2023届高考物理一轮复习每日专题（记、检、练）：原子结构与原子核

这是一份2023届高考物理一轮复习每日专题（记、检、练）：原子结构与原子核，共11页。试卷主要包含了光电效应，三个关系等内容，欢迎下载使用。

[解析]　(1)由动能定理，有－μmgs＝mv2－mv02
可得μ＝0.32。
(2)由动量定理：有FΔt＝mv′－mv
可得F＝130 N。
(3)W＝mv′2＝9 J。
[答案]　(1)0.32　(2)130 N　(3)9 J
物理每日一练（1）
1．光电效应：
→→→
→→
2．三个关系
(1)光电效应方程Ek＝hν－W0
(2)光电子的最大初动能Ek与遏止电压Uc的关系：Ek＝eUc
(3)逸出功W0与金属极限频率νc的关系是W0＝hνc
答：由图可知，遏制电压为Uc=2 V
则Ek＝eUc = 2 eV＝3.2×10－19 J，
由Ek＝hν－W0，得W0＝3 eV＝4.8×10－19 J。
答案：3.2×10－19　4.8×10－19
3．研究光电效应实验中，当用光子能量为5 eV的光照射到光电管上时，测得电流计上示数随电压变化图象如图所示。则光电子最大初动能和金属逸出功分别为多少焦耳？



物理每日一练（1）[检]
1．光电效应：
？
→→→
？
→→
？
2．三个关系
？
(1)光电效应方程
(2)光电子的最大初动能Ek与遏止电压Uc的关系：
？
(3)逸出功W0与金属极限频率νc的关系是
3．研究光电效应实验中，当用光子能量为5 eV的光照射到光电管上时，测得电流计上示数随电压变化图象如图所示。则光电子最大初动能和金属逸出功分别为多少焦耳？


解析：
由图可知该光电管加的是反向电压，
由题意可知遏制电压Uc=＝0.60 V
由Ekm＝eUc 得Ekm＝0.6 eV，
由光电效应方程：Ekm＝hν－W0得：W0＝1.9 eV。
答案：(1)0.6 eV　(2)1.9 eV

物理每日一练（2）
1.光子的能量E＝hν＝ 普朗克常量h＝6.63×10－34 J·s
Ek与ν的关系

公式：Ek＝hν－W0
斜率k＝h
Uc与ν的关系

公式：eUc＝hν－W0
③斜率k＝
2．S断开时，用光子能量为2.5 eV的一束光照射阴极P，发现电流表读数不为零。合上电键，调节滑动变阻器，发现当电压表的读数大于或等于0.60 V时，电流表读数为零。

(1)求此时光电子的最大初动能的大小。
(2)求该阴极材料的逸出功。



物理每日一练（2）[检]
？
？

1.光子的能量E＝ ＝
？

普朗克常量h＝ J·s
Ek与ν的关系
？

？

公式：
？

斜率k＝
Uc与ν的关系
？

？

公式：
？

③斜率k＝
2. S断开时，用光子能量为2.5 eV的一束光照射阴极P，发现电流表读数不为零。合上电键，调节滑动变阻器，发现当电压表的读数大于或等于0.60 V时，电流表读数为零。

(1)求此时光电子的最大初动能的大小。
(2)求该阴极材料的逸出功。
解析：由ε＝h ，p＝，
得p＝，则pA∶pB＝εA ∶εB＝2∶1
由光电效应方程，得：
EA＝εA－W0
EB＝εB－W0，
联立，解得W0＝EA－2EB
答案：2∶1　EA－2EB

物理每日一练（3）
1.光的波动性的体现：干涉、衍射和偏振
2.光的粒子性的体现：光电效应和康普顿效应。
3.光是一种概率波，即光子在空间各点出现的可能性大小可用波动规律来描述。
①大量光子易显示出波动性，而少量光子易显示出粒子性
②波长长(频率低)的光波动性强，而波长短(频率高)的光粒子性强
4.物质波也叫德布罗意波，波长：λ＝＝
5．A、B两种光子的能量之比为2∶1，它们都能使某种金属发生光电效应，且所产生的光电子最大初动能分别为EA、EB。求A、B两种光子的动量之比和该金属的逸出功。








物理每日一练（3）[检]
1.光的波动性的体现： 、 和
2.光的粒子性的体现： 和 。
3.光是一种 ，
即光子在空间各点出现的可能性大小可用 来描述。
①大量光子易显示出 ，而少量光子易显示出
②波长长(频率低)的光 强，而波长短(频率高)的光 强
4.物质波也叫 波，波长：λ＝ ＝
5．A、B两种光子的能量之比为2∶1，它们都能使某种金属发生光电效应，且所产生的光电子最大初动能分别为EA、EB。求A、B两种光子的动量之比和该金属的逸出功。



解析：A先向左减速到零，再向右加速运动，在此期间，木板减速运动，最终它们保持相对静止。
设A减速到零时，木板的速度为v1，取水平向右为正方向，则Mv－mv＝Mv1，可得v1＝ m/s
最终它们的共同速度为v2，Mv1＝(M＋m)v2，可得v2＝2 m/s，所以木板速度大小应大于2.0 m/s而小于 m/s

物理每日一练（4）
1.普吕克尔发现辉光放电现象，给其命名为阴极射线的是戈德斯坦。
2.英国物理学家汤姆孙发现了电子。
3.电子电荷的精确测定是由密立根通过油滴实验测得的。
4.卢瑟福通过α粒子散射实验得出了原子的核式结构模型
5．M＝3.0 kg的木板B放在光滑水平地面上，其右端放一个m＝1.0 kg的小木块A。给A和B以大小均为4.0 m/s，方向相反的初速度，A始终没有滑离B板。 在小木块A做加速运动的时间内，木板速度大小可能是多少？




物理每日一练（4）[检]
1. 发现辉光放电现象，给其命名为阴极射线的是 。
2.英国物理学家 发现了电子。
3.电子电荷的精确测定是由 通过 测得的。
4. 通过 得出了原子的核式结构模型
5．M＝3.0 kg的木板B放在光滑水平地面上，其右端放一个m＝1.0 kg的小木块A。给A和B以大小均为4.0 m/s，方向相反的初速度，A始终没有滑离B板。 在小木块A做加速运动的时间内，木板速度大小可能是多少？

解析：(1)由频率条件hν＝Em－En
得－0.96×(－13.6 eV)＝En－(－13.6 eV)，解得En＝－0.54 eV，即n＝5，能级开始，共有C＝10种不同频率的光子，
频率最小的光子为从n＝5到n＝4跃迁产生，
能量为－0.54 eV－(－0.85 eV)＝0.31 eV。

物理每日一练（5）
1.波尔原子模型的基本假设：轨道量子化rn＝n2r1(n＝1,2,3…)和能量量子化En＝E1(n＝1,2,3…)。
2.能级跃迁的频率条件为hν＝Em－En
3.两类能级跃迁
(1)自发跃迁：高能级→低能级，释放能量，发出光子。
(2)受激跃迁：低能级→高能级，吸收能量。
①光照(吸收光子)：光子的能量必须恰等于能级差hν＝ΔE。
②碰撞、加热等：只要入射粒子能量大于或等于能级差即可，E外≥ΔE。
③大于电离能的光子被吸收，将原子电离。
3．谱线条数的确定方法
(1)一个氢原子最多为(n－1)。
(2)一群氢原子：N＝C＝。
4.氢原子基态的能量为E1＝－13.6 eV。大量氢原子处于某一激发态向下跃迁发出的所有的光子中，频率最大的光子能量为－0.96E1，则这些光子可具有几种不同的频率？频率最小的光子的能量为多少eV？

物理每日一练（5）[检]
1.波尔原子模型的基本假设：轨道量子化rn＝ (n＝1,2,3…)和能量量子化En＝ (n＝1,2,3…)。
2.能级跃迁的频率条件为
3.．两类能级跃迁
(1)自发跃迁：高能级→低能级， 能量，发出光子。
(2)受激跃迁：低能级→高能级， 能量。
①光照(吸收光子)：光子的能量必须 能级差hν＝ΔE。
②碰撞、加热等：只要入射粒子能量 能级差即可，E外≥ΔE。
③ 电离能的光子被吸收，将原子电离。
3．谱线条数的确定方法
(1)一个氢原子最多为 。
(2)一群氢原子：N＝ ＝
4.氢原子基态的能量为E1＝－13.6 eV。大量氢原子处于某一激发态向下跃迁发出的所有的光子中，频率最大的光子能量为－0.96E1，则这些光子可具有几种不同频率？频率最小光子的能量？
解析：
a→b：Ea－Eb＝h
b→c：Ec－Eb＝h
a→c：Ec－Ea＝h
联立以上三式得，λ＝

物理每日一练（6）
1.天然放射现象的发现者是贝克勒尔。
2.原子序数大于或等于83的元素，都能自发地发出射线
种类
α射线
β射线
γ射线
组成
高速氦核流
高速电子流
光子流(高频电磁波)
电荷量
2e
－e
0
速度
0.1c
0.99c
c(光速)
贯穿本领
最弱，用纸能挡住
较强，能穿透几毫米的铝板
最强，能穿透几厘米的铅板
电离作用
很强
较弱
很弱
4.原子从a能级状态跃迁到b能级状态时发射波长为λ1的光子；原子从b能级状态跃迁到c能级状态时吸收波长为λ2的光子，已知λ1＞λ2。那么原子从a能级状态跃迁到c能级状态时将要吸收波长为多少的光子？






物理每日一练（6）检
1.天然放射现象的发现者是 ① 。
2.原子序数 ② 的元素，都能自发地发出射线
种类
α射线
β射线
γ射线
组成
高速 ③ 流
高速 ④ 流
光子流(高频电磁波)
电荷量
2e
－e
0
速度
0.1c
⑤
c(光速)
贯穿本领
最弱，用纸能挡住
较强，能穿透几毫米的铝板
最强，能穿透 ⑥
电离作用
⑦
较弱
很弱
⑧ 原子从a能级状态跃迁到b能级状态时发射波长为λ1的光子；原子从b能级状态跃迁到c能级状态时吸收波长为λ2的光子，已知λ1＞λ2。那么原子从a能级状态跃迁到c能级状态时将要吸收波长为多少的光子？

解析：H和He分解成7个核子所需的能量为E1＝3×1.112 MeV＋4×7.075 MeV＝31.636 MeV
7个核子结合成Li，释放的能量为E2＝7×5.603 MeV＝39.221 MeV
所以此核反应过程中释放的核能为
ΔE＝E2－E1＝39.221 MeV－31.636 MeV＝7.585 MeV。

物理每日一练（7）
1．β衰变的实质：核内1个中子转化为1个质子和1个电子。
2.衰变次数的确定方法：先由质量数的改变确定α衰变的次数。
3.半衰期公式：N余＝N原，m余＝m原。
4.半衰期是一个统计规律，只适用于大量的原子核。
5.若氚核和氦核发生聚变生成锂核，反应方程式为H＋He―→Li，已知各核子比结合能分别为EH＝1.112 MeV、EHe＝7.075 MeV、ELi＝5.603 MeV，试求此核反应过程中释放的核能。







物理每日一练（7）检
β衰变的实质：核内1个中子转化为 ① 。
衰变次数的确定方法：先由 ② 的改变确定 ③ 的次数。
半衰期公式：m余＝ ④ 。
半衰期是一个 ⑤ 规律，只适用于 ⑥ 的原子核。
⑦若氚核和氦核发生聚变生成锂核，反应方程式为H＋He―→Li，已知各核子比结合能分别为EH＝1.112 MeV、EHe＝7.075 MeV、ELi＝5.603 MeV，试求此核反应过程中释放的核能。








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，故根据爱因斯坦质能方程可得
m2vα2－Mvx2＝(M－m1－m2)c2 ①
反应过程中三个粒子组成的系统动量守恒，故有
Mvx＝m2vα ②
联立①②可得m2vα2＝(M－m1－m2)c2。

物理每日一练（8）
类型
可控性
核反应方程典例
衰变
α衰变
自发
U→Th＋He
β衰变
自发
Th→Pa＋e
人工转变
人工控制
N＋He→O＋H(卢瑟福发现质子)
He＋Be→C＋n(查德威克发现中子)
Al＋He→P＋n
(居里夫妇发现放射性同位素，同时发现正电子)
P→Si＋e
重核裂变
容易控制
U＋n→Ba＋Kr＋3n
轻核聚变
很难控制
H＋H→He＋n
运动的原子核X放出α粒子后变成静止的原子核Y。已知X、Y和α粒子的质量分别是M、m1和m2，真空中的光速为c，α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α粒子的动能。



物理每日一练（8）检
类型
可控性
核反应方程典例
衰变
α衰变
自发
U→Th＋ ❶
β衰变
自发
Th→Pa＋ ❷
人工转变
人工控制
N＋He→O＋H ( ❸ 发现质子)
He＋Be→C＋n ( ❹ 发现中子)
Al＋He→ ❺ ＋n
(居里夫妇发现 ❻ ，同时发现正电子)
P→Si＋e
重核裂变
容易控制
U＋n→Ba＋Kr＋ ❼
轻核聚变
❽ 控制
H＋H→He＋n
❾运动的原子核X放出α粒子后变成静止的原子核Y。已知X、Y和α粒子的质量分别是M、m1和m2，真空中的光速为c，α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α粒子的动能。


解析：(1)U→Th＋He。
(2)质量亏损　Δm＝0.005 9 u
ΔE＝Δmc2＝0.005 9×931 MeV＝5.49 MeV。
(3)系统动量守恒，钍核和α粒子的动量大小相等，即
　EkTh＋Ekα＝ΔE
所以钍核获得的动能　EkTh＝×ΔE＝×ΔE＝0.09 MeV。
物理每日一练（9）
1．核反应中质量数守恒，电荷数守恒，动量守恒，能量守恒。
2．质能方程E＝mc2，E和m是对应关系。
3．核能的计算方法
(1)根据ΔE＝Δmc2，Δm单位是“kg”，c是“m/s”，ΔE是“J”。
(2)根据ΔE＝Δm×931.5 MeV，Δm单位是“u”，ΔE是“MeV”。
(3)原子核的结合能＝核子比结合能×核子数。
4．一个静止的铀核U(原子质量为232.037 2 u)放出一个α粒子(原子质量为4.002 6 u)后衰变成钍核Th(原子质量为228.028 7 u)。(已知：原子质量单位1 u＝1.67×10－27 kg,1 u相当于931 MeV)
(1)写出核衰变反应方程；
(2)算出该核衰变反应中释放出的核能；
(3)假设反应中释放出的核能全部转化为钍核和α粒子的动能，则钍核获得的动能有多大？





物理每日一练（9）检
核反应中 ❶ 守恒， ❷ 守恒， ❸ 守恒， ❹ 守恒。
质能方程 ❺ ，E和m是 ❻ 关系。
核能的计算方法
(1)根据 ❼ ，Δm单位是“kg”，c是“m/s”，ΔE是“J”。
(2)根据ΔE＝Δm× ❽ ，Δm单位是“u”，ΔE是“MeV”。
(3)原子核的结合能＝ ❾ 。
❿ 一个静止的铀核U(原子质量为232.037 2 u)放出一个α粒子(原子质量为4.002 6 u)后衰变成钍核Th(原子质量为228.028 7 u)。(已知：原子质量单位1 u＝1.67×10－27 kg,1 u相当于931 MeV)
(1)写出核衰变反应方程；
(2)算出该核衰变反应中释放出的核能；
(3)假设反应中释放出的核能全部转化为钍核和α粒子的动能，则钍核获得的动能有多大？

物理每日一练（10）
1.比结合能越大，平均每个核子的质量亏损最大，核子平均质量越小，原子核中核子结合得越牢固，原子核越稳定
2.中等质量的核比结合能最大，最稳定。
3.核电站的核反应为裂变反应，又称为链式反应，条件是裂变物的体积大于临界体积，常用的慢化剂为：重水、轻水（普通水）、石墨，目的是使快中子转变为慢中子。为了控制反应速度，需要插入镉棒，目的是吸收中子减慢反应速度。
解析：U―→Pb＋mHe＋ne
由质量数、电荷数守恒可得235＝207＋4m
92＝82＋2m－n，可解得m＝7，n＝4。
4.U要衰变成Pb，需要经过几次β衰变？


解析：处于第一激发态时n＝2，故其能量E2＝，电离时释放的能量ΔE＝0－E2＝－，而光子能量ΔE＝，则解得λ＝－
5.已知氢原子的基态能量为E1，激发态能量 En＝E1/n2，其中n＝2,3，…。用h表示普朗克常量，c表示光速。能使氢原子从第一激发态电离的光子的最大波长为多少？







物理每日一练（10）检
1.比结合能越大，平均每个核子的质量 ❶ ，核子平均质量 ❷ ，原子核中核子结合得越 ❸ ，原子核越 ❹ 。
2. ❺ 的核比结合能最大，最稳定。
3.核电站的核反应为 ❻ ，又称为链式反应，条件是裂变物的 ❼ ，常用的慢化剂为：重水、轻水（普通水）、石墨，目的是使 ❽ 。为了控制反应速度，需要插入镉棒，目的是 ❾ 减慢反应速度。
❿U要衰变成Pb，需要经过几次β衰变？
⓫已知氢原子的基态能量为E1，激发态能量 En＝E1/n2，其中n＝2,3，…。用h表示普朗克常量，c表示光速。能使氢原子从第一激发态电离的光子的最大波长为多少？