2020届高考物理二轮复习专题冲刺专题复习篇九光电效应原子结构和原子核练习含解析

2020届高考物理二轮复习专题冲刺专题复习篇九光电效应原子结构和原子核练习含解析

高考物理总复习 光电效应　原子结构和原子核 要点提炼 ‎1.玻尔理论的基本内容 能级假设：氢原子能级En＝(n＝1,2,3，…)，n为量子数。‎ 跃迁假设：hν＝Em－En(m>n)。‎ 轨道量子化假设：氢原子的电子轨道半径rn＝n2r1(n＝1,2,3，…)，n为量子数。‎ ‎2．定态间的跃迁——满足能级差 ‎(1)从低能级(n小)高能级(n大)―→吸收能量，hν＝En大－En小。‎ ‎(2)从高能级(n大)低能级(n小)―→放出能量，hν＝En大－En小。‎ ‎3．氢原子电离 电离态：n＝∞，E＝0。‎ 基态→电离态：E吸＝0－E1＝0－(－13.6 eV)＝13.6 eV。‎ n＝2→电离态：E吸＝0－E2＝0－(－3.4 eV)＝3.4 eV。‎ 如吸收能量足够大，克服电离能后，获得自由的电子还具有动能。‎ ‎4．光电效应两条对应关系 ‎(1)光越强(一定频率)→光子数目越多→发射光电子越多→饱和光电流越大。‎ ‎(2)光子频率越高→光子能量越大→光电子的最大初动能越大。‎ ‎5．光电效应定量分析时应抓住三个关系式 ‎(1)爱因斯坦光电效应方程：Ek＝hν－W0。‎ ‎(2)最大初动能与遏止电压的关系：Ek＝eUc。‎ ‎(3)逸出功与极限频率的关系：W0＝hνc。‎ ‎6．核反应方程的书写 ‎(1)核反应过程一般不可逆，所以核反应方程中用“→”表示方向而不能用等号代替。‎ ‎(2)核反应方程遵循质量数守恒、电荷数守恒，但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。‎ ‎(3)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凭空杜撰出生成物来写核反应方程。‎ ‎7．核衰变问题 ‎(1)核衰变规律：N余＝N原·，m余＝m原· (t表示衰变时间，τ表示半衰期)，半衰期长短由核内部自身的因素决定，与原子所处的化学状态和外部条件无关；是对大量原子核的行为做出的统计规律，对少数原子核不适用。‎ ‎(2)α衰变和β衰变次数的确定方法 ‎①方法一：由于β衰变不改变质量数，故可以先由质量数改变确定α衰变的次数，再根据电荷数守恒确定β衰变的次数。‎ ‎②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。‎ - 18 -‎ 高考物理总复习 ‎8．核能的计算方法 ‎(1)根据爱因斯坦质能方程，用核反应亏损的质量乘以真空中光速c的平方，即ΔE＝Δmc2(J)。‎ ‎(2)根据1原子质量单位(u)相当于931.5兆电子伏(MeV)能量，用核反应的质量亏损的原子质量单位数乘以931.5 MeV，即ΔE＝Δm×931.5(MeV)。‎ ‎(3)如果核反应时释放的核能是以动能形式呈现的，则核反应过程中系统动能的增量即为释放的核能。‎ 高考考向1　光电效应　能级跃迁 命题角度1 光电效应 例1　(2019·哈尔滨三中二模)(多选)图甲是研究光电效应的电路图，图乙是用a、b、c光照射光电管得到的IU图线，Uc1、Uc2表示遏止电压，下列说法正确的是(　　)‎ A．在光照条件不变的情况下，随着所加电压的增大，光电流一直会增加 B．a、c光的频率相等 C．光电子的能量只与入射光的强弱有关，而与入射光的频率无关 D．a光的波长大于b光的波长 解析　在光照条件不变的情况下，随着所加电压的增大，光电流会先增加后不变，A错误；当光电流为零时，光电管两端加的电压为遏止电压，根据eUc＝hν－W0，入射光的频率越高，对应的遏止电压Uc越大，a、c两光的遏止电压相等，且小于b光的遏止电压，所以a、c两光的频率相等且小于b光的频率，根据λ＝，可知a光的波长大于b光的波长，B、D正确；光电子的能量只与入射光的频率有关，而与入射光的强弱无关，C错误。‎ 答案　BD ‎ 光电效应的四类图象分析 - 18 -‎ 高考物理总复习 - 18 -‎ 高考物理总复习 备课记录： ‎ ‎ ‎ ‎　‎ ‎1．(2019·北京高考)光电管是一种利用光照射产生电流的装置，当入射光照在管中金属板上时，可能形成光电流。表中给出了6次实验的结果。‎ 由表中数据得出的论断中不正确的是(　　)‎ A．两组实验采用了不同频率的入射光 B．两组实验所用的金属板材质不同 - 18 -‎ 高考物理总复习 C．若入射光子的能量为5.0 eV，逸出光电子的最大动能为1.9 eV D．若入射光子的能量为5.0 eV，相对光强越强，光电流越大 答案　B 解析　光子的能量E＝hν，两组实验中入射光子的能量不同，故入射光的频率不同，A正确；由爱因斯坦的光电效应方程hν＝W＋Ek，可求出两组实验中金属板的逸出功W均为3.1 eV，故两组实验所用的金属板材质相同，B错误；由hν＝W＋Ek，W＝3.1 eV知，当hν＝5.0 eV时，Ek＝1.9 eV，C正确；相对光强越强，单位时间内射出的光子数越多，单位时间内逸出的光电子数越多，形成的光电流越大，D正确。‎ 命题角度2 氢原子能级跃迁 例2　(2019·河南省郑州市三模)如图所示为氢原子能级的示意图，下列有关说法正确的是(　　)‎ A．处于基态的氢原子吸收10.5 eV的光子后能跃迁至n＝2能级 B．大量处于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 C．若用从n＝3能级跃迁到n＝2能级辐射出的光，照射某金属时恰好发生光电效应，则用从n＝4能级跃迁到n＝3能级辐射出的光，照射该金属时一定能发生光电效应 D．用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的金属铂产生的光电子的最大初动能为6.41 eV 解析　处于基态的氢原子吸收10.2 eV的光子后能跃迁至n＝2能级，不能吸收10.5 eV的光子，A错误；大量处于n＝4能级的氢原子，最多可以辐射出C＝6种不同频率的光，B错误；从n＝3能级跃迁到n＝2能级辐射出的光的能量值大于从n＝4能级跃迁到n＝3能级辐射出的光的能量值，用从n＝3能级跃迁到n＝2能级辐射出的光，照射某金属时恰好发生光电效应，则用从n＝4能级跃迁到n＝3能级辐射出的光，照射该金属时一定不能发生光电效应，C错误；处于n＝4能级的氢原子跃迁到n＝1能级产生的辐射光的光子能量为E＝E4－E1＝－0.85 eV－(－13.6 eV)＝12.75 eV，根据光电效应方程，照射逸出功为6.34 eV的金属铂产生的光电子的最大初动能为Ekm＝E－W＝12.75 eV－6.34 eV＝6.41 eV，D正确。‎ 答案　D ‎ 能级跃迁问题的四点注意 ‎(1)一群氢原子处于量子数为n的激发态时，最多可辐射出N＝C＝ - 18 -‎ 高考物理总复习 种不同频率的光。‎ ‎(2)一个氢原子处于量子数为n的激发态时，最多可辐射出(n－1)种不同频率的光。‎ ‎(3)如果氢原子的跃迁是吸收实物粒子的动能发生的，只要其动能大于等于两能级间的能量差即可。‎ ‎(4)氢原子在两定态间跃迁时，入射光子的能量必须等于两定态的能量差才会被吸收。‎ 备课记录： ‎ ‎ ‎ ‎　‎ ‎2－1　(2019·全国卷Ⅰ) 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 答案　A 解析　可见光光子的能量范围为1.63 eV～3.10 eV，则氢原子能级差应该在此范围内，可简单推算如下：2、1能级差为10.20 eV，此值大于可见光光子的能量；3、2能级差为1.89 eV，此值属于可见光光子的能量，符合题意。氢原子处于基态，要使氢原子达到第3能级，需提供的能量为－1.51 eV－(－13.60 eV)＝12.09 eV，此值也是提供给氢原子的最少能量，A正确。‎ ‎2－2　(2019·湖北省武汉市检测)已知氢原子的基态能量为E1，激发态能量En＝，其中n＝2,3，…。若氢原子从n＝3的能级跃迁到n＝2的能级放出光子的频率为ν，能使氢原子从基态电离的光子的最小频率为(　　)‎ A.ν B．4ν C.ν D．9ν 答案　C - 18 -‎ 高考物理总复习 解析　由题意可知：－＝hν；能使氢原子从基态电离的光子的最小频率满足0－E1＝hν′，解得ν′＝ν，故选C。‎ - 18 -‎ 高考物理总复习 高考考向2　衰变、核反应与核能的计算 例3　(2019·全国卷Ⅱ)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 ‎4H→He＋2e＋2ν 已知H和He的质量分别为mp＝1.0078 u和mα＝4.0026 u,1 u＝931 MeV/c2，c为光速。在4个H转变成1个He的过程中，释放的能量约为(　　)‎ A．8 MeV B．16 MeV C．26 MeV D．52 MeV 解析　因电子的质量远小于质子的质量，计算中可忽略不计。质量亏损Δm＝4mp－mα，由质能方程得ΔE＝Δmc2＝(4×1.0078－4.0026)×931 MeV≈26.6 MeV，C正确。‎ 答案　C ‎ 核能的理解与计算 ‎(1)比结合能越大，原子核结合得越牢固。‎ ‎(2)核能的计算方法 ‎①根据爱因斯坦质能方程，用核反应的质量亏损的千克数乘以真空中光速c的平方，即ΔE＝Δmc2(J)。‎ ‎②根据1原子质量单位(u)相当于931.5兆电子伏(MeV)能量，用核反应的质量亏损的原子质量单位数乘以931.5 MeV，即ΔE＝Δm×931.5(MeV)。‎ ‎③如果核反应时释放的核能是以动能形式呈现，则核反应过程中系统动能的增量即为释放的核能。‎ ‎④根据平均结合能计算核能，原子核的结合能＝平均结合能×核子数。‎ 备课记录： ‎ ‎ ‎ ‎　‎ ‎3－1　(2019·长春质量监测)(多选)2017年1月9日，大亚湾反应堆中微子实验工程获得国家自然科学一等奖。大多数原子核发生核反应的过程中都伴着中微子的产生，例如核裂变、核聚变、β衰变等。下列关于核反应的说法正确的是(　　)‎ A.Th衰变为Rn，经过3次α衰变，2次β衰变 B.H＋H→He＋n是α衰变方程，Th→Pa＋e是β衰变方程 C.U＋n→Ba＋Kr＋3n是核裂变方程，也是氢弹的核反应方程 D．高速运动的α粒子轰击氮核可从氮核中打出质子，其核反应方程为He＋N→O＋H 答案　AD 解析　Th衰变为Rn，由核反应中质量数守恒和电荷数守恒可知，该反应经过3次α衰变，2次β衰变，故A正确；H＋H→He＋n是核聚变方程，Th→Pa＋e是β衰变方程，故B错误；U＋n→Ba＋Kr＋3n是核裂变方程，不是氢弹的核反应方程，故C错误；高速运动的α粒子轰击氮核可从氮核中打出质子，其核反应方程为He＋N→O＋H，故D正确。‎ - 18 -‎ 高考物理总复习 ‎3－2　(2019·天津高考)(多选)我国核聚变反应研究大科学装置“人造太阳”2018年获得重大突破，等离子体中心电子温度首次达到1亿摄氏度，为人类开发利用核聚变能源奠定了重要的技术基础。下列关于聚变的说法正确的是(　　)‎ A．核聚变比核裂变更为安全、清洁 B．任何两个原子核都可以发生聚变 C．两个轻核结合成质量较大的核，总质量较聚变前增加 D．两个轻核结合成质量较大的核，核子的比结合能增加 答案　AD 解析　核聚变没有放射性污染，比核裂变更为安全、清洁，A正确；只有原子序数较小的“轻”核才能发生聚变，B错误；两个轻核聚变成质量较大的原子核，核子的比结合能增加，总质量减小，C错误，D正确。‎ - 18 -‎ 高考物理总复习 阅卷现场　对结合能与比结合能理解不清楚出错 例4　(2017·江苏高考)(6分)(多选)原子核的比结合能曲线如图所示。根据该曲线，下列判断正确的有(　　)‎ A.He核的结合能约为14 MeV B.He核比Li核更稳定 C．两个H核结合成He核时释放能量 D.U核中核子的平均结合能比Kr核中的大 正解　本题考查原子核的相关知识。由图象可知，He的比结合能约为7 MeV，其结合能约为28 MeV，故A错误。比结合能较大的核较稳定，故B正确。比结合能较小的核结合成比结合能较大的核时释放能量，故C正确。比结合能就是平均结合能，故由图可知D错误。‎ 答案　BC(6分)‎ 错解　He的比结合能约为7 MeV，下标是2，故其结合能是14 MeV，故A正确。结合能较大的核更稳定，由题图可知Li的比结合能约为5 MeV,5 MeV×3＝15 MeV>14 MeV，故B错误。根据核聚变时，两个轻核结合成一个较重的核时释放能量知，两个H结合成He时也释放能量，故C正确。由题图可知，U的比结合能约为7 MeV，上标是235，故平均结合能是 MeV；Kr的比结合能大于8 MeV，上标是89，其平均结合能大于 MeV，大于 MeV，故D错误。‎ 答案　AC(扣6分)‎ 本题所列的错解，是典型的概念不清导致出错。答案的选项中侥幸碰对一个，但是由于多选的答案中只要有一个选项错误，则该题得分为0分。清楚、准确理解原子核与核能部分的概念，以及选择题不理解的选项不乱选，是这类问题能得到较高分数的保证。‎ 对此，必须明确表示原子核的符号中，左上角标的数字表示的是核的质量数，等于核内的核子数，即核内的质子数与中子数之和；左下角标的数字表示的是核的电荷数，大小等于核内的质子数。此外还必须清楚理解结合能与比结合能两个基本概念。‎ 原子核的结合能在大小上等于该原子核的比结合能与该原子核的核子数的乘积。比结合能越大的原子核越稳定。比结合能较小的原子核裂变为比结合能较大的原子核，或者比结合能较小的原子核聚变为比结合能较大的原子核，都会释放能量。‎ 专题作业 ‎1．(2019·贵州省贵阳市二模)已知用频率为ν - 18 -‎ 高考物理总复习 的单色光照射某金属表面时，逸出的光电子的最大初动能为E，则要使此金属发生光电效应的极限频率应为(　　)‎ A．ν－ B．ν＋ C．ν＋Eh D．ν－Eh 答案　A 解析　用频率为ν的光照射某种金属时会发生光电效应，且光电子最大初动能为E，根据光电效应方程有E＝hν－W0，而W0＝hν0，则该金属发生光电效应的极限频率为ν0＝ν－，故选A。‎ ‎2. (2019·山东省泰安市模拟)人们平时所用的钟表，精度高的每年大约会有1分钟的误差，这对日常生活是没有影响的，但在要求很高的生产、科研中就需要更准确的计时工具。原子钟是利用原子吸收或释放能量时发出的电磁波来计时的，精度可以达到每2000万年误差1秒。某种原子钟利用氢原子从高能级向低能级跃迁发出的电磁波来计时。一群处于n＝3能级的氢原子向低能级跃迁，已知普朗克常量h＝6.63×10－34 J·s，电子的电荷量e＝－1.6×10－19 C，辐射出的电磁波的最小频率约为(　　)‎ A．4.6×1015 Hz B．4.6×1014 Hz C．2.4×1015 Hz D．2.9×1016 Hz 答案　B 解析　一群氢原子处于n＝3的激发态向低能级跃迁，则辐射出光子的最小能量为Emin＝(－1.51 eV)－(－3.4 eV)＝1.89 eV，得最小频率为νmin＝＝ Hz≈4.6×1014 Hz，故选B。‎ ‎3．(2019·福建省泉州市二模)(多选)下列说法中正确的是(　　)‎ A．目前核电站都是利用重核裂变释放的核能发电的 B．原子核发生一次β衰变，质子数减少了一个 C．某频率的入射光照射金属钠，逸出的所有光电子的初动能都相等 D．氢原子从基态跃迁到激发态，核外电子动能减小，原子能量增大 答案　AD 解析　‎ - 18 -‎ 高考物理总复习 目前的核电站是利用重核裂变释放的核能发电的，A正确；β衰变的本质是核内的一个中子转化成了一个质子和一个电子，所以发生一次β衰变，质子数增加了一个，B错误；某频率的入射光照射金属钠，根据光电效应方程可知Ek＝hν－W0，最大初动能相同，但不是所有光电子都是以最大初动能逸出，所以不是所有光电子的初动能都相等，C错误；氢原子从基态跃迁到激发态，吸收能量，总能量增大，轨道半径变大，根据库仑力提供向心力得k＝m，则有v＝ ，所以轨道半径变大，速度减小，动能减小，D正确。‎ ‎4．(2019·山东省济南市三模)现用某一光电管进行光电效应实验，当用某一频率的光照射时，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，饱和光电流一定变大 C．入射光的频率变高，光强不变，光电子的最大初动能不变 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 答案　A 解析　根据光电效应实验得出的结论知，保持入射光的频率不变，入射光的强度变大，饱和电流变大，A正确；根据光电效应方程Ek＝hν－W0知，照射光的频率变高，光电子的最大初动能变大，饱和光电流不一定变大，B错误，C错误；保持入射光的光强不变，不断减小入射光的频率，当入射光的频率小于金属的截止频率时，则不会发生光电效应，便不会有光电流产生，D错误。‎ ‎5．(2019·辽宁省大连市二模)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．如果换作红光照射，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，根据光电效应方程Ek＝hν－W0，所以蓝光照射时，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强有关，由于不知道光的强度，所以无法确定光电子数目的多少，B错误；根据Ek＝hν－W0，可知光电子的最大初动能与光强无关，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。‎ ‎6．(2019·北京市东城区二模)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；加反向电压时，反之。当有光照射K极时，下列说法正确的是(　　)‎ - 18 -‎ 高考物理总复习 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．光电管加的正向电压越大，光电流强度一定越大 答案　B 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，A错误；根据光电效应方程Ek＝hν－W0，可知光电子的最大初动能与入射光频率有关，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，C错误；在未达到饱和光电流之前，光电管加的正向电压越大，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，D错误。‎ ‎7．(2019·福建省厦门市二模)日本福岛核事故是世界上最大的核事故之一，2019年2月13日日本宣布福岛核电站核残渣首次被“触及”，其中部分残留的放射性物质半衰期可长达1570万年，下列有关说法正确的是(　　)‎ A.U衰变成Pb的核反应方程为U→Pb＋7He＋4e B.U的比结合能大于Pb的比结合能 C．天然放射现象中产生的α射线的速度与光速相当，穿透能力很强 D．将由放射性元素组成的化合物进行高温分解，不会改变放射性元素的半衰期 答案　D 解析　衰变前后电荷数与质量数应守恒，故A错误；原子核的衰变要放出大量的能量，所以生成的新核比结合能更大，故U的比结合能小于Pb的比结合能，B错误；天然放射现象中产生的α射线的速度约为光速的，穿透能力很弱，C错误；放射性元素的半衰期只与元素本身有关，与其所处的化学状态及外界环境无关，故将由放射性元素组成的化合物进行高温分解，不会改变放射性元素的半衰期，D正确。‎ ‎8．(2019·福建省宁德市检测)近日从中科院获悉，我国第四代反应堆核能系统钍基熔盐堆能源系统(TMSR)研究已获重要突破。该系统是以钍作为核燃料，钍核Th俘获一个中子后经过两次β衰变可得到核燃料铀233。铀核U的一种典型裂变产物是氪和钡，同时释放出巨大能量。下列说法正确的是(　　)‎ - 18 -‎ 高考物理总复习 A．钍核Th有90个中子，142个质子 B．钍核俘获一个中子的反应方程是Th＋n→U C．产生U的反应方程是Th→U＋2e D．生成的氪和钡的比结合能比铀233大 答案　D 解析　钍核Th有90个质子，232－90＝142个中子，A错误；钍核俘获一个中子后经过两次β衰变得到铀233，其反应方程是Th＋n→U＋2e，B、C错误；铀233裂变放出巨大的能量，所以生成的氪和钡的比结合能更大，D正确。‎ ‎9．(2019·河北省唐山一中检测)用如图所示的装置演示光电效应现象。当用某种频率的光照射到光电管上时，电流表G的读数为i。则下列说法正确的是(　　)‎ A．若将电池的正负极性反转，则电流表示数一定变为0‎ B．若将开关S断开，也一定会有电流流过电流表G C．若将变阻器的滑片由c点向b端略微移动一些，则这一过程中电流表示数一定会减小一些 D．若换用频率更高的光照射到光电管上，电流表G的读数一定比原来大 答案　B 解析　将电池的正负极性反转，所加电压为反向电压，但由于光电子射出时有一定动能，所以仍可能有电子通过光电管，形成电流，A错误；因为发生了光电效应，即使断开开关，也会有光电子到达阳极，并且电流表、滑动变阻器等组成闭合回路，仍能形成电流，B正确；变阻器的滑片由c点向b端略微移动一些，正向电压减小，但可能移动后电流仍饱和，则移动过程中电流表示数不变，C错误；换用频率更高的光照射到光电管上，由于光强大小未知，所以电流表读数无法确定，D错误。‎ ‎10．(2019·陕西省西安市三检)下列说法正确的是(　　)‎ A．铀核裂变的核反应方程是U→Ba＋Kr＋2n B．根据爱因斯坦的“光子说”可知，光的波长越短能量越大 C．玻尔根据光的波粒二象性，大胆提出假设，认为实物粒子也具有波动性 D．一个基态的氢原子吸收光子跃迁到n＝3激发态后，最多辐射出三种频率的光子 答案　B 解析　铀核裂变有多种形式，其中一种的核反应方程是U＋n→Ba＋Kr＋3 - 18 -‎ 高考物理总复习 n，A错误；根据爱因斯坦的“光子说”可知，光的波长越短能量越大，B正确；1924年，德布罗意大胆地把光的波粒二象性推广到实物粒子，如电子、质子等，他提出实物粒子也具有波动性，C错误；一群基态的氢原子吸收光子跃迁到n＝3激发态后，最多发射出三种频率的光子，而一个基态的氢原子吸收光子跃迁到n＝3激发态后，最多辐射出2种频率的光子，D错误。‎ ‎11．(2019·山东省泰安市二模)一静止的钠核发生衰变，衰变方程为Na→Mg＋Y，假设释放的核能全部转化为Mg和Y的动能，下列说法正确的是(　　)‎ A.Mg中的A为24，Mg与Na的中子数相同 B．衰变后Mg的动量大小大于Y的动量大小 C．衰变后Mg的动能小于Y的动能 D．钠核的比结合能大于镁核的比结合能 答案　C 解析　原子核的衰变满足质量数守恒和电荷数守恒，由电荷数守恒可判断Y应为电子，钠核发生的是β衰变，由质量数守恒可知A＝24，其中Mg的中子数为24－12＝12，Na的中子数为13，A错误；一静止的钠核放出一个电子衰变成镁核，根据系统动量守恒知衰变后镁核的动量大小等于电子的动量大小，动量与动能的关系式为Ek＝，镁核的质量远大于电子的质量，所以衰变后镁核的动能小于电子的动能，B错误，C正确；衰变过程释放能量，可知镁核的比结合能大于钠核的比结合能，D错误。‎ ‎12．(2019·云南省昆明市模拟)2019年4月1日，在中国核能可持续发展论坛上，生态环境部介绍2019年会有核电项目陆续开工建设。某核电站获得核能的核反应方程为U＋n→Ba＋Kr＋xn，已知铀核U的质量为m1，钡核Ba的质量为m2，氪核Kr的质量为m3，中子n的质量为m4，下列说法中正确的是(　　)‎ A．该核电站通过核聚变获得核能 B．铀核U的质子数为235‎ C．在上述核反应方程中x＝3‎ D．一个铀核U发生上述核反应，释放的能量为(m1－m2－m3－m4)c2‎ 答案　C 解析　从核反应方程可知，该核电站通过核裂变获得核能，A错误；铀核U的质子数为92，B错误；由质量数守恒得235＋1＝144＋89＋x，解得x＝3，C正确；一个铀核U发生上述核反应，由质能方程可得：ΔE＝Δmc2＝(m1＋m4－m2－m3－3m4)c2＝(m1－m2－m3－2m4)c2，D错误。‎ ‎13. (2019·山东省临沂市二模)利用氢原子能级跃迁时辐射出来的电磁波去控制校准石英钟，可以制成氢原子钟。如图所示为氢原子的能级图(　　)‎ - 18 -‎ 高考物理总复习 A．当氢原子处于不同能级时，核外电子在各处出现的概率是一样的 B．氢原子从n＝4能级跃迁到n＝3能级比从n＝2能级跃迁到n＝1能级辐射出的电磁波的波长长 C．当用能量为11 eV的电子撞击处于基态的氢原子时，氢原子一定不能跃迁到激发态 D．从n＝4能级跃迁到n＝2能级时释放的光子可以使逸出功为2.75 eV的金属发生光电效应 答案　B 解析　处于不同能级时，核外电子在各处出现的概率不同，A错误；从n＝4能级跃迁到n＝3能级比从n＝2能级跃迁到n＝1能级辐射出的光子能量小，则辐射的光子频率小，所以辐射的电磁波的波长长，B正确；当用能量为11 eV的电子撞击处于基态的氢原子时，氢原子可以吸收其中的10.2 eV的能量，跃迁到n＝2的激发态，C错误；从n＝4能级跃迁到n＝2能级时释放的光子的能量为E＝E4－E2＝－0.85 eV＋3.4 eV＝2.55 eV＜2.75 eV，所以不能使逸出功为2.75 eV的金属发生光电效应，D错误。‎ ‎14．(2019·河南省洛阳市三检)精确的研究表明，不同的原子核，其核子的平均质量(原子核的质量除以核子数)与原子序数Z有如图所示的关系。根据该图所提供的信息及原子核的聚变、裂变有关知识，下列说法中正确的是(　　)‎ A．从图中可以看出，Fe原子核中核子的平均质量最大 B．原子序数较大的重核A分裂成原子序数小一些的核B和C，质量会增加 C．原子序数很小的轻核D和E结合成一个原子序数大些的F核，能释放核能 - 18 -‎ 高考物理总复习 D．原子序数较大的重核裂变成原子序数小一些的核B和C，需要吸收能量 答案　C 解析　从图中可以看出，Fe原子核中核子的平均质量最小，A错误；由图象可知，A的核子平均质量大于B与C核子的平均质量，原子核A分裂成原子核B和C时质量减小，B错误；原子序数很小的轻核D和E结合成一个原子序数大些的F核会有质量亏损，能释放核能，C正确；原子序数较大的重核裂变成原子序数小一些的核B和C，质量减小，故放出能量，D错误。‎ ‎15．(2019·山东省日照市模拟)一静止在匀强磁场中的原子核nX，发生一次衰变，放出的粒子和新核都在磁场中做匀速圆周运动，运动径迹如图所示。下列判断正确的是(　　)‎ A．原子核发生了α衰变 B．新核在磁场中的运动径迹是图中的2‎ C．运动径迹1、2的半径之比为1∶(n＋1)‎ D．放出的粒子和新核的质量数之比为1∶(m－1)‎ 答案　C 解析　发生衰变的过程动量守恒，所以末态两粒子动量等大反向，运动方向相反，而轨迹形成了内切圆，新形成的原子核一定带正电，根据左手定则可以判断出发生的是β衰变，根据洛伦兹力提供向心力可知r＝＝，由于新核电荷量大于电子，所以新核轨迹半径小，是轨迹1，A、B错误；因为发生的是β衰变，所以衰变后新核电荷量为(n＋1)，而轨迹半径比为电荷量的反比，即为1∶(n＋1)，C正确；放出的是电子，质量数是0，所以质量数之比为0∶m，D错误。‎ ‎16．(2019·江西省南昌市二模)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，月球表面每平米每秒钟接收到太阳辐射的能量约为1.4×103 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．4×109 kg B．4×1012 kg C．4×1018 kg D．4×1024 kg 答案　A 解析　由题可知，太阳每秒钟辐射的能量为E＝4πr2×1.4×103 J，其中r＝500×3×108 m，由爱因斯坦质能方程可知，Δm＝，代入数据解得Δm≈4.4×109 kg，故选A。‎ ‎17．(2019·江苏高考)在“焊接”视网膜的眼科手术中，所用激光的波长λ＝6.4×10－7 m，每个激光脉冲的能量E＝1.5×10－2 J。求每个脉冲中的光子数目。(已知普朗克常量h - 18 -‎ 高考物理总复习 ‎＝6.63×10－34 J·s，光速c＝3×108 m/s。计算结果保留一位有效数字)‎ 答案　5×1016‎ 解析　光子能量ε＝，‎ 光子数目n＝，‎ 联立并代入数据得n≈5×1016。‎ ‎ ‎ - 18 -‎