2025届高考物理三轮冲刺知识清单：原子物理

原子物理 一、光电效应 1、“四点”提醒 (1)能否发生光电效应，不取决于光的强度而取决于光的频率。 (2)光电效应中的“光”不是特指可见光，也包括不可见光。 (3)逸出功的大小由金属本身决定，与入射光无关。 (4)光电子不是光子，而是电子。 2、抓住“三看”和“三想” (1)看到“遏止电压”，想到“与光电子最大初动能的关系：Ek＝eUc”。 (2)看到“逸出功”，想到“与极限频率的关系W0＝hν0”。 (3)看到“光电子的最大初动能”，想到“爱因斯坦的光电效应方程Ek＝hν－W0”。 3、两条对应关系 (1)入射光强度大→光子数目多→发射光电子多→光电流大。 (2)光子频率高→光子能量大→光电子的最大初动能大。 二、原子能级跃迁： 1、原子跃迁时，由低 (n)到高 (m)：吸收的能量 2、原子电离时，由n到∞：吸收的能量，剩余能量为自由电子的动能。 3、注意一群原子和一个原子是不同的： (1)一个原子处于第n能级的激发态，最多可自发地辐射出 (n-1)种频率的光子； (2)一群原子处于第n能级的激发态，最多可自发地辐射出种频率的光子。 三、 原子结构 1．α粒子散射试验结果： (1)少数α粒子发生了较大角度的偏转； (2)极少数α粒子出现大角度的偏转(甚至反弹回来)。 2、熟记常见粒子的质量数和电荷数； （氕核：） （ 氘核：） （氚核：） 氦原子核（α粒子） （负电子：） （正电子：） （中子：） 3、熟悉核反应的四种基本类型及应用 (1)放射性元素的衰变(包括α衰变和β衰变); α衰变 ：例如：He、 (α衰变的实质是原子核中的两个质子和两个中子结合成氦核释放出来，) β衰变：例如：、、 (β衰变的实质是原子核中的一个中子分解为一个质子和一个电子，e) (2)原子核的人工转变(包括中子的发现和放射性同位素的发现) He+ ( 卢瑟福发现质子) Be+ (查德威克发现中子) He+、+(约里奥居里夫妇发现放射性同位素及正电子) (3)重核的裂变(条件为中子轰击，铀块体积大于临界体积，以的链式反应为代表，例如核 能发电和原子弹的爆炸)： 、+ (4)轻核的聚变(条件为高温，以和的热核反应为代表，存在于太阳内部，例如氢弹爆炸)： n 4、明确“两个易错易混点” ①半衰期是大量统计规律，对单个原子核无意义。 ②γ射线往往伴随着α衰变和β衰变而产生。 （α、β、γ）射线（来自原子核）中：α射线电离作用最强，γ 射线穿透作用最强。 5、明确“平均结合能(比结合能)”与“结合能”两个物理量，以及“平均核子质量” 结合能=比结合能×核子数，核子的平均结合能越大，原子核就越稳定。而较轻和较重的一些核 (元素周期表上两端的原子核)平均结合能较小，平均核子质量较大。Fe的平均结合能最大。 6、记住两个公式： ①半衰期t 公式：N余＝N原，m余＝m原 (N为原子核的个数) ②爱因斯坦的质能方程 (物体的质量对应一定的能量) 核子在结合成原子核时出现质量亏损△m, 其释放的能量： 原子核分解成核子时要吸收一定的能量，相应的质量增加△m, 吸收的能量为。 7、一个难点：衰变和动量守恒与带电粒子在磁场中圆周运动的结合 一个静止的核衰变为一个新核和一个粒子，在衰变过程中遵循动量守恒，由于系统的总动量为零，因此衰变后产生的新核和粒子的动量等大反向，即，新核和粒子在磁场中做匀速圆周运动，由, 可 得 ,因为二者动量大小相等，所以。 ， （即大圆为粒子轨迹,小圆为新核轨迹): 若发生α衰变则两圆外切； 若发生β衰变，则两圆内切。 练习： 1．如图所示，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，则（    ） A．入射光频率ν时，增大入射光的强度，光电流不变 B．入射光频率ν时，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 2．关于近代物理学，下列图象在描述现象中，解释正确的是（    ） A．如图甲所示，由黑体的辐射强度与辐射光波长的关系可知，随温度的升高，辐射强度的极大值向波长较长方向移动（已知） B．如图乙所示，发生光电效应时，入射光越强，光电子的最大初动能也就越大 C．如图丙所示，金属的遏制电压与入射光的频率v的图象中，该直线的斜率为普朗克常量 D．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），如图丁所示。则可判断甲、乙、丙光的频率关系为 3．(2022山东卷)碘125衰变时产生γ射线，医学上利用此特性可治疗某些疾病。碘125的半衰期为60天，若将一定质量的碘125植入患者病灶组织，经过180天剩余碘125的质量为刚植入时的(　　) A． B． C． D． 4．(2023浙江6月选考)“玉兔二号”装有核电池，不惧漫长寒冷的月夜。核电池将衰变释放的核能一部分转换成电能。的衰变方程为He，则(　　) A．衰变方程中的X等于233 B．的穿透能力比γ射线强 比的比结合能小 D．月夜的寒冷导致的半衰期变大 5．(2023河北邯郸摸底考试)一个静止的放射性原子核处于垂直纸面向里、磁感应强度为B的匀强磁场中，由于发生了衰变而得到两种粒子，一种是α(或β)粒子，另一种是反冲核。如图所示为两种粒子在磁场中的圆形轨迹，已知衰变前核的质量为m，衰变后形成的两种新粒子的质量分别为m1、m2，在磁场中的轨迹圆半径分别为R1、R2。两圆半径之比为R1∶R2＝1∶45，则以下说法正确的是(　　) A．该原子核发生的是α衰变，得到的两种新粒子在磁场中做圆周运动 的绕向相反 B．原来静止的原子核的原子序数为92，反冲核的轨迹圆半径为R2 C．衰变过程释放的核能E＝(m－m1－m2)c2，得到的射线在空气中具有 较强的穿透本领 D．该衰变的衰变方程可能为Th 6．(2024河北石家庄高三诊断)如图所示为氢原子的能级图，一个氢原子吸收光子能量后由基态跃迁到 n＝4的激发态，然后向低能级跃迁，下列说法正确的是(　　) A．可能发出6种能量的光子 B．只能发出1种能量的光子 C．吸收的光子的能量一定为12.75 eV D．可能发出能量为0.85 eV的光子 7. (2021福建卷T9)核污水中常含有氚等放射性核素，处置不当将严重威胁人类安全。氚衰变的半衰期长达12.5年，衰变方程为，其中是质量可忽略不计的中性粒子，Z=___________，A=___________。若将含有质量为m的氚的核污水排入大海，即使经过50年，排入海中的氚还剩___________m（用分数表示）。 8. (2022福建卷T2)2011年3月，日本发生的大地震造成了福岛核电站核泄漏。在泄露的污染物中含有大量放射性元素，其衰变方程为，半衰期为8天，已知，，，则下列说法正确的是（　　） A. 衰变产生的射线来自于原子的核外电子 B. 该反应前后质量亏损 C. 放射性元素发生的衰变为衰变 D. 经过16天，75%的原子核发生了衰变 9. (2023福建卷T9)福建福清核电站采用我国完全自主研发的“华龙一号”反应堆技术，建设了安全级别世界最高的机组。机组利用235U核裂变释放的能量发电，典型的核反应方程为，则A = _________；Z = _________；若核反应过程中质量亏损1g，释放的能量为_________J。（光速大小取3.0 × 108m/s） 10．(2024福建卷T1)2024 年我国研发出一款安全性高、稳定发电时间长的新微型原子能电池。该电池将 衰变释放的能量转化为电能，衰变方程为，式中，是质量可忽略不计的中性粒子，则 X 表示的是（　　） A. B. C. D. 参考答案 1、D [A. 增大入射光的强度，单位时间内照射到单位面积上的光子数增加，则产生的光电子数目增加，光电流增大，A错误； B. 光电效应是否产生只与入射光的频率和金属的种类有关，与入射光的强度无关，B错误； C. 只要入射光的频率大于金属的极限频率，则就会发生光电效应，C错误； D. 根据光电效应方程：，知增大入射光的频率，光电子的最大初动能增大，D正确。] 2、D [A．由图可知，随温度的升高，相同波长的光辐射强度都会增大，辐射强度的极大值向波长较小方向移动，故A错误； B．根据光电效应方程有：，可知光电子的最大初动能与光的强度无关，故B错误； C．根据能量守恒定律得：，联立得：e=hv﹣W0 即：。 可知，该直线的斜率为，故C错误； D．根据： 入射光的频率越高，对应的截止电压越大。甲光、乙光的截止电压相等，所以甲光、乙光的频率相等；丙光的遏止电压最大，所以丙的频率最大则可判断甲、乙、丙光的频率关系为 ，故D正确] 3、B　[设碘125刚植入时的质量为m0，则经过n＝＝3个半衰期以后剩余的质量为m＝m0＝m0，B项正确。] 4、C　[根据衰变前后质量数守恒可知，衰变产物U的质量数X等于234，A错误；α射线的穿透能力远远小于γ射线的穿透能力，B错误；比结合能越大的原子核越稳定，根据题意，衰变过程中释放出核能，因此 的比结合能更大，C正确；原子核的半衰期与温度无关，由原子核自身的性质决定，D错误。] 5、D　[两圆形轨迹外切，可知该原子核发生的是α衰变(明确反应类型)，两种新粒子均带正电，根据左手定则可知两种新粒子在磁场中做圆周运动的绕向相同，A错误；衰变过程动量守恒，根据动量守恒定律得0＝m1v1－m2v2，所以静止原子核衰变后得到的两种新粒子动量等大、反向，根据R1＝，R2＝，解得R1∶R2＝q2∶q1，结合R1∶R2＝1∶45，可知反冲核的原子序数为45×2＝90，为钍核，原来静止的原子核的原子序数为92，又电荷数大的半径小，则反冲核的轨迹圆半径为R1，B错误；衰变过程释放的核能为E＝(m－m1－m2)c2，得到的射线是α射线，但α射线在空气中电离本领较强，穿透本领较弱，C错误；根据衰变过程中质量数守恒与电荷数守恒可知，该衰变的衰变方程可能为Th，D正确。] 6、C　[一个氢原子从n能级跃迁到基态，最多可产生(n－1)条光谱线，A、B错误；当氢原子吸收光子能量后由基态跃迁到n＝4的激发态时，光子能量应为E4－E1＝－0.85 eV－(－13.6 eV)＝12.75 eV，C正确；同理氢原子由激发态向低能级跃迁时，发出光子的能量也要等于两个能级的能量差，0.85 eV不符合两个能级的能量差，D错误。] 7、①. 2 ②. 3 ③. 【详解】[1][2]根据电荷数守恒和质量数守恒可得：， [3]经过50年，排入海水中的氚的剩余质量为： 8、D 【详解】A．衰变时，原子核内中子转化为质子和电子，大量电子从原子核释放出来形成射线，故A错误； B．该反应前后质量亏损为： 故B错误； C．放射性元素发生的衰变为衰变，故C错误； D．由于半衰期为8天，可知经过16天，即经过两个半衰期，75%的原子核发生了衰变，故D正确。 故选D。 9、 ①. 92 ②. 56 ③. 9 × 1013 【详解】[1]根据核反应前后质量数守恒有：1＋235 = 141＋A＋3 解得：A = 92 [2]根据核反应前后电荷数守恒有：92 = Z＋36 解得：A = 56 [3]根据爱因斯坦质能方程可知核反应过程中质量亏损1g，释放的能量为 E = mc2 = 1 × 10－3 × 9.0 × 1016J = 9 × 1013J 10、B 【详解】根据质量数和电荷数守恒可知，X的质量数为0，电荷数，则X为。 故选B。 1 学科网（北京）股份有限公司 $$