近代物理初步学案高考物理二轮复习优质资料专题含答案Word下载.docx
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(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
玻尔模型
轨道量子化:
核外电子只能在一些分立的轨道上运动,rn=n2r1(n=1、2、3…)
能量量子化:
原子只能处于一系列不连续的能量状态中,En=
E1(n=1、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,hν=Em-En
特别提醒:
(1)原子的跃过条件:
hν=E初-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
衰变
α衰变:
放出α粒子,是速度约为0.1c的氦核,贯穿本领最弱,电离作用最强
β衰变:
放出β粒子,是速度约为0.99c的电子,贯穿本领较强,电离作用较弱
衰变
γ衰变:
放出γ光子,贯穿本领最强,电离作用最弱
规律:
经一个半衰期质量减半,m=m0()t/τ
重核
裂变
原料:
铀U,用慢中子打击时发生链式反应
反应条件:
(1)铀浓度足够大;
(2)体积大于临界体积
轻核
聚变
反应方程:
H+H→He+n
温度达到几百万度
2.各种放射线性质的比较
3.三种射线在电磁场中的偏转情况比较
图13-1
如图13-1所示,在匀强磁场和匀强电场中都是β比α的偏转大,γ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γ肯定打在O点;
如果α也打在O点,则β必打在O点下方;
如果β也打在O点,则α必打在O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1.5×
10-15m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γ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,即ΔE=Δmc2.
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.γ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
D.Bi的半衰期是5天,100克Bi经过10天后还剩下50克
解析γ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Bi经过10天即2个半衰期还剩下×
100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γ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.【2017·
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.B.
C.D.
【答案】A
是小居里夫妇用α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;
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α衰变的是()
A.N+He→O+HB.U→Th+He
C.H+H→He+nD.Th→Pa+e
解析α衰变是重核自发的发出α粒子的天然放射现象,其中α粒子是He,所以B正确;
A为人工转变,C为轻核的聚变,D是β衰变,故A、C、D皆错误.
【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.α、β和γ三种射线中,γ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α、β和γ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α、β、γ三种射线中,α、β为带电粒子,穿透本领较弱,γ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α和β衰变,故E项错误.
答案BCD
1.【2017·
2.【2017·
新课标Ⅰ卷】大科学工程“人造太阳”主要是将氘核聚变反应释放的能量用来发电。
氘核聚变反应方程是。
已知的质量为2.0136u,的质量为3.0150u,的质量为1.0087u,1u=931MeV/c2。
氘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,,则
,故B正确,ACD错误。
3.【2017·
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)核的结合能约为14MeV
(B)核比核更稳定
(C)两个核结合成核时释放能量
(D)核中核子的平均结合能比核中的大
【答案】BC
4.【2017·
新课标Ⅲ卷】在光电效应实验中,分别用频率为νa、νb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νa>
νb,则一定有Ua<
Ub
B.若νa>
νb,则一定有Eka>
Ekb
C.若Ua<
Ub,则一定有Eka<
D.若νa>
νb,则一定有hνa–Eka>
hνb–Ekb
【解析】由爱因斯坦光电效应方程,又由动能定理有,当时,,,A错误,B正确;
若,则有,C正确;
同种金属的逸出功不变,则不变,D错误。
5.【2017·
北京卷】2017年年初,我国研制的“大连光源”——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=6.6×
10–34J·
s,真空光速c=3×
108m/s)
A.10–21JB.10–18JC.10–15JD.10–12J
【解析】一个处于极紫外波段的光子的能量约为,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.【2017·
新课标Ⅱ卷】一静止的铀核放出一个粒子衰变成钍核,衰变方程为。
A.衰变后钍核的动能等于粒子的动能
B.衰变后钍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.衰变后粒子与钍核的质量之和等于衰变前铀核的质量
7.【2017·
江苏卷】质子()和α粒子()被加速到相同动能时,质子的动量(选填“大于”、“小于”或“等于”)α粒子的动量,质子和α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:
,又质子的质量小于α粒子的质量所以质子的动量小于α粒子的动量,且;
根据,可得质子和α粒子的德布罗意波波长之比为2:
1.
8.【2017·
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α衰变。
放射出的α粒子()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α粒子的质量和电荷量。
(1)放射性原子核用表示,新核的元素符号用Y表示,写出该α衰变的核反应方程。
(2)α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α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Δm。
【答案】
(1)
(2)(3)
【解析】
(1)根据核反应中质量数与电荷数守恒可知,该α衰变的核反应方程为
(2)设α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
根据圆周运动的参量关系有
得α粒子在磁场中运动的周期
根据电流强度定义式,可得环形电流大小为
(3)由,得
设衰变后新核Y的速度大小为v′,核反应前后系统动量守恒,有Mv′–mv=0
可得
根据爱因斯坦质能方程和能量守恒定律有
解得
说明:
若利用解答,亦可。
1.[2016·
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
2.(2016·
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
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