二轮专题复习·物理(创新版)
要点提炼
1.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。
2．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。
3．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。
4．定态间的跃迁——满足能级差
(1)从低能级(n小)跃迁到高能级(n大)，吸收能量，hν＝En大－En小。
(2)从高能级(n大)跃迁到低能级(n小)，放出能量，hν＝En大－En小。
5．氢原子电离
(1)电离态：n＝∞，E＝0。
(2)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。
如果吸收能量足够大，克服电离能后，获得自由的电子还具有动能。
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
方法一：由于β衰变不改变质量数，故可以先由质量数守恒确定α衰变的次数，再根据电荷数守恒确定β衰变的次数。
方法二：设α衰变次数为x，β衰变次数为y，根据质量数守恒和电荷数守恒列方程组求解。
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/u。
(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
光电效应的分析及其规律的应用
例1 (2020·河北省张家口一模)利用如图甲所示的电路完成光电效应实验，金属的遏止电压Uc与入射光频率ν的关系如图乙所示，图乙中U1、ν1、ν0均已知，电子电荷量用e表示。入射光频率为ν1时，下列说法正确的是( )
A．光电子的最大初动能Ek＝U1e－hν0
B．由Uc?ν图象可求得普朗克常量h＝
C．滑动变阻器的滑片P向N端移动过程中电流表示数一定一直增加
D．把电源正负极对调之后，滑动变阻器的滑片P向N端移动过程中电流表示数一定一直增加
解析 依题得，光电子的最大初动能为Ek＝U1e，故A错误；根据光电效应方程有U1e＝hν1－W0，其中W0＝hν0，可得普朗克常量为h＝，故B正确；图甲加的是反向电压，滑动变阻器的滑片P向N端移动过程中，光电管两端的反向电压增大，电流表示数可能先减小为0后不变，故C错误；把电源正负极对调之后，因为存在饱和光电流，所以向N端移动滑动变阻器滑片过程中，电流表示数可能先增大到饱和光电流后不变，故D错误。
答案 B
光电效应的四类图象分析
图象名称
图线形状
由图线直接(或间接)得到的物理量
最大初动能Ek与入射光频率ν的关系图线
①极限频率：图线与ν轴交点的横坐标νc②逸出功：图线与Ek轴交点的纵坐标的绝对值W0＝|－E|＝E③普朗克常量：图线的斜率k＝h
续表
图象名称
图线形状
由图线直接(或间接)得到的物理量
颜色相同、强度不同的光，光电流与电压的关系
①遏止电压Uc：图线与横轴交点的横坐标②饱和光电流Im：电流的最大值③最大初动能：Ek＝eUc
颜色不同的光，光电流与电压的关系
①遏止电压Uc1、Uc2②饱和光电流③最大初动能：Ek1＝eUc1，Ek2＝eUc2
遏止电压Uc与入射光频率ν的关系图线
①极限频率νc：图线与横轴的交点的横坐标值②逸出功W0：W0＝hνc③普朗克常量h：等于图线的斜率与电子电荷量的乘积，即h＝ke
备课记录：
1－1 (2018·全国卷Ⅱ)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3.00×108
m·s－1，能使锌产生光电效应的单色光的最低频率约为( )
A．1×1014
Hz
B．8×1014
Hz
C．2×1015
Hz
D．8×1015
Hz
答案 B
解析 由光电效应方程Ek＝hν－W0，得W0＝hν－Ek＝h－Ek。刚好发生光电效应的临界条件是最大初动能Ek＝0时，入射光的频率为ν0，则W0＝hν0，代入数据可得：ν0＝8×1014
Hz，故B正确。
1－2
(2020·江苏扬州3月检测)在光电效应实验中，某实验小组用同种频率的单色光，先后照射锌和银的表面，都能产生光电效应。对这两个过程，下列四个物理量中，可能相同的是( )
A.饱和光电流
B．遏止电压
C．光电子的最大初动能
D．逸出功
答案 A
解析 饱和光电流和光的强度有关，这个实验可以通过控制光的强度来实现饱和光电流相同，A正确；不同的金属其逸出功是不同的，根据光电效应方程Ek＝hν－W0，用同种频率的单色光照射金属表面，光子能量hν相同，光电子的最大初动能Ek不同，C、D错误；根据遏止电压和最大初动能关系Uc＝，可知光电子的最大初动能不同，则遏止电压也不同，B错误。
命题角度2
氢原子能级跃迁
例2 (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
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。
答案 A
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＝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，只要其动能大于或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 (2020·河南省六市二调)(多选)μ子与氢原子核(质子)构成的原子称为μ氢原子，它在原子核物理的研究中有重要作用，如图所示为μ氢原子的能级示意图。假定光子能量为E的一束光照射容器中大量处于n＝2能级的μ氢原子，μ氢原子吸收光子后，发出频率分别为ν1、ν2、ν3、ν4、ν5和ν6的光，且频率依次增大，若普朗克常量为h，则( )
A．E＝h(ν1＋ν2)
B．E＝h(ν1－ν4＋ν5)
C．E＝h(ν2＋ν4)
D．E＝h(ν6－ν3)
答案 AB
解析 设大量μ氢原子吸收光子后从n＝2能级跃迁到能量较高的m能级，然后从m能级向低能级跃迁时，发出的不同频率的光子种类有C＝＝6，解得m＝4，即μ氢原子吸收能量后先从n＝2能级跃迁到n＝4能级，然后从n＝4能级向低能级跃迁。由题意知，发出光子的频率对应的能级跃迁过程如图，由图可知E＝E4－E2＝h(ν1＋ν2)＝h(ν1－ν4＋ν5)＝h(ν6－ν4)，故A、B正确，C、D错误。
2－2 (2020·辽宁省部分重点中学协作体模拟)如图为玻尔理论的氢原子能级图，当一群处于激发态n＝3能级的氢原子向低能级跃迁时，发出的光中有两种频率的光能使某种金属产生光电效应，以下说法中正确的是( )
A．这群氢原子向低能级跃迁时能发出6种频率的光
B．这种金属的逸出功一定小于10.2
eV
C．用波长最短的光照射该金属时光电子的最大初动能一定大于3.4
eV
D．由n＝3能级跃迁到n＝2能级时产生的光一定能够使该金属产生光电效应
答案 B
解析 一群氢原子由n＝3能级的激发态向低能级跃迁时，能辐射出三种频率的光子，能量分别为12.09
eV、10.2
eV、1.89
eV，结合题意，根据光电效应方程可知，这种金属的逸出功一定小于10.2
eV，故A错误，B正确；用波长最短即光子能量为12.09
eV的光照射该金属时，其最大初动能一定大于12.09
eV－10.2
eV＝1.89
eV，故C错误；由题可知只有两种频率的光能使该金属产生光电效应，因此由n＝3能级跃迁到n＝2能级时产生的光一定不能够使该金属产生光电效应，故D错误。
高考考向2 衰变 核反应与核能的计算
命题角度1
衰变及核反应的深入理解与分析
例3 (2020·全国卷Ⅲ)(多选)1934年，约里奥—居里夫妇用α粒子轰击铝箔，首次产生了人工放射性同位素X，反应方程为He＋Al→X＋n。X会衰变成原子核Y，衰变方程为X→Y＋e。则( )
A．X的质量数与Y的质量数相等
B．X的电荷数比Y的电荷数少1
C．X的电荷数比Al的电荷数多2
D．X的质量数与Al的质量数相等
解析 设X和Y的电荷数分别为n1和n2，质量数分别为m1和m2，则反应方程和衰变方程分别为He＋Al→X＋n，X→Y＋e。根据电荷数守恒和质量数守恒，有2＋13＝n1，n1＝n2＋1，4＋27＝m1＋1，m1＝m2＋0，解得n1＝15，n2＝14，m1＝30，m2＝30。X的质量数(m1＝30)与Y的质量数(m2＝30)相等，比Al的质量数多3，故A正确，D错误；X的电荷数(n1＝15)比Y的电荷数(n2＝14)多1，比Al的电荷数多2，故B错误，C正确。
答案 AC
明确“三个易错易混点”
(1)半衰期是统计规律，对少数原子核无意义。
(2)γ射线是伴随着α衰变和β衰变由新核跃迁而产生的能量形式。
(3)β射线不是核外电子组成的，而是核内的一个中子转化成了一个质子和一个电子，电子射出形成β射线。
备课记录：
3－1 (2020·全国卷Ⅰ)(多选)下列核反应方程中，X1、X2、X3、X4代表α粒子的有( )
A．H＋H→n＋X1
B．H＋H→n＋X2
C．U＋n→Ba＋Kr＋3X3
D．n＋Li→H＋X4
答案 BD
解析 α粒子为氦原子核He，根据核反应方程遵守电荷数守恒和质量数守恒，可知A选项中的X1为He，B选项中的X2为He，C选项中的X3为中子n，D选项中的X4为He。故B、D正确。
3－2 (2020·湖北省武汉市六月测验)2020年4月1日，由于太阳光不能照射到太阳能电池板上，“玉兔二号”月球车开始进入第十六个月夜休眠期。在之后的半个月内，月球车采用同位素Pu电池为其保暖供电。Pu238是人工放射性元素，可用Np吸收一个中子得到。Pu238衰变时只放出α射线，其半衰期为88年，则( )
A．Np237吸收中子后放出电子生成Pu238
B．Pu238经一次衰变会有两个质子转变为两个中子
C．Pu238经一次衰变形成的新核含有144个中子
D．Pu238在月球环境下半衰期会发生变化
答案 A
解析 根据质量数守恒及电荷数守恒，Np吸收中子后生成Pu的核反应方程式为Np＋n→Pu＋e，根据核反应方程可知，Np237吸收中子后放出电子生成Pu238，故A正确；Pu238衰变时只放出α射线，故经一次衰变会有两个质子和两个中子结合成一个α粒子，并没有质子转化为中子，故B错误；根据质量数守恒和电荷数守恒知，Pu238经一次衰变形成的新核含有238－4＝234个核子、94－2＝92个质子，则新核含有的中子数为n＝234－92＝142，故C错误；半衰期由核内部本身的因素决定，跟原子所处的物理、化学状态无关，故D错误。
3－3 (2020·河北省唐山市一模)花岗岩、大理石等装修材料中都不同程度地含有放射性元素，下列有关放射性的说法正确的是( )
A．U衰变成Pb要经过8次β衰变和6次α衰变
B．氡的半衰期为3.8天，4个氡原子核经过7.6天后只剩下1个氡原子核
C．α射线与γ射线都是电磁波，α射线穿透本领远比γ射线弱
D．放射性元素发生β衰变时所释放的电子是原子核内的中子转化为质子时产生的
答案 D
解析 U衰变成Pb的过程中，设发生x次α衰变，y次β衰变，根据质量数守恒和电荷数守恒有238＝206＋4x，92＝82＋2x－y，解得x＝8，y＝6，即要经过8次α衰变和6次β衰变，故A错误；半衰期是对大量原子核的衰变的统计规律，对于几个原子核是不成立的，故B错误；α射线是氦核流，γ射线是电磁波，γ射线的穿透本领远比α射线强，故C错误；β衰变时，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D正确。
命题角度2
核能的分析与计算
例4 (2020·全国卷Ⅱ)氘核H可通过一系列聚变反应释放能量，其总效果可用反应式6H→2He＋2H＋2n＋43.15
MeV表示。海水中富含氘，已知1
kg海水中含有的氘核约为1.0×1022个，若全都发生聚变反应，其释放的能量与质量为M的标准煤燃烧时释放的热量相等；已知1
kg标准煤燃烧释放的热量约为2.9×107
J，1
MeV＝1.6×10－13
J，则M约为( )
A．40
kg
B．100
kg
C．400
kg
D．1000
kg
解析 氘核H可通过一系列聚变反应释放能量，其总效果可用反应式6H→2He＋2H＋2n＋43.15
MeV表示，则平均每个氘核聚变释放的能量为ε＝＝
MeV，1
kg海水中含有的氘核约为N＝1.0×1022个，全部发生聚变反应释放的总能量为E0＝Nε，由Q＝Mq可得，要释放相同的热量，需要燃烧标准煤的质量M＝＝＝
kg≈400
kg，C正确。
答案 C
核能的理解与计算
(1)比结合能越大，原子核中核子结合得越牢固，原子核越稳定。
(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的，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：
4－1 (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
答案 C
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。
4－2 原子核的比结合能随质量数的变化图象如图所示，根据该图线，下列对核能的认识正确的是( )
A．自由核子组成原子核时，其质量亏损所对应的能量不等于该原子核的结合能
B．质量较小的轻核结合成质量较大的重核时要吸收能量，质量较大的重核分裂成质量较小的轻核时要放出能量
C．质量较大的重核和质量较小的轻核平均结合能都较小，且轻核的平均结合能还有些起伏
D．一重原子核衰变成α粒子和另一原子核，衰变产物的质量之和一定大于原来重核的质量
答案 C
解析 根据爱因斯坦质能方程E＝mc2可知，自由核子组成原子核时，其质量亏损所对应的能量等于该原子核的结合能，故A错误；质量较小的轻核结合成质量较大的重核时可能出现质量亏损，例如氢核聚变，此时要放出能量，同理，质量较大的重核分裂成质量较小的轻核时也可能吸收能量，故B错误；根据题图很容易看出，质量较大的重核和质量较小的轻核的比结合能都较小，且轻核的比结合能还有些起伏，故C正确；一重原子核衰变成α粒子和另一原子核，该过程中要释放能量，根据质能方程可知衰变产物的质量之和一定小于原来重核的质量，故D错误。
4－3 (2020·江苏省常州市统测)一个静止的铀核(U)要放出一个α粒子变成钍核(Th)，已知α粒子动能为Ek1，且在核反应中释放的能量全部转化为两个粒子的动能。(已知真空中的光速为c)求：
(1)钍核的动能；
(2)该核反应中的质量亏损。
答案 (1)Ek1 (2)
解析 (1)衰变过程系统动量守恒，以α粒子的速度方向为正方向，根据动量守恒定律得：pHe－pTh＝0
根据动能与动量的关系p＝
可知＝
α粒子的质量数为4，钍核的质量数为234
则＝＝
故EkTh＝Ek1。
(2)根据动能的表达式，该核反应中释放的总能量为
E＝Ek1＋Ek1＝Ek1
由质能方程知：E＝Δmc2
解得Δm＝。
专题作业
1．(2020·福建省漳州市质检)关于原子核内部的信息，最早来自天然放射现象。人们从破解天然放射现象入手，一步步揭开了原子核的秘密。下列说法正确的是( )
A．法国物理学家贝可勒尔发现了X射线
B．德国物理学家伦琴发现，铀和含铀的矿物能够发出α射线
C．卢瑟福用α粒子轰击氮原子核，发现了质子
D．居里夫妇通过实验发现了中子
答案 C
解析 法国物理学家贝可勒尔发现了铀和含铀的矿物能够发出射线，德国物理学家伦琴发现了伦琴射线，又叫X射线，A、B错误；卢瑟福用α粒子轰击氮原子核，发现了质子，并预言了中子的存在，C正确；查德威克通过实验发现了中子，D错误。
2．(2020·广东省深圳市高三(下)第二次调研)在研究光电效应规律的实验中，用频率为ν的单色光照射光电管，测得遏止电压为U，则( )
A．若仅增大该单色光的强度，则遏止电压一定大于U
B．若改用频率为2ν的单色光照射，则遏止电压一定大于2U
C．若改用频率为2ν的单色光照射，则饱和光电流一定变为原来的2倍
D．若改用频率为0.5ν的单色光照射，则一定不能辐射出光电子
答案 B
解析 根据eU＝Ek＝hν－W0，可知遏止电压与单色光的强度无关，若仅增大该单色光的强度，则遏止电压仍为U，故A错误；若改用频率为2ν的单色光照射，则有eU′＝Ek′＝2hν－W0＝2hν－2W0＋W0＝2eU＋W0>2eU，可知遏止电压一定大于2U，故B正确；发生光电效应时，对于一定频率的光，饱和光电流的大小取决于入射光的强度，若改用频率为2ν的单色光照射，由于光强大小未知，故无法判断饱和光电流的变化情况，故C错误；根据光电效应的产生条件可知，入射光的频率大于极限频率便可发生光电效应，若改用频率为0.5ν的单色光照射，也可能发生光电效应，故D错误。
3．(2020·广西桂林市调研)一个中子与某原子核发生核反应，生成一个氘核，该反应放出的能量为Q，则氘核的比结合能为( )
A．
B．Q
C．
D．2Q
答案 A
解析 一个中子与某原子核发生核反应生成一个氘核的核反应方程为n＋H→H，自由核子结合释放的能量Q就是氘核的结合能，而氘核由两个核子组成，则它的比结合能为，故A正确，B、C、D错误。
4．(2020·贵州省黔东南自治州模拟)一块含铀矿石的质量为M，其中铀的质量为m，铀发生一系列衰变，最终生成物为铅。已知铀的半衰期为T，则经过时间T，下列说法正确的是( )
A．这块矿石的质量为0.5M
B．这块矿石的质量为0.5(M－m)
C．这块矿石中铀的质量为0.5m
D．这块矿石中铅的质量为0.5m
答案 C
解析 根据半衰期公式m余＝m()n，n为半衰期次数，可知经过1个半衰期后这块矿石中铀的质量为0.5m，生成铅的质量小于0.5m，则这块矿石的质量大于(M－0.5m)。A、B、D错误，C正确。
5．(2020·云南省玉溪市质检)对下列核过程的类型，说法正确的一项是( )
①C→N＋e
②P→S＋e
③U→Th＋He
④N＋He→O＋H
⑤U＋n→Xe＋Sr＋10n
⑥H＋H→He＋n
A．①②③属于衰变
B．③⑤属于裂变
C．④⑥属于聚变
D．④⑤⑥属于人工核转变
答案 A
解析 ①是β衰变方程；②是β衰变方程；③是α衰变方程；④是原子核的人工转变方程；⑤是重核裂变方程；⑥是轻核聚变方程。故A正确，B、C、D错误。
6.
(2020·湖北省武汉市武昌区6月调研)原子钟是利用原子跃迁产生固定频率的光进行计时的工具。据报道，中国计划在2020年6月发射最后一颗北斗卫星，这也是中国北斗三号系统的“收官之星”，这些卫星都采用星载氢原子钟。图示为氢原子的能级图，用大量处于n＝2能级的氢原子跃迁到基态时发射出的光照射光电管阴极K，测得光电管中的遏止电压为7.6
V，已知普朗克常量h＝6.63×10－34J·s，元电荷e＝1.6×10－19C，下列判断正确的是( )
A．电子从阴极K表面逸出的最大初动能为2.6
eV
B．阴极K材料的逸出功为7.6
eV
C．阴极K材料的极限频率约为6.27×1014
Hz
D．氢原子从n＝4能级跃迁到n＝2能级，发射出的光照射该光电管阴极K时能发生光电效应
答案 C
解析 电子从阴极K表面逸出的最大初动能Ek＝Uce＝7.6
eV，故A错误；处于n＝2能级的氢原子跃迁到基态时发射出的光子能量为ε＝hν＝－3.40
eV－(－13.6
eV)＝10.2
eV，据Ek＝hν－W0，得W0＝hν－Ek＝10.2
eV－7.6
eV＝2.6
eV，故B错误；根据hνc＝W0得阴极K材料的极限频率为νc＝≈6.27×1014Hz，故C正确；氢原子从n＝4能级跃迁到n＝2能级，发射出的光子能量为ε′＝hν′＝－0.85
eV－(－3.40
eV)＝2.55
eV7.
(2020·湘赣皖十五校高三下第一次联考)为了做好疫情防控工作，小区物业利用红外测温仪对出入人员进行体温检测。红外测温仪的原理是：被测物体辐射的光线只有红外线可被捕捉，并转变成电信号。图为氢原子能级示意图，已知红外线单个光子能量的最大值为1.62
eV，要使氢原子辐射出的光子可被红外测温仪捕捉，最少应给处于n＝2激发态的氢原子提供的能量为( )
A．10.20
eV
B．2.89
eV
C．2.55
eV
D．1.89
eV
答案 C
解析 处于n＝2激发态的氢原子跃迁到n＝3能级时吸收的能量为－1.51
eV－(－3.40
eV)＝1.89
eV，从n＝3能级向低能级跃迁时辐射光子的最小能量为1.89
eV>1.62
eV；处于n＝2激发态的氢原子跃迁到n＝4能级时吸收的能量为－0.85
eV－(－3.40
eV)＝2.55
eV，从n＝4能级向低能级跃迁时辐射光子的最小能量为－0.85
eV－(－1.51
eV)＝0.66
eV<1.62
eV，故选C。
8.
(2020·宁夏银川一模)科学研究中需要精确的计时工具，如氢原子钟，它的原理是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。如图所示为氢原子的能级图，则( )
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．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
C．氢原子从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
D．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
答案 D
解析 当氢原子处于不同能级时，核外电子在各处出现的概率不同，故A错误；当用能量为11
eV的电子撞击处于基态的氢原子时，氢原子可能吸收其中的10.2
eV的能量跃迁到激发态，故B错误；氢原子从n＝4能级跃迁到n＝2能级时释放的光子的能量为hν＝E4－E2＝(－0.85＋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，故C错误；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，故D正确。
9．(2020·陕西省榆林市模拟)下列说法正确的是( )
A．铀核裂变的一种核反应方程是U→Ba＋Kr＋2n
B．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
C．原子从低能级向高能级跃迁，不吸收光子也能实现
D．根据爱因斯坦的“光子说”可知，光的波长越大，光子的能量越大
答案 C
解析 铀核裂变需要用中子轰击，故A错误；德布罗意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，故B错误；受到电子或其他粒子的碰撞，原子也可能从低能级向高能级跃迁，故C正确；光子的能量ε＝hν＝h，可知光的波长越大，光子的能量越小，故D错误。
10．(2020·云南省昆明市“三诊一模”)下列说法正确的是( )
A．组成原子核的核子越多，原子核的结合能越大，原子核越稳定
B．核反应方程Na＋He→X＋Mg，X为H，该反应为α衰变
C．阴极射线可以在电场和磁场中偏转的现象，表明其本质是一种带电粒子流
D．用紫光照射某金属板能产生光电子，则用红光照射该金属板也一定能产生光电子
答案 C
解析 原子核的比结合能越大，原子核越稳定，A错误；根据核反应的质量数和电荷数守恒可知，核反应方程Na＋He→X＋Mg，X为H，该反应为原子核的人工转变方程，B错误；阴极射线可以在电场和磁场中偏转的现象，表明其本质是一种带电粒子流，C正确；用紫光照射某金属板能产生光电子，因红光的频率小于紫外线，则用红光照射该金属板不一定能产生光电子，D错误。
11．(2020·广东省佛山市高三二模)核电被视为人类解决能源问题的终极方案，我国在核电应用和研究方面目前都处于国际一流水平，以下关于轻核聚变和重核裂变的说法正确的是( )
A．经轻核聚变过程后核子的平均质量增大
B．经重核裂变过程后原子核的比结合能减小
C．经轻核聚变过程后原子核的比结合能增大
D．目前我国核电站还主要是利用轻核聚变释放的能量来发电
答案 C
解析 轻核聚变过程放出能量，有质量亏损，则经轻核聚变过程后核子的平均质量减小，A错误；经重核裂变过程后，由于放出核能，则原子核的比结合能增大，B错误；经轻核聚变过程后，由于放出核能，则原子核的比结合能增大，C正确；目前我国核电站还主要是利用重核裂变释放的能量来发电，D错误。
12.
(2019·山东省日照市模拟)一静止在匀强磁场中的原子核X，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 静止原子核发生衰变的过程动量守恒，所以衰变结束后瞬间放出的粒子和新核的动量等大反向，运动方向相反，而轨迹为两个内切圆，新核一定带正电，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＝＝，由于新核的电荷量大于电子，所以新核的轨迹半径较小，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；放出的粒子是电子，质量数是0，所以质量数之比为0∶m，D错误。
13．(2020·福建省泉州市第二次市质量检测)(多选)如图甲为研究光电效应的实验装置，用频率为ν的单色光照射光电管的阴极K，得到光电流I与光电管两端电压U的关系图线如图乙所示，已知电子电荷量的绝对值为e，普朗克常量为h，则( )
A．测量遏止电压Uc时开关S应扳向“1”
B．只增大光照强度时，图乙中Uc的值会增大
C．只增大光照强度时，图乙中I0的值会减小
D．阴极K所用材料的极限频率为
答案 AD
解析 测量遏止电压时应在光电管两端加反向电压，即开关S应扳向“1”，故A正确；由动能定理得eUc＝Ekm，由爱因斯坦光电效应方程Ekm＝hν－W0可知，图乙中Uc的值与光照强度无关，故B错误；图乙中I0的值表示饱和光电流，只增大光照强度时，饱和光电流增大，故C错误；由动能定理得eUc＝Ekm，又由爱因斯坦光电效应方程Ekm＝hν－W0可得W0＝hν－eUc，则阴极K所用材料的极限频率为ν0＝＝，故D正确。
14．(2020·江苏省南京市六校联考)(多选)下列关于四幅图的说法中，正确的是( )
A．玻尔原子理论的基本假设认为，电子绕核运行轨道的半径是任意的
B．光电效应产生的条件为：入射光的频率大于极限频率
C．电子束通过铝箔时的衍射图样证实了运动电子具有波动性
D．α粒子打到金箔时，发现少数α粒子发生了较大角度偏转，说明金原子质量大而且很坚硬
答案 BC
解析 根据玻尔理论知道，电子绕核运行的轨道不是任意的，电子有确定的轨道，且轨道是量子化的，故A错误；发生光电效应的条件是入射光频率大于金属的极限频率，故B正确；衍射是波的特有现象，电子束通过铝箔时的衍射图样证实了运动电子具有波动性，故C正确；α粒子打到金箔时，发现少数α粒子发生了较大角度偏转，说明金原子的质量绝大部分集中在很小空间范围内，且这部分物质带正电，故D错误。
15．(2020·江苏省盐城市6月模拟)(多选)运动的微观粒子具有波粒二象性，有能量E、动量p，也对应着一定的波长λ。m表示粒子的质量，下列图象正确的是( )
答案 AC
解析 能量E＝mc2＝hν＝h，则E?m图象是一个正比例函数图象，故A正确，B错误；动量p＝mc＝＝，则p?图象是一个正比例函数图象，故C正确，D错误。
16．(2020·江苏省启东市模拟)氢原子第n能级的能量为En＝，其中E1是基态能量。若某氢原子发射能量为－E1的光子后处于比基态能量高－E1的激发态，则该氢原子发射光子前处于第________能级，发射光子后处于第________能级。
答案 4 2
解析 由题意可得发射光子后氢原子能量为E＝E1＋＝E1；根据玻尔理论，氢原子发射光子前的能量为E′＝E1＋＝。根据氢原子第n能级的能量为En＝，得到发射光子前氢原子处于第4能级，发射光子后氢原子处于第2能级。
阅卷现场 对结合能与比结合能理解不清楚出错
例 (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核的比结合能约为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，He核比Li核的比结合能更大，则He核比Li核更稳定，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，故其结合能约为14
MeV，故A正确。结合能较大的核较稳定，由图可知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核结合成He核时也释放能量，故C正确。由图可知，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，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。(共100张PPT)
专题七 近代物理初步
要点提炼
高考考向
专题作业
本课结束
答案
解析
