高考物理一轮复习 第十二章 原子物理 选修 微专题 选考加练半小时 粤教版.docx

1．(多选)(2017·贵州凯里模拟)下列说法中正确的是()A．用“油膜法估测分子大小”实验中，油酸分子的直径等于油酸酒精溶液的体积除以相应油酸膜的面积B．一定量100℃的水变成100℃的水蒸气，其分子之间的势能增加C．液晶的光学性质与某些晶体相似，具有各向异性D．如果气体分子总数不变，而气体温度升高，气体分子的平均动能增大，因此压强必然增大E．晶体在熔化过程中吸收热量，主要用于破坏空间点阵结构，增加分子势能2．(多选)(2017·黑龙江哈尔滨模拟)下列说法中正确的是()A．一定质量的气体，在压强不变时，则单位时间内分子与器壁碰撞次数随温度降低而减少B．知道阿伏加德罗常数、气体的摩尔质量和密度，可以估算出该气体中分子间的平均距离C．生产半导体器件时，需要在纯净的半导体材料中掺入其它元素，可以在高温条件下利用分子的扩散来完成D．同种物质不可能以晶体和非晶体两种不同的形态出现E．液体表面具有收缩的趋势，是由于液体表面层里分子的分布比内部稀疏的缘故3．(多选)(2017·广西南宁一模)下列说法正确的是()A．利用氧气的摩尔质量、密度以及阿伏加德罗常数就可以算出氧气分子体积B．一定质量的理想气体，内能只与温度有关，与体积无关C．固体很难被压缩是因为其内部的分子之间存在斥力作用D．只要物体与外界不发生热量交换，其内能就一定保持不变E．物体温度升高，分子的平均动能一定增加4．(多选)(2017·陕西宝鸡一模)下列说法正确的是()A．布朗运动说明了液体分子与悬浮颗粒之间存在着相互作用力B．物体的内能在宏观上只与其所处状态及温度和体积有关C．一切自发过程总是沿着分子热运动的无序性增大的方向进行D．液体密度越大表面张力越大，温度越高表面张力越小E．气体对器壁的压强就是大量气体分子作用在器壁单位面积上的平均作用力5．(多选)(2017·安徽省“皖南八校”第二次联考)下列说法正确的是()A．已知阿伏加德罗常数、气体的摩尔质量和密度，能估算出气体分子的大小B．若两个分子只受到它们之间的分子力作用，当分子间的距离减小时，分子的动能一定增大C．系统吸收热量时，它的内能不一定增加D．根据热力学第二定律可知，热量不可能自发地从低温物体传到高温物体E．气体对容器的压强是大量气体分子对容器壁频繁碰撞引起的6．(多选)(2017·福建厦门模拟)一定量的理想气体从状态a开始，经历三个过程ab、bc、ca回到原状态，其p－T图像如图1所示，下列说法正确的是()图1A．过程bc中气体既不吸热也不放热B．过程ab中气体一定吸热C．过程ca中外界对气体所做的功等于气体所放的热D．a、b和c三个状态中，状态a分子的平均动能最小E．b和c两个状态中，容器壁单位面积单位时间内受到气体分子撞击的次数不同7.(2017·贵州凯里模拟)一定质量的理想气体的p－V图像如图2所示，其中a→b为等容过程，b→c为等压过程，c→a 为等温过程．已知气体在状态a时的温度T a＝400K，在状态b时的体积V b＝22.4L，已知1atm＝1.0×105Pa.图2(1)求气体在状态b时的温度T b；(2)求气体在状态c时的体积V c；(3)求气体由状态b到状态c过程中对外做的功W，该过程气体是放热还是吸热？8．(2017·黑龙江大庆二模)如图3所示，长为50cm，内壁光滑的汽缸固定在水平面上，汽缸内用横截面积为100cm2的活塞封闭有压强为1.0×105Pa、温度为27℃的理想气体，开始时活塞位于距左侧缸底30cm处．现对封闭的理想气体加热．使活塞缓慢向右移动．(已知大气压强为1.0×105Pa)图3(1)试计算当温度升高到327℃时，缸内封闭气体的压强；(2)若在此过程中封闭气体共吸收了700J 的热量，试计算气体增加的内能．9．(2017·山东潍坊一模)如图4所示，汽缸开口向下竖直放置，汽缸的总长度为L ＝0.4m ，开始时，厚度不计的活塞处于L 2处，现将汽缸缓慢转动(转动过程中汽缸不漏气)，直到开口向上竖直放置，稳定时活塞离汽缸底部的距离为L4，已知汽缸的横截面积S ＝10cm 2，环境温度为T 0＝270K 保持不变，大气压强p 0＝1.02×105Pa ，重力加速度g 取10m/s 2.图4(1)求活塞质量；(2)缓慢加热汽缸内的气体，至活塞离汽缸底部的距离为L2，求此时气体的温度及此过程中气体对外做的功．10.如图5所示，内壁光滑的圆柱形汽缸竖直放置，内有一质量为m 的活塞封闭一定质量的理想气体．已知活塞截面积为S ，外界大气压强为p 0，缸内气体温度为T 1.现对汽缸内气体缓慢加热，使气体体积由V 1增大到V 2，该过程中气体吸收的热量为Q 1，停止加热并保持体积V 2不变，使其降温到T 1，已知重力加速度为g ，求：图5(1)停止加热时缸内气体的温度；(2)降温过程中气体放出的热量．11.如图6所示，某水银气压计的玻璃管顶端高出水银槽液面100cm不变，因上部混有少量的空气使读数不准，当气温为27℃时，实际大气压为76cmHg，而该气压计读数为70cmHg.求：图6(1)若气温为27℃时，该气压计中水银柱高度为64cm，则此时实际气压为多少cmHg?(2)在气温为－3℃时，该气压计中水银柱高度变为73cm，则此时实际气压应为多少cmHg?12.(2017·湖北七市联合考试)如图7所示，一端开口且内壁光滑的玻璃管竖直放置，管中用一段长H0＝25cm的水银柱封闭一段长L1＝20cm的空气，此时水银柱上端到管口的距离为L2＝25cm，大气压强恒为p0＝75cmHg ，开始时封闭气体温度为t1＝27℃，取0℃为273K．求：图7(1)将封闭气体温度升高到37℃，在竖直平面内从图示位置缓慢转动至玻璃管水平时，封闭空气的长度．(2)保持封闭气体初始温度27℃不变，在竖直平面内从图示位置缓慢转动至玻璃管开口向下竖直放置时，封闭空气的长度．(转动过程中没有发生漏气)13．(2017·重庆一诊)如图8所示为压缩式喷雾器，该喷雾器储液桶的容积为V0＝6dm3.先往桶内注入体积为V＝4dm 3的药液，然后通过进气口给储液桶打气，每次打进ΔV＝0.2dm3的空气，使喷雾器内空气的压强达到p＝4atm.设定打气过程中，储液桶内空气温度保持不变，药液不会向外喷出，喷液管体积及喷液口与储液桶底间高度差不计，外界大气压强p0＝1atm.图8(1)打气的次数n；(2)通过计算说明，能否使喷雾器内的药液全部喷完．14．(2017·山东枣庄一模)如图9所示，两端开口的U形管粗细均匀，左右两管竖直，底部的直管水平．水银柱的长度如图中标注所示，水平管内两段空气柱a 、b 的长度分别为10cm 、5cm.在左管内缓慢注入一定量的水银，稳定后右管的水银面比原来升高了h ＝10cm.已知大气压强p 0＝76cmHg ，求向左管注入的水银柱长度．图9答案精析1．BCE2.BCE3.BCE4.CDE5.CDE6.BDE 7．(1)100K(2)89.6L(3)6720J 吸热解析(1)气体由状态a 到状态b 为等容过程， 根据查理定律有：pa Ta ＝pbTb ，解得T b ＝100 K.(2)气体由状态b 到状态c 为等压过程， 根据盖－吕萨克定律有：Vc Tc ＝VbTb ，解得V c ＝89.6 L.(3)气体由状态b 到状态c 为等压过程，气体体积变大，对外做功，W ＝p b (V c －V b )＝6 720 J ， 由盖－吕萨克定律可知体积增大时温度升高， 所以气体内能增大，ΔU >0， 由热力学第一定律ΔU ＝Q ＋W 可知，由于b →c 气体对外做功，W 为负值，Q 为正值， 气体吸收的热量大于气体对外做的功，为吸热过程． 8．(1)1.2×105Pa(2)500J解析(1)设活塞横截面积为S ，封闭气体刚开始的温度为T 1，体积为L 1S ，压强为p 1，当活塞恰好移动到汽缸口时，封闭气体的温度为T 2，体积为L 2S ，压强p 2＝p 1， 则由盖－吕萨克定律可得L1S T1＝L2ST2解得：T 2＝500 K ，即227 ℃ 因为227 ℃<327 ℃， 所以气体接着发生等容变化，设当气体温度达到T 3＝(327＋273) K ＝600 K 时，封闭气体的压强为p 3， 由查理定律可得：p2T2＝p3T3解得：p 3＝1.2×105 Pa(2)此过程中气体对外界做功，W ＝－p 0(L 2－L 1)S 解得W ＝－200 J由热力学第一定律得：ΔU ＝W ＋Q 解得：ΔU ＝500 J 9．(1)3.4kg(2)540K13.6J解析(1)设转动之前，汽缸内气体压强为p 1，转动后，气体压强为p 2，活塞质量为m ，可得p 1＝p 0－mg Sp 2＝p 0＋mgS由玻意耳定律得p 1L 2S ＝p 2L4S联立解得m ＝3.4kg(2)缓慢加热气体，气体做等压变化， 由盖－吕萨克定律得L 4S T0＝L 2S T解得T ＝540K气体体积增大，气体对外做功，由W ＝p 2ΔV 解得W ＝13.6J10．(1)V2V1T 1(2)Q 1－(p 0＋mgS)(V 2－V 1)解析(1)加热过程中气体等压膨胀，由V1T1＝V2T2，得：T 2＝V2V1T 1.(2)设加热过程中，封闭气体内能增加ΔU ，因气体体积增大，故此过程中气体对外做功，W <0 由热力学第一定律知：ΔU ＝Q 1＋W 其中W ＝(p 0＋mgS)(V 1－V 2)由于理想气体内能只是温度的函数，故再次降到原温度时气体放出的热量满足Q 2＝ΔU 整理可以得到：Q 2＝Q 1－(p 0＋mgS )(V 2－V 1)．11．(1)69cmHg(2)79cmHg 解析(1)根据平衡知识得： 上部混有少量的空气压强为： p 1＝(76－70) cmHg ＝6 cmHg设玻璃管横截面积为S cm 2， 上部混有少量的空气体积： V 1＝(100－70)S ＝30S cm 3 若在气温为27 ℃时，用该气压计测得的气压读数为64 cmHg ， 空气体积：V 2＝(100－64)S ＝36S cm 3气体温度不变，根据玻意耳定律得：p 1V 1＝p 2V 2 解得p 2＝5 cmHgp 0′＝(64＋5) cmHg ＝69 cmHg (2)T 1＝(273＋27) K ＝300 K V 3＝(100－73)S ＝27S cm 3 T 3＝(273－3) K ＝270 K根据气体状态方程pV T ＝C 得：p1V1T1＝p3V3T3代入数据解得：p 3＝6 cmHg p 0″＝(73＋6) cmHg ＝79 cmHg 12．(1)27.6cm(2)40cm解析(1)初状态p 1＝p 0＋ρgH 0＝100cmHg V 1＝L 1S T 1＝300K末状态p 2＝p 0＝75cmHg V 2＝L 1′S T 2＝310K由理想气体状态方程p1V1T1＝p2V2T2得L 1′≈27.6cm(2)末状态p 3＝p 0－ρgH 0＝50cmHg V 3＝L 3S由玻意耳定律p 1V 1＝p 3V 3 得L 3＝40cm因L 3＋H 0<L 1＋H 0＋L 2 故没有水银流出管外，则 L ＝40cm13．(1)30(2)见解析解析(1)由一定质量的理想气体的等温变化，有p0(V0－V)＋np0ΔV＝p(V0－V)解得n＝30(2)设喷雾器内的药液全部喷完后气体压强为p′，有p(V0－V)＝p′V0解得p′＝1.33 atm>p0说明能使喷雾器内的药液全部喷完．14．21.5cm解析设初状态a、b两部分空气柱的压强均为p1，由题意知：p1＝90 cmHg因右管水银面升高的高度10 cm<12 cm，故b空气柱仍在水平直管内．设末状态a、b两部分空气柱的压强均为p2，则：p2＝100 cmHg设末状态a、b两部分空气柱的长度分别为L a2、L b2.对a部分空气柱，根据玻意耳定律：p1L a1S＝p2L a2S对b部分空气柱，根据玻意耳定律：p1L b1S＝p2L b2S代入数据解得：L a2＝9 cmL b2＝4.5 cm设左管所注入的水银柱长度为L，由几何关系得：L＝2h＋(L a1＋L b1)－(L a2＋L b2)代入数据解得：L＝21.5 cm。

第2讲　原子和原子核一、原子物理1.原子的核式结构(1)1909～1911年，英籍物理学家卢瑟福进行了α粒子散射实验，提出了原子核式结构模型.(2)α粒子散射实验的结果：绝大多数α粒子穿过金箔后，基本上仍沿原来的方向前进，但有少数α粒子发生了大角度偏转，偏转的角度甚至大于90°，也就是说它们几乎被“撞了回来”，如图1所示.图1(3)原子的核式结构模型：原子中带正电部分的体积很小，但几乎占有全部质量，电子在正电体的外面运动.2.氢原子光谱(1)光谱：用光栅或棱镜可以把各种颜色的光按波长展开，获得光的波长(频率)和强度分布的记录，即光谱.(2)光谱分类(3)氢原子光谱的实验规律：巴耳末系是氢原子光谱在可见光区的谱线，其波长公式＝R (－1λ122)(n ＝3,4,5，…，R 是里德伯常量，R ＝1.10×107 m －1).1n2(4)光谱分析：利用每种原子都有自己的特征谱线可以用来鉴别物质和确定物质的组成成分，且灵敏度很高.在发现和鉴别化学元素上有着重大的意义.3.玻尔理论(1)定态：原子只能处于一系列不连续的能量状态中，在这些能量状态中原子是稳定的，电子虽然绕核运动，但并不向外辐射能量.(2)跃迁：电子从能量较高的定态轨道跃迁到能量较低的定态轨道时，会放出能量为hν的光子，这个光子的能量由前后两个能级的能量差决定，即hν＝E m －E n .(h 是普朗克常量，h ＝6.63×10－34 J·s)(3)轨道：原子的不同能量状态跟电子在不同的圆周轨道绕核运动相对应.原子的定态是不连续的，因此电子的可能轨道也是不连续的.4.氢原子的能量和能级变迁(1)能级和半径公式：①能级公式：E n ＝E 1(n ＝1,2,3，…)，其中E 1为基态能量，其数值为E 1＝－13.6 eV.1n 2②半径公式：r n ＝n 2r 1(n ＝1,2,3，…)，其中r 1为基态轨道半径，又称玻尔半径，其数值为r 1＝0.53×10－10 m.(2)氢原子的能级图，如图2所示图2自测1　(多选)如图3所示为α粒子散射实验装置的示意图，荧光屏和显微镜一起分别放在图中的A 、B 、C 、D 四个位置时观察到的现象，下述说法中正确的是( )图3A.放在A位置时，相同时间内观察到屏上的闪光次数最多B.放在B位置时，相同时间内观察到屏上的闪光次数只比A位置时稍少些C.放在C、D位置时，屏上观察不到闪光D.放在D位置时，屏上仍能观察到一些闪光，但次数极少答案　ABD解析　根据α粒子散射现象，绝大多数α粒子沿原方向前进，少数α粒子发生较大偏转，A、B、D正确.自测2　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，能量减少答案　B二、天然放射现象和原子核1.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)放射性同位素的应用与防护①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.②应用：消除静电、工业探伤、做示踪原子等.③防护：防止放射性对人体组织的伤害.2.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(Z )＝质子数＝元素的原子序数＝原子的核外电子数.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X ，其中A 表示质量数，Z 表示核电荷数.AZ 3.原子核的衰变、半衰期(1)原子核的衰变①原子核放出α粒子或β粒子，变成另一种原子核的变化称为原子核的衰变.②分类α衰变：X →Y ＋He AZ A 4Z －242β衰变：X →Y ＋e AZ A Z ＋10－1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α衰变：U →Th ＋He 238922349042β衰变：Th →Pa ＋ e.23490234910－1(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.(3)公式：N 余＝N 原·()，m 余＝m 原·().121/2tT 121/2tT4.核力和核能(1)原子核内部，核子间所特有的相互作用力.(2)核子在结合成原子核时出现质量亏损Δm ，其对应的能量ΔE ＝Δmc 2.(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 ＝Δmc 2.自测3　(2018·全国卷Ⅲ·14)1934年，约里奥—居里夫妇用α粒子轰击铝核Al ，产生了第2713一个人工放射性核素X ：α＋Al →n ＋X.X 的原子序数和质量数分别为( )2713A.15和28 B.15和30C.16和30 D.17和31答案　B解析　将核反应方程式改写成He ＋Al →n ＋X ，由电荷数和质量数守恒知，X 应为X.422713103015命题点一　玻尔理论和能级跃迁1.定态间的跃迁——满足能级差(1)从低能级(n )高能级(m )→吸收能量.――→跃迁hν＝E m －E n(2)从高能级(m )低能级(n )→放出能量.――→跃迁 hν＝E m －E n .2.电离电离态与电离能电离态：n ＝∞，E ＝0基态→电离态：E 吸>0－(－13.6 eV)＝13.6 eV.激发态→电离态：E 吸>0－E n ＝|E n |.若吸收能量足够大，克服电离能后，获得自由的电子还携带动能.例1　(多选)(2018·湖南省永州市三模)如图4所示是玻尔为解释氢原子光谱画出的氢原子能级示意图.大量处于n ＝3能级的氢原子向低能级跃迁放出若干频率的光子，设普朗克常量为h ，下列说法正确的是( )图4A.能产生3种不同频率的光子B.产生的光子的最大频率为E 3－E 1hC.当氢原子从能级n ＝2跃迁到n ＝1时，氢原子的能量变大D.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答案　ABD解析　根据C 可得从n ＝3能级向低能级跃迁能产生C ＝3种不同频率的光子，A 正确；产2n 23生的光子有最大能量的是从n ＝3能级向n ＝1能级跃迁时产生的，根据公式hν＝E 3－E 1，解得ν＝，B 正确；从高能级向低能级跃迁，释放光子，氢原子能量变小，C 错误；若氢E 3－E 1h 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 km ＝hν－W 0＝(E 3－E 1)－(E 2－E 1)＝E 3－E 2，故D 正确.变式1　(多选)(2018·山东省烟台市上学期期末)如图5，一群处于n ＝5能级的氢原子在向n ＝1的能级跃迁的过程中( )图5A.放出4种频率不同的光子B.放出10种频率不同的光子C.放出的光子的最大能量为13.06 eV ，最小能量为0.66 eVD.放出的光子有的能使逸出功为13 eV 的金属发生光电效应现象答案　BD解析　一群处于n ＝5能级的氢原子向低能级跃迁时，共产生C ＝＝10种频率不同的255×42光子，故A 项错误，B 项正确；根据玻尔理论知能级差越大，跃迁时放出的光子能量越大，故ΔE max ＝E 5－E 1＝－0.54 eV －(－13.6 eV)＝13.06 eV ，ΔE min ＝E 5－E 4＝－0.54 eV －(－0.85 eV)＝0.31 eV ，C 项错误；因ΔE max ＝13.06 eV>13 eV ，故有的光子的能量大于逸出功可以使逸出功为13 eV 的金属发出光电效应，D 项正确.变式2　(2019·四川省成都市调研)氢原子能级图如图6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( )图6A.氢原子从n ＝2的能级跃迁到n ＝1的能级时，辐射光的波长大于656 nmB.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的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能级的氢原子，可以使氢原子电离答案　D解析　氢原子从n ＝2的能级跃迁到n ＝1的能级时，辐射光的能量大于氢原子从n ＝3的能级跃迁到n ＝2的能级时辐射光的能量，根据E ＝可知，氢原子从n ＝2的能级跃迁到n ＝1的hcλ能级时，辐射光的波长一定小于656 nm ，故A 错误；从n ＝4的能级跃迁到n ＝2的能级时辐射出的光子能量为2.55 eV ，大于金属钾的逸出功，能使钾发生光电效应，故B 错误；一个处于n ＝4的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能级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.命题点二　原子核的衰变及半衰期1.衰变规律及实质(1)α衰变、β衰变的比较衰变类型α衰变β衰变衰变过程X →Y ＋He A Z A 4Z －242X →Y ＋eA Z A Z ＋10－12个质子和2个中子结合成一个整体射出1个中子转化为1个质子和1个电子衰变实质2H ＋2n →He 11042n →H ＋e1010－1匀强磁场中轨迹形状衰变规律电荷数守恒、质量数守恒、动量守恒(2)γ射线：γ射线经常伴随着α衰变或β衰变同时产生.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(原子核处于激发态)而辐射出光子.2.确定衰变次数的方法因为β衰变对质量数无影响，所以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.3.半衰期(1)公式：N 余＝N 原()，m 余＝m 原().121/2tT 121/2tT(2)影响因素：放射性元素衰变的快慢是由原子核内部自身因素决定的，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.例2　(2017·全国卷Ⅱ·15)一静止的铀核放出一个α粒子衰变成钍核，衰变方程为U →Th 2389223490＋He ，下列说法正确的是( )42A.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答案　B解析　静止的铀核在α衰变过程中，满足动量守恒的条件，根据动量守恒定律得p Th ＋p α＝0，即钍核的动量和α粒子的动量大小相等，方向相反，选项B 正确；根据E k ＝可知，选项Ap 22m 错误；半衰期的定义是统计规律，对于一个α粒子不适用，选项C 错误；铀核在衰变过程中，伴随着一定的能量放出，即衰变过程中有一定的质量亏损，故衰变后α粒子与钍核的质量之和小于衰变前铀核的质量，选项D 错误.变式3　(多选)(2018·河南省濮阳市第二次模拟)关于原子和原子核，下列说法正确的是( )A.α粒子散射实验表明，原子是可分的B.原子核发生β衰变，原子核的质子数会增加C.外界的温度越高，原子半衰期越短D.根据玻尔理论可知，氢原子从高能级向低能级跃迁时，可以辐射各种不同频率的光子答案　AB解析　卢瑟福由α粒子散射实验提出了原子核式结构模型：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绕着核旋转，即原子是可分的，A 正确；经过一次β衰变，电荷数多1，质量数不变，质子数等于电荷数，则质子数增加1个，B 正确；原子的半衰期与外界因素无关，C 错误；据玻尔理论可知，氢原子从高能级向低能级跃迁时，可以辐射特定频率的光子，D 错误.变式4　(多选)(2018·广东省汕头市第二次模拟)如图7，静止的U 核发生α衰变后生成反23892冲Th 核，两个产物都在垂直于它们速度方向的匀强磁场中做匀速圆周运动，下列说法正确的是( )图7A.衰变方程可表示为U →Th ＋He 238922349042B.Th 核和α粒子的圆周轨道半径之比为1∶45C.Th 核和α粒子的动能之比为1∶45D.Th 核和α粒子在匀强磁场中旋转的方向相反答案　AB解析　已知α粒子为He ，则由电荷数守恒及质量数守恒可知，衰变方程为：U →Th ＋42238922349042He ，故A 正确；Th 核和α粒子都带正电荷，则在题图匀强磁场中都是逆时针旋转，故D 错误；由动量守恒可得衰变后＝＝，则Th 核和α粒子的动能之比＝×2＝vTh vαm αm Th 423412m Th v 2Th12m αv 2α2344(4234)＝，故C 错误；粒子在匀强磁场中运动，洛伦兹力提供向心力，所以有B v q ＝，42342117m v 2R 则R ＝，所以Th 核和α粒子的圆周轨道半径之比＝∶＝××＝，m vBq R Th R αm Th v Th Bq Th m αv αBq α23444234290145故B 正确.命题点三　核反应及核反应类型1.核反应的四种类型类型可控性核反应方程典例α衰变自发U →Th ＋He238922349042衰变β衰变自发Th →Pa ＋e23490234910－1N ＋He →O ＋H(卢瑟福发现质子)147421781He ＋Be →C ＋n(查德威克发现中子)429412610Al ＋He 271342→P ＋n 301510人工转变人工控制P →Si ＋e301530140＋1约里奥－居里夫妇发现放射性同位素，同时发现正电子U ＋n →Ba ＋Kr ＋3n235921014456893610重核裂变容易控制U ＋n →Xe ＋Sr ＋10n 235921013654903810轻核聚变很难控制H ＋H →He ＋n 213142102.核反应方程式的书写(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(H)、中子(n)、α粒子(11042He)、β粒子(e)、正电子(e)、氘核(H)、氚核(H)等.0－10＋12131(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.(3)核反应过程中质量数守恒，电荷数守恒.例3　(2016·全国卷Ⅱ·35(1))在下列描述核过程的方程中，属于α衰变的是________，属于β衰变的是________，属于裂变的是________，属于聚变的是________.(填正确答案标号)A.C →N ＋ e 1461470－1B.P →S ＋e 321532160－1C.U →Th ＋He 238922349042D.N ＋He →O ＋H 147421781E.U ＋n →Xe ＋Sr ＋2n 235921014054943810F.H ＋H →He ＋n 31214210答案　C AB E F解析　α衰变是一种放射性衰变，α粒子(He)会从原子核中射出，C 项符合要求；β衰变是指42自原子核内自发地放出一个电子(e)，同时原子序数增加1的过程，A 、B 两项符合要求；0－1裂变是指一些质量非常大的原子核，如铀、钍和钚等在吸收一个中子后分裂成两个或更多质量较小的原子核，同时放出多个中子和很大能量的过程，只有E 项符合要求；聚变是指由两个轻原子核(一般是氘核和氚核)结合成较重原子核(氦核)并放出大量能量的过程，F 项符合要求.变式5　(2018·广西桂林市、贺州市期末联考)下列关于核反应的说法正确的是( )A.U →Th ＋He 是铀核的裂变238922349042B.H ＋H →He ＋n 是核聚变反应21314210C.核反应Al ＋He →P ＋X 中的X 是质子2713423015D.卢瑟福发现中子的核反应方程是：He ＋N →O ＋n 4214717810答案　B解析　U →Th ＋He 是衰变方程，选项A 错误；H ＋H →He ＋n 是核聚变反应，选项B 23892234904221314210正确；核反应Al ＋He →P ＋X 中的X 质量数为1，电荷数为零，则X 是中子，选项C 错误；2713423015卢瑟福发现质子的核反应方程是：He ＋N →O ＋H ，选项D 错误.421471781变式6　(2018·安徽省池州市上学期期末)有关核反应方程，下列说法正确的是( )A.U →Th ＋He 属于α衰变238922349042B.N ＋He →O ＋H 是β衰变147421781C.核反应方程Po →X ＋He 中的y ＝206，X 的中子个数为12821084y 8242D.铀核裂变的核反应为U →Ba ＋Kr ＋2n 2389214156923610答案　A解析　α衰变是重核自发地放出α粒子的天然放射现象，其中α粒子是He ，故A 正确；N ＋42147He →O ＋H 是发现质子的原子核人工转变，故B 错误；根据质量数守恒：y ＝210－4＝206，X421781的中子个数为206－82＝124，故C 错误；铀核裂变属于重核裂变，不能自发进行，铀核裂变的核反应为U ＋n →Ba ＋Kr ＋3n ，故D 错误.235921014456893610命题点四　质量亏损及核能的计算1.利用质能方程计算核能(1)根据核反应方程，计算出核反应前与核反应后的质量亏损Δm .(2)根据爱因斯坦质能方程ΔE ＝Δmc 2计算核能.质能方程ΔE ＝Δmc 2中Δm 的单位用“kg ”，c 的单位用“m/s ”，则ΔE 的单位为“J ”.(3)ΔE ＝Δmc 2中，若Δm 的单位用“u ”，则可直接利用ΔE ＝Δm ×931.5 MeV 计算ΔE ，此时ΔE 的单位为“MeV ”，即1 u ＝1.660 6×10－27 kg ，相当于931.5 MeV ，这个结论可在计算中直接应用.2.利用比结合能计算核能原子核的结合能＝核子的比结合能×核子数.核反应中反应前系统内所有原子核的总结合能与反应后生成的所有新核的总结合能之差，就是该核反应所释放(或吸收)的核能.例4　(2017·全国卷Ⅰ·17)大科学工程“人造太阳”主要是将氘核聚变反应释放的能量用来发电.氘核聚变反应方程是：H ＋H →He ＋n.已知H 的质量为2.013 6 u ，He 的质量为3.015 2121321021320 u ，n 的质量为1.008 7 u,1 u ＝931 MeV/c 2.氘核聚变反应中释放的核能约为( )10A.3.7 MeV B.3.3 MeV C.2.7 MeV D.0.93 MeV答案　B解析　根据质能方程，释放的核能ΔE ＝Δmc 2，Δm ＝2m H －m He －m n ＝0.003 5 u ，则ΔE ＝0.003 5×931 MeV ＝3.258 5 MeV ≈3.3 MeV ，故B 正确，A 、C 、D 错误.变式7　(多选)(2018·云南省统一检测)原子核的比结合能随质量数的变化图象如图8所示，根据该曲线，下列判断正确的是( )图8A.中等质量核的比结合能大，这些核较稳定B.H 核比Li 核更稳定2163C.U 核裂变成两个中等质量的核时释放能量23592D.Kr 核的比结合能比U 核的小893623592答案　AC解析　由题图可知，中等质量的原子核的比结合能大，所以中等质量的原子核稳定，故A 正确；由题图可知H 核离中等质量的原子核更远，故H 核比Li 核更不稳定，故B 错误；重212163核裂变成中等质量的核，有质量亏损，释放能量，故C 正确；由题图可知，Kr 核的比结合8936能比U 核的大，故D 错误.23592变式8　(2018·河北省定州中学承智班月考)一个不稳定的原子核质量为M ，处于静止状态，放出一个质量为m 的粒子后反冲.已知放出的粒子的动能为E 0，则原子核反冲的动能为( )A.E 0 B.E 0m M C.E 0 D.E 0m M －m Mm (M －m )2答案　C解析　放出质量为m 的粒子后，剩余质量为M －m ，该过程动量守恒，有：m v 0＝(M －m )v ①放出的粒子的动能为：E 0＝m v 02②12原子核反冲的动能：E k ＝(M －m )v 2③12联立①②③得：E k ＝E 0，mM －m故A 、B 、D 错误，C 正确.1.在卢瑟福α粒子散射实验中，金箔中的原子核可以看做静止不动，下列各图画出的是其中两个α粒子经历金箔散射过程的径迹，其中正确的是( )答案　C解析　金箔中的原子核与α粒子都带正电，α粒子接近原子核过程中受到斥力而不是引力作用，A 、D 错误；由原子核对α粒子的斥力作用及物体做曲线运动的条件知曲线轨迹的凹侧应指向α粒子所受力的方向，B 错误，C 正确.2.下列说法正确的是( )A.在铀核的裂变中，当铀块的体积小于“临界体积”时，不能发生链式反应B.铀元素的半衰期为T ，当温度发生变化时，铀元素的半衰期也发生变化C.轻核聚变的过程质量增大，重核裂变的过程有质量亏损D.比结合能小的原子核结合成(或分裂成)比结合能大的原子核时一定吸收能量答案　A解析　在铀核的裂变中，当铀块的体积小于“临界体积”时，不能发生链式反应，故A 正确；半衰期与温度无关，由原子核内部因素决定，故B 错误；重核裂变和轻核聚变都有质量亏损，向外辐射能量，故C 错误；比结合能小的原子核结合成(或分裂成)比结合能大的原子核时有质量亏损，释放能量，故D 错误.3.(2018·山西省晋城市第一次模拟)关于原子核，下列说法正确的是( )A.原子核发生一次β衰变，该原子外层就失去一个电子B.铀235裂变方程为U →Ba ＋Kr ＋2n 2359214456893610C.比结合能越大，原子核越稳定D.把放射性元素掺杂到其他稳定元素中，放射性元素的衰变会变慢答案　C解析　原子核的β衰变过程是中子转变为质子而释放出电子的过程，核外电子没有参与该反应，选项A 错误；铀235必须吸收慢中子后才能发生裂变，选项B 错误；原子核的比结合能越大，原子核越难分离，原子核越稳定，选项C 正确；放射性元素衰变的快慢与其物理、化学状态无关，选项D 错误.4.(2018·安徽省宣城市第二次调研)下列四幅图涉及不同的物理知识，如图1所示，其中说法正确的是( )图1A.图甲，卢瑟福通过分析α粒子散射实验结果，发现了质子和中子B.图乙，用中子轰击铀核使其发生聚变，链式反应会释放出巨大的核能C.图丙，玻尔理论指出氢原子能级是分立的，所以原子发射光子的频率也是不连续的D.图丁，汤姆孙通过电子的发现揭示了原子核内还有复杂结构答案　C解析　题图甲：卢瑟福通过分析α粒子散射实验结果，得出原子的核式结构模型，故A错误；题图乙：用中子轰击铀核使其发生裂变，裂变反应会释放出巨大的核能，故B错误；题图丙：玻尔理论指出氢原子能级是分立的，所以原子发射光子的频率也是不连续的，故C正确；题图丁：汤姆孙通过电子的发现揭示了原子有一定结构，天然放射现象的发现揭示了原子核内还有复杂结构，故D错误.5.(2018·重庆市上学期期末抽测)关于近代物理发展的成果，下列说法正确的是( )A.只要增加入射光的强度，光电效应就可以发生B.氢原子从激发态向基态跃迁时会辐射特定频率的光子C.环境温度越高，原子核衰变的速度越快D.任何核反应都遵从质量守恒定律答案　B解析　发生光电效应和入射光的强度没有关系，只要大于等于金属极限频率就可以发生光电效应，故A错误；根据玻尔氢原子模型的相关理论，电子轨道和能量都是量子化的，而在“跃迁”过程中要遵循hν＝E m－E n，故只能辐射特定频率的光子，故B正确；衰变和元素本身有关，和温度无关，故C错误；爱因斯坦的质能方程表明核反应中存在质量亏损，故D错误.6.(2018·山东省烟台市上学期期末)卢瑟福提出了原子的核式结构模型，这一模型建立的基础是( )A.α粒子散射实验B.电子的发现C.光电效应现象的发现D.天然放射性现象的发现答案　A7.(2019·河北省秦皇岛市质检)关于原子核，下列说法正确的是( )A.比结合能越大，原子核越稳定B.一群处于n ＝3能级的氢原子，向较低能级跃迁时最多只能放出两种频率的光子C.Bi 的半衰期是5天，100克Bi 经过10天后的质量为50克2108321083D.β衰变所释放的电子来自原子核外的电子答案　A解析　原子核的比结合能越大，原子核中核子结合得越牢固，原子核越稳定，故A 正确；由玻尔理论知氢原子的能量是不连续的，一群氢原子处于n ＝3的能级，最多只能放出三种频率的光子，故B 错误；设原来Bi 的质量为m 0，衰变后剩余质量为m 则有：m ＝m 0()＝100×(21083121/2tT ) g ＝25 g ，即可知剩余Bi 的质量为25 g ，故C 错误；β衰变所释放的电子是原子核中1210521083的一个中子转化为一个质子和一个电子时产生的，故D 错误.8.(2018·山东省临沂市上学期期末)下列有关放射性知识的说法中正确的是( )A.放射现象说明原子具有核式结构B.β射线与γ射线都是电磁波，但β射线穿透本领比γ射线强C.氡的半衰期为3.8天，4个氡原子核经过3.8天后就一定只剩下2个氡原子核D.U 衰变成Pb 要经过6次β衰变和8次α衰变2389220682答案　D解析　卢瑟福通过α粒子散射实验提出原子具有核式结构，天然放射现象说明原子核内部是有结构的，故A 错误；β射线是电子流，不是电磁波，穿透本领比γ射线弱，故B 错误；半衰期是对大量原子核的统计规律，对于单个或者少数原子核是不成立的，故C 错误；U 衰23892变成Pb 质量数减少32，则发生8次α衰变，电荷数总共少16，但是此衰变电荷数少10，20682可知发生6次β衰变，D 正确.9.(2018·江西省十所省重点高中二模)下列核反应方程中，表示核聚变过程的是( )A.P →Si ＋e 301530140＋1B.H ＋H →He ＋n 21314210C.C →N ＋e 1461470－1D.U →Th ＋He 238922349042答案　B10.(多选)(2016·全国卷Ⅲ·35(1)改编)一静止的铝原子核Al 俘获一速度为1.0×107 m/s 的质子2713p 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 →Si *27132814B.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答案　AB解析　根据质量数和电荷数守恒可得，核反应方程为p ＋Al →Si *，A 正确；核反应过程中27132814释放的核力远远大于外力，故系统动量守恒，B 正确；核反应过程中系统能量守恒，C 错误；由于反应过程中，要释放大量的能量，伴随着质量亏损，所以生成物的质量小于反应物的质量之和，D 错误.11.(2018·山西省长治、运城、大同、朔州、阳泉五地市联考)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：H ＋H →He ＋X ，式中X 是某种粒子.已知：H 、H 、He 2131********和粒子X 的质量分别为2.014 1 u 、3.016 1 u 、4.002 6 u 和1.008 7 u ；1 u ＝931.5 MeV/c 2，c 是真空中的光速.由上述反应方程和数据可知( )A.粒子X 是H1B.该反应中的质量亏损为0.028 9 u C.该反应释放出的能量约为17.6 MeVD.该反应中释放的全部能量转化为粒子X 的动能答案　C解析　根据核反应前、后质量数守恒和电荷数守恒，可判断X 为中子，选项A 错误；该反应中的质量亏损为Δm ＝2.014 1 u ＋3.016 1 u －4.002 6 u －1.008 7 u ＝0.018 9 u ，故B 错误；由爱因斯坦质能方程可知释放出的能量为ΔE ＝0.018 9×931.5 MeV ≈17.6 MeV ，选项C 正确；该反应中释放的能量一部分转化为粒子X 的动能，一部分转化为He 的动能，故D 错误.4212.(2018·广东省广州市4月模拟)有一钚的同位素Pu 核静止在匀强磁场中，该核沿与磁场23994垂直的方向放出x 粒子后，变成铀(U)的一个同位素原子核.铀核与x 粒子在该磁场中的旋转半径之比为1∶46，则( )A.放出的x 粒子是He 42B.放出的x 粒子是e 0－1C.该核反应是核裂变反应D.x 粒子与铀核在磁场中的旋转周期相等答案　A解析　静止的钚核沿与磁场垂直的方向放出x 粒子后动量守恒，根据动量守恒定律可知，生成的铀核和x 粒子的动量大小相等，铀核的质子数为92，根据r ＝，则可知x 粒子的质子m vqB数为2，故为α粒子(He)，选项A 正确，B 错误；该反应为衰变反应，选项C 错误；根据T ＝42，由于铀核和α粒子的比荷不相等，故周期不相等，选项D 错误.2πmqB13.(2018·四川省雅安市第三次诊断)铀原子核既可发生衰变，也可发生裂变.其衰变方程为U →23892Th ＋X ，裂变方程为U ＋n →Y ＋Kr ＋3n ，其中U 、n 、Y 、Kr 的质量分别为m 1、m 2、23490235921089361023592108936m 3、m 4，光在真空中的传播速度为c .下列叙述正确的是( )A.U 发生的是β衰变23892B.Y 原子核中含有56个中子C.若提高温度，U 的半衰期将会变小23892D.U 裂变时释放的能量为(m 1－2m 2－m 3－m 4)c 223592答案　D解析　根据核反应过程中质量数守恒、电荷数守恒，知X 为氦原子核，U 发生的是α衰变，23892故A 错误；Y 的质量数：A ＝235＋1－89－3＝144，电荷数：Z ＝92－36＝56，由原子核的组成特点可知，Y 原子核中含有56个质子，中子数为：144－56＝88个，故B 错误；半衰期与温度、压强等外界因素无关，故C 错误； 由于核裂变的过程中释放能量，根据爱因斯坦质。

高考物理一轮复习 第十二章 第1课时 原子结构 能级备考典题精炼 粤教版(课时活页卷)一、单项选择题（经典题）1．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 ．X 射线的发现 C ．α粒子散射实验 D ．氢原子光谱的发现【答案】 C【解析】 光电效应实验说明光具有粒子性，故A 错误．X 射线为电磁波，故B 错误．卢瑟福由α粒子散射实验建立了原子的核式结构模型，故C 正确．氢原子光谱的发现说明原子光谱是不连续的，故D 错误．2．下列说法正确的是( ) A ．有的光是波，有的光是粒子 B ．光子与电子是同样的一种粒子C ．光的波长越长，其波动性越显著；波长越短，其粒子性越显著D ．γ射线具有显著的粒子性，而不具有波动性 【答案】 C【解析】 从光的波粒二象性可知：光是同时具有波粒二象性的，只不过在有的情况下波动性显著，有的情况下粒子性显著．光的波长越长，越容易观察到其显示波动特征．光子是一种不带电的微观粒子，而电子是带负电的实物粒子，它们虽然都是微观粒子，但有本质区别，故上述选项中正确的是C.（2013.广东高州中学月考）3．氢原子辐射出一个光子后( ) A ．电子绕核旋转半径增大 B ．电子的动能增大 C ．氢原子的电势能增大 D ．原子的能级值增大 【答案】 B【解析】 根据玻尔理论，氢原子辐射光子后，应从离核较远的轨道跃迁到离核较近的轨道，原子总能量减少，A 、D 错误；跃迁过程中，电场力对电子做正功，故电势能减小，C错误；根据经典物理理论，电子绕核做匀速圆周运动的向心力为核对电子的库仑力，即k e 2r2＝mv 2r ，则E k ＝12mv 2＝ke22r，即电子的轨道半径减小，其动能增大，B 正确． 4．氢原子从能级m 跃迁到能级n 时辐射红光的频率为ν1，从能级n 跃迁到能级k 时吸收紫光的频率为ν2，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hν1＋hν2B．辐射光子的能量为hν1＋hν2C．吸收光子的能量为hν2－hν1D．辐射光子的能量为hν2－hν1【答案】 D【解析】由题意可知：E m－E n＝hν1，E k－E n＝hν2.因为紫光的频率大于红光的频率，所以ν2＞ν1，即k能级的能量大于m能级的能量，氢原子从能级k跃迁到能级m时向外辐射能量，其值为E k－E m＝hν2－hν1，故只有D项正确．二、双项选择题（2013.广东惠州一中月考）5．如图所示为卢瑟福和他的同事们做α粒子散射实验装置的示意图．荧光屏和显微镜一起分别放在图中的A、B、C、D四个位置时，观察到以下的现象，下述说法中正确的是( )A．放在A位置时，相同时间内观察到屏上的闪光次数最少B．放在B位置时，相同时间内观察到屏上的闪光次数只比A位置时稍少些C．放在C、D位置时，屏上观察不到闪光D．放在D位置时，屏上仍能观察到一些闪光，但次数极少【答案】BD【解析】根据α粒子散射现象，绝大多数α粒子沿原方向前进，少数α粒子发生较大偏转，放在A位置时，相同时间内观察到屏上的闪光次数最多，所以本题应选择B、D.6.如图所示，一验电器与锌板相连，现用一弧光灯照射锌板，关灯后指针仍保持一定偏角，下列判断中正确的是( )A．用一带负电(带电荷量较少)的金属小球与锌板接触，则验电器指针偏角将增大B．用一带负电(带电荷量较少)的金属小球与锌板接触，则验电器指针偏角将减小C．使验电器指针回到零后，改用强度更大的弧光灯照射锌板，验电器指针偏角将比原来大D．使验电器指针回到零后，改用强度更大的红外线灯照射锌板，验电器指针一定偏转【答案】BC【解析】根据光电效应的原理可知锌板带正电，用带负电的小球与锌板接触会中和一部分锌板上的电荷，使锌板上的电荷量减少，同时验电器上的电荷量也减少，所以验电器指针偏角将减小，B正确，A错误；使验电器的指针回到零后，改用强度更大的弧光灯照射锌板，会有更多的电子从锌板逸出，锌板带的电荷量更多，验电器指针偏角将比原来大，C 正确；用红外线照射锌板，不发生光电效应，验电器指针不偏转，D错误．7．美国物理学家康普顿在研究石墨对X射线的散射时，发现光子除了有能量之外还有动量，被电子散射的X光子与入射的X光子相比( )A．速度减小B．频率减小C．波长减小D．能量减小【答案】BD【解析】光速不变，A错误；光子将一部分能量转移给电子，其能量减小，随之光子的频率减小、波长变长，B、D正确，C错误．8．如图所示是用光照射某种金属时逸出的光电子的最大初动能随入射光频率变化的图线(直线与横轴的交点坐标4.27，与纵轴交点坐标0.5)．由图可知( )A．该金属的截止频率为4.27×1014 HzB．该金属的截止频率为5.5×1014 HzC．该图线的斜率表示普朗克常量D．该金属的逸出功为0.5 eV【答案】AC【解析】图线在横轴上的截距为截止频率，A正确，B错误；由光电效应方程E k＝hν－W0可知图线的斜率为普朗克常量，C正确；金属的逸出功为W0＝hν0＝6.4×10－34×4.27×1014eV＝1.77 eV，D错误．1.6×10－199．氢原子的部分能级如图所示，已知可见光的光子能量在1.62 eV到3.11 eV之间．由此可推知，氢原子( )A．从高能级向n＝1能级跃迁时发出的光的波长比可见光的短B．从高能级向n＝2能级跃迁时发出的光均为可见光C．从高能级向n＝3能级跃迁时发出的光的频率比可见光的高D．从n＝3能级向n＝2能级跃迁时发出的光为可见光【答案】AD【解析】从高能级向n＝1能级跃迁时光子能量E≥E2－E1＝10.2 eV，A正确．从高能级向n＝2的能级跃迁时发出的光子能量E3－E2≤E≤－E2，即1.89 eV≤E≤3.40 eV，可见有一部分光处于紫外线区域，B错误．从高能级向n＝3的能级跃迁时，光子能量最高E＝－E3＝1.51 eV，比可见光光子能量小，C错误．从n＝3能级向n＝2能级跃迁时光子能量E＝E3－E2＝1.89 eV，D正确．三、非选择题10．按照玻尔原子理论，氢原子中的电子离原子核越远，氢原子的能量______________(选填“越大”或“越小”)．已知氢原子的基态能量为E1(E1＜0)，电子质量为m，基态氢原子中的电子吸收一频率为ν的光子被电离后，电子速度大小为__________________(普朗克常量为h)．【答案】越大2hν＋E1m【解析】根据玻尔理论可知，氢原子中的电子离核越远，氢原子的能量越大，由12 mv2＝hν＋E1可得v＝2hν＋E1m.11．某光电管的阴极是用金属钾制成的，它的逸出功为2.21 eV，用波长为2.5×10－7m 的紫外线照射阴极，已知真空中的光速为3.0×108 m/s，元电荷为1.6×10－19C，普朗克常量为6.63×10－34J·s，求钾的极限波长和该光电管发射的光电子的最大初动能？【答案】 5.63×10－7m 4.4×10－19J【解析】由光电效应规律可知，极限频率对应于逸出功W＝hν0，可得钾的极限频率ν0＝Wh＝2.21×1.60×10－196.63×10－34Hz≈5.33×1014Hz由c＝λν0得极限波长为λ≈5.63×10－7 m 再由光电效应方程E kmax＝hν－W得出下式E kmax ＝h c λ－W ＝( 6.63×10－34×3.0×1082.5×10－7－2.21×1.60×10－19)J≈4.4×10－19J. 12.某同学采用如图所示的实验电路研究光电效应，用某单色光照射光电管的阴极K 时，会发生光电效应现象．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，直至电流表中电流恰为零，此时电压的示数U 称为反向遏止电压．根据反向遏止电压，可以计算出光电子的最大初动能．现分别用ν1和ν2的单色光照射阴极，测量到反向遏止电压分别为U 1和U 2，设电子的比荷为 em，求：(1)阴极K 所用金属的极限频率． (2)用题目中所给条件表示普朗克常量h . 【答案】 (1)U 1ν2－U 2ν1U 1－U 2 (2)e U 1－U 2ν1－ν2【解析】 (1)由于阳极A 和阴极K 之间所加电压为反向电压，根据动能定理． －eU 1＝0－ 12mv 21－eU 2＝0－ 12mv 22根据光电效应方程 12mv 21＝hν1－W 0 12mv 22＝hν2－W 0 其中W 0＝hνc 解以上各式得νc ＝U 1ν2－U 2ν1U 1－U 2(2)由以上各式eU 1＝hν1－W 0eU 2＝hν2－W 0解得h ＝e U 1－U 2ν1－ν2。

第12点电磁感应现象中的能量问题电磁感应过程往往涉及多种能量的转化产生和维持感应电流的存在的过程就是其他形式的能量转化为感应电流电能的过程。

在电磁感应现象中,认真分析电磁感应过程中的能量转化，熟练地应用能量转化与守恒定律是求解较复杂的电磁感应问题的常用方法。

1。

过程分析（1)电磁感应现象中产生感应电流的过程,实质上是能量的转化过程.（2)电磁感应过程中产生的感应电流在磁场中必定受到安培力的作用，因此,要维持感应电流的存在,必须有“外力"克服安培力做功。

此过程中，其他形式的能转化为电能。

“外力"克服安培力做了多少功，就有多少其他形式的能转化为电能.（3)当感应电流通过用电器时，电能又转化为其他形式的能.安培力做功的过程,是电能转化为其他形式能的过程.安培力做了多少功，就有多少电能转化为其他形式的能。

2.解决此类问题的步骤（1)用法拉第电磁感应定律和楞次定律(包括右手定则）确定感应电动势的大小和方向. （2)画出等效电路图，写出回路中电阻消耗的电功率的表达式。

（3）分析导体机械能的变化，用能量守恒关系得到机械功率的改变与回路中电功率的改变所满足的方程,联立求解.说明：在利用能量守恒定律解决电磁感应中的能量问题时,参与转化的能量的种类一定要考虑周全。

哪些能量增加,哪些能量减少，要考虑准确,最后根据所满足的规律列方程分析求解.3.焦耳热Q的两种求解方法Q的两种求法错误!对点例题(双选)如图1所示电路，两根光滑金属导轨平行放置在倾角为θ的斜面上,导轨下端接有电阻R，导轨电阻不计，斜面处在竖直向上的匀强磁场中，电阻可忽略不计的金属棒ab质量为m,受到沿斜面向上且与金属棒垂直的恒力F的作用.金属棒沿导轨匀速下滑,则它在下滑高度h的过程中,以下说法正确的是（)图1A.作用在金属棒上各力的合力做功为零B.重力做的功等于系统产生的电能C.金属棒克服安培力做的功等于电阻R上产生的焦耳热D。

金属棒克服恒力F做的功等于电阻R上产生的焦耳热解题指导根据动能定理，合力做的功等于动能的增量,故A对；重力做的功等于重力势能的减少，重力做的功等于克服F所做的功与产生的电能之和，而克服安培力做的功等于电阻R上产生的焦耳热,所以B、D错，C对.答案AC特别提醒1、电磁感应现象的实质问题是能量的转化与守恒问题，从这个思路出发列方程求解，有时很方便。

微专题81 波粒二象性原子和原子核1．(2017·黑龙江大庆中学高三上学期期末)下列几种说法中有一种是错误的，它是()A．大如太阳、地球等这些宏观的运动物体也具有波动性，这种波是物质波B．光子与物质微粒发生相互作用时，不仅遵循能量守恒，还遵循动量守恒C．光子与光电子是同一种粒子，它们对应的波也都是概率波D．核力是一种强相互作用力，热核反应中库仑力做功与核力做功相比能忽略2．(2017·黑龙江哈尔滨模拟)某种单色光照射到金属表面上发生光电效应，如果入射光的强度减弱，频率不变，那么()A．从光照到金属表面上到逸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将减小C．单位时间内逸出的光电子数将减少D．有可能不发生光电效应3．(多选)(2017·山东烟台模拟)如图1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U0随入射光频率ν变化的函数关系图像．对于这两个光电管，下列判断正确的是()图1A．因为材料不同，逸出功不同，所以遏止电压U0不同B．光电子的最大初动能不同C．两个光电管的U0—ν图像的斜率不同D．两个光电管的饱和光电流一定相同4．(2017·福建南平3月质检)用如图2甲所示的装置研究光电效应现象．闭合电键S，用频率为ν的光照射光电管时发生了光电效应．图乙是该光电管发生光电效应时光电子的最大初动能E k与入射光频率ν的关系图像，图线与横轴的交点坐标为(a,0)，与纵轴的交点坐标为(0，－b )，下列说法中正确的是( )图2A ．普朗克常量为h ＝a bB ．断开电键S 后，电流表G 的示数不为零C ．仅增加照射光的强度，光电子的最大初动能将增大D ．保持照射光强度不变，仅提高照射光频率，电流表G 的示数保持不变5．(多选)(2017·山东临沂一模)如图3所示，N 为金属板，M 为金属网，它们分别与电池的两极相连，各电池的电动势和极性如图所示，己知金属板的逸出功为4.8eV.现分别用不同频率的光照射金属板(各光子的能量已在图上标出)，则下列说法正确的是( )图3A ．A 图中无光电子射出B ．B 图中光电子到达金属网时的动能大小为1.5eVC ．C 图中的光电子能到达金属网D ．D 图中光电子到达金属网时的最大动能为3.5eV图46．(2017·山东泰安一模)如图4所示是光电管的原理图，已知当有波长为λ0的光照到阴极K 上时，电路中有光电流，则( )A ．若增加电路中电源电压，电路中光电流一定增大B ．若将电源极性反接，电路中一定没有光电流产生C ．若换用波长为λ1(λ1>λ0)的光照射阴极K 时，电路中一定没有光电流D ．若换用波长为λ2(λ2<λ0)的光照射阴极K 时，电路中一定有光电流7．(多选)(2017·河北衡水中学七调)用甲、乙两种单色光照射同一金属做光电效应实验，发现光电流与电压的关系如图5所示．已知普朗克常量为h ，被照射金属的逸出功为W ，遏止电压为U 0，电子的电荷量为e ，则下列说法正确的是( )图5A ．甲光的强度大于乙光的强度B ．甲光的频率大于乙光的频率C ．甲光照射时产生的光电子初动能均为eU 0D ．乙光的频率为W ＋eU 0h8．(多选)氢原子能级的示意图如图6所示，大量氢原子从n ＝4的能级向n ＝2的能级跃迁时辐射出可见光a ，从n ＝3的能级向n ＝2的能级跃迁时辐射出可见光b ，则( )图6A．a光的光子能量大于b光的光子能量B．氢原子从n＝4的能级向n＝3的能级跃迁时会辐射出紫外线C．处于能级n＝4的电子的动能小于处于能级n＝2的电子的动能D．在真空中传播时，b光的波长较短E．处在n＝1能级时核外电子离原子核最近9.(多选)(2017·福建龙岩3月质检)氢原子的能级图如图7所示，可见光的光子能量范围约为1.62eV～3.11eV，金属钠的逸出功为2.29eV，下列说法中正确的是()图7A．大量处于n＝3能级的氢原子向低能级跃迁时，可发出1种频率的可见光B．大量处于n＝3能级的氢原子向低能级跃迁时，可发出2种频率的可见光C．大量处于n＝3能级的氢原子向低能级跃迁时发出的光当中有1种频率的光能使钠产生光电效应D．大量处于n＝3能级的氢原子向低能级跃迁时发出的光当中有2种频率的光能使钠产生光电效应10．(2017·湖北省部新大纲调研)根据玻尔理论，氢原子的能级公式为E n＝A n2(n为能级，A为基态能量)，一个氢原子中的电子从n＝4的能级直接跃迁到基态，在此过程中()A．氢原子辐射一个能量为15A16的光子B．氢原子辐射一个能量为－15A16的光子C．氢原子辐射一系列频率的光子，其中频率最大的光子能量为15A 16D．氢原子辐射一系列频率的光子，其中频率最大的光子能量为－15A 1611．(2017·重庆第二外国语学校二检)氢原子处于基态时的能量为E0，激发态与基态之间的能量关系为E n＝E0n2(n＝1,2,3…)，处于基态的大量氢原子由于吸收某种单色光后，最多能产生3种不同频率的光，已知普朗克常量为h，则产生的3种不同频率的光中，最小的频率为()A.5E036h B．－5E036h C.8E09h D．－8E09h12．(多选)(2017·贵州凯里模拟)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，β衰变的方程是13153I→13154Xe＋0－1eB．碘131释放的β射线是电子流，β衰变的方程是13153I→13154Xe＋0－1e C．与铯137相比，碘131衰变更慢，且铯133和铯137含有相同的质子数D．铯137衰变时辐射出的γ光子能量大于可见光光子能量13．(多选)(2017·福建厦门3月质检)静止的21183Bi原子核在磁场中发生衰变后运动轨迹如图8所示，大小圆半径分别为R1、R2；则下列关于此核衰变方程和两圆轨迹半径比值判断正确的是()图8A．21183Bi→20781Tl＋42HeB．21183Bi→21184Po＋0－1eC．R1∶R2＝84∶1D．R1∶R2＝207∶414．(2017·贵州贵阳2月模拟)下列说法正确的是()A．光电效应表明光子具有波动性B．在核反应过程中，系统的动量守恒，能量不守恒C．在147N＋42He→178O＋X核反应中，X是质子，这个反应过程叫衰变D．处于n＝3能级上的一群氢原子向低能级跃迁，最多能够产生3条谱线15．(2017·陕西宝鸡一模)放射性同位素钍23290Th经一系列α、β衰变后生成氡22086Rn，以下说法正确的是()A．每经过一次α衰变原子核的质量数会减少2个B．每经过一次β衰变原子核的质子数会增加1个C．放射性元素钍23290Th的原子核比氡22086Rn原子核的中子数少4个D．钍23290Th衰变成氡22086Rn一共经过2次α衰变和3次β衰变答案精析1．C[大如太阳、地球等这些宏观的运动物体也具有波动性，这种波是物质波，故A正确；光子与物质微粒发生相互作用时，不仅遵循能量守恒，还遵循动量守恒，故B正确；光子是光的组成部分，而光电子是电子，故二者不相同，故C错误；根据核力的特点可知，核力是一种强相互作用力，热核反应中库仑力做功与核力做功相比能忽略，故D正确；本题选错误的，故选C.]2．C[若能发生光电效应，发生光电效应的时间与光的强度无关，故A错误；入射光照射到某金属表面上发生光电效应．若入射光的强度减弱，频率保持不变，可知仍然可以发生光电效应，根据光电效应方程hν＝12mv2＋W知，光电子的最大初动能不变，故B、D错误；入射光的强度减弱，则入射光的光子的数目减少，单位时间内从金属表面逸出的光电子数目将减少，故C正确．]3．AB 4.B 5.AB 6.D7．AD[根据光的强度越强，则光电子数目越多，对应的饱和电流越大，即可判定甲光的强度较大，选项A正确；由光电效应方程12mv2＝hν－W，12mv2＝eU，由图可知，甲、乙的遏止电压相同，故甲、乙的频率相同，选项B错误；甲光照射时产生的光电子的最大初动能为eU0，选项C错误；根据12mv2＝hν－W＝eU，可得ν＝eU0＋Wh，选项D正确．]8．ACE[根据跃迁规律可知高能级向低能级跃迁时辐射光子的能量等于这两个能级的能量差．由公式：hν＝E m－E n，可知从n＝4向n＝2跃迁时辐射光子的能量大于从n＝3向n＝2跃迁时辐射光子的能量，则可见光a的光子能量大于b光的光子能量，又根据光子能量E＝hν可得a光的光子的频率较大，由λ＝cν，则a光的波长较短，故A正确，D错误；从n＝4的能级向n＝3的能级跃迁时辐射出的光子能量小于a光的光子能量，因为紫外线的能量大于可见光，所以不可能为紫外线，故B错误．根据库仑力提供向心力k e2r2＝mv2r，可知越靠近原子核，电子的速度越大，动能越大，那么处于能级n＝4的电子的动能小于处于能级n＝2的电子的动能，故C 正确；n ＝1能级是最贴近原子核的能级，所以在n ＝1能级时核外电子离原子核最近，故E 正确．]9．AD 10.B11．B [处于基态的氢原子能量为E 0，n ＝2能级的原子能量为E 04，n ＝3能级的原子能量为E 09，从n ＝3能级跃迁到n ＝2能级，能量变化最小，则对应的频率最小，因此从n ＝3能级跃迁到n ＝2能级有E 09－E 04＝hν，解得ν＝－5E 036h ，故选B.]12．BD [β射线实际是电子流，故A 错误，B 正确；半衰期是放射性元素的原子核有半数发生衰变时所需的时间，碘131的半衰期约为8天，铯137的半衰期约为30年，碘131衰变更快；同位素是具有相同的质子数和不同的中子数的元素，故铯133和铯137含有相同的质子数，故C 错误；γ射线是高频电磁波，其光子能量大于可见光的光子能量，故D 正确．]13．BC 14.D15．B [每经过一次α衰变，电荷数减少2，质量数减少4，故A 错误．每经过一次β衰变，电荷数增加1，质量数不变，质子数等于电荷数，则质子数增加1个，故B 正确．元素钍232 90Th 的原子核的质量数为232，质子数为90，则中子数为142，氡220 86Rn 原子核的质量数为220，质子数为86，则中子数为134，可知放射性元素钍232 90Th 的原子核比氡220 86Rn 原子核的中子数多8个，故C 错误．钍232 90Th 衰变成氡220 86Rn ，可知质量数减少12，电荷数减少4，因为经过一次α衰变，电荷数减少2，质量数减少4，经过一次β衰变，电荷数增加1，质量数不变，可知经过了3次α衰变，2次β衰变，故D 错误．]。

1．(2017·黑龙江大庆中学高三上学期期末)下列几种说法中有一种是错误的，它是()A．大如太阳、地球等这些宏观的运动物体也具有波动性，这种波是物质波B．光子与物质微粒发生相互作用时，不仅遵循能量守恒，还遵循动量守恒C．光子与光电子是同一种粒子，它们对应的波也都是概率波D．核力是一种强相互作用力，热核反应中库仑力做功与核力做功相比能忽略2．(2017·黑龙江哈尔滨模拟)某种单色光照射到金属表面上发生光电效应，如果入射光的强度减弱，频率不变，那么() A．从光照到金属表面上到逸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将减小C．单位时间内逸出的光电子数将减少D．有可能不发生光电效应3．(多选)(2017·山东烟台模拟)如图1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()图1A．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．两个光电管的U c—ν图象的斜率不同D．两个光电管的饱和光电流一定相同4．(2017·福建南平3月质检)用如图2甲所示的装置研究光电效应现象．闭合电键S，用频率为ν的光照射光电管时发生了光电效应．图乙是该光电管发生光电效应时光电子的最大初动能E k与入射光频率ν的关系图象，图线与横轴的交点坐标为(a,0)，与纵轴的交点坐标为(0，－b)，下列说法中正确的是()图2A ．普朗克常量为h ＝a bB ．断开电键S 后，电流表G 的示数不为零C ．仅增加照射光的强度，光电子的最大初动能将增大D ．保持照射光强度不变，仅提高照射光频率，电流表G 的示数保持不变5．(多选)(2017·山东临沂一模)如图3所示，N 为金属板，M 为金属网，它们分别与电池的两极相连，各电池的电动势和极性如图所示，己知金属板的逸出功为4.8eV.现分别用不同频率的光照射金属板(各光子的能量已在图上标出)，则下列说法正确的是()图3A ．A 图中无光电子射出B ．B 图中光电子到达金属网时的动能大小为1.5 eVC ．C 图中的光电子能到达金属网D ．D 图中光电子到达金属网时的最大动能为3.5 eV6．(2017·山东泰安一模)如图4所示是光电管的原理图，已知当有波长为λ0的光照到阴极K 上时，电路中有光电流，则()图4A ．若增加电路中电源电压，电路中光电流一定增大B ．若将电源极性反接，电路中一定没有光电流产生C ．若换用波长为λ1(λ1>λ0)的光照射阴极K 时，电路中一定没有光电流D ．若换用波长为λ2(λ2<λ0)的光照射阴极K 时，电路中一定有光电流7．(多选) (2017·河北衡水中学七调)用甲、乙两种单色光照射同一金属做光电效应实验，发现光电流与电压的关系如图5所示．已知普朗克常量为h ，被照射金属的逸出功为W 0，遏止电压为U c ，电子的电荷量为e ，则下列说法正确的是()图5A ．甲光的强度大于乙光的强度B ．甲光的频率大于乙光的频率C ．甲光照射时产生的光电子初动能均为eU cD ．乙光的频率为W0＋eUc h8．(多选)氢原子能级的示意图如图6所示，大量氢原子从n ＝4的能级向n ＝2的能级跃迁时辐射出可见光a ，从n ＝3的能级向n ＝2的能级跃迁时辐射出可见光b ，则()图6A ．a 光的光子能量大于b 光的光子能量B ．氢原子从n ＝4的能级向n ＝3的能级跃迁时会辐射出紫外线C ．处于能级n ＝4的电子的动能小于处于能级n ＝2的电子的动能D ．在真空中传播时，b 光的波长较短E ．处在n ＝1能级时核外电子离原子核最近9.(多选)(2017·福建龙岩3月质检)氢原子的能级图如图7所示，可见光的光子能量范围约为1.62 eV ～3.11 eV ，金属钠的逸出功为2.29 eV ，下列说法中正确的是()图7A ．大量处于n ＝3能级的氢原子向低能级跃迁时，可发出1种频率的可见光B ．大量处于n ＝3能级的氢原子向低能级跃迁时，可发出2种频率的可见光C ．大量处于n ＝3能级的氢原子向低能级跃迁时发出的光当中有1种频率的光能使钠产生光电效应D ．大量处于n ＝3能级的氢原子向低能级跃迁时发出的光当中有2种频率的光能使钠产生光电效应10．(2017·湖北省部新大纲调研)根据玻尔理论，氢原子的能级公式为E n ＝A n2(n 为能级，A 为基态能量)，一个氢原子中的电子从n ＝4的能级直接跃迁到基态，在此过程中()A ．氢原子辐射一个能量为15A 16的光子 B ．氢原子辐射一个能量为－15A 16的光子 C ．氢原子辐射一系列频率的光子，其中频率最大的光子能量为15A 16D ．氢原子辐射一系列频率的光子，其中频率最大的光子能量为－15A 1611．(2017·重庆第二外国语学校二检)氢原子处于基态时的能量为E 0，激发态与基态之间的能量关系为E n ＝E0n2(n ＝1,2,3…)，处于基态的大量氢原子由于吸收某种单色光后，最多能产生3种不同频率的光，已知普朗克常量为h ，则产生的3种不同频率的光中，最小的频率为()A.5E036h B ．－5E036h C.8E09h D ．－8E09h12．(多选)(2017·贵州凯里模拟)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()54Xe＋0－1eA．碘131释放的β射线由氦核组成，β衰变的方程是13153I→13154Xe＋0－1eB．碘131释放的β射线是电子流，β衰变的方程是13153I→131C．与铯137相比，碘131衰变更慢，且铯133和铯137含有相同的质子数D．铯137衰变时辐射出的γ光子能量大于可见光光子能量13．(多选)(2017·福建厦门3月质检)静止的211 83Bi原子核在磁场中发生衰变后运动轨迹如图8所示，大小圆半径分别为R1、R2；则下列关于此核衰变方程和两圆轨迹半径比值判断正确的是()图881Tl＋42He833Bi→207A．21184Po＋0－1e83Bi→211B．211C．R1∶R2＝84∶1D．R1∶R2＝207∶414．(2017·贵州贵阳2月模拟)下列说法正确的是()A．光电效应表明光子具有波动性B．在核反应过程中，系统的动量守恒，能量不守恒C．在148O＋X核反应中，X是质子，这个反应过程叫衰变7N＋42He→17D．处于n＝3能级上的一群氢原子向低能级跃迁，最多能够产生3条谱线86 15．(2017·陕西宝鸡一模)放射性同位素钍23290Th经一系列α、β衰变后生成氡220 Rn，以下说法正确的是()A．每经过一次α衰变原子核的质量数会减少2个B．每经过一次β衰变原子核的质子数会增加1个86Rn原子核的中子数少4个C．放射性元素钍23290Th的原子核比氡22086Rn一共经过2次α衰变和3次β衰变D．钍23290Th衰变成氡220答案精析1．C [大如太阳、地球等这些宏观的运动物体也具有波动性，这种波是物质波，故A 正确；光子与物质微粒发生相互作用时，不仅遵循能量守恒，还遵循动量守恒，故B 正确；光子是光的组成部分，而光电子是电子，故二者不相同，故C 错误；根据核力的特点可知，核力是一种强相互作用力，热核反应中库仑力做功与核力做功相比能忽略，故D 正确；本题选错误的，故选C.]2．C [若能发生光电效应，发生光电效应的时间与光的强度无关，故A 错误；入射光照射到某金属表面上发生光电效应．若入射光的强度减弱，频率保持不变，可知仍然可以发生光电效应，根据光电效应方程E k ＝h ν－W 0知，光电子的最大初动能不变，故B 、D 错误；入射光的强度减弱，则入射光的光子的数目减少，单位时间内从金属表面逸出的光电子数目将减少，故C 正确．]3．AB4.B5.AB6.D7．AD[根据光的强度越强，则光电子数目越多，对应的饱和电流越大，即可判定甲光的强度较大，选项A 正确；由光电效应方程E k ＝hν－W 0，E k ＝eU c ，由图可知，甲、乙的遏止电压相同，故甲、乙的频率相同，选项B 错误；甲光照射时产生的光电子的最大初动能为eU c ，选项C 错误；根据E k ＝hν－W 0＝eU c ，可得ν＝eUc ＋W0h，选项D 正确．] 8．ACE[根据跃迁规律可知高能级向低能级跃迁时辐射光子的能量等于这两个能级的能量差．由公式：hν＝E m －E n ，可知从n ＝4向n ＝2跃迁时辐射光子的能量大于从n ＝3向n ＝2跃迁时辐射光子的能量，则可见光a 的光子能量大于b 光的光子能量，又根据光子能量E ＝hν可得a 光的光子的频率较大，由λ＝c ν，则a 光的波长较短，故A 正确，D 错误；从n ＝4的能级向n ＝3的能级跃迁时辐射出的光子能量小于a 光的光子能量，因为紫外线的能量大于可见光，所以不可能为紫外线，故B 错误．根据库仑力提供向心力k e2r2＝m v2r，可知越靠近原子核，电子的速度越大，动能越大，那么处于能级n ＝4的电子的动能小于处于能级n ＝2的电子的动能，故C 正确；n ＝1能级是最贴近原子核的能级，所以在n ＝1能级时核外电子离原子核最近，故E 正确．]9．AD10.B11．B[处于基态的氢原子能量为E 0，n ＝2能级的原子能量为E04，n ＝3能级的原子能量为E09，从n ＝3能级跃迁到n ＝2能级，能量变化最小，则对应的频率最小，因此从n ＝3能级跃迁到n ＝2能级有E09－E04＝hν，解得ν＝－5E036h，故选B.]12．BD[β射线实际是电子流，故A错误，B正确；半衰期是放射性元素的原子核有半数发生衰变时所需的时间，碘131的半衰期约为8天，铯137的半衰期约为30年，碘131衰变更快；同位素是具有相同的质子数和不同的中子数的元素，故铯133和铯137含有相同的质子数，故C 错误；γ射线是高频电磁波，其光子能量大于可见光的光子能量，故D正确．]13．BC14.D15．B[每经过一次α衰变，电荷数减少2，质量数减少4，故A错误．每经过一次β衰变，电荷90Th的原数增加1，质量数不变，质子数等于电荷数，则质子数增加1个，故B正确．元素钍23286Rn原子核的质量数为220，质子数子核的质量数为232，质子数为90，则中子数为142，氡220为86，则中子数为134，可知放射性元素钍23286Rn原子核的中子数多8个，90Th的原子核比氡22086Rn，可知质量数减少12，电荷数减少4，因为经过一次α衰变，故C错误．钍23290Th衰变成氡220电荷数减少2，质量数减少4，经过一次β衰变，电荷数增加1，质量数不变，可知经过了3次α衰变，2次β衰变，故D错误．]。

1．考点及要求：(1)静电场(Ⅰ)；(2)电场强度、点电荷的场强(Ⅱ)；(3)电场线(Ⅰ).2.方法与技巧：(1)分清是平面上场强的叠加还是立体空间中场强的叠加，再利用几何知识求解；(2)利用带电体或电场的对称性求合场强；(3)利用整体法与隔离法处理平衡问题．1．(点电荷场强的计算与场强的合成)如图1所示，图1A、B、C、D为真空中矩形图形的4个顶点，AB长为3cm，BC长为4cm，在矩形顶点A、B、C三处各放置一个点电荷q A、q B、q C，其中q A、q C为负电荷，q B为正电荷．已知它们的电荷量大小之比为q A∶q B∶q C＝64∶125∶27，点电荷q A产生的电场在D处的场强大小为E.则D处的合场强大小应为()A．1.25E B．2EC．0 D．2.5E2．(应用整体法与隔离法分析电场内的平衡问题)a、b两个带电小球的质量均为m，所带电荷量分别为＋3q和－q，两球间用绝缘细线连接，a球又用长度相同的绝缘细线悬挂在天花板上，在两球所在的空间有方向向左的匀强电场，电场强度为E，平衡时细线都被拉紧，则平衡时可能位置是()3．已知表面电荷均匀分布的带电球壳，其内部电场强度处处为零．现有表面电荷均匀分布的带电半球壳，如图2所示，CD为通过半球顶点C与球心O的轴线．P、Q为CD轴上关于O点对称的两点．则()图2A．P点的电场强度与Q点的电场强度大小相等，方向相同B．P点的电场强度与Q点的电场强度大小相等，方向相反C．P点的电场强度比Q点的电场强度强D．P点的电场强度比Q点的电场强度弱4．(多选)如图3所示，有一正方体空间ABCDEFGH，则下列说法正确的是()图3A．若A点放置一正点电荷，则B、H两点的电场强度大小相等B．若A点放置一正点电荷，则电势差U BC>U HGC．若在A、E两点处放置等量异种点电荷，则C、G两点的电势相等D．若在A、E两点处放置等量异种点电荷，则D、F两点的电场强度大小相等5．(多选)如图4所示，虚线AB和CD分别为椭圆的长轴和短轴，相交于O点，两个等量异种点电荷分别处于椭圆的两个焦点M、N上，下列说法中正确的是()图4A．A、B两处电势、场强均相同B．C、D两处电势、场强均相同C．在虚线AB上O点的场强最大D．带正电的试探电荷在O处的电势能大于在B处的电势能6．空间某区域有一个正三角形ABC，其三个顶点处分别固定有三个等量正点电荷，如图5所示，D点为正三角形的中点，E、G、H点分别为正三角形三边的中点，F 点为E关于C点的对称点．取无限远处的电势为0，下列说法中正确的是()图5A．根据对称性，D点的电场强度必为0B．根据对称性，D点的电势必为0C．根据对称性，E、F两点的电场强度等大反向D．E、G、H三点的电场强度和电势均相同7．(多选)如图6是密立根油滴实验的示意图．油滴从喷雾器的喷嘴喷出，落到图中的匀强电场中，调节两板间的电压，通过显微镜观察到某一油滴静止在电场中，下列说法正确的是()图6A．油滴带正电B．油滴带负电C．只要测出两板间的距离和电压就能求出油滴的电量D．该实验测得油滴所带电荷量等于元电荷的整数倍答案解析1．C [若令AB ＝3r 0，q A ＝64q 0，则根据点电荷电场强度的决定式E ＝kQ r 2可得，三个电荷在D 点产生的场强分别为E A ＝4kq 0r 20，方向指向A 电荷，E B ＝5kq 0r 20，方向背离B 电荷，E C ＝3kq 0r 20，方向指向C 电荷，将A 、C 处电荷产生的两分场强根据平行四边形定则合成可得，E A 、E C 的合场强与E B 等大反向，故D 点的合场强为零，C 正确．]2．D [因为a 、b 所带电荷量分别为＋3q 和－q ，以a 、b 为整体，整体的电荷量为＋2q ，整体受到向左的静电力作用，大小为2qE ，整体的重力为2mg ，如图甲所示，则tan θ＝qE mg；b 所带电荷量为－q ，受到向右的静电力作用，大小为qE ，b 的重力为mg ，如图乙所示，则tan α＝qE mg ，所以θ＝α；又由于两绝缘细线的长度相同，平衡时b 小球处在悬挂点的正下方，选项D 正确．]3．A [表面电荷均匀分布的带电球壳，其内部场强处处为零，若把另一带电半球壳补上，则P 、Q 两点的合场强均为零，根据对称性原理可得，A 正确．]4．BD [若A 点放置一正点电荷，由于B 与H 到A 点的距离不相等，则B 、H 两点的电场强度大小不相等，故选项A 错误．若A 点放置一正点电荷，由图中的几何关系可知，BC 之间的电场强度要大于HG 之间的电场强度，结合它们与A 之间的夹角关系可得电势差U BC >U HG ，故选项B 正确．若在A 、E 两点处放置等量异种点电荷，则AE 连线的垂直平分面是等势面，等势面两侧的点，一定具有不同的电势，则C 、G 两点的电势一定不相等，故选项C 错误；若在A 、E 两点处放置等量异种点电荷，等量异种点电荷的电场具有对称性，即上下对称，左右对称，可知D 、H 电场强度大小相等，H 、F 电场强度大小相等，则D 、F 两点的电场强度大小相等，故选项D 正确．]5．BD[由于沿着电场线方向电势降低，结合等量异种点电荷电场线、等势面分布特点可知，A、B两处场强相同，A点电势高于B点电势，故A选项错误；根据等量异种点电荷电场线、等势面分布特点，C、D两处电势、场强均相同，故B选项正确；根据电场线疏密表示场强的大小可知，在AB之间，O点场强最小，故C 选项错误；O点电势高于B点电势，由E p＝qφ，正电荷在O处的电势能大于在B 处的电势能，故D选项正确．]6．A[由于D点为正三角形的中心，即到三个点电荷的距离相等，故任意两点电荷在D点产生的合场强与第三个点电荷在D点产生的电场强度等大反向，故D点的电场强度为零，选项A正确；由于取无限远处的电势为0，从无穷远处移动电荷至D点，电场力做功必不为0，故D点电势不可能为0，选项B不正确；由C 点电荷在E、F两点产生的电场强度等大反向，但A、B两个点电荷在E、F两点产生的电场强度的矢量和却不相等，故C不正确；由对称性可知，E、G、H三点的电场强度大小和电势均相等，但电场强度的方向不同，所以D不正确．] 7．BD[由题图知，电容器板间电场方向向下，油滴所受的电场力向上，则知油滴带负电，故A错误，B正确；根据油滴受力平衡得：mg＝qE＝qUd，得q＝mgdU，所以要测出两板间的距离、电压和油滴的质量才能求出油滴的电量，故C错误；根据密立根油滴实验研究知：该实验测得油滴所带电荷量等于元电荷的整数倍，D 正确．]。

[迁移应用——能力大提升](时间：50分钟，满分：100分)一、单项选择题(本题共4小题，每小题5分，共20分。

在每小题给出的四个选项中只有一个选项符合题意)1．如图1所示，由天然放射性元素钋(Po)放出的射线x1，轰击铍(94Be)时会产生粒子流x2，用粒子流x2轰击石蜡时会打出粒子流x3，经研究知道( )图1A．x1为α粒子，x2为质子B．x1为α粒子，x3为质子C．x2为质子，x3为中子D．x2为质子，x3为光子解析：用从钋发出的α射线轰击铍时，会产生一种不受电场和磁场影响、穿透力很强的粒子流。

如果用这种粒子流轰击石蜡，能从石蜡中打出质子。

查德威克经过研究，发现这种粒子正是卢瑟福猜想的中子。

由以上可知x1为α粒子，x2为中子，x3为质子，B正确，A、C、D错误。

答案：B2．在光滑的水平面上有a、b两球，其质量分别是m a、m b，两球在t时刻发生正碰，两球在碰撞前后的速度—时间图像如图2所示。

下列关系正确的是( )图2A．m a＞m b B．m a＜m bC．m a＝m b D．无法判断解析：两球在光滑的水平面上相碰过程，动量守恒，故有：m a·2v0＝m b·v0－m a·v0解得：m b＝3m a，B正确。

答案：B3．如图3所示为氢原子能级图，可见光的光子能量范围约为1.62～3.11 eV。

下列说法正确的是( )图3A．大量处在n＞3的高能级的氢原子向n＝3能级跃迁时，发出的光有一部分是可见光B．大量处在n＝3能级的氢原子向n＝2能级跃迁时，发出的光是紫外线C．大量处在n＝3能级的氢原子向n＝1能级跃迁时，发出的光都应具有显著的热效应D．处在n＝3能级的氢原子吸收任意频率的紫外线光子都能发生电离解析：当处在n＞3的高能级的氢原子向n＝3能级跃迁时，放出光子的最大能量ΔE＝1.51 eV，故不可能为可见光，A错；当从n＝3向n＝2跃迁时，光子能量ΔE＝3.4 eV－1.51 eV ＝1.89 eV，为可见光，B错；当从n＝3向n＝1跃迁时，光子能量ΔE＝12.09 eV，在紫外区，无显著的热效应，C错；紫外线光子的能量hν＞3.11 eV，大于处于n＝3能级的氢原子的电离能，故D正确。