碘131和铯137.碘131的半衰期约为8天，会释放β射线；铯137是铯133的同位素，半衰期约为30年，发生衰变时会辐射γ射线.下列说法正确的是A.碘131释放的β射线由氦核组成B.铯137衰变时辐射出的γ光子能量小于可见光光子能量C.与铯137相比，碘131衰变更慢。
第十五 章量子论初步原子核A卷
第十五章量子论初步原子核（A卷）一、本题共12小题，每小题4分，共48分，在每小题给出的四个选项中，有的小题只有一个选项正确，有的小题有多个选项正确，全部选对得4分，选不全的得2分，有选错或不答的得0分.1.下列说法中正确的是()A.氢原子从较高的激发态跃迁到较低的激发态时，电子的动能增加，电势能增加，原子的总能量增加B.α射线是原子核发出的一种粒子流，它的电离能力在α、β、γ三种射线中是最弱的C.原子核反应过程中的质量亏损现象违背了能量守恒定律D.将放射性元素掺杂到其他稳定元素中并大幅度降低其温度，它的半衰期不发生改变解析：氢原子从较高的激发态跃迁到较低的激发态时，电子的动能增加，电势能减小，原子总能量减小,选项A错；α射线是原子核发出的一种粒子流，它的电离能力在α、β、γ三种射线中是最强的，选项B错；原子核反应过程中质量亏损现象不违背能量守恒定律，选项C错；半衰期是反映原子核自发衰变的物理量，半衰期不随物质所处的物理化学状态而改变，选项D正确.答案：D2.有下列4个核反应方程①24241112Na Mg a →+②2351144899205636U n Ba Kr 3b +→++③194229210F He Ne c +→+④234112H H He d +→+ a 、b 、c 、d 四种粒子依次是（）A.11011010H n e n -、、、B.01111010e n H n -、、、C.11100101n H n e -、、、D.01101011e n H e -、、、解析：核反应方程遵守质量数、电荷数守恒. 答案：B3.月球上特有的能源材料32He 总共大约有100万吨，这是由于太阳风带动大量质子打入月球表面的X 粒子中，形成32He .月球表面的稀薄气体内，每立方厘米中有数个32He 分子，收集这些32He ，可以在月球上建立32He 发电站.其中X 粒子应该为()A. 52HeB.442HeC.332HeD. 21He解析：由核反应方程A 13E 12X H He +→的质量数和电荷数守恒可知，X 粒子为21H ,故ABC 错误，选项D 正确.本题考查核反应方程的知识，提取有用的物理信息，写出核反应方程，由质量数和电荷数守恒求解.答案：D4.某原子核AZX 吸收一个中子后，生成一个新核和α粒子，新核具有放射性，它经过β衰变后变为镁24，由此可以判断()A.A=27，Z=15B.A=27，Z=13C.A=28,Z=12D.A=27,Z=14解析：设新核为A Z Y ''，根据题意有A 240Z 121Y Mg e ''-→+.则Z ′=12+(-1)=11,A ′=24+0=24,即新核为钠24(2411Na )，于是，可写出核反应方程A 1244Z 0112X n Na He +→+.则Z=11+2-0=13，A=24+4-1=27，故选项B 正确.答案：B5.静止的氡核22286Rn 发生α衰变成钋核21884Po 时，α粒子的动能是E 0，原子核因反冲而运动，它的动能是（）A.04E 218B.2418（）E 0 C.0218E 4 D.04E 224解析：因为222218486842Rn Po He →+由动量守恒定律4m 0v 0-218m 0v=0反冲核的动能为E=12（218m0）·（4218v0）2=8218m02v而E0=12·（4m0）v20=2m02v，∴E=4218E0.答案：A6.A、B两种放射性元素，原来都静止在同一匀强磁场中，磁场方向如图所示，其中一个放出α粒子，另一个放出β粒子，α与β粒子的运动方向跟磁场方向垂直，图中a、b、c、d分别表示α粒子，β粒子以及两个剩余核的运动轨迹（）A.a为α粒子轨迹，c为β粒子轨迹B.b为α粒子轨迹，d为β粒子轨迹C.b为α粒子轨迹，c为β粒子轨迹D.a为α粒子轨迹，d为β粒子轨迹解析：因为α衰变过程中，放出的α粒子和反冲核有大小相等方向相反的动量，故其轨道一定外切，又由R=mvqB可知，轨道半径大的为α粒子，故b 为α粒子，同理可分析c 为β粒子，故正确选项为C.答案：C7.原子核的裂变和聚变都是人类利用原子核能的途径，我国目前已建成了秦山和大亚湾两座核电站.下面关于这两座核电站的说法中正确的（）A.它们都是利用核裂变释放的原子能B.它们都是利用核聚变释放的原子能C.它们一座是利用核裂变释放的原子能，另一座是利用核聚变释放的原子能D.以上说法都不正确解析：核聚变需要几百万度的高温条件，目前核电站都是应用重核裂变释放原子能.答案：A8.据新华社报道，由我国自行设计、研制的世界第一套全超导核聚变实验装置（又称“人造太阳”）已完成了首次工程调试.下列关于“人造太阳”的说法中正确的是()A.“人造太阳”的核反应方程是23411120H H He n +→+B.“人造太阳”的核反应方程是235114192192056360U Ba Kr 3n +→++C.根据公式ΔE=Δmc 2可知，核燃料的质量相同时，聚变反应释放的能量比裂变反应大得多D.根据公式E=mc 2可知，核燃料的质量相同时，聚变反应释放的能量与裂变反应释放的能量相同解析：“人造太阳”是核聚变装置，故A 正确，B 错误.由于聚变的燃料是轻核，裂变燃料是重核，根据原子量知同等质量的聚变燃料比裂变燃料包含的原子核数目多，故能产生更多能量，C 正确，选AC.答案：AC9.如图是氢原子的能级图.若一群处于n=3激发态的氢原子跃迁到n=2激发态时发射出的是红光，则这群处于n=3激发态的氢原子发生跃迁还可能发射出（）A.红外线B.紫外线C.β射线D.γ射线解析：从n=3激发态的氢原子跃迁到n=1激发态和n=2激发态的氢原子跃迁到n=1基态时，产生光子的能量都比红光的大，所以选B,γ射线是原子核受到激发后产生的，β射线是电子流，故CD错.答案：B10.光子的能量为hν，动量的大小为hv，如果一个静止的放射c性元素的原子核在发生γ衰变时只发出一个γ光子，则衰变后的原子核（）A.仍然静止B.沿着与光子运动方向相同的方向运动C.沿着与光子运动方向相反的方向运动D.可能向任何方向运动解析：原子核原来静止，动量为零，衰变后光子有动量，所以衰变后的原子核必有反向动量，否则动量不守恒，故选项A、B、D错误，选项C正确.答案：C11.如图所示，R是一种放射性物质，虚线框内的匀强磁场B，LL′是一厚纸板，MM′是荧光屏，实验时，发现在荧光屏O、P两处有亮斑，则此时磁场方向、到达O点的射线、到达P点的射线与实验相符的有（）磁场方向到达Ｏ点射线到达Ｐ点射线Ａ竖直向上β射线α射线Ｂ竖直向下α射线β射线Ｃ垂直纸面向内γ射线β射线解析：本题考查α、β、γ射线的带电情况及贯穿本领，α粒子能被厚纸板挡住，γ射线不带电，所以到达O点的为γ射线，到达P 点为β射线；又因为β射线向下偏，由左手定则，B垂直纸面向里，所以C选项正确.答案：C12.下列说法正确的是（）①22688Ra衰变为22286Rn要经过1次α衰变和1次β衰变②23892Rn衰变为23491Rn要经过1次α衰变和1次β衰变③23290Th衰变为20882Pb要经过6次α衰变和4次β衰变④23892U衰变为22286Rn要经过4次α衰变和4次β衰变A.①②B.②③C.③④D.①④解析：根据α、β衰变的规律知，说法②和说法③正确，即B选项正确.答案：B二、本题共5题，共72分，解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤，只写出最后答案的不能得分，有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位.13.放射性物质每分钟衰变的次数跟尚未发生衰变的原子核数目成正比.利用计数器探测某放射源的半衰期，如果最初每分钟平均计数100次，15d 后，每分钟平均计数为12.5次，那么，该放射源的半衰期是多少？解析：15d 后剩下未衰变的原子核数目是衰变前原子核数目的312.51110082==，∴15d=3τ，∴τ=5d. 答案：5d14.某一年，7颗人造卫星同时接收到来自远方的中子星发射的γ光子，经分析确认，1个负电子和1个正电子湮灭时放出2个频率相同的γ光子.已知负电子、正电子的静止质量m0=9.1×10-31 kg ，又已知静止质量为m0的粒子，其能量E 和湮灭前的动量p 满足关系E 2=c 2p 2+20m c 4.式中c 为光速，若负电子、正电子的动量为零，求： （1）写出湮灭的核反应方程式.（2）用动量的有关知识说明上述核反应不可能只放出一个光子. （3）计算出γ光子的频率.解析：（1）核反应方程式为0011e e -++→2γ.（2）若只放出一个光子，说明反应后总动量不为零，而反应前总动量为零，违反动量守恒定律，所以只放出一个光子是不可能的.（3）正、负电子湮灭前的动量为零，即c2p+项为零，可知其对应的能量为E=m 0c 2，光子的能量满足E=h ν，由能量守恒有：m 0c 2+m 0c 2=2h ν，即得频率为ν=23182034m c 9.110310h 6.6310--⨯⨯⨯=⨯（） =1.24×1020 Hz.答案：（1）0011e e 2r -++→（2）见解析（3）1.24×1020 Hz 15.氢原子处于基态时，原子的能量为E1=-13.6eV ，求：（1）若用一群动能为12.8 eV 的电子去轰击处于基态的一群氢原子，受激发的氢原子向低能级跃迁时，可能辐射的谱线条数是多少？（2）当氢原子处于n=2的能量状态时，核外电子具有的动能是多少？它的运转所形成的等效电流是多少？解析：（1）设电子动能为Ek ，要使基态氢原子被激发，即E k ≥E 1（21n-1）=E 1（221n n -） 整理，得n 2（E k +E 1）≥E 1即n 2（12.8-13.6）≥-13.6解之，得n ≤4.12所以，处于基态的氢原子至多跃到n=4的能级上，辐射谱线条数24C =6条.（2）电子绕核运动所需向心力由库仑力提供，则222222v e k m r r =所以E k = 12m 22v =222ke r =3.396 2 eV 又因为2222224e k mr r Tπ=① i=e T②由①②知≈1.31×10-4 A 答案：（1）6条（2）E k =3.396 2 eV ；1.31×10-4 A.16.用中子轰击锂核（63Li ）发生核反应，生成氚核和α粒子，并放出4.8 MeV 的能量.（1）写出核反应方程.（2）求出质量亏损.（3）若中子与锂核是以等值反向的动量相碰，则氚核和α粒子的动能之比是多少？（4）α粒子的动能是多少？解析：（1）核反应方程为61343012Li n H He 4.8MeV +→++（2）根据质能方程ΔE=Δmc 2有 Δm=2E 4.8u c 931.50∆= =0.0052u（3）当中子与锂核以等值反向的动量相碰时，由动量守恒定律得m αv α+m H v H =0则E α:E H =22H H Hm v m v :2m 2m ααα（）（）=m H :m α=3:4 （4）α粒子的动能为E α=37（E α+E H ）=37×4.8MeV=2.06 MeV答案：（1）61343012Li n H He +→+ （2）Δm=0.0052u （3）3:4（4）2.06 MeV17.太阳光垂直射到地面上时，地面上1 m 2接受的太阳光的功率为1.4 kW,其中可见光部分约占45%.(1)假如认为可见光的波长约为0.55 μm ，日地间距离R=1.5×1011 m.普朗克恒量h=6.6×10-34J ·s,估算太阳每秒辐射出的可见光光子数为多少？（2）若已知地球的半径为6.4×106 m ，估算地球接受的太阳光的总功率.解析:（1）设地面上垂直阳光的1 m 2面积上每秒钟接收的可见光光子数为n.则有P ×45%=n ·h c λ解得n=633480.45P 0.450.55101.410hc 6.610310λ--⨯⨯⨯⨯=⨯⨯⨯=2.0×1021个设想一个以太阳为球心，以日、地距离为半径的大球包围着太阳.大球面接受的光子数即等于太阳辐射的全部光子数.则所求可见光光子数N=n·4πR2=2.0×1021×4×3.14×(1.5×1011)2=5.7×1044个（2）地球背着阳光的半个球面没有接收太阳光，地球向阳的半个球面面积也不都与太阳光垂直.接收太阳光辐射且与阳光垂直的有效面积是以地球半径为半径的圆平面的面积.则地球接收阳光的总功率.P地=P·πr2=1.4×3.14×(6.4×106)2 kW=1.8×1014 kW答案：（1）5.7×1044个（2）1.8×1044 kW。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
量子论初步 原子核(阶段检测十四)(时间90分钟，满分100分)第Ⅰ卷(选择题，共60分)一、选择题(每小题6分，共60分)1．(2010·南京)下列说法正确的是( )A ．太阳辐射的能量主要来自太阳内部的核裂变反应B ．汤姆孙发现电子，表明原子具有核式结构C ．一束光照射到某种金属上不能发生光电效应，是因为该束光的波长太短D ．按照玻尔理论，氢原子核外电子从半径较小的轨道跃迁到半径较大的轨道时，电子的动能减小，原子总能量增大解析：太阳辐射的能量主要来自太阳内部的聚变反应，A 错误；汤姆孙发现电子说明原子具有复杂结构，B 错误；不能发生光电效应，说明该光束的频率小于金属的极限频率，即光的波长太长，C 错误，D 正确．答案：D2．(2010·桂林市十八中)物理学是一门以实验为基础的科学，任何理论和学说的建立都离不开实验．下面有关物理实验与物理理论或学说关系的说法中正确的是( )A ．α粒子散射实验表明了原子具有核式结构B ．光电效应实验证实了光具有粒子性C ．电子的发现表明了原子不是构成物质的最小微粒D ．天然放射现象的发现证实了玻尔原子理论答案：ABC3．研究光电效应规律的实验装置如图所示，用频率为v 的光照射光电管阴极K 时，有光电子产生，由于光电管K 、A 间加的是反向电压，光电子从阴极K 发射后将向阳极A 做减速运动，光电流i 由图中电流计A 测出，反向电压U 由电压表V 测出，当电流计的示数恰好为零时，电压表的示数为U 0，下列关于光电效应实验规律的表述错误的是( )A ．反向电压U 和入射光子频率ν一定时，光电流i 与光强I 成正比关系B ．截止电压U 0与入射光子频率ν成正比关系C ．光强I 与入射光子频率ν一定时，光电流i 与反向电压U 成正比关系D ．光强I 与入射光子频率ν一定时，光电流i 与产生光电子的时间t 成正比关系 解析：本题考查的是光电效应的有关知识，特别是联系了光电效应方程、发生条件、影响光电流的因素．在能够发生光电效应的条件下，光强决定产生光电子数的多少，产生的光电子数越多，光电流越大，所以反向电压U 和入射光子频率ν一定时，光电流i 与光强I 成正比关系，A 项说法是正确的；由爱因斯坦光电效应方程：hν＝W ＋12m v 2，又由电场力做功使光电子到达A 板前就减速到零，则qU ＝0－12m v 2，可见入射光子频率ν越大，则截止电压U 0也就要越大，但是当入射光子的频率小于发生光电效应的极限频率ν0时，没有光电子产生，不管入射光子的频率是多少，截止电压U 0都可以为零，故B 项说法错误；因反向电压是使光电子减速，所以反向电压越大，光电流就越小，故C 项说法也错误；光电效应刚开始时，确实随时间光电流越来越大，但稳定后，光电流是恒定的，与时间无关，故D 项说法也错误．所以应选BCD.答案：BCD4．下列关于衰变射线、裂变和聚变的说法中，正确的是() A．γ射线在电场和磁场中都不会发生偏转B．α射线比β射线更容易使气体电离C．太阳辐射的能量主要来源于重核裂变D．目前各地核电站产生的能量大多来自轻核聚变解析：由于γ射线不带电荷，而α射线和β射线都带电荷，α射线比β射线带有更多的电荷量且具有更大的质量，所以γ射线在电场和磁场中都不会发生偏转，α射线比β射线更容易使气体电离，A、B正确；太阳辐射的能量主要来源于轻核聚变，而目前各地核反应堆产生的能量大都来自重核裂变，C、D都错．答案：AB5．氢原子的能级图如图所示，已知可见光光子的能量范围约为1.62 eV～3.11 eV，下列说法错误的是()A．处于n＝3能级的氢原子可以吸收任意频率的紫外线，并发生电离B．大量氢原子从高能级向n＝3能级跃迁时，发出的光具有显著的热效应C．大量处于n＝4能级的氢原子向低能级跃迁时，可能发出6种不同频率的光D．大量处于n＝5能级的氢原子向低能级跃迁时，可能发出3种不同频率的可见光解析：由题意知，n＝3能极的氢原子电离需要吸收的能量为ΔE≥0－E3＝1.51 eV，而紫外线光子的能量E>3.11 eV，故A中所述成立；同理，高能级向n＝3能级跃迁时，发出的光子能量ΔE≤1.51 eV，小于可见光的能量，为红外线，具有显著的热效应；大量处于n ＝4能级的氢原子可能放出n＝C24＝6种光子；D中所述错误．答案：D6．正电子发射型计算机断层显像(PET)的基本原理：将放射性同位素15O注入人体，参与人体的代谢过程，15O在人体内衰变放出正电子，与人体内的负电子相遇而湮灭转化为一对光子，被探测器探测到，经计算机处理后产生清晰的图象，根据PET原理，下列结论正确的是() A．15O衰变的核反应方程为158O→157N＋01e，正负电子湮灭的方程式为01e＋0－1e→2γB．将放射性同位素15O放入人体的主要用途是作示踪原子C．根据同位素的用途，15O的半衰期应比较长较好D．根据同位素的用途，15O的半衰期应比较短较好解析：本题通过与实际相联系的PET考查核反应方程、放射性同位素、衰变、半衰期等知识点．根据质量数守恒和电荷数守恒可知，A项正确；将放射性同位素注入人体为的就是跟踪探测，作示踪原子用，所以B项正确；这种同位素注入人体后在短时间内就要通过PET能够探测到，故同位素的半衰期是越短越好，故C错D对．所以正确选项为ABD.答案：ABD7．μ子与氢原子核(质子)构成的原子称为μ氢原子(hydrogen muon atom)，它在原子核物理的研究中有重要作用．如图为μ氢原子的能级示意图．假定光子能量为E的一束光照射容器中大量处于n＝2能级的μ氢原子，μ氢原子吸收光子后，发出频率分别为ν1、ν2、ν3、ν4、ν5和ν6的光，且频率依次增大，则E等于()A．h(ν3－ν1)B．h(ν5＋ν6)C．hν3D．hν4解析：由题意可知，μ氢原子吸收光子后，发出频率为ν1、ν2、ν3、ν4、ν5和ν6的光，说明μ氢原子吸收光子后就会跃迁到n＝4的能级，然后再从n＝4的能级往低能级跃迁，则刚好有6种不同频率的光发出．因频率依次增大，根据原子发射或吸收光子时，满足玻尔理论的跃迁假设，可知吸收光子的能量为E＝h3，故选项C正确．答案：C8．如图为氢原子的能级图，用具有一定能量的光照射大量处于基态的氢原子，观测到了一定数目的光谱线．换用能量较高的光再进行观测，发现光谱线的数目比原来增加了5条．用Δn表示两次观测中最高激发态的量子数n之差，E表示换用能量较高的光的能量．则Δn和E的可能值为()A．Δn＝1，E＝13.22 eV B．Δn＝1，E＝13.60 eVC．Δn＝2，E＝12.75 eV D．Δn＝2，E＝12.10 eV解析：设用具有一定能量的光照射大量处于基态的氢原子时跃迁到量子数为n的激发态，然后再向低能级跃迁辐射出C2n条光谱线．换用能量较高的光照射大量处于基态的氢原子时跃迁到量子数为n1的激发态，能辐射出C2n1条光谱线，由题意有C2n1－C2n＝5，解得：当n1＝4时，n＝2，即Δn＝2；当n1＝6时，n＝5，即Δn＝1.与此对应的光的能量为E＝12.75 eV和E＝13.22 eV.所以AC正确．答案：AC9．一置于铅盒中的放射源发射的α、β和γ射线，由铅盒的小孔射出，在小孔外放一铝箔后，铝箔后的空间有一匀强磁场．进入磁场后，射线变为a、b两束，射线a沿原来方向行进，射线b发生了偏转，如图所示．则下列判断正确的是()A．射线a为α射线，射线b为β射线B．射线a为γ射线，射线b为β射线C．所加磁场的方向垂直纸面向里D．所加磁场的方向垂直纸面向外解析：因为α射线不能穿过铝箔，而γ射线不带电，β射线带负电，所以射线a为γ射线，射线b为β射线，所加磁场的方向垂直纸面向里，即BC正确．答案：BC10．核聚变与核裂变相比几乎不会带来放射性污染等环境问题，而且其原料可直接取自海水中的氘，来源几乎取之不尽，是理想的能源方式．EAST 装置是中国耗时8年、耗资2亿元人民币自主设计、自主建造而成的，它成为世界上第一个建成并真正运行的全超导非圆截面核聚变实验装置．已知两个氘核聚变生成一个氦－3和一个中子的核反应方程是：221H →32He ＋10n ＋3.26 MeV若有2 g 氘全部发生聚变，则释放的能量是(N A 为阿伏加德罗常数)( )A ．0.5×3.26 MeVB ．3.26 MeVC ．0.5 N A ×3.26 MeVD ．N A ×3.26 MeV解析：根据核反应方程可知，两个氘核聚变释放的能量为3.26 MeV ，那么2 g 氘核(即1摩尔氘核)聚变释放的能量为0.5N A ×3.26 MeV ，所以C 正确．答案：C第Ⅱ卷(非选择题，共40分)二、非选择题(共40分)11．(10分)激光器是发射激光的装置，一种红宝石激光器发射的激光是不连续的一道道闪光，每道闪光称为一个光脉冲．若这种激光器光脉冲的持续时间为 1.0×10－11s ，波长为694.2 nm ，发射功率为1.0×1010W ，问：(1)每列光脉冲的长度是多少？(2)用红宝石激光照射皮肤上酒色斑，每平方厘米酒色斑吸收能量达到60 J 以后，便逐渐消失．一颗酒色斑的面积为50 mm 2，则它要吸收多少个红宝石激光脉冲，才能逐渐消失？解析：(1)光脉冲的持续时间即为发射一个光脉冲所需的时间，所以一个光脉冲的长度Δl ＝c ·Δt ＝3.0×108×1.0×10－11m＝3.0×10－3m.(2)一个光脉冲所携带的能量为：ΔE ＝P ·Δt ＝1.0×1010×1.0×10－11J＝0.1 J.消除面积为50 mm 2的酒色斑需要光脉冲数为n ＝E ×S 1S ÷ΔE ＝60×50100÷0.1＝300(个)． 答案：(1)3.0×10－3m (2)300个12．(15分)现在世界上许多国家都在积极研究可控热核反应的理论和技术，以解决能源危机问题，热核反应中所用的燃料——氘，在地球上储量非常丰富，1 L 海水中大约有0.3 g 氘，如果用来进行热核反应，放出的能量约与燃烧300 L 汽油相当，若氘核的质量为m 1，氦核的质量为m 2，光速为c ，阿伏加德罗常数为N A ，氘的摩尔质量为m 0.(1)写出两个氘核聚变成一个氦核的核反应方程．(2)质量为M 的氘参与上述聚变反应可释放出的能量为多少？解析：(1)核反应方程为：21H ＋21H ―→42He (2)核反应的质量亏损为Δm ＝2m 1－m 2据爱因斯坦质能方程可得放出的能量为ΔE ＝Δmc 2＝(2m 1－m 2)c 2据题意得，质量为M 的氘中的氘核数为：n ＝MN A m 0质量为M 的氘核参与聚变放出的能量为E ＝nΔE 2＝N A c 2M (2m 1－m 2)2m 0. 答案：(1)21H ＋21H ―→42He (2)N A M (2m 1－m 2)c 22m 013．(15分)如图所示，滑动片Q 不动，P 可左右滑动．用波长λ＝200 nm 的紫外线照射光电管的阴极K ，移动滑动片P ，当P 在Q 的右侧且电压表示数为3.6 V 时，电流表中刚好示数为零．已知电子电荷量e ＝1.6×10－19C ，质量m e ＝9×10－31kg ，求：(1)光电管阴极材料的逸出功；(2)向左移动P ，电流表示数逐渐增大，当P 在Q 的左侧且电压表示数为1 V 时，电流表示数达到最大为0.32 μA ，求阴极K 每秒发射的光电子数及电子到达A 极的动能；(3)保持光的强度不变，入射光波长变为λ′＝300 nm ，光电流的最大值是多少？(4)断开开关S ，在光电管处加一垂直纸面向里的磁场，A 、K 两极间距离d ＝10 cm ，要使电流表示数为零，磁场磁感应强度的最小值为多大？解析：(1)P 在Q 的右侧时，AK 间加反向电压，电子从K 向A 做减速运动．由题意知光电子的最大初动能E km ＝3.6 eV .入射光能量E ＝hν＝hc λ＝6.63×10－34×3.0×1082.00×10－7×1.6×10－19eV ＝6.2 eV .由光电效应方程E km ＝hν－W ，得W ＝E －E km ＝2.6 eV(2)光电流的最大值I m ＝0.32 μA ，阴极K 每秒发射的光电子数n ＝I m e ＝0.32×10－61.6×10－19个＝2.0×1012个P 在Q 的左侧时，AK 间加正向电压，电子从K 向A 做加速运动，由动能定理eU ＝E k ′－E km ，得E k ′＝4.6 eV .(3)光的强度P ＝n ·hν＝n ·hc λ，n ＝λP hc， 波长λ′＝300 nm 时n ′＝λ′λn ＝3.0×1012个， 此时的饱和光电流 I m ′＝n ′nI m ＝0.48 μA. (4)由E km ＝12m e v 2m 得v m ＝2×3.6×1.6×10－199×10－31m/s ＝1.13×106m/s电子在磁场中做匀速圆周运动，要使电子不能到达A 极板，需使2r ≤d ，又由向心力公式e v m B ＝m e v 2m r得 B ≥2m e v m ed ＝2×9×10－31×1.13×1061.6×10－19×0.1T ＝1.27×10－4T. 答案：(1)2.6 eV (2)2.0×1012个 4.6 eV(3)0.48 μA (4)1.27×10－4T。