高中物理二輪復習-專題八-近代物理

典題再現(xiàn)1.(2020·山東等級考模擬)2019年是世界上首次實現(xiàn)元素人工轉(zhuǎn)變100周年.1919年，盧瑟福用氦核轟擊氮原子核，發(fā)現(xiàn)產(chǎn)生了另一種元素，該核反應方程可寫為eq\o\al(4,2)He＋eq\o\al(14,)7N→eq\o\al(m,8)X＋eq\o\al(1,n)Y.以下判斷正確的是()A.m＝16，n＝1 B．m＝17，n＝1C.m＝16，n＝0 D．m＝17，n＝0解析：選B.由質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)守恒可得：4＋14＝m＋1，2＋7＝8＋n，解得m＝17，n＝1.考情分析典題再現(xiàn)2.(2019·高考全國卷Ⅰ)氫原子能級示意圖如圖所示．光子能量在1.63～3.10eV的光為可見光．要使處于基態(tài)(n＝1)的氫原子被激發(fā)后可輻射出可見光光子，最少應給氫原子提供的能量為()A.12.09eV B．10.20eVC.1.89eV D．1.51eV解析：選A.因為可見光光子的能量范圍是1.63～3.10eV，所以氫原子至少要被激發(fā)到n＝3能級，要給氫原子提供的能量最少為E＝(－1.51＋13.60)eV＝12.09eV，即選項A正確.考情分析典題再現(xiàn)3.(2019·高考全國卷Ⅱ)太陽內(nèi)部核反應的主要模式之一是質(zhì)子－質(zhì)子循環(huán)，循環(huán)的結(jié)果可表示為4eq\o\al(1,1)H→eq\o\al(4,2)He＋2eq\o\al(0,1)e＋2ν已知eq\o\al(1,1)H和eq\o\al(4,2)He的質(zhì)量分別為mp＝1.0078u和mα＝4.0026u，1u＝931MeV/c2，c為光速．在4個eq\o\al(1,1)H轉(zhuǎn)變成1個eq\o\al(4,2)He的過程中，釋放的能量約為()A.8MeVB．16MeVC．26MeVD．52MeV解析：選C.核反應質(zhì)量虧損Δm＝4×1.0078u－4.0026u＝0.0286u，釋放的能量ΔE＝0.0286×931MeV＝26.6MeV，選項C正確.考情分析命題研究本專題為高考全國卷必考內(nèi)容，從近幾年高考試題可以看出無論2017年前的選考，還是近兩年的必考，題型都以選擇題為主，命題點多集中在光電效應、核反應方程、核能的計算，難度不大，多以識記型為主．命題特點由選考時的涉及面廣、全的命題思想向集中考查某一知識點轉(zhuǎn)變．山東?？紝Ρ灸K的考查也比較多，還與電容器結(jié)合考查．在關注教材中的實驗現(xiàn)象、規(guī)律的同時，要注重核反應方程、核能中的簡單計算題的訓練，還要加強本講知識與生產(chǎn)、生活及科技應用相聯(lián)系的習題的訓練光電效應現(xiàn)象【高分快攻】1．對光電效應規(guī)律的解釋對應規(guī)律對規(guī)律的解釋極限頻率νc電子從金屬表面逸出，首先必須克服金屬原子核的引力做功W0，要使照射光子能量不小于W0，對應的頻率νc＝eq\f(W0,h)即極限頻率最大初動能電子吸收光子能量后，一部分克服阻礙作用做功，剩余部分轉(zhuǎn)化為光電子的初動能，只有直接從金屬表面飛出的光電子才具有最大初動能，對于確定的金屬，W0是一定的，所以光電子的最大初動能只隨照射光的頻率增大而增大，與照射光強度無關瞬時性光照射金屬時，電子吸收一個光子的能量后，動能立即增大，不需要積累能量的時間飽和電流當發(fā)生光電效應時，增大照射光強度，包含的光子數(shù)增多，照射金屬時產(chǎn)生的光電子增多，因而飽和電流變大2.光電效應的研究思路(1)兩條線索(2)兩條對應關系①光強大→光子數(shù)目多→發(fā)射光電子多→光電流大；②光子頻率高→光子能量大→光電子的最大初動能大.【典題例析】(2019·高考北京卷)光電管是一種利用光照射產(chǎn)生電流的裝置，當入射光照在管中金屬板上時，可能形成光電流．表中給出了6次實驗的結(jié)果．組次入射光子的能量/eV相對光強光電流大小/mA逸出光電子的最大動能/eV第一組1234.04．04．0弱中強2943600.90．90．9第二組4566.06．06．0弱中強2740552.92．92．9由表中數(shù)據(jù)得出的論斷中不正確的是()A．兩組實驗采用了不同頻率的入射光B．兩組實驗所用的金屬板材質(zhì)不同C．若入射光子的能量為5.0eV，逸出光電子的最大動能為1.9eVD．若入射光子的能量為5.0eV，相對光強越強，光電流越大[解析]由于光子的能量E＝hν，又入射光子的能量不同，故入射光子的頻率不同，A項正確；由愛因斯坦光電效應方程hν＝W＋Ek，可求出兩組實驗的逸出功均為3.1eV，故兩組實驗所用的金屬板材質(zhì)相同，B項錯誤；由hν＝W＋Ek，逸出功W＝3.1eV可知，若入射光子能量為5.0eV，則逸出光電子的最大動能為1.9eV，C項正確；相對光強越強，單位時間內(nèi)射出的光子數(shù)越多，單位時間內(nèi)逸出的光電子數(shù)越多，形成的光電流越大，故D項正確．[答案]B【題組突破】角度1對光電效應規(guī)律的理解1．1905年是愛因斯坦的“奇跡”之年，這一年他先后發(fā)表了三篇具有劃時代意義的論文，其中關于光量子的理論成功地解釋了光電效應現(xiàn)象．關于光電效應，下列說法正確的是()A．當入射光的頻率低于極限頻率時，不能發(fā)生光電效應B．光電子的最大初動能與入射光的頻率成正比C．光電子的最大初動能與入射光的強度成正比D．某單色光照射一金屬時不發(fā)生光電效應，改用波長較短的光照射該金屬一定發(fā)生光電效應解析：選A.根據(jù)光電效應現(xiàn)象的實驗規(guī)律，只有入射光頻率大于極限頻率才能發(fā)生光電效應，故A正確，D錯誤；根據(jù)光電效應方程，最大初動能與入射光頻率為線性關系，但非正比關系，B錯誤；根據(jù)光電效應現(xiàn)象的實驗規(guī)律，光電子的最大初動能與入射光強度無關，C錯誤．角度2光電效應方程和圖象問題2．小明用金屬銣為陰極的光電管，觀測光電效應現(xiàn)象，實驗裝置示意圖如圖甲所示．已知普朗克常量h＝6.63×10－34J·s.(1)圖甲中電極A為光電管的____(填“陰極”或“陽極”)；(2)實驗中測得銣的遏止電壓Uc與入射光頻率ν之間的關系如圖乙所示，則銣的截止頻率νc＝________Hz，逸出功W0＝________J；(3)如果實驗中入射光的頻率ν＝7.00×1014Hz，則產(chǎn)生的光電子的最大初動能Ek＝________J.解析：(1)在光電效應中，電子向A極運動，故電極A為光電管的陽極．(2)由題圖可知，銣的截止頻率νc為5.15×1014Hz，逸出功W0＝hνc＝6.63×10－34×5.15×1014J≈3.41×10－19J.(3)當入射光的頻率為ν＝7.00×1014Hz時，由Ek＝hν－h(huán)νc得，光電子的最大初動能為Ek＝6.63×10－34×(7.00－5.15)×1014J≈1.23×10－19J.答案：(1)陽極(2)5.15×1014[(5.12～5.18)×1014均視為正確]3．41×10－19[(3.39～3.43)×10－19均視為正確](3)1.23×10－19[(1.21～1.25)×10－19均視為正確]eq\a\vs4\al()解決光電效應類問題的“3點注意”注意1：決定光電子最大初動能大小的是入射光的頻率，決定光電流大小的是入射光光強的大?。⒁?：由光電效應發(fā)射出的光電子由一極到達另一極，是電路中產(chǎn)生光電流的條件．注意3：明確加在光電管兩極間的電壓對光電子起到了加速作用還是減速作用．原子能級和能級躍遷【高分快攻】1．玻爾理論的三條假設軌道量子化核外電子只能在一些分立的軌道上運動能量量子化原子只能處于一系列不連續(xù)的能量狀態(tài)吸收或輻射能量量子化原子在兩個能級之間躍遷時只能吸收或發(fā)射一定頻率的光子2.解決氫原子能級躍遷問題的四點技巧(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，剩余能量為自由電子的動能．(3)一個氫原子躍遷發(fā)出可能的光譜線條數(shù)最多為(n－1)，而一群氫原子躍遷發(fā)出可能的光譜線條數(shù)可用N＝Ceq\o\al(2,n)＝eq\f(n（n－1）,2)求解．(4)計算能級能量時應注意：因一般取無窮遠處為零電勢參考面，故各能級的能量值均為負值；能量單位1eV＝1.6×10－19J.【典題例析】(2018·高考天津卷)氫原子光譜在可見光區(qū)域內(nèi)有四條譜線Hα、Hβ、Hγ和Hδ，都是氫原子中電子從量子數(shù)n>2的能級躍遷到n＝2的能級時發(fā)出的光，它們在真空中的波長由長到短，可以判定()A．Hα對應的前后能級之差最小B．同一介質(zhì)對Hα的折射率最大C．同一介質(zhì)中Hδ的傳播速度最大D．用Hγ照射某一金屬能發(fā)生光電效應，則Hβ也一定能[解析]Hα的波長最長，頻率最低，由躍遷規(guī)律可知，它對應的前后能級之差最小，A項正確；由頻率越低的光的折射率越小知，B項錯誤；由折射率n＝eq\f(c,v)可知，在同一介質(zhì)中，Hα的傳播速度最大，C項錯誤；當入射光頻率大于金屬的極限頻率可以使該金屬發(fā)生光電效應現(xiàn)象，因νHβ<νHγ，所以Hβ不一定能使該金屬發(fā)生光電效應現(xiàn)象，D項錯誤．[答案]A【題組突破】1．如圖所示為氫原子的能級圖，現(xiàn)有一群處于n＝3能級的激發(fā)態(tài)的氫原子，則下列說法正確的是()A．能發(fā)出6種不同頻率的光子B．波長最長的光是氫原子從n＝3能級躍遷到n＝1能級產(chǎn)生的C．發(fā)出的光子的最小能量為12.09eVD．處于該能級的氫原子至少需吸收1.51eV能量的光子才能電離解析：選D.一群處于n＝3能級的激發(fā)態(tài)的氫原子能發(fā)出Ceq\o\al(2,3)＝3種不同頻率的光子，A錯誤；由輻射條件知氫原子由n＝3能級躍遷到n＝1能級輻射出的光子頻率最大，波長最小，B錯誤；發(fā)出的光子的最小能量為E3－E2＝1.89eV，C錯誤；n＝3能級對應的氫原子能量是－1.51eV，所以處于該能級的氫原子至少需吸收1.51eV能量的光子才能電離，D正確．2．氫原子部分能級的示意圖如圖所示．不同色光的光子能量如下表所示．色光紅橙黃綠藍－靛紫光子能量范圍(eV)1.61～2．002.00～2．072.07～2．142.14～2．532.53～2．762.76～3．10處于某激發(fā)態(tài)的氫原子，發(fā)射的光的譜線在可見光范圍內(nèi)僅有2條，其顏色分別為()A．紅、藍－靛 B．黃、綠C．紅、紫 D．藍－靛、紫解析：選A.原子發(fā)光時放出的光子的能量等于原子能級差，先分別計算各能級差，再由小到大排序．結(jié)合可見光的光子能量表可知，有兩個能量分別為1.89eV和2.55eV的光子屬于可見光，分別屬于紅光和藍－靛光的范圍，故答案為A.原子核的衰變規(guī)律【高分快攻】1．衰變規(guī)律及實質(zhì)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→eq\o\al(M,Z＋1)Z＋eq\o\al(0,－1)e衰變實質(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)生的名稱構(gòu)成符號電荷量質(zhì)量電離能力貫穿本領α射線氦核eq\o\al(4,2)He＋2e4u最強最弱β射線電子eq\o\al(0,－1)e－eeq\f(1,1836)u較強較強γ射線光子γ00最弱最強3.半衰期的理解(1)半衰期研究對象一定是大量的、具有統(tǒng)計意義的數(shù)量；(2)半衰期永不變；(3)半衰期的公式：N余＝N原eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,2)))eq\s\up6(\f(t,τ))，m余＝m原eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,2)))eq\s\up6(\f(t,τ)).【典題例析】(2017·高考全國卷Ⅱ)一靜止的鈾核放出一個α粒子衰變成釷核，衰變方程為eq\o\al(238,92)U→eq\o\al(234,90)Th＋eq\o\al(4,2)He.下列說法正確的是()A．衰變后釷核的動能等于α粒子的動能B．衰變后釷核的動量大小等于α粒子的動量大小C．鈾核的半衰期等于其放出一個α粒子所經(jīng)歷的時間D．衰變后α粒子與釷核的質(zhì)量之和等于衰變前鈾核的質(zhì)量[解析]靜止的鈾核在衰變過程中遵循動量守恒，由于系統(tǒng)的總動量為零，因此衰變后產(chǎn)生的釷核和α粒子的動量等大反向，即pTh＝pα，B項正確；因此有eq\r(2mThEkTh)＝eq\r(2mαEkα)，由于釷核和α粒子的質(zhì)量不等，因此衰變后釷核和α粒子的動能不等，A項錯誤；半衰期是有半數(shù)鈾核衰變所用的時間，并不是一個鈾核衰變所用的時間，C項錯誤；由于衰變過程釋放能量，根據(jù)愛因斯坦質(zhì)能方程可知，衰變過程有質(zhì)量虧損，因此D項錯誤．[答案]B【題組突破】角度1對衰變規(guī)律的理解1.(多選)eq\o\al(238,92)U是一種放射性元素，能夠自發(fā)地進行一系列放射性衰變，如圖所示，下列說法正確的是()A．圖中a是84，b是206B.eq\o\al(206,82)Pb比eq\o\al(238,92)U的比結(jié)合能大C．Y和Z是同一種衰變D．Y是β衰變，放出電子，電子是由中子轉(zhuǎn)變成質(zhì)子時產(chǎn)生的解析：選ABC.由eq\o\al(210,a)Po變到eq\o\al(206,82)Pb，質(zhì)量數(shù)少4，知發(fā)生了一次α衰變，則電荷數(shù)少2，所以a＝84，由eq\o\al(210,83)Bi變到eq\o\al(b,81)Tl，發(fā)生了一次α衰變，則b＝206，選項A、C正確，選項D錯誤；比結(jié)合能小的原子核結(jié)合或分裂成比結(jié)合能大的原子核時會出現(xiàn)質(zhì)量虧損，根據(jù)愛因斯坦質(zhì)能方程得知，一定釋放核能，因此核反應放出能量，則eq\o\al(206,82)Pb比eq\o\al(238,92)U的比結(jié)合能大，選項B正確．角度2對半衰期及衰變次數(shù)的理解2．由于放射性元素eq\o\al(237,93)Np的半衰期很短，所以在自然界中一直未被發(fā)現(xiàn)，只是在使用人工的方法制造后才被發(fā)現(xiàn)．已知eq\o\al(237,93)Np經(jīng)過一系列α衰變和β衰變后變成eq\o\al(209,83)Bi，下列選項中正確的是()A.eq\o\al(209,83)Bi的原子核比eq\o\al(237,93)Np的原子核少28個中子B.eq\o\al(237,93)Np經(jīng)過衰變變成eq\o\al(209,83)Bi，衰變過程可以同時放出α粒子、β粒子和γ粒子C．衰變過程中共發(fā)生了7次α衰變和4次β衰變D.eq\o\al(237,93)Np的半衰期等于任一個eq\o\al(237,93)Np原子核發(fā)生衰變的時間解析：選C.eq\o\al(209,83)Bi的中子數(shù)為209－83＝126，eq\o\al(237,93)Np的中子數(shù)為237－93＝144，eq\o\al(209,83)Bi的原子核比eq\o\al(237,93)Np的原子核少18個中子，A錯誤；eq\o\al(237,93)Np經(jīng)過一系列α衰變和β衰變后變成eq\o\al(209,83)Bi，可以同時放出α粒子和γ粒子或者β粒子和γ粒子，不能同時放出三種粒子，B錯誤；衰變過程中發(fā)生α衰變的次數(shù)為eq\f(237－209,4)＝7(次)，β衰變的次數(shù)為2×7－(93－83)＝4(次)，C正確；半衰期是大量原子核衰變的統(tǒng)計規(guī)律，對少數(shù)原子核不適用，D錯誤．eq\a\vs4\al()命題角度解決方法易錯辨析衰變射線的性質(zhì)分析從電離能力、貫穿本領等方面對比分析α、β射線電性相反，而γ射線不帶電但頻率高，能量大衰變方程的書寫及理解衰變方程遵循電荷數(shù)守恒、質(zhì)量數(shù)守恒原則，且要從衰變的產(chǎn)生機理及本質(zhì)分析α衰變是原子核中的2個質(zhì)子和2個中子結(jié)合成一個氦核并射出；β衰變是原子核中的中子轉(zhuǎn)化為一個質(zhì)子和一個電子，再將電子射出；γ衰變伴隨著α衰變或β衰變同時發(fā)生，不改變原子核的質(zhì)量數(shù)與電荷數(shù)，以光子形式釋放出衰變過程中產(chǎn)生的能量半衰期的理解及計算半衰期的穩(wěn)定性及計算公式衰變是一個統(tǒng)計規(guī)律，對少數(shù)粒子不滿足規(guī)律核反應方程和核能計算【高分快攻】1．四種常見核反應類型可控性核反應方程典例衰變α衰變自發(fā)eq\o\al(238,92)U→eq\o\al(234,90)Th＋eq\o\al(4,2)Heβ衰變自發(fā)eq\o\al(234,90)Th→eq\o\al(234,91)Pa＋eq\o\al(0,－1)e人工轉(zhuǎn)變?nèi)斯た刂芿q\o\al(14,7)N＋eq\o\al(4,2)He→eq\o\al(17,8)O＋eq\o\al(1,1)H(盧瑟福發(fā)現(xiàn)質(zhì)子)eq\o\al(4,2)He＋eq\o\al(9,4)Be→eq\o\al(12,6)C＋eq\o\al(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，同時發(fā)現(xiàn)正電子eq\o\al(30,15)P→eq\o\al(30,14)Si＋eq\o\al(0,＋1)e重核裂變較容易控制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實際應用：原子彈、核電站、核航母等輕核聚變很難控制eq\o\al(2,1)H＋eq\o\al(3,1)H→eq\o\al(4,2)He＋eq\o\al(1,0)n實際應用：氫彈、某些恒星內(nèi)核反應2.對質(zhì)能方程的理解(1)一定的能量和一定的質(zhì)量相聯(lián)系，物體的總能量和它的質(zhì)量成正比，即E＝mc2.方程的含義：物體具有的能量與它的質(zhì)量之間存在簡單的正比關系，物體的能量增大，質(zhì)量也增大；物體的能量減少，質(zhì)量也減少．(2)核子在結(jié)合成原子核時出現(xiàn)質(zhì)量虧損Δm，其能量也要相應減少，即ΔE＝Δmc2.(3)原子核分解成核子時要吸收一定的能量，相應的質(zhì)量增加Δm，吸收的能量為ΔE＝Δmc2.【典題例析】(2018·高考天津卷)國家大科學工程——中國散裂中子源(CSNS)于2017年8月28日首次打靶成功，獲得中子束流，可以為諸多領域的研究和工業(yè)應用提供先進的研究平臺．下列核反應中放出的粒子為中子的是()A.eq\o\al(14,7)N俘獲一個α粒子，產(chǎn)生eq\o\al(17,8)O并放出一個粒子B.eq\o\al(27,13)Al俘獲一個α粒子，產(chǎn)生eq\o\al(30,15)P并放出一個粒子C.eq\o\al(11,5)B俘獲一個質(zhì)子，產(chǎn)生eq\o\al(8,4)Be并放出一個粒子D.eq\o\al(6,3)Li俘獲一個質(zhì)子，產(chǎn)生eq\o\al(3,2)He并放出一個粒子[解析]根據(jù)核反應過程中質(zhì)量數(shù)守恒及電荷數(shù)守恒可知，eq\o\al(14,7)N＋eq\o\al(4,2)He→eq\o\al(17,8)O＋eq\o\al(1,1)H，A項錯誤；eq\o\al(27,13)Al＋eq\o\al(4,2)He→eq\o\al(30,15)P＋eq\o\al(1,0)n，B項正確；eq\o\al(11,5)B＋eq\o\al(1,1)H→eq\o\al(8,4)Be＋eq\o\al(4,2)He，C項錯誤；eq\o\al(6,3)Li＋eq\o\al(1,1)H→eq\o\al(3,2)He＋eq\o\al(4,2)He，D項錯誤．[答案]B【題組突破】角度1核反應的四種類型1．在下列描述核過程的方程中，屬于α衰變的是________，屬于β衰變的是________，屬于裂變的是________，屬于聚變的是________．(填正確答案標號)A.eq\o\al(14,6)C→eq\o\al(14,7)N＋eq\o\al(0,－1)eB.eq\o\al(32,15)P→eq\o\al(32,16)S＋eq\o\al(0,－1)eC.eq\o\al(238,92)U→eq\o\al(234,90)Th＋eq\o\al(4,2)HeD.eq\o\al(14,7)N＋eq\o\al(4,2)He→eq\o\al(17,8)O＋eq\o\al(1,1)HE.eq\o\al(235,92)U＋eq\o\al(1,0)n→eq\o\al(140,54)Xe＋eq\o\al(94,38)Sr＋2eq\o\al(1,0)nF.eq\o\al(3,1)H＋eq\o\al(2,1)H→eq\o\al(4,2)He＋eq\o\al(1,0)n解析：一個原子核自發(fā)地放出一個α粒子，生成一個新核的過程是α衰變，因此C項是α衰變；一個重核在一個粒子的轟擊下，分裂成幾個中等質(zhì)量原子核的過程是重核的裂變，因此E項是重核的裂變；兩個較輕的原子核聚合成一個較大的原子核，并放出粒子的過程是輕核的聚變，因此F項是輕核的聚變；另外，A、B項是β衰變，D項是原子核的人工轉(zhuǎn)變．答案：CABEF角度2核能的計算2．(2017·高考全國卷Ⅰ)大科學工程“人造太陽”主要是將氘核聚變反應釋放的能量用來發(fā)電．氘核聚變反應方程是：eq\o\al(2,1)H＋eq\o\al(2,1)H→eq\o\al(3,2)He＋eq\o\al(1,0)n.已知eq\o\al(2,1)H的質(zhì)量為2.0136u,eq\o\al(3,2)He的質(zhì)量為3.0150u，eq\o\al(1,0)n的質(zhì)量為1.0087u，1u＝931MeV/c2.氘核聚變反應中釋放的核能約為()A．3.7MeV B．3.3MeVC．2.7MeV D．0.93MeV解析：選B.氘核聚變反應的質(zhì)量虧損為Δm＝2×2.0136u－(3.0150u＋1.0087u)＝0.0035u，釋放的核能為ΔE＝Δmc2＝0.0035×931MeV/c2×c2≈3.3MeV，選項B正確．eq\a\vs4\al()(1)在求解核反應中的動量守恒時，常出現(xiàn)以下錯誤：①核反應中產(chǎn)生的新核和粒子的質(zhì)量數(shù)的確定；②在列動量守恒式時，是否考慮放出的光子的動量；③核反應中動能并不守恒．(2)可以從以下幾點防范：①根據(jù)核反應規(guī)律，確定新核和粒子的質(zhì)量數(shù)；②根據(jù)題給條件明確是否考慮光子的動量；③若為放能核反應，反應后的動能等于反應前的動能與釋放的核能之和．(建議用時：25分鐘)一、單項選擇題1．(2019·淄博二模)我國科學家潘建偉院士預言十年左右量子通信將“飛”入千家萬戶．在通往量子論的道路上，一大批物理學家作出了卓越的貢獻，下列有關說法正確的是()A．玻爾在1990年把能量子引入物理學，破除了“能量連續(xù)變化”的傳統(tǒng)觀念B．愛因斯坦最早認識到了能量子的意義，提出光子說，并成功地解釋了光電效應現(xiàn)象C．德布羅意第一次將量子觀念引入原子領域，提出了定態(tài)和躍遷的概念D．普朗克大膽地把光的波粒二象性推廣到實物粒子，預言實物粒子也具有波動性解析：選B.普朗克在1900年把能量子引入物理學，破除了“能量連續(xù)變化”的傳統(tǒng)觀念，故A錯誤；愛因斯坦最早認識到了能量子的意義，為解釋光電效應的實驗規(guī)律提出了光子說，并成功地解釋了光電效應現(xiàn)象，故B正確；玻爾第一次將量子觀念引入原子領域，提出了定態(tài)和躍遷的概念，故C錯誤；德布羅意大膽地把光的波粒二象性推廣到實物粒子，預言實物粒子也具有波動性，故D錯誤．2．(2018·高考北京卷)在核反應方程eq\o\al(4,2)He＋eq\o\al(14,)7N→eq\o\al(17,)8O＋X中，X表示的是()A．質(zhì)子 B．中子C．電子 D．α粒子解析：選A.由核反應方程中，電荷數(shù)守恒和質(zhì)量數(shù)守恒可知，X為eq\o\al(1,1)H，選項A正確．3．(2019·青島二中模擬)2019年夏天，中美貿(mào)易之爭使國人了解了芯片的戰(zhàn)略意義，芯片制作工藝非常復雜，光刻機是制作芯片的關鍵設備，其曝光系統(tǒng)最核心的部件之一是紫外光源．常見光源分為可見光：436nm；紫外光(UV)：365nm；深紫外光(DUV)：KrF準分子激光：248nm，ArF準分子激光：193nm；極紫外光(EUV)：10～15nm.下列說法正確的是()A．波長越短，可曝光的特征尺寸就越小，就表示光刻的刀鋒越鋒利，刻蝕對于精度控制要求越高B．光源波長越長，能量越大，曝光時間就越短C．如果紫外光不能讓某金屬發(fā)生光電效應，極紫外光也一定不能D．由康普頓效應可知深紫外光通過實物物質(zhì)發(fā)生散射時會出現(xiàn)波長更短的成分解析：選A.波長越短，可曝光的特征尺寸就越小，就表示光刻的刀鋒越鋒利，刻蝕對于精度控制要求越高，選項A正確；光源波長越長，則頻率就越小，能量越小，選項B錯誤；極紫外光的波長小于紫外光的波長，則頻率較大，如果紫外光不能讓某金屬發(fā)生光電效應，極紫外光不一定不能使該金屬發(fā)生光電效應，選項C錯誤；由康普頓效應可知深紫外光通過實物物質(zhì)發(fā)生散射時能量變小，頻率變小，則會出現(xiàn)波長更長的成分，選項D錯誤．4．(2017·高考北京卷)2017年年初，我國研制的“大連光源”——極紫外自由電子激光裝置，發(fā)出了波長在100nm(1nm＝10－9m)附近連續(xù)可調(diào)的世界上最強的極紫外激光脈沖．大連光源因其光子的能量大、密度高，可在能源利用、光刻技術(shù)、霧霾治理等領域的研究中發(fā)揮重要作用．一個處于極紫外波段的光子所具有的能量可以電離一個分子，但又不會把分子打碎．據(jù)此判斷，能夠電離一個分子的能量約為(取普朗克常量h＝6.6×10－34J·s，真空光速c＝3×108m/s)()A．10－21J B．10－18JC．10－15J D．10－12J解析：選B.光子的能量E＝hν，c＝λν，聯(lián)立解得E≈2×10－18J，B項正確．5．(2019·高考物理全真模擬卷)從1907年起，美國物理學家密立根就開始以精湛的技術(shù)測量光電效應中幾個重要的物理量．他通過如圖甲所示的實驗裝置測量某金屬的遏止電壓Uc與入射光頻率ν，作出圖乙所示的Uc－ν的圖象，由此算出普朗克常量h，并與普朗克根據(jù)黑體輻射測出的h相比較，以檢驗愛因斯坦方程的正確性．已知電子的電荷量e，則下列普朗克常量h的表達式正確的是()A．h＝eq\f(e（Uc2－Uc1）,ν2－ν1) B．h＝eq\f(Uc2－Uc1,e（ν2－ν1）)C．h＝eq\f(ν2－ν1,e（Uc2－Uc1）) D．h＝eq\f(e（ν2－ν1）,Uc2－Uc1)解析：選A.根據(jù)愛因斯坦光電效應方程Ek＝hν－W0及動能定理eUc＝Ek，得Uc＝eq\f(h,e)ν－eq\f(W0,e)，所以圖象的斜率k＝eq\f(（Uc2－Uc1）,ν2－ν1)＝eq\f(h,e)，得：h＝eq\f(e（Uc2－Uc1）,ν2－ν1)，故A項正確．6.(2017·高考天津卷)我國自主研發(fā)制造的國際熱核聚變核心部件在國際上率先通過權(quán)威機構(gòu)認證，這是我國對國際熱核聚變項目的重大貢獻．下列核反應方程中屬于聚變反應的是()A.eq\o\al(2,1)H＋eq\o\al(3,1)H→eq\o\al(4,2)He＋eq\o\al(1,0)nB.eq\o\al(14,)7N＋eq\o\al(4,2)He→eq\o\al(17,)8O＋eq\o\al(1,1)HC.eq\o\al(4,2)He＋eq\o\al(27,13)Al→eq\o\al(30,15)P＋eq\o\al(1,0)nD.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解析：選A.A項是氫元素的兩種同位素氘和氚聚變成氦元素的核反應方程，B項是用α粒子轟擊氮原子核發(fā)現(xiàn)質(zhì)子的核反應方程，C項屬于原子核的人工轉(zhuǎn)變，D項屬于重核的裂變，因此只有A項符合要求．7．(2019·濟南模擬)核電站泄漏的污染物中含有碘131和銫137.碘131的半衰期約為8天，會釋放β射線；銫137是銫133的同位素，半衰期約為30年，發(fā)生衰變時會輻射γ射線．下列說法正確的是()A．碘131釋放的β射線由氦核組成B．銫137衰變時輻射出的γ光子能量小于可見光光子能量C．與銫137相比，碘131衰變更慢D．銫133和銫137含有相同的質(zhì)子數(shù)解析：選D.β射線是高速運動的電子流，不是氦原子核，A錯誤；γ射線的頻率大于可見光的頻率，根據(jù)E＝hν可知，γ射線光子能量大于可見光光子能量，B錯誤；半衰期越短，衰變越快，C錯誤；銫133和銫137都是銫元素，是質(zhì)子數(shù)相同而中子數(shù)不同的同位素，所以D正確．8．(2018·高考全國卷Ⅲ)1934年，約里奧—居里夫婦用α粒子轟擊鋁核eq\o\al(27,13)Al，產(chǎn)生了第一個人工放射性核素X：α＋eq\o\al(27,13)Al→n＋X.X的原子序數(shù)和質(zhì)量數(shù)分別為()A．15和28 B．15和30C．16和30 D．17和31解析：選B.據(jù)α粒子和中子的質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)寫出核反應方程：eq\o\al(4,2)He＋eq\o\al(27,13)Al→eq\o\al(1,0)n＋eq\o\al(A,Z)X，結(jié)合質(zhì)量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒得，A＝4＋27－1＝30，Z＝2＋13－0＝15，原子序數(shù)等于核電荷數(shù)，故B正確．9．(2019·咸陽二模)已知基態(tài)He＋的電離能力是54.4eV，幾種金屬的逸出功如下表所示，He＋的能級En與n的關系與氫原子的能級公式類似，下列說法不正確的是()金屬鎢鈣鈉鉀銣W0(×10－19J)7.265.123.663.603.41A.為使處于靜止的基態(tài)He＋躍遷到激發(fā)態(tài)，入射光子所需的能量最小為54.4eVB．為使處于靜止的基態(tài)He＋躍遷到激發(fā)態(tài)，入射光子所需的能量最小為40.8eVC．處于n＝2激發(fā)態(tài)的He＋向基態(tài)躍遷輻射的光子能使上述五種金屬都產(chǎn)生光電效應現(xiàn)象D．發(fā)生光電效應的金屬中光電子的最大初動能最大的是金屬銣解析：選A.根據(jù)玻爾理論En＝－eq\f(E1,n2)，從基態(tài)路遷到n＝2所需光子能量最小，ΔE＝E2－E1＝eq\f(3,4)E1＝40.8eV，A錯誤，B正確；從n＝2激發(fā)態(tài)的He＋向基態(tài)躍遷輻射的光子能量為40.8eV，金屬鎢的逸出功為7.26×10－19J≈4.54eV，故能使所列金屬發(fā)生光電效應，由表中的數(shù)據(jù)可知金屬銣的逸出功最小，故C正確；根據(jù)愛因斯坦的光電效應方程可知道從銣打出的光電子的最大初動能最大，D正確．10．(2019·煙臺二模)下列說法正確的是()A．光電效應揭示了光的粒子性，康普頓效應揭示了光的波動性B．玻爾原子理論提出了定態(tài)和躍遷的概念，能解釋任何原子的光譜現(xiàn)象C.eq\o\al(232,90)Th(釷核)經(jīng)過6次α衰變和2次β衰變后變成eq\o\al(208,82)Pb(鉛核)D．一群處在n＝4能級的氫原子，最多可能向外輻射6種不同頻率的光子解析：選D.愛因斯坦提出光子假說，認為光子是一份一份的能量，從而建立的光電效應方程很好地解釋了光電效應現(xiàn)象；康普頓效應也是揭示了光的粒子性，即光子和石墨中的電子發(fā)生相互作用后，光子的頻率減小，且運動方向發(fā)生改變，滿足動量守恒和能量守恒，故選項A錯誤；玻爾提出的氫原子能級結(jié)構(gòu)模型，利用定態(tài)概念和能級躍遷的規(guī)律，只能很好地解釋氫原子光譜，但是無法解釋其他原子的光譜現(xiàn)象，故選項B錯誤；釷核質(zhì)量數(shù)為232，鉛核質(zhì)量數(shù)為208，則α衰變次數(shù)為x＝eq\f(232－208,4)＝6(次)，β衰變次數(shù)為y，y＝12＋82－90＝4(次)，故選項C錯誤；大量氫原子從n＝4向低能級躍遷，最多產(chǎn)生Ceq\o\al(2,4)＝6種不同頻率的光子，故選項D正確．二、多項選擇題11．在光電效應實驗中，用頻率為ν的光照射光電管陰極，發(fā)生了光電效應，下列說法正確的是()A．增大入射光的強度，光電流增大B．減小入射光的強度，光電效應現(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：選AD.增大入射光強度，單位時間內(nèi)照射到單位面積的光電子數(shù)增加，則光電流將增大，故選項A正確；光電效應是否發(fā)生取決于照射光的頻率，而與照射強度無關，故選項B錯誤；用頻率為ν的光照射光電管陰極，發(fā)生光電效應，用頻率較小的光照射時，若光的頻率仍大于極限頻率，則仍會發(fā)生光電效應，故選項C錯誤；根據(jù)hν－W逸＝eq\f(1,2)mv2可知，增加照射光頻率，光電子的最大初動能也增大，故選項D正確．12．(2019·高考天津卷)我國核聚變反應研究大科學裝置“人造太陽”2018年獲得重大突破，等離子體中心電子溫度首次達到1億度，為人類開發(fā)利用核聚變能源奠定了重要的技術(shù)基礎．下列關于聚變的說法正確的是()A．核聚變比核裂變更為安全、清潔B．任何兩個原子核都可以發(fā)生聚變C．兩個輕核結(jié)合成質(zhì)量較大的核，總質(zhì)量較聚變前增加D．兩個輕核結(jié)合成質(zhì)量較大的核，核子的比結(jié)合能增加解析：選AD.與核裂變相比輕核聚變更為安全、清潔，A正確；自然界中最容易實現(xiàn)的聚變反應是氫的同位素氘與氚的聚變，不是任意兩個原子核都能發(fā)生核聚變，B錯誤；兩個輕核發(fā)生聚變結(jié)合成質(zhì)量較大的核時，放出巨大的能量，根據(jù)E＝mc2可知，聚變反應中存在質(zhì)量虧損，則總質(zhì)量較聚變前減少，C錯誤；兩個輕核結(jié)合成質(zhì)量較大的核的過程中要釋放能量，核子的平均質(zhì)量減少，所以核子的比結(jié)合能增加，D正確．13．(2017·高考全國卷Ⅲ)在光電效應實驗中，分別用頻率為νa、νb的單色光a、b照射到同種金屬上，測得相應的遏止電壓分別為Ua和Ub、光電子的最大初動能分別為Eka和Ekb.h為普朗克常量．下列說法正確的是()A．若νa＞νb，則一定有Ua＜UbB．若νa＞νb，則一定有Eka＞EkbC．若Ua＜Ub，則一定有Eka＜EkbD．若νa＞νb，則一定有hνa－Eka＞hνb－Ekb解析：選BC.設該金屬的逸出功為W，根據(jù)愛因斯坦光電效應方程有Ek＝hν－W，同種金屬的W不變，則逸出光電子的最大初動能隨ν的增大而增大，B項正確；又Ek＝eU，則最大初動能與遏止電壓成正比，C項正確；根據(jù)上述有eU＝hν－W，遏止電壓U隨ν增大而增大，A項錯誤；又有hν－Ek＝W，