第16章 第40讲 原子结构与原子核-【衡中学案】2025年高考物理一轮总复习学案（新教材）

3.从传播与作用上看 (物质波)(多选)(2023·浙江卷)有一种新型光 光在传播过程中往往表现出波动性;在与物质发 电效应量子材料,其逸出功为W。。当紫外光照 生作用时往往表现出粒子性。 4. 波动性与粒子性的统一 射该材料时,只产生动能和动量单一的相干光电子束。 由光子的能量E=h、光子的动量表达式p= 用该电子束照射间距为d的双缝,在与缝相距为L的 观测屏上形成干涉条纹,测得条纹间距为Ax。已知电 可以看出,光的波动性和粒子性并不矛盾:表示粒子性 子质量为n.普朗克常量为h.光速为c.则 的能量和动量的计算式中都含有描述波动性的物理 ) 量--频率v和波长A。 l. 【跟踪训练】 (光的波动性和粒子性的理解)用极微弱的可见 B.电子的动能E.= 2} 光做双缝干涉实验,随着时间的增加,在屏上先 2mdAx2 后出现如图(a)、(b)、(c)所示的图像,则 W2 D.光子的动量)= +2cmfAx t ir A.图像(a)表明光具有波动性 温馨提示:复习至此,请完成练案[79 B.图像(e)表明光具有粒子性 C.用紫外线观察不到类似的图像 D.实验表明光是一种概率波 22 第40讲 2025出词 原子结构与原子核 知识梳理·员错辨析 二. 氢原子光谱 知识梳理 1.光谱 一、原子结构 用光概或梭镜可以把光按波长展开,获得光的 1.电子的发现:英国物理学家 发现了 (频率)和强度分布的记录,即光谱 电子。 2.光谱分类 2.a粒子散射实验 有些光谱是一条条的 进行 ,这样的光谱叫作 (1)1909-1911年,英籍物理学家 线状谱。有的光谱是连在一起的 ,这样的光 了a粒子散射实验,提出了原子核式结构模型 (2)a粒子散射实验的结果:绝大多数g粒子穿过 谱叫作连续谱。 金箔后,基本上仍沿原来的方向前进,但有 3.氢原子光谱的实验规律: 粒子发生了大角度偏转,偏转的角度甚至大于90{},也 巴耳末系是氢光谱在可见光区的谱线,其波长公 ##-#2-# 就是说它们几乎被“撞了回来”,如图所示。 )(n=3.4.5....R是里德伯常 量,R=1.10x10m) 4.光谱分析:利用每种原子都有自己的 2①核 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。 三. 玻尔理论 能级 3.原子的核式结构 1.玻尔的三条假设 原子的核式结构模型:原子中带正电部分的体积 (1)定态:原子只能处于一系列 的能量 ,但几乎占有全部 __,电子在正电体的 状态中,在这些能量状态中原子是 的,电子虽 外面运动。 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, 3.放射性同位素的应用与防护 (1)放射性同位素:有 它辐射或吸收一定频率的光子,光子的能量由这两个 放射性同位素和 定态的能量差决定,即u=。(h是普朗克常量 放射性同位素两类,放射性同位素的化学性 h=6.63x10-*J·s) 质相同。 (2)应用:消除静电、工业探伤、做 等。 (3)轨道:原子的不同能量状态跟电子在不同的 (3)防护:防止放射性对人体组织的伤害。 圆周轨道绕核运动相对应。原子的定态是 ,因 4.原子核的组成 此电子的可能轨道也是 (1)原子核由质子和中子组成,质子和中子统称 2.基态和激发态 为 。质子带正电,中子不带电。 原子能量最低的状态叫 ,其他能量较高 (2)基本关系 的状态叫 ①核电荷数(Z)=质子数=元素的原子序数=原 3.氢原子的能级和轨道半径 子的 (n=1.2. (1)氢原子的能级公式:E.= ②质量数(A)= =质子数+中子数。 3....),其中E.为基态能量,其数值为E.=_。 (3)X元素的原子核的符号为X,其中A表示 (2)氢原子的半径公式:r。=_(n=1,2 .乙表示核电荷数。 3...),其中r.为基态半径,又称玻尔半径,其数值为 五.原子核的衰变,半衰期 1.原子核的衰变 r.=0.53x10*"m。 (1)原子核放出a粒子或B粒子,变成另一种 4.氢原子的能级图 的变化称为原子核的衰变。 (2)分类 衰变:X→Y+ B衰变:X→Y+ 1 --3.4 2- 期| v衰变:当放射性物质连续发生衰变时,原子核中 有的发生a衰变,有的发生B衰变,同时伴随着 辐射。 2.半衰期 (1)定义:放射性元素的原子核有 发生 1I --13.6 衰变所需的时间。 四. 天然放射现象和原子核 (2)影响因素:放射性元素衰变的快慢是由核 2 1.天然放射现象 自身的因素决定的,跟原子所处的化学状态 放出射线的现象,首先由 放射性元素 和外部条件没有关系。 发现。天然放射现象的发现,说明原子核具 六. 核力和核能 有。 的结构。 1.核力 原子核内部. 2.三种射线的比较 所特有的相互作用力。 2.结合能 项目 a射线 B射线 射线 核子结合为原子核时 的能量或原子核分 光子流 解为核子时 组成 高速氮核流 的能量,叫作原子核的结合能。 (高频电磁波) 3.比结合能 带电荷量 _ 。 (1)定义:原子核的结合能与核子数之比,称作比 4m. 质量 结合能,也叫平均结合能。 静止质量为零 (2)特点:不同原子核的比结合能不同,原子核的 ,e 符号 比结合能越大,表示原子核中核子结合得越牢固,原子 可达0.99e 速度 核越稳定。 可达0.1e 穿透能力 4.质能方程、质量亏损 最弱 较强 爱因斯坦质能方程E= ,原子核的质量 对空气的 很强 较弱 必然比组成它的核子的质量和要小Am.这就是质量亏 电离作用 损。由质量亏损可求出释放的核能AE= 七.裂变反应和聚变反应 过!易错甫 1.重核裂变 1.原子中绝大部分是空的,原子核很小。 ( (1)定义:质量数较大的原子核受到高能粒子的 ) 轰击而分裂成几个质量数较小的原子核的过程。 2.核式结构学说是卢瑟福在a粒子散射实验的基础上 (2)典型的裂变反应方程; 提出的。 3U+-→Kr+Ba+3n。 3.氢原子光谱是由一条一条亮线组成的 (3)链式反应:重核裂变产生的 使裂变 4.玻尔理论成功地解释了氢原子光谱,也成功地解释 反应一代接一代继续下去的过程。 了氢原子光谱。 1 (4)临界体积和临界质量:裂变物质能够发生 5.按照玻尔理论,核外电子均匀分布在各个不连续的 的最小体积及其相应的质量。 轨道上。 (5)裂变的应用: _、核反应堆。 6. 人们认识原子具有复杂结构是从英国物理学家汤姆 (6)反应堆构造:核燃料、减速剂、__ 、防 孙研究阴极射线发现电子开始的。 () 护层。 2.轻核聚变 7.人们认识原子核具有复杂结构是从卢瑟福发现质子 开始的。 的核的反应 (1)定义:两个轻核结合成 ( 过程。轻核聚变反应必须在高温下进行,因此又 8.如果某放射性元素的原子核有100个,经过一个半 叫 衰期后还剩50个。 C ) (2)典型的聚变反应方程; 9.质能方程表明在一定条件下,质量可以转化为能量。 H+H-→He+n+17.6MeV ( ) 24 核I考点·重点突破 2025出词 点] 卢瑟福核式结构模型 (基础考点·自主探究 1.a粒子散射实验结果分析 (1)绝大多数a粒子沿直线穿过金箔,说明原子 中绝大部分是空的。 A.在位置②接收到的a粒子最多 (2)少数a粒子发生较大角度偏转,反映了原子 B.在位置①接收到a粒子说明正电荷不可能均匀 内部集中存在着对x粒子有斥力的正电荷。 分布在原子内 (3)极少数a粒子甚至被“撞了回来”,反映了个 C.位置②接收到的a粒子一定比位置①接收到的a 别a粒子正对着质量比a粒子大得多的物体运动时 粒子所受金原子核斥力的冲量更大 受到该物体很大的斥力作用 D.若正电荷均匀分布在原子内,则①②③三个位置 2.n粒子散射动能、电势能分析 接收到a粒子的比例应相差不多 (1)库仑力对a粒子的做功情况 (x粒子散射实验现象的解释)在卢瑟福x粒子 当a粒子靠近原子核时,库仑斥力做负功,电势能 散射实验中,有少数a粒子发生了大角度偏转, 增加;当x粒子远离原子核时,库仑斥力做正功,电势 其原因是 ( ) 能减少。 A.原子的正电荷和绝大部分质量集中在一个很小 (2)a粒子的能量转化 的核上 由于只有库仑力做功,能量只在电势能和动能之 B.正电荷在原子内是均匀分布的 间相互转化,总能量保持不变。 C.原子中存在着带负电的电子 【跟踪训练】 D.原子只能处于一系列不连续的能量状态中 (a粒子散射实验)如图所示为a粒子散射实验 (a粒子动能、电势能分析)根据a粒子散射实 的示意图:放射源发出a射线打到金箔上,带有 验,卢瑟福提出了原子的核式结构模型。如图所 荧光屏的放大镜转到不同位置进行观察,图中①②③ 示为原子核式结构模型的a粒子散射图。图中实线表 示a粒子的运动轨迹。其中一个a粒子从a运动到b 为其中的三个位置,下列对实验结果的叙述或依据实 再运动到c的过程中(a粒子在6点时距原子核最 验结果作出的推理正确的是 近),下列判断中正确的是 ( ) (2)实物粒子激发:只要粒子能量大于或等于能 级差即可被吸收。 2.谱线条数的确定方法 ①原子核 (1)一个氢原子跃迁可能发出的光谱线条数最多 为n-1。 (2)一群氢原子跃迁可能发出的光谱线条数最多 A.a粒子的动能先增大后减小 为C-n(n-1)。 B.a粒子的电势能先增大后减小 ) C.a粒子的加速度先减小后增大 3.电离 D.库仑力对a粒子先做正功后做负功 (1)电离态:n=x,E=0。 (2)电离能:指原子从基态或某一激发态跃迁到 驾点己 氢原子能级及原子跃迁 电离态所需要吸收的最小能量。 (能力考点·深度研析) 例如:氢原子从基态→电离态: 1. 原子吸收能量的两种情况 E=0-(-13.6V)=13.6 V (1)光照激发:能量等于能级差的光子可被吸收. (3)若吸收能量足够大,克服电离能后,获得自由 能量大于电离能的光子可被吸收,其他光子不能被 的电子还具有动能 吸收。 考向1 氢原子能级及能级跃迁 i 些能级会发生壁裂,某种原了能级劈裂前 后的部分能级图如图所示,相应能级跃迁放出的 光了分别设为①②③④。若用①照射某金属表面 放出光子所具有的能量等于 时能发生光电效应,且逸出光电子的最大初动能 为E,则 ) 高两个能级能量对应的差 入射光频率大于 极限赖率,对应 A.①和③的能量相等 光子具有的能量 B.②的频率大干4的题率 光电效应方程E一hv-W。 h(v:为极 C.用②照射该金属一定能发生光也效局 同种金属W。不变,v越大 限频率) D.用④照射该金属逸出光电子的最大初动能小 对应最大初动能越大 于E 295 考向2 氢原子跃迁能量分析 m。} 一,电子的动能 例}(2024·山东汶上县高三阶段练习)按照玻尔原 子理论,原子只能处于一系列不连续的能量状 E = 态,在这些不同的能量状态中,核外电子绕原子核做半 断:靠近核,库仑力对电子做正功,系统电势能减小,远 径不同的圆周运动。根据此理论可知,处于n-3能级 离核,库仑力对电子做负功,系统的电势能增大。 的某氢原子辐射一定频率的光子后跃迁到n=2能级. 【跟踪训练】 则 1 ): A.核外电子的动能减小 舱携带世界首套可相互比对的冷原子钟组发射 B.氢原子系统的总能量减少 升空,对提升我国导航定位、深空探测等技术具有重要 C.氢原子系统的电势能增大 意义。如图所示为某原子钟工作的四能级体系,原子 D.氢原子系统减少的电势能等于电子增加的动能 吸收频率为D的光子从基态能级I跃迁至激发态能 级II,然后自发辐射出频率为v的光子,跃迁到钟跃 反思提 迁的上能级2.并在一定条件下可跃迁到钟跃迁的下 氢原子在各个不同的能量状态对应不同的电子轨 能级1.实现受激辐射,发出钟激光,最后辐射出频率 道,电子绕核做围周运动的动能和系统的电势能之 为v.的光子回到基态。该原子钟产生的钟激光的频 和即为原子的能量,即E=E..+E。电子绕核做圆周率v为 ( ) ) 式中N。、m。表示衰变前的放射性元素的原子核 数和质量,N。、m。表示衰变后的放射性元素的原子核 数和质量,1表示衰变时间,7表示半衰期。 (2)适用条件:半衰期是一个统计规律,是对大量 的原子核衰变规律的总结,对于一个特定的原子核,无 A.V+v.+v B.V+v.-v 法确定何时发生衰变。 C.-”,+V D.v。-V-V 【跟踪训练】 5 (原子吸收能量的两种情况)(多选)如图是氢离 (三种射线的比较)(2023·广东卷)理论认为. 子(He')的能级图。通常我们认为可见光光子 大质量恒星塌缩成黑洞的过程,受核反应C+Y 的能量在1.64-3.19eV之间。按照这一标准,下列 ,“0的影响。下列说法正确的是 ( ) 操作中可能使处于基态的氢离子辐射可见光的是 A.Y是B粒子,B射线穿透能力比射线强 _ ) B.Y是B粒子,B射线电离能力比射线强 eV C.Y是a粒子,a射线穿透能力比~射线强 D.Y是g粒子,a射线电离能力比v射线强 (衰变次数的确定)(2023·重庆卷)原子核 --6.04 可以经过多次a和B衰变成为稳定的原子核 "Pb,在该过程中,可能发生的B衰变是 ( --13.6 ) A.2Fr→Ba+)e 2 B.2Bi→2Po+1 --544 C.2Ra→2Ac+1e D.Po→218At+。 2025出词 A.用能量为48.36eV的光子照射时 (半衰期的理解和应用)(2023·浙江卷)宇宙射 B.用能量为52.89eV的光子照射时 线进入地球大气层与大气作用会产生中子,中子 C.用能量为53.89eV的电子轰击时 与大气中的氢14会产生以下核反应:N+n→C D.用能量为56.45eV的电子轰击时 +H.产生的C能自发进行B衰变,其半衰期为5730 点3 原子核的衰变 半衰期 年,利用碳14的衰变规律可推断古木的年代。下列说 法正确的是 ( (基础考点·自主探究) ) 1.三种衰变的本质 A.C发生B衰变的产物是N (1)a衰变;原子核内的2个质子和2个中子结合 B.B衰变辐射出的电子来自于碳原子的核外电子 成氢核放出,减少2个质子和2个中子。 C. 近年来由于地球的温室效应,引起C的半衰期 (2)B衰变:中子转化为1个质子放出1个电子 发生微小变化 减少1个中子,增加1个质子。 D.若测得一古木样品的C含量为活体植物的士: (3)v衰变:v射线伴随a或B衰变产生,不改变 则该古木距今约为11460年 原子核的质子数和中子数。 注意:原子核衰变是原子核内部质子与中子的变 夸点4 裂变、聚变、核反应类型及核反应方程 化,与原子核外的电子无关。1个质子也可以变成1 (基础考点·自主探究) 个中子放出正电子。 1.几种常见的核反应分类及比较 2.衰变次数的计算方法 衰变 人工核转变 核裂变 分类 核聚变 先根据质量数守恒确定a衰变次数,再根据电荷 原子核自发 数守恒确定B衰变次数。 人工用高速粒 重核分裂成 轻核结合成 地放出某种 3.对半衰期的理解 质量较小的质量较大的 概念粒子而转变 子轰击原子核. 产生另一种新 原子核,释放原子核,释 (1)根据半衰期的概念,可总结出公式 为新核的过 #。_No()_”()} 出核能的过放出能量的 核的过程 程 程 过程 。 N.:He→ 点5 Un→ 对结合能和比结合能的理解 核能的计算 典型 T+:He. oH. HH一 Ba 反应 (能力考点·深度研析) T。 :Be+:He一 :He+in 方程 +Kr+3n 1.对质能方程的理解 Pa+.。 C+n (1)E=mc}的含义:物体的总能量和它的质量成 原子序数大 ①需要中子 正比关系。 于83的元素 需要人工用高 轰击;②重核 (2)AE=Amc*}的含义:释放的核能与质量亏损成 条件 及个别小于 速粒子进行诱 的体积大于 需要极高的 温度 正比关系,但不是转化关系。 等于83的元发 或等于临界 (3)对质量亏损的理解:“质量亏损”但质量数守 素自发进行 体积 恒,原因是每个核子的质量减小了。“质量亏损”并不 2.核反应方程式的书写 是质量消失,而是由静止的质量变成运动的质量。 (1)熟记常见基本粒子的符号,是正确书写核反 2.对比结合能的理解 应方程的基础。如质子(H)、中子(n)、a粒子 (1)比结合能越大,原子核中核子结合得越牢固 (He)、B粒子()、正电子(e)、氛核(H)、氛核 原子核越稳定 (H)等。 (2)中等质量原子核的比结合能最大,平均每个 (2)掌握核反应方程遵循的规律:质量数守恒,电 核子的质量最小。 荷数守恒。 (3)当重核分裂成中等核,或轻核结合成中等核 (3)由于核反应不可逆,所以书写核反应方程式 时,核子的比结合能都增加,发生质量亏损并释放出 时只能用“→”表示反应方向。 核能。 【跟踪训练】 一 R 3.计算核能的方法 (核反应类型的判断)下列说法正确的是( (1)根据爱因斯坦质能方程,用核反应过程中质 A.U→2Th+X中X为中子,核反应类型为B 量亏损的千克数乘以真空中光速的平方,即 衰变 AE=△mc*; B.H+H→He+Y中Y为中子,核反应类型为人 (2)根据1原子质量单位(u)相当于931.5MeV 工转变 的能量,得AE=质量亏损的原子质量单位数x C.+n→xe+sr+K中K为10个中子,核 931.5MeV.。 反应类型为重核裂变 (3)根据平均结合能来计算核能 D.“N+:He→0+Z中Z为氢核,核反应类型为轻 原子核的结合能三平均结合能x核子数 297 核聚变 (4)有时可结合动量守恒和能量守恒进行分析计 1 (核反应方程的书写)(2023·全国甲卷)在下列 算,此时应注意动量、动能关系式p}=2mE、的应用。 两个核反应方程中X+N→Y+0、Y+Li→ 2X.X和Y代表两种不同的原子核,以Z和A分别表 考向1 对结合能和比结合能的理解 示X的电荷数和质量数,则 过例{③}(多选)原子核的比结合能曲线如图所示。根据 A.Z=1,A=1 BZ=1A=2 该曲线,下列判断正确的有 ) C.Z-2A=3 D.乙-2.A-4 比结合能/MeV (裂变和聚变的比较)(2023·湖南卷)2023年4 ,1 月13日,中国“人造太阳”反应堆中科院环流器 装置(EAST)创下新纪录,实现403秒稳态长脉冲高约 束模等离子体运行,为可控核聚变的最终实现又向前 迈出了重要的一步,下列关于核反应的说法正确的是 ) 10 20 50 100 150200 250量数 A.相同质量的核燃料,轻核聚变比重核裂变释放的 A.He核的结合能约为14MeV 核能更多 B.He核比Li核更稳定 B.氛氛核聚变的核反应方程为H+H→;He+% C.核聚变的核反应燃料主要是铀235 C. 两个H核结合成He核时释放能量 D.核聚变反应过程中没有质量亏损 D.U核中核子的比结合能比Kr核中的大 考向2 核能的计算 【跟踪训练】 例{用粒子加速器加速后的质子轰击静止的原子 2 (结合能的理解、核能的计算)(2023·合肥高三 核,生成两个动能均为8.919MeV的a粒子 检测)氛核和氛核聚变时的核反应方程为H (He).其核反应方程式为:H+Li→He+He。已知 +H→He+x。已知氛核的比结合能是2.78MeV,氛 质子质量为1.007825u,钾原子核的质量为7.016004u. 核的比结合能是1.09MeV,氢核的比结合能是7.03MeV。 光子的速度为c。下列说法正确的是 a粒子的质量为4.002 603u.1u相当于931MeV。若核 ) 反应释放的能量全部转化为a粒子的动能,则人射质 A.该核反应过程吸收的能量为3.16MeV 子的动能约为 B.该核反应过程释放的能量为17.6MeV A.0.5MeV B.8.4MeV C.x是质子,核反应吸收的能量等于质子质量乘以c*} C.8.9 MeV D. 17.3 MeV D.x是中子,核反应吸收的能量等于中子质量乘以c2 名师谋坛·素苦提升 考向1 两种衰变在匀强磁场中的运动轨迹的比较 m.v.+m=mv。+mv:+. 1. 判断运动轨迹的形状 若核反应过程中释放的核能全部转化为新生原子 根据动量守恒和左手定则,判断a、B粒子与新核 核的动能,由能量守恒得 运动的轨迹如下: (1)在a衰变中,a粒子和新核的运动方向相反 受磁场力方向相反,运动轨迹是外切圆,如图甲 2 (2)在B衰变中,B粒子和新核的运动方向相反 受磁场力方向相同,运动轨迹是内切圆,如图乙。 Li).发生核反应后生成氛核和a粒子。生 2025出去 成的氛核的速度方向与中子的速度方向相反,短 核与a粒子的速度大小之比为7:8,已知中子的 质量为”,质了的质量可近似看作n,光速为(。 乙 (1)写出核反应方程; 2.判断轨迹半径的大小 (2)求氛核和a粒子的速度大小; (3)若核反应过程中放出的核能全部转化为x粒 根据动量守恒,判断a(或B)粒子与新核的动量 子和氛核的动能,求质量亏损。 整个系统,在核反应前后动量守炬 比,大圆一定是a(或B)粒子。 例}(多选)有一匀强磁场,磁感. 系统能量增加来白于质量亏损转化所得能量 应强度大小为B,方向垂直 纸面向外,一个原来静止在A处的 原子核发生衰变放射出两个粒子, 两个新核的运动轨迹如图所示,已. 知两个相切圆半径分别为r、7。 下列说法正确的是 A.原子核发生a衰变,根据已知条件可以算出两 个新核的质量比 B. 衰变形成的两个粒子带同种电荷 C.衰变过程中原子核遵循动量守恒定律 D.衰变形成的两个粒子电荷量的关系为&:= r:72 考向2 动量守恒和能量守恒在核反应中的应用 两个守恒定律的应用 若两原子核发生核反应生成两种或两种以上的新 温馨提示:复习至此,请完成练案[80 生原子核过程中满足动量守恒的条件,则图中可以看出,随着温度的升高,各个波长的辐射强度均变大, 长,频率小,故A错误;滑动变阻器的滑片向右滑动时,光电管 故向外辐射的电磁波的总功率随温度升高而增大,故C错误; 两端电压增大,会有更多光电子达到阳极,电流表的示数逐渐 黑体可以辐射出任何波长的电磁波,在不同温度下,向外辐射 增大,当达到饱和光电流后,电流表示数不再增大,故B错误; 的电磁波的波长范围是相同的,故D正确 根据E..-m=h-W.已知b光频率大,可得用6光照射 3.B 原始光信号频率必须大于极限频率,才能发生光电效应,选 项A错误;原始光信号题率越大,则经过光阴极发生光电效应 阴极时,光电子的最大初动能较大,故C正确;阴极K接电源 后光电子的最大初动能越大,选项B正确;原始光信号转化而 正极时,该装置所加的电压为反向电压,而当逸出的光电子的 成的光电子是电子,而非光子,选项C错误;电子被外加静电场 最大初动能较小,使其无法达到A端,此时电流表示数才为0. 加速,说明该电场方向与电子运动方向相反,选项D错误。故 故D错误。故选C. 选B。 13.A 根据题意,阴极金属恰好发生光电效应,则说明光电子离 4.C 根据爱因斯坦光电效应方程得E.=b-W.,若入射光频率 变为2v.则E'=h·2-W=2hy-(h-E)=hy+E,故 选项C正确。 /2eU 5.C 由题意可知,光子能量E-h-1240ev=6.2ev,光子能 A=200 m=/2meU,设时间Ai内有n个电子打在阳极板上,则有/= 量大于两种金属的逸出功,故均能发生光电效应,A错误;截止 频率只与金属自身的性质有关,与入射光的频率无关,B错误; 由爱因斯坦光电效应方程E. =E-W。和动能定理qU=E.得 得F-v2me,A正确,B.C.D错误。 错的遏止电压为2V.的遏止电压为3V.金属错和金属的 遇止电压之比为2:3.故C正确,D错误。故选C 第40讲 原子结构与原子核 6.ACD 由光电效应方程E.-h加-V。,可知图线的横截距表示该 金属的截止频率,则v.=4.27x10Hz.故A正确,B错误;由光 知识梳理·易错辨析 电效应方程E.=h-W。可知,该图线的斜率表示普朗克常量, 知识梳理 故C正确;该金属的逸出功W。=hv.6.63x10-“x4.27x10“ 一、1.1.J.汤姆孙 2.(1)卢瑟福(2)少数 3.很小 质量 1.6×10-* ,eV ~1.77eV,故D正确。 三、1.(1)不连续 稳定(2)E.-E.(3)不连续的 7.B 根据爱因斯坦光电效应方程,结合动能定理有eV.=b- 不连续的 2.基态 激发态 2 。A.C.D错误,B正确。 四、1.自发地 贝可勒尔 复杂 8. D 由于E =eL .E=e.且UU.所以E E.A项 2.高速电子流 2e Hee 最强 很弱 错误;由Ech-W。可知v- V+W。.所以单色光1的频率比 3.(1)天然 人工(2)示踪原子 4.(1)核子(2)核外电子数 核子数 (3)质量数 单色光2的颊率低,B项错误;只增大单色光的强度,光电子的 五、1.(1)原子核(2)He1e 最大初动能不变,因此遏止电压不变,C项错误;E.=h.-W。. 2.(1)半数(2)内部 六、1.核子间 2.释放 吸收 4.me} Amc2} 七、1.(3)中子(4)链式反应(5)原子弹(6)辐棒 9.ABD 光具有波粒二象性,但在不同情况下表现不同,频率越 2.(1)质量较大 热核反应 高,波长越短,粒子性越显著,反之波动性越显著,个别光子易 易错辨析 显示粒子性,大量光子易显示波动性,故A.B.D三项正确。 1. 2. 3. 4.x 5.x 6. 7.x 8.x 9.x 10. AC 光的频率v=f,选项A正确;光子的能量E=hn=. 核心考点·重点突破 跟踪训练1;B 原子的内部是很空阔的,原子核非常小,所以绝大 多数a粒子的运动轨迹没有发生偏转,则在位置③接收到的a 粒子最多,所以A项错误;在位置①接收到a粒子说明正电荷 不可能均匀分布在原子内,所以B项正确;位置②接收到的。 11. AC 根据爱因斯坦光电效应方程,则有E.。-h-W。=e., 粒子一定比位置①接收到的a粒子所受金原子核斥力的冲量 更小,因为在位置①接收到的a粒子速度反向运动,则动量的 故A正确,B错误;根据爱因斯坦光电效应方程可得u,=e. e(U-) 变化量更大,所以冲量更大,则C项错误;若正电荷均匀分布在 +W.,h=e+W,联立解得h= B-v: 原子内,则a粒子与原子正面撞击,粒子最后反弹,则①②③三 个位置接收到a粒子的比例应相差较多,所以D项错误。故选 c(A:-A) B项. 跟踪训练2:A 卢瑟福a粒子散射实验中使卢瑟福惊奇的就是a 粒子发生了较大角度的偏转,这是由于a粒子带正电,而原子 12.C根据Ac-△入知,a光产生的条纹间距大,则a光的波长 核极小,且原子核带正电,A正确、B错误。a粒子能接近原子 核的机会很小,大多数a粒子都从核外的空间穿过,而与电子 一640一 碰撞时如同子弹碰到尘埃一样,运动方向不会发生改变。C.D 跟踪训练9:C 根据核反应的质量数和电荷数守恒可知,A选项 两项的说法没错,但与题意不符。 反应中的X质量数为4,电荷数为2,为a粒子,核反应类型为。 跟踪训练3:B a粒子先靠近原子核,然后又远离原子核,则在运 衰变,选项A错误;B选项反应中的Y质量数为1,电荷数为0. 动过程中,库仑力对a粒子先做负功后做正功,所以其电势能 为中子,核反应类型为轻核聚变,选项B错误;C选项反应中的 先增大后减小.由动能定理知,动能先减小后增大,B正确,A.D K质量数总数为10,电荷数为0,则K为10个中子,核反应类型 错误:a粒子受到的库仑力先增大后减小,由牛顿第二定律知 为重核裂变,选项C正确;D选项反应中的7质量数为1.电荷 加速度先增大后减小.C错误。 数为1.为质子,核反应类型为人工转变,选项D错误 例1:A 由图可知①和③对应的跃迁能级差相同,可知①和③的 跟踪训练10:D 设Y电荷数和质量数分别为m和n,根据核反应 能量相等,选项A正确;因②对应的能级差小于④对应的能级 方程质量数和电荷数守恒可知第一个核反应方程的核电荷数 差,可知②的能量小于④的能量,根据E=b可知②的频率小 和质量数满足A+14=n+17.Z+7=m+8,第二个核反应方程 于④的频率,选项B错误;因②对应的能级差小于①对应的能 的核电荷数和质量数满足n+7=2A.m+3=2乙,联立解得Z= 级差,可知②的能量小于①,②的频率小于①,则若用①照射某 2.A-4.故选D 金属表面时能发生光电效应,用②照射该金属不一定能发生光 跟踪训练11:A 相同质量的核燃料,轻核聚变比重核裂变释放的 电效应,选项C错误;因④对应的能级差大于①对应的能级差, 核能更多,A正确;根据质量数守恒和核电荷数守恒可知,氛氛 可知④的能量大于①,即④的频率大于①.因用①照射某金属 核聚变的核反应方程为H+H-→He+n.B错误;核聚变的 表面时能逸出光电子的最大初动能为E,根据E。=h- 核反应燃料主要是氛核和氛核,C错误;核聚变反应过程中放出 Wn,则用④照射该金属逸出光电子的最大初动能大于E..选 大量能量,有质量亏损,D错误。故选A。 项D错误。故选A。 例3:BC 由题给图像可知;He核的结合能约为28MeV.A错 例2:B 设电子绕氢原子核做半径为7、速率为:的匀速圆周运 误;He核比Li核的比结合能大,故:He核比Li核稳定,B正 确:两个H核结合成He核时比结合能增大,释放能量,C正 确:U核中核子的比结合能比Kr核中的小,D错误 2,处于a=3能级的某氢原子辐射一定频率 例4:A 由质能方程可得,该核反应放出的能量AF=(1.007825 的光子后跃迁到n=2能级,r减小,所以电子的动能变大,库仑 +7.016 004-2x4. 002 603) x931 MeV-17.34MeV.由能量 力对电子做正功,氢原子系统的电势能减小,氢原子辐射一定 守恒定律得入射质子的动能E.-2E。-AE-0.5MeV.A 正确。 频率的光子发生跃迁,氢原子系统的总能量减小,则氢原子系 统减少的电势能大于电子增加的动能,故A、C、D错误,B正确。 跟踪训练12:B 根据核反应前后质量数和电荷数守恒可知x为 跟踪训练4:D 原子吸收频率为v。的光子从基态能级I跃迁至 中子,核反应释放的能量应等于核反应前后亏损的质量乘以 激发态能级II时有E.-E,=h,且从激发态能级II向下跃迁 *.A.C.D错误;核反应释放的能量为AF=7.03x4MeV-(1 到基态I的过程有E:-E,=h,+h。+h,联立解得v。“% 09x2+3x2.78)MeV-17.6MeV.B正确 名师讲坛·素养提升 一-,故选D。 跟踪训练5:BCD 用能量为48.36eV的光子照射时,光子被全部 例5:BC 衰变后两个新核速度方向相反,受力方向也相反,根据 吸收,氢离子跃迁到n=3激发态,氢离子由n=3激发态向低能 左手定则可判断出两个粒子带同种电荷,所以衰变是a衰变, 级跃迁时,释放的最小能量光子为7.56eV,不是可见光,故A 错误;用能量为52.89eV的光子照射时,光子被全部吸收,氢离 子跃迁到n=6激发态,由图可知,氢离子由n=6激发态向低能 级跃迁时,存在释放光子为可见光光子(n-4到n=3),故B正 径成反比,有q:4:三r。:r.,但无法求出质量比,故A、D错误. 确;用能量为53.89eV或能量为56.45eV的电子轰击时,氮离 B.C正确。 子可以吸收部分能量,可能跃迁到n=6激发态,同理,可能辐射 可见光,故CD正确 跟踪训练6:D 根据受核反应满足质量数和电荷数守恒可知,Y [解析](1)根据电荷数守恒和质量数守恒可知,核反应方程 是a粒子(tHe),三种射线的穿透能力,Y射线最强,a射线最 为n+Li→H+He 弱;三种射线的电离能力,a射线最强,v射线最弱。故选D。 (2)由动量守恒定律得m=-m:vi+m 跟踪训练7:A 原子核U衰变成为稳定的原子核{P质量数 由题意得r:r.-7:8 减小了28,则经过了7次a衰变,中间生成的新核的质量数可 n.:m:m.=1:3:4 能为231.227,223.219,215.211.则发生B衰变的原子核的质量 数为上述各数,则B.C、D都不可能,根据核反应的质量数和电 荷数守恒可知,选项A反应正确。故选A。 (3)氛核和a粒子的动能之和为 跟踪练8:D ) 根据C→N+*e.即C发生B衰变的产物是 “N,选项A错误;B衰变辐射出的电子来自于原子核内的中子 释故的核能为 转化为质子时放出的电子,选项B错误;半衰期是核反应,与外 界环境无关,选项C错误;若测得一古木样品的C含量为活体 植物的士,可知经过了2个半衰期,则该古木距今约为5730x 由爱因斯坦质能方程得,质量亏损为 Am:_141_ 2年-11460年,选项D正确。故选D。 “=21}。 -641-