1、专题十二近代物理初步专题说明1.本专题为2017年考纲新增必考内容.2.本专题命题热点为原子结构、能级跃迁、原子核衰变、核反应方程及核能的计算，题型多为选择题.考点1| 光电效应与原子结构(多选)(2016黑龙江省实验中学二模)如图1为玻尔为解释氢原子光谱画出的氢原子能级示意图，一群氢原子处于n4的激发态，当它们自发地跃迁到较低能级时，以下说法符合玻尔理论的有()图1A电子轨道半径减小，动能增大B氢原子跃迁时，可发出连续不断的光谱线C由n4跃迁到n1时发出光子的频率最小D金属钾的逸出功为2.21 eV，能使金属钾发生光电效应的光谱线有4条AD氢原子从第4能级向低能级跃迁时，原子的能量减小，电子
2、的轨道半径减小，动能增大，电势能减小，故A正确；能级间跃迁时辐射或吸收的光子能量必须等于两能级间的能级差，则氢原子跃迁时，发出不连续的光谱线，故B错误；由n4跃迁到n1时辐射的光子能量最大，发出光子的频率最大，故C错误；一群处于第4能级的氢原子跃迁到较低能级时可以放出6条光谱线，能量大于2.21 eV的光谱线有4条，故D正确处理氢原子能级跃迁问题，应注意以下几点：(1)氢原子能量：氢原子在各个不同的能量状态对应不同的电子轨道，电子绕核做圆周运动的动能和系统的电势能之和即为原子的能量，即EnEknEpn.,电子绕核做圆周运动由库仑力提供向心力，有km.电子的动能Eknmv.系统的电势能变化根据库
3、仑力做功来判断：靠近核，库仑力对电子做正功，系统电势能减小；远离核，库仑力对电子做负功，系统电势能增大.,(2)氢原子在跃迁时辐射或吸收光子的频率或波长的计算：首先由能级的高低或轨道半径的大小确定是吸收还是放出光子，然后由玻尔理论EmEnh或EmEnh求频率或波长.(3)辐射的光谱条数：一个氢原子核外只有一个电子，在一次跃迁时只能辐射或吸收一个光子，因而只能辐射或吸收某一特定频率的光谱.一个氢原子处于量子数为n的激发态时，可辐射的光谱条数为Nn1；而一群氢原子处于量子数为n的激发态时，由于向各个低能级跃迁的可能性均存在，因此可辐射的光谱条数为N .考向1光电效应规律分析1(多选)现用某一光电管
4、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，饱和光电流变大C入射光的频率变高，光电子的最大初动能变大D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AC产生光电效应时，光的强度越大，单位时间内逸出的光电子数越多，饱和光电流越大，说法A正确饱和光电流大小与入射光的频率无关，说法B错误光电子的最大初动能随入射光频率的增大而增大，与入射光的强度无关，说法C正确减小入射光的频率，如低于极限频率，则不能发生光电效应，没有光电流产生，说法D错误考向2光电效应方程的应用2以往我们认识的光电
5、效应是单光子光电效应，即一个电子在极短时间内只能吸收到一个光子而从金属表面逸出强激光的出现丰富了人们对于光电效应的认识，用强激光照射金属，由于其光子密度极大，一个电子在极短时间内吸收多个光子成为可能，从而形成多光子光电效应，这已被实验证实光电效应实验装置如图2所示用频率为的普通光源照射阴极K，没有发生光电效应换用同样频率的强激光照射阴极K，则发生了光电效应；此时，若加上反向电压U，即将阴极K接电源正极，阳极A接电源负极，在KA之间就形成了使光电子减速的电场逐渐增大U，光电流会逐渐减小；当光电流恰好减小到零时，所加反向电压U可能是下列的(其中W为逸出功，h为普朗克常量，e为电子电量)()图2AU
6、BUCU2hW DUB同频率的光照射K极，普通光不能使其发生光电效应，而强激光能使其发生光电效应，说明一个电子吸收了多个光子设吸收的光子个数为n，光电子逸出的最大初动能为Ek，由光电效应方程知EknhW(n2)；光电子逸出后克服减速电场做功，由动能定理知EkeU，联立上述两式得U，当n2时，B正确，其他选项均不可能考向3氢原子能级跃迁3(多选)氢原子部分能级示意图如图3所示，不同色光的光子能量如下表，有关处于某激发态的氢原子发射的光谱线，下列判断正确的是()图3不同色光光子能量范围/eV红橙黄1.612.002.002.072.072.14绿蓝靛紫2.142.532.532.762.763.1
7、0A.从n3到n2，发出的光谱线在红色光范围内B从n3到n2，发出的光谱线在蓝靛光范围内 C从n4到n3，发出的光谱线在蓝靛光范围内D从n4到n3，发出的光谱线不在色光范围内AD氢原子从高能级跃迁到低能级时辐射光子，从n3能级到n2能级发出光子的能量为3.40 eV1.51 eV1.89 eV，光谱线在红光范围内，选项A正确，B错误；从n4能级到n3能级发出光子的能量为1.51 eV0.85 eV0.66 eV，为不可见光，选项C错误，D正确考点2| 核反应方程及核能的计算两个动能均为0.35 MeV的氘核对心碰撞，聚变后生成氦核，同时放出一个中子，已知氘核的质量为3.343 61027 kg
8、，氦核的质量为5.004 91027 kg，中子质量为1.674 91027 kg，设聚变中放出的能量全部转化为氦核和中子的动能，求氦核的动能是多少？【解题关键】(1)书写核反应方程应注意质量数，电荷数守恒(2)对心碰撞碰撞前后各粒子运动方向在同一直线上且满足动量守恒和能量守恒【解析】根据题意可知聚变方程为HHHen，该反应中的质量亏损为m2mHmHemn7.41030kg故释放的核能为Emc24.16 MeV两个氘核对心碰撞时动量守恒，有mHvHmHvHmHevHemnvn，解得又两核对心碰撞时能量守恒，有2EkHEmHevmnv代入数据解得EkHemHev1.22 MeV.【答案】1.22
9、 MeV1书写核反应方程的原则及方法(1)无论何种核反应方程，都必须遵守电荷数守恒和质量数守恒(注意：不是质量守恒)，有些核反应方程还要考虑能量守恒及动量守恒(2)核反应过程一般是不可逆的，所以核反应方程只能用单向箭头“”表示反应进行的方向，不能把箭头写成等号(3)核反应的生成物一定要以实验为基础，不能凭空地只依据两个守恒规律杜撰出生成物来写核反应方程2根据爱因斯坦质能方程Emc2计算核能质能方程Emc2中m的单位用“kg”，c的单位用“m/s”，则E的单位为“J”考向1原子核的衰变及半衰期4(多选)静止的镭原子核Ra经一次衰变后变成一个新核Rn，则下列相关说法正确的是()A该衰变方程为 Ra
10、RnHeB若该元素的半衰期为，则经过2的时间，2 kg的 Ra中有1.5 kg已经发生了衰变C随着该元素样品的不断衰变，剩下未衰变的原子核Ra越来越少，其半衰期也变短D若把该元素放到密闭的容器中，则可以减慢它的衰变速度AB由镭的衰变方程RaRnHe，可判断A正确由mm0，可知，t2时，m0.5 kg，则已衰变的镭为m衰2 kg0.5 kg1.5 kg，B正确放射性元素衰变的快慢是由原子核内部自身因素决定的，跟原子所处的化学状态和外部条件没有关系，C、D错误考向2核反应方程5(2016全国甲卷)在下列描述核过程的方程中，属于衰变的是_，属于衰变的是_，属于裂变的是_，属于聚变的是_(填正确答案标
11、号)A. CNeB.PSeC.UThHeD.NHeOHE.UnXeSr2nF.HHHen【解析】衰变是一种元素衰变成另一种元素过程中释放出粒子的现象，选项C为衰变；衰变为衰变过程中释放出粒子的现象，选项A、B均为衰变；重核裂变是质量较大的核变成质量较小的核的过程，选项E是常见的一种裂变；聚变是两个较轻的核聚合成质量较大的核的过程，选项F是典型的核聚变过程【答案】CABEF考向3衰变次数的计算6自然界里一些放射性重元素往往会发生一系列连续的衰变，形成放射系如图4所示为锕系图的一部分，纵坐标N表示中子数，则图中U衰变成Po，经历了_次衰变，_次衰变图4【解析】由题图得出U变为Po时，U的中子数为1
12、43，质子数为92，Po的中子数为131，质子数为84，设发生x次衰变，y次衰变，则有2354x215,922xy84联立两方程得x5，y2.【答案】52考向4核能的计算7已知氘核的平均结合能为1.1 MeV，氦核的平均结合能为7.1 MeV，则两个氘核结合成一个氦核时()A释放出4.9 MeV的能量B释放出6.0 MeV的能量C释放出24.0 MeV的能量D吸收4.9 MeV的能量C根据题意可写出两个氘核结合成一个氦核的核反应方程为HHHe，由于氘核的平均结合能为1.1 MeV，氦核的平均结合能为7.1 MeV，故结合前氘核的结合能为E121.1 MeV，结合后氦核的结合能为E247.1 MeV，故E2E1E224.0 MeV，负号表示释放能量，选项C正确
