1、u高考定位】本專題考查的重點和熱點有：動量守恒定律及具應用；原子的能級躍遷；原子核的衰 變規律；核反應方程的書寫；質量虧損和核能的計算；原了物理部分的物理學史和(x、 |3、丫三種射線的特點及應用等.應考策略：本專題涉及的知識點多，而且多是科技前沿的知 識，題冃新穎，但難度不大，因此應加強對基本概念和規律的理解，抓住動量守恒定律和核 反應兩條主線，強化典型題冃的訓練，提高分析綜合題冃的能力.考題1原子物理基礎知識、核反應與動量的組合m 11 下列說法正確的是.a. 玻爾原了理論不僅能解釋氫原了光譜，而h也能解釋其他原了光譜b. 法國物理學家貝可勒爾發現了犬然放射現象，說明原子核具有復雜結構c.

2、 2盤u的半衰期約為7億年，隨著地球壞境的不斷變化，半衰期可能變短d. 處于n=3激發態的一群氫原了，自發躍遷時能發出3種不同頻率的光了(2) 速度為的屮子加擊屮靜止的氮核馬n，牛成碳核翠c和另一種新原子核，己知玄與新核 的速度方向與碰撞前中子的速度方向一致，碰后翠c核與新核的動量z比為2： 1. 寫出核反應方程. 求c與新核的速度各是多大？解析(2)設站、丸、新核質量分別為、加】和刃2，碰后玄、新核速度分別為5、v2.由動量守恒得/wopo =加16 +加2。2又 tnv = 2m刃2聯立求得:6= f|，=守答案(1)bd (2)號n+z玄+泊守o突破訓練1. (1)下列說法正確的是()a

3、. 對黑體輻射的研究表明：隨著溫度的升高，輻射強度的最大值向波長較長的方向移動b. 電子的衍射圖樣表明實物粒子也具有波動性c. 卩射線是原子核外電子高速運動形成的d. 氫原了從n = 3能級躍遷到n= 1能級和從n = 2能級躍遷到n=能級，前者躍遷輻射出 的光子波長比后者的短(2)1896年法國物理學家貝克勒爾在對含鈾的礦物進行研究吋，發現了天然放射現象，從而揭 開了原了核的秘密.靜止的鈾核空u發生a衰變示，生成新核th并釋放出丫光了.已知鈾 的質量為?】，（x粒子的質量為?2, th核的質量為刃3,并測得a粒子的速度為（已知光在真 空屮的傳播速度為c） 寫出核反應方程式并求出此反應過程中釋

4、放的核能； 求出反應后th核的速度大小.答案（1）bd 囁u-常th+；he（或囁u-2盤卅+扌he+丫）（切一牝一加3爐 市丿 也算對）解析（2）2 叢 u_2 為 th + ；he（或唱 uf 常 th + :he + y）根據愛因斯坦的質能方程ne = amc2得ae =（加一加2 一 加3）/.根據動量守恒定律：加2。-加3“th = 0th核的速度為：°口 =辭（彳尹也算對）.方法提煉1. 核反應方程的書寫（1）核反應過程一般不可逆，所以核反應方程中用“f ”表示方向而不能用等號代替.（2）核反應方程遵循質量數、電荷數守恒，但核反應前后的總質量一般會發生變化（質量虧損） 且

5、釋放出核能.（3）核反應的生成物一定要以實驗為基礎，不能只依據兩個守恒規律憑空杜撰岀牛成物來寫核 反應方程.2. 原了核的衰變（1）衰變實質：。衰變是原子核中的2個質子和2個中子結合成一個氨核并射岀；0衰變是原 了核中的中了轉化為一個質了和一個電了，再將電了射出；7衰變伴隨著a衰變或”衰變同 時發生，不改變原了核的質量數與電荷數，以光了形式釋放出衰變過程中產生的能量.（2）衰變的快慢山原子核內部因素決定，跟原子所處的物理、化學狀態無關；半衰期是統計規 律，對個別、少數原了無意義.考題2原子物理基礎知識、能級與動量的組合m 21 （2014-山東39改編）氫原子能級如圖1所示，當氧原子從n=3躍

6、遷到n=2的能級 時，輻射光的波長為656 nm.以下判斷丄e確的是（雙選，填正確答案標號）.e/cv8 04 = -0.853 -1.5123.4113.6a. 氫原子從n=2躍遷到n= 1的能級時，輻射光的波長人于656 nmb. 用波長為325 nm的光照射，町使氫原子從n=躍遷到n=2的能級c. 一群處于“=3能級上的氫原了向低能級躍遷時最多產生3種譜線d. 用波長為633 nm的光照射，不能使氫原了從刃=2躍遷到n = 3的能級(2)如圖2所示，光滑水平直軌道上兩滑塊力、b卅橡皮筋連接，力的質量為”開始時橡皮筋 松弛，3靜止，給/向左的初速度.段時間后，與力同向運動發生碰揷并粘在一起

7、，碰 撞后的共同速度是碰撞前瞬間力的速度的兩倍，也是碰撞前瞬間b的速度的一半.求的質 量.圖2解析(1)能級間躍遷輻射的光子能量等于兩能級間的能級差，能級差越大，輻射的光子頻率 越大，波長越小，a錯誤；由em - en = hv可知，b錯誤，d正確；根據c】 = 3可知，輻射的 光子頻率最多3種，c正確.(2)以初速度的方向為正方向，設b的質量為血，a. b碰撞后的共同速度為由題意知:7)7)碰撞前瞬間力的速度為 碰撞前瞬間3的速度為2d,由動量守恒定律得+ 2mbv = (m + mb)。，解得叫=號 答案(l)cd (2)yo突破訓練2. (1)下列說法中正確的是a. 電子的衍射現象說明實

8、物粒子也具有波動性b. 裂變物質體積小于臨界體積時，鏈式反應不能進行c. 原子核內部一個質子轉化成一個中子時，會同時釋放出一個電子d. 235u的半衰期約為7億年，隨地球環境的變化，半衰期可能變短(2)氫原子的能級如圖3所示.有一群處于n=4能級的氫原子，若原子從=4向n=2躍遷時所發出的光正好使某種金屈產牛光電效應，則:ne/ev00 05-0.5440.8531.5123.401-13.6 這群氫原子發岀的光屮共有種頻率的光能使該金屬產牛光電效應； 從«=4向n=l躍遷時發出的光照射該金屬，所產生的光電子的最大初動能為ev.p wm q、£、£7圖4(3)如圖

9、4所示，質量為2m的小滑塊p和質量為m的小滑塊q部視作質點，與輕質彈簧相連 的0靜止在光滑水平面上.p以某一初速度e向0運動并與彈簧發生碰撞，問彈簧的彈性勢 能最大時，p、0的速度各為多大？答案(1)ab (2)®4 10.2 (3)均為解析 一群處于w = 4能級的氫原子向基態躍遷時，因為 =4向n = 2躍遷所發生的光正 好使某種金屬材料產生光電效應，所以只有 =4躍遷到w = 1, n = 4躍遷到n = 2, = 3躍遷 到/7 = 1, n = 2躍遷到=1的光子能夠使金屬發生光電效應，即4種.逸出功"=-0.85 ev + 3.40 ev = 2.55 ev,從

10、而n = 4躍遷到n = 1輻射的光子能量最大，為-0.85 ev + 13.6 ev =12.75 ev,根據光電效應方程知，光電子的最大初動能ekm = hvwq= 12.75 ev - 2.55 ev = 10.2 ev.(3) 當彈簧的彈性勢能最大時，p、q速度相等22mv + 0 = (2m +,解得 =尹方法提煉關于原子躍遷要注意以下四方而：(1)一群氮原子處于量子數為n的激發態時，可能輻射的光譜條數何=嚀耳.只有光子能量恰好等于躍遷所需的能量伽=£”一&)時，光子才被吸收.(3) “肓接躍遷”只能對應一個能級差，發射一種頻率的光子.“間接躍遷”能對應多個能級 差

11、，發射多種頻率的光子.(4) 入射光子能量大于電離能伽=eg-e”)時，光子一定能被原子吸收并使z電離，剩余能量 為自由電了的動能.考題3原子物理基礎知識、光電效應與動量的組合u例31 (1)下列說法正確的是a. 光了像其他粒了一樣，不但具冇能量，也具冇動量b. 玻爾認為，原子中電子軌道是量子化的，能量也是量子化的c. 經典物理學不能解釋原子的穩定性和原子光譜的分立特征d. 原了核的質量大于組成它的核了的質量z和，這個現彖叫做質量虧損(2)如圖5所示是川光照射某種金屈時逸出的光電子的最人初動能隨入射光頻率的變化圖線(直線與橫軸的交點坐標4.27,與縱軸交點坐標0.5).由圖可知普朗克常量為j

12、s,金c cmi m2圖6如圖6所示，質量分別為如和牝的兩個小球在光滑水平面上分別以速度0】、血同向運動， 并發牛:対心碰撞，碰后也2被右側墻壁原速彈回，乂與心碰撞，再一次碰撞后兩球都靜止.求 第一次碰后®球速度的大小.解析(1)光子像其他粒子一樣，不但具有能量，也具有動量，故a正確；玻爾原子模型：電 子的軌道是量子化，原子的能量是量子化，所以他提出能量量子化，故b正確；經典物理學 不能解釋原子的穩定性和原子光譜的分立特征，c正確；原子核的質量小于組成它的核子的 質量之和，這個現象叫做質量虧損，故d錯誤.根據愛因斯坦光電效應方程ekm = hv - £ktn - v圖象的斜

13、率是普朗克常量仏 由圖可知 h = 6.5x10-34 j s；橫軸的截距大小等于截止頻率,由圖知該金屬的截止頻率為4.27x io14 hz.(3)設兩個小球第一次碰后速度的大小分別為可'和°2，兩個小球再一次碰撞，mv一 rriivi*0=0答案(l)abc (2)6.5x10 344.27x1014(3)加10+加2°22m o突破訓練3. （1）下列說法正確的是.a. 湯姆生發現了電子，并提出了原子的棗糕模型b. 太陽輻射的能量主要來自太陽內部的熱核反應c. 一束光照射到某種金屬上不能發生光電效應，是因為該束光的強度小d. 將放射性元素摻雜到其它穩定元素屮，

14、并降低其溫度，該元素的半衰期將增人如圖7所示，某光電管的陰極k用截止頻率為勿的金屬鈉制成，光電管陽極a和陰極kz 間的正向電壓為u,普朗克常量為h,電了的電荷量為匕用頻率為y的紫外線照射陰極k, 冇光電了逸出，光電了到達陽極的最大動能是;若在光電管陽極/和陰極kz間加反向電壓，要使光電了都不能到達陽極，反向電壓至少為poa粒子圖8如圖8所示，1928年德國物理學家玻特用a粒子©he）轟擊輕金屬彼（；bc）吋，發現有一種貫穿能力很強的中性射線.査德威克刈該粒子進行研究，進而發現了一種新的粒子中子. 寫出a粒了轟擊輕金屬彼的核反應方程. 若中子以速率與一質量為加n的靜止氮核發牛碰撞，測得

15、中子反向彈回的速率為氮核碰后的速率為"2,則屮子的質量加等于多少？答案（1）ab eu+hv-hv /7v/?v° 扌 he+；be-翠 c+站二處解析（1）一束光照射到某種金屬上不能發生光電效應，是因為該束光的頻率小，所以c年昔誤； 放射性元素的半衰期與物理、化學性質無關，故溫度降低，半衰期不變，所以d錯誤.（2）由題意知，金屬鈉的逸出功為 =加0,根據愛因斯坦光電效應方程加=% + 5，可求電 子離開金屬時的動能ek = hv-hv再根據動能定理可求光電子到達陽極時的動能=eu/?y hv（+ ek = et/+av-/?v0；再根據動能定理 euc = ek，可求 &

16、amp; =;.（3）根據質量數與電荷數守恒，該核反應方程為扌he + 4be-*'ic + in根據動量守恒可得：mvo = - mvi + wnr2解得m =嚴一wn方法提煉處理光電效應問題的兩條線索 一是光的頻率，二是光的強度，兩條線索對應的關系是：光強一光子數目多一發射光電子數多一光電流大（2）光子頻率高一光子能量大產生光電子的最大初動能大知識專題練訓練14題組1原子物理基礎知識、核反應與動量的組合1. （單選）（201牛重慶1）碘131的半衰期約為8天，若某藥物含有質量為加的碘131,經過32犬后，該藥物屮碘131的含量人約還有（c16 d32答案c解析 經過n個半衰期剩余碘

17、131的含量刃'=因32天為碘131的4個半衰期，故剩 余碘131含量：rn' = w2）4 = l6?選項c正確.2. （1）（單選）k列說法中正確的是（）a. 結合能越小，原了核越穩定b. 一群氫原子從n=4的激發態躍遷到基態時，有可能輻射出6種不同頻率的光子c. 盧瑟福的a粒子散射實驗證明了原子核是山質子和中子組成的d. 衰變中產生的卩射線實際上是原了的核外電了掙脫原了核的束縛形成的一個靜止的氮核馬n俘獲i個速度為2.3 x l(f m/s的中子牛成一個復核a. a 乂衰變成b、 c兩個新核.設b、c的速度方向與小子的速度方向相同，b的質量數是屮子質量數的11倍, b的速

18、度是1()6 m/s, b、c兩原了核的電荷數z比為5 : 2. 寫出氮核馬n俘獲屮子牛成力的核反應方程； 若質量數之比可視做質量之比，求c核的速度人小.答案(1)b 馬n+：n-馬n 3 x 1()6 m/s解析 根據電荷數守恒、質量數守恒得，b、c電荷數之和為7,因為3、c兩原子核的 電荷數之比為5 : 2,則c的電荷數為2, b、c質量數之和為15.因為b的質量是中子的11 倍，則的質量數為11, c的質量數為4,所以c為a粒子.根據動量守恒得，mnvn = mbvb +代入數據解得 = 3 x 106 m/s.題紐2原子物理基礎知識、能級與動量的組合3. (1)氫原了輻射出一個光了之后

19、，根據玻爾理論，下面敘述正確的是.a. 原子從高能級躍遷到低能級b. 電子繞核運動的半徑減小c. 電了繞核運動的周期不變d. 原子的電勢能減小e. 電子繞核運動的動能減小(2)如圖1所示，在光滑的水平面上，靜止的物體3側面固定一個輕彈簧，物體力以速度 沿水平方向向右運動，通過彈簧與物體b發主作用，兩物體的質量均為”圖1 求它們相互作用過程小彈費獲得的最人彈性勢能ep； 若b的質量變為2加，再使物體a以同樣的速度通過彈簧與靜止的物體b發生作用，求當 彈簧獲得的彈性勢能也為ep時，物體a的速度人小.答案(l)abd 如就 |。()或0 解析(2)當/、b速度相同時，彈簧的彈性勢能最大.貝 u mvo = 2mvep解得 ep =當b的質量為時，設力、b的速度分別為0、辺，有nwo = mv + 2mv212+ x 2mv2 + ep解得v=尹)或vi = 0.71當vi =o時，。2=卩0，運動方向水平向右，符合條件;當°=0時，v2 = 2o，運動方向水平向右，也符合條件.題組3原子物理基礎知識、光電效應與動量的組合4. 如圖2所示，電路中所有元件完好，當光照射到光電