1、近代物理初步一、三种射线在电场和磁场中偏转时的特点（1）不论在电场还是在磁场中，射线总是做匀速直线运动，不发生偏转；（2）在匀强电场中，粒子和粒子沿相反方向做类平抛运动，且在同样的条件下，粒子的偏移大；（3）在匀强磁场中，粒子和粒子沿相反方向做匀速圆周运动，且在同样条件下，粒子的轨道半径小，偏转大。二、用光子说解释光电效应（1）光照射金属时，电子吸收一个光子（形成光电子）的能量后，动能立即增大，不需要累计能量的过程；（2）电子从金属表面逸出，首先需克服金属表面原子核的引力做功（逸出功W），要使入射光子的能量不小于W，对应频率为极限频率；（3）电子吸收光子的能量h后，一部分消耗于克服核的引力做功
2、（即W），剩余部分转化为初动能，即。只有直接从金属表面飞出的光电子才具有最大初动能。对于确定的金属，W是一定的，故光电子的最大初动能只随入射光频率的增大而增大。三、氢原子能级图及原子跃迁氢原子的能级图（如图所示）（1）能级图中的横线表示氢原子可能的能量状态定态；（2）横线左端的数字“1、2、3”表示量子数，右端的数字“13.6、3.4”表示氢原子的能级；（3）相邻横线间的间距，表示相邻的能级差，量子数越大，相邻的能极差越小；（4）带箭头的竖线表示原子由较高能级向较低能级跃迁，原子跃迁条件为：；（5）能级越高，量子数越大，轨道半径越大，电子的动能越小，但原子的能量肯定随能级的升高而变大；（6）原
3、子跃迁发出的光谱线条数，是对于一群氢原子而言，而不是一个。四、原子核的衰变规律1衰变：设想元素的原子核由于放出某种粒子而转变为新核的变化称为衰变。2衰变规律：电荷数和质量数都守恒。（1）衰变：，衰变的实质是某元素的原子核放出由两个质子和两个中子组成的粒子（即氮）。（2）衰变：，衰变的实质是某元素的原子核内一个中子变为一个质子时放射出一个电子；（3）辐射；辐射是伴随和衰变发生的。辐射不改变原子核的电荷数和质量数。其实质是放射性原子核在发生衰变和衰变时，产生的某些新核由于具有过多的能量（核处于激发态）而辐射出光子。3半衰期及确定衰变次数的方法（1）半衰期：放射性元素的原子核有半数发生衰变需要的时间
4、，叫做这种元素的半衰期；（2）确定衰变次数的方法：设放射性元素经过m次衰变、n次衰变后，变成稳定的新元素，则表示核反应的方程为。根据电荷数守恒和质量数守恒可列方程，两式联立得，由此可见确定衰变次数可归结为解一个二元一次方程组。五、核反应类型及核反应方程的书写类型可控性核反应方程衰变衰变自发衰变自发人工转变人工控制重核裂变比较容易进行人工控制轻核聚变很难控制如图所示，P为放在匀强电场中的天然放射源，其放出的射线在电场的作用下分成a、b、c三束，下列判断正确的是Aa为射线、b为射线Ba为射线、b为射线C若增大放射源的温度，则其半衰期减小D若增大放射源的温度，则其半衰期增大不清楚三种射线带点情况导致
5、本题错解。根据三种射线的带电性质以及带电粒子在电场中受力特点；半衰期由原子核本身决定。射线为氦核，带正电，射线为电子流，带负电，射线为高频电磁波，故根据电荷所受电场力特点可知：a为射线、b为射线、c为射线，故A错误B正确；半衰期由原子核本身决定，与外界因素无关，故CD错误。答案：B。1关于下列四幅图说法正确的是A玻尔认为原子中的电子绕原子核高速运转时，运行轨道的半径是任意的B光电效应实验说明了光具有粒子性，爱因斯坦在光的粒子性的基础上，建立了光电效应方程Ca为射线、b为射线、c为射线，且b射线的电离能力最强D汤姆孙发现少数粒子发生了较大偏转，说明原子的质量绝大部分集中在很小空间范围，并提出了原
6、子的核式结构模型【答案】B【解析】A 由图和玻尔理论知道，电子的轨道不是任意的，电子有确定的轨道，故A错误；B 光电效应实验说明了光具有粒子性，爱因斯坦在光的粒子性和普朗克量子理论的基础上，提出了光子学说，建立了光电效应方程，故B正确；C 根据左手定则，a为射线、b为射线、c为射线，且a射线的电离能力最强，b射线的穿透能力最强，故C错误；D 卢瑟福发现少数粒子发生了较大偏转，说明原子的几乎全部质量和所有正电荷主要集中在很小的核上，提出了原子的核式结构模型，故D错误。故选B。如图所示的电路中，K、A是密封在真空玻璃管中的两个电极。现用光入射到K，发现电流表有读数。调节滑动变阻器滑片的位置，可以改
7、变K、A两极间电压。下列说法不正确的是A保持入射光不变，滑片从O点向B点滑动的过程中，电流表读数会逐渐增大继而几乎不变B保持入射光不变，滑片从B点向O点滑动到某一位置，电流表读数可能为零C用频率不同的光入射，电流表读数为零时的电压表读数不同D用频率相同但光强不同的光入射，电流表读数的最大值不同不知道光照频率与光电流大小的关系导致本题错解。 A保持入射光不变，滑片从O点向B点滑动的过程中，正向电压增大，电流表读数会逐渐增大，当达到饱和电流时，继续增大电压，电流不变，故A项与题意不相符；B保持入射光不变，滑片从B点向O点滑动到某一位置，光电管两端电压减小，即正向电压减小，即使正向电压为0，电流表读
8、数也不为零，故B项与题不相符；C要使电流表读数为0，在光电管两端为截止电压，由，可知电流表读数为零时的电压表读数不同，故C项与题意相符；D光强不同，即单位时间逸出的光电子数不同，饱和光电流不同，故D项与题意相符。1如图所示为光电管的示意图，光照时两极间可产生的最大电压为0.5 V。若光的波长约为6107 m，普朗克常量为h，光在真空中的传播速度为c，取hc=21025Jm，电子的电荷量为1.61019 C，则下列判断正确的是A该光电管K极的逸出功大约为2.531019 JB当光照强度增大时，极板间的电压会增大C当光照强度增大时，光电管的逸出功会减小D若改用频率更大、强度很弱的光照射时，两极板间
9、的最大电压可能会减小【答案】A【解析】该光电管K极的逸出功大约为，选项A正确；当光照强度增大时，极板间的电压不变，选项B错误；光电管的逸出功由材料本身决定，与光照强度无关，选项C错误；在光电效应中，根据光电效应方程知，Ekm=hvW0，改用频率更大的光照射，光电子的最大初动能变大，两极板间的最大电压变大，故D错误；故选A。氢原子的能级如图，当氢原子从n=4的能级跃迁到n=2的能级时，辐射出光子a，当氢原子从n=3的能级跃迁到n=1的能级时，辐射出光子b，则下列判断正确的是A光子a的能量大于光子b的能量B光子a的波长小于光子b的波长Cb光比a光更容易发生衍射现象D若a为可见光，则b有可能为紫外线
10、不能正确理解原子跃迁时释放能量的问题导致本题错解。 ABC、氢原子从n=4的能级跃迁到n=2的能级的能级差小于从n=3的能级跃迁到n=1的能级时的能级差，根据Em-En=h，知，光子a的能量小于光子b的能量。所以a光的频率小于b光的频率，a光的波长大于b光的波长，a光比b光更容易发生衍射现象，故ABC不符合题意；D 因为a光的频率小于b光的频率，所以若a为可见光，则b有可能为紫外线，故D符合题意。1如图所示为氢原子能级的示意图，现有大量的氢原子处于n=4的激发态，当向低能级跃迁时辐射出若干个不同频率的光，关于这些光，下列说法正确的是A波长最大的光是由n=4能级跃迁到n=1能级产生的B频率最小的
11、光是由n=4能级跃迁到n=3能级产生的C这些氢原子总共可辐射出3种不同的频率的光D从n=2能级跃迁到n=1能级电子动能减小【答案】B【解析】由n=4能级跃迁到n=1能级的能级差最大，所以辐射的光子频率最大，波长最小，故A错误；由n=4能级跃迁到n=3能级的能级差最小，所以辐射的光子频率最小，故B正确；由可知这些氢原子总共可辐射6种不同频率的光子，故C错误；电子从n=2能级跃迁到n=1能级辐射出的光子的能量，根据引力提供向心力，可知，电势能减小，但动能增加，故D错误。所以B正确，ACD错误。某些放射性元素如的半衰期很短，在自然界很难被发现，可以在实验室使用人工的方法发现。已知经过一系列衰变和衰变
12、后变成，下列说法正确的是A的原子核比的原子核少28个中子B衰变过程中共发生了4次衰变和7次衰变C衰变过程中共有4个中子转变为质子D若继续衰变成新核，需放出一个粒子不清楚衰变之间的规律导致本题错解。的原子核比少10个质子，质子数和中子数总共少237209=28，所以的原子核比少18个中子，故A错误；令衰变为需要经过x次衰变和y次衰变，根据质量数和电荷数守恒则有：93=2xy+83，4x=237209，所以解得：x=7，y=4，即衰变过程中共发生了7次衰变和4次衰变，故B错误；衰变过程中共发生了7次衰变和4次衰变，所以衰变过程中共有4个中子转变为质子，故C正确；根据衰变前后质量数守恒可知，不可能放
13、出一个粒子，故D错误。答案：C。1下列关于核反应及衰变的表述正确的有A衰变中产生的射线实际上是原子的核外电子挣脱原子核的束缚而形成的B中，X表示C是轻核聚变D一群氢原子从n=3的能级向低能级跃迁时只能辐射出两种不同频率的光子【答案】C【解析】A、衰变中产生的射线实际上是原子核中的中子转变成质子，而放出电子，故选项A错误；B、根据质量数和电荷数守恒得中的质量数为17+114=4，质子数8+17=2，所以表示，故选项B错误；C、轻核聚变是把轻核结合成质量较大的核，是轻核聚变，故选项C正确；D、一群氢原子从的能级向低能级跃迁时，会辐射种不同频率的光，故选项D错误。秦山核电站是我国自行设计、建造和运营
14、管理的第一座30万千瓦压水堆核电站。在一次核反应中一个中子轰击变成、和若干个中子，已知、的比结合能分别为7.6 MeV、8.4 MeV、8.7 MeV，则A该核反应方程为B要发生该核反应需要吸收能量C比更稳定D该核反应中质量增加不能正确书写反应方程式导致本题错解。 A该核反应方程为，选项A错误；B 发生该核反应需要放出能量，选项B错误；C 比的比结合能大，则更稳定，选项C正确；D 该核反应中放出能量，则有质量亏损，质量减小，选项D错误。1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ABCD【答案】A【
15、解析】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；是卢瑟福发现质子的核反应，他用粒子轰击氮原子核，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；是小居里夫妇用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。1与光电效应有关的几组易混概念对比（1）光电子的动能与光电子的最大初动能：光照射到金属表面时，电子吸收光子的全部能量，可能向各个方向运动，需克服原子核和其他原子的阻碍而损失一部分能量，剩余部分为光电子的初动能；只有金属表面的电子直接向外飞出时，只需
16、克服原子核的引力做功的情况，才具有最大初动能。光电子的初动能小于等于光电子的最大初动能。（2）光电流与饱和电流：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。（3）入射光强与光子能量：入射光强度指单位之间内照射到金属表面单位面积上的总能量。（4）光的强度与光子能量：饱和光电流与入射光强度成正比的规律是对频率相同的光照射金属产生光电效应而言的，对于不同频率的光，由于每个光子的能量不同，饱和光电流与入射光强度之间没有简单的正比关系。2核反应书写规范要求（1）必须遵守电荷数守恒、
17、质量数守恒定律。有些核反应方程还要考虑到能量守恒及动量守恒。（2）核反应方程中的箭头“”表示核反应进行的方向，不能把箭头写成等号。（3）书写核反应方程必须要有实验依据，决不能毫无根据地编造。（4）在写核反应方程时，应先将已知原子核与已知粒子符号填入核反应方程一般形式的适当位置上，然后根据质量数守恒和电荷数守恒计算出未知核（或未知粒子）的电荷数和质量数，最后根据未知核（或未知粒子）的电荷数确定它们是哪种元素（或哪种粒子），并在核反应方程一般形式中的适当位置填写上它们的符号。1用同一光电管研究a、b、c三束单色光产生的光电效应，得到光电流I与光电管两极间的电压U的关系曲线如图所示，由此可判断Aa、
18、b、c光的频率关系为abcBa、b、c光的频率关系为a=bcC用三束单色光照射光电管时，a光使其逸出的光电子最大初动能大D用三束单色光照射光电管时，b光使其逸出的光电子最大初动能大【答案】D【解析】CD：由图得：，据，可得三束光逸出光电子的最大初动能间关系为，故C项错误，D项正确。AB：据光电效应方程：，照在同一光电管上，逸出功相等，又，则a、b、c光的频率关系为,故AB两项均错误。2如图所示，X为未知放射源。若将由N、S磁极产生的强力磁场M移开，发现计数器单位时间接收到的射线粒子数保持不变；若再将铝薄片也移开，发现计数器单位时间接收到的射线粒子数大幅度上升。则X为A、混合放射源B、混合放射源
19、C纯放射源D纯放射源【答案】B【解析】将磁铁移开后，计数器所得计数率保持不变，说明穿过铝片的粒子中无带电粒子，故只有射线；将薄铝片移开，计数率大幅上升，说明射线中有穿透力很弱的粒子，因此放射源可能是和的混合放射源。A、混合放射源，与分析结论不符，故A错误。B、混合放射源，与分析结论相符，故B正确。C纯放射源，与分析结论不符，故C错误。D纯放射源，与分析结论不符，故D错误。3如图所示，当氢原子从n=4跃迁到n=2的能级和从n=3迁到n=1的能级时，分别辐射出光子a和光子b，则A由于放出光子，原子的能量增加B光子a的能量小于光子b的能量C光子a的波长小于光子b的波长D若光子a能使某金属发生光电效应
20、，则光子b也一定能使该金属发生光电效应【答案】BD【解析】由于放出光子，原子的能量减小，故A错误；氢原子从n=4的能级跃迁到n=2的能级的能级差小于从n=3的能级跃迁到n=l的能级时的能级差，根据EmEn=h，知光子a的能量小于光子b的能量，故B正确；a光子的能量小于光子b的能量，所以光子a的频率小于光子b的频率，所以b的频率大，波长小，即光子a的波长大于光子b的波长，故C错误；光子a的频率小于光子b的频率，所以光子a能使某金属发生光电效应，则光子b也能使某种金属发生光电效应，故D正确。4十九世纪末到二十世纪初，一些物理学家对某些物理现象的研究直接促进了“近代原子物理学”的建立和发展，关于以下
21、4幅图中涉及物理知识说法正确的是A图1是黑体辐射实验规律，爱因斯坦为了解释此实验规律，首次提出了“能量子”概念B强激光的出现使一个电子在极短时间内吸收多个光子成为可能，这已被实验证实。如图2所示，若用波长为的光照射锌板，验电器指针不偏转，则换用波长也为的强激光照射锌板，验电器指针可能偏转C如图3所示，一个处于n4能级的氢原子向低能级跃迁，最多可以放出6种不同频率的光D图4为天然放射现象中产生的三种射线在电场中偏转情况，其中线代表的射线穿透能力最强【答案】B【解析】普朗克通过研究黑体辐射提出能量子的概念，并很好的解释了黑体辐射的实验规律，A错误；若用波长为的光照射锌板，验电器指针不偏转，则换用波
22、长也为的强激光照射锌板，锌板的电子可以在极短时间内吸收多个光子发生逃逸，固验电器指针可能偏转，B正确；一个处于n4能级的氢原子向低能级跃迁，最多可放出3种不同频率的光，即从n=4到n=3再到2最后到1，C错误；从图中可知电场强度方向水平向右，而粒子向右偏转，故带正电，为粒子，其电离作用最强，D错误。5光电管电路连接如图甲所示，分别在不同颜色光的照射下，调节滑动变阻器，记录电压表和电流表的示数；调换电源正负极，调节滑动变阻器，记录电压表和电流表示数。电压表与同一状态对应的电流表示数数据处理如图乙所示，下列说法正确的是Aa光频率高于b光频率Bb光光强比c光光强大Cc光照射时，电子最大初动能低于b光
23、照射时电子最大初动能D单位时间内，a光射入光电管的光子数比b光的光子数多【答案】BD【解析】A根据，且，因b光的截止电压大于a光，可知a光频率低于b光频率，选项A错误；Bb光和c光的截止电压相同，则频率相同；而b光的饱和光电流大于c光，可知b光光强比c光光强大，选项B正确；C因b光和c光的截止电压相同，则频率相同；则c光照射时，电子最大初动能等于b光照射时电子最大初动能，选项C错误；D因a光的频率小于b光，但是a光的饱和光电流大于b光，则单位时间内，a光射入光电管的光子数比b光的光子数多，选项D正确。6以下叙述正确的是A紫外线照射到金属锌板表面时能够发生光电效应，则当增大紫外线的照射强度时，从
24、锌板表面逸出的光电子的最大初动能也随之增大B有10个放射性元素的原子核，当有5个原子核发生衰变所需的时间就是该放射性元素的半衰期C氢原子的核外电子由较高能级跃迁到较低能级时，会辐射一定频率的光子，同时氢原子的电势能减小，电子的动能减小D重核的裂变和轻核的聚变过程都有质量亏损，都向外界放出核能【答案】D【解析】A紫外线照射到金属锌板表面时能够发生光电效应，从锌板表面逸出的光电子的最大初动能与频率有关，与光强无关，故选项A不符合题意；B放射性元素的半衰期是统计概念，需要对大量原子核才有意义.故选项B不符合题意；C氢原子的核外电子由较高能级跃迁到较低能级时，会辐射一定频率的光子，同时氢原子的电势能减
25、小，电子的动能增大，故选项C不符合题意；D重核的裂变和轻核的聚变过程都有质量亏损，都向外界放出核能，故选项D符合题意。【点睛】理解原子跃迁的能量变化，同时掌握电子跃迁过程中，动能与电势能及总能量是如何变化等知识点，注意核外电子的动能、电势能和能量与轨道半径的关系，掌握粒子散射现象与天然放射现象的区别，及影响光电子的最大初动能的因素。7 发生衰变的方程可以写为：，则A该衰变是衰变BY粒子是CY粒子的穿透能力很强D20个经过一个半衰期后，一定只剩下10个【答案】B【解析】AB根据和反应的质量数和电荷数守恒可知，Y粒子质量数为4，电荷数为2，是，则该衰变是衰变，选项A错误，B正确；C粒子的穿透能力很
26、弱，电离本领较强，选项C错误；D半衰期是大量原子核衰变的统计规律，对少量的原子核衰变不适应，选项D错误。8 “轨道电子俘获”是放射性同位素衰变的一种形式，它是指原子核(称为母核)俘获一个核外电子，使其内部的一个质子变为中子，并放出一个中微子，从而变成一个新核(称为子核)的过程。中微子的质量远小于质子的质量，且不带电，很难被探测到，人们最早就是通过核的反冲而间接证明中微子的存在的，一个静止的原子核发生“轨道电子俘获”，衰变为子核并放出中微子，下面说法正确的是A母核的质量数等于子核的质量数B子核的动量与中微子的动量相同C母核的电荷数大于子核的电荷数D子核的动能大于中微子的动能【答案】AC【解析】A
27、C原子核(称为母核)俘获一个核外电子，使其内部的一个质子变为中子，并放出一个中微子，从而变成一个新核(称为子核)的过程，电荷数少1，质量数不变.故A正确，C正确；B原子核(称为母核)俘获电子的过程中动量守恒，初状态系统的总动量为0，则子核的动量和中微子的动量大小相等，方向相反.故B错误D子核的动量大小和中微子的动量大小相等，由于中微子的质量很小，根据知，中微子的动能大于子核的动能.故D错误。9如图，匀强磁场中有一个静止的氡原子核()，衰变过程中放出一个粒子，此粒子的径迹与反冲核的径迹是两个外切的圆，大圆与小圆的半径之比为42：1，则氡核的衰变方程是ABCD【答案】B【解析】粒子在磁场中做匀速圆
28、周运动，根据牛顿第二定律，有：，故；粒子衰变过程中不受外力，系统动量守恒，故生成的两个粒子的动量mv等大、反向，故：；大圆与小圆的直径之比为42：1，故生成的两个粒子的电荷量之比为1：42；根据电荷数守恒守恒，生成物是粒子；则衰变方程应该是；AA方程与结论不相符，选项A错误；B B方程与结论相符，选项B正确；C C方程与结论不相符，选项C错误；D D方程与结论不相符，选项D错误。10已知氢原子处于基态时，原子的能量E1=13.6 eV，电子轨道半径r1=0.531010 m；氢原子处于n=2能级时，原子的能量E2=3.4 eV，此时电子轨道半径r2=4r1，元电荷e=1.61019 C，静电力
29、常量k=9.0109 Nm2C2。（1）氢原子处于基态时，电子的动能是多少?原子系统的电势能是多少?（2）氢原子处于n=2能级时，电子的动能是多少?原子系统的电势能又是多少?（3）你能否根据计算结果猜想处于n能级的氢原子系统的电势能表达式?【答案】（1）13.6 eV27.2 eV （2）3.40 eV6.80 eV （3）Epn=k【解析】（1）设氢原子处于基态时核外电子的速度为根据库仑力提供向心力：电子的动能根据氢原子在基态时能量等于势能与动能之和，所以原子的电势能（2）设氢原子处于基态时核外电子的速度为根据库仑力提供向心力：电子的动能根据氢原子在基态时能量等于势能与动能之和，所以原子的电
30、势能（3）故从上面的推导可知11已知原子核质量为209.982 87 u，原子核的质量为205.974 46 u原子核的质量为4.002 60 u，静止的核在衰变中放出粒子后变成。求：（计算结果均保留三位有效数字）（1）请写出核反应方程；（2）在衰变过程中释放的能量；（3）粒子从Po核中射出的动能（已知u相当于931.5 MeV，且核反应释放的能量只转化为动能）。【答案】（1）+ （2）5.41 MeV （3）5.31 MeV【解析】（1）根据质量数与质子数守恒规律，则有，衰变方程：（2）衰变过程中质量亏损为：m209.982 87 u205.974 46 u4.002 60 u0.00581 u反应过程中释放的能量为：E0.005 81931.5 MeV5.41 MeV；（3）因衰变前后动量守恒，则衰变后粒子和铅核的动量大小相等，方向相反，则有：即：mEkmPbEkPb，则：4Ek206EkPb又因核反应释放的能量只能转化为两者的动能，故有：Ek+EkPbE5.41 MeV所以粒子从钋核中射出的动能为：Ek5.31 MeV【点睛】该题基于衰变考查动量守恒定律、质能方程和能量守恒等，要注意质能方程对应的质量为亏损的质量。