專(zhuān)題16近代物理（講義）-

專(zhuān)題15近代物理01專(zhuān)題網(wǎng)絡(luò)·思維腦圖02考情分析·解密高考03高頻考點(diǎn)·以考定法04核心素養(yǎng)·難點(diǎn)突破05創(chuàng)新好題·輕松練考點(diǎn)內(nèi)容學(xué)習(xí)目標(biāo)光電效應(yīng)1.了解光電效應(yīng)原理，掌握光電效應(yīng)方程，會(huì)識(shí)別光電效應(yīng)的四類(lèi)圖像；2.了解波粒二象性與物質(zhì)波公式；3.了解氫原子光譜，了解能級(jí)躍遷、軌道和能量量子化以及基態(tài)、激發(fā)態(tài)等概念；4.了解核反應(yīng)和常見(jiàn)的三類(lèi)衰變；5.了解結(jié)合能和比結(jié)合能，知道原子核的質(zhì)量虧損，并能應(yīng)用質(zhì)能方程進(jìn)行相關(guān)的計(jì)算光的波粒二象性與物質(zhì)波氫原子光譜、波爾理論和能級(jí)躍遷核反應(yīng)和衰變結(jié)合能與核能及其計(jì)算光電效應(yīng)和能級(jí)躍遷光電效應(yīng)及其規(guī)律光電效應(yīng)現(xiàn)象：照射到金屬表面的光，能使金屬中的電子從表面逸出，這個(gè)現(xiàn)象稱(chēng)為光電效應(yīng)，這種電子常稱(chēng)為光電子．光電效應(yīng)的產(chǎn)生條件：入射光的頻率大于或等于金屬的截止頻率．光電效應(yīng)規(guī)律每種金屬都有一個(gè)截止頻率νc，入射光的頻率必須大于或等于這個(gè)截止頻率才能產(chǎn)生光電效應(yīng)．光電子的最大初動(dòng)能與入射光的強(qiáng)度無(wú)關(guān)，只隨入射光頻率的增大而增大．光電效應(yīng)的發(fā)生幾乎是瞬時(shí)的，一般不超過(guò)10－9s.當(dāng)入射光的頻率大于或等于截止頻率時(shí)，在光的顏色不變的情況下，入射光越強(qiáng)，飽和電流越大，逸出的光電子數(shù)越多，逸出光電子的數(shù)目與入射光的強(qiáng)度成正比，飽和電流的大小與入射光的強(qiáng)度成正比．光電效應(yīng)兩條對(duì)應(yīng)關(guān)系光子頻率高→光子能量大→光電子的最大初動(dòng)能大；光照強(qiáng)度大(同種頻率的光)→光子數(shù)目多→發(fā)射光電子多→光電流大．定量分析時(shí)應(yīng)抓住三個(gè)關(guān)系式愛(ài)因斯坦光電效應(yīng)方程Ek＝hν－W0最大初動(dòng)能與遏止電壓的關(guān)系Ek＝eUc逸出功與截止頻率的關(guān)系W0＝hνc光電效應(yīng)的四類(lèi)圖像分析圖像名稱(chēng)圖線形狀由圖線直接(或間接)得到的物理量最大初動(dòng)能Ek與入射光頻率ν的關(guān)系Ek＝hν－h(huán)νc(1)截止頻率：圖線與ν軸交點(diǎn)的橫坐標(biāo)νc(2)逸出功：圖線與Ek軸交點(diǎn)的縱坐標(biāo)的絕對(duì)值W0＝|－E|＝E(3)普朗克常量：圖線的斜率k＝h顏色相同、強(qiáng)度不同的光，光電流與電壓的關(guān)系(1)遏止電壓Uc：圖線與橫軸交點(diǎn)的橫坐標(biāo)(2)飽和光電流Im1、Im2：光電流的最大值(3)最大初動(dòng)能：Ek＝eUc顏色不同時(shí)，光電流與電壓的關(guān)系(1)遏止電壓Uc1>Uc2，則ν1>ν2(2)最大初動(dòng)能：Ek1＝eUc1，Ek2＝eUc2遏止電壓Uc與入射光頻率ν的關(guān)系Uc＝eq\f(hν,e)－eq\f(W0,e)(1)截止頻率νc：圖線與橫軸的交點(diǎn)的橫坐標(biāo)(2)普朗克常量h：等于圖線的斜率與電子電荷量的乘積，即h＝ke(注：此時(shí)兩極之間接反向電壓)解決氫原子能級(jí)躍遷問(wèn)題的三點(diǎn)技巧原子躍遷時(shí)，所吸收或輻射的光子能量只能等于兩能級(jí)的能量差．原子從某一能級(jí)電離時(shí)，所吸收的能量可以大于或等于這一能級(jí)能量的絕對(duì)值，剩余能量為自由電子的動(dòng)能．一個(gè)氫原子躍遷發(fā)出的可能光譜線條數(shù)最多為(n－1)，而一群氫原子躍遷發(fā)出的可能光譜線條數(shù)可用N＝Ceq\o\al(2,n)＝eq\f(nn－1,2)求解．光的波粒二象性與物質(zhì)波光的波粒二象性光的干涉、衍射、偏振現(xiàn)象證明光具有波動(dòng)性．光電效應(yīng)說(shuō)明光具有粒子性．光既具有波動(dòng)性，又具有粒子性，稱(chēng)為光的波粒二象性．物質(zhì)波概率波：光的干涉現(xiàn)象是大量光子的運(yùn)動(dòng)遵守波動(dòng)規(guī)律的表現(xiàn)，亮條紋是光子到達(dá)概率大的地方，暗條紋是光子到達(dá)概率小的地方，因此光波又叫概率波．物質(zhì)波：任何一個(gè)運(yùn)動(dòng)著的物體，小到微觀粒子，大到宏觀物體，都有一種波與它對(duì)應(yīng)，其波長(zhǎng)λ＝eq\f(h,p)，p為運(yùn)動(dòng)物體的動(dòng)量，h為普朗克常量．氫原子光譜、玻爾理論和能級(jí)躍遷氫原子光譜光譜：用棱鏡或光柵可以把光按波長(zhǎng)(頻率)展開(kāi)，獲得光的波長(zhǎng)(頻率)和強(qiáng)度分布的記錄，即光譜．光譜分類(lèi)：1）線狀譜是一條條的亮線．2）連續(xù)譜是連在一起的光帶．氫原子光譜的實(shí)驗(yàn)規(guī)律：巴耳末系是氫原子光譜在可見(jiàn)光區(qū)的譜線，其波長(zhǎng)公式eq\f(1,λ)＝R∞eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,22)－\f(1,n2)))(n＝3,4,5，…)，R∞是里德伯常量，R∞＝1.10×107m－1，n為量子數(shù)，此公式稱(chēng)為巴耳末公式．氫光譜在紅外和紫外光區(qū)的其他譜線也都滿(mǎn)足與巴耳末公式類(lèi)似的關(guān)系式．玻爾理論定態(tài)假設(shè)：電子只能處于一系列不連續(xù)的能量狀態(tài)中，在這些能量狀態(tài)中電子繞核的運(yùn)動(dòng)是穩(wěn)定的，電子雖然繞核運(yùn)動(dòng)，但并不產(chǎn)生電磁輻射．躍遷假設(shè)：電子從能量較高的定態(tài)軌道(其能量記為En)躍遷到能量較低的定態(tài)軌道(能量記為Em，m<n)時(shí)，會(huì)放出能量為hν的光子，這個(gè)光子的能量由前后兩個(gè)能級(jí)的能量差決定，即hν＝En－Em.(h是普朗克常量，h＝6.63×10－34J·s)軌道量子化假設(shè)：原子的不同能量狀態(tài)跟電子在不同的圓周軌道繞核運(yùn)動(dòng)相對(duì)應(yīng)．原子的定態(tài)是不連續(xù)的，因此電子的可能軌道也是不連續(xù)的．能級(jí)躍遷能級(jí)和半徑公式：1）能級(jí)公式：En＝eq\f(1,n2)E1(n＝1,2,3，…)，其中E1為基態(tài)能量，其數(shù)值為E1＝－13.6eV.2）半徑公式：rn＝n2r1(n＝1,2,3，…)，其中r1為基態(tài)軌道半徑，其數(shù)值為r1＝0.53×10－10m.氫原子的能級(jí)圖，如圖所示原子核的衰變及半衰期原子核的衰變衰變：原子核自發(fā)地放出α粒子或β粒子，變成另一種原子核的變化稱(chēng)為原子核的衰變．α衰變、β衰變衰變類(lèi)型α衰變?chǔ)滤プ兯プ兎匠蘣q\o\al(M,Z)X→eq\o\al(M－4,Z－2)Y＋eq\o\al(4,2)Heeq\o\al(M,Z)X→eq\o\ar(M,Z＋1)Y＋eq\o\ar(0,－1)e衰變實(shí)質(zhì)2個(gè)質(zhì)子和2個(gè)中子結(jié)合成一個(gè)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\ar(1,0)n→eq\o\ar(1,1)H＋eq\o\ar(0,－1)e衰變規(guī)律電荷數(shù)守恒、質(zhì)量數(shù)守恒γ射線：γ射線經(jīng)常是伴隨著α衰變或β衰變同時(shí)產(chǎn)生的．半衰期公式：N余＝N原，m余＝m原.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，跟原子所處的外部條件(如溫度、壓強(qiáng))和化學(xué)狀態(tài)(如單質(zhì)、化合物)無(wú)關(guān)(選填“有關(guān)”或“無(wú)關(guān)”)．核反應(yīng)及核能的計(jì)算核反應(yīng)的四種類(lèi)型類(lèi)型可控性核反應(yīng)方程典例衰變?chǔ)了プ冏园l(fā)eq\o\ar(238,92)U→eq\o\ar(234,90)Th＋eq\o\ar(4,2)Heβ衰變自發(fā)eq\o\ar(234,90)Th→eq\o\ar(234,91)Pa＋eq\o\ar(0,－1)e人工轉(zhuǎn)變?nèi)斯た刂芿q\o\ar(14,7)N＋eq\o\ar(4,2)He→eq\o\ar(17,8)O＋eq\o\ar(1,1)H(盧瑟福發(fā)現(xiàn)質(zhì)子)eq\o\ar(4,2)He＋eq\o\ar(9,4)Be→eq\o\ar(12,6)C＋eq\o\ar(1,0)n(查德威克發(fā)現(xiàn)中子)eq\o\al(27,13)Al＋eq\o\al(4,2)He→eq\o\al(30,15)P＋eq\o\al(1,0)n約里奧－居里夫婦發(fā)現(xiàn)放射性同位素，同時(shí)發(fā)現(xiàn)正電子eq\o\ar(30,15)P→eq\o\ar(30,14)Si＋eq\o\ar(0,＋1)e重核裂變?nèi)菀卓刂芿q\o\ar(235,92)U＋eq\o\ar(1,0)n→eq\o\ar(144,56)Ba＋eq\o\ar(89,36)Kr＋3eq\o\ar(1,0)neq\o\ar(235,92)U＋eq\o\ar(1,0)n→eq\o\ar(136,54)Xe＋eq\o\ar(90,38)Sr＋10eq\o\ar(1,0)n輕核聚變現(xiàn)階段很難控制eq\o\al(2,1)H＋eq\o\al(3,1)H→eq\o\al(4,2)He＋eq\o\al(1,0)n＋17.6MeV核反應(yīng)方程式的書(shū)寫(xiě)熟記常見(jiàn)基本粒子的符號(hào)，是正確書(shū)寫(xiě)核反應(yīng)方程的基礎(chǔ)．如質(zhì)子(eq\o\ar(1,1)H)、中子(eq\o\ar(1,0)n)、α粒子(eq\o\ar(4,2)He)、β粒子(eq\o\ar(0,－1)e)、正電子(eq\o\ar(0,＋1)e)、氘核(eq\o\ar(2,1)H)、氚核(eq\o\ar(3,1)H)等．掌握核反應(yīng)方程遵循的規(guī)律：質(zhì)量數(shù)守恒，電荷數(shù)守恒．由于核反應(yīng)不可逆，所以書(shū)寫(xiě)核反應(yīng)方程式時(shí)只能用“→”表示反應(yīng)方向．核力和核能核力：原子核內(nèi)部，核子間所特有的相互作用力．結(jié)合能：原子核是核子憑借核力結(jié)合在一起構(gòu)成的，要把它們分開(kāi)需要的能量，叫作原子的結(jié)合能，也叫核能．比結(jié)合能：原子核的結(jié)合能與核子數(shù)之比，叫作比結(jié)合能，也叫平均結(jié)合能．比結(jié)合能越大，原子核中核子結(jié)合得越牢固，原子核越穩(wěn)定．核子在結(jié)合成原子核時(shí)出現(xiàn)質(zhì)量虧損Δm，其對(duì)應(yīng)的能量ΔE＝Δmc2.原子核分解成核子時(shí)要吸收一定的能量，相應(yīng)的質(zhì)量增加Δm，吸收的能量為ΔE＝Δmc2.考向一：光電效應(yīng)【探究重點(diǎn)】光電效應(yīng)方程表達(dá)式：hν＝Ek＋W0或Ek＝hν－W0.物理意義：金屬表面的電子吸收一個(gè)光子獲得的能量是hν，這些能量的一部分用來(lái)克服金屬的逸出功W0，剩下的表現(xiàn)為逸出后電子的最大初動(dòng)能．逸出功W0：電子從金屬中逸出所需做功的最小值，W0＝hνc＝heq\f(c,λc).最大初動(dòng)能：發(fā)生光電效應(yīng)時(shí)，金屬表面上的電子吸收光子后克服原子核的引力逸出時(shí)所具有的動(dòng)能的最大值．【高考解密】(2022·全國(guó)乙卷·17)一點(diǎn)光源以113W的功率向周?chē)蟹较蚓鶆虻剌椛洳ㄩL(zhǎng)約為6×10－7m的光，在離點(diǎn)光源距離為R處每秒垂直通過(guò)每平方米的光子數(shù)為3×1014個(gè)．普朗克常量為h＝6.63×10－34J·s.R約為()A．1×102m B．3×102mC．6×102m D．9×102m【答案】B【解析】一個(gè)光子的能量為E＝hν，ν為光的頻率，光的波長(zhǎng)與頻率的關(guān)系為c＝λν，光源每秒發(fā)出的光子的個(gè)數(shù)為n＝eq\f(P,hν)＝eq\f(Pλ,hc)，P為光源的功率，光子以球面波的形式傳播，那么以光源為原點(diǎn)的球面上的光子數(shù)相同，此時(shí)距光源的距離為R處，每秒垂直通過(guò)每平方米的光子數(shù)為3×1014個(gè)，那么此處的球面的表面積為S＝4πR2，則eq\f(n,S)＝3×1014，聯(lián)立以上各式解得R≈3×102m，故選B.【考向預(yù)測(cè)】(2022·江蘇常州市期末)如圖所示，分別用1、2兩種材料作K極進(jìn)行光電效應(yīng)探究，其截止頻率ν1<ν2，保持入射光不變，則光電子到達(dá)A極時(shí)動(dòng)能的最大值Ekm隨電壓U變化關(guān)系的圖像是()【答案】C【解析】光電管所加電壓為正向電壓，則根據(jù)愛(ài)因斯坦光電效應(yīng)方程可知，光電子到達(dá)A極時(shí)動(dòng)能的最大值為Ekm＝Ue＋hν－h(huán)ν截止，可知Ekm－U圖像的斜率相同，均為e；截止頻率越大，則圖像在縱軸上的截距越小，因ν1<ν2，則選項(xiàng)C正確，A、B、D錯(cuò)誤．考向二：波粒二象性與物質(zhì)波【探究重點(diǎn)】康普頓效應(yīng)：在研究石墨對(duì)X射線的散射時(shí)，發(fā)現(xiàn)在散射的X射線中，除了與入射波長(zhǎng)λ0相同的成分外，還有波長(zhǎng)大于λ0的成分，這個(gè)現(xiàn)象稱(chēng)為康普頓效應(yīng)。康普頓效應(yīng)的意義：康普頓效應(yīng)表明光子不僅具有能量而且具有動(dòng)量。光子的動(dòng)量：1)表達(dá)式：p＝eq\f(h,λ)。2)說(shuō)明：在康普頓效應(yīng)中，當(dāng)入射的光子與晶體中的電子碰撞時(shí)，要把一部分動(dòng)量轉(zhuǎn)移給電子，光子的動(dòng)量可能變小。因此，有些光子散射后波長(zhǎng)變大。光的干涉和衍射現(xiàn)象說(shuō)明光具有波動(dòng)性，光電效應(yīng)和康普頓效應(yīng)說(shuō)明光具有粒子性?！靖呖冀饷堋?2022·江蘇·高考真題)上海光源通過(guò)電子光子散射使光子能量增加，光子能量增加后()A．頻率減小 B．波長(zhǎng)減小 C．動(dòng)量減小 D．速度減小【答案】B【詳解】AB．根據(jù)可知光子的能量增加后，光子的頻率增加，又根據(jù)可知光子波長(zhǎng)減小，故A錯(cuò)誤，B正確；CD．根據(jù)可知光子的動(dòng)量增加；又因?yàn)楣庾淤|(zhì)量不變，根據(jù)可知光子速度增加，故C錯(cuò)誤，D錯(cuò)誤。故選B?！究枷蝾A(yù)測(cè)】(2023·江蘇蘇北七市聯(lián)考)著名物理學(xué)家湯姆孫曾在實(shí)驗(yàn)中讓電子束通過(guò)電場(chǎng)加速后，通過(guò)多晶薄膜得到了如圖所示衍射圖樣，已知電子質(zhì)量為m＝9.1×10－31kg，加速后電子速度v＝5.0×106m/s，普朗克常量h＝6.63×10－34J·s，則()A．該圖樣說(shuō)明了電子具有粒子性B．該實(shí)驗(yàn)中電子的德布羅意波長(zhǎng)約為0.15nmC．加速電壓越大，電子的物質(zhì)波波長(zhǎng)越大D．使用電子束工作的電子顯微鏡中，加速電壓越大，分辨本領(lǐng)越弱【答案】B【解析】題圖為電子束通過(guò)多晶薄膜的衍射圖樣，因?yàn)檠苌涫遣ㄋ赜械默F(xiàn)象，所以說(shuō)明了電子具有波動(dòng)性，A錯(cuò)誤；由德布羅意波長(zhǎng)公式可得λ＝eq\f(h,p)，而動(dòng)量p＝mv，兩式聯(lián)立得λ＝eq\f(h,mv)≈0.15nm，該實(shí)驗(yàn)中電子的德布羅意波長(zhǎng)約為0.15nm，B正確；由德布羅意波長(zhǎng)公式可得λ＝eq\f(h,p)，而動(dòng)量p＝eq\r(2mEk)＝eq\r(2meU)，兩式聯(lián)立得λ＝eq\f(h,\r(2meU))，加速電壓越大，電子的波長(zhǎng)越短，衍射現(xiàn)象就越不明顯，分辨本領(lǐng)越強(qiáng)，C、D錯(cuò)誤．考向三：氫原子光譜、波爾理論和能級(jí)躍遷【探究重點(diǎn)】?jī)深?lèi)能級(jí)躍遷自發(fā)躍遷：高能級(jí)→低能級(jí)，釋放能量，發(fā)射光子．光子的頻率ν＝eq\f(ΔE,h)＝eq\f(E高－E低,h).受激躍遷：低能級(jí)→高能級(jí)，吸收能量．躍遷條件吸收光子的能量必須恰好等于能級(jí)差hν＝ΔE.(注意：當(dāng)入射光子能量大于該能級(jí)的電離能時(shí)，原子對(duì)光子吸收不再具有選擇性，而是吸收以后發(fā)生電離)碰撞、加熱等：只要入射粒子能量大于或等于能級(jí)差即可，E外≥ΔE.光譜線條數(shù)的確定方法一個(gè)氫原子躍遷發(fā)出可能的光譜線條數(shù)最多為n－1.一群氫原子躍遷發(fā)出可能的光譜線條數(shù)N＝Ceq\o\al(2,n)＝eq\f(nn－1,2).電離電離態(tài)：n＝∞，E＝0.電離能：指原子從基態(tài)或某一激發(fā)態(tài)躍遷到電離態(tài)所需要吸收的最小能量．例如：氫原子從基態(tài)→電離態(tài)：E吸＝0－(－13.6eV)＝13.6eV若吸收能量足夠大，克服電離能后，獲得自由的電子還具有動(dòng)能．【高考解密】(2022·浙江·統(tǒng)考高考真題)如圖為氫原子的能級(jí)圖。大量氫原子處于n=3的激發(fā)態(tài)，在向低能級(jí)躍遷時(shí)放出光子，用這些光子照射逸出功為2.29eV的金屬鈉。下列說(shuō)法正確的是()A．逸出光電子的最大初動(dòng)能為10.80eVB．n=3躍遷到n=1放出的光子動(dòng)量最大C．有3種頻率的光子能使金屬鈉產(chǎn)生光電效應(yīng)D．用0.85eV的光子照射，氫原子躍遷到n=4激發(fā)態(tài)【答案】B【詳解】A．從n=3躍遷到n=1放出的光電子能量最大，根據(jù)可得此時(shí)最大初動(dòng)能為故A錯(cuò)誤；B．根據(jù)又因?yàn)閺膎=3躍遷到n=1放出的光子能量最大，故可知?jiǎng)恿孔畲?，故B正確；C．大量氫原子從n=3的激發(fā)態(tài)躍遷基態(tài)能放出種頻率的光子，其中從n=3躍遷到n=2放出的光子能量為不能使金屬鈉產(chǎn)生光電效應(yīng)，其他兩種均可以，故C錯(cuò)誤；D．由于從n=3躍遷到n=4能級(jí)需要吸收的光子能量為所以用0.85eV的光子照射，不能使氫原子躍遷到n=4激發(fā)態(tài)，故D錯(cuò)誤。故選B?！究枷蝾A(yù)測(cè)】(2022·海南?？谑幸荒?氫原子能級(jí)圖如圖所示，處于基態(tài)的一群氫原子被頻率為ν0的單色光照射后，發(fā)出3種頻率的光，頻率關(guān)系為ν1>ν2>ν3，則()A．ν0>ν1 B．hν3＝1.89eVC．hν2＝12.09eV D．hν1＝0.76eV【答案】B【解析】處于基態(tài)的一群氫原子被頻率為ν0的單色光照射后，發(fā)出3種頻率的光，說(shuō)明躍遷至第3能級(jí)，因?yàn)镃eq\o\al(2,3)＝3，故hν0＝E3－E1＝12.09eV，第3能級(jí)躍遷至第1能級(jí)發(fā)出的光，頻率最高，滿(mǎn)足hν1＝hν0＝12.09eV，A、D錯(cuò)誤；由能級(jí)圖可知，頻率為ν2的光為第2能級(jí)躍遷至第1能級(jí)發(fā)出的，即hν2＝E2－E1＝10.2eV，頻率為ν3的光為第3能級(jí)躍遷至第2能級(jí)發(fā)出的，即hν3＝E3－E2＝1.89eV，B正確，C錯(cuò)誤．考向四：核反應(yīng)與衰變【探究重點(diǎn)】核反應(yīng)方程中電荷數(shù)守恒，質(zhì)量數(shù)守恒，有質(zhì)量虧損．α衰變和β衰變次數(shù)的確定方法方法一：由于β衰變不改變質(zhì)量數(shù)，故可以先由質(zhì)量數(shù)改變確定α衰變的次數(shù)，再根據(jù)電荷數(shù)守恒確定β衰變的次數(shù)．方法二：設(shè)α衰變次數(shù)為x，β衰變次數(shù)為y，根據(jù)質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)守恒列方程組求解．核能的計(jì)算方法根據(jù)ΔE＝Δmc2計(jì)算，計(jì)算時(shí)Δm的單位是“kg”，c的單位是“m/s”，ΔE的單位是“J”．根據(jù)ΔE＝Δm×931.5MeV計(jì)算．因1原子質(zhì)量單位(u)相當(dāng)于931.5MeV的能量，所以計(jì)算時(shí)Δm的單位是“u”，ΔE的單位是“MeV”．根據(jù)核子比結(jié)合能來(lái)計(jì)算核能：原子核的結(jié)合能＝核子比結(jié)合能×核子數(shù)．【高考解密】(2023·全國(guó)·統(tǒng)考高考真題)在下列兩個(gè)核反應(yīng)方程中、，X和Y代表兩種不同的原子核，以Z和A分別表示X的電荷數(shù)和質(zhì)量數(shù)，則(

)A．， B．， C．， D．，【答案】D【解析】設(shè)Y電荷數(shù)和質(zhì)量數(shù)分別為m和n，根據(jù)核反應(yīng)方程質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)守恒可知第一個(gè)核反應(yīng)方程的核電荷數(shù)和質(zhì)量數(shù)滿(mǎn)足，第二個(gè)核反應(yīng)方程的核電荷數(shù)和質(zhì)量數(shù)滿(mǎn)足，聯(lián)立解得，故選D?！究枷蝾A(yù)測(cè)】(2022·陜西西安市一模)2020年3月15日中國(guó)散裂中子源(CSNS)利用中子成像技術(shù)幫助中國(guó)科技大學(xué)進(jìn)行了考古方面的研究．散裂中子源是研究中子特性、探測(cè)物質(zhì)微觀結(jié)構(gòu)和運(yùn)動(dòng)的科研裝置．下列關(guān)于中子研究的說(shuō)法正確的是()A．α粒子轟擊eq\o\ar(14,7)N，生成eq\o\ar(17,8)O，并產(chǎn)生了中子B．eq\o\ar(238,92)U經(jīng)過(guò)4次α衰變，2次β衰變，新核與原來(lái)的原子核相比，中子數(shù)少了6個(gè)C．放射性β射線其實(shí)質(zhì)是高速中子流，可用于醫(yī)學(xué)的放射治療D．核電站可通過(guò)控制中子數(shù)目來(lái)控制核反應(yīng)劇烈程度【答案】D【解析】α粒子轟擊eq\o\ar(14,7)N，生成eq\o\ar(17,8)O，并產(chǎn)生了質(zhì)子，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；eq\o\ar(238,92)U經(jīng)過(guò)4次α衰變，2次β衰變，新核質(zhì)量數(shù)為222，電荷數(shù)為86，中子數(shù)為136，原來(lái)的原子核中子數(shù)為238－92＝146，則新核與原來(lái)的原子核相比，中子數(shù)少了10個(gè)，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；放射性β射線其實(shí)質(zhì)是高速電子流，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；核電站可通過(guò)控制中子數(shù)目來(lái)控制核反應(yīng)劇烈程度，選項(xiàng)D正確．考向五：結(jié)合能與核能及其計(jì)算【探究重點(diǎn)】核能的計(jì)算方法根據(jù)ΔE＝Δmc2計(jì)算，計(jì)算時(shí)Δm的單位是“kg”，c的單位是“m/s”，ΔE的單位是“J”．根據(jù)ΔE＝Δm×931.5MeV計(jì)算．因1原子質(zhì)量單位(u)相當(dāng)于931.5MeV的能量，所以計(jì)算時(shí)Δm的單位是“u”，ΔE的單位是“MeV”．根據(jù)核子比結(jié)合能來(lái)計(jì)算核能：原子核的結(jié)合能＝核子比結(jié)合能×核子數(shù)．【高考解密】(2023·浙江·統(tǒng)考高考真題)“玉兔二號(hào)”裝有核電池，不懼漫長(zhǎng)寒冷的月夜。核電池將衰變釋放的核能一部分轉(zhuǎn)換成電能。的衰變方程為，則()A．衰變方程中的X等于233 B．的穿透能力比γ射線強(qiáng)C．比的比結(jié)合能小 D．月夜的寒冷導(dǎo)致的半衰期變大【答案】C【解析】A．根據(jù)質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)守恒可知，衰變方程為即衰變方程中的X=234，故A錯(cuò)誤；B．是α粒子，穿透能力比γ射線弱，故B錯(cuò)誤；C．比結(jié)合能越大越穩(wěn)定，由于衰變成為了，故比穩(wěn)定，即比的比結(jié)合能小，故C正確；D．半衰期由原子核本身決定的，與溫度等外部因素?zé)o關(guān)，故D錯(cuò)誤。故選C?！究枷蝾A(yù)測(cè)】(2023·全國(guó)·統(tǒng)考高考真題)2022年10月，全球眾多天文設(shè)施觀測(cè)到迄今最亮伽馬射線暴，其中我國(guó)的“慧眼”衛(wèi)星、“極目”空間望遠(yuǎn)鏡等裝置在該事件觀測(cè)中作出重要貢獻(xiàn)。由觀測(cè)結(jié)果推斷，該伽馬射線暴在1分鐘內(nèi)釋放的能量量級(jí)為。假設(shè)釋放的能量來(lái)自于物質(zhì)質(zhì)量的減少，則每秒鐘平均減少的質(zhì)量量級(jí)為(光速為)A． B． C． D．【答案】C【解析】根據(jù)質(zhì)能方程可知，則每秒鐘平均減少的質(zhì)量為則每秒鐘平均減少的質(zhì)量量級(jí)為。故選C。(2021·河北·高考真題)普朗克常量，光速為c，電子質(zhì)量為，則在國(guó)際單位制下的單位是()A． B．m C． D．【答案】B【解析】根據(jù)可得它們的單位為：故選B。（2023·北京市育才學(xué)校高三下學(xué)期三模）如圖所示，把一塊不帶電的鋅板接在驗(yàn)電器上，用紫外線燈照射鋅板，驗(yàn)電器的金屬箔片張開(kāi)，則下列說(shuō)法中正確的是（）A.紫外線的波長(zhǎng)比可見(jiàn)光長(zhǎng)B.驗(yàn)電器的金屬箔片帶正電C.從鋅板逸出電子的動(dòng)能都相等D.若改用紅外燈照射，驗(yàn)電器的金屬箔片一定張開(kāi)【答案】B【解析】A．根據(jù)電磁波譜內(nèi)容可知，紫外線的頻率大于可見(jiàn)光，根據(jù)：則紫外線波長(zhǎng)小于可見(jiàn)光，A錯(cuò)誤；B．發(fā)生光電效應(yīng)時(shí)，有光電子從鋅板飛出，鋅板失去電子帶正電，所以驗(yàn)電器帶正電，B正確；C．根據(jù)光電效應(yīng)方程知，光電子的最大初動(dòng)能為：但不是所有電子的動(dòng)能等于最大初動(dòng)能，C錯(cuò)誤；D．根據(jù)光電效應(yīng)產(chǎn)生條件，當(dāng)紅外燈照射，則紅外線頻率小于紫外線，因此可能不發(fā)生光電效應(yīng)現(xiàn)象，則驗(yàn)電器金屬箔不一定張開(kāi)，D錯(cuò)誤。故選B。(2023·江蘇省如東高級(jí)中學(xué)檢測(cè))用如圖所示的裝置研究光電效應(yīng)現(xiàn)象，當(dāng)用光子能量為3.6eV的光照射到光電管上時(shí)，電流表G有讀數(shù)．移動(dòng)變阻器的觸頭c，當(dāng)電壓表的示數(shù)大于或等于0.9V時(shí)，電流表讀數(shù)為0，則以下說(shuō)法正確的是()A．光電子的初動(dòng)能可能為0.8eVB．光電管陰極的逸出功為0.9eVC．開(kāi)關(guān)S斷開(kāi)后，電流表G示數(shù)為0D．改用能量為2eV的光子照射，電流表G有電流，但電流較小【答案】A【解析】當(dāng)電壓表的示數(shù)大于或等于0.9V時(shí)，電流表的示數(shù)為0，可知遏止電壓為0.9V，根據(jù)eUc＝Ekm，則光電子的最大初動(dòng)能為0.9eV，則光電子的初動(dòng)能可能為0.8eV，A正確；根據(jù)光電效應(yīng)方程Ekm＝hν－W0，則逸出功為W0＝hν－Ekm＝3.6eV－0.9eV＝2.7eV，B錯(cuò)誤；光電管接的是反向電壓，當(dāng)開(kāi)關(guān)斷開(kāi)后，光電管兩端的電壓為0，逸出的光電子能夠到達(dá)另一端，則仍然有電流流過(guò)電流表G，C錯(cuò)誤；改用能量為2eV的光子照射，因光電子能量小于逸出功，則不會(huì)發(fā)生光電效應(yīng)，D錯(cuò)誤．(2023·江蘇南通市模擬)在光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)中，某同學(xué)用同一光電管在不同實(shí)驗(yàn)條件下得到三條光電流與電壓之間的關(guān)系曲線(甲光、乙光、丙光)，如圖所示．則()A．甲光的強(qiáng)度小于乙光的強(qiáng)度B．乙光的頻率大于丙光的頻率C．丙光照射時(shí)，逸出的所有光電子的物質(zhì)波波長(zhǎng)都最短D．當(dāng)電壓等于U0時(shí)，甲、乙光對(duì)應(yīng)的光電子的最大動(dòng)能相等【答案】D【解析】根據(jù)eUc＝eq\f(1,2)mvm2＝hν－W0，入射光的頻率越高，對(duì)應(yīng)的遏止電壓Uc越大，甲光、乙光的遏止電壓相等，所以甲光、乙光的頻率相等，丙的遏止電壓最大，所以丙光的頻率最高；甲的飽和電流值大于乙光，說(shuō)明甲光的強(qiáng)度大于乙光的強(qiáng)度，故A、B錯(cuò)誤；光電子動(dòng)能越大，動(dòng)量越大，由物質(zhì)波波長(zhǎng)公式λ＝eq\f(h,p)可知其波長(zhǎng)越短．丙光照射時(shí)，不是所有逸出的光電子的動(dòng)能都是最大的，所以不是所有光電子的物質(zhì)波波長(zhǎng)都最短，故C錯(cuò)誤；當(dāng)電壓等于U0時(shí)，靜電力對(duì)甲、乙光對(duì)應(yīng)的光電子做的功相等，甲光和乙光對(duì)應(yīng)的光電子的最大初動(dòng)能相等，由動(dòng)能定理知電壓等于U0時(shí)甲、乙光對(duì)應(yīng)的光電子的最大動(dòng)能相等，故D正確．（2023·湖南省益陽(yáng)市一中高三下學(xué)期5月三模）氫原子的核外電子從n=2的能級(jí)躍遷到n=1的能級(jí)時(shí)，發(fā)出的光恰好能使某種金屬發(fā)生光電效應(yīng)，則下列各種說(shuō)法中正確的是（）A.該光是氫原子所有可能發(fā)出的光中能量最大的B.氫原子中由高能級(jí)躍遷到n=2的能級(jí)時(shí)發(fā)出的光可能使該金屬發(fā)生光電效應(yīng)C.該金屬發(fā)生光電效應(yīng)產(chǎn)生的光電子的最大能量恰好等于氫原子從n=2的能級(jí)躍遷到n=1的能級(jí)所放出光子的能量D.氫原子從n=2的能級(jí)躍遷到n=1的能級(jí)所放出光子的能量等于該金屬的逸出功【答案】D【解析】A．氫原子從n=2的能級(jí)躍遷到n=1的能級(jí)，所放出光子的能量是所有相鄰能級(jí)間躍遷時(shí)能量最大的，但小于其他能級(jí)躍遷到n=1的能級(jí)時(shí)所放出的光子的能量，故A錯(cuò)誤；B．氫原子從高能級(jí)躍遷到n=2的能級(jí)所放出的光子的能量都小于從n=2的能級(jí)躍遷到n=1的能級(jí)所放出的光子的能量，不會(huì)使金屬發(fā)生光電效應(yīng)，故B錯(cuò)誤；C．恰好發(fā)生光電效應(yīng)，說(shuō)明光電子的最大初動(dòng)能為零，故C錯(cuò)誤；D．恰好發(fā)生光電效應(yīng)，說(shuō)明光子的能量等于金屬的逸出功，故D正確。故選D。(2022·湖南永州市三模)1956年吳健雄用半衰期為5.27年的eq\o\al(60,27)Co對(duì)李政道和楊振寧提出的在弱相互作用中宇稱(chēng)不守恒進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證.eq\o\al(60,27)Co的衰變方程式為eq\o\al(60,27)Co→eq\o\al(60,28)Ni＋X.下列說(shuō)法正確的是()A．X是質(zhì)子B．增大壓強(qiáng)，可使eq\o\al(60,27)Co的半衰期變?yōu)?0.54年C.eq\o\al(60,27)Co衰變能釋放出X，說(shuō)明了原子核中有XD．若該衰變過(guò)程中的質(zhì)量虧損為Δm，真空中的光速為c，則該反應(yīng)釋放的能量為Δmc2【答案】D【解析】根據(jù)核反應(yīng)的質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)守恒可知，X的質(zhì)量數(shù)為0，電荷數(shù)為－1，為電子，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；外部因素不能改變放射性元素的半衰期，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；原子核中的中子轉(zhuǎn)化為質(zhì)子時(shí)放出電子，則eq\o\al(60,27)Co衰變能釋放出電子，不能說(shuō)明原子核中有電子，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；若該衰變過(guò)程中的質(zhì)量虧損為Δm，真空中的光速為c，則該反應(yīng)釋放的能量為E＝Δmc2，選項(xiàng)D正確．(2021·浙江6月選考·13)已知普朗克常量h＝6.63×10－34J·s，電子的質(zhì)量為9.11×10－31kg，一個(gè)電子和一滴直徑約為4μm的油滴具有相同動(dòng)能，則電子與油滴的德布羅意波長(zhǎng)之比的數(shù)量級(jí)為(ρ油＝0.8×103kg/m3)()A．10－8 B．106C．108 D．1016【答案】C【解析】根據(jù)德布羅意波長(zhǎng)公式λ＝eq\f(h,p)，及p＝eq\r(2mEk)，解得λ＝eq\f(h,\r(2mEk))，由題意可知，電子與油滴的動(dòng)能相同，則其波長(zhǎng)與質(zhì)量的二次方根成反比，所以有eq\f(λ電,λ油)＝eq\f(\r(m油),\r(m電))，m油＝ρ油·eq\f(1,6)πd3＝0.8×103×eq\f(1,6)×3.14×(4×10－6)3kg≈2.7×10－14kg，代入數(shù)據(jù)解得eq\f(λ電,λ油)＝eq\r(\f(2.7×10－14,9.11×10－31))≈1.7×108所以C正確，A、B、D錯(cuò)誤．(2023·江蘇連云港市模擬)科學(xué)家以高速電子束為“光源”利用冷凍電鏡“拍攝”到了新冠病毒的3D影像．冷凍電鏡分辨率比光學(xué)顯微鏡高1000倍以上，可達(dá)0.2nm.不考慮相對(duì)論效應(yīng)，下列說(shuō)法正確的是()A．冷凍電鏡的分辨率非常高，是由于電子的德布羅意波長(zhǎng)長(zhǎng)B．用高倍光學(xué)顯微鏡也能拍攝到新冠病毒的影像C．電子運(yùn)動(dòng)的速度越大，其德布羅意波的衍射能力越強(qiáng)D．若用相同動(dòng)能的質(zhì)子代替電子，也能“拍攝”到新冠病毒的3D影像【答案】D【解析】影響冷凍電鏡分辨率的直接因素是光源的波長(zhǎng)，波長(zhǎng)越短，加速電壓越高，分辨率越高，病毒比細(xì)菌還小得多，只有在電鏡下才可以看到新冠病毒的影像，故A、B錯(cuò)誤；電子運(yùn)動(dòng)的速度越大則其動(dòng)量越大，由λ＝eq\f(h,p)可知其對(duì)應(yīng)的德布羅意波波長(zhǎng)越小，其德布羅意波的衍射現(xiàn)象越不明顯，故C錯(cuò)誤；由p＝eq\r(2mEk)，p＝eq\f(h,λ)，可得λ＝eq\f(h,\r(2mEk))，質(zhì)子和電子的動(dòng)能相同，質(zhì)子質(zhì)量大于電子質(zhì)量，所以質(zhì)子的波長(zhǎng)小于電子的波長(zhǎng)，波長(zhǎng)越短，分辨率越高，所以，更能“拍攝”到新冠病毒的3D影像，故D正確．（2023·江蘇省蘇錫常鎮(zhèn)四市高三下學(xué)期二模補(bǔ)償訓(xùn)練）微型核電池的體積很小，只有一個(gè)硬幣的厚度，電力極強(qiáng)，可用于充電。微型核電池利用微型和納米級(jí)系統(tǒng)研發(fā)出了一種超微型電源設(shè)備，這種電池通過(guò)放射性物質(zhì)的衰變，釋放出帶電粒子，從而獲得持續(xù)電流。鎳發(fā)生衰變變?yōu)殂~，用它制成的大容量核電池，續(xù)航可超百年。下列說(shuō)法正確的是（）A.衰變中粒子來(lái)源的方程為B.鎳的衰變方程滿(mǎn)足質(zhì)量守恒，電荷數(shù)守恒C.升高鎳的溫度，可使其半衰期減小D.鎳的比結(jié)合能比銅的比結(jié)合能大【答案】A【解析】A．β衰變中β粒子來(lái)自原子核中的中子，其方程為A正確；B．鎳的衰變，電荷數(shù)守恒，有質(zhì)量虧損，B錯(cuò)誤；C．放射性元素的半衰期與溫度無(wú)關(guān)，C錯(cuò)誤；D．鎳的比結(jié)合能比銅的比結(jié)合能小，銅比結(jié)合能大更穩(wěn)定，D錯(cuò)誤；故選A。（2023·江蘇省南京市高三下學(xué)期三模）用中子轟擊靜止的鋰核，核反應(yīng)方程為。已知光子的頻率為v，鋰核的比結(jié)合能為，氦核的比結(jié)合能為，X核的比結(jié)合能為，普朗克常量為h，真空中光速為c、下列說(shuō)法中正確的是（）A.X核為核 B.光子的動(dòng)量C.釋放的核能 D.質(zhì)量虧損【答案】C【解析】A．根據(jù)質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)守恒可知X核為核，故A錯(cuò)誤；B．光子的頻率為v，可知光子的動(dòng)量故B錯(cuò)誤；C．由比結(jié)合能的概念可知，該核反應(yīng)釋放的核能為故C正確；D．質(zhì)量虧損為故D錯(cuò)誤；故選C。有一勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B，方向垂直紙面向外，一個(gè)原來(lái)靜止在A處的原子核發(fā)生衰變放射出兩個(gè)粒子，兩個(gè)新核的運(yùn)動(dòng)軌跡如圖所示，已知兩個(gè)相切圓半徑分別為r1、r2.下列說(shuō)法不正確的是()A．原子核發(fā)生α衰變，根據(jù)已知條件可以算出兩個(gè)新核的質(zhì)量比B．衰變形成的兩個(gè)粒子帶同種電荷C．衰變過(guò)程中原子核遵循動(dòng)量守恒定律D．衰變形成的兩個(gè)粒子電荷量的關(guān)系為q1∶q2＝r2∶r1【答案】A【解析】衰變后兩個(gè)新核速度方向相反，受力方向也相反，根據(jù)左手定則可判斷出兩個(gè)粒子帶同種電荷，所以衰變是α衰變，衰變后的新核由洛倫茲力提供向心力，有Bqv＝meq\f(v2,r)，可得r＝eq\f(mv,qB)，衰變過(guò)程遵循動(dòng)量守恒定律，即mv相同，所以電荷量與半徑成反比，有q1∶q2＝r2∶r1，但無(wú)法求出質(zhì)量比，故A錯(cuò)誤，B、C、D正確．（2023·福建省南平市高三下學(xué)期第三次質(zhì)檢）在研究光電效應(yīng)中，當(dāng)不同頻率的光照射某種金屬時(shí)，以遏止電壓為縱坐標(biāo)，入射光波長(zhǎng)的倒數(shù)為橫坐標(biāo)，作出圖像如圖所示。其橫軸截距為a，縱軸截距為、元電荷電量為e。則（）A.普朗克常量為B.該金屬的截止頻率為C.該金屬的逸出功為beD.遏止電壓與入射光波長(zhǎng)倒數(shù)成正比【答案】C【解析】D．根據(jù)愛(ài)因斯坦光電效應(yīng)方程可知D錯(cuò)誤；ABC．由題可知解得截止頻率為AB錯(cuò)誤，C正確。故選C。（2023·江蘇省南京市臨江高級(jí)中學(xué)高三下學(xué)期二模前模擬）如圖所示，大量處于激發(fā)態(tài)（n＝4）的氫原子，向較低能級(jí)躍遷時(shí)，下列說(shuō)法正確的是（）A.最多只能放出3種不同頻率的光子B.從n＝4能級(jí)躍遷到n＝1能級(jí)氫原子的能量變大C.從n＝4能級(jí)躍遷到n＝1能級(jí)放出的光子波長(zhǎng)最長(zhǎng)D.從n＝4能級(jí)躍遷到n＝2能級(jí)放出的光子能使某種金屬發(fā)生光電效應(yīng)，則從n＝2能級(jí)躍遷到n＝1能