2019高考物理二轮复习专题突破--近代物理初步

专题五近代物理初步①每种金属都有发生光电效应的极限频率(limiting frequency)．②光电子(photo­electron)的最大初动能与入射光的强度无关，随入射光的频率增大而增大．③光电效应的产生几乎是瞬间的．④饱和光电流与入射光强度成正比．(2)玻尔原子理论的三条假说①原子能量的量子化假设：原子只能处于一系列不连续的能量状态中，在这些状态中原子是稳定的，电子虽做变速运动，但并不向外辐射能量，一个能量值对应一种状态，这些状态叫做定态．②原子能级的跃迁(transition)假设：原子从一个定态(原子能量记为E初)跃迁到另一种定态(原子能量记为Ehν＝E初－E末．末)时，原子辐射(或吸收)一定频率的光子，光子的能量由这两种定态的能量差决定，即③原子中电子运动轨道量子化假设：原子的不同能量状态对应于电子的不同运行轨道．由于原子的能量状态是不连续的，因此电子运动的可能轨道也是不连续的，即电子不能在任意半径的轨道上运动．(3)α、β衰变及其规律(4)核反应类型及核反应方程的书写考向一光电效应规律和光电效应方程[归纳提炼]光电效应中应区分4组概念1．光子与光电子光子指光在空间传播时的每一份能量，光子不带电，光电子是金属表面受到光照射时发射出来的电子，光子是光电效应的因，光电子是果．2．光电子的动能与光电子的最大初动能光照射到金属表面时，电子吸收光子的能量，可能向各个方向运动，除了做逸出功外，有时还要克服原子的其他束缚的作用力，剩余部分为光电子的初动能；只有金属表面的电子直接向外飞出时，只需克服原子核的引力做功的情况，才具有最大初动能．3．光电流和饱和光电流金属板飞出的光电子到达阳极，回路中便产生光电流，随着所加正向电压的增大，光电流趋于一个饱和值，这个饱和值是饱和光电流，在一定的光照条件下，饱和光电流与所加电压大小无关．4．入射光强度与光子能量入射光强度指单位时间内照射到金属表面单位面积上的总能量，光子能量即每个光子的能量．光的总能量等于光子能量与入射光子数的乘积．(多选)(2017·全国卷Ⅲ)在光电效应实验中，分别用频率为νa 、νb 的单色光a 、b照射到同种金属上，测得相应的遏止电压分别为U a 和U b 、光电子的最大初动能分别为E k a 和E k b .h 为普朗克常量．下列说法正确的是( )A ．若νa >νb ，则一定有U a <U bB ．若νa >νb ，则一定有E k a >E k bC ．若U a <U b ，则一定有E k a <E k bD ．若νa >νb ，则一定有h νa －E k a >h νb －E k b[思路点拨] 光电子的最大初动能 E k ＝h ν－W ，该动能又会在遏止电压做功下恰好减为零．[解析] 设该金属的逸出功为W ，根据爱因斯坦光电效应方程有E k ＝h ν－W ，同种金属的W 不变，则逸出光电子的最大初动能随ν的增大而增大，B 项正确；又E k ＝eU ，则最大初动能与遏止电压成正比，C 项正确；根据上述有eU ＝h ν－W ，遏止电压U 随ν增大而增大，A 项错误；又有h ν－E k ＝W ，W 相同，则D 项错误．[答案]BC光电效应的图象1．(2017·贵阳六校第三次联考)用不同频率的紫外线分别照射钨和锌的表面而产生光电效应，可得到光电子最大初动能E k 随入射光频率ν变化的E k －ν图象．已知钨的逸出功是3.28 eV ，锌的逸出功是3.34 eV ，若将二者的图线画在同一个E k －ν坐标系中，如下图所示，用实线表示钨，虚线表示锌，则正确反映这一过程的是( )[解析] 依据光电效应方程E k ＝h ν－W 0，可知E k －ν图线的斜率代表普朗克常量h ，因此钨和锌的E k －ν图线应该平行．图线的横轴截距代表截止频率ν0，而ν0＝W 0h，因此钨的截止频率小些，综上所述，A 图正确．[答案] A2．(多选)(2017·广州期中统考)如下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的变化图线，普朗克常量h ＝6.63×10－34J·s，由图可知( )A ．该金属的极限频率为4.27×1014Hz B ．该金属的极限频率为5.5×1014 Hz C ．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[解析] 由光电效应方程E k ＝h ν－W 0，知图线与横轴交点为金属的极限频率，即ν0＝4.27×1014Hz ，A 正确，B 错误；由E k ＝h ν－W 0，可知该图线的斜率为普朗克常量，C 正确；金属的逸出功W 0＝h νc ＝6.63×10－34×4.27×10141.6×10－19eV≈1.8 eV，D 错误．[答案] AC3．(2017·盐城三模)如图甲所示的装置研究光电效应现象，当用光子能量为5 eV 的光照射到光电管上时，测得电流计上的示数随电压变化的图象如图乙所示．则光电子的最大初动能为________J ，金属的逸出功为________J.[解析] 由图乙，可知当该装置所加的电压为反向电压等于－2 V 时，电流表示数为0，知道光电子的最大初动能为2 eV ＝3.2×10－19J ，根据光电效应方程E km ＝h ν－W 0，W 0＝3 eV ＝4.8×10－19J.[答案] 3.2×10－194.8×10－19考向二 能级跃迁的分析与计算[归纳提炼]1．原子跃迁时发出光谱线条数的计算方法2．跃迁与电离3.[角度一跃迁时光谱条数的计算1．(多选)根据玻尔原子结构理论，氦离子(He＋)的能级图如图所示．当某个He＋处在n＝4的激发态时，由于跃迁所释放的光子可能有几个( )A．1个B．2个C．3个D．6个[解析] 本题考查能级图、激发态、玻尔原子理论中的跃迁假设，意在考查学生对原子物理学基本概念和规律的理解能力、分析判断能力．本题研究是某个He＋，若从n＝4到n＝1能级跃迁，则只放出一个光子，A项正确；若从n＝4能级跃迁到n＝2能级，可以从n＝2能级跃迁到n＝1能级，则有2个光子放出，B项正确；同理，若从n＝4能级先跃迁到n＝3能级，则还可从n＝3能级向n＝2能级跃迁，也可从n＝2能级向n＝1能级跃迁，则放出3个光子，C项正确．[答案]ABC角度二氦离子能级跃迁问题2．(多选)(2017·贵州三校联考)氦原子被电离出一个核外电子，形成类氢结构的氦离子．已知基态的氦离子能量为E1＝－54.4 eV，氦离子的能级示意图如右图所示．在具有下列能量的粒子中，能被基态氦离子吸收而发生跃迁的是( )A．54.4 eV(光子) B．50.4 eV(光子)C．48.4 eV(电子) D．42.8 eV(光子)E．41.8 eV(电子)[解析] 由玻尔理论可知，基态的氦离子要实现跃迁，入射光子的能量(光子能量不可分)应该等于氦离子在某激发态与基态的能量差，因此只有能量恰好等于两能级差的光子才能被氦离子吸收；而实物粒子(如电子)只要能量不小于两能级差，均可能被吸收．氦离子在图示的各激发态与基态的能量差为：ΔE1＝E∞－E1＝0－(－54.4 eV)＝54.4 eV，ΔE2＝E4－E1＝－3.4 eV－(－54.4 eV)＝51.0 eV，ΔE3＝E3－E1＝－6.0 eV－(－54.4 eV)＝48.4 eV，ΔE4＝E2－E1＝－13.6 eV－(－54.4 eV)＝40.8 eV.可见，42.8 eV和50.4 eV的光子不能被基态氦离子吸收而发生跃迁．选项A、C、E正确．[答案]ACE角度三氢原子能级跃迁问题3．(2017·河北名校联盟)如右图所示为氢原子能级示意图，现有大量的氢原子处于n＝4的激发态，当向低能级跃迁时辐射出若干种不同频率的光，下列说法正确的是( )A．这些氢原子总共可辐射出3种不同频率的光B．由n＝2能级跃迁到n＝1能级产生的光频率最小C．由n＝4能级跃迁到n＝1能级产生的光最容易发生衍射现象D．用n＝2能级跃迁到n＝1能级辐射出的光照射逸出功为6.34 eV的金属铂能发生光电效应[解析] 由原子跃迁、光电效应的规律分析．这些氢原子向低能级跃迁时可辐射出6种光子，A错误；由n＝4能级跃迁到n＝3能级产生的光子能量最小，所以频率最小，B错误；由n＝4能级跃迁到n＝1能级产生的光子能量最大，频率最大，波长最小，最不容易发生衍射现象，C错误；由n＝2能级跃迁到n＝1能级辐射出的光子能量为10.20 eV>6.34 eV，所以能使金属铂发生光电效应，D正确．[答案] D解决氢原子能级跃迁问题的技巧(1)原子跃迁时，所吸收或释放的光子能量只能等于两能级之间的能量差．(2)原子电离时，所吸收的能量可以大于或等于某一能级能量的绝对值．(3)一群原子和一个原子不同，它们的核外电子向基态跃迁时发射光子的种类N ＝C 2n ＝n n －2.考向三 核反应和核能的计算[归纳提炼] 1．几种常见核反应 (1)天然衰变①α衰变：A Z X→A －4Z －2Y ＋42He. ②β衰变：A Z X→ A Z ＋1Y ＋ 0－1e. (2)人工转变①质子的发现：147N ＋42He→178O ＋11H. ②中子的发现：94Be ＋42He→126C ＋10n. ③放射性同位素的发现：2713Al ＋42He→3015P ＋10n3015P→3014Si ＋01e.(3)重核裂变23592U ＋10n→13654Xe ＋9038Sr ＋1010n235 92U ＋10n→141 56Ba ＋9236Kr ＋310n.(4)轻核聚变：21H ＋31H→42He ＋10n. 2．核能的计算方法(1)若Δm 以kg 为单位，则ΔE ＝Δmc 2，ΔE 的单位为焦耳． (2)若Δm 以原子的质量单位u 为单位，则ΔE ＝Δm ×931.5 MeV. [熟练强化]1．已知氦原子的质量为M He u ，电子的质量为m e u ，质子的质量为m p u ，中子的质量为m n u ，u 为原子质量单位，且由爱因斯坦质能方程E ＝mc 2可知：1 u 对应于931.5 MeV 的能量，若取光速c ＝3×108m/s ，则两个质子和两个中子聚变成一个氦核，释放的能量为( )A ．[2×(m p ＋m n )－M He ]×931.5 MeVB ．[2×(m p ＋m n ＋m e )－M He ]×931.5 MeVC ．[2×(m p ＋m n ＋m e )－M He ]×c 2 JD ．[2×(m p ＋m n )－M He ]×c 2J[解析] 核反应方程为211H ＋210n→42He ，质量亏损Δm ＝2×(m p ＋m n )－(M He －2m e )＝2×(m p ＋m n ＋m e )－M He ，所以释放的能量为ΔE ＝Δm ×931.5 MeV＝[2×(m p ＋m n ＋m e )－M He ]×931.5 MeV，选项B 正确．[答案] B2．(多选)(2017·河北名校联盟)下列核反应方程及其表述完全正确的是( ) A.32He ＋21H→42He ＋11H 是聚变反应 B.23892U→23490Th ＋42He 是人工转变C.23592U ＋10n→9236Kr ＋14156Ba ＋310n 是裂变反应 D.2411Na→2412Mg ＋ 0－1e 是裂变反应[解析] 在核反应过程中，反应前后电荷数和质量数分别守恒．选项B中的核反应是α衰变；选项D中的核反应是人工转变，选项B、D错误，选项A、C正确．[答案]AC3．(2017·全国卷Ⅰ)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：21H＋21H→32He＋10n.已知21H的质量为2.0136 u，32He的质量为3.0150 u，10n的质量为1.0087 u,1 u＝931 MeV/c2.氘核聚变反应中释放的核能约为( )A．3.7 MeV B．3.3 MeVC．2.7 MeV D．0.93 MeV[解析] 轻核在发生聚变过程时质量会亏损，结合核反应方程，可得Δm＝2×2.0136 u－3.0150 u－1.0087 u ＝0.0035 u．聚变过程中释放的核能ΔE＝Δm×931 MeV/c2＝0.0035 u×931 MeV≈3.3 MeV，B正确．[答案] B4．(多选)(2017·江苏卷)原子核的比结合能曲线如图所示．根据该曲线，下列判断正确的有( )A.42He核的结合能约为14 MeVB.42He核比63Li核更稳定C．两个21H核结合成42He核时释放能量D.235 92U核中核子的平均结合能比8936Kr核中的大[解析] 本题考查原子核的相关知识．由图象可知，42He的比结合能约为7 MeV，其结合能应为28 MeV，故A 错误．比结合能较大的核较稳定，故B正确．比结合能较小的核结合成比结合能较大的核时释放能量，故C正确．比结合能就是平均结合能，故由图可知D错误．[答案]BC利用比结合能和能量守恒计算核能(1)利用比结合能来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，就是该次核反应所释放(或吸收)的核能．(2)根据能量守恒和动量守恒来计算核能参与核反应的粒子所组成的系统，在核反应过程中的动量和能量是守恒的，因此，在题给的条件中没有涉及质量亏损，或者核反应所释放的核能全部转化为生成的新粒子的动能而无光子辐射的情况下，根据动量和能量的守恒可以计算出核能的变化．高考题型预测——原子核的衰变与半衰期[考点归纳]1．α衰变和β衰变的比较2.半衰期(1)半衰期：放射性元素的原子核有半数发生衰变所需的时间．半衰期由原子核内部的因素决定，跟原子所处的物理、化学状态无关．(2)半衰期公式：N 余＝N 原⎝ ⎛⎭⎪⎫12t /τ，m 余＝m 原⎝ ⎛⎭⎪⎫12t /τ.式中N 原、m 原表示衰变前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．[典题示例](多选)(2017·保定期末测试)静止在匀强磁场中的某放射性元素的原子核，当它放出一个α粒子后，其速度方向与磁场方向垂直，测得α粒子和反冲核轨道半径之比为44∶1，如右图所示，则( )A ．α粒子与反冲粒子的动量大小相等，方向相反B ．原来放射性元素的核电荷数为90C ．反冲核的核电荷数为88D ．α粒子和反冲粒子的速度之比为1∶88[审题指导]第一步 读题干—提信息[解析] 微粒之间相互作用的过程遵守动量守恒，由于初始总动量为零，则末动量也为零，即α粒子和反冲核的动量大小相等，方向相反．由于释放的α粒子和反冲核均在垂直于磁场的平面内且在洛伦兹力作用下做圆周运动．由Bqv ＝mv 2R 得：R ＝mvBq.若原来放射性元素的核电荷数为Q ，则对α粒子：R 1＝p 1B ·2e.对反冲核：R 2＝p 2B Q －e.由于p 1＝p 2，R 1∶R 2＝44∶1，得Q ＝90.它们的速度大小与质量成反比，故D 错误，上述选项正确的为A 、B 、C. [答案] ABC由本题解答过程可知，当静止的原子核在匀强磁场中发生衰变时，大圆轨道一定是带电粒子α粒子或β粒子的，小圆轨道一定是反冲核的.α衰变时两圆外切，β衰变时两圆内切.如果已知磁场方向，还可根据左手定则判断绕行方向是顺时针还是逆时针.[预测题组]1．(多选)(2017·江西五校联考)用计数器测定某放射源的放射强度为每分钟405次，若将一张厚纸板放在计数器与放射源之间，计数器几乎测不到射线.10天后再次测量，测得该放射源的放射强度为每分钟101次，则下列关于射线性质及它的半衰期的说法正确的是( )A．放射源射出的是α射线B．放射源射出的是β射线C．这种放射性元素的半衰期为5天D．这种放射性元素的半衰期是2.5天[解析] 因厚纸板能挡住这种射线，知这种射线是穿透能力最差的α射线，选项A正确B错误；因放射性元素原子核个数与单位时间内衰变的次数成正比，10天后测出放射强度为原来的四分之一，说明10天后放射性元素的原子核只有原来的四分之一，由半衰期公式知已经过了两个半衰期，故半衰期是5天，故选项A、C正确．[答案]AC2．(多选)(2017·河北名校联盟)在垂直于纸面的匀强磁场中，有一原来静止的原子核，该核发生衰变后，放出的带电粒子和反冲核的运动轨迹分别如右图中a、b所示，由图可以知( )A．该核发生的是α衰变B．该核发生的是β衰变C．磁场方向一定垂直纸面向里D．磁场方向向里还是向外不能判定[解析] 原来静止的核，放出粒子后，总动量守恒，所以粒子和反冲核的速度方向一定相反，根据图示，它们在同一磁场中是向同一侧偏转的，由左手定则可知它们必带异种电荷，故应为β衰变；由于不知它们的旋转方向，因而无法判定磁场是向里还是向外，即都有可能，故选项B、D正确．[答案]BD3．原来静止的铀238和钍234同时在同一匀强磁场中，由于衰变而开始做匀速圆周运动．铀238发生了一次α衰变，钍234发生了一次β衰变．(1)试画出铀238发生一次α衰变时产生的新核及α粒子在磁场中的运动轨迹的示意图．(2)试画出钍234发生一次β衰变时所产生的新核及β粒子在磁场中的运动轨示意图．[解析] (1)铀238发生衰变时，由于放出α粒子而产生了新核，根据动量守恒定律，它们的总动量为零，即：m1v1＋m2v2＝0因为它们都带正电，衰变时的速度方向相反，所以，受到的洛伦兹力方向也相反，因而决定了它们做圆周运动的轨迹圆是外切的．它们做匀速圆周运动的向心力是由洛伦兹力提供的．即：m v 2R ＝Bqv ，所以R ＝mvBq .又因为m 1v 1＝m 2v 2，所以R 1R 2＝q 2q 1，由于q 1＝2e ，q 2＝92e －2e ＝90e ，因而R 1R 2＝451.如图甲所示，其中轨道a 为α粒子的径迹，其轨道半径为R 1，轨道b 为新核的径迹，其轨道半径为R 2，且R 1>R 2.(2)同理，钍234发生一次β衰变放出的β粒子与产生的新核的动量大小相等、方向相反，即总动量为零．可是，β粒子带负电，新核带正电，它们衰变时的速度方向相反，但所受的洛仑兹力方向相同，所以，它们的两个轨迹圆是内切的，且β粒子的轨道半径大于新核的轨道半径，它们的轨迹示意图如图乙所示，其中，c 为β粒子的轨迹，d 为新核的轨迹．[答案] (1)如图甲所示，a 为α粒子的轨迹，b 为新核的轨迹． (2)如图乙所示，c 为β粒子的轨迹，d 为新核的轨迹．4．处于静止状态的X 原子核，经历一次α衰变后变成质量为M 的Y 原子核．放出的α粒子垂直射入磁感应强度为B 的匀强磁场，测得其做圆周运动的半径为r .已知α粒子的质量为m ，电荷量为q ，不计衰变过程放出光子的能量，求此衰变过程亏损的质量．[解析] 设α粒子在磁场中做圆周运动的速度大小为v ，其向心力由洛伦兹力提供，则qvB ＝m v 2r ，v ＝qBr m，所以，α粒子的动能 E α＝12mv 2＝12m ⎝ ⎛⎭⎪⎫qBr m 2＝q 2B 2r22m.设α粒子衰变时速度方向为正方向，X 核衰变后生成的新核Y 的速度大小为u ，则依据衰变过程动量守恒得mv －Mu ＝0，u ＝mv M ＝qBr M.所以Y 核的动能E Y ＝12Mu 2＝12M ·q 2B 2r 2M 2＝q 2B 2r22M.衰变过程释放的总能量ΔE ＝E α＋E Y这些能量是由衰变过程中释放的核能转化而来，根据爱因斯坦的质能方程 ΔE ＝Δmc 2，得亏损的质量Δm ＝ΔE c 2＝q 2B 2r 22c 2⎝ ⎛⎭⎪⎫1m ＋1M[答案] q 2B 2r 22c 2⎝ ⎛⎭⎪⎫1m ＋1M。

专题强化十四近代物理初步值B．卢瑟福用α粒子轰击氮原子核的核反应方程为147N＋42He→178O＋11H，该反应属于核聚变C．分别用黄光和蓝光照射金属钾表面均有光电子逸出，其中蓝光照射时，逸出的光电子最大初动能较小D．伽利略利用图所示实验研究自由落体运动，先在倾角较小的斜面上进行实验，其目的是使时间测量更容易3．[2018·浙江9＋1联盟联考]下列有关四幅图的说法中，正确的是()A．α粒子散射实验证实了汤姆逊原子枣糕模型的正确性B．在光颜色保持不变的情况下，入射光越强，饱和光电流越大C．放射线甲由α粒子组成，每个粒子带两个单位正电荷D．该链式反应属于原子核的聚变反应4．[2018·开封市高三三模]下列描绘两种温度下黑体辐射强度与频率关系的图中，符合黑体辐射实验规律的是()5．[2018·大连市高三模拟]在研究甲、乙两种金属光电效应现象的实验中，光电子的最大初动能E k与入射光频率ν的关系如图所示，则()A．两条图线与横轴的夹角α和β一定不相等B．若增大入射光频率ν，则所需的遏止电压U c随之增大C．若某一频率的光可以使甲金属发生光电效应，则一定也能使乙金属发生光电效应D．若增加入射光的强度，不改变入射光频率ν，则光电子的最大初动能将增大6．[2018·青岛市崂山区模拟]下列说法正确的是() A．康普顿效应进一步证实了光的粒子性B．组成原子核的核子间存在核力作用C．紫外线照射到锌板表面时能产生光电效应，当增大紫外线的照射强度时，从锌板表面逸出的光电子的最大初动能也随之增大D．氡的半衰期为3.8天，若取4个氡原子核，经7.6天后只剩下一个原子核7．[2018·保定市高三二模]丹麦物理学家玻尔结合经典电磁理论和量子学说，建立起氢原子模型．大量处于某激发态(能量为－E1)的氢原子向基态(能量为－E0)跃迁时，能辐射出三种频率的光子，ν1<ν2<ν3，其中有两种光子可使某金属发生光电效应现象，测得对应光电子的最大初动能分别为E k1和E k2，且E k1<E k2，已知普朗克常量为h.以下说法正确的是()A．hν3＝E k2－E k1B．hν2＝E0－E1＋E k2C．金属的逸出功为E0－E1＋E k1D．hν1＝E k2－E k18．[2018·雅安市高三三诊]铀原子核既可发生衰变，也可发生裂变．其衰变方程为23892U→23490Th＋X，裂变方程为U＋10n→Y＋8936Kr＋310n，其中23592U、10n、Y、8936Kr的质量23592分别为m1、m2、m3、m4，光在真空中的传播速度为c.下列叙述正确的是()A.23892U发生的是β衰变B．Y原子核中含有56个中子C．若提高温度，23892U的半衰期将会变小D．裂变时释放的能量为(m1－2m2－m3－m4)c29．[2018·全国卷Ⅱ]用波长为300 nm的光照射锌板，电子逸出锌板表面的最大初动能为1.28×10－19J．已知普朗克常量为6.63×10－34 J·s，真空中的光速为3.00×108 m·s－1.能使锌产生光电效应的单色光的最低频率约为() A．1×1014 Hz B．8×1014 HzC．2×1015 Hz D．8×1015 Hz10．[2018·厦门双十中学模拟]氘核与氚核结合成一个氦核的核反应方程是21H＋31H→42He＋10n＋17.6 MeV，关于此核反应，下列说法正确的是()A．该核反应称为核裂变B．要发生该核反应，需要将反应物加热到一定的温度值C．氦核的比结合能小于氘核的比结合能D．该核反应后生成物的总质量比核反应前物质的总质量要增加11．[2018·银川二中三模]图示为氢原子能级示意图，已知大量处于n＝2能级的氢原子，当它们受到某种频率的光线照射后，可辐射出6种频率的光子，下面说法中正确的是()A．n＝2能级氢原子受到照射后跃迁到n＝5能级B．这6种光子有3种可以让逸出功为10 eV的某金属发生光电效应C．频率最高的光子是氢原子从n＝3能级跃迁到n＝1能级放出的D．波长最大的光子是氢原子从n＝4能级跃迁到n＝1能级放出的12．(多选)[2018·昆明市高三模拟]铋在现代消防、电气、工业、医疗等领域有广泛的用途．以前铋被认为是相对原子质量最大的稳定元素，但在2003年，人们发现了铋有极其微弱的放射性，一个铋210核(21083Bi)放出一个β粒子后衰变成一个钋核(21084Po)，并伴随产生了γ射线．已知铋210的半衰期为5天，该反应中铋核、β粒子、钋核的质量分别为m1、m2、m3.下列说法正确的是()A．核反应中释放的能量是(m1－m2－m3)c2B．若有16个铋210核，经过20天后只剩下一个铋原子核C．β粒子是铋原子核外的电子电离形成的D．该核反应中释放出的γ射线是由新产生的钋原子核发生能级跃迁产生的13．[2018·河南省八市学评测试]下列说法正确的是()A．大量的氢原子从n＝3的能级向低能级跃迁时只会辐射出两种不同频率的光B．β衰变所释放的电子是原子核外的电子电离形成的C．太阳辐射的能量主要来自太阳内部的热核反应D．紫外线照射到金属锌表面时能够发生光电效应，则当增大紫外线的照射强度时，从锌板表面逸出的光电子的最大初动能也随之增大14．(多选)[2018·武汉市华大新高考联盟质检]我国自主研发的钍基熔盐是瞄准未来20～30年后核能产业发展需求的第四代核反应堆，是一种液态燃料堆，使用钍铀核燃料循环，以氧化盐为冷却剂，将天然核燃料和可转化核燃料熔融于高温氯化盐中，携带核燃料在反应堆内部和外部进行循环．钍233不能直接使用，需要俘获一个中子后经过2次β衰变转化成铀233再使用，铀233的一种典型裂变方程是23392U＋10n→14256Ba＋8936U＋310n.已知铀233的结合能为E1、钡142的结合能为E2、氪89的结合能为E3，则() A．铀233比钍232少一个中子B．轴233、钡142、氪89三个核中氪89的结合能最小，比结合能却最大C．轴233、钡142、氪89三个核中铀233的结合能最大，比结合能也最大D．铀233的裂变反应释放的能量为ΔE＝E1－E2－E315.[2018·天水市第一中学二模]奥地利维也纳理工大学的一个科学家团队成功在两个单光子之间建立起强大的相互作用，据科学家介绍：两个相互作用的光子同时到达时显示出与单个光子完全不同的行为，该项成果朝着轻拍校验量子通道或建立光学逻辑门发送信息迈出了重要一步．我们通过学习也了解了光子的初步知识，下列有关光子的现象以及相关说法正确的是()A．大量光子产生的效果往往显示出波动性B．如果利用紫光照射某种金属可以发生光电效应，改用红光一定不能发生光电效应C．一个处于n＝3能级的氢原子向基态跃迁时最多可以释放3种不同频率的光子D．在康普顿效应中，当入射光子与晶体中的电子之间发生碰撞时，将一部分动量转移给电子，所以光子散射后波长变短二、计算题：本题共3小题，共40分．16．(10分)[2018·南京模拟]花岗岩、大理石等装修材料都不同程度地含有放射性元素氡222，人长期吸入后会对呼吸系统造成损害．设有一静止的氡核(22286Rn)发生衰变生成钋(21884Po)，若放出5.6 MeV的核能全部转化为动能．(1)写出核反应方程；(2)求新核钋218的动能．(结果保留1位有效数字)17．(15分)[2018·北京市大兴区一模]我们知道，根据光的粒子性，光的能量是不连续的，而是一份一份的，每一份叫一个光子，光子具有动量(hν/c)和能量(hν)，当光子撞击到光滑的平面上时，可以像从墙上反弹回来的乒乓球一样改变运动方向，并给撞击物体以相应的作用力．光对被照射物体单位面积上所施加的压力叫光压．联想到人类很早就会制造并广泛使用的风帆，能否做出利用太阳光光压的“太阳帆”进行宇宙航行呢？1924年，俄国航天事业的先驱齐奥尔科夫斯基和其同事灿德尔明确提出“用照射到很薄的巨大反射镜上的太阳光所产生的推力获得宇宙速度”，首次提出了太阳帆的设想．但太阳光压很小，太阳光在地球附近的光压大约为10－6 N/m2，但在微重力的太空，通过增大太阳帆面积，长达数月的持续加速，使得太阳帆可以达到甚至超过宇宙速度．IKAROS是世界第一个成功在行星际空间运行的太阳帆.2010年5月21日发射，2010年12月8日，IKAROS 在距离金星80,800公里处飞行掠过，并进入延伸任务阶段．设太阳单位时间内向各个方向辐射的总能量为E，太空中某太阳帆面积为S，某时刻距太阳距离为r(r很大，故太阳光可视为平行光，太阳帆位置的变化可以忽略)，且帆面和太阳光传播方向垂直，太阳光频率为ν，真空中光速为c，普朗克常量为h.(1)当一个太阳光子被帆面完全反射时，求光子动量的变化Δp，判断光子对太阳帆面作用力的方向．(2)计算单位时间内到达该航天器太阳帆面的光子数．(3)事实上，到达太阳帆表面的光子一部分被反射，其余部分被吸收．被反射的光子数与入射光子总数的比，称为反射系数．若太阳帆的反射系数为ρ，求该时刻太阳光对太阳帆的作用力．18．(15分)[2018·海淀区一模]物体中的原子总是在不停地做热运动，原子热运动越激烈，物体温度越高；反之，温度就越低．所以，只要降低原子运动速度，就能降低物体温度．“激光致冷”的原理就是利用大量光子阻碍原子运动，使其减速，从而降低了物体温度．使原子减速的物理过程可以简化为如下情况：如图所示，某原子的动量大小为p0.将一束激光(即大量具有相同动量的光子流)沿与原子运动的相反方向照射原子，原子每吸收一个动量大小为p1的光子后自身不稳定，又立即发射一个动量大小为p2的光子，原子通过不断吸收和发射光子而减速．(已知p1、p2均远小于p0，普朗克常量为h，忽略原子受重力的影响)(1)若动量大小为p0的原子在吸收一个光子后，又向自身运动方向发射一个光子，求原子发射光子后动量p的大小；(2)从长时间来看，该原子不断吸收和发射光子，且向各个方向发射光子的概率相同，原子吸收光子的平均时间间隔为t0.求动量大小为p0的原子在减速到零的过程中，原子与光子发生“吸收－发射”这一相互作用所需要的次数n和原子受到的平均作用力f的大小；(3)根据量子理论，原子只能在吸收或发射特定频率的光子时，发生能级跃迁并同时伴随动量的变化．此外，运动的原子在吸收光子过程中会受到类似机械波的多普勒效应的影响，即光源与观察者相对靠近时，观察者接收到的光频率会增大，而相对远离时则减小，这一频率的“偏移量”会随着两者相对速度的变化而变化．为使该原子能够吸收相向运动的激光光子，请定性判断激光光子的频率ν和原子发生跃迁时的能量变化ΔE与h的比值之间应有怎样的大小关系．专题强化十四近代物理初步1．BCα粒子的穿透能力比β粒子的穿透能力弱，发生光电效应与粒子的穿透能力无关，A选项错误；平均结合能小的原子核结合成或分解成平均结合能大的原子核时存在质量亏损，一定放出核能，B选项正确；光是一种概率波，符合波动规律，光子通过狭缝到达的位置可以由波动规律来确定，C选项正确；半衰期是统计规律，对某个原子核而言，没有意义，D选项错误．2．D汤姆逊发现了电子，密立根用油滴实验测定了元电荷的数值，A选项错误；卢瑟福用α粒子轰击氮原子核的核反应方程为147N＋42He→178O＋11H，该反应属于人工核反应，B选项错误；分别用黄光和蓝光照射金属钾表面均有光电子逸出，根据光电效应方程可知，入射光频率大的，逸出的光电子的最大初动能较大，故用蓝光照射时，逸出的光电子最大初动能较大，C选项错误；伽利略利用图所示实验研究自由落体运动，先在倾角较小的斜面上进行实验，其目的是冲淡重力，使时间测量更容易，D选项正确．3．Bα粒子散射实验推翻了汤姆逊原子枣糕模型，证实了原子核式结构模型，A选项错误；光颜色保持不变，即频率不变，入射光越强，单位时间内光子数越多，光电子数目越多，饱和电流越大，B选项正确；根据左手定则知，甲带负电，为β粒子，C选项错误；该链式反应属于原子核的裂变反应，D选项错误．4．A黑体辐射以电磁辐射的形式向外辐射能量，温度越高，辐射越强越大，黑体辐射的波长分布情况也随温度而变，温度越高，辐射的电磁波的波长越短，A选项正确．5．B根据光电效应方程E k＝hν－W0，对应图象可知，图象斜率都为普朗克常量h，故两条图线与横轴的夹角α和β一定相等，A选项错误；根据动能定理可知，遏止电聚变，A选项错误；聚变反应又叫做热核反应，要发生该核反应，需要将反应物加热到一定的温度值，B选项正确；氦核比氘核稳定，则氦核的比结合能大于氘核的比结合能，C 选项错误；该核反应释放核能，则生成物的总质量比核反应前物质的总质量要减小，D选项错误．11．B根据能级跃迁规律可知，n＝2能级氢原子受到照射后跃迁到n＝4能级，可辐射出6种频率的光子，A选项错误；n＝4能级跃迁到n＝1能级辐射光子的能量为12.75 eV，n＝3能级跃迁到n＝1能级辐射光子的能量为12.09 eV，n＝2能级跃迁到n＝1能级辐射光子的能量为10.02 eV，这3种可以让逸出功为10 eV的某金属发生光电效应，B选项正确；频率最高的光子是氢原子从n＝4能级跃迁到n＝1能级放出的，C选项错误；波长最大的光子是氢原子从n＝4能级跃迁到n＝3能级放出的，D选项错误．12．AD依据质能方程可知，核反应中释放的能量是(m1－m2－m3)c2，A选项正确；半衰期是统计规律，适用于大量原子核，B选项错误；β衰变所释放的电子是原子核中的中子转化来的，C选项错误；放射性物质衰变时放出来的γ光子，来自原子核，D选项正确．13．C大量的氢原子从n＝3能级向低能级跃迁时，会辐射出C23＝3种不同频率的光，A选项错误；β衰变所释放的电子是原子核内的质子变成中子所产生的，B选项错误；太阳辐射的能量主要来自太阳内部的轻核聚变所产生的热量，C选项正确；根据爱因斯坦光电效应方程，增大紫外线的照射强度时，从锌板表面逸出的光电子的最大初动能不会改变，D选项错误．14．AB铀233中含有的中子数为141个，钍232中的中子数为142个，铀233比钍232少一个中子，A选项正确；比结合能大的原子核稳定，故中等大小的核最稳定，比结合能最大，B选项正确，C选项错误；铀233的裂变反应中释放核能，裂变后的新核的结合能大于原来的结合能，释放的能量为ΔE＝E2＋E3－E1，D选项错误．15．A大量光子产生的效果往往显示出波动性，少数光子体现粒子性，A选项正确；根据光电效应规律可知，紫光的频率大于红光，如果利用紫光照射某种金属可以发生光电效应，改用红光一定不能发生光电效应，B选项错误；根据能级跃迁规律可知，一群处于n＝3能级的氢原子向基态跃迁时最多可以释放3种不同频率的光子，C选项错误；在康普顿效应中，当入射光子与晶体中的电子之间发生碰撞时，将一部分动量转移给电子，所以光子散射后波长变长，D选项错误．16．(1)22286Rn→21884Po＋42He(2)2×10－14 J解析：(1)根据质量数和核电荷数守恒可知，核反应方程式为：Rn→21884Po＋42He.22286(2)以α离子的速度方向为正方向，核反应过程，系统动量守恒．(3)1＋ES 4πcr2以光子运动的初速度方向为正方向，＝1－ES 4πcr2·＝1＋ES 4πcr2.1－p2(2)p0p。

高考对本部分内容考查的重点和热点有以下几个方向：①原子的能级跃迁；②原子核的衰变规律；③核反应方程的书写；④质量亏损和核能的计算；⑤原子物理部分的物理学史和α、β、γ三种射线的特点及应用等．选修命题会涉及有关原子、原子核或量子理论、动量问题，且动量问题一般以计算题的形式，其它问题则以填空或选择性填空形式出现．一、原子结构模型特别提醒:(1)原子的跃过条件:hν＝E初－E终只适用于光子和原子作用而使原子在各定态之间跃迁的情况．(2)至于实物粒子和原子碰撞情况,由于实物粒子的动能可全部或部分地被原子吸收,所以只要入射粒子的动能大于或等于原子某两定态能量之差,也可以使原子受激发而向较高能级跃迁.二、原子核的变化1．几种变化方式的比较2.各种放射线性质的比较3.三种射线在电磁场中的偏转情况比较图13－1如图13－1所示，在匀强磁场和匀强电场中都是β比α的偏转大，γ不偏转；区别是：在磁场中偏转轨迹是圆弧，在电场中偏转轨迹是抛物线．如图13－1丙图中γ肯定打在O点；如果α也打在O点，则β必打在O点下方；如果β也打在O点，则α必打在O点下方．三、核力与质能方程的理解1．核力的特点(1)核力是强相互作用的一种表现，在它的作用范围内，核力远大于库仑力．(2)核力是短程力,作用范围在1.5×10－15 m之内.(3)每个核子只跟相邻的核子发生核力作用,这种性质称为核力的饱和性.2．质能方程E＝mc2的理解(1)质量数与质量是两个不同的概念.核反应中质量数、电荷数都守恒,但核反应中依然有质量亏损.(2)核反应中的质量亏损,并不是这部分质量消失或质量转化为能量,质量亏损也不是核子个数的减少,核反应中核子的个数是不变的.(3)质量亏损不是否定了质量守恒定律，生成的γ射线虽然静质量为零，但动质量不为零，且亏损的质量以能量的形式辐射出去．特别提醒：在核反应中，电荷数守恒，质量数守恒，质量不守恒，核反应中核能的大小取决于质量亏损的多少，即ΔE＝Δmc2.高频考点一原子结构氢原子光谱例1．（2018年天津卷）氢原子光谱在可见光区域内有四条谱线，都是氢原子中电子从量子数n>2的能级跃迁到n=2的能级发出的光，它们在真空中的波长由长到短，可以判定A. 对应的前后能级之差最小B. 同一介质对的折射率最大C. 同一介质中的传播速度最大D. 用照射某一金属能发生光电效应，则也一定能【答案】A【解析】根据分析前后能级差的大小；根据折射率与频率的关系分析折射率的大小；根据判断传播速度的大小；根据发生光电效应现象的条件是入射光的频率大于该光的极限频率判断是否会发生光电效应．波长越大，频率越小，故的频率最小，根据可知对应的能量最小，根据可知对应的前后能级之差最小，A正确；的频率最小，同一介质对应的折射率最小，根据可知的传播速度最大，BC错误；的波长小于的波长，故的频率大于的频率，若用照射某一金属能发生光电效应，则不一定能，D错误．【变式探究】下列有关原子结构和原子核的认识，其中正确的是()A．γ射线是高速运动的电子流B．氢原子辐射光子后，其绕核运动的电子动能增大C．太阳辐射能量的主要来源是太阳中发生的重核裂变D.21083Bi的半衰期是5天，100克21083Bi经过10天后还剩下50克【答案】B【变式探究】(多选)下列说法正确的是()A．玻尔对氢原子光谱的研究导致原子的核式结构模型的建立B．可利用某些物质在紫外线照射下发出荧光来设计防伪措施C．天然放射现象中产生的射线都能在电场或磁场中发生偏转D．观察者与波源互相远离时接收到波的频率与波源频率不同【答案】BD【解析】玻尔对氢原子光谱的研究完善了核式结构模型，选项A错误；紫外线有荧光效应，故B 选项正确；天然放射现象中的γ射线不带电，在电场或磁场中不发生偏转，选项C错误；观察者与波源互相远离，由多普勒效应可知接收到的频率变小，故选项D正确．高频考点二天然放射现象核反应核能例2．（2018年江苏卷）已知A和B两种放射性元素的半衰期分别为T和2T，则相同质量的A和B经过2T后，剩有的A和B质量之比为_____．A. 1:4B. 1:2C. 2:1D. 4:1【答案】B【解析】根据半衰期公式，经过2T，A剩有的质量为, B剩有的质量为,故m A:m B=1:2，选项B正确。

专题五近代物理初步[高考定位]1．考查内容(1)光电效应、方程、最大初动能、逸出功。

(2)原子结构、氢原子光谱、氢原子能级跃迁。

(3)天然放射现象、原子核的组成、衰变、半衰期、核反应方程、质能方程。

2．题型、难度高考对本专题的考查形式为选择题或填空题，且每年必考难度中档。

1．(多选)在光电效应试验中，分别用频率为νa、νb的单色光a、b照射到同种金属上，测得相应的遏止电压分别为U a和U b光电子的最大初动能分别为E k a 和E k b。

h为普朗克常量。

下列说法正确是A．若νa＞νb，则一定有U a＜U bB．若νa＞νb，则一定有E k a＞K k bC．若U a＜U b，则一定有E k a＜E k bD．若νa＞νb，则一定有hνa－E k a＞hνb－E k b解析由爱因斯坦光电效应方程E km＝hν－W，由动能定理可得：E km＝eU，所以当νa＞νb时，U a＞U b，E k a＞E k b。

故A错误，B正确；若U a＜U b，则一定有E k a＜E k b，故C正确；由光电效应方程可得：金属的逸出功W＝hνa－E k b，故D错误。

答案BC2．如图5－1所示，我国自主研发制造的国际热核聚变核心部件在国际上率先通过权威机构认证，这是我国对国际热核聚变项目的重大贡献。

下列核反应方程中属于聚变反应的是图5－1A.21H＋31H→42He＋10nB.14 7N＋42He→17 8O＋11HC.42He＋2713Al→3015P＋10nD.235 92U＋10n→144 56Ba＋8936Kr＋310n解析21H＋31H→42He＋10n是一个氚核与一个氚核结合成一个氚核，同时放出一个中子，属于聚变反应，故A正确；14 7N＋42He→17 8O＋11H是卢瑟福发现质子的核反应，他用α粒子轰击氮原子核，产生氧的同位素——氧17和一个质子，是人类第一次实现的原子核的人工转变，属于人工核反应，故B错误；42 He＋2713Al→3015P＋10n是小居里夫妇用α粒子轰击铝片时发现了放射性磷(磷30)，属于人工核反应，故C错误；235 92U＋10n→144 55Ba＋8936Kr＋310n是一种典型的轴核裂变，属于裂变反应，故D错误。

1．光电效应的实验规律(1)任何一种金属都有一个极限频率，入射光的频率低于这个频率时不发生光电效应． (2)光电子的最大初动能与入射光的强度无关，只随入射光频率的增大而增大． (3)入射光照射到金属板上时，光电子的发射几乎是瞬时的，一般不会超过10－9s. (4)当入射光的频率大于极限频率时，饱和光电流的大小与入射光的强度成正比． 2．光电效应方程(1)光电子的最大初动能E k 跟入射光子的能量h ν和逸出功W 0的关系为：E k ＝h ν－W 0. (2)极限频率νc ＝W 0h.3．氢原子能级图(1)氢原子能级图如图1所示．图1(2)一群氢原子处于量子数为n 的激发态时，最多可能辐射出的光谱线条数：N ＝C 2n ＝n (n －1)2.4．原子核的衰变5.核能(1)原子核的结合能：克服核力做功，使原子核分解为单个核子时吸收的能量，或若干单个核子在核力的作用下结合成原子核时放出的能量．(2)质量亏损：原子核的质量小于组成它的核子的质量之和的现象．注意质量数与质量是两个不同的概念．(3)质能方程：E ＝mc 2，即一定的能量和一定的质量相联系，物体的总能量与它的质量成正比．高考题型1 近代物理基本概念和规律的理解例1 (2018·广东省茂名市第二次模拟)关于近代物理学，下列说法正确的是( ) A ．一束光照射到某种金属上不能发生光电效应，可能是因为这束光的波长太短 B ．一群氢原子从量子数n ＝3的激发态跃迁到基态时最多可产生2条不同频率的谱线 C ．放射性元素被加热、加压或参与化学反应时，其半衰期会随之而改变 D ．太阳辐射的能量主要来自太阳内部的热核反应 答案 D解析一束光照射到某种金属上不能发生光电效应，是因为入射光频率低于该金属的截止频率，即波长过长，A错误；一群氢原子从量子数n＝3的激发态跃迁到基态时最多可产生C23＝3条不同频率的谱线，B错误；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及外部条件没有关系，C错误．拓展训练1(2018·河南省郑州市第二次质量预测)关于近代物理学，下列说法正确的是( )A．光电效应现象揭示了光具有波动性B．一群氢原子从n＝4的激发态跃迁时，最多能辐射6种不同频率的光子C．卢瑟福通过α粒子散射实验证实了原子核由质子和中子组成D．氡的半衰期为3.8天，若取4个氡原子核，经过7.6天后一定剩下1个氡原子核答案 B解析光电效应现象揭示了光具有粒子性，故A错误；一群氢原子从n＝4的激发态跃迁时，最多能辐射C24＝6种不同频率的光子，故B正确；卢瑟福通过α粒子散射实验证实了原子的核式结构模型，故C错误；半衰期是大量原子核衰变时的统计规律，对少量原子核不适用，故D错误．拓展训练2(2018·安徽省宣城市第二次调研)图2中四幅图涉及不同的物理知识，其中说法正确的是( )图2A．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，得出了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．拓展训练3(2018·陕西省咸阳市第二次模拟)下列说法正确的是( )A．实物粒子只具有粒子性，没有波动性，光子具有波粒二象性B．α粒子散射实验中少数α粒子发生较大偏转是卢瑟福猜想原子核式结构模型的主要依据C．当入射光的波长低于极限波长时不会发生光电效应D．若使放射性物质的温度升高，其半衰期将减小答案 B高考题型2 光电效应和能级跃迁例2(2018·全国卷Ⅱ·17)用波长为300 nm的光照射锌板，电子逸出锌板表面的最大初动能为1.28×10－19J．已知普朗克常量为6.63×10－34J·s，真空中的光速为3.00×108m·s －1.能使锌产生光电效应的单色光的最低频率约为( )A．1×1014 Hz B．8×1014 HzC．2×1015 Hz D．8×1015 Hz答案 B解析设单色光的最低频率为ν0，由E k＝hν－W0知E k＝hν1－W0,0＝hν0－W0，又知ν1＝cλ整理得ν0＝cλ－E kh，解得ν0≈8×1014 Hz.拓展训练4(2018·陕西省宝鸡市质检二)氢原子能级图如图3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3A．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能级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 ＝hcλ可知，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能级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．拓展训练5 (2018·河北省衡水金卷模拟一)如图4甲所示为研究光电效应中入射光的频率、强弱与光电子发射情况的实验电路，阴极K 受到光照时可以发射光电子，电源正负极可以对调．实验中得到如图乙所示的实验规律，下列表述错误的是( )图4A ．在光照条件不变的情况下，随着所加电压的增大，光电流趋于一个饱和值B ．在光的频率不变的情况下，入射光越强，饱和电流越大C ．一定频率的光照射光电管，不论光的强弱如何，遏止电压不变D ．蓝光的遏止电压大于黄光的遏止电压是因为蓝光强度大于黄光强度 答案 D高考题型3 核反应和核能例3 (多选)(2018·辽宁省大连市第二次模拟)在足够大的匀强磁场中，静止的钠的同位素2411Na 发生衰变，沿与磁场垂直的方向释放出一个粒子后，变为一个新核，新核与放出的粒子在磁场中运动的轨迹均为圆，如图5所示，下列说法正确的是( )图5A ．新核为2412MgB ．轨迹2是新核的轨迹 C.2411Na 发生的是α衰变 D ．新核沿顺时针方向旋转 答案 AB解析 根据动量守恒定律知，放出的粒子与新核的速度方向相反，由左手定则判断得知，放出的粒子应带负电，是β粒子，所以发生的是β衰变，根据电荷数守恒、质量数守恒知，衰变方程为2411Na →2412Mg ＋ 0－1e ，可知新核为2412Mg ，故A 正确，C 错误．静止的钠核2412Na 发生衰变时动量守恒，释放出的粒子与新核的动量大小相等，两个粒子在匀强磁场中都做匀速圆周运动，因为新核的电荷量大于所释放出的粒子的电荷量，由半径公式r ＝mvqB得知，新核的半径小于放出的粒子的半径，所以轨迹2是新核的轨迹，故B 正确．根据洛伦兹力提供向心力，由左手定则判断得知：新核沿逆时针方向旋转，故D 错误．拓展训练6 (2018·全国卷Ⅲ·14)1934年，约里奥—居里夫妇用α粒子轰击铝核2713Al ，产生了第一个人工放射性核素X ：α＋2713Al →n ＋X.X 的原子序数和质量数分别为( ) A ．15和28 B ．15和30 C ．16和30 D ．17和31答案 B解析 将核反应方程式改写成42He ＋2713Al →10n ＋X ，由电荷数和质量数守恒知，X 应为3015X. 拓展训练7 (2018·广东省广州市4月模拟)有一钚的同位素23994Pu 核静止在匀强磁场中，该核沿与磁场垂直的方向放出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42He B ．放出的x 粒子是 0－1e C ．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 粒子时动量守恒，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 ＝mv qB，则可知x 粒子的质子数为2，故为α粒子(42He)，选项A 正确，B 错误；该反应为衰变反应，选项C 错误；根据T ＝2πmqB，由于铀核和α粒子的荷质比不相等，故周期不相等，选项D 错误．例4 (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23892U →23490Th ＋X ，裂变方程为23592U ＋10n →Y ＋8936Kr ＋310n ，其中23592U 、10n 、Y 、8936Kr 的质量分别为m 1、m 2、m 3、m 4，光在真空中的传播速度为c .下列叙述正确的是( )A.23892U 发生的是β衰变 B ．Y 原子核中含有56个中子C ．若提高温度，23892U 的半衰期将会变小 D.23592U 裂变时释放的能量为(m 1－2m 2－m 3－m 4)c 2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，23892U 发生的是α衰变，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，根据爱因斯坦质能方程得：ΔE ＝Δm ·c 2＝(m 1－2m 2－m 3－m 4)c 2，故D 正确．拓展训练8 (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：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2.014 1 u 、3.016 1 u 、4.002 6 u 和1.008 7 u ；1 u ＝931.5MeV/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11HB ．该反应中的质量亏损为0.028 9 uC ．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 u ×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42He 的动能，故D 错误．高考题型4 物理学史和物理学思想方法例5 (2018·江西省新余市上学期期末)在物理学的重大发现中科学家创造出了许多物理学研究方法，如理想实验法、控制变量法、极限思想法、类比法、科学假设法、建立理想模型法、微元法等等，以下叙述不正确的是( )A ．根据速度定义式v ＝Δx Δt ，当Δt 非常非常小时，ΔxΔt 就可以表示物体在t 时刻的瞬时速度，该定义应用了极限思想法B ．用ΔvΔt来描述速度变化快慢，采用了比值定义法C ．在探究加速度、力和质量三者之间的关系时，先保持质量不变探究加速度与力的关系，再保持力不变探究加速度与质量的关系，该实验采用了控制变量法D ．在不需要考虑物体本身的大小和形状时，用质点来代替物体的方法运用了假设法 答案 D解析 根据速度定义式v ＝Δx Δt ，当Δt 非常非常小时，ΔxΔt 就可以表示物体在t 时刻的瞬时速度，该定义应用了极限思想法，故A 正确；用ΔvΔt 来描述速度变化快慢，采用了比值定义法，故B 正确；在探究加速度、力和质量三者之间的关系时，采用了控制变量法，故C 正确；在不需要考虑物体本身的大小和形状时，用质点来代替物体的方法运用了理想模型法，不是假设法，故D 错误．拓展训练9 (2018·湖北省4月调研)磁感应强度B 和磁场强度H 是不同的物理量，在真空中H ＝B μ0.若用国际单位制的基本单位表示，μ0 的单位为kg ·m/(s 2·A 2)，则磁场强度的单位为( ) A ．kg/(s 2·A) B ．kg ·A/s 2C ．kg ·A/mD ．A/m答案 D 解析 根据H ＝B μ0，B 的单位为N A ·m，μ0的单位为kg ·m/(s 2·A 2) ，则磁场强度的单位为NA ·m kg ·m/(s 2·A 2)＝N ·s 2·A 2kg ·m 2·A ＝kg ·m ·s －2·s 2·A 2kg ·m 2·A ＝Am，故选D. 拓展训练10 (2018·河南省驻马店市第二次质检)在物理学的发展过程中，许多物理学家的科学发现推动了人类历史的进步．下列表述符合物理学史的是( ) A ．法拉第首次引入电场线和磁感线，极大地促进了人类对电磁现象的研究 B ．伽利略猜想自由落体运动的速度与下落时间成正比，并直接用实验进行了验证 C ．牛顿利用“理想斜面实验”推翻了“力是维持物体运动的原因”的观点D．胡克认为弹簧的弹力与弹簧的长度成正比答案 A解析法拉第首先引入电场线和磁感线，极大地促进了人类对电磁现象的研究，故A正确；伽利略用数学和逻辑推理得出了自由落体的速度与下落时间成正比，而不是直接用实验验证了这个结论，故B错误；伽利略利用“理想斜面实验”推翻了“力是维持物体运动的原因”的观点，故C错误；胡克认为弹簧的弹力与弹簧的形变量成正比，故D错误．专题强化练1．(2018·湖南省常德市期末检测)下列说法中不正确的是( )A．爱因斯坦在光的粒子性的基础上，建立了光电效应方程B．动能相等的质子和电子，它们的德布罗意波的波长也相等C．玻尔的原子理论成功解释了氢原子光谱的实验规律D．卢瑟福根据α粒子散射实验提出了原子的核式结构模型答案 B2．(2018·山西省吕梁市第一次模拟)下列说法正确的是( )A．太阳内部发生的核反应是重核裂变B．光电效应说明光具有粒子性，康普顿效应说明光具有波动性C．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，由于电子的动能减少，所以原子总能量减少D．碳14的半衰期为5 730年，若测得一古生物遗骸中碳14含量只有活体中的18，则此遗骸距今约有17 190年答案 D3．(2018·广东省高考第一次模拟)下列说法中正确的是( )A．在光电效应实验中，入射光频率大于极限频率才能产生光电子B．汤姆孙发现电子后猜想原子内的正电荷集中在很小的核内C．平均结合能越大，原子核越不稳定D．大量光子的效果往往表现出粒子性，个别光子的行为往往表现出波动性答案 A4．(2018·辽宁省丹东市一模)以下说法中不正确的是( )A．核反应方程94Be＋42He→12 6C＋X中的“X”为中子B．在光电效应中，饱和电流的大小与入射光的频率有关，与入射光的强度无关C．释放核能时必伴随质量亏损，因为质量和能量有对应关系D．玻尔将量子观念引入原子领域，其理论能够解释氢原子光谱的特征答案 B解析根据质量数和电荷数守恒，知该核反应方程中的X电荷数为0，质量数为1，是中子，故A正确；发生光电效应后，饱和电流的大小取决于入射光的强度，故B错误；根据爱因斯坦质能方程ΔE＝Δmc2，可知释放核能的核反应必伴随着质量亏损，故C正确；玻尔将量子观念引入原子领域，能够很好地解释氢原子光谱，故D正确．5．(2018·广东省肇庆市第三次检测)有关下列图1四幅图的说法中，正确的是( )图1A．α粒子散射实验证实了汤姆孙原子枣糕模型的正确性B．在光颜色保持不变的情况下，入射光越强，饱和光电流越大C．放射线甲由α粒子组成，每个粒子带两个单位正电荷D．图中的链式反应属于原子核的聚变反应答案 B解析α粒子散射实验否定了汤姆孙的原子枣糕模型，得出了原子的核式结构理论，选项A 错误；在光颜色保持不变的情况下，入射光越强，饱和光电流越大，选项B正确；由左手定则可知，放射线甲带负电，是由β粒子组成的，每个粒子带一个单位负电荷，选项C错误；题图中的链式反应属于原子核的裂变反应，选项D错误．6．(多选)(2018·湖南省长沙市第二次模拟)如图2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2A ．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 ．因为光强不确定，所以单位时间逸出的光电子数可能相同，饱和光电流也可能相同D ．两个光电管的U c －ν图象的斜率可能不同答案 ABC解析 根据光电效应方程E km ＝h ν－W 0和eU c ＝E km 得出，频率相同，逸出功不同，则光电子的最大初动能不同，遏止电压也不同，A 、B 正确；虽然光的频率相同，但光强不确定，所以单位时间逸出的光电子数可能相同，饱和光电流也可能相同，C 正确；因为U c ＝h νe －W 0e ，知U c －ν图线的斜率为h e，即只与h 和e 有关，为常数，D 错误．7．(2018·广西桂林、百色和崇左市第三次联考)某金属在光的照射下产生光电效应，其遏止电压U c 与入射光频率ν的关系图象如图3所示．则由图象可知( )图3A ．入射光的频率越大，该金属的逸出功越大B ．入射光的频率越大，则遏止电压越大C ．由图可求出普朗克常量h ＝U ν0D ．光电子的最大初动能与入射光的频率成正比答案 B解析 当遏止电压为零时，最大初动能为零，则入射光的能量等于逸出功，所以W 0＝h ν0，逸出功与入射光频率无关，是由金属材料决定的，故A 错误；根据光电效应方程E km ＝h ν－W 0和eU c ＝E km 得：U c ＝h νe －W 0e，当入射光的频率大于极限频率时，入射光的频率越大，则遏止电压越大，故B 正确；由U c ＝h νe －W 0e ，知图线的斜率等于h e，从图象上可以得出斜率的大小，可以求出普朗克常量为：h ＝Ue ν0，故C 错误；根据光电效应方程E km ＝h ν－W 0，得光电子的最大初动能与入射光的频率成线性关系，不是成正比，故D 错误．8．(2018·四川省第二次“联测促改”)如图4所示，用波长为λ0的单色光照射某金属，调节变阻器，当电压表的示数为某值时，电流表的示数恰好减小为零；再用波长为4λ05的单色光重复上述实验，当电压表的示数增加到原来的3倍时，电流表的示数又恰好减小为零．已知普朗克常量为h ，真空中的光速为c .该金属的逸出功为( )图4A.5hc 4λ0 B.hc λ0 C.7hc 8λ0 D.7hc 4λ0答案 C解析 接通开关，当电压表读数大于或等于U 时，电流表读数为零，则遏止电压为U .根据光电效应方程，光电子的最大初动能为：E km ＝eU ＝h c λ0－W 0； 用波长为4λ05的单色光照射时，E km ＝3eU ＝h c 45λ0－W 0； 联立解得：W 0＝7hc 8λ0，故C 正确，A 、B 、D 错误． 9．(2018·广东省惠州市模拟)氢原子从能级A 跃迁到能级B ，吸收频率为ν1的光子，从能级A 跃迁到能级C 释放频率为ν2的光子，若ν2>ν1则当它从能级C 跃迁到能级B 将( )A ．吸收频率为ν2＋ν1的光子B ．吸收频率为ν2－ν1的光子C ．放出频率为ν2＋ν1的光子D ．放出频率为ν2－ν1的光子答案 A解析 从能级A 跃迁到能级B ，吸收频率为ν1的光子，A 、B 间的能级差为h ν1，且能级B的能量高于能级A 的能量；从能级A 跃迁到能级C 释放频率为ν2的光子，A 、C 间的能级差为h ν2，且能级A 的能量高于能级C 的能量；所以C 的能级低于B 的能级，两者的能级差为h ν1＋h ν2，则从能级C 跃迁到能级B 时，吸收频率为ν3的光子，有h ν3＝h ν1＋h ν2，所以ν3＝ν1＋ν2，故A 正确．10．(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235 92U →144 56Ba ＋8936Kr ＋210nC ．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 C11．(2018·湖北省十堰市调研)下列说法正确的是( )A ．放射性元素发生一次β衰变，原子序数增加1B ．光电效应和康普顿效应都揭示了光具有波动性C ．一个氘核的质量等于一个质子和一个中子的质量之和D ．钴60的半衰期为5.27年，则2个钴60原子核经过5.27年将一定有1个发生衰变 答案 A12．(2018·江西省七校第一次联考)下列说法不正确的是( )A ．卢瑟福通过对α粒子散射实验结果的分析，提出了原子核内有中子存在B ．核泄漏事故污染物137 55Cs 能够产生对人体有害的辐射，其核反应方程式为137 55Cs →137 56Ba ＋X ，可以判断X 为电子C ．若氢原子从n ＝6能级向n ＝1能级跃迁时辐射出的光子不能使某金属发生光电效应，则氢原子从n ＝6能级向n ＝2能级跃迁时辐射出的光子也不能使该金属发生光电效应D ．质子、中子、α粒子的质量分别是m 1、m 2、m 3，质子和中子结合成一个α粒子，释放的能量是(2m 1＋2m 2－m 3)c 2答案 A解析 卢瑟福通过对α粒子散射实验结果的分析，提出了原子的核式结构理论，选项A 错误；13755Cs →13756Ba ＋X ，由质量数守恒和电荷数守恒可以判断X 质量数为零，电荷数为－1，即为电子，选项B 正确； 因氢原子从n ＝6能级向n ＝1能级跃迁时辐射出的光子的能量大于氢原子从n ＝6能级向n ＝2能级跃迁时辐射出的光子的能量，则氢原子从n ＝6能级向n ＝1能级跃迁时辐射出的光子若不能使某金属发生光电效应，氢原子从n ＝6能级向n ＝2能级跃迁时辐射出的光子也不能使该金属发生光电效应，选项C 正确； 质子、中子、α粒子的质量分别是m 1、m 2、m 3，因两个质子和两个中子结合成一个α粒子，则质量亏损为Δm ＝2m 1＋2m 2－m 3，释放的能量是E ＝Δmc 2＝(2m 1＋2m 2－m 3)c 2，选项D 正确．13．(多选)(2018·广东省深圳市高级中学月考)学习物理除了知识的学习外，还要领悟并掌握处理物理问题的思想与方法．下列关于物理学中的思想方法的叙述不正确的是( )A ．在探究求合力的方法的实验中使用了等效替代的思想B ．伽利略在研究自由落体运动时采用了微元法C ．在探究加速度与力、质量的关系实验中使用了理想化模型的思想方法D ．卡文迪许开创性的测出了万有引力常量和静电力常量答案 BCD解析 合力与分力是等效替代的关系，在探究求合力的方法的实验中使用了等效替代的思想，故A 说法正确；伽利略在研究自由落体运动时采用了理想实验和逻辑推理的方法，故B 说法错误；在探究加速度与力、质量的关系实验中使用了控制变量的思想方法，故C 说法错误；卡文迪许通过扭秤实验，只测出了万有引力常量，故D 说法错误．14．(2018·福建省三明市上学期期末)下列说法错误的是( )A ．千克、米、秒都是国际单位制中的基本单位B ．探究加速度与力和质量关系的实验中运用了控制变量法C ．加速度a ＝F m 、功率P ＝W t 的定义都运用了比值定义法D ．平均速度、合力、有效值等概念的建立运用了等效替代法答案 C解析 千克、米、秒都是国际单位制中的基本单位，选项A 正确；探究加速度与力和质量关系的实验中运用了控制变量法，选项B 正确；功率P ＝W t的定义运用了比值定义法，而加速度a ＝F m不是比值定义法，选项C 错误；平均 速度、合力、有效值等概念的建立运用了等效替代法，选项D 正确．15．(2018·山东省泰安市上学期期末)下列说法正确的是( )A ．平均速度、总电阻、交变电流的有效值等概念的建立都体现了等效替代的思想B ．卡文迪许利用扭秤装置比较准确地测出了引力常量，从而提出了万有引力定律C ．库仑提出了电场线，用来形象地描述电场D ．丹麦物理学家奥斯特发现了电流的磁效应，并总结出了右手螺旋定则答案 A解析 平均速度、总电阻、交变电流的有效值等概念的建立都体现了等效替代的思想，选项A 正确；牛顿提出了万有引力定律，卡文迪许利用扭秤装置比较准确地测出了引力常量，选项B 错误； 法拉第提出了用电场线来形象地描述电场，选项C 错误； 丹麦物理学家奥斯特发现了电流的磁效应，安培总结出了右手螺旋定则，选项D 错误．16．(2018·安徽省安庆市二模)2017年9月29日世界首条量子保密通信干线—“京沪干线”。

近代物理初步【满分：110分时间：90分钟】一、选择题（本大题共12小题，每小题5分，共60分。

在每小题给出的四个选项中， 1~8题只有一项符合题目要求； 9~12题有多项符合题目要求。

全部选对的得5分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。

）1．物理学家通过对现象的深入观察和研究，获得正确的科学认识，推动了物理学的发展。

下列说法正确的是A．卢瑟福通过对阴极射线的研究，提出了原子的核式结构模型B．玻尔的原子理论成功地解释了氢原子光谱的实验规律C．爱因斯坦通过对光电效应的研究，揭示了光具有波粒二象性D．德布罗意提出微观粒子动量越大，其对应的波长越长【答案】 B2．关于核反应方程，下列说法正确的是（）A．x是负电子，反应过程放出能量 B．x是负电子，反应过程吸收能量C．x是正电子，反应过程放出能量 D．x是正电子，反应过程吸收能量【答案】 C【解析】由反应方程可知x质量数为零，电荷数为+1，则x是正电子，反应过程有质量亏损，放出能量，选项C正确.3．关于光电效应的规律，下面说法正确的是（）A．当某种色光照射金属表面时，能产生光电效应，入射光的频率越高，产生的光电子最大初动能也就越大B．当某种色光照射金属表面时，能产生光电效应，如果入射光的强度减弱，从光照至金属表面上到发射出光电子之间的时间间隔将明显增加。

C．对某金属来说，入射光波长必须大于一极限值才能产生光电效应。

D．同一频率的光照射不同的金属，如果都能产生光电效应，则所有金属产生的光电子的最大初动能一定相同。

【答案】 A【解析】从光照至金属表面上到发射出光电子之间的时间间隔只与光和金属种类有关，C错；由光电效应方程可知入射光波长必须小于一极限值，才能产生光电效应，光电子的最大初动能与入射光的频率和金属的种类有关，CD错；考点：考查了粒子散射实验、玻尔理论、光电效应【名师点睛】考查能量量子化的内容，掌握光电效应方程的应用，理解吸收能量，动能减小，电势能增大，总能量减小；而释放能量后，动能增大，电势能减小，总能量增大；7．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考点：玻尔理论【名师点睛】此题考查了玻尔理论；关键是知道原子由低能态向高能态跃迁时要吸收能量，吸收的能量等于两个能级的能级差；而原子由高能态向低能态跃迁时要放出能量，放出的能量等于两个能级的能级差；知道各种单色光之间的频率关系.8．如图所示为氢原子的四个能级，其中E1为基态，若氢原子A处于激发态E2，氢原子B处于激发态E3，则下列说法正确的是( )A．原子A可能辐射出3种频率的光子B．原子B可能辐射出3种频率的光子C．原子A能够吸收原子B发出的光子并跃迁到能级E4D．原子B能够吸收原子A发出的光子并跃迁到能级E4【答案】 B【解析】试题分析：原子A从激发态E2跃迁到E1，只有一种频率光子，A错；一群处于激发态E3的氢原子B跃迁到基态E1的过程中可能从E3跃迁到E2，从E3跃迁到E1，从E2跃迁到E1，可能有三种频率光子，B对；由原子能级跃迁理论可知，A原子可能吸收原子B由E3跃迁到E2时放出的光子并跃迁到E3，但不能跃迁到E4，C错；A原子发出的光子能量ΔE＝E2－E1大于E4－E3，故不可能使原子B吸收原子A发出的光子并跃迁到能级E4，D错。

A ．释放出4.9 MeV 的能量B ．释放出6.0 MeV 的能量C ．释放出24.0 MeV 的能量D ．吸收4.9 MeV 的能量 【名师点睛，易错起源】 易错起源1、光电效应与原子结构8．（多选）如图1为波尔为解释氢原子光谱画出的氢原子能级示意图，一群氢原子处于n 4＝的激发态，当它们自发地跃迁到较低能级时，以下说法符合波尔理论的有（ ）图1A ．电子轨道半径减小，动能增大B ．氢原子跃迁时，可发出连续不断的光谱线C ．由n 4＝跃迁到n 1＝时发出光子的频率最小D ．金属钾的逸出功为2.21 eV ，能使金属钾发生光电效应的光谱线有4条 易错起源2．核反应方程及核能的计算9．两个动能均为0.35 MeV 的氘核对心碰撞，聚变后生成氦核，同时放出一个中子，已知氘核的质量为273.343 610kg -⨯，氦核的质量为-275.004 910kg ⨯，中子质量为-271.674 910kg ⨯，设聚变中放出的能量全部转化为氦核和中子的动能，求氦核的动能是多少？ 【易错练兵，虎口脱险】10．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11．实物粒子和光都具有波粒二象性。

下列事实中不能突出体现波动性的是（ ） A ．电子束通过双缝实验装置后可以形成干涉图样 B ．β射线在云室中穿过会留下清晰的径迹 C ．人们利用慢中子衍射来研究晶体的结构 D ．人们利用电子显微镜观测物质的微观结构12．处于n 3＝能级的大量氢原子，向低能级跃迁时，辐射光的频率有（ ） A ．1种 B ．2种 C ．3种D ．4种13．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：235119200U+n ab+2n →18．假设高速运动的α粒子与一个静止于磁感应强度为B 的匀强磁场中某点的氮核（147N ）发生正碰。

近代物理初步考试大纲要求考纲解读1.氢原子光谱Ⅰ 1.本专题知识的特点是“点多面宽”、“考点分散”，因此高考对本专题的考查主要是从对基本概念的理解、辨别方面进行，题型以选择题为主，在近几年高考试卷中几乎每年都出现．2.重点考查能级与光谱、核反应方程及规律、质能方程及核能、相关物理史、光子论等内容，还有综合考查磁场中带电粒子的运动、动量守恒、能的转化与守恒等知识的问题．3.复习时应注意三个问题：一是精读教材，重视课后习题；二是对与现代科技相联系的题目，应予以重视；三是重点应放在氢原子能级结构及公式、核反应方程式的书写与结合能和质量亏损的计算上.2.氢原子的能级结构、能级公式Ⅰ3. 原子核的组成、放射性、原子核衰变、半衰期Ⅰ4.放射性同位素Ⅰ5.核力、核反应方程Ⅰ6.结合能、质量亏损Ⅰ7.裂变反应和聚变反应、裂变反应堆Ⅰ8.射线的危害和防护Ⅰ9.光电效应Ⅰ10.爱因斯坦光电效应方程Ⅰ纵观近几年高考试题，预测2019年物理高考试题还会考：1.本章全部为I级要求，考查以选择题型为主，以考查对本章知识的记忆和了解，并且每年必考．2.考查面较广，所以对各部分内容都要重视，要做全面系统的了解．对光电效应、氢原子的光谱、玻尔理论、原子核的组成、核反应方程、质能方程等都要有所重视．3.联系生活、联系高科技是近几年高考命题的趋向.考向01 光电效应波粒二象性1.讲高考（1）考纲要求知道什么是光电效应，理解光电效应的实验规律；会利用光电效应方程计算逸出功、极限频率、最大初动能等物理量；知道光的波粒二象性，知道物质波的概念．（2）命题规律光电效应现象、实验规律和光电效应方程，光的波粒二象性和德布罗意波是理解的难点，也是考查的热点，一般以选择题形式出现，光电效应方程可能会以填空题或计算题形式出现。

【考点定位】光电效应【名师点睛】本题主要考查光电效应。

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，光的强弱只影响单位时间内发出光电子的数目；本题涉及的光电效应知识较多，很多结论都是识记的，注意把握现象的实质，明确其间的联系与区别；平时积累物理知识。

专题五 近代物理初步1.[考查光电效应的实验规律]关于光电效应的实验规律，下列说法正确的是( )A ．所有的光照射金属都能发生光电效应B ．发生光电效应时，对于一定颜色的光，入射光越强，单位时间内发射的光电子数就越多C ．发生光电效应时，增大入射光的频率，单位时间内发射的光电子数增多D ．光照在某金属表面，不发生光电效应时，只要增加入射光的强度，就会发生光电效应解析：选B 光电效应存在极限频率，只有入射光的频率高于金属的极限频率时才能发生光电效应，选项A 错误；由实验现象可知，当发生光电效应时，入射光的强度越强，饱和电流越大，单位时间内发射的光电子数就越多，选项B 正确；增大入射光的频率，会增大光电子的最大初动能，但不会改变单位时间内发射的光电子数，选项C 错误；光照在某金属表面，不发生光电效应，说明入射光的频率低于该金属的极限频率，由实验现象可知，即使再增加入射光的强度，也不能发生光电效应，选项D 错误。

2．[考查爱因斯坦光电效应方程][多选]某同学利用如图所示的实验装置来研究光电效应现象。

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，直至电流计中的电流刚好为零，此时电压表显示的电压值U 称为遏止电压。

根据遏止电压，可以计算出光电子的最大初动能E km 。

现分别用频率为ν1和ν2的单色光照射阴极K ，测到的遏止电压分别为U 1和U 2，设光电子质量为m ，电荷量为e ，下列说法正确的是( )A ．频率为ν1的单色光照射阴极K 时光电子的最大初速度为v 1m ＝ 2eU 1mB ．阴极K 金属的逸出功为W 0＝hν1－eU 1C ．普朗克常量h ＝e U 1－U 2ν1－ν2D ．阴极K 金属的极限频率为νc ＝U 2ν1－U 1ν2U 1－U 2解析：选ABC 当加上遏止电压U 1时，有12mv 1m 2＝eU 1，所以v 1m ＝ 2eU 1m ，选项A 正确；联立12mv 1m 2＝eU 1和12mv 1m 2＝hν1－W 0，可得W 0＝hν1－eU 1 ①，选项B 正确；当用频率为ν2的光照射时，同理有W 0＝hν2－eU 2 ②，联立①②两式可得普朗克常量h ＝e U 1－U 2ν1－ν2，选项C 正确；当用频率等于极限频率的光照射阴极K 时，产生的光电子的最大初动能为零，则由光电效应方程可得hνc －W 0＝0，又因为h ＝e U 1－U 2ν1－ν2，W 0＝hν1－eU 1，联立可得νc ＝U 1ν2－U 2ν1U 1－U 2，选项D 错误。

第15讲近代物理初步选择题(每小题6分,共90分)1.(2018北京理综,13,6分)在核反应方程HeNO+X中,X表示的是()A.质子B.中子C.电子D.α粒子2.用不同频率的紫外线分别照射钨和锌的表面而产生光电效应,可得到光电子最大初动能E k 随入射光频率ν变化的E k-ν图像。

已知钨的逸出功是3.28 eV,锌的逸出功是3.24 eV,若将二者的图线画在同一个E k-ν坐标图中,用实线表示钨,虚线表示锌,则能正确反映这一过程的是下图中的()3.(2018天津理综,1,6分)国家大科学工程——中国散裂中子源(CSNS)于2017年8月28日首次打靶成功,获得中子束流,可以为诸多领域的研究和工业应用提供先进的研究平台。

下列核反应中放出的粒子为中子的是()A N俘获一个α粒子,产生O并放出一个粒子BAl俘获一个α粒子,产生P并放出一个粒子CB俘获一个质子,产生Be并放出一个粒子DLi俘获一个质子,产生He并放出一个粒子4.(多选)利用金属晶格(大小约10-10 m)作为障碍物观察电子的衍射图样,方法是让电子通过电场加速后,让电子束照射到金属晶格上,从而得到电子的衍射图样。

已知电子质量为m,电荷量为e,初速度为0,加速电压为U,普朗克常量为h,则下列说法中正确的是()A.该实验说明了电子具有波动性B.实验中电子束的德布罗意波长为λ=C.加速电压U越大,电子的衍射现象越明显D.若用相同动能的质子替代电子,衍射现象将更加明显5.(2018天津河东一模)下列说法正确的是()A.对于某种金属,无论入射光多强,只要其频率低于极限频率就不能发生光电效应B.由玻尔理论可知,氢原子的核外电子由较高能级跃迁到较低能级时,要辐射一定频率的光子,同时电子的动能减小,电势能增大C.微波和声波一样都只能在介质中传播D.氡原子核的半衰期为3.8天,4个氡原子核经过7.6天一定只剩下一个未发生衰变6.(2018天津理综,5,6分)氢原子光谱在可见光区域内有四条谱线Hα、Hβ、Hγ和Hδ,都是氢原子中电子从量子数n>2的能级跃迁到n=2的能级时发出的光,它们在真空中的波长由长到短,可以判定()A.Hα对应的前后能级之差最小B.同一介质对Hα的折射率最大C.同一介质中Hδ的传播速度最大D.用Hγ照射某一金属能发生光电效应,则Hβ也一定能7.(2018福建龙岩质检)(多选)氢原子的能级图如图所示,可见光的光子能量范围约为1.62~3.11 eV,金属钠的逸出功为2.29 eV,下列说法中正确的是()A.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8.(2018山西太原模拟)(多选)钍Th具有放射性,它能放出一个新的粒子而变为镤Pa,同时伴随有γ射线产生,其方程为ThPa+x,钍234的半衰期为24天。

[限训练·通高考]科学设题拿下高考高分(分钟)一、单项选择题．(·高考天津卷)国家大科学工程——中国散裂中子源()于年月日首次打靶成功，获得中子束流，可以为诸多领域的研究和工业应用提供先进的研究平台．下列核反应中放出的粒子为中子的是( ))俘获一个α粒子，产生)并放出一个粒子俘获一个α粒子，产生并放出一个粒子)俘获一个质子，产生并放出一个粒子俘获一个质子，产生并放出一个粒子解析：由核反应过程中遵循质量数、电荷数均守恒的原则，可写出选项中的四个核反应方程)＋→)＋，选项错误＋→＋，选项正确)＋→＋，选项错误＋→＋，选项错误．答案：．(·河南洛阳一模)下列说法正确的是( )．玻尔根据光的波粒二象性，大胆提出假设，认为实物粒子也具有波动性．铀核裂变的核反应方程是)→)＋＋．原子从低能级向高能级跃迁，不吸收光子也能实现．根据爱因斯坦的“光子说”可知，光的波长越大，光子的能量越大解析：德布罗意根据光的波粒二象性，大胆提出假设，认为实物粒子也具有波动性，选项错误；铀核是在中子轰击下发生链式反应，铀核裂变的核反应方程是)＋→)＋＋，选项错误；受到电子或其他粒子碰撞，原子也可以从低能级向高能级跃迁，即原子从低能级向高能级跃迁，不吸收光子也能实现，选项正确；根据爱因斯坦的“光子说”可知，光的频率越高，波长越小，光子的能量越大，选项错误．答案：．(·湖南张家界高三第三次模拟)年月日报道，中国散裂中子源项目将于年前后建成．日前，位于广东东莞的国家大科学工程——中国散裂中子源()首次打靶成功，获得中子束流，这标志着主体工程顺利完工，进入试运行阶段．对于有关中子的研究，下面说法正确的是()．中子和其他微观粒子，都具有波粒二象性．一个氘核和一个氚核经过核反应后生成氦核和中子是裂变反应．卢瑟福通过分析α粒子散射实验结果，发现了质子和中子．核反应方程)→＋中的＝，中中子个数为解析：所有粒子都具有波粒二象性，正确；裂变是较重的原子核分裂成较轻原子核的反应，而该反应是较轻的原子核的聚变反应，错误；卢瑟福通过分析α粒子散射实验结果，提出了原子的核式结构模型，查德威克通过α粒子轰击铍核()获得碳核())的实验发现了中子，错误；＝－＝，中中子个数为－＝，错误．答案：．如图所示，图甲为光电效应的实验电路图，图乙为光电子最大初动能与光电管入射光频率关系图象．下列说法正确的是( )．光电管加正向电压时，电压越大光电流越大．光电管加反向电压时不可能有光电流．由图可知，普朗克常量数值上等于．由图可知，普朗克常量数值上等于解析：光电管加正向电压时，如果正向电压从零开始逐渐增大，光电流也会逐渐增大，但光电流达到饱和时，即使电压增大，电流也不会变化，故选项错误；因为光电子有动能，即使光电管加反向电压，也可能有光电流，故选项错误；由光电效应方程＝ν－可知，图象斜率大小为普朗克常量，所以普朗克常量数值上等于，故选项正确，错误．答案：．(·宁夏石嘴山高三四月适应性测试)下列说法正确的是( )．汤姆孙通过α粒子散射实验提出了原子核式结构模型．氢原子从基态向激发态跃迁时，需要吸收能量．质子、中子和氘核的质量分别为、、，则质子与中子结合为氘核的反应是人工核转变，放出的能量为(－－)．紫外线照射到金属锌板表面时能够产生光电效应，则当增大紫外线的照射强度时，从锌板表面逸出的光电子的最大初动能也随之增大解析：卢瑟福根据α粒子散射实验提出了原子的核式结构模型，故错误；氢原子从基态向激发态跃迁时，需要吸收能量，故正确；根据爱因斯坦质能方程Δ＝Δ，当一个质子和一个中子结合成一个氘核时，质量亏损为Δ＝＋－，因此核反应放出的能量Δ＝(＋－)，故错误；光电子的最大初动能与入射光的频率有关，与光照强度无关，因此增大光照强度，光电子的最大初动能不变，故错误．答案：．(·百校联盟四月联考)核反应方程)＋→)＋＋Δ中，)的质量为、的质量为、)的质量为、的质量为，光在真空中的速度为，则下列判断正确的是( )．是，Δ＝(＋－－)．是，Δ＝(＋－－)．是，Δ＝(＋－－)．是，Δ＝(＋－－)解析：根据质量数守恒和电荷数守恒可知是，反应中亏损的质量为Δ＝＋－－，故释放的能量Δ＝Δ＝(＋－－)，故选.答案：.如图所示为氢原子的能级图，用某种频率的光照射大量处于基态的氢原子，结果受到激发后的氢原子能辐射出三种不同频率的光子，让辐射出的光子照射某种金属，发现有两种频率的光子能使该金属发生光电效应，其中一种光子恰好能使该金属发生光电效应，则逸出的光电子的最大初动能为( )．．．解析：根据＝，得＝，因此受到激发后的氢原子处于第＝能级，因有两种频率的光子能使该金属发生光电效应，且其中一种光子恰好能使该金属发生光电效应，故这两种频率的光子分别是从到、到辐射出来的，而且到辐射的光子能量大于到辐射的光子能量，故到辐射出来的光子频率大于到辐射出来的光子频率，故从到辐射出来的光子恰好让该金属发生光电效应，即该金属的逸出功为＝－－(－)＝，当用从到辐射出来的光子照射时，根据光电效应方程得光电子的最大初动能为＝ν－，其中ν＝－－(－)＝，故＝－＝，故选.答案：．(·安徽六安高三下学期模拟)下列说法正确的是( )．原子核内的一个中子转化成一个质子和一个电子，这种转化产生的电子发射到核外，就是β粒子，这就是β衰变．氡的半衰期是天，镭的半衰期是年，所以一个确定的氡核一定比一个确定的镭核先衰变．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，电势能增大，电子的动能减小，原子的总能量减小．原子核越大，它的结合能越高，原子核能级越稳定解析：原子核内的中子转化成一个质子和一个电子，这种转化产生的电子发射到核外，就是β粒子，这就是β衰变的实质，故正确；对于大量原子和有半数发生衰变所用的时间是半衰期，对于一个确定的原子核，半衰期没有意义，故错误；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，电势能增大，原子的总能量增加，故错误；结合能越高，原子核不一定稳定，比结合能越大，原子核越稳定，故错误．答案：二、多项选择题．一静止原子核经次α衰变生成原子核，并释放出γ光子．已知的比结合能为，的比结合能为，α粒子的比结合能为，γ光子的能量为，则下列说法正确的是( )．核在元素周期表的位置比核前移位．比结合能小于比结合能．由能量守恒可知－＝＋．该反应过程质量一定增加解析：根据电荷数和质量数守恒，写出原子核衰变的方程为→＋，故核在元素周期表的位置比核前移位，故正确；衰变过程中释放能量，可知比结合能小于比结合能，故正确；比结合能是原子核的结合能与核子数之比，由能量守恒可知＝(－)＋－，故错误；该反应的过程中释放热量，由质能方程可知，一定有质量亏损，故错误．答案：．(·浙江名校协作体联考)下列说法正确的是( )．德布罗意指出微观粒子的动量越大，其对应的波长就越小．γ射线是频率极高的电磁波，其在云室中穿过会留下清晰的径迹．根据玻尔原子模型，氢原子辐射光子后，其绕核运动的电子动能将增大．太阳辐射能量的主要来源与核电站发生的核反应一样都是重核裂变解析：根据德布罗意物质波公式＝知，微观粒子的动量越大，其对应的波长就越小，选项正确；γ射线是频率极高的电磁波，电离作用很弱，云室是依赖带电粒子电离作用留下径迹的，所以γ射线在云室中穿过不会留下清晰的径迹，选项错误；根据玻尔原子模型，氢原子辐射光子后，其绕核运动的半径将减小，电势能减小，总能量减小，但运动速度增大，电子动能将增大，选项正确；太阳辐射能量的主要来源是轻核聚变，与核电站发生的核反应(重核裂变)不一样，选项错误．答案：．(·安徽名校考试)已知氢原子的基态能量为，＝、能级所对应的能量分别为和，大量处于第能级的氢原子向低能级跃迁放出若干频率的光子．依据玻尔理论，下列说法正确的是()．产生的光子的最大频率为．当氢原子从能级＝跃迁到＝时，对应的电子的轨道半径变小，能量也变小．若氢原子从能级＝跃迁到＝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＝跃迁到＝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－．若要使处于能级＝的氢原子电离，可以采用两种方法：一是用能量为－的电子撞击氢原子，二是用能量为－的光子照射氢原子解析：大量处于能级＝的氢原子向低能级跃迁能产生种不同频率的光子，产生光子的最大频率为，故错误．当氢原子从能级＝跃迁到＝时，能量减小，电子离原子核更近，电子轨道半径变小，故正确．若氢原子从能级＝跃迁到＝时放出的光子恰好能使某金属发生光电效应，由光电效应方程可知，该金属的逸出功恰好等于－，则当氢原子从能级＝跃迁到＝时放出的光子照射该金属时，逸出光电子的最大初动能为－－(－)＝－，故正确．电子是有质量的，撞击氢原子是发生弹性碰撞，由于电子和氢原子质量不同，故电子不能把－的能量完全传递给氢原子，因此不能使氢原子完全电离，而光子的能量可以完全被氢原子吸收，故错误．答案：．(·贵州四月份高三适应性考试)是碳元素的一种具有放射性的同位素，衰变方式为β衰变，其半衰期约为年．已知一个原子核由个质子和个中子组成．下列说法正确的是( )．衰变后转变为．衰变过程中发出的β射线是由核外电子电离产生的．原子发生化学反应后，其半衰期不会发生改变．样品经历个半衰期后，样品中的质量只有原来的解析：衰变方式为β衰变，则放出一个负电子后，质量数不变，电荷数增加，变为，选项正确；衰变过程中发出的β射线是由核内的中子转化为质子时放出的负电子，选项错误；半衰期与化学状态无关，则原子发生化学反应后，其半衰期不会发生改变，选项正确；样品经历个半衰期后，样品中的质量只有原来的()＝，选项错误．答案：.研究光电效应规律的实验装置如图所示，以频率为ν的光照射光电管阴极时，有光电子产生．由于光电管、间加的是反向电压，光电子从阴极发射后将向阳极做减速运动．光电流由图中电流计测出，反向电压由电压表测出，当电流计的示数恰好为零时，电压表的示数称为反向遏止电压.在下列表示光电效应实验规律的图象中，正确的是( )解析：反向电压和频率一定时，发生光电效应产生的光电子数与光强成正比，则单位时间到达阴极的光电子数与光强也成正比，故光电流与光强成正比，正确．由动能定理知－＝－，又因＝ν－，所以＝－，可知遏止电压与频率ν是线性关系，不是正比关系，故错误．光强与频率ν一定时，光电流随反向电压的增大而减小，又据光电子动能大小的分布概率及发出后的方向性可知，正确．由光电效应知金属中的电子对光子的吸收是十分迅速的，时间小于－－后，光强和频率ν一定时，光电流恒定，故正确．答案：．如图所示，人工元素原子核开始静止在匀强磁场、的边界上，某时刻发生裂变生成一个氦原子核和一个原子核，裂变后的粒子速度方向均垂直于、的边界.氦原子核通过区域第一次经过边界时，距出发点的距离为，原子核第一次经过边界距出发点的距离也为.则下列有关说法正确的是( )．两磁场的磁感应强度之比∶＝∶．两磁场的磁感应强度之比∶＝∶．氦原子核和原子核各自旋转第一个半圆的时间比为∶．氦原子核和原子核各自旋转第一个半圆的时间比为∶解析：原子核裂变的方程为→＋，由题意知带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动，偏转半径为＝，由题意可知二者偏转半径相等，由于原子核由静止裂变，动量守恒，即＝，所以有＝，易得＝＝，故错误，正确；又＝，由前面可知，＝，所以＝，粒子在第一次经过边界时，运动了半个周期，所以＝＝，故正确，错误．答案：。