高考物理二轮复习近代物理初步教学案

专题10近代物理初步

本专题的内容主要是动量及其守恒定律和原子物理学部分.高考对本部分内容的唯一II级要求是动量

守恒定律.用动量守恒定律解决碰撞或原子核衰变类问题是近几年新课标地区的命题热点.

高考对本部分内容考查的重点和热点有以下几个方向：①动量守恒定律及其应用：②原子的能级跃迁;

③原子核的衰变规律；④核反应方程的书写；⑤质量亏损和核能的计算；⑥原子物理部分的物理学史和a、

6、Y三种射线的特点及应用等.

选修命题会涉及有关原子、原子核或量子理论、动量问题，且动量问题一般以计算题的形式，其它问

题则以填空或选择性填空形式出现.

卜・点知识梳理

一、原子结构模型

项目内容

实验基础，电子的发现

汤姆生模型内容:原子是一个球体,正电荷均匀分布在整个球内，电子像枣糕里的枣子样镶嵌

在原子里面

实验基础：a粒子散射实验

核式结构内容：（1）原子的中心有一个很小的核,它集中了全部正电荷和几乎所有质量；

（2）电子绕核运动

轨道量子化:核外电子只能在一些分立的轨道上运动,rn=n1（n=l、2、3…）

玻尔模型能量量子化:原子只能处于一系列不连续的能量状态中,L=n2&（n=l、2、3…）

跃迁:原子从一个定态跃迁至另一个定态时辐射或吸收能量,hv=E.-E„

特别提醒：（1）原子的跃过条件:hv=Etr-E终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.

（2）至于实物粒子和原子碰撞情况，由于实物粒子的动能可全部或部分地被原子吸收,所以只要入射粒

子的动能大于或等于原子某两定态能量之差,也可以使原子受激发而向较高能级跃迁.

二、原子核的变化

1.几种变化方式的比较

项目内容

a衰变:放出a粒子,是速度约为0.1c的氮核,贯穿本领最弱，电离作用最强

衰变

6衰变:放出B粒子,是速度约为0.99c的电子,贯穿本领较强，电离作用较弱

Y衰变：放出Y光子，贯穿本领最强，电离作用最弱

衰变

规律：经一个半衰期质量减半，m=mo(2)t/T

235

原料:铀旎U,用慢中子打击时发生链式反应

重核

裂变反应条件：(1)铀浓度足够大；

(2)体积大于临界体积

2341

轻核反应方程:1H+lH->2He+0n

聚变反应条件:温度达到几百万度

2.各种放射线性质的比较

质量

种类本质电荷(。)速度(r)电离性贯穿性

(U)

最吼纸

a射线氨核4+20.1最出

能挡住

较强,穿儿

B射线电\1/1840-I0.99较强

mm铝板

最强,穿儿

Y射线光r0()1最弱

cm铅板

3.三种射线在电磁场中的偏转情况比较

丙

图13-1

如图13—1所示，在匀强磁场和匀强电场中都是B比a的偏转大，丫不偏转；区别是：在磁场中偏转

轨迹是圆弧，在电场中偏转轨迹是抛物线.如图13—1丙图中丫肯定打在0点；如果a也打在。点，则B

必打在0点下方；如果B也打在0点，则a必打在0点下方.

三、核力与质能方程的理解

1.核力的特点

(1)核力是强相互作用的一种表现，在它的作用范围内，核力远大于库仑力.

(2)核力是短程力，作用范围在1.5X10-15m之内.

(3)每个核子只跟相邻的核子发生核力作用,这种性质称为核力的饱和性.

2.质能方程E=mc2的理解

(1)质量数与质量是两个不同的概念.核反应中质量数、电荷数都守恒,但核反应中依然有质量亏损.

(2)核反应中的质量亏损,并不是这部分质量消失或质量转化为能量,质量亏损也不是核子个数的减少,

核反应中核子的个数是不变的.

(3)质量亏损不是否定了质量守恒定律，生成的Y射线虽然静质量为零，但动质量不为零，且亏损的

质量以能量的形式辐射出去.

特别提醒：在核反应中，电荷数守恒，质量数守恒，质量不守恒，核反应中核能的大小取决于质量亏

损的多少，BPAE=Amc2.

高频考点突破

考点一原子结构氢原子光谱

例1.下列有关原子结构和原子核的认识，其中正确的是()

A.丫射线是高速运动的电子流

B.氢原子辐射光子后，其绕核运动的电子动能增大

C.太阳辐射能量的主要来源是太阳中发生的重核裂变

210210

D.83Bi的半衰期是5天，100克83Bi经过10天后还剩下50克

解析Y射线是光子流，故A错误；氢原子辐射光子后，由高能级向低能级跃迁，半径减小，绕核

.210

运动的动能增大，故B正确；太阳辐射能量主要来源是太阳中发生的轻核聚变，故C错误；100克83Bi

1

经过10天即2个半衰期还剩下22X100克=25克，故D错误.

答案B

【变式探究】(多选)下列说法正确的是()

A.玻尔对氢原子光谱的研究导致原子的核式结构模型的建立

B.可利用某些物质在紫外线照射下发出荧光来设计防伪措施

C.天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.观察者与波源互相远离时接收到波的频率与波源频率不同

解析玻尔对氢原子光谱的研究完善了核式结构模型，选项A错误；紫外线有荧光效应，故B选项

正确；天然放射现象中的Y射线不带电，在电场或磁场中不发生偏转，选项C错误；观察者与波源互相

远离，由多普勒效应可知接收到的频率变小，故选项D正确.

答案BD

考点二天然放射现象核反应核能

例2.[2020•天津卷】我国自主研发制造的国际热核聚变核心部件在国际上率先通过权威机构认证，这

是我国对国际热核聚变项目的重大贡献。下列核反应方程中属于聚变反应的是

A.汨+汨-狙e+：nB.+.+

XIJUoX

C.犯e+^Al—蜀+；nD.%U+；nT】：：Ba+察r+3；n

【答案】A

【解析】；H+:HT；He+；n是一个气核与一个适核结合成一个氯核，同时放出一个中子，属于聚变反应,

故A正确；¥N+：Hef[O+；H是卢瑟福发现质子的核反应，他用a粒子轰击氮原子核，产生氧的同

位素——氧17和一个质子，是人类第一次实现的原子核的人工转变，属于人工核反应，故B错误；

:He+^Al-1P+；n是小居里夫妇用a粒子轰击铝片时发现了放射性磷（磷30）,属于人工核反应，

故C错误；镉U+；n-*Ba+段Kr+3,是一种典型的铀核裂变，属于裂变反应，故D错误。

【变式探究】下列核反应方程中，属于a衰变的是（）

1441712382344

A.7N+2He-80+1HB.92U-90Th+2He

23412342340

C.lH+lH-2He+0nD.90Th-*91PaH■一le

_4

解析a衰变是重核自发的发出a粒子的天然放射现象，其中a粒子是2He,所以B正确；A为人工

转变,C为轻核的聚变，D是B衰变，故A、C、D皆错误.

答案B

【变式探究】（多选）关于天然放射性，下列说法正确的是.

A.所有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形成化合物时仍具有放射性

D.a、8和Y三种射线中，Y射线的穿透能力最强

E.一个原子核在一次衰变中可同时放出a、B和丫三种射线

解析原子序数大于或等于83的元素，都能发生衰变，而原子序数小于83的部分元素能发生衰

变，故A错；放射性元素的衰变是原子核内部结构的变化，与核外电子的得失及环境温度无关，故B、

C项正确；在a、B、Y三种射线中，a、B为带电粒子，穿透本领较弱，Y射线不带电，具有较强的

穿透本领，故D项正确；一个原子核不能同时发生a和B衰变，故E项错误.

答案BCD

真题感悟

1.12020・天津卷]我国自主研发制造的国际热核聚变核心部件在国际上率先通过权威机构认证，这是

我国对国际热核聚变项目的重大贡献。下列核反应方程中属于聚变反应的是

1」席」112山山匚用1

A,出+汨.：He+；nB.+f+

，4oL

C.:He+gAl一带P+；nD.第U+；n-%Ba+黑Kr+3；n

【答案】A

【解析】；H+f:He+》是一个笊核与一个氟核结合成一个氮核，同时放出一个中子，属于聚变反应,

故A正确；乃N+：HeO+：H是卢蕊福发现质子的核反应，他用a粒子轰击氮原子核，产生氧的同

位素——氧17和一个质子，是人类第一次实现的原子核的人工转变，属于人工核反应，故B错误,

:He+；；A1T卷P+：n是小居里夫妇用a粒子轰击铝片时发现了放射性磷（磷30〉，属于人工核反应，故

C错误；与汨+标-%Ba+MKr+3；n是一种典型的铀核裂变，属于裂变反应，故D错误。

2.[2020•新课标I卷】大科学工程“人造太阳”主要是将气核聚变反应释放的能量用来发电。气核聚

变反应方程是;H+；H—洱e+；n。已知汨的质量为2.0136u,汨e的质量为3.0150u,；n的质

量为1.0087u,1u=931MeV/c2.气核聚变反应中释放的核能约为

A.3.7MeVB.3.3MeVC.2.7MeVD.0.93MeV

【答案】B

【解析】根据质能方程，释放的核能△£=小«/，△阳=2*i-%-%=0.0035u,则

22

△£=0.0035ux931MeV/cxc=3.2585MeV«3.3MeV>故B正确，ACD错误。

3.12020・江苏卷】原子核的比结合能曲线如图所示，根据该曲线，下列判断中正确的有

(A);He核的结合能约为14MeV

(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)组U核中核子的平均结合能比黑Kr核中的大

【答案】BC

【解析】由图知;He核的比结合能约为7MeV,所以结合能约为4*7=28MeV,故A错误；：He核比:Li

核的比结合能大，所以:He核比1i核更稳定，B正确；两个;H核结合成;He核时，即由比结合能小的反

应生成比结合能大的释放能蚩，C正确；由图知%U核中核子的平均结合能比思Kr核中的小，所以D错误.

4.12020•新课标HI卷】在光电效应实验中，分别用频率为V.、V,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U,和U.、光电子的最大初动能分别为Ek.和E"。h为普朗克常量。下列说法正

确的是

A.若v,>Vb,则一定有UKIK

B,若v,>v”则一定有EDE"

C.若UKU”则一定有E屋Eg

D.若Va>v”则一定有hv,-EQhvb-Ek,

【答案】BC

【解析】由爱因斯坦光电效应方程昌=-印，又由动能定理有%=eZ7,当匕〉以时，

%>q,A错误，B正确；若4<q,则有4<4,C正确；同种金属的逸出功不变，则用=加-%

不变，D错误。

5.12020•北京卷】2020年年初，我国研制的“大连光源”一一极紫外自由电子激光装置，发

出了波长在100nm（1nm=10-9m）附近连续可调的世界上最强的极紫外激光脉冲。大连光源因其光子

的能量大、密度高，可在能源利用、光刻技术、雾霾治理等领域的研究中发挥重要作用。

一个处于极紫外波段的光子所具有的能量可以电离一个分子，但又不会把分子打碎。据此判断，能够电离

一个分子的能量约为（取普朗克常量h=6.6X10-3,j.s,真空光速c=3Xl（）8m/s）

A.10'21JB.10-18JC.10-15JD.10-12J

【答案】B

he*

E=—=2x10J

【解析】一个处于极紫外波段的光子的能量约为入，由题意可知，光子的能量应比电离一

个分子的能量稍大，因此数量级应相同，故选B。

6.[2020•新课标H卷】一静止的铀核放出一个&粒子衰变成社核，衰变方程为若U-胃口1+：He。

下列说法正确的是

A.衰变后牡核的动能等于二粒子的动能

B.衰变后牡核的动量大小等于&粒子的动量大小

C.铀核的半衰期等于其放出一个&粒子所经历的时间

D.衰变后以粒子与钮核的质量之和等于衰变前铀核的质量

【答案】B

【解析】根据动量守恒定律可知，生成的让核的动量与a粒子的动量等大反向，选项B正确；根据&=4

可知，衰变后社核的动能小于a粒子的动能，选项A错误；铀核的半衰期等于一半数蚩的铀核衰变需要的

时间，而放出一个a粒子所经历的时间是一个原子核衰变的时间，故两者不等，选项C错误；由于该反应

放出能量，由质能方程可知，衰变后a粒子与钛核的质量之和小于衰变前铀核的质量，选项D错误；故选

Bo

7.[2020•江苏卷】质子（）和a粒子（：H）被加速到相同动能时，质子的动量_____（选填“大

于”、“小于”或“等于"）a粒子的动量，质子和a粒子的德布罗意波波长之比为.

【答案】小于2:1

【解析】动量与动能的关系：=2哂，又质子的质量小于a粒子的质量所以质子的动量小于a粒

电=叵=14，

子的动量，且「22；根据"p,可得质子和a粒子的德布罗意波波长之比为2:1.

8.12020•北京卷】(18分)在磁感应强度为B的匀强磁场中，一个静止的放射性原子核发生了一次a

衰变。放射出的a粒子(：He)在与磁场垂直的平面内做圆周运动，其轨道半径为R。以m、q分别表示a

粒子的质量和电荷量。

(1)放射性原子核用？X表示，新核的元素符号用Y表示，写出该a衰变的核反应方程。

(2)a粒子的圆周运动可以等效成一个环形电流，求圆周运动的周期和环形电流大小。

(3)设该衰变过程释放的核能都转为为a粒子和新核的动能，新核的质量为M,求衰变过程的质量亏损

【答案】(1)fx7之；Y+；He(2)"送(3)(>+陶9”

qB2mImMc1

【解析】(1)根据核反应中质量数与电荷数守恒可知，该a衰变的核反应方程为fX—&Y+；He

(2)设a粒子在磁场中做圆周运动的速度大小为v,由洛伦兹力提供向心力有［超

根据圆周运动的参量关系有T=—

V

得a粒子在磁场中运动的周期丁=r

qB

根据电流强度定义式，可得环形电流大小为/=g=叁

T2iun

(3)由qvB=>得v1=

Rm

设衰变后新核Y的速度大小为b,核反应前后系统动量守恒，有Mv'-mv=0

可得丫，=竺=避

MM

根据爱因斯坦质能方程和能量守恒定律有AM1=2.环/2+1微,

22

解得&上处誓1

2mMe

说明：若利用舷=生士溶解答，亦可。

4

1.［2020•全国I,35(1),5分］(多选)现用一光电管进行光电效应实验，当用某一频率的光入射时，有

光电流产生.下列说法正确的是()

A.保持入射光的频率不变，入射光的光强变大，饱和光电流变大

B.入射光的频率变高，饱和光电流变大

C.入射光的频率变高，光电子的最大初动能变大

D.保持入射光的光强不变，不断减小入射光的频率，始终有光电流产生

E.遏止电压的大小与入射光的频率有关，与入射光的光强无关

【答案】ACE饱和光电流与人射光的强度有关，与频率无关，A正确，B错误.根据八一£二3m二，入

射光频率变高，光电子的最大初动能变大，C正确.当人射光频率减小到截止频率时，就不会再有光电流产

生，D错误.遏止电压的大小与入射光的频率有关，与入射光的强度无关，E正确.

2.（2020•北京理综，13,6分）处于n=3能级的大量氢原子，向低能级跃迁时，辐射光的频率有（）

A.1种B.2种C.3种D.4种

2

1.Cn=3能级的大量氢原子向低能级跃迁时，辐射光子可能为3~1,3-2,2-1,故种类为N=C3=3

种，C正确.

3.（2020•天津理综，6,6分）（多选）物理学家通过对实验的深入观察和研究，获得正确的科学认知，推

动物理学的发展，下列说法符合事实的是（）

A.赫兹通过一系列实验，证实了麦克斯韦关于光的电磁理论

1417

B.查德威克用a粒子轰击7N获得反冲核80,发现了中子

C.贝克勒尔发现的天然放射性现象，说明原子核有复杂结构

D.卢瑟福通过对阴极射线的研究，提出了原子核式结构模型

1.AC赫兹通过著名的电火花实验证实了电磁波的存在，并通过一系列实验证明了电磁波的波速为光速等

.912

麦克斯韦关于光的电磁理论，A正确.查德威克通过a粒子轰击镀核QBe）获得碳核（6C）的实验发现

了中子，B错误.C项与事实相符是正确的.卢瑟福是根据a粒子的散射实验提出的原子核式结构模型，

D错误.

27,

4.[2020•全国III,35（1）,5分]一静止的铝原子核13Al俘获一速度为1.0X10,m/s的质子p后，变为

28

处于激发态的硅原子核14Si*.下列说法正确的是（）

2728

A.核反应方程为P+13A1-14Si*

B.核反应过程中系统动量守恒

C.核反应过程中系统能量不守恒

D.核反应前后核子数相等，所以生成物的质量等于反应物的质量之和

E.硅原子核速度的数量级为IO'm/s,方向与质子初速度的方向一致

2.ABE根据反应物与生成物的质量数、电荷数守恒可知，核反应方程为P+W7T达「，A正确.核反应

过程系统不受外力，动量守恒，B正确，C错误.核反应前后核子数相等，但平均每个核子的质量发生了变

化，因此生成物的质量并不等于反应物的质量之和，D错误.由于铝原子原来处于静止，因此系统的总动

量等于质子的动量，根据动量守恒有1XL0XKT=28Y,得B357x105ms,速度与质子的速度方向相同，E

正确.

5.[2020•江苏物理，12c（1）]贝克勒尔在120年前首先发现了天然放射现象，如今原子核的放射性在众

多领域中有着广泛应用.下列属于放射性衰变的是（）

141402351131951

A.6C-*7NH■一leB.92U+0L53I+39Y+20n

2341427301

C.lH+lH^2He+0nD.2He+13Al-15P+0n

3.A一个放射性原子核自发地放出一个粒子变成新的原子核的过程是原子核的衰变，A为原子核衰变，B

为重核的裂变，C为轻核的聚变，D为原子核的人工转变，A正确.

6.[2020•全国II,35（1）,5分]在下列描述核过程的方程中，属于a衰变的是,属于B衰变

的是.,属于裂变的是,属于聚变的是..（填正确答案标号）

14140

A.6C-*7NH•一le

32320

B.15P-16S4•一le

2382344

C.92U-90Th+2He

144171

D.7N+2He-80+1H

2351140941

E.92U+0n-*54Xe+38Sr+20n

3241

F.lH+lH-*2He+0n

【解析】a衰变是一种放射性衰变，a粒子dHe）会从原子核中射出，C项符合要求.p衰变息旨自原子核

内自发地放出一个电子（-"）,同时原子序数加1的过程，A、B两项符合要求.裂变是指一些质量非常大的

原子核，像铀、让和钵等在吸收一个中子后分裂成两个或更多质量较小的原子核，同时放出两个或三个中

子和很大能量的过程，只有E项符合要求.聚变是指由两个轻原子核（一般是气和氟）结合成较重原子（如氮）

并放出大量能量的过程，F项符合要求.

【答案】CABEF

7.[2020•江苏物理，12c（3）]几种金属的逸出功W。见下表：

金属鸨钙钠钾枷

Wo（X10-19J）7.265.123.663.603.41

由一束可见光照射上述金属的表面，请通过计算说明哪些能发生光电效应.已知该可见光的波长的范围为

4.OXI。-'〜7.6X10-7m,普朗克常数

h=6.63X10-34J•s.

he6.63x10-34x3x108

【解析】可见光中波长最短的光子的能量最大，能量E=A='4.0X10-7=4.97X10-19J.逸出功

小于或等于该能量的金属会发生光电效应，查表可知为钠、钾、锄.

L（2020•重庆理综，1,6分）（难度★★）图中曲线a、b、c、d为气泡室中某放射物发生衰变放出的部

分粒子的径迹，气泡室中磁感应强度方向垂直于纸面向里.以下判断可能正确的是（）

A.a、b为8粒子的径迹

B.a、b为丫粒子的径迹

C.c、d为a粒子的径迹

D.c、d为B粒子的径迹

解析Y粒子是不带电的光子，在磁场中不偏转，选项B错误；a粒子为氮核带正电，由左手定则知

向上偏转，选项A、C错误；B粒子是带负电的电子，应向下偏转，选项D正确.

答案D

2.[2020•海南单科，17（1）,4分]（难度★★★）氢原子基态的能量为&=-13.6eV.大量氢原子处于

某一激发态.由这些氢原子可能发出的所有的光子中，频率最大的光子能量为-0.96E”频率最小的

光子的能量为eV（保留2位有效数字），这些光子可具有种不同的频率.

解析频率最大的光子能量为-0.96E”即反一为=一0.96瓦，则&=瓦一0.96瓦=（-13.6eV）—0.96

5x（5-1）

X（—13.6eV）=0.54eV,即n=5,从n=5能级开始跃迁，这些光子能发出的频率数n=2=10

种.频率最小的光子是从n=5能级跃迁到n=4能级，其能量为%„=-0.54eV-（-0.85eV）=

0.31eV.

答案0.31eV10

3.（2020•广东理综,18,6分）（难度★★）（多选）科学家使用核反应获取泉，再利用气和瓶的核反应获得

_43234

能量，核反应方程分别为：X+Y-2He+lH+4.9MeV和lH+lHf2He+X+17.6MeV,下列表述正确的有

（）

A.X是中子

B.Y的质子数是3,中子数是6

C.两个核反应都没有质量亏损

D.气和瓶的核反应是核聚变反应

解析根据核反应中质量数和电荷数守恒，可知X是JX,所以为中子，A正确；Y应为?工所以Y的质

子数为3,核子数为6,中子数为3,B错误；两核反应均有能量释放，根据爱因斯坦质能方程，两核反应

都有质量亏损，C错误；由聚变反应概念知，D正确.

答案AD

4.（2020•天津理综,1,6分）（难度★★）物理学重视逻辑，崇尚理性，其理论总是建立在对事实观察的

基础上.下列说法正确的是（）

A.天然放射现象说明原子核内部是有结构的

B.电子的发现使人们认识到原子具有核式结构

C.a粒子散射实验的重要发现是电荷是量子化的

D.密立根油滴实验表明核外电子的轨道是不连续的

解析放射性现象中释放出了其他粒子,说明原子核内部具有一定的结构，A正确；电子的发现使人们

认识到：原子是可以分割的，是由更小的微粒组成的，B错误；粒子散射实验否定了汤姆逊提出的枣糕式

原子模型，建立了核式结构模型，C错误；密立根油滴实验测定了电子的电荷量，D错误.

答案A

5.（2020•北京理综，17,6分）（难度★★）实验观察到，静止在匀强磁场中A点的原子核发生B衰变，

衰变产生的新核与电子恰在纸面内做匀速圆周运动，运动方向和轨迹示意如图，贝H）

A.轨迹1是电子的，磁场方向垂直纸面向外

B.轨迹2是电子的，磁场方向垂直纸面向外

C.轨迹1是新核的，磁场方向垂直纸面向里

D.轨迹2是新核的，磁场方向垂直纸面向里

解析静止的原子核发生B衰变，动量守恒，即新核和电子在磁场中做匀速圆周运动:根

据幻5=若知=翳，即。点故轨迹1是电子的，轨迹2是新核的，又由左手定则可知磁场的方向为垂

直于纸面向里，所以只有选项D正确.

答案D

6.[2020•山东理综,39（1）]（难度★★）（多选）"C发生放射性衰变成为“N,半衰期约5700年.已知

植物存活期间，其体内%与％的比例不变；生命活动结束后,"C的比例持续减少.现通过测量得知，

某古木样品中国的比例正好是现代植物所制样品的二分之一.下列说法正确的是()

a.该古木的年代距今约5700年

b.%、叱、能具有相同的中子数

c.气衰变为"N的过程中放出6射线

d.增加样品测量环境的压强将加速l4C的衰变

解析因古木样品中"C的比例正好是现代植物所制样品的二分之一，则可知经过的时间为一个半衰期，

即该古木的年代距今约为5700年，选项a正确；冤、冤、也具有相同的质子数，由于质量数不同，故

中子数不同，选项b错误；根据核反应方程可知,"C衰变为"N的过程中放出电子，即发出B射线，选

项c正确；外界环境不影响放射性元素的半衰期，选项d错误.

答案ac

7.[2020•江苏单科，12c(2)(3)](难度★★)(2)核电站利用原子核链式反应放出的巨大能量进行发

23523514489

电，92U是核电站常用的核燃料.92U受一个中子轰击后裂变成56Ba和36Kr两部分，并产生________

个中子.要使链式反应发生，裂变物质的体积要(选填“大于”或“小于”)它的临界体积.

(3)取质子的质量咻=1,.6726X10-"kg,中子的质量5=1.6749Xkg,a粒子的质量m。

=6.6467X10-27kg,光速c=3.OXIO'm/s.请计算a粒子的结合能.(计算结果保留两位有效数字)

2351144891

解析(2)由质量数和电荷数守可知：92U+0nf56Ba+36Kr+30n,可见产生了3个中子，链式

反应的一个条件是铀燃料的体积必须大于或等于临界体积.

2-12

(3)根据爱因斯坦质能方程△£=Ame)可求：AE=(2mP+2m„—ma)c=4.3X10J.

答案(2)3大于(3)4.3X10-12J

A

8.[2020•海南单科，17(2)](难度★★)运动的原子核ZX放出a粒子后变成静止的原子核Y.已知X、

Y和a粒子的质量分别是M、im和叫真空中的光速为c,a粒子的速度远小于光速.求反应后与反应前的

总动能之差以及a粒子的动能.

解析反应后由于存在质量亏损，所以反应前、后总动能之差等于质量亏损而释放出的能量，根据

爱因斯坦质能方程可得

1212…

21112Va—2Mvx=(M—mi—m2)c@

反应过程中三个粒子组成的系统动量守恒，故有

Mvx=ni2Va(2)

,、……12M,

联立①②可得2m2Va=M—m2(M—mi—m2)c2.

答案(M—mi—m2)c2M—m2(M—mi—nt)c2

1.【物理——选修3—5][2020•新课标全国卷I】(1)关于天然放射性，下列说法正确的是.

A.所有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形成化合物时仍具有放射性

D.a、8和Y三种射线中，Y射线的穿透能力最强

E.一个原子核在一次衰变中可同时放出a、6和丫三种射线

【答案】(l)BCD

【解析】本题考查了厚子核的衰变.原子序数大于83的元素才可以发生衰变，原子序数小于83的元素有

的可以发生衰变，有的不可以发生衰变，A错误；放射性元素的半衰期与元素所处的物理、化学状态无关,

B、c正确，三种射线a、B、V穿透能力依次增强，D正确；原子核发生a或3衰变时常常伴随着丫

光子的产生，但同一原子核不会同时发生a衰变和3衰变，E错误.

2.[2020•新课标II卷】【物理——选修3—5](1)在人类对微观世界进行探索的过程中，科学实验起到了

非常重要的作用.下列说法符合历史事实的是.

A.密立根通过油滴实验测出了基本电荷的数值

B,贝克勒尔通过对天然放射现象的研究，发现了原子中存在原子核

C.居里夫妇从沥青铀矿中分离出了针(Po)和镭(Ra)两种新元素

D.卢瑟福通过a粒子散射实验证实了在原子核内部存在质子

E.汤姆逊通过阴极射线在电场和磁场中偏转的实验，发现了阴极射线是由带负电的粒子组成的，并测出

了该粒子的比荷

【答案】⑴ACE

【解析】(1)密立根通过油滴实验测出了基本电荷的电量，A项正确；卢瑟福通过a粒子散射实验建立了

原子核式结构模型，发现了原子中心有一个核，B、D两项错误；居里夫妇从沥青铀矿中分离出了针和镭

两种新元素，并因此获得了诺贝尔奖，C项正确；汤姆逊通过研究阴极射线，发现了电子，并测出了电子

的比荷，E项正确.

3.12020•北京卷】质子、中子和笊核的质量分别为助和叫当一个质子和一个中子结合成气核时，

释放的能量是(c表示真空中的光速)()

A.(mi+m2-nb)cB.(mi—mz-nt)c

C.(mi+ni2-nu)c2D.(mi-叫一nk)c2

【答案】C

【解析】本题考查质能方程，AE=Amc2,其中Am=(nu+nt-nt),则AE=(nh+叫一叱)^,C正确，A、

B、D错误.

4.12020•全国卷】一中子与一质量数为A（A>1）的原子核发生弹性正碰.若碰前原子核静止，则碰撞前

与碰撞后中子的速率之比为（）

A+1A-1

A.A-1B.A+1

4A(A+1)2

C.（A+1）2D.(A-1)2

【答案】A

【解析】本题考查完全弹性碰撞中的动量守恒、动能守恒.设碰撞前后中子的速率分别为V”V，碰撞

后原子核的速率为vz,中子的质量为原子核的质量为叱，则nk=Anh.根据完全弹性碰撞规律可得mu

12121,2._ml-m2A-1,一.

/

=m2V2+mivi,2mivl=2m2V2+2imv1,解得碰后中子的速率v'i=ml+m2Vl=A+lv”因此碰撞前后中

「、vlA+1

子速率之比v'1=A—1,A正确.

5.12020•福建卷I】（1）如图所示，放射性元素镭衰变过程中释放出a、0、丫三种射线，分别进入匀

强电场和匀强磁场中，下列说法正确的是.（填选项前的字母）

A.①表示丫射线，③表示a射线

B.②表示B射线，③表示a射线

C.④表示a射线，⑤表示丫射线

D.⑤表示B射线，⑥表示a射线

【答案】（DC

【解析】a射线带正电，B射线带负电，丫射线不带电.在匀强电场中，a射线与B射线分别在电场力的

作用下发生偏转，a射线偏向负极板，B射线偏向正极板，Y射线不受电场力，不发生偏转；在磁场中，

由左手定则可以判断a射线向左偏，6射线向右偏，Y射线不受洛伦兹力，不发生偏转.故C项正确.

6.12020•广东卷】在光电效应实验中，用频率为v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.增大入射光的强度，光电流增大

B.减小入射光的强度，光电效应现象消失

C.改用频率小于v的光照射，一定不发生光电效应

D.改用频率大于v的光照射，光电子的最大初动能变大

【答案】AD

【解析】增大入射光的强度，单位时间内发射的光电子数增加，则光电流增大，选项A正确；光电效应能

否发生与照射光频率有关，与照射光强度无关，选项B错误；改用频率较小的光照射时，如果光的频率仍

大于极限频率，则仍会发生光电效应，否则，不能发生光电效应，选项C错误；光电子的最大初动能Ek

=hv-Wo,故改用频率大于v的光照射，光电子的最大初动能变大，选项D正确.

7.【2020•江苏卷】【选修3—5］（1）已知钙和钾的截止频率分别为7.73X10HHz和5.44X10"Hz,在某种

单色光的照射下两种金属均发生光电效应，比较它们表面逸出的具有最大初动能的光电子，钙逸出的光电

子具有较大的.

A.波长B.频率C.能量D.动量

（2）氨222是一种天然放射性气体，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

222218222

的主要环境致癌物质之一.其衰变方程是86Rn-*84Po+.已知86Rn的半衰期约为3.8

,222—

天，则约经过天，16g的86Rn衰变后还剩1g.

【答案】（DA

1解析】两种金属的截止频率不同，则它们的逸出功也不同，由ff-ft/0可知截止频率大的，逸出功也大.由

&二方-一用可知，用同样的单色光照射，钙逸出的光电子的最大初动能校小，由「二亚得口，其动量也

较小，根据物质波知，其波长较长.

4

【答案】（2）2He（或a粒子）15.2

4

【解析】①根据核反应过程中电荷数守恒和质量数守恒可推得该反应的另一种生成物为2He.②根据m余二皿

Itt

原2T知T=4,解得t=3.8X4=15.2天.

8.12020•山东卷】【物理35］（1）氢原子能级如图所示，当氢原子从n=3跃迁到n=2的能级时，辐射

光的波长为656nm.以下判断正确的是.（双选，填正确答案标号）

a.氢原子从n=2跃迁到n=l的能级时，辐射光的波长大于656nm

b.用波长为325nm的光照射，可使氢原子从n=l跃迁到n=2的能级

c.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

d.用波长为633nm的光照射，不能使氢原子从n=2跃迁到n=3的能级

【答案】（Dcd

【解析】（1）由氢原子能级图可知氢原子从n=2跃迁到n=l的能级的能级差大于从n=3跃迁到n=2的

能级的能级差，根据|E"一L|=hv和v=t可知，选项a错误；同理从n=l跃迁到n=2

的能级需要的光子能量大约为从n=3跃迁到n=2的能级差的五倍左右，对应光子波长应为从n=3跃迁

到n=2的能级辐射光波长的五分之一左右，选项b错误；氢原子从n=3跃迁到n=l的能级的能级差最

多有三种情况，即对应最多有三种频率的光谱线，选项c正确；氢原子在不同能级间跃迁必须满足|&一

C

E.|=hX,选项d正确.

9.12020♦天津卷】下列说法正确的是（）

A.玻尔对氢原子光谱的研究导致原子的核式结构模型的建立

B.可利用某些物质在紫外线照射下发出荧光来设计防伪措施

C.天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.观察者与波源互相远离时接收到波的频率与波源频率不同

【答案】BD

【解析】本题是对玻尔理论、天然放射现象及多普勒效应等知识的考查，a粒子散射实蛉导致原子核式结

构模型的建立，A错误；紫外线可以使荧光物质发光，B正确；天然放射现象中产生的丫射线在电场或磁

场中不会发生偏转，c错误；观察者和波源发生相对运动时，观察者接收到的频率就会发生改变，D正确.

10.[2020•浙江卷】（2）玻尔氢原子模型成功解释了氢原子光谱的实验规律，氢原子能级图如图2所示，

当氢原子从n=4的能级跃迁到n=2的能级时，辐射出频率为Hz的光子.用该频率的光照射逸

出功为2.25eV的钾表面，产生的光电子的最大初动能为eV.

（电子电荷量e=1.60X10T9C,普朗克常量h=6.63Xl（r"j・s）

nE/eV

8............0

6-------------0.38

5-------------0.54

4-------------0.85

3-------------1.51

2-------------3.40

1-------------13.60

图2

【答案】（2）6.2X10“Hz0.3eV

【解析】（2）本题考查能级、光电效应方程等知识.由跃迁条件可知hv=E4-Ez=^