【物理】2018届二轮复习专题八波离二象性原子与原子核学案（全国通用）

【物理】2018届二轮复习专题八波离二象性原子与原子核学案（全国通用）

课标卷高考命题分析 年份 题号·题型·分值 模型·情景 难度 Ⅰ卷 35 题(1)·填空题·5 分 光电效应 易 2015 年 Ⅱ卷 35 题(1)·填空题·5 分 波粒二象性 易 Ⅰ卷 35 题(1)·填空题·5 分 光电效应 易 Ⅱ卷 35 题(1)·填空题·5 分 核反应方程 易2016 年 Ⅲ卷 35 题(1)·填空题·5 分 核反应与动量守恒 易 Ⅰ卷 17 题·选择题·6 分 核能的计算 中 Ⅱ卷 15 题·选择题·6 分 半衰期；动量守恒定律；质能方程 易2017 年 Ⅲ卷 19 题·选择题·6 分 光电效应 学.科.网] 中 1．氢原子能级图 (1)能级图如图 1 所示． 图 1 (2) 一群氢原子处于量子数为 n 的激发态时，最多可能辐射出的光谱线条数：N ＝C 2n＝ n(n－1) 2 . 2．原子核的衰变 衰变类型 α 衰变 β 衰变 衰变方程 AZX→A－4Z－2Y＋42He AZX→ AZ＋1Y＋ 0－1e 2 个质子和 2 个中子结合成一整体射 出 中子转化为质子和电子 衰变实质 211H＋210n→42He 10n→11H＋ 0－1e 衰变规律 电荷数守恒、质量数守恒 3.核能 (1)原子核的结合能：克服核力做功，使原子核分解为单个核子时吸收的能量，或若干单个 核子在核力的作用下结合成原子核时放出的能量． (2)质量亏损：原子核的质量小于组成它的核子的质量之和的现象．注意质量数与质量是两 个不同的概念． (3)质能方程：E＝mc2，即一定的能量和一定的质量相联系，物体的总能量与它的质量成正 比． 4．光电效应的实验规律 (1)任何一种金属都有一个极限频率，入射光的频率低于这个频率时不发生光电效应． (2)光电子的最大初动能与入射光的强度无关，只随入射光的频率增大而增大． (3)入射光照射到金属板上时，光电子的发射几乎是瞬时的，一般不会超过 10－9 s. (4)当入射光的频率大于极限频率时，饱和光电流的大小与入射光的强度成正比． 5．光电效应方程 (1)光电子的最大初动能跟入射光子的能量 hν 和逸出功 W0 的关系为：Ek＝hν－W0. (2)极限频率 νc＝W0 h . 高考题型 1　光电效应与光的粒子性 例 1　(多选)(2017·全国卷Ⅲ·19)在光电效应实验中，分别用频率为 ν a、νb 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 Ua 和 Ub，光电子的最大初动能分别为 Eka 和 Ekb.h 为普朗克常量．下列说法正确的是(　　) A．若 νa＞νb，则一定有 Ua＜Ub B．若 νa＞νb，则一定有 Eka＞Ekb C．若 Ua＜Ub，则一定有 Eka＜Ekb D．若 νa＞νb，则一定有 hνa－Eka＞hνb－Ekb 答案　BC 解析　由爱因斯坦光电效应方程得 Ekm＝hν－W0，由动能定理得 Ekm＝eU，若用 a、b 单色 光照射同种金属时，逸出功 W0 相同．当 νa＞νb 时，一定有 Eka＞Ekb，Ua＞Ub，故选项 A 错 误，B 正确；若 Ua＜Ub，则一定有 Eka＜Ekb，故选项 C 正确；因逸出功相同，有 W0＝ hνa－ Eka＝ hνb－ Ekb，故选项 D 错误． 1．处理光电效应问题的两条线索 一是光的频率，二是光的强度，两条线索对应的关系是： (1)光子频率高→光子能量大→产生光电子的最大初动能大．(2)光强→光子数目多→发射光 电子数多→光电流大． 2．爱因斯坦光电效应方程 Ek＝hν－W0 的研究对象是金属表面的电子，光电子的最大初动能 随入射光频率的增大而增大(如图 2 所示)，直线的斜率为 h，直线与 ν 轴的交点的物理意义 是极限频率 νc，直线与 Ek 轴交点的物理意义是逸出功的负值． 图 2 1．(2017·广东广州市模拟)入射光照射到某金属表面上发生光电效应，若入射光强度减弱， 而频率不变，则(　　) A．有可能不发生光电效应 B．逸出的光电子的最大初动能将减小 C．单位时间内从金属表面逸出的光电子数目将减小 D．从光照至金属表面上到发射出光电子之间的时间间隔将明显增加 答案　C 解析　入射光的频率不变，则仍然能发生光电效应．故 A 错误．根据光电效应方程 Ek＝hν－ W0 知，入射光的频率不变，则最大初动能不变．故 B 错误．光的强弱影响的是单位时间内 发出光电子的数目，入射光强度减弱，单位时间内从金属表面逸出的光电子数目将减小．故 C 正确．发射出光电子的时间非常短，可认为是瞬时的，故 D 错误． 2．(多选)(2017·山东临沂市模拟)如图 3 所示，N 为金属板，M 为金属网，它们分别与电池 的两极相连，各电池的电动势和极性如图所示，己知金属板的逸出功为 4.8 eV.现分别用不 同频率的光照射金属板(各光子的能量已在图上标出)，则下列说法正确的是(　　) 图 3 A．A 图中无光电子射出 B．B 图中光电子到达金属网时的动能大小为 1.5 eV C．C 图中的光电子能到达金属网 D．D 图中光电子到达金属网时的最大动能为 3.5 eV 答案　AB 解析　因入射光的能量 3.8 eV 小于金属板的逸出功 4.8 eV，依据光电效应发生条件，不能 发生光电效应，故 A 正确；因入射光的能量为 4.8 eV(等于金属板的逸出功 4.8 eV)，因此光 电子逸出时的速度恰好为零，则在电场力加速作用下，到达金属网的动能为 1.5 eV，故 B 正确；入射光的能量为 5.8 eV，大于金属板的逸出功 4.8 eV，依据光电效应方程 Ek＝hν－ W0，逸出来的光电子最大初动能为 1.0 eV，根据动能定理，知光电子不能到达金属网，故 C 错误；逸出的光电子最大初动能为：Ekm＝E 光－W0＝6.8 eV－4.8 eV＝2.0 eV，到达金属网 时最大动能为 2.0 eV－1.5 eV＝0.5 eV，故 D 错误． 高考题型 2　原子结构和能级跃迁 例 2　(2017·辽宁大连市 3 月模拟)如图 4 为氢原子的能级示意图，一群氢原子处于 n＝3 的 激发态，在向较低能级跃迁的过程中向外发出光子，用这些光照射逸出功为 2.25 eV 的金属 钾，下列说法正确的是(　　) 图 4 A．这群氢原子能发出 3 种频率不同的光，其中从 n＝3 跃迁到 n＝2 所发出的光波长最短 B．这群氢原子能发出 2 种频率不同的光，其中从 n＝3 跃迁到 n＝1 所发出的光频率最小 C．金属钾表面所发出的光电子的最大初动能为 9.84 eV D．金属钾表面所发出的光电子的最大初动能为 12.86 eV 答案　C 解析　这群氢原子能发出三种频率不同的光，根据玻尔理论 hν＝Em－En(m＞n)得知，从 n＝ 3 跃迁到 n＝2 所发出的光能量最小，由 E＝hν＝h c λ得知，频率最低，波长最长，故 A、B 错误；从 n＝3 跃迁到 n＝1 辐射的光子能量最大，发生光电效应时，产生的光电子最大初动 能最大，光子能量最大值为 13.60 eV－1.51 eV＝12.09 eV，根据光电效应方程得，Ekm＝hν－ W0＝12.09 eV－2.25 eV＝9.84 eV，故 C 正确，D 错误． 1．汤姆孙发现了电子，密立根测出了电子的电荷量，卢瑟福根据 α 粒子散射实验构建了原 子的核式结构模型．玻尔提出的原子模型很好地解释了氢原子光谱的规律．卢瑟福用 α 粒子 轰击氮核实验发现了质子，查德威克用 α 粒子轰击铍核发现了中子．贝可勒尔发现了天然放 射现象，揭示了原子核是有结构的．居里夫妇首次发现了放射性同位素． 2．原子的核式结构模型 (1)在原子的中心有一个体积很小、带正电荷的核，叫做原子核，而电子在核外绕核运动； (2)原子的全部正电荷和几乎全部的质量都集中在原子核上，带负电的电子在核外空间绕核 旋转． 3．能级和能级跃迁： (1)轨道量子化 核外电子只能在一些分立的轨道上运动 rn＝n2r1(n＝1,2,3，…) (2)能量量子化 原子只能处于一系列不连续的能量状态 En＝E1 n2(n＝1,2,3，…) (3)吸收或辐射能量量子化 原子在两个能级之间跃迁时只能吸收或辐射一定频率的光子，该光子的能量由前后两个能级 的能量差决定，即 hν＝Em－En(m>n)． 3．(2017·湖北武汉市 2 月调考)关于原子结构，下列说法错误的是(　　) A．汤姆孙根据气体放电管实验断定阴极射线是带负电的粒子流 B．卢瑟福 α 粒子散射实验表明：原子中带正电部分的体积很小，但几乎占有全部质量，电 子在正电体的外面运动 C．各种原子的发射光谱都是连续谱 D．玻尔在原子核式结构模型的基础上，结合普朗克的量子概念，提出了玻尔的原子模型 答案　C 解析　各种原子的发射光谱都是明线光谱． 4．关于玻尔原子理论的基本假设，下列说法中正确的是(　　) A．原子中的电子绕原子核做圆周运动，库仑力提供向心力 B．电子绕核运动的轨道半径是任意的 C．原子的能量包括电子的动能和势能，电子动能可取任意值，势能只能取某些特定值 D．电子由一条轨道跃迁到另一条轨道上时，辐射(或吸收)的光子频率等于电子绕核运动的 频率 答案　A 解析　根据玻尔理论的基本假设知，原子中的电子绕原子核做圆周运动，库仑力提供向心力， A 项正确；电子绕核运动的轨道半径是一些特定的值，B 项错误；原子的能量包括电子的动 能和势能，由于轨道是量子化的，则电子动能也是一些特定的值，C 项错误；电子由一条轨 道跃迁到另一条轨道上时，辐射(或吸收)的光子能量等于两能级间的能量差，D 项错误． 5．(2017·山东青岛市模拟)原子从 A 能级跃迁到 B 能级时吸收波长为 λ1 的光子；原子从 B 能 级跃迁到 C 能级时发射波长为 λ2 的光子．已知 λ1>λ2，那么原子从 A 能级跃迁到 C 能级时将 要(　　) A．发出波长为 λ1－λ2 的光子 B．发出波长为 λ1λ2 λ1－λ2的光子 C．吸收波长为 λ1－λ2 的光子 D．吸收波长为 λ1λ2 λ1－λ2的光子 答案　B 解析　由 λ1>λ2 知 ν1<ν2，A 到 B 吸收光子的能量小于 B 到 C 辐射光子的能量，故 A 跃迁到 C 放出能量，AC 间能级差 EA－EC＝h c λ2－h c λ1＝h c λ3，得 λ3＝ λ1λ2 λ1－λ2. 高考题型 3　核反应和核能的计算 例 3　(2017·全国卷Ⅱ·15)一静止的铀核放出一个 α 粒子衰变成钍核，衰变方程为 23892 U→23490 Th＋42He，下列说法正确的是(　　) 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 答案　B 解析　静止的铀核在 α 衰变过程中，满足动量守恒的条件，根据动量守恒定律得 pTh＋pα＝ 0，即钍核的动量和 α 粒子的动量大小相等，方向相反，选项 B 正确；根据 Ek＝ p2 2m可知， 选项 A 错误；半衰期的定义是统计规律，选项 C 错误；铀核在衰变过程中，伴随着一定的 能量放出，即衰变过程中有一定的质量亏损，故衰变后 α 粒子与钍核的质量之和小于衰变前 铀核的质量，选项 D 错误． 1．α 射线、β 射线、γ 射线之间的区别 名称 α 射线 β 射线 γ 射线 实质 氦核流 电子流 光子 速度 约为光速的 1 10 约为光速的 99% 光速 电离作用 很强 较弱 很弱 贯穿能力 很弱 较强 最强 2.核反应、核能、裂变、轻核的聚变 (1)在物理学中，原子核在其他粒子的轰击下产生新原子核的过程，称为核反应．核反应方 程遵循质量数守恒和电荷数守恒的规律． (2)质能方程：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 或 ΔE＝Δmc2. (3)把重核分裂成质量较小的核，释放出核能的反应，称为裂变；把轻核结合成质量较大的 核，释放出核能的反应，称为聚变． (4)核能的计算：①ΔE＝Δmc2，其中 Δm 为核反应方程中的质量亏损；②ΔE＝Δm×931.5 MeV， 其中质量亏损 Δm 以原子质量单位 u 为单位． (5)原子核的人工转变 卢瑟福发现质子的核反应方程为： 147 N＋42He→178 O＋11H 查德威克发现中子的核反应方程为： 94Be＋42He→126 C＋10n 约里奥·居里夫妇发现放射性同位素和正电子的核反应方程为： 2713Al＋42He→3015P＋10n，3015P→3014Si＋01e 6．(2017·四川宜宾市二诊)有关原子结构和原子核的认识，下列说法正确的是(　　) A．居里夫人最先发现天然放射现象 B．伦琴射线的发现揭示了原子具有核式结构 C．在光电效应中，光电子的最大初动能与入射光的频率有关 D．在衰变方程 23994 Pu→X＋42He＋γ 中，X 原子核的质量数是 234 答案　C 解析　贝可勒尔最先发现天然放射现象．故 A 错误；α 粒子散射实验揭示了原子具有核式结 构．故 B 错误；根据光电效应方程 Ek＝hν－W0 可知，在光电效应中，光电子的最大初动能 与入射光的频率有关．故 C 正确；根据质量数守恒可得，X 的质量数：A＝239－4＝235.故 D 错误． 7．(多选)(2017·辽宁葫芦岛市一模)用中子轰击 23592 U 原子核产生裂变反应，其可能的裂变方 程为 23592 U＋10n→14456 Ba＋8936Kr＋310n，23592 U、10n、14456 Ba、8936Kr 的质量分别为 m1、m2、m3、m4，23592 U 原子核的半衰期为 T，其比结合能小于 14456 Ba 原子核的比结合能，光在真空中的传播速度 为 c，下列叙述正确的是(　　) A.14456 Ba 原子核比 23592 U 原子核更稳定 B.14456 Ba 原子核中含有 56 个中子 C．裂变时释放的能量为(m1－2m2－m3－m4)c2 D．若提高 23592 U 的温度，23592 U 的半衰期将会小于 T 答案　AC 8．(多选)(2017·贵州凯里市模拟)核电站核泄漏的污染物中含有碘 131 和铯 137.碘 131 的半 衰期约为 8 天，会释放 β 射线；铯 137 是铯 133 的同位素，半衰期约为 30 年，发生衰变时 会辐射 γ 射线，下列说法正确的是(　　) A．碘 131 释放的 β 射线由氦核组成，β 衰变的方程是 13153 I→13154 Xe＋ 0－1e B．碘 131 释放的 β 射线是电子流，β 衰变的方程是 13153 I→13154 Xe＋ 0－1e C．与铯 137 相比，碘 131 衰变更慢，且铯 133 和铯 137 含有相同的质子数 D．铯 137 衰变时辐射出的 γ 光子能量大于可见光光子能量 答案　BD 解析　β 射线实际是电子流，故 A 错误，B 正确；半衰期是放射性元素的原子核有半数发生 衰变所需的时间，碘 131 的半衰期为 8 天，铯 137 半衰期为 30 年，碘 131 衰变更快，故 C 错误．γ 射线是高频电磁波，其光子能量大于可见光光子的能量，故 D 正确． 题组 1　全国卷真题精选 1．(2016·全国卷Ⅰ·35(1))现用某一光电管进行光电效应实验，当用某一频率的光入射时，有 光电流产生．下列说法正确的是________． A．保持入射光的频率不变，入射光的光强变大，饱和光电流变大 B．入射光的频率变高，饱和光电流变大 C．入射光的频率变高，光电子的最大初动能变大 D．保持入射光的光强不变，不断减小入射光的频率，始终有光电流产生 E．遏止电压的大小与入射光的频率有关，与入射光的光强无关 答案　ACE 解析　在发生光电效应时，饱和光电流大小由光照强度来决定，与频率无关，光照强度越大 饱和光电流越大，因此 A 正确，B 错误；根据 Ek＝hν－W0 可知，对于同一光电管，逸出功 W0 不变，若入射光频率变高，则光电子最大初动能变大，因此 C 正确；由光电效应规律可 知，当频率低于截止频率时无论光照强度多大，都不会有光电流产生，因此 D 错误；由 Ek＝ eUc 和 Ek＝hν－W0，得 hν－W0＝eUc，遏止电压只与入射光频率有关，与入射光强度无关， 因此 E 正确． 2．(2016·全国卷Ⅱ·35(1))在下列描述核过程的方程中，属于 α 衰变的是________，属于 β 衰 变的是________，属于裂变的是________，属于聚变的是________．(填正确答案标号) A.146 C→147 N＋ 0－1e B.3215P→3216S＋ 0－1e C.23892 U→23490 Th＋42He D.147 N＋42He→178 O＋11H E.23592 U＋10n→14054 Xe＋9438Sr＋210n F.31H＋21H→42He＋10n 答案　C　AB　E　F 3．(2015·新课标全国Ⅱ·35(1))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 答案　ACD 解析　电子束通过双缝实验装置后可以形成干涉图样，突出体现了电子的波动性，故 A 正 确；β 射线在云室中穿过会留下清晰的径迹，突出体现了 β 射线的粒子性，故 B 错误；人们 利用慢中子衍射来研究晶体的结构，中子衍射突出体现了中子的波动性，故 C 正确；人们 利用电子显微镜观测物质的微观结构，利用了电子束的衍射现象，突出体现了电子的波动性， 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，突出体现了光的粒子性，故 E 错误． 4．(2014·新课标全国Ⅰ·35(1))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 答案　BCD 解析　自然界中绝大部分元素没有放射现象，选项 A 错误；放射性元素的半衰期只与原子 核结构有关，与其他因素无关，选项 B、C 正确；α、β 和 γ 三种射线电离能力依次减弱， 穿透能力依次增强，选项 D 正确；原子核发生衰变时，不能同时发生 α 和 β 衰变，γ 射线伴 随这两种衰变产生，故选项 E 错误． 题组 2　各省市真题精选 5．(2015·福建理综·30(1))下列有关原子结构和原子核的认识，其中正确的是________．(填 选项前的字母) 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．21083 Bi 的半衰期是 5 天，100 克 21083 Bi 经过 10 天后还剩下 50 克 答案　B 解析　β 射线是高速电子流，而 γ 射线是一种电磁波，选项 A 错误．氢原子辐射光子后，绕 核运动的电子距核更近，动能增大，选项 B 正确．太阳辐射能量的主要来源是太阳内部氢 核的聚变，选项 C 错误.10 天为两个半衰期，剩余的 21083 Bi 为 100× g＝100×(1 2)2 g＝25 g，选项 D 错误． 6．(2014·山东理综·39(1))氢原子能级如图 5 所示，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________． 1( )2 t τ 图 5 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 答案　cd 解析　能级间跃迁辐射的光子能量等于两能级间的能级差，能级差越大，辐射的光子频率越 大，波长越小，a 错误；由 Em－En＝hν 可知，b 错误，d 正确；根据 C23＝3 可知，辐射的光 子频率最多 3 种，c 正确． 专题强化练 1．(2017·山东滨州市模拟)用一束绿光照射某金属时不能产生光电效应，可能使该金属产生 光电效应的措施是(　　) A．改用紫光照射 B．改用红光照射 C．增加原绿光照射的强度 D．延长原绿光的照射时间 答案　A 2．下列说法中正确的是(　　) A．贝可勒尔发现了铀和含铀矿物的天然放射现象，从而揭示出原子核具有复杂结构 B．太阳辐射的能量主要来自太阳内部的核裂变反应 C．把放射性元素放入温度很低的冷冻室中，其衰变变慢，半衰期变长 D．利用 γ 射线的贯穿性可以为金属探伤，也可以进行人体的透视 答案　A 解析　贝可勒尔发现了铀和含铀矿物的天然放射现象，从而揭示出原子核具有复杂结构，A 项正确；太阳辐射的能量主要来自太阳内部的核聚变反应，B 项错误；温度不影响放射性元 素的半衰期，C 项错误；利用 γ 射线的贯穿性可以为金属探伤，不能对人体进行透视，因为 γ 射线对人体细胞有伤害，D 项错误． 3．(2017·山东淄博市二模)下列说法中正确的是(　　) A．无论入射光的频率如何，只要该入射光照射金属的时间足够长，就一定能产生光电效应 B．氢原子的核外电子，由离核较远的轨道自发跃迁到离核较近的轨道的过程中，放出光子， 电子动能减小，原子的电势能减小 C．天然放射现象的发现揭示了原子核有复杂的结构 D．核力存在于原子核内的所有核子之间 答案　C 4．(多选)关于光电效应，下列说法正确的是(　　) A．光照时间越长，光电流越大 B．遏止电压与入射光的频率有关 C．对于同种金属，光电子最大初动能 Ek 与照射光的波长成反比 D．发生光电效应后，再提高入射光频率，光电子的最大初动能增大 答案　BD 解析　光电流几乎是瞬间产生的，其大小与入射光强度有关，与光照时间长短无关，A 项错 误；设 Uc 为遏止电压，eUc＝Ek＝hν－W0，入射光的频率 ν 越大，遏止电压越高，B 项正确； 由 Ek＝hc λ －W0 可知 Ek 与 λ 不成反比，C 项错误；根据光电效应方程 Ek＝hν－W0 知，频率 ν 越高，光电子的最大初动能就越大，D 项正确． 5．(多选)(2017·山东烟台市模拟)如图 1 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 Uc 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(　　) 图 1 A．因为材料不同，逸出功不同，所以遏止电压 Uc 不同 B．光电子的最大初动能不同 C．两个光电管的 Uc—ν 图象的斜率不同 D．两个光电管的饱和光电流一定相同 答案　AB 解析　根据光电效应方程有 Ek＝hν－W0 又 eUc＝Ek 联立得：eUc＝hν－W0 即 Uc＝hν e －W0 e ，可知，入射光的频率相同，逸出功 W0 不同，则遏止 电压 Uc 也不同．光电子的最大初动能也不同，故 A、B 正确．由 Uc＝hν e －W0 e 可知，Uc－ν 图象的斜率 k＝h e＝常数，所以两个光电管的 Uc－ν 图象的斜率一定相同，C 错误．虽然光 的频率相同，但是光强不确定，饱和光电流不一定相同．故 D 错误． 6．(2017·陕西宝鸡市二检)如图 2 所示是氢原子四个能级的示意图．当氢原子从 n＝4 的能级 跃迁到 n＝3 的能级时，辐射出 a 光；当氢原子从 n＝4 的能级跃迁到 n＝2 的能级时，辐射 出 b 光．则以下判断正确的是(　　) 图 2 A．a 光光子的能量大于 b 光光子的能量 B．a 光的波长大于 b 光的波长 C．a 光的频率大于 b 光的频率 D．在真空中 a 光的传播速度大于 b 光的传播速度 答案　B 解析　氢原子从 n＝4 的能级跃迁到 n＝3 的能级时的能级差小于从 n＝4 的能级跃迁到 n＝ 2 的能级时的能级差，根据 Em－En＝hν 知，光子 a 的能量小于光子 b 的能量，所以 a 光的 频率小于 b 光的频率，故 A、C 错误．光子 a 的频率小于光子 b 的频率，则有 a 光的波长大 于 b 光的波长，故 B 正确；在真空中光子 a 的传播速度等于光子 b 的传播速度，故 D 错 误． 7．(2017·福建省 4 月模拟)用波长为 λ0 的光照射大量处于基态的氢原子，在所发射的光谱中 仅有波长分别为 λ1、λ2、λ3 的三条谱线，且 λ1>λ2>λ3，则(　　) A．λ0＝λ1 B．λ0＝λ2＋λ3 C.1 λ0＝1 λ1＋1 λ2 D.1 λ0＝1 λ2＋1 λ3 答案　C 解析　用波长为 λ0 的光照射大量处于基态的氢原子，在所发射的光谱中仅能观测到波长分 别为 λ1、λ2、λ3 的三条谱线，因 λ1＞λ2＞λ3，则三条谱线中波长为 λ1 的频率最小，且 λ3＝λ0， h c λ1＋h c λ2＝h c λ3＝h c λ0，化简，则有：1 λ0＝1 λ1＋1 λ2，故 A、B、D 错误，C 正确． 8．(2017·陕西咸阳市二模)已知类氢结构氦离子(He＋)的能级图如图 3 所示，根据能级跃迁理 论可知(　　) 图 3 A．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 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＋)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 的波长大 D．若氦离子(He＋)从 n＝2 能级跃迁到基态，释放的光子能使某金属板发生光电效应，则从 n＝4 能级跃迁到 n＝2 能级释放的光子一定也能使该金属板发生光电效应 答案　C 解析　吸收的光子能量等于两能级间的能量差，才能发生跃迁，从 n＝1 跃迁到 n＝2，吸收 的光子能量为 40.8 eV，故 A 错误．大量处在 n＝3 能级的氦离子(He＋)向低能级跃迁，能发 出 3 种不同频率的光子，故 B 错误．由题图可知，n＝4 和 n＝3 的能级差小于 n＝3 和 n＝2 的能级差，则从 n＝4 跃迁到 n＝3 能级释放的光子能量小于从 n＝3 跃迁到 n＝2 能级辐射的 光子能量，所以从 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，波长大，故 C 正确．从 n＝2 能级跃迁到基态释放的光子能量为－13.6 eV－(－54.4) eV＝40.8 eV，若能使某金属板发生光电效应，从 n＝4 能级跃迁到 n＝2 能级释放的光子能 量为－3.4 eV－(－13.6) eV＝10.2 eV＜40.8 eV，则不能使该板发生光电效应，故 D 错误． 9．(2017·全国卷Ⅰ·17)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：21H＋21H→32He＋10n.已知 21H 的质量为 2.013 6 u，32He 的质量为 3.015 0 u，10n 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 答案　B 解析　根据质能方程，释放的核能 ΔE＝Δmc2，Δm＝2mH－mHe－mn＝0.003 5 u，则 ΔE＝0.003 5×931 MeV＝3.258 5 MeV≈3.3 MeV，故 B 正确，A、C、D 错误． 10．(2017·黑龙江哈尔滨市二模)下列说法中正确的是(　　) A．原子核结合能越大，原子核越稳定 B．对黑体辐射的研究表明：随着温度的升高，辐射强度的最大值向波长较短的方向移动 C．核泄漏事故污染物 Cs137 能够产生对人体有害的辐射，其核反应方程式为 13755 Cs→13756 Ba＋ x，可以判断 x 为正电子 D．一个氢原子处在 n＝4 的能级，当它跃迁到较低能级时，最多可发出 6 种频率的光子 答案　B 解析　原子核比结合能越大，原子核越稳定； 根据质量数守恒和电荷数守恒知，核反应方 程式 13755 Cs→13756 Ba＋x 中 x 为电子 ；一个氢原子(不是一群氢原子)向低能级跃迁最多可发出 3 种频率的光子． 11．(2017·江西赣州市模拟)以下是有关近代物理内容的若干叙述，其中正确的是(　　) A．β 射线是高速电子流，它是来自于原子的外层电子 B．—个氢原子处于 n＝3 的激发态，在向较低能级跃迁的过程中能发出 3 种不同频率的光 C．一束光照射到某种金属上发生光电效应，从金属表面逸出的光电子的最大初动能随照射 光的频率增大而增大 D．按照玻尔理论，氢原子的核外电子从半径较小的轨道跃迁到半径较大的轨道时，电子的 动能增大，原子总能量增大 答案　C 解析　β 衰变中产生的 β 射线实际上是原子核中的一个中子转变为一个质子和一个电子，电 子释放出来．故 A 错误；一个氢原子处于 n＝3 的激发态，在向较低能级跃迁的过程中最多 能发出 2 种不同频率的光，故 B 错误；据光电效应方程可知，从某种金属表面逸出的光电 子的最大初动能随照射光的频率增大而增大．故 C 正确；按照玻尔理论，氢原子的核外电 子从半径较小的轨道跃迁到半径较大的轨道时，需吸收能量，所以原子总能量增大；氢原子 从基态向较高能量态跃迁时，轨道半径增大，根据ke2 r2 ＝mv2 r 知，电子的动能减小，故 D 错 误． 12．(2017·山东济宁市模拟)铀核裂变的产物是多样的，一种典型的铀核裂变的核反应方程是 23592 U＋10n→X＋8936Kr＋310n，则下列叙述正确的是(　　) A．X 原子核中含有 86 个中子 B．X 原子核中含有 144 个核子 C．因为裂变时释放能量，出现质量亏损，所以裂变后的总质量数减少 D．因为裂变时释放能量，出现质量亏损，所以裂变后的总质量数增加 答案　B 解析　根据质量数守恒，则 X 的质量数：A＝235＋1－89－3＝144，可知 X 原子核中含有 144 个核子；根据核电荷数守恒，得：Z＝92－36＝56，可知 X 原子核中含有 144－56＝88 个中 子．故 A 错误，B 正确；在核反应的过程中，质量数是守恒的．总质量数既不减小，也不 增加．故 C、D 错误． 13．(多选)(2017·福建厦门市 3 月质检)静止的 21183 Bi 原子核在磁场中发生衰变后运动轨迹如 图 4 所示，大小圆半径分别为 R1、R2，则下列关于此核衰变方程和两圆轨迹半径比值判断 正确的是(　　) 图 4 A.21183 Bi→20781 Tl＋42He B.21183 Bi→21184 Po＋ 0－1e C．R1∶R2＝84∶1 D．R1∶R2＝207∶4 答案　BC 解析　若是 α 衰变，则新核和 α 粒子向相反的方向射出，新核和 α 粒子偏转方向相反，做 匀速圆周运动的轨迹圆外切，由题意知，两圆内切，所以该核的衰变是 β 衰变，根据质量数 守恒和电荷数守恒写出衰变方程，所以选项 A 错误，B 正确．洛伦兹力提供向心力求得半 径 R＝mv qB，又由于衰变前后动量守恒，即 m1v1＋m2v2＝0，从而求出半径之比为 84∶1，所 以选项 C 正确，D 错误． 14．(2017·福建宁德市 3 月质检)核能作为一种新能源在现代社会中已不可缺少，我国在完善 核电安全基础上将加大核电站建设．核泄漏中的钚(Pu)是一种具有放射性的超铀元素，它可 破坏细胞基因，提高患癌的风险．已知钚的一种同位素 23994 Pu 的半衰期为 24 100 年，其衰变 方程为 23994 Pu→X＋42He＋γ，下列有关说法正确的是(　　) A．衰变发出的 γ 射线是波长很短的光子，穿透能力很强 B．X 原子核中含有 92 个中子 C．8 个 23994 Pu 经过 24 100 年后一定还剩余 4 个 D．由于衰变时释放巨大能量，根据 E＝mc2，衰变过程总质量不变 答案　A 解析　衰变发出的 γ 射线是频率很大的电磁波，具有很强的穿透能力，不带电．故 A 正确； 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.故 B 错误；半衰期具有统计规律，对大量的原子核适用．故 C 错误；在衰变的过程中， 根据质能方程知，有能量放出，则有质量亏损，不过质量数不变，故 D 错误． 15．(2017·湖南衡阳市第二次联考)以下有关近代物理内容的若干叙述正确的是(　　) A．比结合能越小，表示原子核中核子结合得越牢固，原子核越稳定 B．光电效应和康普顿效应深入揭示了光的粒子性，前者表明光子具有能量，后者表明光子 既具有能量，也具有动量 C．某原子核经过一次 α 衰变和两次 β 衰变后，核内中子数减少 6 个 D.21083 Bi 的半衰期是 5 天，12 g 21083 Bi 经过 15 天后衰变了 1.5 g 21083 Bi 答案　B 解析　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，选项 A 错误；光 电效应和康普顿效应深入揭示了光的粒子性，前者表明光子具有能量，后者表明光子既具有 能量，也具有动量，选项 B 正确；某原子核经过一次 α 衰变核内中子数减小 2；再经过两次 β 衰变后，核内中子数再减小 2，故共减少 4 个中子，选项 C 错误；21083 Bi 的半衰期是 5 天， 12 g 21083 Bi 经过 15 天后还剩下 1.5 g 21083 Bi，选项 D 错误；故选 B.