章末总结　提高

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1．熟记光子能量计算式E＝hν 和光电效应方程hν＝W0＋Ekm，从能量守恒角度理解这个方程并能依方程讨论有关问题．对光电效应的有关图象，要明确斜率、截距的物理意义．

2．对原子核的认识

卢瑟福由α粒子散射实验结果提出了原子的核式结构学说，指出在原子中存在一个很小的核；卢瑟福利用α粒子轰击氮核得到了质子，查德威克用实验证实在原子核中除了质子外，还有中子，从而确定了原子核是由质子和中子组成的；天然放射现象的发现又说明了原子核也有复杂的结构，而且原子核还能够按照一定的规律发生变化．

3．对原子跃迁条件的理解

原子的跃迁条件：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，对于电子和原子作用而使原子电离和实物粒子作用而使原子激发的情况，则不受条件的限制．这是因为，原子一旦电离，原子结构即被破坏，因而不再遵守有关原子结构的理论，基态氢原子的电离能为13.6 eV，只要大于或等于13.6 eV的光子都能使基态的氢原子吸收而发生电离，只不过入射光子的能量越大，原子电离后产生的自由电子的动能越大．至于实物粒子和原子碰撞情况，由于实物粒子的动能部分地被原子吸收，所以只要入射粒子的动能大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．

4．关于核反应

常见的核反应有：衰变、人工转变、裂变和聚变等几种类型．不论是哪种类型的核反应，都遵守质量数守恒和电荷数守恒，这是写核反应方程的重要依据．

需要特别注意的是，核反应通常是不可逆的，方程中只能用箭头符号“→”来连接，并指示反应的方向，而不能用“＝”连接核反应方程．

核反应过程通常伴有巨大的能量转化．释放的核能依ΔE＝Δmc2计算，依Δm的两种单位，分别采用不同的方式求解．释放核能的主要途径有：重核的裂变和轻核的聚变．

5．对半衰期、α衰变、β衰变的理解

半衰期仅由原子核本身的性质决定，与原子核所处的物理、化学状态无关．

α衰变的实质可表示为：2H＋2n→He

β衰变的实质可表示为：n→H＋e

关于衰变次数的推算，应先根据原来核与新生核的质量数之差求出α衰变次数，再依电荷数关系式求出β衰变次数．

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1．(2019·全国卷Ⅰ)氢原子能级示意图如图所示．光子能量在1.63 eV～3.10 eV的光为可见光．要使处于基态(n＝1)的氢原子被激发后可辐射出可见光光子，最少应给氢原子提供的能量为(　　)

A．12.09 eV

B．10.20 eV

C．1.89 eV

D．1.51 eV

[解析] 由题意可知，基态(n＝1)氢原子被激发后，至少被激发到n＝3能级后，跃迁才可能产生能量在1.63 eV～3.10 eV的可见光．故ΔE＝[－1.51－(－13.60)] eV＝12.09 eV.故本题选A.

[答案] A

2．(2019·全国卷Ⅱ)太阳内部核反应的主要模式之一是质子质子循坏，循环的结果可表示为4H→He＋2e＋2ν，已知H和He的质量分别为mp＝1.0078 u和mα＝4.0026 u，1 u＝931 MeV/c2，c为光速．在4个H转变成1个He的过程中，释放的能量约为(　　)

A．8 MeV  B．16 MeV  C．26 MeV  D．52 MeV

[解析] 由ΔE＝Δmc2知ΔE＝(4×mp－mα－2me)·c2，忽略电子质量，则：ΔE＝(4×1.0078 u－4.0026 u)·c2≈26 MeV，故C选项符合题意．

[答案] C

3．(2019·北京卷)光电管是一种利用光照射产生电流的装置，当入射光照在管中金属板上时，可能形成光电流．表中给出了6次实验的结果．

由表中数据得出的结论中不正确的是(　　)

A．两组实验采用了不同频率的入射光

B．两组实验所用的金属板材质不同

C．若入射光子的能量为5.0 eV，逸出光电子的最大动能为1.9 eV

D．若入射光子的能量为5.0 eV，相对光强越强，光电流越大

[解析] 由于光子的能量E＝hν，又入射光子的能量不同，故入射光子的频率不同，A项正确；由爱因斯坦光电效应方程hν＝W0＋Ek，可求出两组实验的逸出功均为3.1 eV，故两组实验所用的金属板材料相同，B项错误；由hν＝W0＋Ek，逸出功W0＝3.1 eV可知，若入射光子能量为5.0 eV，则逸出光电子的最大动能为1.9 eV，C项正确；相对光强越强，单位时间内射出的光子数越多，单位时间内逸出的光电子数越多，形成的光电流越大，故D项正确．

[答案] B

4．(2018·全国卷Ⅲ)1934年，约里奥－居里夫妇用α粒子轰击铝核Al，产生了第一个人工放射性核素X：α＋Al→n＋X.X的原子序数和质量数分别为(　　)

A．15和28  B．15和30

C．16和30   D．17和31

[解析] 根据核反应遵循的质量数守恒和电荷数守恒可知，X的电荷数为2＋13＝15，质量数为4＋27－1＝30，根据原子核的电荷数等于原子序数，可知X的原子序数为15，质量数为30，选项B正确．

[答案] B

5．(2018·北京)在核反应方程He＋N→O＋X中，X表示的是(　　)

A．质子  B．中子

C．电子  D．α粒子

[解析] 设X为X，根据核反应的质量数守恒：4＋14＝17＋Z，则：Z＝1

电荷数守恒：2＋7＝8＋A，则A＝1，即X为H是质子，故选项A正确，B、C、D错误．

[答案] A

6．(2018·江苏)已知A和B两种放射性元素的半衰期分别为T和2T，则相同质量的A和B经过2T后，剩有的A和B质量之比为(　　)

A．1∶4  B．1∶2

C．2∶1  D．4∶1

[解析] 根据半衰期公式m＝m0，经过2T，A剩有的质量为mA＝m0，B剩有的质量为mB＝m0，故mA∶mB＝1∶2，选项B正确．

[答案] B

7．(2018·江苏)光电效应实验中，用波长为λ0的单色光A照射某金属板时，刚好有光电子从金属表面逸出．当波长为的单色光B照射该金属板时，光电子的最大初动能为______，A、B两种光子的动量之比为______．(已知普朗克常量为h、光速为c)

[解析] 根据光电效应方程有0＝－W0，当E＝时，Ek＝E－W0，解得Ek＝；又光子动量p＝，所以A、B两种光子的动量之比为1∶2.

[答案] 　1∶2

8．(2018·天津)氢原子光谱在可见光区域内有四条谱线Hα、Hβ、Hγ和Hδ，都是氢原子中电子从量子数n>2的能级跃迁到n＝2的能级发出的光，它们在真空中的波长由长到短，可以判定(　　)

A．Hα对应的前后能级之差最小

B．同一介质对Hα的折射率最大

C．同一介质中Hδ的传播速度最大

D．用Hγ照射某一金属能发生光电效应，则Hβ也一定能

[解析] 波长越大，频率越小，故Hα的频率最小，根据E＝hν可知Hα对应的能量最小，根据hν＝Em－En可知Hα对应的前后能级之差最小，A正确；Hα的频率最小，同一介质对应的折射率最小，根据v＝可知Hα的传播速度最大，BC错误；Hγ的波长小于Hβ的波长，故Hγ的频率大于Hβ的频率，若用Hγ照射某一金属能发生光电效应，则Hβ不一定能，D错误．

[答案] A

9．(2018·天津)国家大科学过程——中国散裂中子源(CSNS)于2017年8月28日首次打靶成功，获得中子束流，可以为诸多领域的研究和工业应用提供先进的研究平台，下列核反应中放出的粒子为中子的是(　　)

A.N俘获一个α粒子，产生O并放出一个粒子

B.Al俘获一个α粒子，产生P并放出一个粒子

C.B俘获一个质子，产生Be并放出一个粒子

D.Li俘获一个质子，产生He并放出一个粒子

[解析] 根据质量数和电荷数守恒可知四个核反应方程分别为N＋He→O＋H、Al＋He→P＋n、B＋H→Be＋He、Li＋H→He＋He，故只有B选项符合题意．

[答案] B

10．(2017·全国卷Ⅰ)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H＋H→He＋n，已知 H的质量为2.0136 u，He的质量为3.0150 u，n的质量为1.0087 u，1 u＝931 MeV/c2.氘核聚变反应中释放的核能约为(　　)

A．3.7 MeV  B．3.3 MeV

C．2.7 MeV  D．0.93 MeV

[答案] B

11．(2017·全国卷Ⅱ)一静止的铀核放出一个α粒子衰变成钍核，衰变方程为U→Th＋He.下列说法正确的是(　　)

A．衰变后钍核的动能等于α粒子的动能

B．衰变后钍核的动量大小等于α粒子的动量大小

C．铀核的半衰期等于其放出一个α粒子所经历的时间

D．衰变后α粒子与钍核的质量之和等于衰变前铀核的质量

[答案] B

12．(多选)(2017·全国卷Ⅱ)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<Ekb

D．若νa>νb，则一定有hνa－Eka>hνb－Ekb

[解析] 由光电效应方程Ek＝hν－W0可知，该动能会在遏止电压做功下恰好减为零，则U0q＝hν－W0，其中W0为逸出功，同种金属的W0相同．若νa>νb，则Ua>Ub，故A错误；若νa>νb，根据Ek＝hν－W0，可得Eka>Ekb，故B正确；若Ua<Ub，根据Ek＝U0q，可得Eka<Ekb，故C正确；若νa>νb，根据Ek＝hν－W0可知hν－Ek＝W0，故hνa－Eka＝hνb－Ekb，D错误．

[答案] BC

13．(2017·天津)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.H＋H→He＋n

B.N＋He→O＋H

C.He＋Al→P＋n

D.U＋n→Ba＋Kr＋3n

[解析] H＋H→He＋n是一个氘核与一个氚核结合成一个氦核，同时放出一个中子，属于聚变反应，故A正确；N＋He→O＋H是卢瑟福发现质子的核反应，他用α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→P＋n是居里夫妇用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；U＋n→Ba＋Kr＋3n是一种典型的铀核裂变，属于裂变反应，故D错误．

[答案] A

14．(2017·北京)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100 nm(1 nm＝10－9 m)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＝6.6×10－34 J·s，真空光速c＝3×108 m/s)(　　)

A．10－21 J  B．10－18 J

C．10－15 J  D．10－12 J

[解析] 一个处于极紫外波段的光子的能量约为E＝≈2×10－18 J，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.

[答案] B

15．(多选)(2017·海南)三束单色光1、2和3的波长分别为λ1、λ2和λ3(λ1>λ2>λ3)．分别用着三束光照射同一种金属．已知用光束2照射时，恰能产生光电子．下列说法正确的是(　　)

A．用光束1照射时，不能产生光电子

B．用光束3照射时，不能产生光电子

C．用光束2照射时，光越强，单位时间内产生的光电子数目越多

D．用光束2照射时，光越强，产生的光电子的最大初动能越大

[答案] AC

16．(多选)(2017·江苏)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14 MeV

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.U核中核子的平均结合能比 Kr核中的大

[解析] 由图知He核的比结合能约为7 MeV，所以结合能约为4×7 MeV＝28 MeV，故A错误；He核比Li核的比结合能大，所以He核比Li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量，C正确；由图知U核中核子的平均结合能比Kr核中的小，所以D错误．

[答案] BC