專題突破5原子結(jié)構(gòu)和原子核【備考策略】2023年高考考綱要求選修3－5由選考變?yōu)楸乜?，這局部內(nèi)容可能在高考題中以選擇題的形式出現(xiàn)，與往年不同的是：選擇題由5個選項(xiàng)變?yōu)?個選項(xiàng)。復(fù)習(xí)時重點(diǎn)掌握氫原子能級結(jié)構(gòu)和能級公式；光電效應(yīng)規(guī)律和愛因斯坦光電效應(yīng)方程；核反響方程式的書寫；原子核的衰變及半衰期；結(jié)合能和核能的計算等。氫原子能級光電效應(yīng)[規(guī)律方法]1.玻爾理論的根本內(nèi)容能級假設(shè)：氫原子En＝eq\f(E1,n2)，n為量子數(shù)躍遷假設(shè)：hν＝E末－E初軌道量子化假設(shè)：氫原子rn＝n2r1，n為量子數(shù)2.愛因斯坦光電效應(yīng)方程及圖象表示圖1(1)Ek＝hν－W0(2)用圖象表示光電效應(yīng)方程(如圖1所示)①極限頻率：圖線與ν軸交點(diǎn)的橫坐標(biāo)ν0②逸出功：圖線與Ek軸交點(diǎn)的縱坐標(biāo)的值W0＝E③普朗克常量：圖線的斜率k＝h3.解決氫原子能級躍遷問題的技巧(1)原子躍遷時，所吸收或釋放的光子能量只能等于兩能級之間的能量差。(2)原子電離時，所吸收的能量可以大于或等于某一能級能量的絕對值。(3)一群原子和一個原子不同，它們的核外電子向基態(tài)躍遷時發(fā)射光子的種類N＝Ceq\o\al(2,n)＝eq\f(n〔n－1〕,2)。[精典題組]1.氫原子的局部能級如圖2所示，氫原子吸收以下能量可以從基態(tài)躍遷到n＝2能級的是()圖2A.10.2eVB.3.4eVC.1.89eVD.1.51eV解析由玻爾的躍遷理論知，從基態(tài)躍遷到n＝2能級需吸收的能量為兩個能級的差，ΔE＝－3.4eV－(－13.6eV)＝10.2eV，應(yīng)選A。答案A2.(多項(xiàng)選擇)[2023·山東理綜，39(1)]氫原子能級如圖3，當(dāng)氫原子從n＝3躍遷到n＝2的能級時，輻射光的波長為656nm。以下判斷正確的選項(xiàng)是()圖3A.氫原子從n＝2躍遷到n＝1的能級時，輻射光的波長大于656nmB.用波長為325nm的光照射，可使氫原子從n＝1躍遷到n＝2的能級C.一群處于n＝3能級上的氫原子向低能級躍遷時最多產(chǎn)生3種譜線D.用波長為633nm的光照射，不能使氫原子從n＝2躍遷到n＝3的能級解析由玻爾的能級躍遷公式Em－En＝hν＝heq\f(c,λ)得：E3－E2＝heq\f(c,λ1)，E2－E1＝heq\f(c,λ2)，又λ1＝656nm，結(jié)合能級圖上的能級值解得λ2＝122nm<656nm，故A、B均錯，D對；根據(jù)Ceq\o\al(2,3)＝3可知，一群處于n＝3能級氫原子向低級躍遷，輻射的光子頻率最多3種，故C對。答案CD3.如圖4所示，當(dāng)弧光燈發(fā)出的光經(jīng)一狹縫后，在鋅板上形成明暗相間的條紋，同時與鋅板相連的驗(yàn)電器鋁箔有張角，那么該實(shí)驗(yàn)()圖4A.只能證明光具有波動性B.只能證明光具有粒子性C.只能證明光能夠發(fā)生衍射D.證明光具有波粒二象性解析弧光燈發(fā)出的光經(jīng)一狹縫后，在鋅板上形成明暗相間的條紋，這是光的衍射，證明了光具有波動性，驗(yàn)電器鋁箔有張角，說明鋅板發(fā)生了光電效應(yīng)，那么證明了光具有粒子性，所以該實(shí)驗(yàn)證明了光具有波粒二象性，D正確。答案D4.(多項(xiàng)選擇)在光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)中，用頻率為ν的光照射光電管陰極，發(fā)生了光電效應(yīng)，以下說法正確的選項(xiàng)是()A.增大入射光的強(qiáng)度，光電流增大B.減小入射光的強(qiáng)度，光電效應(yīng)現(xiàn)象消失C.改用頻率小于ν的光照射，一定不發(fā)生光電效應(yīng)D.改用頻率大于ν的光照射，光電子的最大初動能變大解析用頻率為ν的光照射光電管陰極，發(fā)生光電效應(yīng)，改用頻率較小的光照射時，有可能發(fā)生光電效應(yīng)，故C錯誤；據(jù)hν＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,max)＋W可知增加照射光頻率，光電子最大初動能增大，故D正確；增大入射光強(qiáng)度，單位時間內(nèi)照射到單位面積的光電子數(shù)增加，那么光電流將增大，故A正確；光電效應(yīng)是否發(fā)生與照射光頻率有關(guān)而與照射光強(qiáng)度無關(guān)，故B錯誤。答案AD5.愛因斯坦因提出了光量子概念并成功地解釋光電效應(yīng)的規(guī)律而獲得1921年諾貝爾物理學(xué)獎。某種金屬逸出光電子的最大初動能Ekm與入射光頻率ν的關(guān)系如圖5所示，其中ν0為極限頻率。從圖中可以確定的是()圖5A.逸出功與ν有關(guān)B.Ekm與入射光強(qiáng)度成正比C.當(dāng)ν<ν0時，會逸出光電子D.圖中直線的斜率與普朗克常量有關(guān)解析由愛因斯坦光電效應(yīng)方程Ek＝hν－W0和W0＝hν0(W0為金屬的逸出功)可得，Ek＝hν－h(huán)ν0，可見圖象的斜率表示普朗克常量，D正確；只有ν≥ν0時才會發(fā)生光電效應(yīng)，C錯；金屬的逸出功只和金屬的極限頻率有關(guān)，與入射光的頻率無關(guān)，A錯；最大初動能取決于入射光的頻率，而與入射光的強(qiáng)度無關(guān)，B錯。答案D原子核的衰變及半衰期[規(guī)律方法]1.衰變規(guī)律及實(shí)質(zhì)(1)α衰變和β衰變的比擬衰變類型α衰變β衰變衰變方程eq\o\al(M,Z)X→eq\o\al(M－4,Z－2)Y＋eq\o\al(4,2)Heeq\o\al(M,Z)X→MZ＋1Y＋eq\o\al(0,－1)e衰變實(shí)質(zhì)2個質(zhì)子和2個中子結(jié)合成一個整體射出中子轉(zhuǎn)化為質(zhì)子和電子2eq\o\al(1,1)H＋2eq\o\al(1,0)n→eq\o\al(4,2)Heeq\o\al(1,0)n→eq\o\al(1,1)H＋eq\o\al(0,－1)e衰變規(guī)律電荷數(shù)守恒、質(zhì)量數(shù)守恒(2)γ射線：γ射線經(jīng)常是伴隨著α衰變或β衰變同時產(chǎn)生的。2.半衰期(1)影響因素：放射性元素衰變的快慢是由核內(nèi)部自身的因素決定的，跟原子所處的化學(xué)狀態(tài)和外部條件沒有關(guān)系。(2)公式：N余＝N原·(eq\f(1,2))eq\f(t,τ)m余＝m原·(eq\f(1,2))eq\f(t,τ)t表示衰變時間，τ表示半衰期。3.衰變次數(shù)確實(shí)定方法先由質(zhì)量數(shù)的改變確定α衰變的次數(shù)，然后再根據(jù)衰變規(guī)律確定β衰變的次數(shù)。[精典題組]1.(多項(xiàng)選擇)關(guān)于天然放射性，以下說法正確的選項(xiàng)是()A.原子序數(shù)小于83的元素都不能發(fā)生衰變B.放射性元素的半衰期與外界的溫度有關(guān)C.放射性元素與別的元素形成化合物時仍具有放射性且半衰期不變D.一個原子核在一次衰變中可同時放出α和γ兩種射線或者β和γ兩種射線解析原子序數(shù)小于83的元素也有可能發(fā)生衰變，故A錯誤；放射性元素的半衰期由原子核內(nèi)部的結(jié)構(gòu)決定，與外界物理作用及化學(xué)性質(zhì)等無關(guān)，故B錯誤，C正確；一個原子核在一次衰變中，要么是α衰變、要么是β衰變，并同時伴隨著能量的釋放，即γ射線，故D正確。答案CD2.(2023·北京理綜，14)以下核反響方程中，屬于α衰變的是()A.eq\o\al(14,)7N＋eq\o\al(4,2)He→eq\o\al(17,)8O＋eq\o\al(1,1)HB.eq\o\al(238,92)U→eq\o\al(234,90)Th＋eq\o\al(4,2)HeC.eq\o\al(2,1)H＋eq\o\al(3,1)H→eq\o\al(4,2)He＋eq\o\al(1,0)nD.eq\o\al(234,90)Th→eq\o\al(234,91)Pa＋0－1e解析α衰變是重核自發(fā)的發(fā)出α粒子的天然放射現(xiàn)象，其中α粒子是eq\o\al(4,2)He，所以B正確；A為人工轉(zhuǎn)變，C為輕核的聚變，D是β衰變，故A、C、D皆錯誤。答案B3.eq\o\al(238,92)U放射性衰變有多種可能途徑，其中一種途徑是先變成eq\o\al(210,83)Bi，而eq\o\al(210,83)Bi可以經(jīng)一次衰變變成eq\o\al(210,a)X(X代表某種元素)，也可以經(jīng)一次衰變變成eq\o\al(b,81)Ti，eq\o\al(210,a)X和eq\o\al(b,81)Ti最后都變成eq\o\al(206,82)Pb，衰變路徑如圖6所示，那么圖中()圖6A.a＝82，b＝211B.①是β衰變，②是α衰變C.①是α衰變，②是β衰變D.eq\o\al(b,81)Ti經(jīng)過一次α衰變變成eq\o\al(206,82)Pb解析由eq\o\al(210,83)Bi衰變?yōu)閑q\o\al(210,a)X，質(zhì)量數(shù)沒有變化，所以①是β衰變，根據(jù)核電荷數(shù)守恒同時可判斷a＝84；由eq\o\al(210,)eq\a\vs4\al(83)Bi衰變?yōu)閑q\o\al(b,81)Ti，因?yàn)楹穗姾蓴?shù)減2，可判斷②為α衰變，同時可判斷b＝206，所以A、C兩項(xiàng)錯誤，B項(xiàng)正確；eq\o\al(b,81)Ti經(jīng)過一次β衰變變成eq\o\al(206,82)Pb，D項(xiàng)錯誤。答案B4.碘131的半衰期約為8天，假設(shè)某藥物含有質(zhì)量為m的碘131，經(jīng)過32天后，該藥物中碘131的含量大約還有()A.eq\f(m,4)B.eq\f(m,8)C.eq\f(m,16)D.eq\f(m,32)解析由半衰期公式m′＝m(eq\f(1,2))eq\f(t,τ)可知，m′＝m(eq\f(1,2))eq\f(32,8)＝eq\f(1,16)m，應(yīng)選項(xiàng)C正確。答案C核反響與核能[規(guī)律方法]3.核能的計算方法eq\x(\a\al(書寫核反,應(yīng)方程))→eq\x(\a\al(計算質(zhì)量,虧損Δm))→eq\x(\a\al(利用ΔE＝Δmc2,計算釋放的核能))(1)根據(jù)ΔE＝Δmc2計算，計算時Δm的單位是“kg〞，c的單位是“m/s〞，ΔE的單位是“J〞。(2)根據(jù)ΔE＝Δm×931.5MeV計算。因1原子質(zhì)量單位(u)相當(dāng)于931.5MeV的能量，所以計算時Δm的單位是“u〞，ΔE的單位是“MeV〞。[精典題組]1.(多項(xiàng)選擇)能源是社會開展的根底，開展核能是解決能源問題的途徑之一。以下釋放核能的反響方程，表述正確的有()A.eq\o\al(3,1)H＋eq\o\al(2,1)H→eq\o\al(4,2)He＋eq\o\al(1,0)n是核聚變反響B(tài).eq\o\al(3,1)H＋eq\o\al(2,1)H→eq\o\al(4,2)He＋eq\o\al(1,0)n是β衰變C.eq\o\al(235,)92U＋eq\o\al(1,0)n→eq\o\al(144,)56Ba＋eq\o\al(89,36)Kr＋3eq\o\al(1,0)n是核裂變反響D.eq\o\al(235,)92U＋eq\o\al(1,0)n→eq\o\al(140,)54Xe＋eq\o\al(94,38)Sr＋2eq\o\al(1,0)n是α衰變解析β衰變時釋放出電子(0－1e)，α衰變時釋放出氦原子核(eq\o\al(4,2)He)，可知選項(xiàng)B、D錯誤；選項(xiàng)A中一個氚核和一個氘核結(jié)合成一個氦核并釋放出一個中子是典型的核聚變反響；選項(xiàng)C中一個U235原子核吸收一個中子，生成一個Ba原子核和一個Kr原子核并釋放出三個中子是核裂變反響，A、C正確。答案AC2.(多項(xiàng)選擇)鈾核裂變是核電站核能的重要來源，其一種裂變反響式是eq\o\al(235,92)U＋eq\o\al(1,0)n→eq\o\al(144,56)Ba＋eq\o\al(89,36)Kr＋3eq\o\al(1,0)n。以下說法正確的有()A.上述裂變反響中伴隨著中子放出B.鈾塊體積對鏈?zhǔn)椒错懙陌l(fā)生無影響C.鈾核的鏈?zhǔn)椒错懣扇斯た刂艱.鈾核的半衰期會受到環(huán)境溫度的影響解析eq\o\al(1,0)n表示中子，反響式中有eq\o\al(1,0)n放出，A項(xiàng)正確；當(dāng)鈾塊體積小于臨界體積時鏈?zhǔn)椒错懖粫l(fā)生，B項(xiàng)錯誤；鈾核的核反響中釋放出的快中子被減速劑減速后變?yōu)槁凶樱凶訒烩櫤宋瞻l(fā)生鏈?zhǔn)椒错?，減速劑可由人工控制，C項(xiàng)正確；鈾核的半衰期只由自身決定，而與其他外部因素?zé)o關(guān)，D項(xiàng)錯誤。答案AC3.氦原子的質(zhì)量為MHeu，電子的質(zhì)量為meu，質(zhì)子的質(zhì)量為mpu，中子的質(zhì)量為mnu，u為原子質(zhì)量單位，且由愛因斯坦質(zhì)能方程E＝mc2可知：1u對應(yīng)于931.5MeV的能量，假設(shè)取光速c＝3×108m/s，那么兩個質(zhì)子和兩個中子聚變成一個氦核，釋放的能量為()A.[2(mp＋mn)－MHe]×931.5MeVB.[2(mp＋mn＋me)－MHe]×931.5MeVC.[2(mp＋mn＋me)－MHe]·c2JD.[2(mp＋mn)－MHe]·c2J解析核反響方程為2eq\o\al(1,1)H＋2eq\o\al(1,0)n→eq\o\al(4,2)He，質(zhì)量虧損Δm＝2(mp＋mn)－(MHe－2me)＝2(mp＋mn＋me)－MHe，所以釋放的能量為ΔE＝Δm×931.5MeV＝[2(mp＋mn＋me)－MHe]×931.5MeV，選項(xiàng)B正確。答案B4.靜止的氡核eq\o\al(222,86)Rn放出α粒子后變成釙核eq\o\al(218,84)Po，α粒子動能為E0。假設(shè)衰變放出的能量全部變?yōu)榉礇_核和α粒子的動能，真空中的光速為c，那么該反響中的質(zhì)量虧損為()A.eq\f(4E0,218c2)B.0C.eq\f(222E0,218c2)D.eq\f(218E0,222c2)解析由于衰變過程中動量守恒，那么反沖核和α粒子的動量大小相等，由Ek＝eq\f(p2,2m)∝eq\f(1,m)可得它們的動能之比為eq\f(4,218)，因此衰變釋放的總能量是eq\f(222E0,218c2)，由質(zhì)能方程ΔE＝Δmc2可得質(zhì)量虧損Δm＝eq\f(222E0,218c2)。即正確答案為C項(xiàng)。答案C1.[2023·全國卷Ⅰ，35(1)]現(xiàn)用某一光電管進(jìn)行光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)，當(dāng)用某一頻率的光入射時，有光電流產(chǎn)生。以下說法正確的選項(xiàng)是()A.保持入射光的頻率不變，入射光的光強(qiáng)變大，飽和光電流變大B.入射光的頻率變高，飽和光電流變大C.入射光的頻率變高，光電子的最大初動能變大D.保持入射光的光強(qiáng)不變，不斷減小入射光的頻率，始終有光電流產(chǎn)生E.遏止電壓的大小與入射光的頻率有關(guān)，與入射光的光強(qiáng)無關(guān)解析在發(fā)生光電效應(yīng)時，飽和光電流大小由光照強(qiáng)度來決定，與頻率無關(guān)，光照強(qiáng)度越大飽和光電流越大，因此A正確，B錯誤；根據(jù)Ekm＝hν－W可知，對于同一光電管，逸出功W不變，當(dāng)頻率變高，最大初動能Ekm變大，因此C正確；由光電效應(yīng)規(guī)律可知，當(dāng)頻率低于截止頻率時無論光照強(qiáng)度多大，都不會有光電流產(chǎn)生，因此D錯誤；由Ekm＝eUc和Ekm＝hν－W，得hν－W＝eUc，遏制電壓只與入射光頻率有關(guān)，與入射光強(qiáng)無關(guān)，因此E正確。答案ACE2.[2023·全國卷Ⅲ，35(1)]一靜止的鋁原子核eq\o\al(27,13)Al俘獲一速度為1.0×107m/s的質(zhì)子p后，變?yōu)樘幱诩ぐl(fā)態(tài)的硅原子核eq\o\al(28,14)Si。以下說法正確的選項(xiàng)是()A.核反響方程為p＋eq\o\al(27,13)Al→eq\o\al(28,14)SiB.核反響過程中系統(tǒng)動量守恒C.核反響過程中系統(tǒng)能量不守恒D.核反響前后核子數(shù)相等，所以生成物的質(zhì)量等于反響物的質(zhì)量之和E.硅原子核速度的數(shù)量級為105m/s，方向與質(zhì)子初速度的方向一致解析根據(jù)質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)守恒可得，核反響方程為p＋eq\o\al(27,13)Al→eq\o\al(28,14)Si，A正確；核反響過程中釋放的核力遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于外力，故系統(tǒng)動量守恒，B正確；核反響過程中系統(tǒng)能量守恒，C錯誤；由于反響過程中，要釋放大量的能量，伴隨著質(zhì)量虧損，所以生成物的質(zhì)量小于反響物的質(zhì)量之和，D錯誤；由動量守恒可知，mv＝28mv′，解得v′≈3.6×105m/s，硅原子核速度的數(shù)量級為105m/s方向與質(zhì)子初速度的方向一致，故E正確。答案ABE3.(2023·江蘇單科)貝克勒爾在120年前首先發(fā)現(xiàn)了天然放射現(xiàn)象，如今原子核的放射性在眾多領(lǐng)域中有著廣泛應(yīng)用。以下屬于放射性衰變的是()A.eq\o\al(14,6)C→eq\o\al(14,7)N＋eq\o\al(0,－1)eB.eq\o\al(235,92)U＋eq\o\al(1,0)n→eq\o\al(139,53)I＋eq\o\al(95,39)Y＋2eq\o\al(1,0)nC.eq\o\al(2,1)H＋eq\o\al(3,1)H→eq\o\al(4,2)He＋eq\o\al(1,0)nD.eq\o\al(4,2)He＋eq\o\al(27,13)Al→eq\o\al(30,15)P＋eq\o\al(1,0)n解析A屬于β衰變，B屬于裂變，C是聚變，D是原子核的人工轉(zhuǎn)變，應(yīng)選A項(xiàng)。答案A4.(多項(xiàng)選擇)(2023·天津理綜，6)物理學(xué)家通過對實(shí)驗(yàn)的深入觀察和研究，獲得正確的科學(xué)認(rèn)知，推動物理學(xué)的開展，以下說法符合事實(shí)的是()A.赫茲通過一系列實(shí)驗(yàn)，證實(shí)了麥克斯韋關(guān)于光的電磁理論B.查德威克用α粒子轟擊eq\o\al(14,7)N獲得反沖核eq\o\al(17,8)O，發(fā)現(xiàn)了中子C.貝克勒爾發(fā)現(xiàn)的天然放射性現(xiàn)象，說明原子核有復(fù)雜結(jié)構(gòu)D.盧瑟福通過對陰極射線的研究，提出了原子核式結(jié)構(gòu)模型解析麥克斯韋預(yù)言了電磁波的存在，赫茲通過實(shí)驗(yàn)證實(shí)了麥克斯韋的電磁理論，選項(xiàng)A正確；盧瑟福用α粒子轟擊eq\o\al(14,7)N，獲得反沖核eq\o\al(17,8)O，發(fā)現(xiàn)了質(zhì)子，選項(xiàng)B錯誤；貝克勒爾發(fā)現(xiàn)的天然放射性現(xiàn)象，說明原子核具有復(fù)雜結(jié)構(gòu)，選項(xiàng)C正確；盧瑟福通過對α粒子散射實(shí)驗(yàn)的研究，提出了原子的核式結(jié)構(gòu)模型，選項(xiàng)D錯誤。答案AC5.[2023·福建理綜，30(1)]以下有關(guān)原子結(jié)構(gòu)和原子核的認(rèn)識，其中正確的選項(xiàng)是()A.γ射線是高速運(yùn)動的電子流B.氫原子輻射光子后，其繞核運(yùn)動的電子動能增大C.太陽輻射能量的主要來源是太陽中發(fā)生的重核裂變D.eq\o\al(210,)83Bi的半衰期是5天，100克eq\o\al(210,)83Bi經(jīng)過10天后還剩下50克解析γ射線是光子流，選項(xiàng)A錯誤；氫原子輻射光子后能量減小，軌道半徑減小，其繞核運(yùn)動的電子動能增大，總能量減小，選項(xiàng)B正確；太陽輻射能量的主要來源是太陽中發(fā)生的氫核聚變，選項(xiàng)C錯誤；由m＝eq\f(m0,2n)，n＝eq\f(t,T)得m＝eq\f(m0,22)＝eq\f(100,4)g＝25g，選項(xiàng)D錯誤。答案B6.(多項(xiàng)選擇)(2023·廣東理綜，18)科學(xué)家使用核反響獲取氚，再利用氘和氚的核反響獲得能量，核反響方程分別為：X＋Y→eq\o\al(4,2)He＋eq\o\al(3,1)H＋4.9MeV和eq\o\al(2,1)H＋eq\o\al(3,1)H→eq\o\al(4,2)He＋X＋17.6MeV，以下表述正確的有()A.X是中子B.Y的質(zhì)子數(shù)是3，中子數(shù)是6C.兩個核反響都沒有質(zhì)量虧損D.氘和氚的核反響是核聚變反響解析設(shè)eq\o\al(A,Z)X、eq\o\al(A′,Z′)Y，由質(zhì)量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒有：A＋A′＝4＋3，2＋3＝A＋4，Z＋Z′＝2＋1，1＋1＝2＋Z，可得A＝1，A′＝6，Z＝0，Z′＝3，故X是中子，Y是eq\o\al(6,3)Li，A正確；由eq\o\al(6,3)Li知Y的質(zhì)子數(shù)、中子數(shù)都是3，故B錯誤；兩個核反響中都釋放了能量，故都有質(zhì)量虧損，C錯誤；氘和氚的核反響中質(zhì)量較小的核合成了質(zhì)量較大的核，故D正確。答案AD7.[2023·江蘇單科，12C(1)]鈣和鉀的截止頻率分別為7.73×1014Hz和5.44×1014Hz，在某種單色光的照射下兩種金屬均發(fā)生光電效應(yīng)，比擬它們外表逸出的具有最大初動能的光電子，鈣逸出的光電子具有較大的()A.波長B.頻率C.能量D.動量解析由愛因斯坦光電效應(yīng)方程hν＝W0＋eq\f(1,2)mveq\o\al(2,m)，又由W0＝hν0，可得光電子的最大初動能eq\f(1,2)mveq\o\al(2,m)＝hν－h(huán)ν0，由于鈣的截止頻率大于鉀的截止頻率，所以鈣逸出的光電子的最大初動能較小，因此它具有較小的能量、頻率和動量，B、C、D錯；又由c＝λf可知光電子頻率較小時，波長較大，A對。答案A8.(2023·北京理綜，14)質(zhì)子、中子和氘核的質(zhì)量分別為m1、m2和m3，當(dāng)一個質(zhì)子和一個中子結(jié)合成氘核時，釋放的能量是(c表示真空中的光速)()A.(m1＋m2－m3)cB.(m1－m2－m3)cC.(m1＋m2－m3)c2D.(m1－m2－m3)c2解析由質(zhì)能方程知，該反響釋放核能ΔE＝Δmc2＝(m1＋m2－m3)c2，故C對，A、B、D均錯。答案C選擇題(1～8題為單項(xiàng)選擇題，9～15題為多項(xiàng)選擇題)1.關(guān)于光電效應(yīng)，以下說法正確的選項(xiàng)是()A.極限頻率越大的金屬材料逸出功越大B.只要光照射的時間足夠長，任何金屬都能產(chǎn)生光電效應(yīng)C.從金屬外表逸出的光電子的最大初動能越大，這種金屬的逸出功越小D.入射光的光強(qiáng)一定時，頻率越高，單位時間內(nèi)逸出的光電子數(shù)就越多解析逸出功W＝hν0，W∝ν0，A正確；只有照射光的頻率ν大于金屬極限頻率ν0，才能產(chǎn)生光電效應(yīng)現(xiàn)象，B錯；由光電效應(yīng)方程hν＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,max)＋W知，因ν不確定時，無法確定eq\f(1,2)mveq\o\al(2,max)與W的關(guān)系，C錯；光強(qiáng)E＝nhν，ν越大，E一定，那么光子數(shù)n越小，單位時間內(nèi)逸出的光電子數(shù)就越少，D錯。答案A2.鈾是常用的一種核燃料，假設(shè)它的原子核發(fā)生了如下的裂變反響；eq\o\al(235,92)U＋eq\o\al(1,0)n→a＋b＋2eq\o\al(1,0)n那么a＋b可能是()A.eq\o\al(140,54)Xe＋eq\o\al(93,36)KrB.eq\o\al(141,56)Ba＋eq\o\al(93,36)KrC.eq\o\al(141,56)Ba＋eq\o\al(93,38)SrD.eq\o\al(140,54)Xe＋eq\o\al(94,38)Sr解析根據(jù)核反響中的質(zhì)量數(shù)守恒可知，a＋b的質(zhì)量數(shù)應(yīng)為235＋1－2＝234，質(zhì)子數(shù)應(yīng)為92，A項(xiàng)中的質(zhì)量數(shù)為140＋93＝233，B項(xiàng)中質(zhì)量數(shù)是141＋92＝233，C項(xiàng)中質(zhì)量數(shù)為141＋93＝234，質(zhì)子數(shù)為56＋38＝94，D項(xiàng)中質(zhì)量數(shù)為140＋94＝234，質(zhì)子數(shù)為54＋38＝92，綜上可知，答案為D。答案D3.在光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)中，用同一種單色光，先后照射鋅和銀的外表，都能發(fā)生光電效應(yīng)。對于這兩個過程，以下四個物理過程中，一定相同的是()A.遏止電壓B.飽和光電流C.光電子的最大初動能D.逸出功解析同一種單色光照射不同的金屬，入射光的頻率和光子能量一定相同，金屬逸出功不同，根據(jù)光電效應(yīng)方程Ekm＝hν－W0知，最大初動能不同，那么遏止電壓不同；同一種單色光照射，入射光的強(qiáng)度相同，所以飽和光電流相同。應(yīng)選B。答案B4.如圖1所示是某原子的能級圖，a、b、c為原子躍遷所發(fā)出的三種波長的光。在以下該原子光譜的各選項(xiàng)中，譜線從左向右的波長依次增大，那么正確的選項(xiàng)是()圖1解析根據(jù)玻爾的原子躍遷公式heq\f(c,λ)＝Em－En可知，兩個能級間的能量差值越大，輻射光的波長越短，從圖中可看出，能量差值最大的是E3－E1，輻射光的波長a最短，能量差值最小的是E3－E2，輻射光的波長b最長，所以譜線從左向右的波長依次增大的是a、c、b，C正確。答案B5.核能作為一種新能源在現(xiàn)代社會中已不可缺少，我國在完善核電平安根底上將加大核電站建設(shè)。核泄漏中的钚(Pu)是一種具有放射性的超鈾元素，它可破壞細(xì)胞基因，提高罹患癌癥的風(fēng)險。钚的一種同位素eq\o\al(239,94)Pu的半衰期為24100年，其衰變方程為eq\o\al(239,94)Pu→X＋eq\o\al(4,2)He＋γ，以下說法中正確的選項(xiàng)是()A.X原子核中含有92個中子B.100個eq\o\al(239,94)Pu經(jīng)過24100年后一定還剩余50個C.由于衰變時釋放巨大能量，根據(jù)E＝mc2，衰變過程總質(zhì)量增加D.衰變發(fā)出的γ射線是波長很短的光子，具有很強(qiáng)的穿透能力解析根據(jù)核反響過程中質(zhì)量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒可得，X原子核中含有92個質(zhì)子，235個核子，那么中子數(shù)為235－92＝143(個)，選項(xiàng)A錯誤；半衰期是大量原子核衰變時的統(tǒng)計規(guī)律，100個eq\o\al(239,94)Pu經(jīng)過24100年后不一定還剩余50個，選項(xiàng)B錯誤；由于衰變時釋放巨大能量，衰變過程總質(zhì)量減少，選項(xiàng)C錯誤；衰變發(fā)出的γ射線是波長很短的光子，具有很強(qiáng)的穿透能力，選項(xiàng)D正確。答案D6.如圖2所示為氫原子能級示意圖，現(xiàn)有大量的氫原子處于n＝4的激發(fā)態(tài)，當(dāng)向低能級躍遷時輻射出假設(shè)干種不同頻率的光，以下說法正確的選項(xiàng)是()圖2A.這些氫原子總共可輻射出3種不同頻率的光B.由n＝2能級躍遷到n＝1能級產(chǎn)生的光頻率最小C.由n＝4能級躍遷到n＝1能級產(chǎn)生的光最容易發(fā)生衍射現(xiàn)象D.用n＝2能級躍遷到n＝1能級輻射出的光照射逸出功為6.34eV的金屬鉑能發(fā)生光電效應(yīng)解析由原子躍遷、光電效應(yīng)的規(guī)律分析。這些氫原子向低能級躍遷時可輻射出6種光子，A錯誤；由n＝4能級躍遷到n＝3能級產(chǎn)生的光子能量最小，光頻率最小，B錯誤；由n＝4能級躍遷到n＝1能級產(chǎn)生的光子能量最大，光頻率最大，光波長最小，最不容易發(fā)生衍射現(xiàn)象，C錯誤；由n＝2能級躍遷到n＝1能級輻射出的光子能量為10.20eV>6.34eV，所以能使金屬鉑發(fā)生光電效應(yīng)，D正確。答案D7.氫原子從能級m躍遷到能級n時輻射紅光的頻率為ν1，從能級n躍遷到能級k時吸收紫光的頻率為ν2，普朗克常量為h，假設(shè)氫原子從能級k躍遷到能級m，那么()A.吸收光子的能量為hν1＋hν2B.輻射光子的能量為hν1＋hν2C.吸收光子的能量為hν2－h(huán)ν1D.輻射光子的能量為hν2－h(huán)ν1解析氫原子從能級m躍遷到能級n時輻射紅光，說明能級m高于能級n，而從能級n躍遷到能級k時吸收紫光，說明能級k也比能級n高，而紫光的頻率ν2大于紅光的頻率ν1，所以hν2>hν1，因此能級k比能級m高，所以假設(shè)氫原子從能級k躍遷到能級m，應(yīng)輻射光子，且光子能量應(yīng)為hν2－h(huán)ν1。應(yīng)選項(xiàng)D正確。答案D8.一中子與一質(zhì)量數(shù)為A(A>1)的原子核發(fā)生彈性正碰。假設(shè)碰前原子核靜止，那么碰撞前與碰撞后中子的速率之比為()A.eq\f(A＋1,A－1)B.eq\f(A－1,A＋1)C.eq\f(4A,〔A＋1〕2)D.eq\f(〔A＋1〕2,〔A－1〕2)解析設(shè)中子的質(zhì)量為m，那么被碰原子核的質(zhì)量為Am，兩者發(fā)生彈性碰撞，據(jù)動量守恒，有mv0＝mv1＋Amv′，據(jù)動能守恒，有eq\f(1,2)mveq\o\al(2,0)＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,1)＋eq\f(1,2)Amv′2。解以上兩式得v1＝eq\f(1－A,1＋A)v0。假設(shè)只考慮速度大小，那么中子的速率為v1＝eq\f(A－1,A＋1)v0，故中子前、后速率之比為eq\f(A＋1,A－1)，應(yīng)選項(xiàng)A正確。答案A9.氘核、氚核、中子、氦核的質(zhì)量分別是m1、m2、m3和m4，如果氘核和氚核結(jié)合生成氦核，那么以下說法中正確的選項(xiàng)是()A.核反響方程式為eq\o\al(2,1)H＋eq\o\al(3,1)H→eq\o\al(4,2)He＋eq\o\al(1,0)nB.這是一個裂變反響C.核反響過程中的質(zhì)量虧損Δm＝m1＋m2－m3D.核反響過程中釋放的核能ΔE＝(m1＋m2－m3－m4)c2解析由氘核和氚核的結(jié)合以及電荷數(shù)、質(zhì)量數(shù)守恒可知選項(xiàng)A正確；該核反響為聚變反響，選項(xiàng)B錯誤；核反響過程中的質(zhì)量虧損為Δm＝m1＋m2－m3－m4，選項(xiàng)C錯誤；由愛因斯坦質(zhì)能方程可知核反響過程中釋放的核能ΔE＝Δmc2，可知選項(xiàng)D正確。答案AD10.以下說法正確的選項(xiàng)是()A.一個氫原子從n＝3的能級發(fā)生躍遷，可能只輻射一種頻率的光子B.太陽輻射的能量主要來自太陽內(nèi)部的聚變反響C.比結(jié)合能越小，表示原子核中核子結(jié)合得越牢固，原子核越穩(wěn)定D.鈾核(eq\o\al(238,92)U)衰變?yōu)殂U核(eq\o\al(206,82)Pb)，要經(jīng)過8次α衰變和10次β衰變解析一個氫原子從n＝3的能級發(fā)生躍遷，可能輻射一種或者兩種頻率的光子，選項(xiàng)A正確；太陽輻射的能量是氫核聚變產(chǎn)生的能量，選項(xiàng)B正確；比結(jié)合能越大，核子結(jié)合得越牢固，原子核越穩(wěn)定，選項(xiàng)C錯誤；根據(jù)電荷數(shù)守恒和質(zhì)量數(shù)守恒，α衰變的次數(shù)為eq\f(238－206,4)＝8次，β衰變的次數(shù)為8×2－(92－82)＝6次，選項(xiàng)D正確。答案ABD11.以下說法正確的選項(xiàng)是()A.發(fā)現(xiàn)中子的核反響方程是eq\o\al(9,4)Be＋eq\o\al(4,2)He→eq\o\al(12,6)C＋eq\o\al(1,0)nB.20個eq\o\al(238,92)U的原子核經(jīng)過兩個半衰期后剩下5個eq\o\al(238,92)UC.eq\o\al(235,92)U在中子轟擊下生成eq\o\al(94,38)Sr和eq\o\al(140,54)Xe的過程中，原子核中的平均核子質(zhì)量變小D.原子從一種定態(tài)躍遷到另一種定態(tài)時，一定輻射出