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1、第13講原子與原子核,1(2018課標(biāo))用波長(zhǎng)為300 nm的光照射鋅板，電子逸出鋅板表面的最大初動(dòng)能為1.281019 J。已知普朗克常量為6.631034 Js，真空中的光速為3.00108 ms1。能使鋅產(chǎn)生光電效應(yīng)的單色光的最低頻率約為() A11014HzB81014Hz C21015Hz D81015 Hz,答案 B 方技巧 光電效應(yīng)現(xiàn)象的判斷 能使金屬產(chǎn)生光電效應(yīng)的單色光的最低頻率即恰好發(fā)生光電效應(yīng)的條件：照射光的能量等于金屬的逸出功。,A15和28 B15和30 C16和30 D17和31 解析 在核反應(yīng)過程中，質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)分別守恒
2、，則X的原子序數(shù)為21315，X的質(zhì)量數(shù)為427130，選項(xiàng)B正確。 答案 B 規(guī)律總結(jié) 核反應(yīng)方程的特點(diǎn) 核反應(yīng)過程中，質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)分別守恒。,3(2018天津理綜)氫原子光譜在可見光區(qū)域內(nèi)有四條譜線H、H、H和H，都是氫原子中電子從量子數(shù)n2的能級(jí)躍遷到n2的能級(jí)時(shí)發(fā)出的光，它們?cè)谡婵罩械牟ㄩL(zhǎng)由長(zhǎng)到短，可以判定() AH對(duì)應(yīng)的前后能級(jí)之差最小 B同一介質(zhì)對(duì)H的折射率最大 C同一介質(zhì)中H的傳播速度最大 D用H照射某一金屬能發(fā)生光電效應(yīng)，則H也一定能,解析 由氫原子能級(jí)躍遷可知， EnE2，H的波長(zhǎng)最長(zhǎng)，故 最小，對(duì)應(yīng)能級(jí)差最小，選項(xiàng)A正確；同一介質(zhì)對(duì)頻率越大的光的折射率越大，波長(zhǎng)越短，
3、頻率越大，故同一介質(zhì)對(duì)H的折射率最小而對(duì)H的折射率最大，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；由n 知，同一介質(zhì)中H的傳播速度最小，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；H的頻率大于H的頻率，因此用H照射某一金屬能發(fā)生光電效應(yīng)，而H不一定能，故選項(xiàng)D錯(cuò)誤。 答案 A,解題關(guān)鍵 熟練掌握氫原子能級(jí)躍遷產(chǎn)生光子的能量h EmEn和光的頻率或波長(zhǎng)與折射率的關(guān)系是解答該題的關(guān)鍵。,4(2018天津理綜)國家大科學(xué)工程中國散裂中子源(CSNS)于2017年8月28日首次打靶成功，獲得中子束流，可以為諸多領(lǐng)域的研究和工業(yè)應(yīng)用提供先進(jìn)的研究平臺(tái)。下列核反應(yīng)中放出的粒子為中子的是(),答案 B 解題關(guān)鍵 核反應(yīng)中的兩守恒 根據(jù)核反應(yīng)過程中質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)均守
4、恒的原則，寫出核反應(yīng)方程，同時(shí)應(yīng)熟記幾種常用的微觀粒子的表示方法。,1處理光電效應(yīng)問題的兩條線索一是光的頻率，二是光的強(qiáng)度，兩條線索對(duì)應(yīng)的關(guān)系是： (1)光子頻率高光子能量大產(chǎn)生光電子的最大初動(dòng)能大。 (2)光強(qiáng)光子數(shù)目多發(fā)射光電子數(shù)多光電流大。 2愛因斯坦光電效應(yīng)方程EkhW0的研究對(duì)象是金屬表面的電子，光電子的最大初動(dòng)能隨入射光頻率的增大而增大(如圖所示)，直線的斜率為h，直線與軸的交點(diǎn)的物理意義是極限頻率c，直線與Ek軸交點(diǎn)的物理意義是逸出功的負(fù)值。,例1在光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)中，分別用頻率為a、b的單色光a、b照射到同種金屬上，測(cè)得相應(yīng)的遏止電壓分別為Ua和Ub，光電子的最大初動(dòng)能分別為Eka
5、和Ekb。h為普朗克常量。下列說法正確的是(),A若ab，則一定有UaUb B若ab，則一定有EkaEkb C若UaUb，則一定有EkaEkb D若ab，則一定有haEkahaEkb 解析 由愛因斯坦光電效應(yīng)方程得EkmhW0，由動(dòng)能定理得EkmeU，若用a、b單色光照射同種金屬時(shí)，逸出功W0相同，當(dāng)ab時(shí)，一定有EkaEkb，UaUb，故選項(xiàng)A錯(cuò)誤，B正確；若UaUb，則一定有EkaEkb，故選項(xiàng)C正確；因逸出功相同，有W0haEkahbEkb，故選項(xiàng)D錯(cuò)誤。 答案 BC,創(chuàng)新預(yù)測(cè) 1在光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)中，用波長(zhǎng)為的光照射光電管陰極，發(fā)生了光電效應(yīng)，下列說法正確的是() A僅增大入射光的強(qiáng)度，光
6、電流大小不變 B僅減小入射光的強(qiáng)度，光電效應(yīng)現(xiàn)象可能消失 C改用波長(zhǎng)大于的光照射，光電子的最大初動(dòng)能變大 D改用波長(zhǎng)大于的光照射，可能不發(fā)生光電效應(yīng),解析 發(fā)生光電效應(yīng)的條件是入射光的頻率大于金屬的極限頻率，能否發(fā)生光電效應(yīng)，與入射光的強(qiáng)度無關(guān)，與光照時(shí)間也無關(guān)，當(dāng)發(fā)生光電效應(yīng)時(shí)，增大入射光的強(qiáng)度，則光電流會(huì)增大，故A錯(cuò)誤；入射光的頻率大于金屬的極限頻率，才會(huì)發(fā)生電效應(yīng)，與入射光的強(qiáng)度無關(guān)，故B錯(cuò)誤；在光電效應(yīng)中，根據(jù)光電效應(yīng)方程知，Ekm W0，改用波長(zhǎng)大于的光照射，光電子的最大初動(dòng)能變小，或者可能不發(fā)生光電效應(yīng)，選項(xiàng)C錯(cuò)誤，D正確。 答案 D,2(多選)如圖所示為光電管的工作電路圖，分別
7、用波長(zhǎng)為0、1、2的單色光做實(shí)驗(yàn)，已知102。當(dāng)開關(guān)閉合后，用波長(zhǎng)為0的單色光照射光電管的陰極K時(shí)，電流表有示數(shù)，則下列說法正確的是(),A光電管陰極材料的逸出功與入射光無關(guān) B若用波長(zhǎng)為1的單色光進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，則電流表的示數(shù)一定為零 C若僅增大電源的電動(dòng)勢(shì)，則電流表的示數(shù)一定增大 D若僅將電源的正負(fù)極對(duì)調(diào)，則電流表的示數(shù)可能為零 解析 光電管陰極材料的逸出功只與材料有關(guān)，而與入射光的頻率、入射光的強(qiáng)度無關(guān)，A正確。用波長(zhǎng)為0的光照射陰極K時(shí)，電路中有光電流，可知波長(zhǎng)為0的光照射陰極K時(shí)，發(fā)生了光電效應(yīng)；若用波長(zhǎng)為1(10)的光照射陰極K時(shí)，,雖然入射光的頻率變小，但仍可能大于陰極的極限頻率，仍可
8、能發(fā)生光電效應(yīng)，因此電流表的示數(shù)可能不為零，B錯(cuò)誤。僅增大電路中電源的電動(dòng)勢(shì)，光電管兩端電壓增大，當(dāng)達(dá)到飽和電流后，電流表的示數(shù)不再增大，C錯(cuò)誤。將電路中電源的正負(fù)極對(duì)調(diào)，光電子做減速運(yùn)動(dòng)，還可能到達(dá)陽極，所以還可能有光電流；若電源電動(dòng)勢(shì)大于光電管的遏止電壓，電子到達(dá)不了陽極，則此時(shí)電流表的示數(shù)為零，D正確。 答案 AD,3(多選)如圖所示是用光照射某種金屬時(shí)逸出的光電子的最大初動(dòng)能隨入射光頻率的變化圖線(直線與橫軸的交點(diǎn)坐標(biāo)為4.27，與縱軸的交點(diǎn)坐標(biāo)為0.5)。由圖可知(),A該金屬的極限頻率為4.271014 Hz B該金屬的極限頻率為5.51014Hz C該圖線的斜率表示普朗克常量 D
9、該金屬的逸出功為0.5 eV 解析 根據(jù)光電效應(yīng)方程Ekhh0，結(jié)合題圖知，該金屬的極限頻率為4.271014 Hz，選項(xiàng)A正確，B錯(cuò)誤；根據(jù)光電效應(yīng)方程Ekhh0知，該圖線的斜率表示普朗克常量，選項(xiàng)C正確；該金屬的逸出功W逸h0 4.271014 Hz1.74 eV，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。 答案 AC,1湯姆孫發(fā)現(xiàn)了電子，密立根測(cè)出了電子的電荷量，盧瑟福根據(jù)粒子散射實(shí)驗(yàn)構(gòu)建了原子的核式結(jié)構(gòu)模型。玻爾提出的原子模型很好地解釋了氫原子光譜的規(guī)律。盧瑟福用粒子轟擊氮核實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)了質(zhì)子，查德威克用粒子轟擊鈹核發(fā)現(xiàn)了中子。貝可勒爾發(fā)現(xiàn)了天然放射現(xiàn)象，揭示了原子核是有結(jié)構(gòu)的。居里夫婦首次發(fā)現(xiàn)了放射性同位素。,2原子
10、的核式結(jié)構(gòu)模型 (1)在原子的中心有一個(gè)體積很小、帶正電荷的核，叫做原子核，而電子在核外繞核運(yùn)動(dòng)； (2)原子的全部正電荷和幾乎全部的質(zhì)量都集中在原子核上，帶負(fù)電的電子在核外空間繞核旋轉(zhuǎn)。 3能級(jí)和能級(jí)躍遷： (1)軌道量子化 核外電子只能在一些分立的軌道上運(yùn)動(dòng) rnn2r1(n1，2，3，),(2)能量量子化 原子只能處于一系列不連續(xù)的能量狀態(tài) En (n1，2，3，) (3)吸收或輻射能量量子化 原子在兩個(gè)能級(jí)之間躍遷時(shí)只能吸收或輻射一定頻率的光子，該光子的能量由前后兩個(gè)能級(jí)的能量差決定，即hEmEn(mn)。,例2如圖為氫原子的能級(jí)示意圖，一群氫原子處于n3的激發(fā)態(tài)，在向較低能級(jí)躍遷的
11、過程中向外發(fā)出光子，用這些光照射逸出功為2.25 eV的金屬鉀，下列說法正確的是(),A這群氫原子能發(fā)出3種頻率不同的光，其中從n3躍遷到n2所發(fā)出的光波長(zhǎng)最短 B這群氫原子能發(fā)出2種頻率不同的光，其中從n3躍遷到n1所發(fā)出的光頻率最小 C金屬鉀表面所發(fā)出的光電子的最大初動(dòng)能為9.84 eV D金屬鉀表面所發(fā)出的光電子的最大初動(dòng)能為12.86 eV,答案 C,創(chuàng)新預(yù)測(cè) 4(2018安徽合肥二模)根據(jù)氫原子的能級(jí)圖，現(xiàn)讓一束單色光照射到大量處于基態(tài)(量子數(shù)n1)的氫原子上，受激的氫原子能自發(fā)地發(fā)出3種不同頻率的光，則照射氫原子的單色光的光子能量為(),A13.6 eVB3.4 eV C10.2
12、eV D12.09 eV 解析 由受激的氫原子能自發(fā)地發(fā)出3種不同頻率的光可知，處于基態(tài)的氫原子最高可以躍遷到第3能級(jí)，則吸收的光子能量為E(1.5113.6)eV12.09 eV，故D正確。 答案 D,,答案 B,6(2018安徽淮北二模)如圖所示為氫原子的能級(jí)示意圖，那么對(duì)氫原子在能級(jí)躍遷過程中輻射或吸收光子的特征認(rèn)識(shí)正確的(),A處于基態(tài)的氫原子可以吸收14 eV的光子使電子電離 B一群處于n3能級(jí)的氫原子向基態(tài)躍遷時(shí)，能輻射出4種不同頻率的光子 C一群處于n2能級(jí)的氫原子吸收2 eV的光子可以躍遷到n3能級(jí) D用能量為10.3 eV的光子照射，可使處于基態(tài)的氫原子躍遷到
13、激發(fā)態(tài),解析 基態(tài)氫原子的能量為13.6 eV，吸收14 eV的光子能量可以發(fā)生電離，故A正確。根據(jù)C 3知，一群處于n3能級(jí)的氫原子向基態(tài)躍遷時(shí)，能輻射出3種不同頻率的光子，故B錯(cuò)誤。n2和n3間的能級(jí)差為1.89 eV，2 eV的光子不能被吸收，不會(huì)發(fā)生躍遷，故C錯(cuò)誤。10.3 eV的能量不等于激發(fā)態(tài)能量與基態(tài)的能量差，則該光子能量不能被吸收而發(fā)生躍遷，故D錯(cuò)誤。故選A。 答案 A,1核反應(yīng)方程的書寫與分類 (1)必須遵循的兩個(gè)規(guī)律：質(zhì)量數(shù)守恒、電荷數(shù)守恒。由此可以確定具體的反應(yīng)物或生成物。,2核能的理解與計(jì)算 (1)比結(jié)合能越大，原子核結(jié)合的越牢固。 (2)核能的計(jì)算方法： 根據(jù)愛因斯坦
14、質(zhì)能方程，用核反應(yīng)的質(zhì)量虧損的千克數(shù)乘以真空中光速c的平方，即Emc2(J)。 根據(jù)1原子質(zhì)量單位(u)相當(dāng)于931.5兆電子伏(MeV)能量，用核反應(yīng)的質(zhì)量虧損的原子質(zhì)量單位數(shù)乘以931.5 MeV，即Em931.5(MeV)。 如果核反應(yīng)時(shí)釋放的核能是以動(dòng)能形式呈現(xiàn)，則核反應(yīng)過程中系統(tǒng)動(dòng)能的增量即為釋放的核能。,例3(2018寧德第二次質(zhì)檢) 核能作為一種新能源在現(xiàn)代社會(huì)中已不可缺少，我國在完善核電安全基礎(chǔ)上將加大核電站建設(shè)。核泄漏中的钚(Pu)是一種具有放射性的超鈾元素，它可破壞細(xì)胞基因，提高患癌的風(fēng)險(xiǎn)。已知钚的一種同位素 Pu的半衰期為24 100年，其衰變方程為 PuX He，下
15、列有關(guān)說法正確的是(),A衰變發(fā)出的射線是波長(zhǎng)很短的光子，穿透能力很強(qiáng) BX原子核中含有92個(gè)中子 C8個(gè) Pu經(jīng)過24 100年后一定還剩余4個(gè) D由于衰變時(shí)釋放巨大能量，根據(jù)Emc2，衰變過程總質(zhì)量不變,解析 衰變發(fā)出的放射線是波長(zhǎng)很短的光子，具有很強(qiáng)的穿透能力，故A正確。根據(jù)電荷數(shù)守恒、質(zhì)量數(shù)守恒知，X的電荷數(shù)為92，質(zhì)量數(shù)為235，則中子數(shù)為143，故B錯(cuò)誤。半衰期具有統(tǒng)計(jì)規(guī)律，對(duì)大量的原子核適用，故C錯(cuò)誤。由于衰變時(shí)釋放巨大能量，根據(jù)Emc2，衰變過程總質(zhì)量減小，故D錯(cuò)誤。 答案 A,創(chuàng)新預(yù)測(cè) 7鈾核裂變的產(chǎn)物是多樣的，一種典型的鈾核裂變的核反應(yīng)方程是 U nX Kr3 n
16、，則下列敘述正確的是() AX原子核中含有86個(gè)中子 BX原子核中含有144個(gè)核子 C因?yàn)榱炎儠r(shí)釋放能量，出現(xiàn)質(zhì)量虧損，所以裂變后的總質(zhì)量數(shù)減少 D因?yàn)榱炎儠r(shí)釋放能量，出現(xiàn)質(zhì)量虧損，所以裂變后的總質(zhì)量數(shù)增加,解析 根據(jù)質(zhì)量數(shù)與電荷數(shù)守恒，可得X的質(zhì)量數(shù)為144，電荷數(shù)為56，所以中子數(shù)為1445688，所以A錯(cuò)誤，B正確；裂變時(shí)釋放能量，出現(xiàn)質(zhì)量虧損，所以裂變后的質(zhì)量減少，質(zhì)量數(shù)不變，所以C、D錯(cuò)誤。 答案 B,8(多選)原子核的比結(jié)合能曲線如圖所示。根據(jù)該曲線，下列判斷正確的有(),A. He核的結(jié)合能約為14 MeV B. He核比 Li核更穩(wěn)定 C兩個(gè) H核結(jié)合成 He核時(shí)釋放
17、能量 D. U核中核子的平均結(jié)合能比 Kr核中的大 解析 本題考查原子核的相關(guān)知識(shí)。由圖像可知， He的比結(jié)合能約為7 MeV，其結(jié)合能應(yīng)為28 MeV，故A錯(cuò)誤。比結(jié)合能較大的核較穩(wěn)定，故B正確。比結(jié)合能較小的核結(jié)合成比結(jié)合能較大的核時(shí)釋放能量，故C正確。比結(jié)合能就是平均結(jié)合能，故由圖可知D錯(cuò)誤。 答案 BC,9(多選)(2018山西太原二模)釷 Th具有放射性，它能放出一個(gè)新的粒子而變?yōu)殓h Pa，同時(shí)伴隨有射線產(chǎn)生，其衰變方程為 Th PaX，釷的半衰期為24天。則下列說法中正確的是() A一塊純凈的釷234礦石經(jīng)過24天，礦石的質(zhì)量?jī)H剩下原來質(zhì)量的一半 BX是釷核中的一個(gè)中子轉(zhuǎn)化成一個(gè)質(zhì)子時(shí)產(chǎn)生的 C射線是釷原子核發(fā)生衰變后產(chǎn)生的鏷234的原子核釋放的 D射線具有很強(qiáng)的電離作用，對(duì)人體細(xì)胞破壞能力較大,解析 一塊純凈的釷234礦石經(jīng)過24天，釷核有半數(shù)發(fā)生衰變，不是礦石的質(zhì)量?jī)H剩下原來質(zhì)量的一半，故A錯(cuò)誤；根據(jù)質(zhì)量數(shù)、電荷數(shù)守恒得出X是電子，其產(chǎn)生的本質(zhì)是釷核中的一個(gè)中子轉(zhuǎn)化成一個(gè)質(zhì)子時(shí)產(chǎn)生的，所以B正確；釷原子核發(fā)生衰變后產(chǎn)生的鏷234的原子核處于激發(fā)態(tài)，不穩(wěn)定，向基態(tài)躍遷的過程以射線向外釋放能量，所以C正確；射線具有很強(qiáng)的穿透本領(lǐng)，電離作用很弱，所以D錯(cuò)誤。 答案 BC,
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