1、必考部分选修35第十二章波粒二象性原子结构和原子核教师用书【全国卷考纲及三年考情分析】考点内容要求考题统计考情分析201620172018光电效应卷T35(1)选择题卷T35(1)填空题卷T35(1)选择题卷T17卷T15卷T19卷T17卷T14从整体命题趋势上看，高考对本部分的命题基本以光电效应、能级跃迁、核反应方程、核能的分析与计算为命题重点，题型为选择题爱因斯坦光电效应方程氢原子光谱氢原子的能级结构、能级公式原子核的组成、放射性、原子核衰变、半衰期放射性同位素核力、核反应方程结合能、质量亏损裂变反应和聚变反应、裂变反应堆射线的危害和防护第1讲光电效应波粒二象性知识梳理知识点一光电效应1光
2、电效应现象在光的照射下金属中的电子从金属表面逸出的现象，称为光电效应，发射出来的电子称为光电子。2光电效应的四个规律(1)每种金属都有一个极限频率。(2)光子的最大初动能与入射光的强度无关，只随入射光的频率增大而增大。(3)光照射到金属表面时，光电子的发射几乎是瞬时的。(4)饱和光电流的强度与入射光的强度成正比。3遏止电压与截止频率(1)遏止电压：使光电流减小到零的反向电压Uc。(2)截止频率：能使某种金属发生光电效应的最小频率称为该种金属的截止频率(又称极限频率)。不同的金属对应着不同的极限频率。(3)逸出功：电子从金属中逸出所需做功的最小值，叫作该金属的逸出功。知识点二爱因斯坦光电效应方程
3、1光子说：光是不连续的，是一份一份的，每一份光叫一个光子，一个光子的能量为h。2逸出功：使电子脱离某种金属所做功的最小值，用W0表示，不同金属的逸出功不同。3爱因斯坦光电效应方程(1)表达式：EkhW0。(2)物理意义：金属表面的电子吸收一个光子获得的能量是h，这些能量的一部分用来克服金属的逸出功W0，剩下的表现为逸出后光电子的最大初动能Ekmev。知识点三波粒二象性1光的波粒二象性(1)光的干涉、衍射、偏振现象证明光具有波动性。(2)光电效应说明光具有粒子性。(3)光既具有波动性，又具有粒子性，称为光的波粒二象性。2物质波(1)概率波：光的干涉现象是大量光子的运动遵守波动规律的表现，亮条纹是
4、光子到达概率大的地方，暗条纹是光子到达概率小的地方，因此光波是一种概率波。 (2)物质波：任何一个运动着的物体，小到微观粒子大到宏观物体都有一种波与它对应，其波长，p为运动物体的动量，h为普朗克常量。诊断自测1(多选)如图所示，用导线把验电器与锌板相连接，已知紫光频率大于锌的极限频率，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验电器两箔片张开一个角度D锌板带负电答案：BC2用一束紫外线照射某金属时不能产生光电效应，可能使该金属发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解析：某种金属能否
5、发生光电效应取决于入射光的频率，与入射光的强度和照射时间无关，不能发生光电效应，说明入射光的频率小于金属的极限频率，所以要使金属发生光电效应，应增大入射光的频率，X射线的频率比紫外线频率高，所以本题答案为B。答案：B3关于光电效应的规律，下列说法中正确的是()A只有入射光的波长大于该金属的极限波长，光电效应才能产生B光电子的最大初动能跟入射光强度成正比C发生光电效应的反应时间一般都大于107 sD发生光电效应时，单位时间内从金属内逸出的光电子数目与入射光强度成正比答案：D4用很弱的光做单缝衍射实验，改变曝光时间，在胶片上出现的图象如图所示，该实验表明()A光的本质是波B光的本质是粒子C光的能量
6、在胶片上分布不均匀D光到达胶片上不同位置的概率相同解析：用很弱的光做单缝衍射实验，改变曝光时间在胶片出现的图样，说明光有波粒二象性，故A、B项错误；说明光到达胶片上的不同位置的概率是不一样的，也就说明了光的能量在胶片上分布不均匀，故C项正确，D项错误。答案：C考点一光电效应规律和光电效应方程的应用1对光电效应的四点提醒(1)能否发生光电效应，不取决于光的强度而取决于光的频率。(2)光电效应中的“光”不是特指可见光，也包括不可见光。(3)逸出功的大小由金属本身决定，与入射光无关。(4)光电子不是光子，而是电子。2两条分析线索3定量分析时应抓住三个关系式(1)爱因斯坦光电效应方程：EkhW0。(2
7、)最大初动能与遏止电压的关系：EkeUc。(3)逸出功与极限频率的关系：W0h0。4区分光电效应中的四组概念(1)光子与光电子：光子指光在空间传播时的每一份能量，光子不带电；光电子是金属表面受到光照射时发射出来的电子，其本质是电子。(2)光电子的动能与光电子的最大初动能。(3)光电流和饱和光电流：金属板飞出的光电子到达阳极，回路中便产生光电流，随着所加正向电压的增大，光电流趋于一个饱和值，这个饱和值是饱和光电流，在一定的光照条件下，饱和光电流与所加电压大小无关。(2018全国卷17)用波长为300 nm的光照射锌板，电子逸出锌板表面的最大初动能为1.281019 J。已知普朗克常量为6.631
8、034 Js，真空中的光速为3.00108 ms1。能使锌产生光电效应的单色光的最低频率约为()A11014 HzB81014HzC21015Hz D81015Hz解析：设单色光的最低频率为0，由EkhW知Ekh1W,0h 0W，又知1整理得0，解得081014 Hz。答案：B多维练透1(2017全国卷19)(多选)在光电效应实验中，分别用频率为a、b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ab，则一定有UaUbB若ab，则一定有EkaEkbC若UaUb，则一定有EkaEkbD若ab，则
9、一定有haEkahbEkb解析：光电效应中遏止电压与最大初动能之间的关系为eUEk，根据光电效应方程可知EkhW0，若ab，则EkaEkb，UaUb，选项A错误，选项B正确；若UaUb，则EkaEkb，选项C正确；由光电效应方程可得W0hEk，则haEkahbEkb，选项D错误。答案：BC2(多选)2016全国卷35(1)改编现用某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，光电子的最大初动能变大C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D遏止电压的大小与入射
10、光的频率有关，与入射光的光强无关解析：在发生光电效应时，饱和光电流大小由光照强度来决定，与频率无关，光照强度越大饱和光电流越大，因此A正确；根据EkmhW可知，对于同一光电管，逸出功W不变，当频率变高，最大初动能Ekm变大，因此B正确；由光电效应规律可知，当频率低于截止频率时无论光照强度多大，都不会有光电流产生，因此C错误；由EkmeUc和EkmhW，得hWeUc，遏止电压只与入射光频率有关，与入射光强无关，因此D正确。答案：ABD3.(2019阳江模拟)用图所示的光电管研究光电效应的实验中，用某种频率的单色光a照射光电管阴极K，电流计G的指针发生偏转。而用另一频率的单色光b照射光电管阴极K时
11、，电流计G的指针不发生偏转，那么()Aa光的波长一定大于b光的波长B增加b光的强度可能使电流计G的指针发生偏转C用a光照射光电管阴极K时通过电流计G的电流是由d到cD只增加a光的强度可使通过电流计G的电流增大解析：用一定频率的a单色光照射光电管时，电流计指针会发生偏转，知a0，a光的波长小于b光的波长，故A项错误；发生光电效应的条件：0，增加b光的强度不能使电流计G的指针发生偏转，故B项错误；发生光电效应时，电子从光电管左端运动到右端，而电流的方向与电子定向移动的方向相反，所以流过电流计G的电流方向是c流向d，故C项错误；增加a光的强度可使通过电流计G的电流增大，故D项正确。答案：D考点二光电
12、效应的图象分析光电效应中常见的四个图象图象名称图线形状由图线直接(间接)得到的物理量最大初动能Ek与入射光频率的关系图线极限频率：图线与轴交点的横坐标0逸出功：图线与Ek轴交点的纵坐标的绝对值W0|E|E普朗克常量：图线的斜率kh颜色相同、强弱不同的光，光电流与电压的关系遏止电压Uc：图线与横轴的交点饱和光电流Im：电流的最大值最大初动能：EkmeUc颜色不同时，光电流与电压的关系遏止电压Uc1、Uc2饱和光电流最大初动能Ek1eUc1、Ek2eUc2遏止电压Uc与入射光频率的关系图线截止频率0：图线与横轴的交点遏止电压Uc：随入射光频率的增大而增大普朗克常量h：等于图线的斜率与电子电荷量的乘
13、积，即hke(注：此时两极之间接反向电压)(多选)研究光电效应的实验电路图如图(a)所示，实验中得到的光电流I与光电管两端电压U的关系图象如图(b)所示。下列说法正确的是()A若把滑动变阻器的滑片向右滑动，光电流一定增大B甲与乙是同一种光，且甲的光强大于乙C由图(b)可知，乙光的频率小于丙光的频率D若将甲光换成丙光来照射K极，则K极所用材料的逸出功将减小解析：滑动变阻器的滑片向右滑动，光电流可能增大，也可能已达到饱和电流而不变，A错误；由图(b)可知，甲、乙两光的遏止电压相同，说明它们使光电管上逸出的光电子的最大初动能相同，即它们的频率相同，但甲、乙两光的饱和电流不同，说明它们的光强不同，因甲
14、光的饱和电流大于乙光的饱和电流，故甲的光强大于乙，B正确；入射光频率越大，逸出光电子的最大初动能越大，遏止电压越大，结合图(b)分析可知，C正确；逸出功只由金属本身决定，与入射光无关，D错误。答案：BC多维练透1.如图为密立根研究某金属的遏止电压Uc和入射光频率的关系图象，则下列说法正确的是 ()A图象的斜率为普朗克常量B该金属的截止频率约为5.51014 HzC由图象可得该金属的逸出功为0.5 eVD由图象可知，光电子的最大初动能与入射光的频率成一次函数关系解析：根据光电效应方程得，EkmhW0，又EkmeUc，解得Uc，可知图线的斜率k，故A项错误；当遏止电压为零时，入射光的频率等于金属的
15、截止频率，大约为4.21014 Hz，故B项错误；图线的斜率k，则逸出功W0h0ke04.21014 eV1.6 eV，故C项错误；根据光电效应方程得，EkmhW0，即eUchW0，光电子的最大初动能与入射光的频率成一次函数关系，故D项正确。答案：D2(2019南平模拟)用如图甲所示的装置研究光电效应现象，闭合电键S，用频率为的光照射光电管时发生了光电效应。图乙是该光电管发生光电效应时光电子的最大初动能Ek与入射光频率的关系图象，图线与横轴的交点坐标为(a,0)，与纵轴的交点坐标为(0，b)，下列说法中正确的是()A普朗克常量为hB断开电键S后，电流表G的示数不为零C仅增加照射光的强度。光电子
16、的最大初动能将增大D保持照射光强度不变，仅提高照射光频率，电流表G的示数保持不变解析：根据EkmhW0得，纵轴截距的绝对值等于金属的逸出功，等于b，当最大初动能为零时，入射光的频率等于截止频率，所以金属的截止频率为0a，那么普朗克常量为h，故A项错误；电键S断开后，因光电效应现象中，光电子存在最大初动能，因此电流表G的示数不为零，故B项正确；根据光电效应方程可知，入射光的频率与最大初动能有关，与光的强度无关，故C项错误；若保持照射光强度不变，仅提高照射光频率，则光子数目减小，那么电流表G的示数会减小，故D项错误。答案：B考点三光的波粒二象性物质波1对光的波粒二象性的进一步理解表现说明二者关系波
17、动性干涉和衍射光是一种概率波，即光子在空间各点出现的可能性大小(概率)不同大量的光子在传播时，表现出波的性质光的波动性是光本身的属性，不是光子之间相互作用产生的光的波动性不同于宏观观念的波光子说并未否定波动说，Eh中，和就是波的概念波和粒子在宏观世界是对立的，而在微观世界却是统一的粒子性光电效应、康普顿效应光与物质发生作用时，表现出粒子性少量或个别光子显示出粒子性粒子的含义是“不连续”“一份一份”的光子不同于宏观观念的粒子2.物质波(1)定义：任何运动着的物体都有一种波与之对应。这种波也叫德布罗意波。(2)波长或频率：，h是普朗克常量。(多选)实物粒子和光都具有波粒二象性，下列事实中突出体现波
18、动性的是()A射线在云室中穿过会留下清晰的径迹B人们利用慢中子衍射来研究晶体的结构C人们利用电子显微镜观测物质的微观结构D光电效应实验中，光电子的最大初动能与入射光的频率有关，与入射光的强度无关解析：射线在云室中穿过会留下清晰的径迹，可以说明射线是一种粒子，故A错误；人们利用慢中子衍射来研究晶体的结构，慢中子衍射说明中子是一种波，故B正确；人们利用电子显微镜观测物质的微观结构，利用了电子束的德布罗意波长短，提高显微镜的分辨率，说明电子是一种波，故C正确；光电效应实验中，光电子的最大初动能与入射光的频率有关，与入射光的强度无关，说明光是一种粒子，故D错误。答案：BC多维练透1(2019朔州模拟)
19、下列有关光的波粒二象性的说法中，正确的是()A有的光是波，有的光是粒子B光子与电子是同样的一种粒子C光的波长越长，其波动性越显著；波长越短，其粒子性越显著D大量光子的行为往往显示出粒子性解析：光既有波动性又有粒子性，故A项错误；光子不带电，没有静止质量，而电子带负电，有质量，故B项错误；光的波长越长，其波动性越显著，波长越短，其粒子性越显著，故C项正确；个别光子的作用效果往往表现为粒子性，大量光子的作用效果往往表现为波动性，故D项错误。 答案：C2(多选)物理学家做了一个有趣的实验：在双缝干涉实验中，在光屏处放上照相底片，若减小入射光的强度，使光子只能一个一个地通过狭缝。实验结果表明，如果曝光
20、时间不太长，底片上只能出现一些如图甲所示不规则的点子；如果曝光时间够长，底片上就会出现如图丙所示规则的干涉条纹。对于这个实验结果的认识正确的是()A单个光子的运动没有确定的轨道B曝光时间不长时，光的能量太小，底片上的条纹看不清楚，故出现不规则的点子C干涉条纹中明亮的部分是光子到达机会较多的地方D大量光子的行为表现为波动性解析：由于光的传播不是连续的而是一份一份的，每一份就是一个光子，所以每次通过狭缝只有一个光子，当一个光子到达某一位置时该位置感光而留下痕迹，由于单个光子表现粒子性，即每一个光子所到达的区域是不确定的，但是大量光子表现出波动性，所以长时间曝光后最终形成了图丙中明暗相间的条纹，干涉
21、条纹中明亮的部分是光子到达机会较多的地方，该实验说明了光具有波粒二象性，所以A、C、D项正确，B项错误。答案：ACD3.(2019北京平谷模拟)2016年8月16日1时40分，我国在酒泉卫星发射中心用长征二号丁运载火箭成功将世界首颗量子科学实验卫星“墨子号”发射升空。在量子世界中，一个物体可以同时处在多个位置，一只猫可以处在“死”和“活”的叠加状态上；所有物体都具有“波粒二象性”，既是粒子也是波；两个处于“纠缠态”的粒子，即使相距遥远也具有“心电感应”，一个发生变化，另一个会瞬时发生相应改变。正是由于量子具有这些不同于宏观物理世界的奇妙特性，才构成了量子通信安全的基石。在量子保密通信中，由于量
22、子的不可分割、不可克隆和测不准的特性，所以一旦存在窃听就必然会被发送者察觉并规避。通过阅读以上材料可知()A电磁波是量子化的B量子不具有波粒二象性C可以准确测定量子的位置D量子相互独立互不干扰答案：A易错提醒波粒二象性的三个易错点(1)光子表现为波动性，并不否认光子具有粒子性。(2)宏观物体也具有波动性。(3)微观粒子的波动性与机械波不同，微观粒子的波是概率波。第2讲原子结构和原子核知识梳理知识点一原子结构1电子的发现英国物理学家汤姆孙在研究阴极射线时发现了电子，提出了原子的“枣糕模型”。2原子的核式结构(1)19091911年，英籍物理学家卢瑟福进行了粒子散射实验，提出了核式结构模型。(2)
23、粒子散射实验的结果：绝大多数粒子穿过金箔后，基本上仍沿原来的方向前进，但有少数粒子发生了大角度偏转，偏转的角度甚至大于90，也就是说它们几乎被“撞了回来”，如图所示。(3)原子的核式结构模型：原子中带正电部分的体积很小，但几乎占有全部质量，电子在正电体的外面运动。知识点二氢原子光谱1光谱：用光栅或棱镜可以把各种颜色的光按波长展开，获得光的波长(频率)和强度分布的记录，即光谱。2光谱分类3氧原子光谱的实验规律：巴耳末系是氢原子光谱在可见光区的谱线，其波长公式R(n3,4,5，R是里德伯常量，R1.10107 m1)。4光谱分析：由于每种原子都有自己的特征谱线，因此可以用光谱来鉴别物质和确定物质的
24、组成成分，且灵敏度很高。在发现和鉴别化学元素上有着重大的意义。知识点三氢原子的能级结构、能级公式1玻尔理论(1)定态：原子只能处于一系列不连续的能量状态中，在这些能量状态中原子是稳定的，电子虽然绕核运动，但并不向外辐射能量。(2)跃迁：当电子从能量较高的定态轨道跃迁到能量较低的定态轨道时，会放出能量为h的光子，这个光子的能量由前后两个能级的能量差决定，即hEmEn。(h是普朗克常量，h6.631034Js)(3)轨道：原子的不同能量状态跟电子在不同的圆周轨道绕核运动相对应。原子的定态是不连续的，因此电子的可能轨道也是不连续的。2几个概念(1)能级：在玻尔理论中，原子的能量是量子化的，这些量子化
25、的能量值，叫作能级。(2)基态：原子能量最低的状态。(3)激发态：在原子能量状态中除基态之外的其他状态。(4)量子数：原子的状态是不连续的，用于表示原子状态的正整数。3氢原子的能量和能级变迁(1)能级和半径公式：能级公式：EnE1(n1,2,3，)，其中E1为基态能量，其数值为E113.6 eV。半径公式：rnn2r1(n1,2,3，)，其中r1为基态轨道半径，又称玻尔半径，其数值为r10.531010 m。(2)氢原子的能级图，如图所示知识点四原子核的组成、放射性及衰变1原子核的组成：原子核是由质子和中子组成的，原子核的电荷数等于核内的质子数。2天然放射现象：元素自发地放出射线的现象，首先由
26、贝克勒尔发现。天然放射现象的发现，说明了原子核具有复杂的结构。3放射性同位素的应用与保护(1)放射性同位素：有天然放射性同位素和人工放射性同位素两类，放射性同位素的化学性质相同。(2)应用：消除静电、工业探伤、作示踪原子等。(3)防护：防止放射性对人体组织的伤害。4原子核的衰变(1)衰变：原子核放出粒子或粒子，变成另一种原子核的变化称为原子核的衰变。(2)分类衰变：XYHe如：UThHe衰变：XYe如：ThPae。辐射：当放射性物质连续发生衰变时，原子核中有的发生衰变，有的发生衰变，同时伴随着辐射。 (3)半衰期定义：放射性元素的原子核有半数发生衰变所需的时间。影响因素：半衰期是由原子核内部的
27、因素决定的，跟原子所处的物理、化学状态无关。知识点五核力、核能1核力(1)定义：原子核内部核子间特有的相互作用力。(2)核力的特点：是强相互作用的一种表现；是短程力，作用范围在1.51015 m之内；每个核子只能与与其相邻的核子发生核力作用。2核能(1)结合能：核子结合为原子核时释放的能量或原子核分解为核子时吸收的能量，叫做原子核的结合能，也称核能。(2)比结合能定义：原子核的结合能与核子数之比，称作比结合能，也叫平均结合能。特点：不同原子核的比结合能不同，原子核的比结合能越大，表示原子核中核子结合得越牢固，原子核越稳定。(3)质能方程、质量亏损：爱因斯坦质能方程Emc2，原子核的质量必然比组
28、成它的核子的质量和要小m，这就是质量亏损。由质量亏损可求出释放的核能Emc2。3获得核能的途径(1)重核裂变定义：铀核在被中子轰击后分裂成两块质量差不多的碎块的这类核反应。特点：裂变过程中能够放出巨力的能量；同时放出23(或更多)个中子；裂变的产物不是唯一的。典型的裂变方程UnKrBa3n。(2)轻核聚变定义：两个轻核结合成质量较大的核的核反应。优点：a.产能效率高；b.聚变材料的储量丰富；c.更为安全、清洁。典型的聚变方程：HHHen17.6 MeV。诊断自测1(多选)如图所示为卢瑟福和他的同事们做粒子散射实验装置的示意图，荧光屏和显微镜一起分别放在图中的A、B、C、D四个位置时观察到的现象
29、，下述说法中正确的是 ()A放在A位置时，相同时间内观察到屏上的闪光次数最多B放在B位置时，相同时间内观察到屏上的闪光次数只比A位置时少些C放在C、D位置时，屏上观察不到闪光D放在D位置时，屏上仍能观察到一些闪光，但次数极少解析：根据粒子散射现象，绝大多数粒子沿原方向前进，少数粒子发生较大偏转，A、B、D正确。答案：ABD2(2016北京理综)处于n3能级的大量氢原子，向低能级跃迁时，辐射光的频率有()A1种B2种C3种 D4种解析：本题考查的是氢原子能级跃迁的知识，意在考查考生的理解能力。氢原子能级跃迁辐射光的种类C3，故C项正确。答案：C3(2017上海单科1)由放射性元素放出的氦核流被称
30、为()A阴极射线 B射线C射线 D射线解析：在天然放射现象中，放出、三种射线，其中射线属于氦核流，选项B正确。答案：B4(2017上海单科3)在同位素氢、氘、氚的核内具有相同的()A核子数 B电子数C中子数 D质子数解析：本题考查对同位素的认识。同位素是指在原子核中的质子数相同而中子数不同的元素，故氢、氘、氚的核内具有相同的质子数，D项正确。答案：D5下列核反应方程中，属于衰变的是()A.NHeOHB.UThHeC.HHHen D.ThPae解析：A项属于原子核的人工转变，B项属于衰变，C项属于聚变反应，D项属于衰变。答案：B6质子、中子和氘核的质量分别为m1、m2和m3。当一个质子和一个中子
31、结合成氘核时，释放的能量是(c表示真空中的光速)()A(m1m2m3)c B(m1m2m3)cC(m1m2m3)c2 D(m1m2m3)c2解析：题中核反应方程为HnH，根据爱因斯坦的质能方程得Emc2(m1m2m3)c2，C正确。答案：C考点一氢原子的能级及能级跃迁1两类能级跃迁(1)自发跃迁：高能级低能级，释放能量，发出光子。光子的频率。(2)受激跃迁：低能级高能级、吸收能量。光照(吸收光子)：吸收光子的全部能量，光子的能量必须恰等于能级差hE。碰撞、加热等：可以吸收实物粒子的部分能量，只要入射粒子能量大于或等于能级差即可，E外E。2电离电离态与电离能电离态：n，E0基态电离态：E吸0(1
32、3.6 eV)13.6 eV。激发态电离态：E吸0EnEn如吸收能量足够大，克服电离能后，获得自由的电子还携带动能。氢原子的能级如图所示，大量氢原子从n4的能级向n2的能级跃迁时辐射出可见光a，从n3的能级向n2的能级跃迁时辐射出可见光b，则()A氢原子从高能级向低能级跃迁时可能会辐射出射线B氢原子从n4的能级向n3的能级跃迁时会辐射出紫外线C氢原子从n4的能级向n3的能级跃迁后，原子能量减少，电势能减小，但动能增大D氢原子在n2的能级时可吸收任意频率的光而发生电离解析：氢原子从高能级向低能级的跃迁，是原子核外电子的跃迁，射线是由原子核衰变获得的，选项A错误；氢原子从n4的能级向n3的能级跃迁
33、时辐射的光子的频率，比氢原子从n3的能级向n2的能级跃迁时辐射的光子频率小，故氢原子从n4的能级向n3的能级跃迁时，不会辐射出紫外线，选项B错误；氢原子从n4的能级向n3的能级跃迁后，根据玻尔理论可知，原子能量减少，库仑力做正功，电势能减小，电子的轨道半径减小，根据km可知，动能增大，选项C正确；由图象可知，氢原子在n2能级的电离能为3.4 eV，故该氢原子吸收大于此能量的光子才能发生电离，选项D错误。答案：C方法技巧解答氢原子能级图与原子跃迁问题应注意(1)能级之间发生跃迁时放出(吸收)光子的频率由hEmEn决定，波长可由公式c求得。(2)一个氢原子跃迁发出可能的光谱线条数最多为n1。(3)
34、一群氢原子跃迁发出可能的光谱线条数的两种求解方法。用数学中的组合知识求解：NC。利用能级图求解：在氢原子能级图中将氢原子跃迁的各种可能情况一一画出，然后相加。多维练透1.(2019深圳模拟)如图所示为氢原子能级的示意图，现有大量的氢原子处于n4的激发态，当向低能级跃迁时辐射出若干不同颜色的光。关于这些光下列说法正确的是()A由n4能级跃迁到n1能级产生的光子波长最长B由n2能级跃迁到n1能级产生的光子频率最小C这些氢原子总共可辐射出3种不同频率的光D用n2能级跃迁到n1能级辐射出的光照射逸出功为6.34 eV的金属铂能发生光电效应解析：根据EmEnh，由n4能级跃迁到n3能级产生的光，能量最小
35、，波长最长，故A错误；由n4能级跃迁到n3能级产生的光子能量最小，频率最小，故B错误；大量的氢原子处于n4的激发态，可能发出光子频率的种数nC6。故C错误；从n2能级跃迁到n1能级辐射出的光子的能量EE2E13.4 eV(13.6)eV10.2 eV6.34 eV，而使金属发生光电效应的条件是光子的能量大于电子的逸出功，故可以发生光电效应。故D正确。答案：D2(2019永州模拟)如图所示，图甲为氢原子的能级，图乙为氢原子的光谱，已知谱线a是氢原子从n4的能级跃迁到n2能级时的辐射光，谱线b可能是氢原子在下列哪种情形跃迁时的辐射光()A从n3的能级跃迁到n2的能级B从n5的能级跃迁到n2的能级C
36、从n4的能级跃迁到n3的能级D从n5的能级跃迁到n3的能级解析：谱线a是氢原子从n4的能级跃迁到n2的能级时的辐射光，波长大于谱线b，所以a光的光子频率小于b光的光子频率。所以b光的光子能量大于n4和n2间的能级差。n3跃迁到n2，n4跃迁到n3，n5跃迁到n3的能级差小于n4和n2的能级差。n5和n2间的能级差大于n4和n2间的能级差。故A、C、D项错误，B项正确。 答案：B3(2019抚顺模拟)(多选)如图所示，是汞原子的能级图，一个自由电子的总能量为8.0 eV，与处于基态的汞原子碰撞后(不计汞原子的动量变化)，则电子剩余的能量可能为(碰撞无能量损失)()A0.3 eV B3.1 eVC
37、4.9 eV D8.8 eV解析：基态的汞原子从基态跃迁到第2能级，吸收能量为：E5.5 eV10.4 eV4.9 eV则电子剩余的能量为：E8.0 eV4.9 eV3.1 eV，基态的汞原予从基态跃迁到第3能级，吸收能量为：E2.7 eV10.4 eV7.7 eV，则电子剩余的能量为：E8.0 eV7.7 eV0.3 eV，故A、B项正确，C、D项错误。答案：AB考点二原子核的衰变半衰期1衰变、衰变的比较衰变类型衰变衰变衰变方程XYHeXYe衰变实质2个质子和2个中子结合成一个整体射出1个中子转化为1个质子和1个电子2H2nHenHe匀强磁场中轨迹形状衰变规律电荷数守恒、质量数守恒、动量守恒
38、说明射线：射线经常是伴随着衰变或衰变同时产生的。其实质是放射性原子核在发生衰变或衰变的过程中，产生的新核由于具有过多的能量(原子核处于激发态)而辐射出光子。2确定衰变次数的方法设放射性元素X经过n次衰变和m次衰变后，变成稳定的新元素Y。(1)反应方程：XYnHeme。(2)根据电荷数和质量数守恒列方程AA4n，ZZ2nm。两式联立解得：n，mZZ。3半衰期(1)公式：N余N原，m余m原。(2)理解半衰期表示放射性元素衰变的快慢，不同的放射性元素其半衰期不同。半衰期描述的对象是大量的原子核，不是单个原子核，这是一个统计规律。一种元素的半衰期与这种元素是以单质形式还是以化合物形式存在无关，且加压、
39、增温均不会改变。(2017全国卷15)一静止的铀核放出一个粒子衰变成钍核，衰变方程为UThHe。下列说法正确的是()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解析：衰变过程遵守动量守恒定律，故选项A错，选项B对。根据半衰期的定义，可知选项C错。衰变释放核能，有质量亏损，故选项D错。答案：B多维练透1.自然界存在的放射性元素的原子核并非只发生一次衰变就达到稳定状态，而是要发生一系列连续的衰变，最终达到稳定状态。某些原子核的衰变情况如图所示(N表示中子数，Z表示质子数)，则下列
40、说法正确的是()A由Ra到Ac的衰变是衰变B已知Ra的半衰期是T，则8个Ra原子核经过2T时间后还剩2个C从Th到Pb共发生5次衰变和2次衰变D图中原子核发生的衰变和衰变分别只能产生射线和射线解析：Ra衰变为Ac的过程中，放出负电子，则该衰变是衰变，选项A错误；半衰期是大量原子核衰变的统计规律，对少数原子核的衰变不适用，选项B错误；Th衰变为Pb的过程中，质量数减少20，由原子核衰变时质量数守恒可知，该过程中共发生了5次衰变，又由原子核衰变时电荷数守恒有52x8，和x2，则该过程中共发生了2次衰变，选项C正确；发生衰变和衰变时，往往伴随射线产生，选项D错误。答案：C2.(2019兰州二模)(多
41、选)在垂直纸面向外的匀强磁场中，某静止的原子核发生了或衰变，衰变后或粒子和反冲核的轨迹如图所示，两图中大圆和小圆的半径之比为451，下列说法正确的是()A甲图是衰变的轨迹，乙图是衰变的轨迹B甲图是衰变的轨迹，乙图是衰变的轨迹C甲图可能表示46号元素发生了衰变D乙图可能表示92号元素发生了衰变解析：根据反冲核和粒子在匀强磁场中所受的洛伦兹力可知，该原子核发生衰变时，反冲核和粒子所受洛伦兹力的方向相同，此时反冲核和粒子的运动轨迹为内切圆，该原子核发生衰变时，反冲核和粒子所受洛伦兹力方向相反，反冲核和粒子的运动轨迹为外切圆，选项A正确，B错误；根据r及反冲核和粒子的动量相等可知，反冲核和粒子的运动轨
42、迹半径比等于其电荷量比的反比，根据衰变时电荷数守恒及大、小圆半径之比为451可知，甲图可能表示44号元素发生衰变，乙图可能表示92号元素发生衰变，选项C错误，D正确。答案：AD考点三核反应方程及核反应类型1核反应的四种类型类型可控性核反应方程典例衰变衰变自发92U90 Th He衰变自发90 Th91Pae人工转变人工控制7NHe8OH(卢瑟福发现质子)HeBe6Cn(查德威克发现中子)AlHePn(约里奥居里夫妇发现放射性同位素，同时探测到正电子)PSie重核裂变比较容易进行人工控制92Un56BaKr3n92Un54XeSr10n轻核聚变很难控制HHHen2.解答有关核反应方程问题的技巧(
43、1)熟记常见基本粒子的符号是正确书写核反应方程的基础。如质子(H)、中子(n)、粒子(He)、粒子(01e)、正电子(e)、氘核(H)、氚核(H)等。(2)熟悉核反应的四种基本类型衰变、人工转变、裂变和聚变。(3)掌握核反应方程遵守的规律是正确书写核反应方程或判断某个核反应方程是否正确的依据，所以要理解并应用好质量数守恒和核电荷数守恒的规律。(4)明白核反应过程是不可逆的核反应方程只能用箭头连接并表示反应方向，不能用等号连接。(2018全国卷14)1934年，约里奥居里夫妇用粒子轰击铝核Al，产生了第一个人工放射性核素X：AlnX。X的原子序数和质量数分别为()A15和28 B15和30C16和30 D17和31解析：将核反应方程式改写成HeAlnX，由电荷数和质量数守恒知，X应为X。答案：B多维练透1(2017天津卷
