高考物理三轮冲刺 专题十九 波粒二象性 原子结构和原子核课件.ppt

专题十九波粒二象性原子结构和原子核 1 光电效应 2 爱因斯坦光电效应方程 3 氢原子光谱 4 氢原子的能级结构 能级公式 5 原子核的组成 放射性 原子核的衰变 半衰期 6 放射性同位素 7 核力 核反应方程 8 结合能 质量亏损 9 裂变反应和聚变反应 裂变反应堆 10 射线的危害和防护 1 考纲对这部分内容的能力要求比较低 考试难度一般不大 考试内容广泛 涉及到光电效应现象和光电效应实验规律 爱因斯坦光电效应方程 光的波粒二象性和德布罗意波 原子的能级结构 能级公式 放射性现象 衰变 半衰期 核反应方程 核能 裂变 聚变等各个方面 属于高考热点内容 2 从高考的命题趋势来看 以新粒子 新能源或其他新素材为背景的信息题成为热点 考查的题型以选择题和填空题为主 考查的难度中等偏下 3 从近几年高考命题的情况来看 在今年的高考复习备考中要认真梳理课本中的基本概念和基本规律 注意概念和规律的理解和记忆 弄清知识间的联系 关注科技热点和科技进步 黑体辐射 典例1 2011 江苏高考 下列描绘两种温度下黑体辐射强度与波长关系的图中 符合黑体辐射实验规律的是 审题视角 解答本题应把握黑体辐射的两个特点 关键点 1 黑体辐射强度变化 随温度的升高 各种波长的辐射都增强 2 黑体辐射波长移动 随温度的升高 辐射最强对应波长减小 精讲精析 黑体辐射的强度随着温度的升高 一方面各种波长的辐射强度都增加 另一方面辐射强度的极大值向着波长较短的方向移动 所以选项a正确 答案 a 命题人揭秘 黑体辐射的研究 量子论建立 1 通过对黑体辐射的研究 普朗克提出了量子论 开创了物理学新纪元 2 黑体辐射强度与波长关系图源于教材 考查对黑体辐射强度与波长关系图的理解 光的粒子性光电效应 典例2 2011 新课标全国卷 在光电效应实验中 某金属的截止频率相应的波长为 0 该金属的逸出功为 若用波长为 0 的单色光做实验 则其遏止电压为 已知电子的电荷量 真空中的光速和普朗克常量分别为e c和h 审题视角 解答本题应注意以下两点 关键点 1 理解并区分几个概念 截止频率 逸出功 遏止电压及光电效应的产生条件 2 熟练运用几个公式 光子能量公式 波长波速和频率公式 爱因斯坦光电效应方程 精讲精析 由w逸 h 极限和 得 w逸 由爱因斯坦光电效应方程ek h w逸得 光电子的最大初动能ek h 由动能定理得 eu遏止 0 ek所以u遏止答案 命题人揭秘 从光电效应实验规律理解光的粒子性 1 极限频率 0 入射光子能量h w逸 h 0 产生光电效应 2 最大初动能ek ek随入射光子频率的增大而增大 3 光电效应方程 揭示光的粒子性的能量守恒方程 4 遏止电压u遏 不能形成光电流的最小反向电压 原子结构氢原子光谱 典例3 2011 四川高考 氢原子从能级m跃迁到能级n时辐射红光的频率为 1 从能级n跃迁到能级k时吸收紫光的频率为 2 已知普朗克常量为h 若氢原子从能级k跃迁到能级m 则 a 吸收光子的能量为h 1 h 2b 辐射光子的能量为h 1 h 2c 吸收光子的能量为h 2 h 1d 辐射光子的能量为h 2 h 1 审题视角 解答本题按以下思路进行 精讲精析 氢原子从能级m跃迁到能级n时 辐射红光 em en h 1从能级n跃迁到能级k时 吸收紫光 ek en h 2则从能级k跃迁到能级m时 能量降低 辐射光子 辐射光子能量为 ek em ek en em en h 2 h 1 故正确答案为选项d 答案 d 命题人揭秘 画氢原子能级图分析氢原子光谱 1 氢原子能级图特点 量子数n越大 能量值越大 能级间距越小 2 能级跃迁能量特点 高能级向低能级跃迁辐射光子 低能级向高能级跃迁吸收光子 能级差越大光子能量越大 3 自发跃迁的可能性 第n能级上一个氢原子有 n 1 条可能光谱线 第n能级上一群氢原子有条可能光谱线 4 氢原子电离能 第n能级氢原子电离需吸收的电离能为e电离 en 天然放射现象衰变 典例4 2011 上海高考 天然放射性元素放出的三种射线的穿透能力实验结果如图所示 由此可推知 a 来自于原子核外的电子b 的电离作用最强 是一种电磁波c 的电离作用较强 是一种电磁波d 的电离作用最弱 属于原子核内释放的光子 审题视角 解答本题可按以下思路分析 精讲精析 衰变的射线均来自于核内 a错 从图中可看出 一张纸能挡住 射线 则 射线一定是 射线 其贯穿本领最差 电离能力最强 但不是电磁波 而是高速氦核流 b错 铝板能挡住 而不能挡住 说明 一定是 射线 其电离能力最弱 贯穿本领最强 是一种电磁波 属于原子核内以能量形式释放出来的以光速运行的高能光子 d对c错 答案 d 命题人揭秘 三种射线的产生及特点 1 天然放射现象即衰变 放出的射线有 三种 都是从原子核内部放射出来的高速粒子流 只有 射线是电磁波 2 三种射线的电离作用 穿透能力和在电磁场中的偏转情况各不相同 射线电离作用最强 射线电离作用最弱 射线穿透能力最强 射线穿透能力最弱 只有 射线在电磁场中不发生偏转 核反应方程原子核的组成 典例5 2011 海南高考 2011年3月11日 日本发生九级大地震 造成福岛核电站的核泄漏事故 在泄漏的污染物中含有131i和137cs两种放射性核素 它们通过一系列衰变产生对人体有危害的辐射 在下列四个式子中 有两个能分别反映131i和137cs衰变过程 它们分别是 和 填入正确选项前的字母 131i和137cs原子核中的中子数分别是 和 a x1 13756ba 10nb x2 13154xe 0 1ec x3 13756ba 0 1ed x4 13154xe 11p 审题视角 解答本题的思路如下 精讲精析 从四个核反应方程看出能够产生 粒子的只有b c 再由质量数和核电荷数守恒可以得出能反映131i衰变过程的是方程b 131i原子核中的中子数是131 53 78 能反映137cs衰变过程的是方程c 137cs原子核中的中子数是137 55 82 答案 bc7882 阅卷人点拨 光的粒子性光电效应高考指数 1 2012 北京高考 约瑟夫森结 由超导体和绝缘体制成 若在结两端加恒定电压u 则它会辐射频率为 的电磁波 且 与u成正比 即 ku 已知比例系数k仅与元电荷e的2倍和普朗克常量h有关 你可能不了解此现象的机理 但仍可运用物理学中常用的方法 在下列选项中 推理判断比例系数k的值可能为 a b c 2hed 解题指南 本题需要把握以下两点 1 电磁波的频率 普朗克常量 能量之间的关系 2 电压 电量与能量的关系 解析 选b 电磁波的频率 普朗克常量h 能量e之间的关系e h 因为 ku 所以e hku 电压u 电量q与能量e的关系是e qu 由题意知q 2e 所以 2 2011 上海高考 用一束紫外线照射某金属时不能产生光电效应 可能使该金属产生光电效应的措施是 a 改用频率更小的紫外线照射b 改用x射线照射c 改用强度更大的原紫外线照射d 延长原紫外线的照射时间 解析 选b 根据爱因斯坦对光电效应的研究结论可知光子的频率必须大于金属的极限频率 a错 与光照射时间无关 d错 与光强度无关 c错 x射线的频率比紫外线频率高 故b对 3 2011 广东高考 光电效应实验中 下列表述正确的是 a 光照时间越长光电流越大b 入射光足够强就可以有光电流c 遏止电压与入射光的频率有关d 入射光频率大于极限频率才能产生光电子 解析 选c d 光电流的大小与入射光的强度有关 a错误 产生光电效应的条件是 入射光的频率大于或等于被照射材料的极限频率 由h w0 ek和euc ek知 入射光的频率达不到极限频率 增加照射光的强度是不能产生光电流的 所以b错误 c d正确 4 2011 福建高考 爱因斯坦因提出了光量子概念并成功地解释光电效应的规律而获得1921年诺贝尔物理学奖 某种金属逸出光电子的最大初动能ekm与入射光频率 的关系如图所示 其中 0为极限频率 从图中可以确定的是 a 逸出功与 有关b ekm与入射光强度成正比c 当 0时 会逸出光电子d 图中直线的斜率与普朗克常量有关 解析 选d 光电子的最大初动能与入射光频率的关系是ekm h w0 结合图象易判断d正确 5 2010 浙江高考 在光电效应实验中 飞飞同学用同一光电管在不同实验条件下得到了三条光电流与电压之间的关系曲线 甲光 乙光 丙光 如图所示 则可判断出 a 甲光的频率大于乙光的频率b 乙光的波长大于丙光的波长c 乙光对应的截止频率大于丙光对应的截止频率d 甲光对应的光电子最大初动能大于丙光对应的光电子最大初动能 解题指南 解答本题时应注意以下两点 1 搞清光电流与电压的关系 2 熟记截止频率 遏止电压和光电子最大初动能等概念 解析 选b 由图象知甲光 乙光对应的遏止电压相等 且小于丙光对应的遏止电压 所以甲光和乙光对应的光电子最大初动能相等且小于丙光的光电子最大初动能 故d项错误 根据爱因斯坦光电效应方程ek h w0知甲光和乙光的频率相等 且小于丙光的频率 故a错误 b正确 截止频率是由金属决定的 与入射光无关 故c错误 6 2012 江苏高考 a b两种光子的能量之比为2 1 它们都能使某种金属发生光电效应 且所产生的光电子最大初动能分别为ea eb 求a b两种光子的动量之比和该金属的逸出功 解析 光子能量 h 动量且得则pa pb 2 1a照射时 光电子的最大初动能ea a w0 同理 eb b w0 解得w0 ea 2eb答案 2 1ea 2eb 7 2010 江苏高考 1 研究光电效应电路如图所示 用频率相同 强度不同的光分别照射密封真空管的钠极板 阴极k 钠极板发射出的光电子被阳极a吸收 在电路中形成光电流 下列光电流i与a k之间的电压uak的关系图象中 正确的是 2 钠金属中的电子吸收光子的能量 从金属表面逸出 这就是光电子 光电子从金属表面逸出的过程中 其动量的大小 选填 增大 减小 或 不变 原因是 3 已知氢原子处在第一 第二激发态的能级分别为 3 4ev和 1 51ev 金属钠的截止频率为5 53 1014hz 普朗克常量h 6 63 10 34j s 请通过计算判断 氢原子从第二激发态跃迁到第一激发态过程中发出的光照射金属钠板 能否发生光电效应 解析 1 选c 由爱因斯坦光电效应方程ek h w0和动能定理euc ek 可得 uc 遏止电压uc与入射光的频率有关 与光的强度无关 由发生光电效应规律可知 光电流与光的强度有关 光越强 光电流越强 所以选项c正确 a b d错误 2 钠金属中的电子吸收光子的能量 从金属表面逸出 由于光电子在从金属表面逸出的过程中 要受到金属表面层中力的阻碍作用 或需要克服逸出功 所以在光电子从金属表面逸出的过程中 其动量的大小减小 3 氢原子从第二激发态跃迁到第一激发态过程中 放出的光子能量为e e3 e2 代入数据得e 1 89ev 金属钠的逸出功w0 h 0 代入数据得w0 2 3ev 因为e w0 所以不能发生光电效应 答案 1 c 2 减小光电子从金属表面逸出的过程中要受到金属表面层中力的阻碍作用 或需要克服逸出功 3 见解析 原子结构原子光谱高考指数 8 2012 北京高考 一个氢原子从n 3能级跃迁到n 2能级 该氢原子 a 放出光子 能量增加b 放出光子 能量减少c 吸收光子 能量增加d 吸收光子 能量减少 解题指南 本题需要把握以下两点 1 玻尔理论能级的概念 2 玻尔理论跃迁规律 解析 选b 根据玻尔理论 氢原子能级越高对应的能量越大 当氢原子从较高能级向较低能级跃迁时放出光子 9 2012 江苏高考 如图所示是某原子的能级图 a b c为原子跃迁所发出的三种波长的光 在下列该原子光谱的各选项中 谱线从左向右的波长依次增大 则正确的是 解析 选c 根据 e h 可知 能级差越大 波长越小 所以a的波长最小 b的波长最大 答案选c 10 2012 四川高考 如图为氢原子能级示意图的一部分 则氢原子 a 从n 4能级跃迁到n 3能级比从n 3能级跃迁到n 2能级辐射出电磁波的波长长b 从n 5能级跃迁到n 1能级比从n 5能级跃迁到n 4能级辐射出电磁波的速度大c 处于不同能级时 核外电子在各处出现的概率是一样的d 从高能级向低能级跃迁时 氢原子核一定向外放出能量 解题指南 本题考查了玻尔的原子理论和能级跃迁 难度中等 本题容易误选d 要求学生要深入理解原子能级跃迁释放能量和原子核发生核反应释放能量的不同之处 解析 选a 根据 e h 可知 从n 4能级跃迁到n 3能级的能级差比从n 3能级跃迁到n 2能级的能级差小 所以从n 4能级跃迁到n 3能级比从n 3能级跃迁到n 2能级辐射出电磁波的波长长 选项a正确 电磁波的速度是光速 与电磁波的波长 频率无关 选项b错误 处于不同能级时 核外电子在各处出现的概率并不相同 c错误 从高能级向低能级跃迁时 氢原子一定向外放出能量 而不是氢原子核放出能量 d错误 所以选a 11 2011 天津高考 下列能揭示原子具有核式结构的实验是 a 光电效应实验b 伦琴射线的发现c 粒子散射实验d 氢原子光谱的发现 解析 选c 光电效应实验说明光具有粒子性 a选项错误 x射线 伦琴射线 的发现是19世纪末20世纪初物理学的三大发现 x射线1896年 放射线1896年 电子1897年 之一 这一发现标志着现代物理学的产生 b选项错误 氢原子光谱的发现解释了原子的稳定性以及原子光谱的分立特征 d选项错误 粒子散射实验中极少数 粒子的大角度偏转说明原子具有核式结构 c正确 12 2011 上海高考 卢瑟福利用 粒子轰击金箔的实验研究原子结构 正确反映实验结果的示意图是 解题指南 本题从 粒子轰击金箔的实验结果示意图考查 粒子散射实验的原理 主要考查学生对该实验的轨迹分析和理解 粒子散射的原因是受原子核的库仑斥力作用 离核越近作用力越大 散射角越大 解析 选d 由于 粒子轰击金箔时 正对金箔中原子核打上去的一定原路返回 故排除a c选项 越靠近金原子核的 粒子受力越大 轨迹弯曲程度越大 b错误 d正确 13 2011 大纲版全国卷 已知氢原子的基态能量为e1 激发态能量en e1 n2 其中n 2 3 用h表示普朗克常量 c表示真空中的光速 能使氢原子从第一激发态电离的光子的最大波长为 a b c d 解析 选c 第一激发态是能量最低的激发态n 2 依题意可知第一激发态能量为e2 电离是氢原子从第一激发态跃迁到最高能级n n 的过程 需要吸收的最小光子能量为 e 0 e2 由e 得 所以能使氢原子从第一激发态电离的光子最大波长为 选项c正确 误区警示 本题的解答易出现以下三方面错误 1 对氢原子能级结构不清 不能理解第一激发态电离含义 2 将电离能与从基态跃迁到第一激发态相混淆导致错解 3 将氢原子从第一激发态电离误认为从基态电离导致错误 14 2011 上海高考 用极微弱的可见光做双缝干涉实验 随着时间的增加 在屏上先后出现如图 a b c 所示的图象 则 a 图象 a 表明光具有粒子性b 图象 c 表明光具有波动性c 用紫外光观察不到类似的图象d 实验表明光是一种概率波 解析 选a b d 本题考查双缝干涉实验及光的波粒二象性 光子较少时 极其微弱的可见光光子的落点位置具有不确定性 故 a 图表明光具有粒子性 a对 随着光照时间的增加 光子落在亮条纹区域的概率变大 双缝干涉条纹越来越清晰 故 c 表明光具有波动性 b对 用紫外光也可以观察到类似的图象 c错 光子落在亮条纹上的概率较大 该实验也说明光是一种概率波 d对 15 2010 新课标全国卷 用频率为 0的光照射大量处于基态的氢原子 在所发射的光谱中仅能观测到频率分别为 1 2 3的三条谱线 且 3 2 1 则 a 0 1b 3 2 1c 0 1 2 3d 解析 选b 大量氢原子跃迁时只有三种频率的光谱 这说明氢原子受激发跃迁到n 3的激发态 然后从n 3能级向低能级跃迁产生三种频率的光谱 根据能量守恒有解得 h 0 h 3 h 2 h 1 0 3 2 1 故选项b正确 a c d错误 16 2012 山东高考 氢原子第n能级的能量为其中e1为基态能量 当氢原子由第4能级跃迁到第2能级时 发出光子的频率为 1 若氢原子由第2能级跃迁到基态 发出光子的频率为 2 则 解析 当氢原子由第4能级跃迁到第2能级时 h 1 e4 e2 当氢原子由第2能级跃迁到基态时 h 2 e2 e1 而e4 e2 联立以上各式解得 答案 17 2010 山东高考 大量氢原子处于不同能量激发态 发生跃迁时放出三种不同能量的光子 其能量值分别是 1 89ev 10 2ev 12 09ev 跃迁发生前这些原子分布在 个激发态能级上 其中最高能级的能量值是 ev 基态能量为 13 6ev 解析 由于大量氢原子处于不同能量激发态 发生跃迁时放出三种不同能量的光子 可知氢原子处于最高能级n 3 跃迁发生前这些原子分布在2个激发态能级上 其中最高能级的能量值是e3 1 51ev 答案 2 1 51 方法技巧 对原子跃迁条件的理解 1 原子从低能级向高能级跃迁 吸收一定能量的光子 当一个光子的能量满足h e末 e初时 才能被某一个原子吸收 使原子从低能级e初向高能级e末跃迁 而当光子能量h 大于或小于e末 e初时都不能被原子吸收 2 原子从高能级向低能级跃迁 以光子的形式向外辐射能量 所辐射的光子能量恰好等于发生跃迁时的两能级间的能量差 3 原子吸收能量的原则是吸收的能量恰好等于某两个能级之差 或者是吸收能量大于或等于其电离能 使电子成为自由电子 所以当原子吸收光子时 由于光子不可分 故其必须选择能量满足上述原则的光子 当原子吸收实物粒子 如电子 的能量时 原子可以根据 需要 吸收满足能级差的部分 剩余部分实物粒子带走 18 2010 海南高考 能量为ei的光子照射基态氢原子 刚好可使该原子中的电子成为自由电子 这一能量ei称为氢的电离能 现用一频率为 的光子从基态氢原子中击出了一电子 该电子在远离核以后速度的大小为 用光子频率 电子质量m 氢原子的电离能ei和普朗克常量h表示 解析 由能量守恒得 解得电子速度为 答案 天然放射现象衰变高考指数 19 2012 大纲版全国卷 23592u经过m次 衰变和n次 衰变 变成20782pb 则 a m 7 n 3b m 7 n 4c m 14 n 9d m 14 n 18 解题指南 每发生一次 衰变 质量数减少4 电荷数减少2 每发生一次 衰变 质量数不变 电荷数增加1 解析 选b 根据题意有 235 4m 207 92 2m n 82 解两式得m 7 n 4 选项b正确 20 2011 北京高考 表示放射性元素碘131 13153i 衰变的方程是 a 13153i12751sb 42heb 13153i13154xe 0 1ec 13153i13053i 10nd 13153i13052te 11h 解析 选b a选项是 衰变 a错误 b选项是 衰变 b正确 c选项放出的是中子 c错误 d选项放出的是质子 d错误 21 2011 浙江高考 关于天然放射现象 下列说法正确的是 a 射线是由氦原子核衰变产生b 射线是由原子核外电子电离产生c 射线是由原子核外的内层电子跃迁产生d 通过化学反应不能改变物质的放射性 解析 选d 放射线是从原子核中释放出来的高速粒子流 射线是原子核内两个质子和两个中子结合放射出来的 射线是原子核内一个中子转化为一个质子放出一个电子 射线是原子核衰变时辐射出来的 通过化学反应并不能改变物质的放射性 放射性是由元素本身决定的 22 2010 全国卷 原子核23892u经放射性衰变 变为原子核23490th 继而经放射性衰变 变为原子核23491pa 再经放射性衰变 变为原子核23492u 放射性衰变 和 依次为 a 衰变 衰变和 衰变b 衰变 衰变和 衰变c 衰变 衰变和 衰变d 衰变 衰变和 衰变 解析 选a 23892u 23490th 质量数少4 电荷数少2 说明 为 衰变 故b c错误 23490th 23491pa 质子数加1 质量数不变 说明 为 衰变 中子转化成质子 放出一个电子 23491pa 23492u 质子数加1 质量数不变 说明 为 衰变 中子转化成质子 放出一个电子 故d错误 a项正确 原子核核反应方程高考指数 23 2012 广东高考 能源是社会发展的基础 发展核能是解决能源问题的途径之一 下列释放核能的反应方程 表述正确的有 a 31h 21h42he 10n是核聚变反应b 31h 21h42he 10n是 衰变c 23592u 10n14456ba 8936kr 310n是核裂变反应d 23592u 10n14054xe 9438sr 210n是 衰变 解题指南 解答本题需要掌握核反应基本知识 主要考查衰变与其他的核反应的区别 解析 选a c 两个轻核聚合成一个较重的核的反应为核聚变反应 故a对b错 重核被中子轰击后分裂成两个中等质量的原子核并放出若干个中子的反应为核裂变反应 故c对 原子核放出 或 粒子后变成另一种原子核的反应称为原子核的衰变 原子核的衰变的反应物只有一种 故d错 24 2012 重庆高考 以下是物理学史上3个著名的核反应方程x 73li2yy 147nx 178oy 94bez 126cx y和z是3种不同的粒子 其中z是 a 粒子b 质子c 中子d 电子 解题指南 有关核反应方程的基本规律有两条 1 电荷数守恒 2 质量数守恒 解析 选c 把前两个方程化简 消去x 即147n 73li y 178o 可见y是42he 结合第三个方程 根据电荷数守恒 质量数守恒可知z是中子10n 因此选项c正确 25 2011 重庆高考 核电站核泄漏的污染物中含有碘131和铯137 碘131的半衰期约为8天 会释放 射线 铯137是铯133的同位素 半衰期约为30年 发生衰变时会辐射 射线 下列说法正确的是 a 碘131释放的 射线由氦核组成b 铯137衰变时辐射出的 光子能量小于可见光光子能量c 与铯137相比 碘131衰变更慢d 铯133和铯137含有相同的质子数 解析 选d 射线是高速电子流 射线才是由氦核组成的 a错误 光子在所有电磁波中频率最高 能量最大 b错误 半衰期越小衰变越快 应该是碘131衰变更快 c错误 铯133和铯137是同位素 质子数相同 中子数不同 d正确 26 2010 广东高考 关于核衰变和核反应的类型 下列表述正确的有 a 23892u 23490th 42he是 衰变b 147n 42he 178o 11h是 衰变c 21h 31h 42he 10n是轻核聚变d 8234se 8236kr 20 1e是重核裂变 解析 选a c 原子核放出 粒子或 粒子变成新的原子核 这种变化称为原子核的衰变 分别叫做 衰变和 衰变 a正确 d错误 b选项是卢瑟福发现质子的核反应 不是 衰变 b错误 轻核结合成质量较大的核 释放出核能的反应 称为聚变 c正确 误区警示 注意四种核反应类型的区别 1 原子核自发地放出射线变成新原子核的变化 衰变 2 用高能量的粒子轰击原子核而变成新原子核的变化 核的人工转变 3 重核分裂成中等质量核的变化 核裂变 是释放核能的重要途径之一 4 轻核聚变成质量较大核的变化 核聚变 也是释放核能的重要途径之一 27 2010 上海高考 卢瑟福提出了原子的核式结构模型 这一模型建立的基础是 a 粒子的散射实验b 对阴极射线的研究c 天然放射性现象的发现d 质子的发现 解析 选a 卢瑟福提出了原子的核式结构模型 建立的基础是 粒子的散射实验 选项a正确 汤姆孙发现电子的基础是对阴极射线的研究 选项b错误 贝可勒尔发现天然放射性现象 说明原子核具有复杂的结构 选项c错误 卢瑟福用 粒子轰击氮原子核发现质子 选项d错误 28 2010 天津高考 下列关于原子和原子核的说法正确的是 a 衰变现象说明电子是原子核的组成部分b 玻尔理论的假设之一是原子能量的量子化c 放射性元素的半衰期随温度的升高而变短d 比结合能越小表示原子核中的核子结合得越牢固 解析 选b 衰变的实质是将原子核中的一个中子变成一个质子和一个电子 原子核是由中子和质子组成的 内部没有电子 a错误 玻尔理论的基本假设说明电子在不同轨道上运动时 能量是不同的 即原子的能量是量子化的 b正确 放射性元素的半衰期是由核内部自身的因素决定的 与原子所处的化学状态和外部条件无关 不受温度的影响 c错误 比结合能越大 表示原子核中核子结合得越牢固 原子核越稳定 d错误 29 2010 上海高考 现已建成的核电站的能量来自于 a 天然放射性元素衰变放出的能量b 人工放射性同位素放出的能量c 重核裂变放出的能量d 化学反应放出的能量 解析 选c 重核的裂变与轻核的聚变都能发生质量亏损 释放出核能 但是 就建成的核电站来说 都是利用重核的裂变 目前轻核的聚变只能用于制造核武器 人类还不能和平利用轻核的聚变释放出的能量 故c正确 a b d错误 30 2010 全国卷 原子核azx与氘核21h反应生成一个 粒子和一个质子 由此可知 a a 2 z 1b a 2 z 2c a 3 z 3d a 3 z 2 解析 选d 写出核反应方程 azx 21h 42he 11h 由质量数守恒和电荷数守恒 列方程 a 2 4 1 z 1 2 1 解得 a 3 z 2 故d正确 a b c错误 31 2010 福建高考 14c测年法是利用14c衰变规律对古生物进行年代测定的方法 若以横坐标t表示时间 纵坐标m表示任意时刻14c的质量 m0为t 0时14c的质量 下面四幅图中能正确反映14c衰变规律的是 解析 选c 由公式m m0 并结合数学知识可知c正确 a b d错误 32 2012 新课标全国卷 氘核和氚核可发生热核聚变而释放出巨大的能量 该反应方程为 21h 31h42he x 式中x是某种粒子 已知 21h 31h 42he和粒子x的质量分别为2 0141u 3 0161u 4 0026u和1 0087u 是真空中的光速 由上述反应方程和数据可知 粒子x是 该反应释放出的能量为 mev 结果保留3位有效数字 解析 根据质量数和电荷数守恒可得x是10n 中子 核反应中的质量亏损为 m 2 0141u 3 0161u 4 0026u 1 0087u 0 0189u所以该反应释放出的能量为 e m c2 17 6mev答案 10n 或中子 17 6 33 2012 江苏高考 一个中子与某原子核发生核反应 生成一个氘核 其核反应方程式为 该反应放出的能量为q 则氘核的比结合能为 解析 方程式 10n 11h21h核子结合成原子核要放出能量 这个能量叫做原子核的结合能 它的结合能与核子数之比 称作比结合能 由题意知氘核的核子数为2 所以比结合能为答案 10n 11h21h 34 2011 山东高考 碘131核不稳定 会发生 衰变 其半衰期为8天 1 碘131核的衰变方程 13153i 衰变后的元素用x表示 2 经过 天75 的碘131核发生了衰变 解析 1 核衰变遵守电荷数和质量数守恒 所以13153i13154x 0 1e 2 根据半衰期概念 得m剩 即25 m0 解得t 16天 答案 1 13154x 0 1e 2 16 光电效应1 光电效应 照射到金属表面的光 能使金属中的电子从表面逸出的现象 2 光电效应方程 3 对光电效应规律的解释 4 ek 图象 1 图象如图所示 2 由图象可以得到的三个物理量 极限频率 0 图线与 轴交点的横坐标 0 逸出功w0 图线与ek轴交点的纵坐标的绝对值w0 e 普朗克常量h 图线的斜率k h 名师点睛 理解光电效应时应注意 1 照射光的频率决定着是否发生光电效应及光电子的初动能 2 光电子是金属表面受光照射出来的电子 与光子不同 3 光电效应中入射光强度 频率的影响情况 1 入射光频率决定光子能量决定光电子最大初动能 2 入射光强度决定单位时间内接收的光子数决定单位时间内发射的光电子数 原子结构1 电子的发现1897年 英国物理学家汤姆孙发现了电子 明确电子是原子的组成部分 揭开了研究原子结构的序幕 2 原子的核式结构模型在原子中心有一个很小的核叫原子核 原子全部的正电荷和几乎全部质量都集中在原子核上 带负电的电子在核外空间绕核高速旋转 氢原子光谱1 光谱分析利用元素的特征谱线 线状谱 分析和确定物质的组成成分即光谱分析 2 氢原子光谱的实验规律巴耳末系是氢光谱在可见光区的谱线 其波长公式 n 3 4 5 r是里德伯常量 r 1 10 107m 1 3 玻尔理论 1 定态 原子只能处于一系列不连续的能量状态中 在这些能量状态中原子是稳定的 电子虽然绕核运动 但并不向外辐射能量 2 跃迁 原子从一种定态跃迁到另一种定态时 它辐射或吸收一定频率的光子 光子的能量由这两个定态的能量差决定 即h em en m n h是普朗克常量 h 6 626 10 34j s 3 轨道 原子的不同能量状态跟电子在不同的圆周轨道绕核运动相对应 原子的定态是不连续的 因此电子的轨道也是不连续的 4 氢原子的能级 1 氢原子的能级和轨道半径 氢原子的能级公式 n 1 2 3 其中e1为基态能量 e1 13 6ev 氢原子的半径公式 rn n2r1 n 1 2 3 其中r1为基态半径 又称玻尔半径 r1 0 53 10 10m 2 氢原子的能级图如图所示 名师点睛 理解能级跃迁时应注意 1 原子跃迁条件h em en m n 只适用于光子和原子作用而使原子在各定态之间跃迁的情况 对于光子和原子作用而使原子电离时 只要入射光的能量e 13 6ev 原子就能吸收 对于实物粒子与原子作用使原子激发时 粒子能量大于或等于能级差即可 2 原子跃迁发出的光谱线