（广东版）2013届高三物理第二轮专题复习（专家概述+解题思路与方法+专题测试）专题十一 量子论初步及原子和原子核

1 专题十一专题十一 量子论初步及原子和原子核量子论初步及原子和原子核 专家概述 一 本专题的重点和难点内容 1 发生光电效应的条件是入射光的频率大于等于材料的极限频率 光电子的最大初动 能WhEk 2 汤姆逊发现电子 卢瑟福 粒子散射实验说明原子中间大部分空间是空的 只有一 个核在中间 此核集中了绝大多数质量 原子中间是原子核 原子核外有绕核运动的电子 3 玻尔提出氢原子能级模型 处于基态的氢原子吸收一系列特定值的能量后 可以跃 迁到某一高能级激发态 处于高能级状态的氢原子 可以自发地向低能级跃迁 同时辐射出 特定频率的光子 能级公式eV n 为量子数 n 越大 能级越高 能量越多 2 6 13 n En 4 贝克勒尔发现天然放射性现象 此现象说明原子核内部有复杂结构 5 查德威克发现中子nCHeBe 1 0 12 6 4 2 9 4 6 卢瑟福发现质子HOHeN 1 1 17 8 4 2 14 7 7 安德森发现正电子 索迪发现同位素 小居里夫妇发现放射性同位素 核内 nPHeAl 1 0 30 15 4 2 27 13 eSiP 0 1 30 14 30 15 enH 0 1 1 0 1 1 8 重核裂变释放原子核能n3KrBanU 1 0 92 36 141 56 1 0 235 92 9 轻核聚变释放原子核能nHeHH 1 0 4 2 3 1 2 1 10 核反应方程遵守电荷数守恒 质量数守恒 同时也遵守质能守恒 11 原子核半衰期与外界条件无关 由核内的质子和中子决定 原子核半衰期是大量原 子核衰变的统计规律 单个原子核衰变无规律可言 原子核衰变的同时伴随着三种射线 种 类本 质质量 u 电荷 e 速度 c 电离性贯穿性 射 线 氦核 4 20 1 最强最弱 纸能挡住 射 线 电子 1 1840 10 99 较强较强 穿几 mm 铝板 射 线 光子 001 最弱最强 穿几 cm 铅版 衰变 核内 e 4 2 234 90 238 92 HThU Hen2H2 4 2 1 0 1 1 衰变 核内 ePaTh 0 1 234 91 234 90 eHn 0 1 1 1 1 0 衰变 原子核处于较高能级 辐射光子后跃迁到低能级 2 二 本专题的解题思路与方法 这部分的题目在试卷中以选择题 单项选择题或双项选择题 出现 难度不大 属于容 易题 根据定义和性质选出正确的答案即可 经典例说 例 1 汕头二模 如图 用导线把验电器与锌板相连接 当用紫外线照射锌板时 发 生的现象是 A 有光子从锌板逸出 B 有电子从锌板逸出 C 验电器指针张开一个角度 D 锌板带负电 答案 BC 分析 发生光电效应的条件是入射光的频率不低于材料的极限频率 解 选项 A 错误 应该是有电子从锌板逸出 选项 B 正确 选项 C 正确 选项 D 错误 锌板带负电 小结 发生光电效应后 金属板一定带正电 因为电子被打出去了 变式训练 1 广州一模 用能量为 5 0eV 的光子照射某金属表面 金属发射光电子的最大初动能为 1 5eV 则该金属的逸出功为 A 1 5eV B 3 5eV C 5 OeV D 6 5eV 2 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 例 2 惠州四调 用能量为 E 的单色光照射处于基态的氢原子后 发现氢原子能释放 出三种不同频率的光子 它们的频率由低到高依次为 由此可知单色光的能量 1 2 3 3 E 为 A h B h C h D h 1 2 3 1 2 3 答案 C 分析 氢原子从高能级向低能级跃迁要辐射出光子 解 从 n 3 向 n 2 n 1 能级跃迁 从 n 2 向 n 1 能级跃迁 刚好辐射出三种频率的光 子且 因此选项 C 正确 1 2 3 小结 从能级 2 向能级 1 跃迁 只有一种频率的光子放出去 从能级 3 向能级 1 跃迁 只有三种频率的光子放出去 从能级 4 向能级 1 跃迁 只有六种频率的光子放出去 从能级 5 向能级 1 跃迁 只有十种频率的光子放出去 变式训练 3 全国 II 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 1 3 4 E hc 1 2 E hc 1 4 E hc 1 9 E hc 4 湛江一模 一群氢原子中的电子从 n 5 能级自发地跃迁到 n 1 能级的过程中 A 原子要发出一系列频率的光子 B 原子要发出某一种频率的光子 C 原子要吸收一系列频率的光子 D 原子要吸收某一种频率的光子 例 3 东莞一模 如图甲是 三种射线穿透能力的示意图 图乙是工业上利用射 线的穿透性来检查金属内部的伤痕的示意图 则图乙中的检查利用的射线是 A 射线 B 射线 C 射线 D 射线 答案 C 分析 三种射线穿透本领都有限 只是穿过物体的种类和厚度不同 解 如果钢板内部没有伤痕 则三种射线无法穿过 如果钢板内部有伤痕 则 射线 射线不易穿过 而 射线就容易穿过了 被设备检查出来 钢板内部伤痕越大 射线穿过来 越多 所以选项 C 正确 小结 对于 射线 一张薄纸就可以挡住 对于 射线 几毫米的铝板可以挡住 对于 射线 需要几厘米的钢板 或几米厚的混凝土 才能挡住 计数器 甲 乙 4 变式训练 5 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 6 深圳二模 关于放射现象 下列说法正确的是 A 产生放射线的过程是原子核的裂变过程 B 放射性同位素可以作为示踪原子 C 各种放射线都是电磁波 D 放射性物质的半衰期随时间的增加而变短 例 4 广州一模 首次用实验验证 爱因斯坦质能方程 的核反应方程是 已知 mLi 7 0160u mH 1 0078u mHe 4 0026u 则该核反应方程中的 K 714 312 LiHK He 值和质量亏损分别是 A 1 和 4 0212u B 1 和 2 0056u C 2 和 0 0186u D 2 和 1 9970u 答案 C 分析 原子核裂变或聚变 发生质量亏损与释放的核能相对应 解 质量数守恒 7 1 4 2 电荷数守恒 3 1 2 2 质量亏损 7 0160 1 0078 2 4 0026 0 0186 选项 C 正确 小结 核反应方程遵守质量数守恒 遵守电荷数守恒 质量不守恒 质能守恒 变式训练 7 惠州四调 目前世界上已建成的核电站的能量来自于 A 原子核的衰变 B 原子核的人工转变 C 轻核的聚变 D 重核的裂变 8 湛江一模 中广核集团现拥有大亚湾核电站 岭澳核电站一期 岭澳核电站二期等在 运行的核电机组 核电站利用的是 A 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 轻核聚变放出的能量 例5 上海高考 在存放放射性元素时 若把放射性元素 置于大量水中 密封于 铅盒中 与轻核元素结合成化合物 则 A 措施 可减缓放射性元素衰变 B 措施 可减缓放射性元素衰变 5 C 措施 可减缓放射性元素衰变 D 上述措施均无法减缓放射性元素衰变 答案 D 分析 放射性元素的衰变由核内的质子 中子相互作用决定 解 放射性元素衰变与外界条件无关 它是由核的质子与中子的相互作用决定的 所以 选项 ABC 错误 选项 D 正确 小结 某一放射性元素的半衰期是定值 而且无法改变 变式训练 9 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 发生衰变期时会辐射射线 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 与铯 133 和铯 137