高考物理专题波粒二象性原子结构和原子核(含解析)

16波粒二象性原子构造和原子核〔3-5〕【2023本考点由于点多面广，考题难度不是很大，属必得局部，因而要求复习过程要扫清盲点，不留死角，同时由于各局部内容表达的力气与思想不同，考点消灭的几率也不同，复习时应有所侧重，侧重点要与历年考试频率联系，应与表达力气相联系，还应与科技动向联系〔探月卫星、氦3，射线、红外摄象、太阳风等，更应与近代物理进展趋势联系。对于光电效应、原子构造的认知过程以及原子消灭，多要求定性分析，少见定量计算。因此理解学问的根底上就要求见多识广，所以在复习中要特别留意课本的重要性。课本是学问之源，对这局部内容确定要做到熟读、精读，并且要间隔一段时间就要简要复习一遍，绝不能留任何的死角，包括课后的阅读材料、小试验、小资料、相对论简介等，由于很多的信息题都是从这里取材的搞清某一现象产生的本质，构建学问构造体系，依据的学问和物理事实、条件，对物理进展规律推理和论证，得出正确的结论或作出正确的推断，并能把推理过程正确地表达出来，以求触类傍通。【2023作为选择题和填空题，本考点的涉及面广，选项可能涉及近代物理学史，波尔模型，光电效应和原子核构造，而填空题可能涉及衰变、核反响方程的书写、光电效应的极限频率和最大初动能等，既是备考的重点也是命题的热门选项。pk】名师考点透析考点一、波粒二象性【名师点睛】1.量子论：①普朗克认为物质的辐射能量并不是无限可分的，其最小的、不行分的能量单元即“能量子”或称“量子②物质的辐射能31905年，爱因斯坦奖量子概念推广到光的传播中，提出了光量子论。即：h=6.6×10－34Js2.123上升，辐射强度的极大值向波长较短方向移动。3.光电效应：在光的照耀下，金属中的电子从外表逸出，放射出来的电子就叫光电子，①任何一种金于极限频率的光照耀金属时，光电流强度〔反映单位时间放射出的光电子数的多少，与入射光强度成正比。④金属受到光照，光电子的放射一般不超过10－9秒。波动说认为：光的能量即光的强度是由光波的振幅打算的与光的频率无关。所以波动说对解释上述试验规律中的①②④条都遇到困难考点二、原子构造【名师点睛】汤姆生原子构造模型：1897年英国物理学家汤姆生觉察了电子，从而打破了原子不行再分的观念，提示出原子也有简洁的构造。汤姆生的原子模型：1903年汤姆生设想原子是一个带电小球，它的正电荷均匀分布在整个球体内，而带负电的电子镶嵌在正电荷中。原子核式构造模型：试验构造图如下，试验现象：a.绝大多数粒子穿过金箔后，仍沿原来方向运动，不发生偏转。b.有少数粒子发生较大角度的偏转c.有极少数粒子的偏转角超过了90°，有的几乎到达180°，即被反向弹回。结论否认了汤姆生原子构造模型，提出核式构造模型即在原子电子在核外空间绕核旋转。波尔的原子机构模型：1原子核式构造模型与经典电磁理论的冲突〔两方面：a.电子绕核作圆周运动是加速运动，依据经典理论，加速运动的电荷，要不断地向四周放射电磁波，电子的能量就要不断削减，最终电子要落到b.电子绕核旋转时辐射电磁波的频率应等于电子绕核理原子光谱应是连续光谱，这种原子光谱是线状光谱事实相冲突。量量了化的概念，提了三个假设：速运动，但并不向外在辐射能量，这些状态叫定态。②跃迁假设：原子从一个定态〔设能量为E〕跃迁到另确定态〔设能量为E〕时，它辐射成吸取确定m n频率的光子，光子的能量由这两个定态的能量差打算，即hv=EEm－n子可能轨道的分布也是不连续的。123氢1原子能级公式E En n2 1考点三、原子核构造【名师点睛】1.自然放射现象：1896放射性射线的成分有三种：射线种类射线组成性质电离作用贯穿能力射线 氦核组成的粒子流很强很弱射线 高速电子流较强较强射线 高频光子很弱很强衰变类型衰变方程衰变规律衰变类型衰变方程衰变规律衰变MZXM4YHe4Z2 22核4衰变MZX Y eM0Z1 1电荷数增加核质量数不变1n1H0e辐射伴随着衰变和衰变产生0 1 1快慢是由核内部自身因素打算的，跟原子所处的化学状态和外部条件没有关系。1934年，约里奥—居里夫妇觉察经过α粒子轰击的铝片中含有放射性磷

30P154He27Al30P1n2 13 15 0〔〕卢瑟福用α粒子轰击氦核打出质子：14N4He17OH7 2 8 1贝克勒耳和居里夫人觉察自然放射现象：α238U234Th4He92 90 2β234Th234Pa0e90 91 1查德威克用α9Be4He12C1n4 2 6 027Al4He30P1n居里夫人觉察正电子：13 2

15 030P30Si0e15 14 1〔5〕1n1H2H0 1 1235U1n136Xe101n90Sr〔6〕重核裂变：92 0 54

0 38235U1n144Ba89Kr31n92 0 56 36 0重核裂变 核聚变Ⅰ释放核能的途径——裂变和聚变裂变反响：①裂变：重核在确定条件下转变成两个中等质量的核的反响，叫做原子核的裂变反响。235U1n144Ba89Kr31n92 0 56 36 0②链式反响：在裂变反响用产生的中子，再被其他铀核浮获使反响连续下去。235U200MeV921kg235U280092聚变反响：①聚变反响：轻的原子核聚合成较重的原子核的反响，称为聚变反响。例如：

2H3H4He1n17.6MeV1 1 2 0②一个氘核与一个氚核结合成一个氦核时〔同时放出一个中子，释放出17.6MeV3MeV3~4③聚变反响的条件；几百万摄氏度的高温。【试题演练】【2023·北京市通州区高三1根底是A．αB．光电效应试验C．电子的觉察D．中子的觉察【2023·辽宁省辽宁师大附中高三上期期中考试】以下说法正确的选项是 〔选对1个给2分选对2个给3分，选对3个给4分；每选错1个扣2分，最低得分为0分〕a．太阳辐射的能量主要来自太阳内部的核聚变反响卢瑟福用粒子轰击氮原子核，其核反响方程式是14N4He17O1H7 2 8 1210Bi512g210Bi151.5g83 83氢原子核外电子从半径较小的轨道跃迁到半径较大的轨道时，电子的动能增大，原子总能量增大e．光电效应是原子核吸取光子向外释放电子的现象【三年高考】12、13、14高考试题及其解析【2023·上海卷】核反响方程式9Be4He12C+X中的X4 2 6〔A〕质子 〔B〕电子 〔C〕光子 〔D〕中子【2023·〔122435130。密立根通过油滴试验测得了根本电荷的数值贝克勒尔通过对自然放射性现象的争论，觉察了原子中存在原子核C.居里夫妇从沥青铀矿中分别出了钋〔P〕和镭〔R〕两种元素0 aD.卢瑟福通过а粒子散射试验，证明白在原子核内存在质子E出了该粒子的比荷【2023·n=3跃迁到n=2656nm。以下推断正确的选项是〔双选，填正确答案标号〕氢原子从n=2跃迁到n=1的能级时，辐射光的波长大于656nm325nmn=1跃迁到n=2一群处于n=3能级上的氢原子向低能级跃迁时最多产生3种谱线633nmn=2跃迁到n=3【2023·重庆卷】碘1318m13132131m m m m4

32【2023·天津卷】以下说法正确确的是A．玻尔对氢原子光谱的争论导致原子的核式构造模型的建立B．可利用某些物质在紫外线照耀下发出荧光来设计防伪措施C．自然放射现象中产生的射线都能在电场或磁场中发生偏转D．观看者与波源相互远离时接收到波的频率与波源频率不同【2023·课标全国卷Ⅰ】关于自然放射性，以下说法正确的选项是〔填写正确答案标号。选对1得3分，选对2个得4分，选对3个得6分。每选错1个扣3分，最低得分为0分〕A．全部元素都可能发生衰变B．放射性元素的半衰期与外界的温度无关C．放射性元素与别的元素与别的元素形成化合物时仍具有放射性D．α、β和γ三种射线中，γ射线的穿透力气最强E．一个原子核在一次衰变中可同量放出α、β和γ【2023·江苏卷】钙和钾的截止频率分别为7.73×1014Hz和5.44×1011Hz，在某种单色光的照耀大的。A．波长 B．频率 C．能量 D．动量【2023·海南卷】在光电效应试验中，用同一种单色光，先后照耀锌和银的外表，都能产生光电效应。对于这两个过程。以下四个物理量中，确定不同的是 〔填入正确答案标号。选对1个得2分，选对2个得3分，选对3个得4分；有选错的得0分〕A．遏制电压 B．饱和光电流 C．光电子的最大初动能 D．逸出功考点：光电效应【2023·福建卷】如图，放射性元素镭衰变过程中释放出α、β、γ三种射线，分别进入匀强电场和匀强磁场中，以下说法正确的选项是〔填选项前的字母〕①表示γ射线，③表示α射线B.②表示β射线，③表示α射线C.④表示α射线，⑤表示γ射线D.⑤表示β射线，⑥表示α射线【2023·江苏卷】氡222是一种自然放射性气体，被吸入后，会对人的呼吸系统造成辐射损伤。它是世界卫生组织公布的主要环境致癌物质之一。其衰变方程是222Rn218Po＋。222Rn的半衰86 84 863.816g222Rn1g。86【2023·天津卷】以下说法正确的选项是〔〕A．原子核发生衰变时要遵守电荷守恒和质量守恒的规律B．α射线、βγC．氢原子从激发态向基态跃迁只能辐射特定频率的光子D．发生光电效应时间电子的动能只与入射光的强度有关【2023·235U1nb92 0＋21n，a＋b可能是〔〕0A.140X93Kr B141B＋92Kr C141Ba93Sr D140X94Sr54 36

56 36

56 38

54 38【2023·235

U1n144

Ba＋89Kr＋31n.以下说法正确的有〔〕0上述裂变反响中伴随着中子放出B．铀块体积对链式反响的发生无影响C．铀核的链式反响可人工把握D．铀核的半衰期会受到环境温度的影响【答案】AC【解析】

92 0

68 36【2023·课标全国卷Ⅱ关于原子核的结合能以下说法正确的选项是 〔填正确答案标号选对1个得2分，选对2个得4分，选对3个得5分；每选错1个扣3分，最低得分为0分．A．原子核的结合能等于使其完全分解成自由核子所需的最小能量一重原子核衰变成α粒子和另一原子核，衰变产物的结合能之和确定大于原来重核的结合能铯原子核〔133Cs〕的结合能小于铅原子核〔208Pb〕的结合能55 82比结合能越大，原子核越不稳定自由核子组成原子核时，其质量亏损所对应的能量大于该原子核的结合能【2023·普朗克常量＝6.63×1－34s.甲 乙图甲中电极A为光电管 〔填“阴极”或“阳极；试验中测得铷的遏止电压UC

与入射光频率ν之间的关系如图乙所示，则铷的截止频率ν＝C Hz，逸出功W＝ J；0假照试验中入射光的频率ν＝7.00×1014

Hz，则产生的光电子的最大初动能E＝ J.k【2023上海】依据爱因斯坦的“光子说”可知〔 〕“光子说”本质就是牛顿的“微粒说”光的波长越大，光子的能量越小一束单色光的能量可以连续变化只有光子数很多时，光才具有粒子性【2023广东】能源是社会进展的根底，进展核能是解决能源问题的途径之一，以下释放核能的反响方程，表述正确的有3H13H1

11

22

1n是核聚变反响01nβ0C.235U

1n140Xe

94Sr21n是核裂变反响92 0 54 38 0

1n140Xe

94Sr21nα92 0 54 38 0【2023北京】一个氢旅子从n=3n=2能级。该氢原子〔〕A.放出光子，力气增加B.放出光子，能量削减C.吸取光子，能量增加D.吸取光子，能量削减【2023江苏一个中子与某原子核发生核反响生成一个氘核其核反响方程式为 .该反响放出的能量为Q，则氘核的比结合能为 .23 4【2023课标】氘核和氚核可发生热核聚变而释放巨大的能量，该反响方程为：H+H→He+x，11 2234xH、H、He和粒子x2.0141u3.0161u4.0026u1.0087u；1121u=931.5MeV/c2，c是真空中的光速。由上述反响方程和数据可知，粒子x是 ，该反响释放出的能量为 MeV〔结果保存3位有效数字〕【两年模拟】【2023·辽宁省沈阳市高三教学质量监测〔一〔15分〕如图为氢原子的能级示意图，锌的逸出3.34ev〔填正确答l22435130〕A、用氢原子从高能级向基态跃迁时放射的光照耀锌板确定不能产生光电效应B、一群处于n=33Cn=38.75eVD．用能量为10.3eV的光子照耀，可使处于基态的氢原子跃迁到激发态E14.0eV【答案】BCE【解析】试题分析氢原子从高能级向低能级跃迁多余的力气将以光子的形式辐射出来而氢原子从高能级跃迁 到【2023·河南开封高三二模〔6分〕以下描述中正确的选项是 〔选对一个给2分，选对两个给4分，选对3个给6分，每选错一个扣3分，最低得分为0分〕放射性元素发生衰变时所释放的电子来源于原子的核外电子卢瑟福的原子核式构造学说能很好地解释粒子散射试验事实C．氢原子吸取一个光子跃迁到激发态后，再向低能级跃迁时放出光子的频率确定等于入射光子的频率E．〔钍〕核衰变为〔镤〕核时，衰变前Th核质量大于衰变后PE．〔钍〕核衰变为〔镤〕核时，衰变前Th核质量大于衰变后P核与粒子的总质量初动能大选项D〔钍〕核衰变为〔镤〕核时由于要释放能量，所以必定有质量亏损选项E对。考点：原子构造原子核衰变光电效应3.【2023·河北石家庄高三质检〔二】以下说法正确的选项是 〔填正确答案标号。选对1个得3分，选对2个得4分，选对3个得6分。每错选1个扣3分，最低得分为初动能大选项D〔钍〕核衰变为〔镤〕核时由于要释放能量，所以必定有质量亏损选A．Th核发生一次α衰变时，核与原来的原子核相比，中子数削减了4B．太阳辐射的能量主要来自太阳内部的热核反响C．假设使放射性物质的温度上升，其半衰期可能变小D．用14eV的光子照耀处于基态的氢原子，可使其电离E．光电管是基于光电效应的光电转换器件，可使光信号转换成电信号【2023·3〔132436每错1个扣3分，最低得分为0分〕A．无论增大入射光的频率还是增参与射光的强度，金属的逸出功都不变B．只延长入射光照耀时间，光电子的最大初动能将增加C．只增大入射光的频率，光电子的最大初动能将增大D．只增大入射光的频率，光电子逸出所经受的时间将缩短E．只增大入射光的强度，单位时间内逸出的光电子数目将增多【答案】ACE【解析】试题分析：金属的逸出功是由金属本身的特性打算的，与入射光的频率和强度无关，选项A正确；B错误，CD错E正确。考点：光电效应。【2023·山西高三第三次四校联考〔6分〕以下说法中正确的选项是〔填正确答案标号。选对1个给32436130。A．β衰变现象说明电子是原子核的组成局部A．β衰变现象说明电子是原子核的组成局部B．目前已建成的核电站的能量来自于重核裂变C．一个氢原子从n=3的激发态跃迁到基态时，能辐射3种不同频率的光子D．卢瑟福依据极少数α粒子发生大角度散射提出了原子核式构造模型E．依据玻尔理论，氢原子核外电子从半径较小的轨道跃迁到半径较大的轨道时，电子的动能减小，原子总能量增大【福建省南平市2023年一般高中毕业班质量检查理综试题】以下说法中正确的选项是〔 〕A．依据波尔理论，氢原子辐射光子后，能量减小，轨道半径增大B．核聚变是释放能量的核反响，核裂变是吸取能量的核反响C．卢瑟福的原子核式构造学说成功地解释了氢原子光谱的规律D．金属的极限频率越大，该金属电子的逸出功越大【答案】D【解析】试题分析：依据波尔理论，氢原子辐射光子后，能量减小，核外电子也由高轨道到低轨道，即轨道半A错误；核聚变和核裂变都是放出能量的反响，选项B错误；玻尔理论成功地解释了氢原子光谱的规律，选项C错误；依据W越大，选项D正确。

h 可知金属的极限频率越大，该金属电子的逸出功考点：玻尔理论；裂变和聚变；光电效应现象。【东营市2023年高考其次次模拟试题】以下说法正确的选项是A．对黑体辐射的争论说明：随着温度的上升，辐射强度的最大值向波长较长的方向移动B．电子的衍射图样说明实物粒子也具有波动性C．βD．氢原子从n=3能级跃迁到n=1n=2能级跃迁到n=1后者的短【2023·234Th

234Pa+，234Th衰变为234Pa90 91 90 911.264234Th690【2023·湖南益阳高三下期模考】如以以下图是争论光电效应的试验装置，某同学进展了如下操作：①用频率为ν的光照耀光电管，此时电流表中有电流。调整滑动变阻器，将触头P向端滑动〔选填1“b，使微安表示数恰好变为零，登记电压表示数U。②用频率为ν1 2

的光照耀光电管，重复①中的步骤，登记电压表示数U。电子的电量为e，由上述试验可知，普朗克常量h=〔用上述2量和测量量表示。20231919年，卢瑟福用α学争论说明其核反响过程是：α粒子轰击静止的氮核后形成了不稳定的复核，复核发生衰变放出质子，变成氧核．设α粒子质量为m，初速度为v，氮核质量为m，质子质量为m，氧核的质量为m，1 0 2 0 3不考虑相对论效应．①写出卢瑟福觉察质子的核反响方程_②α③求此过程中释放的核能．mv4H

14N1H17O；②v

m10 ；③m＋mm－m.2 e 7 1 8

m 1 2 0 31 2【解析】试题分析：①4H14N1H17O2 e 7 1 8②设复核的速度为v，由动量守恒定律得mv＝〔m＋m〕v10 1 2mvm解得.v m10m1 2③核反响过程中的质量亏损Δm＝m＋m－m－m1 2 0 3反响过程中释放的核能＝Δ·＝m＋m－m－m.1 2 0 3考点：原子核的人工转变方程；动量守恒定律；质能方程。【2023·上海市黄浦区高三4月其次次模拟下面是历史上觉察原子内部构造的几个著名试验的装置图，其中觉察质子的装置是〔 〕【2023·江西省抚州一中、余一中等八校高三联合考试】如以以下图为氢原子的能级示意图，一群氢原子处于n=32.49eV的金属钠，以下说法正确的选项是这群氢原子能发出三种频率不同的光，其中从n=3跃迁到n=2所发出的光波长最短B．这群氢原子能发出两种频率不同的光，其中从n=3跃迁到n=l所发出的光频率最高C．金属钠外表所发出的光电子的初动能最大值为11.11eVD．金属钠外表所发出的光电子的初动能最大值为9.60eV【2023·陕西省长安一中高一中交大附中等五校其次次模拟考试以下说法正确的选项是〔 〕A．汤姆生觉察了电子，说明原子具有核式构造太阳辐射的能量主要来自太阳内部的核裂变反响C．一束光照耀到某种金属上不能发生光电效应，假设用波长更长的光照耀到该金属上确定不能发生光电效应D．依据玻尔理论，氢原子核外电子从半径较小的轨道跃迁到半径较大的轨道时，电子的动能减小，原子总能量增加【2023·河南省商丘市高三其次次模拟】以下说法正确的选项是〔 〕卢瑟福通过试验觉察了质子的核反响方程为4He14N17O1H2 7 8 1铀核裂变的核反响是235U141Ba92Kr21n92 56 36 0质子、中子、αm、m、m，两个质子和两个中子结合成一个αm+m—m2

1 2 31 2 3abλbc1状态时吸取波长λλ>λa能级状态跃迁到c2 1 212

的光子1 2【2023·辽宁省五校协作体高三其次次模拟考试】一静止的质量为M的铀核〔238U〕发生α920转变成钍核T，放出的α粒子速度为v、质量为。假设铀核发生衰变时，释放的能量全部转化0α写出衰变方程；求出衰变过程中释放的核能。【一年原创】2023原创试题及其解析以下表达正确的有〔填正确答案标