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第13讲原子与原子核,1(2018课标)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1.281019 J。已知普朗克常量为6.631034 Js，真空中的光速为3.00108 ms1。能使锌产生光电效应的单色光的最低频率约为() A11014HzB81014Hz C21015Hz D81015 Hz,答案 B 方技巧 光电效应现象的判断 能使金属产生光电效应的单色光的最低频率即恰好发生光电效应的条件：照射光的能量等于金属的逸出功。,A15和28 B15和30 C16和30 D17和31 解析 在核反应过程中，质量数和电荷数分别守恒，则X的原子序数为21315，X的质量数为427130，选项B正确。 答案 B 规律总结 核反应方程的特点 核反应过程中，质量数和电荷数分别守恒。,3(2018天津理综)氢原子光谱在可见光区域内有四条谱线H、H、H和H，都是氢原子中电子从量子数n2的能级跃迁到n2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() AH对应的前后能级之差最小 B同一介质对H的折射率最大 C同一介质中H的传播速度最大 D用H照射某一金属能发生光电效应，则H也一定能,解析 由氢原子能级跃迁可知， EnE2，H的波长最长，故 最小，对应能级差最小，选项A正确；同一介质对频率越大的光的折射率越大，波长越短，频率越大，故同一介质对H的折射率最小而对H的折射率最大，选项B错误；由n 知，同一介质中H的传播速度最小，选项C错误；H的频率大于H的频率，因此用H照射某一金属能发生光电效应，而H不一定能，故选项D错误。 答案 A,解题关键 熟练掌握氢原子能级跃迁产生光子的能量h EmEn和光的频率或波长与折射率的关系是解答该题的关键。,4(2018天津理综)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(),答案 B 解题关键 核反应中的两守恒 根据核反应过程中质量数和电荷数均守恒的原则，写出核反应方程，同时应熟记几种常用的微观粒子的表示方法。,1处理光电效应问题的两条线索一是光的频率，二是光的强度，两条线索对应的关系是： (1)光子频率高光子能量大产生光电子的最大初动能大。 (2)光强光子数目多发射光电子数多光电流大。 2爱因斯坦光电效应方程EkhW0的研究对象是金属表面的电子，光电子的最大初动能随入射光频率的增大而增大(如图所示)，直线的斜率为h，直线与轴的交点的物理意义是极限频率c，直线与Ek轴交点的物理意义是逸出功的负值。,例1在光电效应实验中，分别用频率为a、b的单色光a、b照射到同种金属上，测得相应的遏止电压分别为Ua和Ub，光电子的最大初动能分别为Eka和Ekb。h为普朗克常量。下列说法正确的是(),A若ab，则一定有UaUb B若ab，则一定有EkaEkb C若UaUb，则一定有EkaEkb D若ab，则一定有haEkahaEkb 解析 由爱因斯坦光电效应方程得EkmhW0，由动能定理得EkmeU，若用a、b单色光照射同种金属时，逸出功W0相同，当ab时，一定有EkaEkb，UaUb，故选项A错误，B正确；若UaUb，则一定有EkaEkb，故选项C正确；因逸出功相同，有W0haEkahbEkb，故选项D错误。 答案 BC,创新预测 1在光电效应实验中，用波长为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仅增大入射光的强度，光电流大小不变 B仅减小入射光的强度，光电效应现象可能消失 C改用波长大于的光照射，光电子的最大初动能变大 D改用波长大于的光照射，可能不发生光电效应,解析 发生光电效应的条件是入射光的频率大于金属的极限频率，能否发生光电效应，与入射光的强度无关，与光照时间也无关，当发生光电效应时，增大入射光的强度，则光电流会增大，故A错误；入射光的频率大于金属的极限频率，才会发生电效应，与入射光的强度无关，故B错误；在光电效应中，根据光电效应方程知，Ekm W0，改用波长大于的光照射，光电子的最大初动能变小，或者可能不发生光电效应，选项C错误，D正确。 答案 D,2(多选)如图所示为光电管的工作电路图，分别用波长为0、1、2的单色光做实验，已知102。当开关闭合后，用波长为0的单色光照射光电管的阴极K时，电流表有示数，则下列说法正确的是(),A光电管阴极材料的逸出功与入射光无关 B若用波长为1的单色光进行实验，则电流表的示数一定为零 C若仅增大电源的电动势，则电流表的示数一定增大 D若仅将电源的正负极对调，则电流表的示数可能为零 解析 光电管阴极材料的逸出功只与材料有关，而与入射光的频率、入射光的强度无关，A正确。用波长为0的光照射阴极K时，电路中有光电流，可知波长为0的光照射阴极K时，发生了光电效应；若用波长为1(10)的光照射阴极K时，,虽然入射光的频率变小，但仍可能大于阴极的极限频率，仍可能发生光电效应，因此电流表的示数可能不为零，B错误。仅增大电路中电源的电动势，光电管两端电压增大，当达到饱和电流后，电流表的示数不再增大，C错误。将电路中电源的正负极对调，光电子做减速运动，还可能到达阳极，所以还可能有光电流；若电源电动势大于光电管的遏止电压，电子到达不了阳极，则此时电流表的示数为零，D正确。 答案 AD,3(多选)如图所示是用光照射某种金属时逸出的光电子的最大初动能随入射光频率的变化图线(直线与横轴的交点坐标为4.27，与纵轴的交点坐标为0.5)。由图可知(),A该金属的极限频率为4.271014 Hz B该金属的极限频率为5.51014Hz C该图线的斜率表示普朗克常量 D该金属的逸出功为0.5 eV 解析 根据光电效应方程Ekhh0，结合题图知，该金属的极限频率为4.271014 Hz，选项A正确，B错误；根据光电效应方程Ekhh0知，该图线的斜率表示普朗克常量，选项C正确；该金属的逸出功W逸h0 4.271014 Hz1.74 eV，选项D错误。 答案 AC,1汤姆孙发现了电子，密立根测出了电子的电荷量，卢瑟福根据粒子散射实验构建了原子的核式结构模型。玻尔提出的原子模型很好地解释了氢原子光谱的规律。卢瑟福用粒子轰击氮核实验发现了质子，查德威克用粒子轰击铍核发现了中子。贝可勒尔发现了天然放射现象，揭示了原子核是有结构的。居里夫妇首次发现了放射性同位素。,2原子的核式结构模型 (1)在原子的中心有一个体积很小、带正电荷的核，叫做原子核，而电子在核外绕核运动； (2)原子的全部正电荷和几乎全部的质量都集中在原子核上，带负电的电子在核外空间绕核旋转。 3能级和能级跃迁： (1)轨道量子化 核外电子只能在一些分立的轨道上运动 rnn2r1(n1，2，3，),(2)能量量子化 原子只能处于一系列不连续的能量状态 En (n1，2，3，) (3)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辐射一定频率的光子，该光子的能量由前后两个能级的能量差决定，即hEmEn(mn)。,例2如图为氢原子的能级示意图，一群氢原子处于n3的激发态，在向较低能级跃迁的过程中向外发出光子，用这些光照射逸出功为2.25 eV的金属钾，下列说法正确的是(),A这群氢原子能发出3种频率不同的光，其中从n3跃迁到n2所发出的光波长最短 B这群氢原子能发出2种频率不同的光，其中从n3跃迁到n1所发出的光频率最小 C金属钾表面所发出的光电子的最大初动能为9.84 eV D金属钾表面所发出的光电子的最大初动能为12.86 eV,答案 C,创新预测 4(2018安徽合肥二模)根据氢原子的能级图，现让一束单色光照射到大量处于基态(量子数n1)的氢原子上，受激的氢原子能自发地发出3种不同频率的光，则照射氢原子的单色光的光子能量为(),A13.6 eVB3.4 eV C10.2 eV D12.09 eV 解析 由受激的氢原子能自发地发出3种不同频率的光可知，处于基态的氢原子最高可以跃迁到第3能级，则吸收的光子能量为E(1.5113.6)eV12.09 eV，故D正确。 答案 D,答案 B,6(2018安徽淮北二模)如图所示为氢原子的能级示意图，那么对氢原子在能级跃迁过程中辐射或吸收光子的特征认识正确的(),A处于基态的氢原子可以吸收14 eV的光子使电子电离 B一群处于n3能级的氢原子向基态跃迁时，能辐射出4种不同频率的光子 C一群处于n2能级的氢原子吸收2 eV的光子可以跃迁到n3能级 D用能量为10.3 eV的光子照射，可使处于基态的氢原子跃迁到激发态,解析 基态氢原子的能量为13.6 eV，吸收14 eV的光子能量可以发生电离，故A正确。根据C 3知，一群处于n3能级的氢原子向基态跃迁时，能辐射出3种不同频率的光子，故B错误。n2和n3间的能级差为1.89 eV，2 eV的光子不能被吸收，不会发生跃迁，故C错误。10.3 eV的能量不等于激发态能量与基态的能量差，则该光子能量不能被吸收而发生跃迁，故D错误。故选A。 答案 A,1核反应方程的书写与分类 (1)必须遵循的两个规律：质量数守恒、电荷数守恒。由此可以确定具体的反应物或生成物。,2核能的理解与计算 (1)比结合能越大，原子核结合的越牢固。 (2)核能的计算方法： 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Emc2(J)。 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Em931.5(MeV)。 如果核反应时释放的核能是以动能形式呈现，则核反应过程中系统动能的增量即为释放的核能。,例3(2018宁德第二次质检) 核能作为一种新能源在现代社会中已不可缺少，我国在完善核电安全基础上将加大核电站建设。核泄漏中的钚(Pu)是一种具有放射性的超铀元素，它可破坏细胞基因，提高患癌的风险。已知钚的一种同位素 Pu的半衰期为24 100年，其衰变方程为 PuX He，下列有关说法正确的是(),A衰变发出的射线是波长很短的光子，穿透能力很强 BX原子核中含有92个中子 C8个 Pu经过24 100年后一定还剩余4个 D由于衰变时释放巨大能量，根据Emc2，衰变过程总质量不变,解析 衰变发出的放射线是波长很短的光子，具有很强的穿透能力，故A正确。根据电荷数守恒、质量数守恒知，X的电荷数为92，质量数为235，则中子数为143，故B错误。半衰期具有统计规律，对大量的原子核适用，故C错误。由于衰变时释放巨大能量，根据Emc2，衰变过程总质量减小，故D错误。 答案 A,创新预测 7铀核裂变的产物是多样的，一种典型的铀核裂变的核反应方程是 U nX Kr3 n，则下列叙述正确的是() AX原子核中含有86个中子 BX原子核中含有144个核子 C因为裂变时释放能量，出现质量亏损，所以裂变后的总质量数减少 D因为裂变时释放能量，出现质量亏损，所以裂变后的总质量数增加,解析 根据质量数与电荷数守恒，可得X的质量数为144，电荷数为56，所以中子数为1445688，所以A错误，B正确；裂变时释放能量，出现质量亏损，所以裂变后的质量减少，质量数不变，所以C、D错误。 答案 B,8(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 解析 本题考查原子核的相关知识。由图像可知， He的比结合能约为7 MeV，其结合能应为28 MeV，故A错误。比结合能较大的核较稳定，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,9(多选)(2018山西太原二模)钍 Th具有放射性，它能放出一个新的粒子而变为镤 Pa，同时伴随有射线产生，其衰变方程为 Th PaX，钍的半衰期为24天。则下列说法中正确的是() A一块纯净的钍234矿石经过24天，矿石的质量仅剩下原来质量的一半 BX是钍核中的一个中子转化成一个质子时产生的 C射线是钍原子核发生衰变后产生的镤234的原子核释放的 D射线具有很强的电离作用，对人体细胞破坏能力较大,解析 一块纯净的钍234矿石经过24天，钍核有半数发生衰变，不是矿石的质量仅剩下原来质量的一半，故A错误；根据质量数、电荷数守恒得出X是电子，其产生的本质是钍核中的一个中子转化成一个质子时产生的，所以B正确；钍原子核发生衰变后产生的镤234的原子核处于激发态，不稳定，向基态跃迁的过程以射线向外释放能量，所以C正确；射线具有很强的穿透本领，电离作用很弱，所以D错误。 答案 BC,
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