【物理】2020届二轮复习专题六专题六　近代物理学案（江苏专用） 16页

真题再现 1.(2019·高考江苏卷)100 年前，卢瑟福用α粒子轰击氮核打出了质子．后来，人们用α 粒子轰击 6028Ni 核也打出了质子：42He＋6028Ni→6229Cu＋11H＋X，该反应中的 X 是________(选填 “电子”“正电子”或“中子”)．此后，对原子核反应的持续研究为核能利用提供了可 能．目前人类获得核能的主要方式是________(选填“核衰变”“核裂变”或“核聚变”). 解析：根据核反应方程遵循质量数守恒和电荷数守恒，可得 X 的质量数为 1，电荷数为 零，所以 X 是中子．目前人类获得核能的主要方式是核裂变. 答案：中子　核裂变 2.(2019·高考江苏卷)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＝ 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) 解析：光子能量 ε＝ hc λ 光子数目 n＝ E ε 代入数据得 n＝5×1016. 答案：见解析 考情分析 命题研究 本模块在江苏卷中的题型为选择题，难度不大．从内容来看，对于光电效应、氢原子的 能级结构、核反应方程的书写、核能的计算问题的考查比较频繁．从整体命题趋势上看，高 考对本部分的命题基本会保持原有命题思路，仍将以光电效应、能级跃迁、核反应方程、核 能的分析与计算为命题重点 　光电效应现象 【高分快攻】 1．对光电效应规律的解释 对应规律 对规律的解释 极限频率 νc 电子从金属表面逸出，首先必须克服金属原子核的引力做功 W0，要使照射 光子能量不小于 W0，对应的频率 νc＝W0 h 即极限频率 最大初动能 电子吸收光子能量后，一部分克服阻碍作用做功，剩余部分转化为光电子的 初动能，只有直接从金属表面飞出的光电子才具有最大初动能，对于确定的 金属，W0 是一定的，所以光电子的最大初动能只随照射光的频率增大而增 大，与照射光强度无关 瞬时性 光照射金属时，电子吸收一个光子的能量后，动能立即增大，不需要积累能 量的时间 饱和电流 当发生光电效应时，增大照射光强度，包含的光子数增多，照射金属时产生 的光电子增多，因而饱和电流变大 2.光电效应的研究思路 (1)两条线索 (2)两条对应关系 ①光强大→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. 【典题例析】 (2019·高考北京卷)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． 组 次 入射光子的 能量/eV 相对光强 光电流大 小/mA 逸出光电子的 最大动能/eV 第 一 组 1 2 3 4.0 4．0 4．0 弱 中 强 29 43 60 0.9 0．9 0．9 第 二 组 4 5 6 6.0 6．0 6．0 弱 中 强 27 40 55 2.9 2．9 2．9 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 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 [解析]　由于光子的能量 E＝hν，又入射光子的能量不同，故入射光子的频率不同，A 项正确；由爱因斯坦光电效应方程 hν＝W＋Ek，可求出两组实验的逸出功均为 3.1 eV，故两 组实验所用的金属板材质相同，B 项错误；由 hν＝W＋Ek，逸出功 W＝3.1 eV 可知，若入射 光子能量为 5.0 eV，则逸出光电子的最大动能为 1.9 eV，C 项正确；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，故 D 项正 确． [答案]　B 【题组突破】 角度 1　对光电效应规律的理解 1．1905 年是爱因斯坦的“奇迹”之年，这一年他先后发表了三篇具有划时代意义的论 文，其中关于光量子的理论成功地解释了光电效应现象．关于光电效应，下列说法正确的是 (　　) A．当入射光的频率低于极限频率时，不能发生光电效应 B．光电子的最大初动能与入射光的频率成正比 C．光电子的最大初动能与入射光的强度成正比 D．某单色光照射一金属时不发生光电效应，改用波长较短的光照射该金属一定发生光 电效应 解析：选 A.根据光电效应现象的实验规律，只有入射光频率大于极限频率才能发生光 电效应，故 A 正确，D 错误；根据光电效应方程，最大初动能与入射光频率为线性关系， 但非正比关系，B 错误；根据光电效应现象的实验规律，光电子的最大初动能与入射光强度 无关，C 错误． 角度 2　光电效应方程和图象问题 2．小明用金属铷为阴极的光电管，观测光电效应现象，实验装置示意图如图甲所示．已 知普朗克常量 h＝6.63×10－34J·s. (1)图甲中电极 A 为光电管的____(填“阴极”或“阳极”)； (2)实验中测得铷的遏止电压 Uc 与入射光频率 ν 之间的关系如图乙所示，则铷的截止频 率 νc＝________Hz，逸出功 W0＝________J； (3)如果实验中入射光的频率 ν＝7.00×10 14Hz，则产生的光电子的最大初动能 Ek＝ ________ J. 解析：(1)在光电效应中，电子向 A 极运动，故电极 A 为光电管的阳极． (2)由题图可知，铷的截止频率 νc 为 5.15×1014Hz，逸出功 W0＝hνc＝6.63×10－34×5.15 ×1014J≈3.41×10－19J. (3)当入射光的频率为 ν＝7.00×1014Hz 时，由 Ek＝hν－hνc 得，光电子的最大初动能为 Ek ＝6.63×10－34×(7.00－5.15)×1014J≈1.23×10－19J. 答案：(1)阳极 (2)5.15×1014[(5.12～5.18)×1014 均视为正确] 3．41×10－19[(3.39～3.43)×10－19 均视为正确] (3)1.23×10－19[(1.21～1.25)×10－19 均视为正确] 解决光电效应类问题的“3 点注意” 注意 1：决定光电子最大初动能大小的是入射光的频率，决定光电流大小的是入射光光 强的大小． 注意 2：由光电效应发射出的光电子由一极到达另一极，是电路中产生光电流的条 件． 注意 3：明确加在光电管两极间的电压对光电子起到了加速作用还是减速作用．　 　原子能级和能级跃迁 【高分快攻】 1．玻尔理论的三条假设 轨道量子化 核外电子只能在一些分立的轨道上运动 能量量子化 原子只能处于一系列不连续的能量状态 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发射一定频率的光子 2.解决氢原子能级跃迁问题的四点技巧 (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． (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，剩余能量为自 由电子的动能． (3)一个氢原子跃迁发出可能的光谱线条数最多为(n－1)，而一群氢原子跃迁发出可能的 光谱线条数可用 N＝C2n＝n（n－1） 2 求解． (4)计算能级能量时应注意：因一般取无穷远处为零电势参考面，故各能级的能量值均 为负值；能量单位 1 eV＝1.6×10－19 J. 【典题例析】 (2018·高考天津卷)氢原子光谱在可见光区域内有四条谱线 Hα、Hβ、Hγ 和 Hδ， 都是氢原子中电子从量子数 n>2 的能级跃迁到 n＝2 的能级时发出的光，它们在真空中的波 长由长到短，可以判定(　　) A．Hα 对应的前后能级之差最小 B．同一介质对 Hα 的折射率最大 C．同一介质中 Hδ的传播速度最大 D．用 Hγ 照射某一金属能发生光电效应，则 Hβ 也一定能 [解析]　Hα 的波长最长，频率最低，由跃迁规律可知，它对应的前后能级之差最小，A 项正确；由频率越低的光的折射率越小知，B 项错误；由折射率 n＝c v可知，在同一介质中， Hα 的传播速度最大，C 项错误；当入射光频率大于金属的极限频率可以使该金属发生光电 效应现象，因 νHβ<νHγ，所以 Hβ 不一定能使该金属发生光电效应现象，D 项错误． [答案]　A 【题组突破】 1．如图所示为氢原子的能级图，现有一群处于 n＝3 能级的激发态的氢原子，则下列说 法正确的是(　　) A．能发出 6 种不同频率的光子 B．波长最长的光是氢原子从 n＝3 能级跃迁到 n＝1 能级产生的 C．发出的光子的最小能量为 12.09 eV D．处于该能级的氢原子至少需吸收 1.51 eV 能量的光子才能电离 解析：选 D.一群处于 n＝3 能级的激发态的氢原子能发出 C23＝3 种不同频率的光子，A 错误；由辐射条件知氢原子由 n＝3 能级跃迁到 n＝1 能级辐射出的光子频率最大，波长最小， B 错误；发出的光子的最小能量为 E3－E2＝1.89 eV，C 错误；n＝3 能级对应的氢原子能量 是－1.51 eV，所以处于该能级的氢原子至少需吸收 1.51 eV 能量的光子才能电离，D 正 确． 2．氢原子部分能级的示意图如图所示．不同色光的光子能量如下表所示． 色光 红 橙 黄 绿 蓝－靛 紫 光子能量 范围(eV) 1.61～ 2．00 2.00～ 2．07 2.07～ 2．14 2.14～ 2．53 2.53～ 2．76 2.76～ 3．10 处于某激发态的氢原子，发射的光的谱线在可见光范围内仅有 2 条，其颜色分别为(　　) A．红、蓝－靛　　　　　　　 B．黄、绿 C．红、紫 D．蓝－靛、紫 解析：选 A.原子发光时放出的光子的能量等于原子能级差，先分别计算各能级差，再 由小到大排序．结合可见光的光子能量表可知，有两个能量分别为 1.89 eV 和 2.55 eV 的光 子属于可见光，分别属于红光和蓝－靛光的范围，故答案为 A. 　原子核的衰变规律 【高分快攻】 1．衰变规律及实质 衰变类型 α 衰变 β 衰变 衰变方程 MZX→ M－4Z －2Y＋42He MZX→ MZ＋1Z＋ 0－1e 2 个质子和 2 个中子结合成一个整体射出 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 2.γ 射线：γ 射线经常是伴随着 α 衰变或 β 衰变同时产生的 名称 构成 符号 电荷量 质量 电离能力 贯穿本领 α 射线 氦核 42He ＋2e 4 u 最强 最弱 β 射线 电子 0－1e －e 1 1 836 u 较强 较强 γ 射线 光子 γ 0 0 最弱 最强 3.半衰期的理解 (1)半衰期研究对象一定是大量的、具有统计意义的数量； (2)半衰期永不变； (3)半衰期的公式：N 余＝N 原(1 2 ) t τ ，m 余＝m 原(1 2 ) t τ . 【典题例析】 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 [解析]　静止的铀核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 产生的钍核和 α 粒子的动量等大反向，即 pTh＝pα，B 项正确；因此有 2mThEkTh＝ 2mαEkα， 由于钍核和 α 粒子的质量不等，因此衰变后钍核和 α 粒子的动能不等，A 项错误；半衰期是 有半数铀核衰变所用的时间，并不是一个铀核衰变所用的时间，C 项错误；由于衰变过程释 放能量，根据爱因斯坦质能方程可知，衰变过程有质量亏损，因此 D 项错误． [答案]　B 【题组突破】 角度 1　对衰变规律的理解 1.(多选)23892 U 是一种放射性元素，能够自发地进行一系列放射性 衰变，如图所示，下列说法正确的是(　　) A．图中 a 是 84，b 是 206 B.20682 Pb 比 23892 U 的比结合能大 C．Y 和 Z 是同一种衰变 D．Y 是 β 衰变，放出电子，电子是由中子转变成质子时产生的 解析：选 ABC.由 210a Po 变到 20682 Pb，质量数少 4，知发生了一次 α 衰变，则电荷数少 2， 所以 a＝84，由21083 Bi 变到　b 81Tl，发生了一次 α 衰变，则 b＝206，选项 A、C 正确，选项 D 错误；比结合能小的原子核结合或分裂成比结合能大的原子核时会出现质量亏损，根据爱因 斯坦质能方程得知，一定释放核能，因此核反应放出能量，则 20682 Pb 比 23892 U 的比结合能大， 选项 B 正确． 角度 2　对半衰期及衰变次数的理解 2．由于放射性元素 23793 Np 的半衰期很短，所以在自然界中一直未被发现，只是在使用 人工的方法制造后才被发现．已知 23793 Np 经过一系列 α 衰变和 β 衰变后变成 20983 Bi，下列选项 中正确的是(　　) A.20983 Bi 的原子核比 23793 Np 的原子核少 28 个中子 B.23793 Np 经过衰变变成 20983 Bi，衰变过程可以同时放出 α 粒子、β 粒子和 γ 粒子 C．衰变过程中共发生了 7 次 α 衰变和 4 次 β 衰变 D.23793 Np 的半衰期等于任一个 23793 Np 原子核发生衰变的时间 解析：选 C.20983 Bi 的中子数为 209－83＝126，23793 Np 的中子数为 237－93＝144，20983 Bi 的 原子核比 23793 Np 的原子核少 18 个中子，A 错误；23793 Np 经过一系列 α 衰变和 β 衰变后变成 20983 Bi，可以同时放出 α 粒子和 γ 粒子或者 β 粒子和 γ 粒子，不能同时放出三种粒子，B 错误； 衰变过程中发生 α 衰变的次数为237－209 4 ＝7(次)，β 衰变的次数为 2×7－(93－83)＝4(次)， C 正确；半衰期是大量原子核衰变的统计规律，对少数原子核不适用，D 错误． 命题角度 解决方法 易错辨析 衰变射线的性质 分析 从电离能力、贯穿本领等方 面对比分析 α、β 射线电性相反，而 γ 射线不带电但频 率高，能量大 衰变方程的书写 及理解 衰变方程遵循电荷数守恒、 质量数守恒原则，且要从衰 变的产生机理及本质分析 α 衰变是原子核中的 2 个质子和 2 个中子 结合成一个氦核并射出；β 衰变是原子核中 的中子转化为一个质子和一个电子，再将电 子射出；γ 衰变伴随着 α 衰变或 β 衰变同时 发生，不改变原子核的质量数与电荷数，以 光子形式释放出衰变过程中产生的能量 半衰期的理解及 计算 半衰期的稳定性及计算公 式 衰变是一个统计规律，对少数粒子不满足规 律 　核反应方程和核能计算 【高分快攻】 1．四种常见核反应 类型 可控性 核反应方程典例 α 衰变 自发 23892 U→23490 Th＋42He衰 变 β 衰变 自发 23490 Th→23491 Pa＋ 0－1e 147 N＋42He→178 O＋11H(卢瑟福发现质子) 42He＋94Be→126 C＋10n(查德威克发现中子) 2713Al＋42He→3015P＋10n 人工转变 人工 控制 3015P→3014Si＋ 0＋1e 约里奥·居里夫妇发现放射性同 位素，同时发现正电子 重核裂变 较容易 控制 23592 U＋10n→14456 Ba＋ 8936Kr＋310n 实际应用：原子弹、核电站、核 航母等 轻核聚变 很难 控制 21H＋31H→42He＋10n 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＝Δ mc2. 【典题例析】 (2018·高考天津卷)国家大科学工程——中国散裂中子源(CSNS) 于 2017 年 8 月 28 日首次打靶成功，获得中子束流，可以为诸多领域的研 究和工业应用提供先进的研究平台．下列核反应中放出的粒子为中子的是 (　　) A.147 N 俘获一个 α 粒子，产生 178 O 并放出一个粒子 B.2713Al 俘获一个 α 粒子，产生 3015P 并放出一个粒子 C.115 B 俘获一个质子，产生 84Be 并放出一个粒子 D.63Li 俘获一个质子，产生 32He 并放出一个粒子 [解析]　根据核反应过程中质量数守恒及电荷数守恒可知，147 N＋42He→178 O＋11H，A 项错 误；2713Al＋42He→3015P＋10n，B 项正确；115 B＋11H→84Be＋42He，C 项错误；63Li＋11H→32He＋42He，D 项错误． [答案]　B 【题组突破】 角度 1　核反应的四种类型 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 解析：一个原子核自发地放出一个 α 粒子，生成一个新核的过程是 α 衰变，因此 C 项 是 α 衰变；一个重核在一个粒子的轰击下，分裂成几个中等质量原子核的过程是重核的裂变， 因此 E 项是重核的裂变；两个较轻的原子核聚合成一个较大的原子核，并放出粒子的过程 是轻核的聚变，因此 F 项是轻核的聚变；另外，A、B 项是 β 衰变，D 项是原子核的人工转 变． 答案：C　AB　E　F 角度 2　核能的计算 2．(2017·高考全国卷Ⅰ)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 解析：选 B.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． (1)在求解核反应中的动量守恒时，常出现以下错误： ①核反应中产生的新核和粒子的质量数的确定； ②在列动量守恒式时，是否考虑放出的光子的动量； ③核反应中动能并不守恒． (2)可以从以下几点防范： ①根据核反应规律，确定新核和粒子的质量数； ②根据题给条件明确是否考虑光子的动量； ③若为放能核反应，反应后的动能等于反应前的动能与释放的核能之和． (建议用时：25 分钟) 一、单项选择题 1．(2019·徐州二模)我国科学家潘建伟院士预言十年左右量子通信将“飞”入千家万 户．在通往量子论的道路上，一大批物理学家作出了卓越的贡献，下列有关说法正确的是 (　　) A．玻尔在 1990 年把能量子引入物理学，破除了“能量连续变化”的传统观念 B．爱因斯坦最早认识到了能量子的意义，提出光子说，并成功地解释了光电效应现象 C．德布罗意第一次将量子观念引入原子领域，提出了定态和跃迁的概念 D．普朗克大胆地把光的波粒二象性推广到实物粒子，预言实物粒子也具有波动性 解析：选 B.普朗克在 1900 年把能量子引入物理学，破除了“能量连续变化”的传统观 念，故 A 错误；爱因斯坦最早认识到了能量子的意义，为解释光电效应的实验规律提出了 光子说，并成功地解释了光电效应现象，故 B 正确；玻尔第一次将量子观念引入原子领域， 提出了定态和跃迁的概念，故 C 错误；德布罗意大胆地把光的波粒二象性推广到实物粒子， 预言实物粒子也具有波动性，故 D 错误． 2．(2018·高考北京卷)在核反应方程 42He＋147 N→178 O＋X 中，X 表示的是(　　) A．质子　　　　　　　　 B．中子 C．电子 D．α 粒子 解析：选 A.由核反应方程中，电荷数守恒和质量数守恒可知，X 为 11H，选项 A 正 确． 3．(2019·镇江模拟)2019 年夏天，中美贸易之争使国人了解了芯片的战略意义，芯片制 作工艺非常复杂，光刻机是制作芯片的关键设备，其曝光系统最核心的部件之一是紫外光 源．常见光源分为可见光：436 nm；紫外光(UV)：365 nm；深紫外光(DUV)：KrF 准分子激 光：248 nm，ArF 准分子激光：193 nm；极紫外光(EUV)：10～15 nm.下列说法正确的是(　　) A．波长越短，可曝光的特征尺寸就越小，就表示光刻的刀锋越锋利，刻蚀对于精度控 制要求越高 B．光源波长越长，能量越大，曝光时间就越短 C．如果紫外光不能让某金属发生光电效应，极紫外光也一定不能 D．由康普顿效应可知深紫外光通过实物物质发生散射时会出现波长更短的成分 解析：选 A.波长越短，可曝光的特征尺寸就越小，就表示光刻的刀锋越锋利，刻蚀对 于精度控制要求越高，选项 A 正确；光源波长越长，则频率就越小，能量越小，选项 B 错 误；极紫外光的波长小于紫外光的波长，则频率较大，如果紫外光不能让某金属发生光电效 应，极紫外光不一定不能使该金属发生光电效应，选项 C 错误；由康普顿效应可知深紫外 光通过实物物质发生散射时能量变小，频率变小，则会出现波长更长的成分，选项 D 错 误． 4．(2017·高考北京卷)2017 年年初，我国研制的“大连光源”——极紫外自由电子激光 装置，发出了波长在 100 nm(1 nm＝10 －9 m)附近连续可调的世界上最强的极紫外激光脉 冲．大连光源因其光子的能量大、密度高，可在能源利用、光刻技术、雾霾治理等领域的研 究中发挥重要作用． 一个处于极紫外波段的光子所具有的能量可以电离一个分子，但又不会把分子打碎．据 此判断，能够电离一个分子的能量约为(取普朗克常量 h＝6.6×10－34 J·s，真空光速 c＝3× 108 m/s)(　　) A．10－21 J　　　　　　 B．10－18 J C．10－15 J D．10－12 J 解析：选 B.光子的能量 E＝hν，c＝λν，联立解得 E≈2×10－18 J，B 项正确． 5．(2019·淮安模拟)2017 年 1 月，我国“墨子号”量子科学实验卫星正式进入应用研 究．在量子理论中，有共同来源的两个微观粒子，不论它们相距多远，它们总是相关的，一 个粒子状态的变化会立即影响到另一个粒子，这就是所谓的量子纠缠．关于量子理论，下列 说法中正确的有(　　) A．玻尔氢原子理论第一次提出了能量量子化的观念 B．爱因斯坦研究光电效应提出光子说，光子说属于量子理论的范畴 C．量子理论中，实物粒子不具有波粒二象性 D．微观粒子在受力状况和初速度确定的前提下，可以确定它此后的运动状态和位置 答案：B 6.我国自主研发制造的国际热核聚变核心部件在国际上率先 通过权威机构认证，这是我国对国际热核聚变项目的重大贡 献．下列核反应方程中属于聚变反应的是(　　) A.21H＋31H→42He＋10n B．147 N＋42He→178 O＋11H C.42He＋2713Al→3015P＋10n D．23592 U＋10n→14456 Ba＋8936Kr＋310n 解析：选 A.A 项是氢元素的两种同位素氘和氚聚变成氦元素的核反应方程，B 项是用 α 粒子轰击氮原子核发现质子的核反应方程，C 项属于原子核的人工转变，D 项属于重核的裂 变，因此只有 A 项符合要求． 7．(2019·南京模拟)核电站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 B．铯 137 衰变时辐射出的 γ 光子能量小于可见光光子能量 C．与铯 137 相比，碘 131 衰变更慢 D．铯 133 和铯 137 含有相同的质子数 解析：选 D.β 射线是高速运动的电子流，不是氦原子核，A 错误；γ 射线的频率大于可 见光的频率，根据 E＝hν 可知，γ 射线光子能量大于可见光光子能量，B 错误；半衰期越短， 衰变越快，C 错误；铯 133 和铯 137 都是铯元素，是质子数相同而中子数不同的同位素，所 以 D 正确． 8．(2018·高考全国卷Ⅲ)1934 年，约里奥—居里夫妇用 α 粒子轰击铝核 2713Al，产生了 第一个人工放射性核素 X：α＋2713Al→n＋X.X 的原子序数和质量数分别为(　　) A．15 和 28　　　　　 B．15 和 30　　　　　 C．16 和 30　　　　　　 D．17 和 31 解析：选 B.据 α 粒子和中子的质量数和电荷数写出核反应方程：42He＋2713Al―→10n＋AZX， 结合质量数守恒和电荷数守恒得，A＝4＋27－1＝30，Z＝2＋13－0＝15，原子序数等于核 电荷数，故 B 正确． 9．(2019·泰州二模)已知基态 He＋的电离能力是 54.4 eV，几种金属的逸出功如下表所示， He＋的能级 En 与 n 的关系与氢原子的能级公式类似，下列说法不正确的是(　　) 金属 钨 钙 钠 钾 铷 W0(×10－19 J) 7.26 5.12 3.66 3.60 3.41 A．为使处于静止的基态 He＋跃迁到激发态，入射光子所需的能量最小为 54.4 eV B．为使处于静止的基态 He＋跃迁到激发态，入射光子所需的能量最小为 40.8 eV C．处于 n＝2 激发态的 He＋向基态跃迁辐射的光子能使上述五种金属都产生光电效应 现象 D．发生光电效应的金属中光电子的最大初动能最大的是金属铷 解析：选 A.根据玻尔理论 En＝－E1 n2，从基态路迁到 n＝2 所需光子能量最小，ΔE＝E2－ E1＝3 4E1＝40.8 eV，A 错误，B 正确；从 n＝2 激发态的 He＋向基态跃迁辐射的光子能量为 40.8 eV，金属钨的逸出功为 7.26×10－19 J≈4.54 eV，故能使所列金属发生光电效应，由表 中的数据可知金属铷的逸出功最小，故 C 正确；根据爱因斯坦的光电效应方程可知道从铷 打出的光电子的最大初动能最大，D 正确． 10．(2019·徐州二模)下列说法正确的是(　　) A．光电效应揭示了光的粒子性，康普顿效应揭示了光的波动性 B．玻尔原子理论提出了定态和跃迁的概念，能解释任何原子的光谱现象 C.23290 Th(钍核)经过 6 次 α 衰变和 2 次 β 衰变后变成 20882 Pb(铅核) D．一群处在 n＝4 能级的氢原子，最多可能向外辐射 6 种不同频率的光子 解析：选 D.爱因斯坦提出光子假说，认为光子是一份一份的能量，从而建立的光电效 应方程很好地解释了光电效应现象；康普顿效应也是揭示了光的粒子性，即光子和石墨中的 电子发生相互作用后，光子的频率减小，且运动方向发生改变，满足动量守恒和能量守恒， 故选项 A 错误；玻尔提出的氢原子能级结构模型，利用定态概念和能级跃迁的规律，只能 很好地解释氢原子光谱，但是无法解释其他原子的光谱现象，故选项 B 错误；钍核质量数 为 232，铅核质量数为 208，则 α 衰变次数为 x＝232－208 4 ＝6(次)，β 衰变次数为 y，y＝12＋ 82－90＝4(次)，故选项 C 错误；大量氢原子从 n＝4 向低能级跃迁，最多产生 C24＝6 种不同 频率的光子，故选项 D 正确． 二、多项选择题 11．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，下列说法 正确的是(　　) A．增大入射光的强度，光电流增大 B．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 解析：选 AD.增大入射光强度，单位时间内照射到单位面积的光电子数增加，则光电流 将增大，故选项 A 正确；光电效应是否发生取决于照射光的频率，而与照射强度无关，故 选项 B 错误；用频率为 ν 的光照射光电管阴极，发生光电效应，用频率较小的光照射时， 若光的频率仍大于极限频率，则仍会发生光电效应，故选项 C 错误；根据 hν－W 逸＝1 2mv2 可知，增加照射光频率，光电子的最大初动能也增大，故选项 D 正确． 12．(2019·高考天津卷)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 解析：选 AD.与核裂变相比轻核聚变更为安全、清洁，A 正确；自然界中最容易实现的 聚变反应是氢的同位素氘与氚的聚变，不是任意两个原子核都能发生核聚变，B 错误；两个 轻核发生聚变结合成质量较大的核时，放出巨大的能量，根据 E＝mc2 可知，聚变反应中存 在质量亏损，则总质量较聚变前减少，C 错误；两个轻核结合成质量较大的核的过程中要释 放能量，核子的平均质量减少，所以核子的比结合能增加，D 正确． 13．下列说法中正确的是(　　) A．玻尔认为氢原子的能级是量子化的 B．一个动量为 p 的电子对应的物质波波长为 hp(h 为普朗克常量) C．天然放射现象的发现揭示了原子核具有复杂的结构 D．随着温度的升高，黑体辐射强度的极大值向波长较长方向移动 答案：AC 三、非选择题 14．(1)设一对静止的正、负电子湮灭后产生两个频率相同的光子 A 和 B，已知电子质 量为 m，真空中光速为 c，普朗克常量为 h，则光子 A 的频率是________；若测得光子 A 的 波长为 λ，则光子 B 的动量大小为________． (2)原子核的能量也是量子化的，22689 Ac 能发生β衰变产生新核 22690 Th，处于激发态的新核 22690 Th 的能级图如图所示． ①写出 22689 Ac 发生β衰变的方程； ②大量 22689 Ac 发生上述衰变时，探测器能接收到γ射线谱线有几条？求出波长最长的γ 光子的能量 E. 解析：(2)①22689 Ac→22690 Th＋ 0－1e ②C23＝3，可知处于激发态的新核 22690 Th 能发出 3 种不同频率的光子，即探测器能接收 到 3 条 γ 射线谱线． 光子能量最小时对应的波长最长，故 E＝E2－E1＝0.072 1 MeV. 答案：(1) mc2 h 　 h λ　(2)①22689 Ac→22690 Th＋ 0－1e ②3 条　0.072 1 MeV 15．(2018·高考江苏卷)光电效应实验中，用波长为 λ0 的单色光 A 照射某金属板时，刚 好有光电子从金属表面逸出．当波长为λ0 2的单色光 B 照射该金属板时，光电子的最大初动能 为________，A、B 两种光子的动量之比为________．(已知谱朗克常量为 h、光速为 c) 解析：题意可知，hc λ0＝W，Ek＝2h c λ0－W＝h c λ0；光子的动量与其波长成反比，所以两种 光子动量之比为 1∶2. 答案：hc λ0　1∶2 16．(2019·无锡模拟) (1)表示放射性元素碘 131(13153 I)β 衰变的方程是________． A.13153 I→12751 Sb＋42He B.13153 I→13154 Xe＋ 0－1e C.13153 I→13053 I＋10n D.13153 I→13052 Te＋11H (2)现有四个核反应： A.21H＋31H→42He＋10n B.23592 U＋10n→X＋8936Kr＋310n C.2411Na→2412Mg＋ 0－1e D.42He＋94Be→126 C＋10n ①________是发现中子的核反应方程，________是研究原子弹的基本核反应方程， ________是研究氢弹的基本核反应方程． ②求 B 中 X 的质量数和中子数． 解析：(1)碘(13153 I)的原子核内一个中子放出一个电子，变成一个质子，质量数没有发生 变化，核电荷数增加 1，所以生成 54 号元素 13154 Xe，放出一个电子，B 选项正确． (2)①人工转变方程的特点是箭头的左边是氦核与常见元素的原子核．箭头的右边也是 常见元素的原子核．D 是查德威克发现中子的核反应方程，B 是裂变反应，是研究原子弹的 核反应方程．A 是聚变反应，是研究氢弹的核反应方程． ②由电荷数守恒和质量数守恒可以判定，X 质量数为 144，电荷数为 56，所以中子数为 144－56＝88. 答案：(1)B　(2)①D　B　A ②144　88