第1部分 专题6 第16讲 近代物理（PPT课件）-【创新教程】2025年高考物理大二轮专题增分方案

第16讲　近代物理 第一部分 专题整合 知识突破 专题六　热学　近代物理 下一页 上一页 返回导航 第一部分：专题六　热学　近代物理 物理 核心素养 助学提能 课堂评价 高考预测 01 02 限时集训 能力达标 03 物理 第一部分：专题六　热学　近代物理 下一页 上一页 返回导航 第一部分：专题六　热学　近代物理 物理 核心素养 助学提能 下一页 上一页 返回导航 第一部分：专题六　热学　近代物理 物理 下一页 上一页 返回导航 第一部分：专题六　热学　近代物理 物理 下一页 上一页 返回导航 第一部分：专题六　热学　近代物理 物理 下一页 上一页 返回导航 第一部分：专题六　热学　近代物理 物理 下一页 上一页 返回导航 第一部分：专题六　热学　近代物理 物理 　　　　 下一页 上一页 返回导航 第一部分：专题六　热学　近代物理 物理 下一页 上一页 返回导航 第一部分：专题六　热学　近代物理 物理 下一页 上一页 返回导航 第一部分：专题六　热学　近代物理 物理 下一页 上一页 返回导航 第一部分：专题六　热学　近代物理 物理 下一页 上一页 返回导航 第一部分：专题六　热学　近代物理 物理 下一页 上一页 返回导航 第一部分：专题六　热学　近代物理 物理 下一页 上一页 返回导航 第一部分：专题六　热学　近代物理 物理 下一页 上一页 返回导航 第一部分：专题六　热学　近代物理 物理 下一页 上一页 返回导航 第一部分：专题六　热学　近代物理 物理 下一页 上一页 返回导航 第一部分：专题六　热学　近代物理 物理 下一页 上一页 返回导航 第一部分：专题六　热学　近代物理 物理 下一页 上一页 返回导航 第一部分：专题六　热学　近代物理 物理 下一页 上一页 返回导航 第一部分：专题六　热学　近代物理 物理 下一页 上一页 返回导航 第一部分：专题六　热学　近代物理 物理 下一页 上一页 返回导航 第一部分：专题六　热学　近代物理 物理 下一页 上一页 返回导航 第一部分：专题六　热学　近代物理 物理 下一页 上一页 返回导航 第一部分：专题六　热学　近代物理 物理 下一页 上一页 返回导航 第一部分：专题六　热学　近代物理 物理 下一页 上一页 返回导航 第一部分：专题六　热学　近代物理 物理 下一页 上一页 返回导航 第一部分：专题六　热学　近代物理 物理 下一页 上一页 返回导航 第一部分：专题六　热学　近代物理 物理 下一页 上一页 返回导航 第一部分：专题六　热学　近代物理 物理 下一页 上一页 返回导航 第一部分：专题六　热学　近代物理 物理 下一页 上一页 返回导航 第一部分：专题六　热学　近代物理 物理 下一页 上一页 返回导航 第一部分：专题六　热学　近代物理 物理 下一页 上一页 返回导航 第一部分：专题六　热学　近代物理 物理 下一页 上一页 返回导航 第一部分：专题六　热学　近代物理 物理 下一页 上一页 返回导航 第一部分：专题六　热学　近代物理 物理 下一页 上一页 返回导航 第一部分：专题六　热学　近代物理 物理 下一页 上一页 返回导航 第一部分：专题六　热学　近代物理 物理 下一页 上一页 返回导航 第一部分：专题六　热学　近代物理 物理 下一页 上一页 返回导航 第一部分：专题六　热学　近代物理 物理 下一页 上一页 返回导航 第一部分：专题六　热学　近代物理 物理 下一页 上一页 返回导航 第一部分：专题六　热学　近代物理 物理 下一页 上一页 返回导航 第一部分：专题六　热学　近代物理 物理 下一页 上一页 返回导航 第一部分：专题六　热学　近代物理 物理 下一页 上一页 返回导航 第一部分：专题六　热学　近代物理 物理 下一页 上一页 返回导航 第一部分：专题六　热学　近代物理 物理 下一页 上一页 返回导航 第一部分：专题六　热学　近代物理 物理 下一页 上一页 返回导航 第一部分：专题六　热学　近代物理 物理 下一页 上一页 返回导航 第一部分：专题六　热学　近代物理 物理 下一页 上一页 返回导航 第一部分：专题六　热学　近代物理 物理 下一页 上一页 返回导航 第一部分：专题六　热学　近代物理 物理 下一页 上一页 返回导航 第一部分：专题六　热学　近代物理 物理 下一页 上一页 返回导航 第一部分：专题六　热学　近代物理 物理 下一页 上一页 返回导航 第一部分：专题六　热学　近代物理 物理 下一页 上一页 返回导航 第一部分：专题六　热学　近代物理 物理 下一页 上一页 返回导航 第一部分：专题六　热学　近代物理 物理 下一页 上一页 返回导航 第一部分：专题六　热学　近代物理 物理 下一页 上一页 返回导航 第一部分：专题六　热学　近代物理 物理 下一页 上一页 返回导航 第一部分：专题六　热学　近代物理 物理 下一页 上一页 返回导航 第一部分：专题六　热学　近代物理 物理 下一页 上一页 返回导航 第一部分：专题六　热学　近代物理 物理 课堂评价 高考预测 下一页 上一页 返回导航 第一部分：专题六　热学　近代物理 物理 下一页 上一页 返回导航 第一部分：专题六　热学　近代物理 物理 下一页 上一页 返回导航 第一部分：专题六　热学　近代物理 物理 下一页 上一页 返回导航 第一部分：专题六　热学　近代物理 物理 下一页 上一页 返回导航 第一部分：专题六　热学　近代物理 物理 下一页 上一页 返回导航 第一部分：专题六　热学　近代物理 物理 下一页 上一页 返回导航 第一部分：专题六　热学　近代物理 物理 下一页 上一页 返回导航 第一部分：专题六　热学　近代物理 物理 下一页 上一页 返回导航 第一部分：专题六　热学　近代物理 物理 考点一　光电效应与光的波粒二象性 1．光电效应的“两条线索”和“两个对应关系” (1)两条线索 (2)两个对应关系 eq \x(光照强)―→eq \x(\a\al(光子数,目多))―→eq \x(\a\al(发射光,电子多))―→eq \x(\a\al(光电,流大)) eq \x(\a\al(光子,频率高))―→eq \x(\a\al(光子能,量大))―→eq \x(\a\al(光电子的最,大初动能大)) 2．光电效应的几个关系式 (1)光电效应方程Ek＝hν－W0 (2)截止频率与逸出功关系式：hνc＝W0 (3)遏止电压与最大初动能关系式：eUc＝Ek 3．光电效应的四类图像 图像名称 图像形状 由图像直接(或间接)得到的物理量 最大初动能Ek与入射光频率ν的关系图像 Ek＝hν－W0 (1)截止频率：图线与ν轴交点的横坐标νc； (2)逸出功：图线与Ek轴交点的纵坐标的绝对值W0＝|－E|＝E； (3)普朗克常量：图线的斜率k＝h 颜色相同、强度不同的光，光电流与电压的关系图像 (1)遏止电压Uc：图线与横轴交点的横坐标； (2)饱和光电流Im：电流的最大值； (3)最大初动能： Ek＝eUc 颜色不同时，光电流与电压的关系图像 (1)遏止电压Uc1、Uc2； (2)饱和光电流； (3)最大初动能 Ek1＝eUc1，Ek2＝eUc2 遏止电压Uc与入射光频率ν的关系图像 Uc＝eq \f(h,e) ν－eq \f(W0,e) (1)截止频率νc：图像与横轴的交点的横坐标值； (2)遏止电压Uc：随入射光频率的增大而增大； (3)普朗克常量h：等于图像的斜率与电子电荷量的乘积，即h＝ke [例1]　(多选)(2024·山西六校联考)研究光电效应的实验电路图如图(a)所示，实验中得到的光电流I与光电管两端电压U的关系图像如图(b)所示．下列说法正确的是(　　) A．若把滑动变阻器的滑片向右滑动，光电流一定增大 B．甲与乙是同一种光，且甲的光强大于乙的光强 C．由图(b)可知，乙光的频率小于丙光的频率 D．若将甲光换成丙光来照射K极，则K极所用材料的逸出功将减小 [解题指导] 求解本题要明白光电流与电压的关系图像的物理意义，还要抓住两个关键：(1)通过图像(b)的横截距得到光电子的最大初动能；(2)理解饱和电流与光的强度的关系． [解析]　滑动变阻器的滑片向右滑动，光电流可能增大，也可能已达到饱和电流而不变，A错误；由图(b)可知，甲、乙两光的遏止电压相同，说明它们使光电管上逸出的光电子的最大初动能相同，即它们的频率相同，但甲、乙两光的饱和电流不同，说明它们的光强不同，因甲光的饱和电流大于乙光的饱和电流，故甲的光强大于乙的光强，B正确；入射光频率越大，逸出光电子的最大初动能越大，遏止电压越大，结合图(b)分析可知，C正确；逸出功只由金属本身决定，与入射光无关，D错误． [答案]　BC 1．(多选)(2024·辽宁卷，8)X射线光电子能谱仪是利用X光照射材料表面激发出光电子，并对光电子进行分析的科研仪器，用某一频率的X光照射某种金属表面，逸出了光电子，若增加此X光的强度，则(　　) A．该金属的逸出功增大 B．X光的光子能量不变 C．逸出的光电子最大初动能增大 D．单位时间逸出的光电子数增多 解析：BD　[A.金属的逸出功是金属的自身固有属性，仅与金属自身有关，增加此X光的强度，该金属逸出功不变，故A错误；B.根据光子能量公式ε＝hν可知增加此X光的强度，X光的光子能量不变，故B正确；C.根据爱因斯坦光电方程Ekm＝hν－W0, 可知逸出的光电子最大初动能不变，故C错误；D.增加此X光的强度，单位时间照射到金属表面的光子变多，则单位时间逸出的光电子数增多，故D正确．] 2．(2024·湖南模拟预测)某实验小组研究光电效应规律时，用不同频率的光照射同一光电管并记录数据，得到遏止电压与频率的关系图线如图甲所示，当采用绿色强光、绿色弱光、紫色弱光三种光照射同一光电管时，得到的光电流与电压的关系如图乙所示．已知电子的电荷量为e，结合图中数据可知(　　) A．普朗克常量h＝eq \f(eU1,ν1－ν0) B．光电管的K极材料的逸出功为eq \f(U1ν0,ν1－ν0) C．a光为紫色弱光 D．c光为绿色强光 解析：A　[根据光电效应方程有Ek＝hν－W0，根据动能定理可得－eUc＝0－Ek，联立可得Uc＝eq \f(hν,e)－eq \f(W0,e)，可知Uc－ν图像的斜率为k＝eq \f(h,e)＝eq \f(U1,ν1－ν0)，解得h＝eq \f(eU1,ν1－ν0)，故A正确；由Uc－ν图像可知，当Uc＝0时ν＝ν0，则有0＝eq \f(hν0,e)－eq \f(W0,e)，解得W0＝hν0＝eq \f(eU1ν0,ν1－ν0)，故B错误；入射光频率越大，遏止电压越大，所以a、b为同一种光，且a、b的频率小于c的频率，则a、b为绿光，c为紫光．而入射光越强，饱和光电流越大，所以a为强绿光，故C、D错误．] 考点二　原子结构与能级跃迁 1．知识体系 2．解答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，即ΔE＝hν＝|E初－E末|. (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)一群氢原子和一个氢原子的不同：只有一个氢原子，从n能级跃迁发射出光子的最多可能种类N＝n－1；有大量n能级的氢原子，它们的核外电子向低能级跃迁时就会有各种情况出现了，发射光子的种类N＝Ceq \o\al(2,n)＝eq \f(nn－1,2). (4)计算氢原子能级跃迁放出或吸引光子的频率和波长时，要注意各能级的能量值均为负值，且单位为电子伏，计算时需换算单位，1 eV＝1.6×10－19 J. (5)按照玻尔的氢原子模型，电子在各轨道上稳定运动时，有eq \f(ke2,r2)＝meq \f(v2,r)，可得eq \f(1,2)mv2＝eq \f(ke2,2r)，可知氢原子的核外电子向靠近原子核的轨道跃迁时，电子动能增大，库仑力增大，库仑力做正功，系统电势能减少，原子能量减少． [例2]　(2024·湖南模拟预测)原子钟通过氢原子能级跃迁而产生的电磁波校准时钟，已运用于中国的北斗导航系统中，对导航精度的提高起到了很大的作用．氢原子能级示意图如图所示，则下列说法正确的是(　　 ) A．用10.3 eV的光子照射处于基态的氢原子可以使处于基态的氢原子发生跃迁 B．一个处于n＝4能级的氢原子向低能级跃迁时可辐射出6种不同频率的光子 C．现用光子能量介于10.0～12.75 eV范围内的光去照射一群处于基态的氢原子，在照射光中可能被处于基态的氢原子吸收的光子能量只有4种 D．用氢原子从n＝4能级跃迁到n＝1能级辐射出的光，照射逸出功为6.34 eV的金属铂所产生的光电子的最大初动能为6.41 eV [解析]　　若10.3 eV的光子照射处于基态的氢原子后能被氢原子吸收，则此时氢原子的能量值E＝－13.6 eV＋10.3 eV＝－3.3 eV，由能级图可知，氢原子没有该能级，所以10.3 eV的光子不可以使处于基态的氢原子发生跃迁，A错误；一个处于n＝4能级的氢原子向低能级跃迁时最多可辐射出3种不同频率的光子，B错误；由能级图可知，用10.0～12.75 eV范围内的光去照射一群处于基态的氢原子，在照射光中可能被吸收的 光子能量只有3种，C错误；氢原子从n＝4能级跃迁到n＝1能级辐射出的光子的能量E41＝E4－E1＝－0.85 eV－(－13.6 eV)＝12.75 eV，由光电效应方程有Ek＝hν－W0＝12.75 eV－6.34 eV＝6.41 eV，D正确． [答案]　D 1．(2024·江西卷，2)近年来，江西省科学家发明硅衬底氮化镓基系列发光二极管(LED)，开创了国际上第三条LED技术路线．某氮化镓基LED材料的简化能级如图所示，若能级差为2.20 eV(约3.52×10－19J)，普朗克常量h＝6.63×10－34J·s，则发光频率约为(　　) A．6.38×1014 Hz　　　 B．5.67×1014 Hz C．5.31×1014 Hz D．4.67×1014 Hz 解析：C　[根据题意可知，辐射出的光子能量ε＝3.52×10－19 J，由ε＝hν代入数据解得ν＝5.31×1014Hz，C正确．] 2．(2024·江苏扬州市期末)如图所示为氢原子的能级图，现有大量的氢原子处于n＝3的激发态，当氢原子从n＝3能级跃迁到n＝2能级时，辐射出光子a；当氢原子从n＝3能级跃迁到n＝1能级时，辐射出光子b，下列说法正确的是(　　 ) A．由于跃迁所发射的光谱线仅有2条 B．光子a的能量大于光子b的能量 C．光子a的动量小于光子b的动量 D．用光子能量为0.7 eV的光照射可被吸收 解析：C　[因为有大量处于n＝3激发态的氢原子，跃迁时能释放Ceq \o\al(2,3)＝3种不同频率的光子，则跃迁所发射的光谱线有3条，故A错误；由题意知，当氢原子从n＝3能级跃迁到n＝2能级时，辐射出光子a的能量为ε＝E3－E2＝1.89 eV，当氢原子从n＝3能级跃迁到n＝1能级时，辐射出光子b的能量为ε′＝E3－E1＝12.09 eV，所以光子a的能量小于光子b的能量，故B错误；由光子能量ε＝hν＝eq \f(hc,λ)可知，光子a的波长 大于光子b的波长，又由p＝eq \f(h,λ)可知，光子a的动量小于光子b的动量，故C正确；因为氢原子向高能级跃迁时吸收能量为两能级之差，经分析知用光子能量为0.7 eV的光照射不能被吸收，故D错误．] 考点三　原子核及其衰变 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 eq \o\al(A,Z)X→eq \o\al(A－4,Z－2)Y＋eq \o\al(4,2)He eq \o\al(A,Z)X→eq \o\al(　A,Z＋1)Y＋eq \o\al( 0,－1)e 衰变实质 2个质子和2个中 子结合成一个整体 2eq \o\al(1,1)H＋2eq \o\al(1,0)n→eq \o\al(4,2)He 中子转化为 质子和电子 eq \o\al(1,0)n→eq \o\al(1,1)H＋eq \o\al( 0,－1)e 衰变规律 电荷数守恒、质量数守恒 (2)三种射线：α射线、β射线、γ射线分别为eq \o\al(4,2)He、eq \o\al(0,－1)e、光子，它们的组成不同， 特性不同，在电场、磁场中的偏转规律也不同．γ射线经常是伴随着α射线或β射线产生的． 2．半衰期 (1)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． (2)公式：N余＝N原×，m余＝m原× (t表示衰变时间，τ表示半衰期)． 3．衰变次数的确定方法 方法一：先由质量数守恒确定α衰变的次数，然后再根据电荷数守恒确定β衰变的次数． 方法二：设α衰变次数为x，β衰变次数为y，根据质量数和电荷数守恒列方程组求解． [例3]　(多选)(2024·湖南常德市模拟)在磁感应强度为B的匀强磁场中，一个静止的放射性原子核(eq \o\al(A,Z)X)发生了一次α衰变．放射出的α粒子(eq \o\al(4,2)He)在与磁场垂直的平面内做圆周运动，其轨道半径为R.以m、q分别表示α粒子的质量和电荷量，生成的新核用Y表示．下面说法正确的是(　　) A．发生衰变后产生的α粒子与新核Y在磁场中运动的轨迹正确的是图丙 B．新核Y在磁场中做圆周运动的半径为RY＝eq \f(2,Z－2)R C．α粒子的圆周运动可以等效成一个环形电流，且电流大小为I＝eq \f(Bq2,2πm) D．若衰变过程中释放的核能都转化为α粒子和新核的动能，则衰变过程中的质量亏损为Δm＝eq \f(AqBR2,2mA－4c2) [解题指导] 关键表 述解读 静止放射性原子核 总动量为零 发生一次α衰变 eq \o\al(A,Z)X→eq \o\al(A－4,Z－2)Y＋eq \o\al(4,2)He 推理论 证依据 (1)动量守恒：pα＝pY (2)左手定则 (3)带电粒子在磁场中运动的半径和周期公式：r＝eq \f(mv,qB)，T＝eq \f(2πm,qB) (4)电流的定义式：I＝eq \f(q,t) [解析]　由动量守恒可知，衰变后α粒子与新核Y运动方向相反，所以轨迹圆应外切，由圆周运动的半径R＝eq \f(mv,qB)可知，α粒子半径大，由左手定则可知两粒子圆周运动方向相同，丁图正确，A错误；由R＝eq \f(mv,qB)可知，eq \f(RY,R)＝eq \f(2,Z－2)，则RY＝eq \f(2,Z－2)R，B正确；圆周运动周期T＝eq \f(2πR,v)＝eq \f(2πm,qB)，环形电流 I＝eq \f(q,T)＝eq \f(Bq2,2πm)，C正确；对α粒子，由洛伦兹力提供向心力qvB ＝meq \f(v2,R)，可得v＝eq \f(BqR,m)，由质量关系可知，衰变后新核Y质量为 M＝eq \f(A－4,4)m，由衰变过程动量守恒可得Mv′－mv＝0，v′＝eq \f(m,M)v，系统增加的能量为ΔE＝eq \f(1,2)Mv′2＋eq \f(1,2)mv2，由质能方程得ΔE＝Δmc2，联立得Δm＝eq \f(AqBR2,2mA－4c2)，D正确． [答案]　BCD 两类核衰变在磁场中的运动轨迹问题 当静止的原子核在匀强磁场中发生衰变时，如果产生的新核与粒子的速度方向与磁场方向垂直，其轨迹为两相切圆，α衰变时两圆外切，β衰变时两圆内切．根据动量守恒m1v1＝m2v2和r＝eq \f(mv,qB)知，半径小的为新核，半径大的为α粒子或β粒子，其特点如表所示. α衰变 eq \o\al(A,Z)X→eq \o\al(A－4,Z－2)Y＋eq \o\al(4,2)He 匀强磁场中轨迹 两圆外切，α粒子半径大 β衰变 eq \o\al(A,Z)X→ eq \o\al(　A,Z＋1)Y＋eq \o\al( 0,－1)e 匀强磁场中轨迹 两圆内切，β粒子半径大 1．(2024·山东卷T1)2024年是中国航天大年，神舟十八号、嫦娥六号等已陆续飞天，部分航天器装载了具有抗干扰性强的核电池。已知eq \o\al(90,38)Sr衰变为eq \o\al(90,39)Y的半衰期约为29年；eq \o\al(238, 94)Pu衰变为eq \o\al(234, 92)U的半衰期约87年．现用相同数目的eq \o\al(90,38)Sr和eq \o\al(238, 94)Pu各做一块核电池，下列说法正确的是(　　) A.eq \o\al(90,38)Sr衰变为eq \o\al(90,39)Y时产生α粒子 B.eq \o\al(238, 94)Pu衰变为eq \o\al(234, 92)U时产生β粒子 C．50年后，剩余的eq \o\al(90,38)Sr数目大于eq \o\al(238, 94)Pu的数目 D．87年后，剩余的eq \o\al(90,38)Sr数目小于eq \o\al(238, 94)Pu的数目 解析：D　[A.根据质量数守恒和电荷数守恒可知eq \o\al(90,38)Sr衰变为eq \o\al(90,39)Y时产生电子，即β粒子，故A错误；B.根据质量数守恒和电荷数守恒可知eq \o\al(238, 94)Pu衰变为eq \o\al(234, 92)U时产生eq \o\al(4,2)He，即α粒子，故B错误；CD.根据题意可知eq \o\al(238, 94)Pu的半衰期大于eq \o\al(90,38)Sr的半衰期，现用相同数目的eq \o\al(90,38)Sr和eq \o\al(238, 94)Pu各做一块核电池，经过相同的时间，eq \o\al(90,38)Sr经过的半衰期的次数多，所以剩余eq \o\al(90,38)Sr数目小于剩余eq \o\al(238, 94)Pu的数目，故D正确，C错误．] 2．(2024·太原市山西大附中模拟)一放射性原子核X静止在与纸面垂直的匀强磁场中，衰变后产生的原子核Y及粒子的运动轨迹如图所示，则(　　) A．此次衰变可能为β衰变 B．Y的质子数比X的质子数小4 C．Y的中子数比X的中子数小4 D．轨迹2为Y的运动轨迹 解析：D　[衰变瞬间粒子和原子核Y速度方向相反，根据题图可知，两者在切点处受到的洛伦兹力方向相反，而两者处于同一磁场中，根据左手定则可判断出两者带同种电荷，即X发生的是α衰变，A错误；Y的质子数比X的质子数小2，Y的中子数比X的中子数小2，B、C错误；衰变过程遵循动量守恒定律，可得粒子和Y的动量大小相等、方向相反，结合qvB＝meq \f(v2,r)，可得电荷量越大，运动半径越小，故轨迹2为Y的运动轨迹，D正确．] 考点四　核反应方程和核能计算 1．四种常见核反应 类型 可控性 核反应方程典例 衰 变 α衰变 自发 eq \o\al(238, )92U→eq \o\al(234, )90Th＋eq \o\al(4,2)He β衰变 自发 eq \o\al(234, )90Th→eq \o\al(234, )91Pa＋eq \o\al(0,－1)e 人工转变 人工控制 eq \o\al(14, )7N＋eq \o\al(4,2)He→eq \o\al(17, )8O＋eq \o\al(1,1)H(卢瑟福发现质子) eq \o\al(4,2)He＋eq \o\al(9,4)Be→eq \o\al(12, )6C＋eq \o\al(1,0)n(查德威克发现中子) eq \o\al(30,15)P→eq \o\al(30,14)Si＋eq \o\al(0,＋1)e 约里奥·居里夫妇发现放射性同位素，同时发现正电子 eq \o\al(27,13)Al＋eq \o\al(4,2)He→eq \o\al(30,15)P＋eq \o\al(1,0)n 重核裂变 较容易 控制 eq \o\al(235, )92U＋eq \o\al(1,0)n→eq \o\al(144, )56Ba＋eq \o\al(89,36)Kr＋3eq \o\al(1,0)n 实际应用：原子弹、核电站、核航母等 轻核聚变 很难控制 eq \o\al(2,1)H＋eq \o\al(3,1)H→eq \o\al(4,2)He＋eq \o\al(1,0)n 实际应用：氢弹、某些恒星内核反应 2.对质能方程的理解 (1)一定的能量和一定的质量相联系，物体的总能量和它的质量成正比，即E＝mc2. 方程的含义：物体具有的能量与它的质量之间存在简单的正比关系，物体的能量增大，质量也增大；物体的能量减少，质量也减少． (2)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. (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＝Δmc2. [例4]　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：eq \o\al(2,1)H＋eq \o\al(2,1)H→eq \o\al(3,2)He＋eq \o\al(1,0)n.已知eq \o\al(2,1)H的质量为2.013 6 u，eq \o\al(3,2)He的质量为3.015 0 u，eq \o\al(1,0)n的质量为1.008 7 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 MeV C．2.7 MeV D．0.93 MeV [解析]　氘核聚变反应的质量亏损为Δm＝2×2.013 6 u－(3.015 0 u＋1.008 7 u)＝0.003 5 u，释放的核能为ΔE＝Δmc2＝0.003 5×931 MeV/c2×c2≈3.3 MeV，选项B正确． [答案]　B (1)应用质能方程解题的流程图 eq \x(\a\al(书写核反,应方程))―→eq \x(\a\al(计算质量,亏损Δm))―→eq \x(\a\al(利用ΔE＝Δmc2,计算释放的核能)) (2)根据ΔE＝Δmc2计算核能时，Δm的单位是“kg”，c的单位是“m/s”，ΔE的单位是“J”． (3)根据ΔE＝Δm×931.5(MeV)计算核能时，因1原子质量单位(u)对应931.5 MeV的能量，所以计算时Δm的单位是“u”，ΔE的单位是“MeV”． (4)根据核子的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．核子的比结合能越大，表示原子核中核子结合得越牢固，原子核越稳定． 1．(2024·湖南邵阳市高三一模)根据所学的物理知识判断，下列说法正确的是(　　) A．β衰变的本质是原子核外电子挣脱原子核的束缚形成的高速电子流 B．在核反应方程eq \o\al(4,2)He＋eq \o\al(14, 7)N→eq \o\al(17, 8)O＋X中，X是正电子 C．铀核(eq \o\al(238, 92)U)衰变为铅核(eq \o\al(206, 82)Pb)的过程中，要经过8次α衰变和6次β衰变 D.eq \o\al(238, 92)U→eq \o\al(234, 90)Th＋X是重核裂变，X是α粒子 解析：C　[β衰变释放的电子来自原子核，不是核外电子，选项A错误；根据质量数和电荷数守恒可知，eq \o\al(4,2)He＋eq \o\al(14, 7)N→eq \o\al(17, 8)O＋X中，X是质子，选项B错误；eq \o\al(238, 92)U衰变为eq \o\al(206, 82)Pb，根据质量数守恒可知，发生8次α衰变，根据电荷数守恒可知92－82＝2×8－x×1，可得发生6次β衰变，选项C正确；根据质量数守恒和电荷数守恒知，X为α粒子，该反应为α衰变，选项D错误．] 2．(2024·湖北省荆州中学期末)原子核的比结合能曲线如图所示，根据该曲线，下列判断中正确的有(　　 ) A.eq \o\al(4,2)He核的结合能约为14 MeV B.eq \o\al(4,2)He核比eq \o\al(6,3)Li核结合能大 C．两个eq \o\al(2,1)H核结合成eq \o\al(4,2)He核时释放能量 D.eq \o\al(235, 92)U核中核子的平均结合能比eq \o\al(89,36)Kr核中的大 解析：C　[由题图可知eq \o\al(4,2)He核的比结合能约为7 MeV，所以结合能约为28 MeV，故A错误；由题图可知eq \o\al(6,3)Li核的比结合能约为5.5 MeV，所以结合能约为33 MeV，大于eq \o\al(4,2)He核的结合能，故B错误；两个eq \o\al(2,1)H核结合成eq \o\al(4,2)He核时，生成物的总结合能大于反应物的总结合能，所以会释放能量，故C正确；由题图可知eq \o\al(235, 92)U核中核子的平均结合能比eq \o\al(89,36)Kr核中的小，故D错误．] 1．(2024·贵州铜仁统考模拟)原子核的比结合能是原子核稳定程度的量度，原子核的比结合能曲线如图所示，根据该曲线，下列说法正确的是(　　) A．原子核的结合能越大，原子核就越稳定 B.eq \o\al(4,2)He核的结合能约为14 MeV C．一个重原子核衰变成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 D.eq \o\al(89,36)Kr核中核子的比结合能比eq \o\al(144, 56)Ba核中核子的比结合能小 解析：C　[原子核的比结合能越大，原子核就越稳定，A错误；eq \o\al(4,2)He核的结合能约为4×7 MeV＝28 MeV，B错误；一个重原子核衰变成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正确；由原子核的比结合能曲线可知，eq \o\al(89,36)Kr核中核子的比结合能比eq \o\al(144, 56)Ba核中核子的比结合能大，D错误．] 2．(多选)(2024·渝琼辽名校联考)氢原子的能级示意图如图甲所示，现有大量处于n＝3能级的氢原子向低能级跃迁共发出三种光子(a、b、c)，用这三种光分别照射如图乙所示的实验装置，只有a、b两种光照射能引起电流计的指针偏转，其饱和电流与电压的变化关系如图丙所示．则下列说法正确的是(　　) A．实验装置中阴极材料的逸出功可能为1.80 eV B．a为氢原子从n＝3跃迁到n＝1能级释放的光子 C．光电效应的实验中，b光的光照强度比a光的强 D．处于n＝3能级的氢原子至少需要吸收1.51 eV的能量才能电离 解析：BCD　[大量处于n＝3能级的氢原子向低能级跃迁产生的3种光子能量分别为由n＝3跃迁到n＝1的光子能量ΔE31＝E3－E1＝12.09 eV，由n＝3跃迁到n＝2的光子能量ΔE32＝E3－E2＝1.89 eV，由n＝2跃迁到n＝1的光子能量ΔE21＝E2－E1＝10.2 eV，由于只有两种光照能引起电流计的指针偏转，因此该实验装置中阴极材料的逸出功，ΔE32<W0<ΔE21，即1.89 eV<W0<10.2 eV，故A错误；由图丙可知a光的 遏止电压大于b光的遏止电压，根据光电效应方程Ekm＝hν－W0及遏止电压与最大初动能的关系eUc＝Ekm，可知a为氢原子从n＝3跃迁到n＝1能级释放的光子，故B正确；由于b光的饱和光电流大于a光，因此b光的光照强度比a光的强，故C正确；要使处于n＝3能级的氢原子电离，则氢原子吸收的能量E≥0－E3＝1.51 eV，故D正确．] $$