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知识点一 光电效应
1.定义
照射到金属表面的光，能使金属中的_____从表面逸出的现象.
2.光电子
________中发射出来的电子.
电子
光电效应
3.光电效应规律
(1)每种金属都有一个极限频率，入射光的频率必须_____这个极限频率才能产生光电效应.低于这个频率的光不能产生光电效应.
(2)光电子的最大初动能与入射光的_____无关，只随入射光频率的增大而_____.
(3)光电效应的发生___________的，一般不超过10－9s.
(4)当入射光的频率大于极限频率时，饱和光电流的强度与入射光的强度成_____.
大于
强度
增大
几乎是瞬时
正比
【易错防范】
(1)光电效应中的“光”指的是可见光.(　　)
(2)只要光照射的时间足够长，任何金属都能产生光电效应.(　　)
(3)光电子不是光子.(　　)
(4)入射光的强度相同，入射光的频率不一定相同.(　　)
×
×
×
√
知识点二 爱因斯坦光电效应方程
1.光子说
在空间传播的光是不连续的，而是一份一份的,每一份叫做一个光的能量子，简称光子，光子的能量ε＝____.其中h＝6.63×10－34J·s. (称为普朗克常量)
2.逸出功W0
使电子脱离某种金属所做功的______.
3.最大初动能
发生光电效应时，金属表面上的_____吸收光子后克服原子核的引力逸出时所具有的动能的最大值.
hν
最小值
电子
4.爱因斯坦光电效应方程
(1)表达式：Ek＝hν－____.
(2)物理意义：金属表面的电子吸收一个光子获得的能量是hν，这些能量的一部分用来克服金属的_________,剩下的表现为逸出后光电
子的最大初动能Ek＝_______.
W0
逸出功W0
【易错防范】
(1)极限频率越大的金属材料逸出功越大.(　　)
(2)从金属表面出来的光电子的最大初动能越大，这种金属的逸出功越小.(　　)
(3)入射光的频率越大，逸出功越大.(　　)
(4)光电的最大初动能与入射光的频率无关.(　　)
√
×
×
×
知识点三 光的波粒二象性
1.光的波粒二象性
(1)光的干涉、衍射、偏振现象证明光具有____性.
(2)光电效应说明光具有____性.
(3)光既具有波动性，又具有粒子性，称为光的_________性.
2.物质波
(1)概率波
光的干涉现象是大量光子的运动遵守波动规律的表现，亮条纹是光子到达概率___的地方，暗条纹是光子到达概率___的地方，因此光波又叫概率波.
(2)物质波
任何一个运动着的物体，小到微观粒子大到宏观物体都有一种波
与它对应，其波长λ＝_____,p为运动物体的动量，h为普朗克常量.
波动
粒子
波粒二象
大
小
知识点四 氢原子光谱
1.光谱
用光栅或棱镜可以把光按波长展开，获得光的_____(频率)和强度分布的记录，即光谱.
2.光谱分类
有些光谱是一条条的_____，这样的光谱叫做线状谱.
有的光谱是连在一起的_____，这样的光谱叫做连续谱.
3.光谱分析
利用每种原子都有自己的_________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.
波长
亮线
光带
特征谱线
【易错防范】
(1)原子光谱是不连续的，是由若干频率的光组成的.(　　)
(2)大量原子发光的光谱是连续的,少量原子发光的光谱是不连续的.
(　　)
√
×
知识点五 氢原子的能级结构 能级公式
1.玻尔理论
(1)定态：原子只能处于一系列______的能量状态中，在这些能量状态中原子是____的，电子虽然绕核运动，但并不向外辐射能量.
(2)跃迁:原子从一种定态跃迁到另一种定态时,它辐射或吸收一定频率的光子,光子的能量由这两个定态的能量差决定,即hν＝________. (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_________,因此电子的可能轨道也是__________.
2.能级
原子量子化的_______.
不连续
稳定
Em－En
不连续的
不连续的
能量值
3.基态和激发态
原子能量最低的状态叫____，其他能量较高的状态叫_______.
4.氢原子的能级和轨道半径
(1)氢原子的能级公式：En＝______(n＝1，2，3，…)，
其中E1为基态能量，其数值为E1＝_________.
(2)氢原子的半径公式：rn＝______(n＝1，2，3…)，其中r1为基态半径，又称玻尔半径，其数值为r1＝0.53×10－10 m.
基态
激发态
－13.6 eV
n2r1
5.氢原子的能级图
能级图如图所示.
【易错防范】
(1)氢原子由能量为En的定态向低能级跃迁时，氢原子辐射的光子能量为hν＝En.(　　)
(2)氢原子吸收光子后，将从高能级向低能级跃迁.(　　)
(3)根据玻尔模型，原子中电子绕核运转的半径可以取任意值.(　　)
(4)原子的能量量子化的现象是指原子的能量状态是不连续的.(　　)
×
×
×
√
知识点六 原子核的组成 放射性 放射性同位素
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_______具有复杂的结构.
2.放射性和放射性元素
物质发射某种看不见的射线的性质叫_______.具有放射性的元素叫_______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______、β射线、γ射线.
原子核
放射性
放射性
α射线
4.三种射线的比较
速度 可达0.1c 可达0.99c c
垂直进入电场
或磁场的偏转
情况　　　　 偏转 偏转 不偏转
贯穿本领 最弱 较强 最强
对空气的
电离作用 很强 较弱 很弱
5.原子核的组成
(1)原子核由____和____组成，____和____统称为核子._____带正电，____不带电.
(2)基本关系：
①核电荷数＝质子数(Z)＝元素的原子序数＝___________.
②质量数(A)＝_______＝质子数＋中子数.
(3)X元素的原子核的符号为X，其中A表示_______，Z表示核电荷数.
6.放射性同位素的应用与防护
(1)放射性同位素：有_____放射性同位素和_____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、作_________等.
(3)防护：防止放射性对人体组织的伤害.
质子
中子
质子
中子
质子
中子
核外电子数
核子数
质量数
天然
人工
示踪电子
【易错防范】
(1)天然放射现象的发现揭示了原子核还可再分(　　)
(2)β射线是光子流(　　)
(3)发生β衰变时，新核的核电荷数不变(　　)
√
×
×
原子核
2.半衰期
(1)定义：放射性元素的原子核有_____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原子核内部因素决定的,跟原子所处的物理状态(如温度、压强)或化学状态(如单质、化合物)无关.
半数
【易错防范】
(1)氡的半衰期为3.8天，若取4个氡原子核，经7.6天后就剩下一个原子核了.(　　)
(2)核反应遵循质量数守恒而不是质量守恒；遵循电荷数守恒.
(　　)
×
√
知识点八 核力、结合能、质量亏损
1.核力
(1)定义：
原子核内部，核子间所特有的相互作用力.
(2)特点：
①核力是强相互作用的一种表现；
②核力是短程力，作用范围在1.5×10－15m之内；
③每个核子只跟它的相邻核子间才有核力作用.
2.结合能
核子结合为原子核时_____的能量或原子核分解为核子时_____的能量，叫做原子核的结合能，亦称核能.
释放
吸收
3.比结合能
(1)定义：
原子核的结合能与_______之比，称做比结合能，也叫平均结合能.
(2)特点：
不同原子核的比结合能不同，原子核的比结合能越大，表示原子核中核子结合得越牢固，原子核越_____.
4.质能方程、质量亏损
爱因斯坦质能方程E＝_____，原子核的质量必然比组成它的核子的质量和要小Δm，这就是质量亏损.由质量亏损可求出释放的核能ΔE＝_______.
核子数
稳定
mc2
Δmc2
【易错防范】
(1)核力是弱相互作用，作用力很小.(　　)
(2)爱因斯坦质能方程反映了物体的质量就是能量，它们之间可以相互转化.(　　)
×
×
3
大于等于
质量较大
热核反应
2.核反应的四种类型
2.两条对应关系
光强大→光子数目多→发射光电子多→光电流大；
光子频率高→光子能量大→光电子的最大初动能大.
3.解光电效应问题的常用技巧
(1)判断和描述时应理清三个关系：
①光电效应的实质(单个光子与单个电子间相互作用产生的).
②光电子的最大初动能的来源(金属表面的自由电子吸收光子后克服逸出功逸出后具有的动能).
③入射光强度与光电流的关系(当入射光的频率大于极限频率时光电流的强度与入射光的强度成正比).
(2)定量分析时应抓住三个关系式：
①爱因斯坦光电效应方程：Ek＝hν－W0.
②最大初动能与遏止电压的关系：Ek＝eUc.
③逸出功与极限频率的关系：W0＝hν0.
4.由Ek ν图象可以得到的物理量 (如图所示)
(1)极限频率：图线与ν轴交点的横坐标νc.
(2)逸出功：图线与Ek轴交点的纵坐标的值W0＝E.
(3)普朗克常量：图线的斜率k＝h.
【典例1】 (2015·湖南五市十校联考)在光电效应实验中，飞飞同学用同一光电管在不同实验条件下得到了三条光电流与电压之间的关系曲线(甲光、乙光、 丙光)，如图所示.则可判断出(　　)
A.甲光的频率大于乙光的频率
B.乙光的波长大于丙光的波长
C.乙光对应的截止频率大于丙光对应的截止频率
D.甲光对应的光电子最大初动能大于丙光对应的光电子最大初动能
解析　由图象知甲光、乙光对应的遏止电压相等，且小于丙光对应的遏止电压，所以甲光和乙光对应的光电子最大初动能相等且小于丙光的光电子最大初动能，故D项错误；根据爱因斯坦光电效应方程Ek＝hν－W0知甲光和乙光的频率相等，且小于丙光的频率，故A错误、B正确；截止频率是由金属决定的，与入射光无关，故C错误.
答案　B
要点二　氢原子能级及能级跃迁
[突破指南]
1.能级图中相关量意义的说明
相关量 意义
能级图中的横线 表示氢原子可能的能量状态——定态
横线左端的数字“1，2，3…” 表示量子数
横线右端的数字“－13.6，－3.4…” 表示氢原子的能量
相邻横线间的距离 表示相邻的能量差，量子数越大相邻的能量差越小，距离越小
带箭头的竖线 表示原子由较高能级向较低能级跃迁，原子跃迁的条件为hν＝Em－En
2.定态间的跃迁——满足能级差.
n小→n大吸收能量
hν＝En大－En小.
n大→n小放出能量
hν＝En大－En小.
3.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电离能.
n＝2→电离态：E吸＝0－E2＝3.4 eV
如吸收能量足够大，克服电离能后，获得自由的电子还携带动能.
【典例2】 根据玻尔原子结构理论，氦离子(He＋)的能级图如图所示.电子处在n ＝3轨道上比处在n＝5轨道上离氦核的距离 (选填“近”或 “远”).当大量He＋处在n＝4的激发态时，由于跃迁所发射的谱线有 条.
答案　近　6
要点三　原子核的衰变及半衰期
[突破指南]
1.衰变规律及实质
(1)α衰变和β衰变的比较
衰变类型 α衰变 β衰变
衰变方程
衰变实质 2个质子和2个中子结合成一个整体射出 中子转化为质子和电子
衰变规律 电荷数守恒、质量数守恒
(2)γ射线：γ射线经常是伴随着α衰变或β衰变同时产生的.
D
要点五　质量亏损及核能的计算
[突破指南]
1.核能
(1)核子在结合成原子核时出现质量亏损Δm，其能量也要相应减少，即ΔE＝Δmc2.
(2)原子核分解成核子时要吸收一定的能量,相应的质量增加Δm,吸收的能量为ΔE＝Δmc2.
2.核能释放的两种途径的理解
(1)使较重的核分裂成中等大小的核.
(2)较小的核结合成中等大小的核，核子的比结合能都会增加，都可以释放能量.
【借题发挥】 解有关核能问题的技巧
(1)根据质量亏损计算：ΔE＝Δmc2及1 u相当于931.5 MeV.
(2)根据能量守恒和动量守恒计算.
(3)在计算具有宏观质量的物质中所有原子核发生核反应所释放能量时用阿伏加德罗常数来计算核能.考点一　光电效应　波粒二象性
1．[2015·新课标全国Ⅱ，35(1)，5分](难度★★)(多选)实物粒子和光都具有波粒 二象性．下列事实中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
E．光电效应实验中,光电子的最大初动能与入射光的频率有关，与入射光的 强度无关
解析　电子束通过双缝实验装置后可以 ( http: / / www.21cnjy.com )形成干涉图样，可以说明电子是一种 波，故A正确；β射线在云室中穿过会留下清晰的径迹，可以说明β射线是 一种粒子，故B错误；人们利用慢中子衍射来研究晶体的结构，中子衍射说 明中子是一种波，故C正确；人们利用电子显微镜观测物质的微观结构，利 用了电子束的衍涉现象，说明电子束是一种波，故D正确；光电效应实验中， 光电子的最大初动能与入射光的频率有关，与入射光的强度无关，说明光是 一种粒子，故E错误．
答案　ACD
2．[2015·江苏单科,12C(1)，5分](难度★★★)(多选)波粒二象性是微观世界的基 本特征，以下说法正确的有(　　)
A．光电效应现象揭示了光的粒子性
B．热中子束射到晶体上产生衍射图样说明中子具有波动性
C．黑体辐射的实验规律可用光的波动性解释
D．动能相等的质子和电子，它们的德布罗意波长也相等
解析　光电效应说明光的粒子性，所以A ( http: / / www.21cnjy.com )正确；热中子束在晶体上产生衍射 图样，即运动的实物粒子具有波的特性，即说明中子具有波动性，所以B正 确；黑体辐射的实验规律说明电磁辐射具有量子化，即黑体辐射是不连续的、 一份一份的，所以黑体辐射用光的粒子性解释，即C错误；根据德布罗意波 长公式λ＝，p2＝2mEk，又质子的质量大于电子的质量，所以动能相等的质 子和电子，质子的德布罗意波较短，所以D错误．
答案　AB
3．[2014·江苏单科 ( http: / / www.21cnjy.com ),12C(1)](难度★★)已知钙和钾的截止频率分别为 7.73×1014Hz和5.44×1014Hz，在某种单色光的照射下两种金属均发生光电 效应，比较它们表面逸出的具有最大初动能的光电子，钙逸出的光电子具有 较大的(　　)
A．波长 B．频率 C．能量 D．动量
解析　由光电效应方程Ekm＝hν－W＝hν－hν0
钙的截止频率大，因此钙中逸出的光电子的最大初动能小，其动量p＝ ，故动量小，由λ＝，可知波长较大，则频率较小，选项A正确．
答案　A
4．(2014·广东理综，18，6 ( http: / / www.21cnjy.com )分)(难度★★★)(多选)在光电效应实验中,用频率为ν 的光照射光电管阴极，发生了光电效应，下列说法正确的是(　　)
A．增大入射光的强度，光电流增大
B．减小入射光的强度，光电效应现象消失
C．改用频率小于ν的光照射，一定不发生光电效应
D．改用频率大于ν的光照射，光电子的最大初动能变大
解析　增大入射光强度， ( http: / / www.21cnjy.com )使单位时间内逸出的光电子数增加，因此光电流增 大,选项A正确；光电效应与照射光的频率有关，与强度无关，选项B错误； 当照射光的频率小于ν，大于极限频率时发生光电效应，选项C错误；由Ekm ＝hν－W，增加照射光的频率，光电子的最大初动能变大，选项D正确．
答案　AD
5. (2013·北京理综,14， ( http: / / www.21cnjy.com )6分)(难度★★)如图所示，一束可见光射向半圆形玻璃砖 的圆心O，经折射后分为两束单色光a和b.下列判断正确的是(　　)
( http: / / www.21cnjy.com )
A．玻璃对a光的折射小于对b光的折射率
B．a光的频率大于b光的频率
C．在真空中a光的波长大于b光的波长
D．a光光子能量小于b光光子能量
解析　由光路图知,a光比b光的 ( http: / / www.21cnjy.com )偏折程度大，说明a光的频率大于b光的频 率，B选项正确；同一种介质，对频率大的光折射率大，A选项错误；在真 空中的波长λ＝,故频率大的光波长短，C选项错误；光子能量E＝hν，ν 为光的频率，故频率越大，光子能量越大，D选项错误．
答案　B
6. (2013·北京理综，20, ( http: / / www.21cnjy.com )6分)(难度★★)以往我们认识的光电效应是单光子光电效 应，即一个电子在极短时间内只能吸收到一个光子而从金属表面逸出．强激 光的出现丰富了人们对于光电效应的认识，用强激光照射金属，由于其光子 密度极大，一个电子在极短时间内吸收多个光子成为可能，从而形成多光子 光电效应，这已被实验证实．
( http: / / www.21cnjy.com )
光电效应实验装置示 ( http: / / www.21cnjy.com )意如图．用频率为ν的普通光源照射阴极K，没有发生 光电效应．换用同样频率ν的强激光照射阴极K，则发生了光电效应；此时， 若加上反向电压U,即将阴极K接电源正极，阳极A接电源负极，在KA之 间就形成了使光电子减速的电场．逐渐增大U，光电流会逐渐减小；当光电 流恰好减小到零时,所加反向电压U可能是下列的(其中W为逸出功，h为普 朗克常量，e为电子电量)(　　)
A．U＝－ B．U＝－
C．U＝2hν－W D．U＝－
解析　假设电子吸收光子个数为n(n>1),则nhν＝Ek＋W，又Ek＝eU，解得U ＝－，B正确．
答案　B
7．[2012·福建理综，29(1)，6分](难度★★)关于近代物理，下列说法正确的是(　　)
A．α射线是高速运动的氦原子
B．核聚变反应方程H＋H→He＋n中，n表示质子
C．从金属表面逸出的光电子的最大初动能与照射光的频率成正比
D．玻尔将量子观念引入原子领域，其理论能够解释氢原子光谱的特征
解析　α射线是高速运动的氦原 ( http: / / www.21cnjy.com )子核，A错误；n为中子，B错误；光电效 应中，金属中的电子吸收一个光子获得的能量是hν，这些能量一部分用来克 服金属的逸出功W0,剩下的表现为逸出后电子的初动能Ek，C错误；玻尔将 量子观念引入原子领域，D正确．
答案　D
8．[2013·江苏物理，12C(1)](难度★★★)如果一个电子的德布罗意波长和一个中 子的相等，则它们的________也相等．
A．速度 B．动能 C．动量 D．总能量
解析　由德布罗意波长公式λ＝可知，波长相 ( http: / / www.21cnjy.com )等，则动量相等，故C正确； 由于电子和中子质量不等,由p＝mv可知速度不等，故A错误；动能Ek＝mv2 ＝，故动能不等，B错误；总能量E＝mc2，故D错误．
答案　C
9．[2015·新课标全国Ⅰ，35( ( http: / / www.21cnjy.com )1)，5分](难度★★★)在某次光电效应实验中，得到 的遏止电压Uc与入射光的频率ν的关系如图所示.若该直线的斜率和截距分 别为k和b，电子电荷量的绝对值为e,则普朗克常量可表示为________，所 用材料的逸出功可表示为________．
( http: / / www.21cnjy.com )
解析　光电效应中，入射 ( http: / / www.21cnjy.com )光子能量hν，克服逸出功W0后多余的能量转换为 电子动能，反向遏制电压eU＝hν－W0，整理得U＝ν－，斜率即＝k， 所以普朗克常量h＝ek，截距为b，即eb＝－W0，所以逸出功W0＝－eb.
答案　ek　－eb
10．(2011·新课标 ( http: / / www.21cnjy.com )全国卷，35(1),6分)(难度★★)在光电效应实验中，某金属的截 止频率相应的波长为λ0，该金属的逸出功为________．若用波长为λ(λ＜λ0) 的单色光做该实验，则其遏止电压为________．已知电子的电荷量、真空中 的光速和普朗克常量分别为e、c和h.
解析　设该金属的截止频率为ν0，则该金属的逸出功W0＝hν0＝；对光电 子，由动能定理得eUc＝h－W0，解得Uc＝·.
答案　　·
考点二　原子结构　氢原子光谱
1．[2015·福建理综，30(1)，6分](难度★★))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. Bi的半衰期是5天，100克Bi经过10天后还剩下50克
解析　γ射线是光子流，故A错误；氢 ( http: / / www.21cnjy.com )原子辐射光子后，由高能级向低能级 跃迁，半径减小，绕核运动的动能增大，故B正确；太阳辐射能量主要来源 是太阳中发生的轻核聚变，故C错误；100克Bi经过10天即2个半衰期 还剩下×100克＝25克，故D错误．
答案　B
2．(2015·重庆理综，1，6分)( ( http: / / www.21cnjy.com )难度★★)图中曲线a、b、c、d为气泡室中某放射 物发生衰变放出的部分粒子的径迹，气泡室中磁感应强度方向垂直于纸面向 里．以下判断可能正确的是(　　)
( http: / / www.21cnjy.com )
A．a、b为β粒子的径迹
B．a、b为γ粒子的径迹
C．c、d为α粒子的径迹
D．c、d为β粒子的径迹
解析　γ粒子是不带电的光子，在磁场中不 ( http: / / www.21cnjy.com )偏转，选项B错误；α粒子为氦 核带正电，由左手定则知向上偏转，选项A、C错误；β粒子是带负电的电 子，应向下偏转，选项D正确．
答案　D
3．(2014·天津理综，6，6分)(难度★★)(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
解析　玻尔对氢原子光谱的研究完善了核 ( http: / / www.21cnjy.com )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．
答案　BD
4．[2014·山东理综，39(1)](难度★★★)(多选)氢原子能级如图，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(　　)
( http: / / www.21cnjy.com )
A．氢原子从n＝2跃迁到n＝1的能级时，辐射光的波长大于656 nm
B．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
解析　由E初－E终＝hν＝h可知，氢原子 ( http: / / www.21cnjy.com )跃迁时始、末能级差值越大,辐射 的光子能量越高、波长越短，由能级图知E3－E2答案　CD
5．(2013·福建理综，30 ( http: / / www.21cnjy.com )(2)，6分)(难度★★)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(　　)
解析　α粒子与原子核均带正电荷， ( http: / / www.21cnjy.com )所以α粒子受到原子核的作用力为斥力， 据此可排除选项A、D；α粒子不可能先受到吸引力,再受到排斥力，B错误．
答案　C
6．(2013·天津理综，1，6分)(难度★★)下列说法正确的是(　　)
A．原子核发生衰变时要遵守电荷守恒和质量守恒的规律
B．α射线、β射线、γ射线都是高速运动的带电粒子流
C．氢原子从激发态向基态跃迁只能辐射特定频率的光子
D．发生光电效应时光电子的动能只与入射光的强度有关
解析　原子核发生衰变时有质 ( http: / / www.21cnjy.com )量亏损，质量不守恒，选项A错；γ射线是光 子流，不是带电粒子流，选项B错；氢原子从激发态向基态跃迁，辐射的光 子能量hν＝Em－En，即只能辐射特定频率的光子，C项正确；光电效应的光 电子动能Ek＝hν－W,只与入射光频率有关，而与入射光强度无关，D项错 误．
答案　C
7．(2012·北京理综，13，6分)(难度★★)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
解析　根据玻尔原子理论知，氢原子从高能级n＝3向低能级n＝2跃迁时， 将以光子形式放出能量，放出光子后原子能量减少，故B选项正确．
答案　B
8. (2012·四川理综,17，6分)(难度★★★)如图为氢原子能级示意图的一部分，则 氢原子(　　)
( http: / / www.21cnjy.com )
A.从n＝4能级跃迁到n＝3能级比从n＝3能级跃迁到n＝2能级辐射出电磁 波的波长长
B.从n＝5能级跃迁到n＝1能级比从n＝5能级跃迁到n＝4能级辐射出电磁 波的速度大
C．处于不同能级时，核外电子在各处出现的概率是一样的
D．从高能级向低能级跃迁时，氢原子核一定向外放出能量
解析　光子能量E＝hν＝，而E4－3＜E ( http: / / www.21cnjy.com )3－2，故λ4－3＞λ3－2，A项正确；由于 光波的波速由介质和频率共同决定，且在真空中传播时与频率无关，故B错； 电子在核外不同能级出现的概率是不同的，故C错；能级跃迁是核外电子在 不同轨道间的跃迁，与原子核无关，故D错误．
答案　A
9．(2012·江苏单科，12C(1))(难度★★)如图所示是某原子的能级图，a、b、c为 原子跃迁所发出的三种波长的光．在下列该原子光谱的各选项中，谱线从左 向右的波长依次增大，则正确的是______．
解析　由hν＝h＝E初－E末可知该原子跃 ( http: / / www.21cnjy.com )迁前、后的能级差越大,对应光线 的能量越大,波长越短．由图知a对应光子能量最大，波长最短，c次之，而 b对应光子能量最小，波长最长，故C正确．
答案　C
10．(2011·全国理综，1 ( http: / / www.21cnjy.com )8)(难度★★★)已知氢原子的基态能量为E1，激发态能量 En＝,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．－ B．－ C．－ D．－
解析　根据激发态能量公式En＝可知氢原子第一激发态的能量为，设能 使氢原子从第一激发态电离的最大波长(设波长为λm)的光子能量为ΔE，则 有＋ΔE＝0，且ΔE＝h，联立解得λm＝－，所以本题正确选项只有 C.
答案　C
11．[2015·海南单科 ( http: / / www.21cnjy.com )，17(1)，4分](难度★★★)氢原子基态的能量为E1＝－13.6 eV. 大量氢原子处于某一激发态．由这些氢原子可能发出的所有的光子中，频率 最大的光子能量为－0.96E1，频率最小的光子的能量为______eV(保留2位有 效数字)，这些光子可具有________种不同的频率．
解析　频率最大的光子能量 ( http: / / www.21cnjy.com )为－0.96E1，即En－E1＝－0.96E1，则En＝E1－ 0.96E1＝(－13.6 eV)－0.96×(－13.6 eV)＝0.54 eV，即n＝5，从n＝5能级开 始跃迁,这些光子能发出的频率数n＝＝10种．频率最小的光子 是从n＝5能级跃迁到n＝4能级，其能量为Emin＝－0.54 eV－(－0.85 eV)＝ 0.31 eV.
答案　0.31 eV　10
考点三　天然放射现象　核反应　核能
1．(2015·北京理综，14，6分)(难度★★)下列核反应方程中，属于α衰变的是(　　)
A.N＋He→O＋H B.U→Th＋He
C.H＋H→He＋n D.Th→Pa＋e
解析　α衰变是重核自发的发出α粒子 ( http: / / www.21cnjy.com )的天然放射现象，其中α粒子是He， 所以B正确；A为人工转变,C为轻核的聚变，D是β衰变，故A、C、D皆 错误．
答案　B
2．(2015·广东理综,18，6分)( ( http: / / www.21cnjy.com )难度★★)(多选)科学家使用核反应获取氚，再利用 氘和氚的核反应获得能量，核反应方程分别为：X＋Y→He＋H＋4.9 MeV 和H＋H→He＋X＋17.6 MeV，下列表述正确的有(　　)
A．X是中子
B．Y的质子数是3，中子数是6
C．两个核反应都没有质量亏损
D．氘和氚的核反应是核聚变反应
解析　根据核反应中质量数和电荷数 ( http: / / www.21cnjy.com )守恒，可知X是X，所以为中子，A正 确；Y应为Y,所以Y的质子数为3，核子数为6，中子数为3，B错误；两 核反应均有能量释放，根据爱因斯坦质能方程，两核反应都有质量亏损，C 错误；由聚变反应概念知，D正确．
答案　AD
3．(2015·天津理综,1，6分)(难度★★)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
解析　放射性现象中释放出了其他粒 ( http: / / www.21cnjy.com )子,说明原子核内部具有一定的结构，A 正确；电子的发现使人们认识到：原子是可以分割的，是由更小的微粒组成 的，B错误；α粒子散射实验否定了汤姆逊提出的枣糕式原子模型，建立了 核式结构模型，C错误；密立根油滴实验测定了电子的电荷量，D错误．
答案　A
4．(2015·北京理综，1 ( http: / / www.21cnjy.com )7，6分)(难度★★)实验观察到，静止在匀强磁场中A点的 原子核发生β衰变，衰变产生的新核与电子恰在纸面内做匀速圆周运动，运 动方向和轨迹示意如图，则(　　)
( http: / / www.21cnjy.com )
A．轨迹1是电子的，磁场方向垂直纸面向外
B．轨迹2是电子的，磁场方向垂直纸面向外
C．轨迹1是新核的，磁场方向垂直纸面向里
D．轨迹2是新核的，磁场方向垂直纸面向里
解析　静止的原子核发生β衰变， ( http: / / www.21cnjy.com )动量守恒，即MV＝mv，新核和电子在磁 场中做匀速圆周运动,根据qvB＝m知r＝，即r∝，故轨迹1是电子的， 轨迹2是新核的，又由左手定则可知磁场的方向为垂直于纸面向里，所以只 有选项D正确．
答案　D
5．[2015·山东理综,39(1) ( http: / / www.21cnjy.com )](难度★★)(多选)14C发生放射性衰变成为14N，半衰期 约5700年．已知植物存活期间，其体内14C与12C的比例不变；生命活动结 束后,14C的比例持续减少．现通过测量得知，某古木样品中14C的比例正好 是现代植物所制样品的二分之一．下列说法正确的是(　　)
a．该古木的年代距今约5700年
b．12C、13C、14C具有相同的中子数
c．14C衰变为14N的过程中放出β射线
d．增加样品测量环境的压强将加速14C的衰变
解析　因古木样品中14C的比例正好 ( http: / / www.21cnjy.com )是现代植物所制样品的二分之一，则可 知经过的时间为一个半衰期,即该古木的年代距今约为5 700年，选项a正确； 12C、13C、14C具有相同的质子数，由于质量数不同，故中子数不同，选项b 错误；根据核反应方程可知,14C衰变为14N的过程中放出电子，即发出β射 线，选项c正确；外界环境不影响放射性元素的半衰期，选项d错误．
答案　ac
6．[2014·新课标全国Ⅰ，35(1)，6分](难度★★)(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．放射性元素的半衰期与外界的温度无关
C．放射性元素与别的元素形成化合物时仍具有放射性
D．α、β和γ三种射线中，γ射线的穿透能力最强
E．一个原子核在一次衰变中可同时放出α、β和γ三种射线
解析　原子序数大于或等于83的元 ( http: / / www.21cnjy.com )素，都能发生衰变，而原子序数小于83 的部分元素能发生衰变，故A错；放射性元素的衰变是原子核内部结构的变 化，与核外电子的得失及环境温度无关，故B、C项正确；在α、β、γ三种 射线中，α、β为带电粒子，穿透本领较弱，γ射线不带电，具有较强的穿 透本领，故D项正确；一个原子核不能同时发生α和β衰变，故E项错误．
答案　BCD
7．[2014·新课标全国Ⅱ，35( ( http: / / www.21cnjy.com )1)，5分](难度★★)(多选)在人类对微观世界进行探 索的过程中，科学实验起到了非常重要的作用．下列说法符合历史事实的是 ________．
A．密立根通过油滴实验测出了基本电荷的数值
B．贝克勒尔通过对天然放射现象的研究，发现了原子中存在原子核
C．居里夫妇从沥青铀矿中分离出了钋(Po)和镭(Ra)两种新元素
D．卢瑟福通过α粒子散射实验证实了在原子核内部存在质子
E．汤姆逊通过阴极射线在电场和磁场中偏转的实验,发现了阴极射线是由带 负电的粒子组成的，并测出了该粒子的比荷
解析　密立根通过油滴实验测出了基 ( http: / / www.21cnjy.com )本电荷的数值，选项A正确；贝克勒尔 通过对天然放射现象的研究，说明原子核的组成情况，而原子中存在原子核 是卢瑟福的α粒子散射实验发现的，选项B、D错误；居里夫妇发现钋和镭 是从沥青中分离出来的，选项C正确；汤姆逊通过阴极射线在电磁场中的偏 转，发现阴极射线是由带负电的粒子组成的，并测出其比荷，选项E正确．
答案　ACE
8．(2014·北京理综 ( http: / / www.21cnjy.com )，14,6分)(难度★★)质子、中子和氘核的质量分别为m1、m2 和m3。当一个质子和一个中子结合成氘核时，释放的能量是(c表示真空中的 光速)(　　)
A．(m1＋m2－m3)c B．(m1－m2－m3)c
C．(m1＋m2－m3)c2 D．(m1－m2－m3)c2
解析　此核反应方程为H＋n→H,根据爱因斯坦的质能方程得ΔE＝ Δm·c2 ＝(m1＋m2－m3)c2，C正确．
答案　C
9．(2014·重庆理综, ( http: / / www.21cnjy.com )1，6分)(难度★★)碘131的半衰期约为8天．若某药物含有 质量为m的碘131，经过32天后，该药物中碘131的含量大约还有(　　)
A. B. C. D.
解析　设剩余质量为m剩,则由m剩＝m()，则m剩＝m()＝＝，C正 确．
答案　C
10．(2013·广东理综，17 ( http: / / www.21cnjy.com )，4分)(难度★★)(多选)铀核裂变是核电站核能的重要来 源，其一种裂变反应式是U＋n→Ba＋Kr＋3n.下列说法正确的有 (　　)
A．上述裂变反应中伴随着中子放出
B．铀块体积对链式反应的发生无影响
C．铀核的链式反应可人工控制
D．铀核的半衰期会受到环境温度的影响
解析　n表示中子，反应式中有n放出，A项正确；当铀块体积小于临界体 积时链式反应不会发生，B项错误；铀核的核反应中释放出的快中子被减速 剂减速后变为慢中子，而慢中子会被铀核吸收发生链式反应，减速剂可由人 工控制，C项正确；铀核的半衰期只由自身决定，而与其他外部因素无关， D项错误．
答案　AC
11．[2013·新课标全国Ⅱ，35(1)，5分](难度★★)(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(Cs)的结合能小于铅原子核(Pb)的结合能
D．比结合能越大，原子核越不稳定
E．自由核子组成原子核时,其质量亏损所对应的能量大于该原子核的结合能
解析　由原子核的结合能定义可知，原 ( http: / / www.21cnjy.com )子核分解成自由核子时所需的最小能 量为原子核的结合能，选项A正确；重原子核的核子平均质量大于轻原子核 的平均质量，因此原子核衰变产物的结合能之和一定大于衰变前的结合能， 选项B正确；铯原子核的核子数少，因此其结合能小，选项C正确；比结合 能越大的原子核越稳定，选项D错误；自由核子组成原子核时，其质量亏损 所对应的能量等于该原子核的结合能，选项E错误．
答案　ABC
12．(2012·大纲全国卷，15，6分)(难度★★)U经过m次α衰变和n次β衰变， 变成Pb，则(　　)
A．m＝7，n＝3 B．m＝7，n＝4
C．m＝14，n＝9 D．m＝14，n＝18
解析　发生一次α衰变，质量数减4 ( http: / / www.21cnjy.com )，电荷数减2，故α衰变次数为m＝× (235－207)＝7，选项C、D错误；发生一次β衰变质量数不变，核电荷数增 1，故β衰变次数为n＝7×2－(92－82)＝4次，选项A错误、B正确．
答案　B
13．(2012·重庆理综，19,6分)(难度★★)以下是物理学史上3个著名的核反应方 程
x＋Li→2y
y＋N→x＋O
y＋Be→z＋C
x、y和z是3种不同的粒子，其中z是(　　)
A．α粒子 B．质子 C．中子 D．电子
解析　由于核反应前后核电荷数守恒，则 ( http: / / www.21cnjy.com )：x＋3＝2y　①　y＋7＝x＋8　②　 y＋4＝z＋6　③,由①②③联立解得：x＝1，y＝2，z＝0，故z为中子，选项 C正确．
答案　C
14．[2015·江苏单科，12 ( http: / / www.21cnjy.com )C(2)(3)](难度★★)(2)核电站利用原子核链式反应放出的 巨大能量进行发电，U是核电站常用的核燃料.U受一个中子轰击后裂变 成Ba和Kr两部分，并产生________个中子．要使链式反应发生，裂变物 质的体积要________(选填“大于”或“小于”)它的临界体积．
(3)取质子的质量mp ( http: / / www.21cnjy.com )＝1.672 6×10－27kg，中子的质量mn＝1.674 9×10－27 kg， α粒子的质量mα＝6.646 7×10－27 kg，光速c＝3.0×108 m/s.请计算α粒子的 结合能．(计算结果保留两位有效数字)
解析　(2)由质量数和电荷数守可知：U＋n→Ba＋Kr＋3n，可见产生 了3个中子，链式反应的一个条件是铀燃料的体积必须大于或等于临界体积．
(3)根据爱因斯坦质能方程ΔE＝Δmc2，可求：ΔE＝(2mp＋2mn－mα)c2＝ 4.3×10－12 J.
答案　(2)3　大于　(3)4.3×10－12 J
15．[2013·新课标全国Ⅰ，35(1)，6分](难度★★)一质子束入射到静止靶核Al 上，产生如下核反应：P＋Al→X＋n
式中p代表质子,n代表中子，X代表核反应产生的新核．由反应式可知，新 核X的质子数为______，中子数为______．
解析　p代表质子,符号为H，n代表中子，符号为n，根据核反应中的双守 恒可知，H＋Al→Si＋n，则新核X的质子数为14，中子数为27－14＝ 13.
答案　14　13
16．[2015·海南单科，17 ( http: / / www.21cnjy.com )(2)](难度★★)运动的原子核X放出α粒子后变成静止的 原子核Y.已知X、Y和α粒子的质量分别是M、m1和m2,真空中的光速为c， α粒子的速度远小于光速．求反应后与反应前的总动能之差以及α粒子的动 能．
解析　反应后由于存在质量亏损，所以反应前、后总动能之差等于质量亏损 而释放出的能量，根据爱因斯坦质能方程可得
m2v－Mv＝(M－m1－m2)c2①
反应过程中三个粒子组成的系统动量守恒，故有
Mvx＝m2vα②
联立①②可得m2v＝(M－m1－m2)c2.
答案　(M－m1－m2)c2　(M－m1－m2)c2A组　基础训练
选择题
1．(2015·江西景德镇质检)下列说法正确的是(　　)
A．卢瑟福通过α粒子散射实验提出了原子的核式结构模型
B．结合能越大，原子核结构一定越稳定
C．如果使用某种频率的光不能使某金属发生光电效应，则需增大入射光的光 照强度才行
D．发生β衰变时，元素原子核的质量数不变，电荷数增加1
E．在相同速率情况下，利用质子流比利用电子流制造的显微镜将有更高的分 辨率
解析　卢瑟福通过分析α粒子散射实验的结 ( http: / / www.21cnjy.com )果，建立了原子的核式结构模型， 故A正确；比结合能越大，原子核结构一定越稳定，故B错误；不能使某金 属发生光电效应，是因入射光的频率小于极限频率，与入射光的光照强度无 关，故C错误；β衰变时，元素原子核的质量数不变，电荷数增加1，故D 正确；相同速率情况下，质子流的动量大于电子流，根据λ＝，可知质子流 的波长比电子流的波长小，衍射现象不明显，则有更高的分辨率，故E正确．
答案　ADE
2．(2015·湖南柳州质检)下列说法正确的是(　　)
A．卢瑟福通过α粒子散射实验建立了原子核式结构模型
B．宏观物体的物质波波长非常小，极易观察到它的波动性
C．β衰变中产生的β射线实际上是原子的核外电子挣脱原子核的束缚而形成 的
D．爱因斯坦在对光电效应的研究中，提出了光子说
E．对于任何一种金属都存在一个“最大波长”，入射光的波长必须小于这个 波长，才能产生光电效应
解析　由物理学史的知识可知，A、D项正确 ( http: / / www.21cnjy.com )；波长越短，波动性越不明显， B项错误；β衰变中产生的β射线是从原子核内释放出来的，C项错误；对 于任何一种金属产生光电效应，都存在一极限频率，而入射光的频率必须大 于这频率时，才能产生光电效应，由波长和频率的关系可知，E项正确．
答案　ADE
3．(2015·辽宁抚顺期末)一单色光照到某金属表面时，有光电子从金属表面逸出， 下列说法中正确的是(　　)
A．只增大入射光的频率，金属逸出功将减小
B．只延长入射光的照射时间，光电子的最大初动能将不变
C．只增大入射光的频率，光电子的最大初动能将增大
D．只增大入射光的频率，光电子逸出所经历的时间将缩短
E．只增大入射光的强度，单位时间内逸出的光电子数目将增多
解析　即使增大入射光的频率，金属逸出功也 ( http: / / www.21cnjy.com )将不变，故A错误；根据光电 效应方程可知，Ek＝hν－W，所以光电子的最大初动能由入射光的频率和逸出 功决定，只延长入射光的照射时间，光电子的最大初动能也将不变，若只增 大入射光的频率，光电子的最大初动能将增大，故B、C正确；发生光电效 应的条件是入射光的频率大于截止频率，光电子逸出所经历的的时间不受影 响，故D错误；光的强弱不影响光电子的能量，只影响单位时间内发出光电 子的数目，只增大入射光的强度，单位时间内逸出的光电子数目将增多，故E 正确．
答案　BCE
4．(2015·中原名校豫南九校一模)静止的镭原子核Ra经一次α衰变后变成一个 新核Rn.则下列相关说法正确的是(　　)
A．该衰变方程为Ra→Rn＋He
B．若该元素的半衰期为T，则经过3T的时间，2 kg的82Ra中仍有0.25 kg 没发生衰变
C．由方程可知反应前Ra的质量等于反应后的新核Rn与He的质量之和
D．若只改变该元素所处的物理状态，则其半衰期不变
E．该元素的半衰期会随它所处的化学环境的变化而变化
解析　由核反应过程中质量 ( http: / / www.21cnjy.com )数守恒和电荷数守恒知，A项正确；根据半衰期 的意义知剩余镭的质量为m＝m0()3＝0.25 kg，B项正确；在核反应过程有质 量亏损，C项错误；放射性元素的半衰期与该元素的物理状态无关，与所处 的化学环境也无关，D项正确，E项错误．
答案　ABD
5．(2015·河北邢台摸底考试)关于近代物理的相关内容，下列说法正确的是(　　)
A．α射线是高速运动的氦原子
B．核聚变反应方程H＋H→He＋n中，n表示中子
C．从金属表面逸出的光电子的最大初动能与照射光的频率成正比
D．玻尔将量子观念引入原子领域，其理论能够解释氢原子光谱的特征
E．比结合能小的原子核结合成或分解成比结合能大的原子核时一定放出能量
解析　α粒子是高速运动的氦原子核，A ( http: / / www.21cnjy.com )项错误；由核反应过程的质量数和 电荷数守恒可知，n表示中子，B项正确；由光电效应方程Ek＝hν－W可知， C项错误；由玻尔理论可知，D项正确；由核聚变和核裂变规律可知，E项正 确．
答案　BDE
6．(2014·河北石家庄质检)(多选)下列说法正确的是(　　)
A．Th核发生一次α衰变时，新核与原来的原子核相比，中子数减少了4
B．太阳辐射的能量最主要来自太阳内部的热核反应
C．若使放射性物质的温度升高，其半衰期可能变小
D．用14 eV的光子照射处于基态的氢原子，可使其电离
E．光电管是基于光电效应的光电转换器件，可使光信号转换成电信号
解析　因α衰变的本质是发生衰变的 ( http: / / www.21cnjy.com )核中减少2个质子和2个中子形成氦核， 所以一次α衰变，新核与原来的核相比，中子数减少了2，A项错；太阳辐射 的能量是太阳内部核聚变产生的，所以B项正确；半衰期由核内部自身因素 决定，与其他因素无关，所以C项错；因为氢原子基态的能量为－13.6 eV， 所以用14 eV光子照射一定能电离，D项正确；由光电管的工作原理可知E 项正确．
答案　BDE
7．(2014·黑龙江齐齐哈尔二模)(多选)静止的镭原子核Ra经一次α衰变后变成一 个新核Rn，则下列相关说法正确的是(　　)
A．该衰变方程为Ra→Rn＋He
B．若该元素的半衰期为τ，则经过2τ的时间，2 kg的Ra中有1.5 kg已经 发生了衰变
C．随着该元素样品的不断衰变，剩下未衰变的原子核Ra越来越少，其半 衰期也变短
D．若把该元素放到密闭的容器中，则可以减慢它的衰变速度
E．该元素的半衰期不会随它所处的物理环境、化学状态的变化而变化
解析　由镭的α衰变方程：Ra→Rn＋He，可判断A项正确；由m＝ m0()，可知，t＝2τ时，m＝0.5 kg，则已衰变的镭为m衰＝2 kg－0.5 kg＝ 1.5 kg，B项正确；放射性元素衰变的快慢是由核内部自身因素决定的，跟原 子所处的化学状态和外部条件没有关系，C、D项错误，E项正确．
答案　ABE
8．(2014·吉林省吉林市质量检测)(多选)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天后就剩下1个原子核 了
B．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
C．光子的能量由光的频率所决定
D．只要有核反应发生，就一定会释放出核能
E．按照玻尔理论，氢原子核外的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
解析　因半衰期是对大量原子核的衰变作出的统 ( http: / / www.21cnjy.com )计规律，对于少数原子核是 没有意义的，所以A项错误；因为β衰变的本质是核内一个中子转化成一个 质子和一个电子并将电子发射出来的过程，所以B项正确；由光子的能量式 ε＝hν，知C项正确；并不是所有核反应都放出核能，有些核反应过程需要 吸收能量，D项错误；由玻尔理论知，E项正确．
答案　BCE
9．[2013·银川一中二模，35(1)](多选)下列说法正确的是(　　)
A．根据玻尔理论，氢原子在辐射光子的同时，轨道也在连续地减小
B．放射性物质的温度升高，则半衰期减小
C．用能量等于氘核结合能的光子照射静止氘核不可能使氘核分解为一个质子 和一个中子
D．某放射性原子核经过2次α衰变和一次β衰变，核内质子数减少3个
E．根据玻尔理论，氢原子的核外电子由较高能级跃迁到较低能级时，要释放 一定频率的光子，同时电子的动能增大，电势能减小
解析　根据玻尔理论，原子 ( http: / / www.21cnjy.com )轨道是量子化的，是不连续的，A错；放射性物 质的半衰期由其本身决定，与外界环境无关，B错；用能量等于氘核结合能 的光子照射静止氘核不可能使氘核分解为一个质子和一个中子，必须用能量 大于氘核结合能的光子照射才可能使其分解，C正确；据α衰变和β衰变的 实质，2次α衰变放出2个He，一次β衰变放出一个e，可知D正确；据玻 尔理论，氢原子的核外电子由较高能级跃迁到较低能级时，要释放一定频率 的光子，由高能级到低能级，电势能减小，动能增大，E正确．
答案　CDE
10．[2013·江西盟校联考，35(2)](多选)下列说法正确的是(　　)
A．原子的核式结构是汤姆生发现的
B．铀核(U)衰变为铅核(Pb)的过程中，要经过8次α衰变和6次β衰变
C．一个氢原子从量子数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
D．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光强太 小
E．用加热、加压或改变其化学状态的方法都不能改变原子核衰变的半衰期
解析　原子的核式结构是 ( http: / / www.21cnjy.com )卢瑟福通过α粒子散射实验发现的，A错；质量数 238＝206＋4×8守恒，电荷数92＝82＋2×8－6守恒，B正确；只有一个氢 原子跃迁时最多可产生两条谱线是从3→2和从2→1跃迁时产生的，C正确； 能否发生光电效应取决于光的频率与金属的极限频率之间的关系，而与光强 无关，D错；衰变是原子核内部的变化，由其本身决定，与外界环境无关，E 正确．
答案　BCE
B组　能力提升
一、选择题
1．(2015·湖南永州三校联考)以下关于天然放射现象，叙述正确的是(　　)
A．若使某放射性物质的温度升高，其半衰期将变短
B．β衰变所释放的电子是原子核外的电子电离形成的
C．在α、β、γ这三种射线中，γ射线的穿透能力最强，α射线的电离能力 最强
D．铀核(92U)衰变为铅核(82Pb)的过程中，要经过8次α衰变和6次β 衰变
E．α衰变的实质是原子核内2个质子和2个中子能紧密结合在一起，在一定 条件下以一个整体从原子核中抛射出来，发生α衰变
解析　半衰期是放射性元素有半数发生衰 ( http: / / www.21cnjy.com )变的时间，由原子核的种类决定， 与温度等外界因素无关，故A错误；β衰变的实质是原子核中的中子转变成 质子和电子，即电子来源于原子核，故B错误；在α、β、γ这三种射线中， γ射线是波长很短的电磁波，其穿透能力最强，α射线是He原子核，带正电， 故其电离能力最强，故C正确；铀核(U)衰变为铅核(Pb)的过程的方 程 为：U→Pb＋8He＋6e，即每次α衰变放出一个α粒子，每次β衰变放 出一个电子，故D正确；α衰变的实质是原子核内两个质子和两个中子结合 成了一个α粒子的过程，E正确．
答案　CDE
2．(2015·河北“五个一名校联盟” ( http: / / www.21cnjy.com )质监)关于核反应方程Th→Pa＋X＋ ΔE(ΔE为释放出的核能，X为新生成粒子)，已知Th的半衰期为T，则下 列说法正确的是(　　)
A. Pa没有放射性
B. Pa比Th少1个中子，X粒子是从原子核中射出的，此核反应为β衰 变
C．N0个Th经2T时间因发生上述核反应而放出的核能为N0ΔE(N0数值很 大)
D. Th的比结合能为
E. Th的化合物的半衰期等于T
解析　原子序数大于83的原子核均 ( http: / / www.21cnjy.com )具有放射性，A项错误；该核反应为β衰 变，是原子核内的一个中子转化为一个质子，同时释放出一个电子，B项正 确；N0个Tn原子核经2T时间发生衰变的个数为N0，由核反应方程知，放 出的核能为N0ΔE，C项正确；由比结合能的定义知，D项错误；元素的半 衰期与元素的物质状态(单质、化合物)无关，E项正确．
答案　BCE
3．(2015·湖北六校调考)北京时间2 ( http: / / www.21cnjy.com )011年3月11日13时46分，在日本本州岛附 近海域发生里氏9.0级强烈地震，地震和海啸引发福岛第一核电站放射性物质 泄漏，其中放射性物质碘131的衰变方程为I→Xe＋Y.根据有关放射性知 识，下列说法正确的是(　　)
A．Y粒子为β粒子
B．若I的半衰期大约是8天，取4个碘原子核，经16天就只剩下1个碘原 子核了
C．生成的Xe处于激发态，放射γ射线．γ射线的穿透能力最强，电离能 力也最强
D.I中有53个质子和131个核子
E．如果放射性物质碘131处于化合态，也不会对放射性产生影响
解析　根据衰变过程中质量数和电荷数 ( http: / / www.21cnjy.com )守恒，Y粒子为β粒子，故A正确； 半衰期是一个统计规律，只对大量的原子核才适用，对少数原子核是不适用 的，所以若取4个碘原子核，经16天剩下几个碘原子核无法预测，故B错误； 生成的Xe处于激发态，还会放射γ射线，γ射线的穿透能力最强，γ射 线是高能光子，即高能电磁波，它是不带电的，所以γ射线的电离作用很弱， 故C错误；53I中有53个质子，131表示质量数即核子数，故D正确；半 衰期是放射性元素的基本性质，由放射性元素本身决定，与外部环境和所处 状态无关，故E正确．
答案　ADE
4．(2015·江西新余期末)在光电效 ( http: / / www.21cnjy.com )应实验中，两个实验小组分别在各自的实验室， 约定用相同频率的单色光，分别照射锌和银的表面，结果都能发生光电效应， 如图甲，并记录相关数据．对于这两组实验，下列判断正确的是(　　)
( http: / / www.21cnjy.com )
A．饱和光电流一定不同
B．因为材料不同逸出功不同，所以遏止电压Uc不同
C．光电子的最大初动能不同
D．因为光强不确定，所以单位时间逸出的光电子数可能相同
E．分别用不同频率的光照射之后绘制Ucν图象(ν为照射光频率，图乙为其 中一小组绘制的图象)，图象的斜率可能不同
解析　虽然光的频率相同，但光 ( http: / / www.21cnjy.com )强不确定，所以单位时间逸出的光电子数可 能相同，而饱和光电流不一定相同，故A错误，D正确；根据光电效应反应 方程Ekm＝hν－W0和eUc＝Ekm得出，相同频率，不同逸出功，则遏止电压也 不同，光电子的最大初动能也不同，故B、C正确；因为Uc＝－知图 象的斜率等于，从图象上可以得出斜率的大小，已知电子的电荷量，可以求 出斜率与普朗克常量有关，故E错误．
答案　BCD
5．(2015·河南商丘期末)氢原子能 ( http: / / www.21cnjy.com )级如图所示，一群处于第4能级的氢原子在跃迁 时能够发出________种频率的光，已知金属钛的逸出功为4.1 eV，则用这些 光照射金属钛时能打出光电子的有________种，其中打出的光电子的初动能 最大的是________ eV.
( http: / / www.21cnjy.com )
解析　根据C＝6知能发出6种不同频率的 ( http: / / www.21cnjy.com )光；ΔE31＝E3－E1＝12.09 eV＞ 4.1 eV，ΔE41＝E4－E1＝12.75 eV＞4.1 eV，ΔE21＝E2－E1＝10.2 eV＞4.1 eV， 故有3种频率的光能使金属钠发生光电效应；根据爱因斯坦光电效应方程， 则有Ekm＝hν－W0＝8.65 eV.
答案　6　3　8.65
6．(2014·广西四校调研 ( http: / / www.21cnjy.com ))(多选)如图所示为氢原子的能级图．氢原子从n＝5的能 级跃迁到n＝3的能级时辐射出a光子，从n＝4的能级跃迁到n＝2的能级时 辐射出b光子．下列说法正确的是(　　)
( http: / / www.21cnjy.com )
A．a光子的能量比b光子的能量大
B．若a、b两种光在同一种均匀介质中传播，则a光的传播速度比b光的传 播速度大
C．若b光能使某种金属发生光电效应，则a光一定能使该金属发生光电效应
D．若用同一双缝干涉装置进行实验，用a光照射双缝得到相邻亮条纹的间距 比用b光照射双缝得到的相邻亮条纹的间距大
解析　据题意，氢原子从n＝5能级跃迁到n＝3能级释放的光子能量为：
ΔEa＝0.97 eV＝hνa，氢原子从n＝4能级跃迁到n＝2能级释放的光子能量为：
ΔEb＝2.55 eV＝hνb，则 ( http: / / www.21cnjy.com )知b光光子的能量大，频率也大，在同一种均匀介质 中，频率越大的光传播速度越慢，所以A选项错误，B选项正确；如果b光 可以使某种金属发生光电效应，则a光不一定能使其发生光电效应，所以C 选项错误；a光频率较小，则a光波长较大，所以在做双缝干涉实验时，用a 光照射双缝时得到的干涉条纹较宽，D选项正确．
答案　BD
7．(2014·宁夏银川一中一模)(多选)下列说法正确的是(　　)
A．某放射性元素经过11.4天有的原子核发生了衰变，该元素的半衰期为3.8 天
B．在单缝衍射实验中，假设只让一个光子通过单缝，则该光子可能落在暗条 纹处
C．一群氢原子从n＝3的激发态向较低能级跃迁，最多可放出两种频率的光 子
D．已知能使某金属发生光电效应的极限频率为ν0，则当频率为2ν0的单色光 照射该金属时，光电子的最大初动能为2hν0
E.He＋Al→P＋n是原子核的人工转变方程
解析　据m＝m0()，可知＝3，τ＝＝3.8天，故A对；光是概率波， 所以B对；一群氢原子从n＝3的激发态向较低能级跃迁，最多可放出3种频 率的光子，故C错；据光电效应方程Ek＝hν－W0，得Ek＝2hν0－hν0＝hν0， 故D错；E中核反应方程是原子核的人工转变方程，E对．
答案　ABE
二、非选择题
8．(2015·江苏淮安调研)一个铀核( ( http: / / www.21cnjy.com )U)放出一个α粒子后衰变成钍核(Th)， 其衰变方程为________；已知静止的铀核、钍核和α粒子的质量分别为m1、 m2和m3，真空中的光速为c，上述衰变过程中释放出的核能为________．
解析　(1)根据电荷数和质量数守恒可得衰变方程为
U→Th＋He；
(2)质量亏损为Δm＝m1－m2－m3，
所以，释放的能量为ΔE＝Δmc2＝(m1－m2－m3)c2.
答案　U→Th＋He　(m1－m2－m3)c2
9．(2014·山东烟台一模)2011年3月 ( http: / / www.21cnjy.com )11日，日本福岛核电站发生核泄漏事故，其 中铯137(Cs)对环境的影响最大，其半衰期约为30年．
(1)请写出铯137(Cs)发生β衰变的核反应方程______________[已知53号元 素是碘(I)，56号元素是钡(Ba)]．
(2)若在该反应过程中释放的核能为E，则该反应过程中质量亏损为 ________(真空中的光速为c)．
(3)泄漏出的铯137约要到公元________年才会有87.5%的原子核发生衰变．
解析　(1)发生β衰变的核反应方程
Cs→Ba＋e
(2)根据爱因斯坦质能方程知Δm＝
(3)由半衰期公式N余＝N0×()知，经历了3个半衰期，即90年，剩余的 原子核没衰变，所以要到公元2101年才会有87.5%的原子核发生衰变．
答案　(1)Cs→Ba＋e　(2)　(3)2101
10．(2013·天津大港一中模拟)海 ( http: / / www.21cnjy.com )水中含有丰富的氘，完全可充当未来的主要能 源．两个氘核的核反应为：H＋H→He＋n，其中氘核的质量为2.013 u，氦 核的质量为3.015 0 u，中子的质量为1.008 7 u．(1 u＝931.5 MeV)求：
(1)核反应中释放的核能；
(2)在两个氘核以相等的动能0.35 MeV进行对心碰撞，并且核能全部转化为机 械能的情况下，求反应中产生的中子和氦核的动能．
解析　(1)核反应中的质量亏损为Δm＝2mH－mHe－mn，由ΔE＝Δmc2，可知 释放的核能：
ΔE＝(2mH－mHe－mn)c2＝2.14 MeV.
(2)把两个氘核作为一个系统，碰 ( http: / / www.21cnjy.com )撞过程系统的动量守恒，由于碰撞前两氘核 的动能相等，其动量等大反向，因此反应前、后系统的总动量为零，即mHevHe ＋mnvn＝0；反应前、后系统的总能量守恒，即mHev＋mnv＝ΔE＋ΔEkH， 又因为mHe：mn＝3∶1，所以vHe∶vn＝1∶3，由以上各式代入已知数据得： EkHe＝0.71 MeV，Ekn＝2.13 MeV.
答案　(1)2.14 MeV
(2)Ekn＝2.13 MeV；EkHe＝0.71 MeV

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