2021高考物理二轮复习专题十一波粒二象性原子结构与原子核课件

2021高考物理二轮复习专题十一波粒二象性原子结构与原子核课件

专题十一 　 波粒二象性 　 原子结构 与原子核 - 2 - 高考命题 规律 - 3 - 波粒二象性 　 光电效应 命题角度 1 光电效应的理解 　 高考真题体验 · 对方向 1 . (2018 全国 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 - 19 J, 已知普朗克常量为 6 . 63 × 10 - 34 J·s, 真空中的光速为 3 . 00 × 10 8 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 × 10 14 Hz B.8 × 10 14 Hz C.2 × 10 15 Hz D.8 × 10 15 Hz 答案 : B 解析 : 对逸出电子 , 根据光电方程有 , h ν =E k +W , ν = , W=h ν 0 , 其中 , E k = 1 . 28 × 10 - 19 J, λ = 300 nm = 3 × 10 - 7 m, 得 ν 0 ≈8 × 10 14 Hz, 选项 B 正确 . - 4 - 2 . ( 多选 )(2017 全国 Ⅲ ·19) 在光电效应实验中 , 分别用频率为 ν a 、 ν b 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 ν a > ν b , 则一定有 U a ν b , 则一定有 E k a >E k b C. 若 U a ν b , 则一定有 h ν a -E k a >h ν b -E k b 答案 : BC 解析 : 根据光电效应方程 E k =h ν -W 和光电子的最大初动能与遏止电压的关系 -eU= 0 -E k , 得 eU=h ν -W ,A 错 ,B 、 C 正确 ; 若 ν a > ν b , 则一定有 h ν a -E k a =h ν b -E k b =W ,D 错 . - 5 - 光电效应问题的研究思路 (1) (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 - 6 - 典题演练提能 · 刷高分 1 . (2019 辽宁大连二模 ) 用一束绿光和一束蓝光照射某种金属的表面 , 均发生了光电效应 . 下列说法正确的是 ( 　　 ) A. 蓝光照射金属时 , 逸出的光电子最大初动能更大 B. 蓝光照射金属时 , 单位时间内逸出的光电子数更多 C. 增加光照强度 , 逸出的光电子最大初动能增大 D. 如果换用红光照射 , 一定能使该金属发生光电效应 答案 : A 解析 : 因为蓝光频率更高 , 根据爱因斯坦光电效应方程 : E k =h ν -W 0 , 知蓝光照射时光电子最大初动能更大 ,A 正确 ; 单位时间逸出的光电子数与光照强度有关 , 由于不知道光照强度 , 所以无法确定光电子数 ,B 错误 ; 根据 : E k =h ν -W 0 , 可知最大初动能与光照强度无关 ,C 错误 ; 因为红光的频率比绿光的还小 , 无法确定是否会发生光电效应 ,D 错误 . - 7 - 2 . (2019 北京东城二模 ) 研究光电效应的实验规律的电路如图所示 , 加正向电压时 , 图中光电管的 A 极接电源正极 ,K 极接电源负极时 , 加反向电压时 , 反之 . 当有光照射 K 极时 , 下列说法正确的是 ( 　　 ) A.K 极中有无光电子射出与入射光频率无关 B. 光电子的最大初动能与入射光频率有关 C. 只有光电管加正向电压时 , 才会有光电流 D. 光电管加正向电压越大 , 光电流强度一定越大 答案 : B - 8 - 解析 : K 极中有无光电子射出与入射光频率有关 , 只有当入射光的频率大于 K 极金属的极限频率时才有光电子射出 , 选项 A 错误 ; 根据光电效应的规律 , 光电子的最大初动能与入射光频率有关 , 选项 B 正确 ; 光电管加反向电压时 , 只要反向电压小于遏止电压 , 就会有光电流产生 , 选项 C 错误 ; 在未达到饱和光电流之前 , 光电管加正向电压越大 , 光电流强度一定越大 , 达到饱和光电流后 , 光电流的大小与正向电压无关 , 选项 D 错误 . - 9 - 3 . 图 甲所示为氢原子能级图 , 大量处于 n= 4 激发态的氢原子向低能级跃迁时能辐射出多种不同频率的光 , 其中用从 n= 4 能级向 n= 2 能级跃迁时辐射的光照射图乙所示光电管的阴极 K 时 , 电路中有光电流产生 , 则 ( 　　 ) A. 改用从 n= 4 能级向 n= 1 能级 跃迁时辐 射 的光 , 一定能使阴极 K 发生光电效应 B. 改用从 n= 3 能级向 n= 1 能级跃迁 时 辐射 的光 , 不能使阴极 K 发生光电效应 C. 改用从 n= 4 能级向 n= 1 能级跃迁 时 辐射 的光照射 , 逸出光电子的最大初动能不变 D. 入射光的强度增大 , 逸出光电子的最大初动能也增大 - 10 - 答案 : A 解析 : 在跃迁的过程中释放或吸收的光子能量等于两能级间的能级差 ,Δ E 42 =- 0 . 85 eV - ( - 3 . 40) eV = 2 . 55 eV =h ν , 此种光的频率大于金属的极限频率 , 故发生了光电效应 . Δ E 41 =- 0 . 85 eV - ( - 13 . 6) eV = 12 . 75 eV > Δ E 42 , 光的频率一定大于金属的极限频率 , 故一定发生了光电效应 , 则 A 正确 . Δ E 31 =- 1 . 51 eV - ( - 13 . 6) eV = 12 . 09 eV > Δ E 41 , 也能让金属发生光电效应 , 则 B 错误 ; 由光电效应方程 E km =h ν -W 0 , 入射光的频率变大 , 飞出的光电子的最大初动能也变大 , 故 C 错误 ; 由 E km =h ν -W 0 知光电子的最大初动能由入射光的频率和金属的逸出功决定 , 而与入射光的光强无关 , 则 D 错误 . 故选 A . - 11 - 4 . ( 多选 ) 2017 年度中国 10 项重大科学进展中 , 位列榜首的是实现千公里级量子纠缠和密钥分发 , 创新性地突破了多项国际领先的关键技术 . 下列与量子理论有关的说法正确的是 ( 　　 ) A. 德布罗意首先提出了量子理论 B. 玻尔在研究氢原子结构时引入了量子理论 C. 爱因斯坦认为光子能量是量子化的 , 光子能量 E=h ν D. 根据量子理论 , 增大光的照射强度光电子的最大初动能增加 答案 : BC 解析 : 普朗克首先提出了量子理论 , 选项 A 错误 ; 玻尔在研究氢原子结构时引入了量子理论 , 成功揭示了氢原子光谱 , 选项 B 正确 ; 爱因斯坦认为光子能量是量子化的 , 光子能量 E=h ν , 选项 C 正确 ; 根据爱因斯坦光电效应理论 , 增大光的频率光电子的最大初动能增加 , 选项 D 错误 . 故选 BC . - 12 - 命题角度 2( 储备 ) 光电效应方程和光电效应图象 　 【典题】 如 图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 ( 　　 ) - 13 - A. 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 - 14 - 答案 : D 解析 : 在光照条件不变的情况下 , 随着所加电压的增大 , 则从 K 极发射出的电子射到阳极的电子越来越多 , 则光电流趋于一个饱和值 , 选项 A 正确 ; 在光的频率不变的情况下 , 入射光越强 , 则单位时间射出的光电子数越多 , 则饱和电流越大 , 选项 B 正确 ; 一定频率的光照射光电管 , 不论光的强弱如何 , 根据光电效应的规律可知射出的光电子的最大初动能不变 , 则遏止电压不变 , 选项 C 正确 ; 因为蓝光的频率大于黄光的频率 , 逸出的光电子最大初动能蓝光的大于黄光的 , 则蓝光的遏止电压大于黄光的遏止电压 , 故选项 D 错误 . 故选 D . - 15 - 1 . 明确三个关系 (1) 爱因斯坦光电效应方程 E k =h ν -W 0 . (2) 光电子的最大初动能 E k 可以利用光电管用实验的方法测得 , 即 E k =eU c , 其中 U c 是遏止电压 . (3) 光电效应方程中的 W 0 为逸出功 , 它与极限频率 ν c 的关系是 W 0 =h ν c - 16 - 2 . 分清四类 图象 - 17 - - 18 - 典题演练提能 · 刷高分 1 . ( 多选 ) 如 图甲所示 , 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 ( 　　 ) - 19 - A. 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 - 20 - 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 , 相同频率 , 不同逸出功 , 则遏止电压不同 ,A 正确 ; 根据光电效应方程 E km =h ν -W 0 得 , 相同的频率 , 不同的逸出功 , 则光电子的最大初动能也不同 ,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 - 21 - 2 . (2019 云南二模 ) 某金属发生光电效应 , 光电子的最大初动能 E k 与入射光频率 ν 之间的关系如图所示 . 已知 h 为普朗克常量 , e 为电子电荷量的绝对值 , 结合图象所给信息 , 下列说法正确的是 ( 　　 ) A. 入射光的频率小于 ν 0 也可能发生光电效应现象 B. 该金属的逸出功随入射光频率的增大而增大 C. 若用频率是 2 ν 0 的光照射该金属 , 则遏止电压 为 D. 遏止电压与入射光的频率无关 - 22 - 答案 : C 解析 : 由图象可知金属的极限频率为 ν 0 , 入射光的频率必须要大于 ν 0 才能发生光电效应现象 , 选项 A 错误 ; 金属的逸出功与入射光的频率无关 , 选项 B 错误 ; 若用频率是 2 ν 0 的光照射该金属 , 则光电子的最大初动能为 E km = 2 h ν 0 -h ν 0 =h ν 0 =Ue , 则遏止电压为 U = , 选项 C 正确 ; 遏止电压与入射光的频率有关 , 入射光的频率越大 , 则最大初动能越大 , 遏制电压越大 , 选项 D 错误 . - 23 - 3 . 如 图所示 , 为研究光电效应的装置和图象 . 下列关于甲、乙、丙各图的描述 , 正确的是 ( 　　 ) 甲 乙 丙 - 24 - A. 甲图中 , 弧光灯照射锌板 , 验电器的锡箔张开 , 说明锌板带负电 B. 乙图中 , 可以研究单位时间发射的光电子数与照射光的强度有关 C. 丙图中 , 强黄光和弱黄光曲线交于 U 轴同一点 , 说明光电子最大初动能与光的强度无关 D. 丙图中 , 黄光和紫光曲线交于 U 轴不同点 , 说明不同金属发生光电效应的极限频率不同 答案 : C 解析 : 甲图中 , 弧光灯照射锌板 , 会有光电子从锌板中飞出 , 验电器的锡箔张开 , 锌板带正电 , 选项 A 错误 ; 乙图中 , 光电管两端加的是反向电压 , 所以不可以研究单位时间发射的光电子数与照射光的强度有关 , 选项 B 错误 ; 丙图中 , 强黄光和弱黄光曲线交于 U 轴同一点 , 说明光电子最大初动能与光的强度无关 , 选项 C 正确 ; 丙图中 , 黄光和紫光曲线交于 U 轴不同点 , 说明用不同频率的光照射相同的金属产生光电子的最大初动能不同 , 选项 D 错误 . 故选 C . - 25 - 原子结构 命题角度 原子结构 　 高考真题体验 · 对方向 (2019 全国 Ⅰ ·14) 氢原子能级示意图如图所示 . 光子能量在 1 . 63 eV ~ 3 . 10 eV 的光为可见光 . 要使处于基态 ( n= 1) 的氢原子被激发后可辐射出可见光光子 , 最少应给氢原子提供的能量为 ( 　　 ) A.12 . 09 eV B.10 . 20 eV C.1 . 89 eV D.1 . 51 eV - 26 - 答案 : A 解析 : 氢原子从能级 2 向能级 1 跃迁时 , 辐射的光子能量为 10 . 2 eV, 不是可见光 . 氢原子从能级 3 向能级 2 跃迁时 , 辐射的光子能量为 1 . 89 eV, 是可见光 , 所以只要把氢原子跃迁到能级 3 就可以辐射可见光 . 氢原子从能级 1 向能级 3 跃迁时 , 吸收的光子能量为 12 . 09 eV,A 正确 ,B 、 C 、 D 错误 . - 27 - 处理原子跃迁问题的五点技巧 (1) 若是在光子的激发下引起原子跃迁 , 则要求光子的能量必须等于原子的某两个能级差 : 原子从低能级向高能级跃迁 : 吸收一定能量的光子 , 当一个光子的能量满足 h ν =E 末 -E 初 时 , 才能被某一个原子吸收 , 使原子从低能级 E 初 向高能级 E 末 跃迁 , 而当光子能量 h ν 大于或小于 ( E 末 -E 初 ) 时都不能被原子吸收 . (2) 若是在电子的碰撞下引起的跃迁 , 则要求电子的能量必须大于或等于原子的某两个能级差 : 原子还可吸收外来实物粒子 ( 例如自由电子 ) 的能量而被激发 . 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能量大于或等于两能级的能量差值 ( E=E m -E n ), 均可使原子发生能级跃迁 . - 28 - (3) 注意 : 当光子能量大于或等于 13 . 6 eV 时 , 也可以被氢原子吸收 , 使氢原子电离 ; 当氢原子吸收的光子能量大于 13 . 6 eV, 氢原子电离后 , 电子具有一定的初动能 . (4) 一群原子的核外电子向基态跃迁时发射光子的种类 (5) 取无穷远处为零电势参考面 , 故各能级的能量值均为负值 . - 29 - 典题演练提能 · 刷高分 1 . 许多 科学家为物理学的进步做出重大贡献 . 下列说法符合事实的是 ( 　　 ) A. 卢瑟福 α 粒子散射实验中 , α 粒子与金原子核多次碰撞导致大角度偏转 B. 根据玻尔理论 , 原子从激发态向基态跃迁时将释放出核能 C. 布拉凯特利用云室照片发现 , α 粒子击中氮原子形成复核 , 复核不稳定 , 会放出一个质子 D. 爱因斯坦的光子说认为 , 只要增加光照时间 , 使电子多吸收几个光子 , 所有电子最终都能跃出金属表面成为光电子 - 30 - 答案 : C 解析 : 发生 α 粒子 散射 现象 , 主要是由于 α 粒子和原子核发生碰撞的结果 , 产生大角度偏转的 α 粒子是穿过原子时离原子核近的 α 粒子 , 故 A 错误 ; 根据玻尔理论 , 原子从激发态向基态跃迁时将释放不同频率的光子 , 辐射能量 , 选项 B 错误 ; 布拉凯特利用云室照片发现 , α 粒子击中氮原子形成复核 , 复核不稳定 , 会放出一个质子 , 变成氧核 , 选项 C 正确 ; 爱因斯坦的光子说认为 , 只要增加光的频率才能使电子跃出金属表面 ; 不增大频率 , 即使增加光照时间 , 也不能使电子跃出金属表面成为光电子 , 选项 D 错误 . 故选 C . - 31 - 2 . (2019 天津南开二模 ) 已知氦离子 (He + ) 的能级图如图所示 , 根据能级跃迁理论可知 ( 　　 ) A. 氦离子 (He + ) 从 n= 4 能级跃迁到 n= 3 能级比从 n= 3 能级跃迁到 n= 2 能级辐射出光子的频率低 B. 大量处在 n= 3 能级的氦离子 (He + ) 向低能级跃迁 , 只能发出 2 种不同频率的光子 C. 氦离子 (He + ) 处于 n= 1 能级时 , 能吸收 45 eV 的能量跃迁到 n= 2 能级 D. 氦离子 (He + ) 从 n= 4 能级跃迁到 n= 3 能级 , 需要吸收能量 - 32 - 答案 : A 解析 : 氦离子的跃迁过程类似于氢原子 , 从高能级到低能级跃迁过程中要以光子的形式放出能量 , 而从低能级态向高能级跃迁的过程中吸收能量 , 且吸收的能量满足能级的差值 , 即 Δ E=E M -E N , 故 CD 错 ; 大量的氦离子从高能级向低能级跃迁的过程中 , 辐射的光子种类满足组合规律 即 , 故 B 错 . - 33 - 3 . ( 2019 山东聊城二模 ) 氢原子的能级图如图所示 , 下列说法正确的是 ( 　　 ) A. 氢原子从低能级向高能级跃迁时静电力做正功 B. 处于 n= 2 能级的氢原子可以吸收能量为 2 eV 的光子 C. 一个氢原子从 n= 4 能级向基态跃迁时 , 可发出 6 种不同频率的光子 D. 处于 n= 1 能级的氢原子可以吸收能量为 14 eV 的光子 - 34 - 答案 : D 解析 : 氢原子从低能级向高能级跃迁时 , 电子绕核运动的半径增大 , 库仑引力 ( 静电力 ) 做负功 . 故 A 项错误 ; 据图知 E 2 =- 3 . 4 eV, E 2 + 2 eV =- 3 . 4 eV + 2 eV =- 1 . 4 eV; 由图知 , 氢原子没有能量等于 - 1 . 4 eV 的能级 ; 跃迁时 , 氢原子吸收光子的能量需等于两个能级的能量差 ; 所以处于 n= 2 能级的氢原子不可以吸收能量为 2 eV 的光子 . 故 B 项错误 ; 一群氢原子从 n= 4 能级向基态跃迁时 , 可发出光子的种数 为 = 6; 一个氢原子从 n= 4 能级向基态跃迁时 , 最多可发出 3 种不同频率的光子 . 故 C 项错误 ; 据图知 E 1 =- 13 . 6 eV, E 1 + 14 eV =- 13 . 6 eV + 14 eV = 0 . 4 eV > 0; 处于 n= 1 能级的氢原子可以吸收能量为 14 eV 的光子 , 从而使氢原子发生电离 . 故 D 项正确 . - 35 - 4 . ( 多选 ) 已知 氢原子的基态能量为 E 1 , n= 2 、 3 能级所对应的能量分别为 E 2 和 E 3 , 大量处于第 3 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 ( 　　 ) B. 当氢原子从能级 n= 2 跃迁到 n= 1 时 , 对应的电子的轨道半径变小 , 能量也变小 C. 若氢原子从能级 n= 2 跃迁到 n= 1 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 n= 3 跃迁到 n= 1 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 E 3 -E 2 D. 若要使处于能级 n= 3 的氢原子电离 , 可以采用两种方法 : 一是用能量为 -E 3 的电子撞击氢原子 , 二是用能量为 -E 3 的光子照射氢原子 - 36 - 答案 : BC 解析 : 大量处于能级 n= 3 的氢原子向低能级跃迁能产生 3 种不同频率的光子 , 产生光子的最大频率 为 ; 当氢原子从能级 n= 2 跃迁到 n= 1 时 , 能量减小 , 电子离原子核更近 , 电子轨道半径变小 ; 若氢原子从能级 n= 2 跃迁到 n= 1 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 E 2 -E 1 , 则当氢原子从能级 n= 3 跃迁到 n= 1 时放出的光子照射该金属时 , 逸出光电子的最大初动能为 E 3 -E 1 - ( E 2 -E 1 ) =E 3 -E 2 ; 电子是有质量的 , 撞击氢原子时发生弹性碰撞 , 由于电子和氢原子质量不同 , 故电子不能把 -E 3 的能量完全传递给氢原子 , 因此不能使氢原子电离 , 而光子的能量可以完全被氢原子吸收 . 综上所述 ,B 、 C 正确 . - 37 - 5 . 在 氢原子光谱中 , 原子从较高能级跃迁到 n= 3 能级发出的谱线属于帕邢系 . 若一群氢原子自发跃迁时发出的谱线中只有两条属于帕邢系 , 则这群氢原子自发跃迁时最多发出不同频率的谱线的条数为 ( 　　 ) A.3 B.6 C.10 D.15 答案 : C 解析 : 氢原子光谱中只有两条帕邢系 , 即是从 n= 5 、 n= 4 轨道跃迁到 n= 3 轨道 , 故原子的较高能级应该是在 n= 5 的能级上 . 然后从 n= 5 向 n= 4, n= 3, n= 2, n= 1 跃迁 , 从 n= 4 向 n= 3, n= 2, n= 1, 从 n= 3 向 n= 2, n= 1, 从 n= 2 向 n= 1 跃迁 , 故这群氢原子自发跃迁时最多能 发出 = 10 条不同频率的谱线 . 故选 C . - 38 - 6 . 氢原子 能级图如图所示 , 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 ( 　　 ) 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. 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 能级上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 能级上的氢原子 , 可以使氢原子电离 - 39 - 答案 : D 解析 : 氢原子从 n= 2 跃迁到 n= 1 的能级时 , 辐射光的能量大于氢原子从 n= 3 跃迁到 n= 2 能级时辐射光的能量 , 根据 E = 可知 , 辐射光的波长一定小于 656 nm . 故 A 错误 ; 从 n= 4 能级跃迁 到 n= 2 能级时辐射出的光子能量为 2 . 55 eV, 大于金属的逸出功 , 能使钾发生光电效应 , 故 B 错误 ; 一个处于 n= 4 能级上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 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 . 故选 D . - 40 - 原子核及核能 命题角度 原子核 　 核反应方程 　 高考真题体验 · 对方 向 1 . (2019 全国 Ⅱ ·15) 太阳内部核反应的主要模式之一是质子 - 质子循环 , 循环的结果可表示 为 A.8 MeV B.16 MeV C.26 MeV D.52 MeV - 41 - 答案 : C 解析 : 本题考查质能方程和核反应的理解 . 忽略正电子质量 , 根据质能方程 Δ E= Δ mc 2 , 而 Δ m= 4 m p -m α = 4 × 1 . 007 8 u-4.002 6 u = 0 . 028 6 u, 又因 1 u = 931 MeV /c 2 , 所以 Δ E= 0 . 028 6 × 931 MeV = 26 . 626 6 MeV,C 正确 ,A 、 B 、 D 错误 . - 42 - 2 . ( 2018 全国 Ⅲ ·14)1934 年 , 约里奥 - 居里夫妇用 α 粒子轰击铝核 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 : 已知 α 粒子的质量数是 4, 核电荷数为 2, 中子的质量数为 1, 不 可知 X 的核电荷数即原子序数为 15, 根据质量数守恒 , 可知 X 的质量数为 30, 选项 B 正确 . - 43 - 3 . ( 2017 全国 Ⅰ ·17) 大科学工程 “ 人造太阳 ” 主要是将氘核聚变 反应 1 . 008 7 u,1 u = 931 MeV/ c 2 . 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 答案 : B 3 . 015 0 u - 1 . 008 7 u = 0 . 003 5 u, 由 Δ E= Δ mc 2 得 ,Δ E= 0 . 003 5 × 931 MeV≈3 . 3 MeV, 故选 B . - 44 - 4 . ( 2017 全国 Ⅱ ·15) 一静止的铀核放出一个 α 粒子衰变成钍核 , 衰变 A. 衰变后钍核的动能等于 α 粒子的动能 B. 衰变后钍核的动量大小等于 α 粒子的动量大小 C. 铀核的半衰期等于其放出一个 α 粒子所经历的时间 D. 衰变后 α 粒子与钍核的质量之和等于衰变前铀核的 质量 - 45 - 答案 : B 解析 : 静止的铀核发生衰变 , 衰变过程中动量守恒 , 所以衰变后 α 粒子的动量和钍核的动量大小相等、方向相反 , 故选项 B 正确 ; 由于 m 误 ; 半衰期是指放射性元素的原子核有半数发生衰变所需要的时间 , 并不是放出一个 α 粒子所经历的时间 , 故选项 C 错误 ; 铀核发生 α 衰变过程中有质量亏损 , 衰变后 α 粒子与钍核的质量和小于衰变前铀核的质量 , 故选项 D 错误 . - 46 - 1 . 核反应的规律要记住 (1) 核反应过程一般都是不可逆的 , 所以核反应方程只能用单向箭头表示反应方向 , 而不能用等号连接 . (2) 核反应的生成物一定要以实验为基础 , 不能只依据两个守恒规律杜撰出生成物来写核反应方程 . (3) 核反应过程中遵守质量数和电荷数守恒 . 核反应过程遵循质量数守恒而不是质量守恒 , 核反应前后的总质量一般会发生变化 ( 质量亏损 ) 且释放出核能 . (4) 无论哪种核反应方程 , 都必须遵循质量数、电荷数守恒 . - 47 - (5) α 衰变的生成物是两种电荷数不同的 “ 带电粒子 ”, 反应前后系统动量守恒 , 因此反应后的两产物向相反方向运动 , 在匀强磁场中 , 受洛伦兹力作用各自做匀速圆周运动 , 且两轨迹圆相外切 , 应用洛伦兹力计算公式和向心力公式即可求解运动周期 , 根据电流的定义式可求解电流大小 . 2 . 核能的计算方法 ① 利用爱因斯坦的质能方程计算核能 : 利用爱因斯坦的质能方程计算核能 , 关键是求出质量亏损 , 而求质量亏损主要是利用其核反应方程式 , 再利用质量与能量相当的关系求出核能 . ② 利用阿伏加德罗常数计算核能 : 求宏观物体原子核发生核反应过程中所释放的核能 , 一般利用核反应方程及其比例关系和阿伏加德罗常数 . ③ 由动量守恒和能量守恒计算核能 : 由动量守恒定律和能量守恒定律来求 . - 48 - 典题演练提能 · 刷高分 1 . 在 能源需求剧增的现代社会 , 核能作为一种新能源被各国竞相开发利用 , 核原料中的钚 (Pu) 是一种 具 有放射性的超铀元素 , 钚的一种 - 49 - 答案 : C 解析 : 根据电荷数守恒和质量数守恒得 ,X 的电荷数为 92, 质量数为 235, 则中子数为 235 - 92 = 143,A 错误 ; 衰变发出的 γ 射线是频率很大 根据质能方程知 , 有能量放出 , 衰变过程总质量减少 ,D 错误 . - 50 - - 51 - 答案 : C 解析 : 在 常温下不能发生聚变 , 只有在高温下才能发生聚变 , 故 A 错误 ; 根据质量数守恒和电荷数守恒得到 , x 的质量数为 1, 电荷数为 0, 则 x 是中子 , 故 B 错误 ; 该方程的质量亏损为 Δ m=m 1 +m 2 -m 3 -m 4 ,Δ E= Δ mc 2 = ( m 1 +m 2 -m 3 -m 4 ) c 2 , 故 C 正确 ; 我国现阶段的核电站都是利用重核的裂变释放的能量来发电的 , 故 D 错误 . - 52 - 3 . (2019 江西南昌二模 ) 太阳因核聚变释放出巨大的能量 , 其质量不断减少 . 太阳光从太阳射到月球表面的时间约 500 s, 月球表面每平方米每秒钟接收到太阳辐射的能量约为 1 . 4 × 10 3 J, 根据爱因斯坦质能方程 , 太阳每秒钟减少的质量最接近 ( 　　 ) A.4 × 10 9 kg B.4 × 10 12 kg C.4 × 10 18 kg D.4 × 10 24 kg 答案 : A 解析 : 由题可知 , 太阳每秒钟辐射的能量为 : E= 4 π r 2 × 1 . 4 × 10 3 J, 其中 r= 500 × 3 × 10 8 m, 由爱因斯坦质能方程可知 ,Δ m = , 代入解得 :Δ m ≈4 . 4 × 10 9 kg, 故 A 正确 . - 53 - 4 . ( 多选 ) 原子核 的比结合能随质量数的变化图象如图所示 , 根据该曲线 , 下列判断正确的是 ( 　　 ) A. 中等质量核的比结合能大 , 这些核较稳定 - 54 - 答案 : AC 解析 : 由图可知 , 中等质量的原子核的比结合能最大 , 所以中等质量的 - 55 - 5 . 下列 说法中正确的是 ( 　　 ) A. 结合能越大的原子不一定越稳定 B. 处于 n= 3 能级的一个氢原子向低能级跃迁 , 可放出 3 种色光 C. 不同金属发生光电效应的入射光的最低频率是相同的 答案 : A 解析 : 比结合能的大小反映原子核的稳定程度 , 比结合能越大 , 原子中核子结合得越牢固 , 原子核越稳定 , 故结合能越大的原子不一定越稳定 , 故 A 正确 ; 一个处于 n= 3 能级的氢原子向低能级跃迁时 , 最多可放出 2 种频率不同的光 , 故 B 错误 ; 每种金属都有自己的极限频率 , - 56 - 6 . 下列 说法正确的是 ( 　　 ) A. 放射性元素的半衰期与元素所处环境的温度有关 B. α 、 β 、 γ 三种射线中 , γ 射线的电离能力最强 D. 聚变是裂变的逆反应 答案 : C 解析 : 放射性元素的半衰期与元素所处环境的温度无关 , 故 A 项错误 ; α 、 β 、 γ 三种射线中 , α 射线的电离能力最强 , γ 射线的穿透能力最强 . 故 B 项错误 ; 卢瑟福通过实验发现质子的核反应方程是 核反应是核聚变 ; 重核分裂成中等质量核的核反应是核裂变 , 聚变与裂变是不可逆的 . 故 D 项错误 .