2016年高考物理量子论初步和原子核
第十五章 量子论初步和原子核
第一单元 量子论初步
第1课时 光电效应 光的波粒二象性
要点一 光电效应与光子说
1.某金属在一黄光照射下,正好有电子逸出,下述说法中,哪种是正确的 ( )
a.增大光强,而不改变光的频率,光电子的最大初动能将不变
b.用一束更大强度的红光代替黄光,仍能发生光电效应
c.用强度相同的紫光代替黄光,光电流强度将不变
d.用强度较弱的紫光代替黄光,有可能不发生光电效应
答案 a
要点二 光的波粒二象性
2.物理学家做了一个有趣的实验:在光屏处放上照相用的底片.若减弱光的强度,使光子只能一个一个地通过狭缝.实验结果表明,如果曝光时间不太长,底片只能出现一些不规则的点子;如果曝光时间足够长,底片上就会出现规则的干涉条纹.对这个实验结果有下列认识,其中正确的是 ( )
a.曝光时间不太长时,底片上只能出现一些不规则的点子,表现出光的波动性
b.单个光子通过双缝后的落点可以预测
c.只有大量光子的行为才能表现出光的粒子性
d.干涉条纹中明亮的部分是光子到达机会较多的地方
答案 d
题型1 对光电效应规律的理解
【例1】关于光电效应,下列说法正确的是 ( )
a.光电子的最大初动能与入射光的频率成正比
b.光电子的动能越大,光电子形成的电流强度就越大
c.用不可见光照射金属一定比用可见光照射同种金属产生的光电子的初动能要大
d.对于任何一种金属都存在一个“最大波长”,入射光的波长必须小于这个波长,才能产生光电 效应
答案 d
题型2 光电效应方程的应用
【例2】如图所示,一光电管的阴极用极限波长为 0的钠制成.用波长为λ的紫外线照射阴极,光电管阳极a和阴极k之间的电势差为u,光电流的饱和值为i.
（1）求每秒由k极发射的电子数.
（2）求电子到达a极时的最大动能.（普朗克常量为h,电子的电荷量为e）?
答案 （1）
题型3 “光子说”的应用
【例3】根据量子理论,光子的能量e和动量p之间的关系式为e=pc,其中c表示光速,由于光子有动量,照到物体表面的光子被物体吸收或反射时都会对物体产生压强,这就是“光压”,用i表示.
（1）一台二氧化碳气体激光器发出的激光,功率为p0,射出光束的横截面积为s,当它垂直照射到一物体表面并被物体全部反射时,激光对物体表面的压力f=2p•n,其中p表示光子的动量,n表示单位时间内激光器射出的光子数,试用p0和s表示该束激光对物体产生的光压i.
（2）有人设想在宇宙探测中用光作为动力推动探测器加速,探测器上安装有面积极大、反射率极高的薄膜,并让它正对太阳,已知太阳光照射薄膜对每1 m2面积上的辐射功率为1.35 kw,探测器和薄膜的总质量为m=100 kg,薄膜面积为4×104 m2,求此时探测器的加速度大小（不考虑万有引力等其他的力）?共19页，当前第1页12345678910111213141516171819
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答案 （1）i= （2）3.6×10-3 m/s2
题型4 光电结合问题
【例4】波长为 =0.17μm的紫外线照射至金属筒上能使其发射光电子,光电子在磁感应强度为b的匀强磁场中,做最大半径为r的匀速圆周运动时,已知r•b=5.6×10-6 t•m,光电子质量m=9.1×10-31 kg,电荷量e=1.6×10-19 c.求:
（1）光电子的最大动能.
（2）金属筒的逸出功.
答案 （1）4.41×10-19 j （2）7.3×10-19j
1.在演示光电效应的实验中,原来不带电的一块锌板与灵敏静电计相连,用弧光灯照射锌板时,静电计的指针张开一个角度,如图所示,这时 （ ）
a.锌板带正电,指针带负电 b.锌板带正电,指针带正电
c.锌板带负电,指针带正电 d.锌板带负电,指针带负电
答案 b
2. XX年全世界物理学家评选出“十大最美物理实验”,排名第一的为1961年物理学家利用“托马斯•杨”的双缝干涉实验装置,进行的电子干涉的实验.从辐射源辐射出的电子束经两靠近的狭缝后在显微镜的荧光屏上出现了干涉条纹(如图所示),该实验说明 ( )
a.光具有波动性
b.光具有波粒二象性
c.微观粒子也具有波动性
d.微观粒子也是一种电磁波
答案 c
3.（•济宁模拟）人们发现光电效应具有瞬时性和对各种金属都存在极限频率的规律.请问谁提出了何种学说很好地解释了上述规律?已知锌的逸出功为3.34 ev,用某单色紫外线照射锌板时,逸出光电子的最大速度为106 m/s,求该紫外线的波长λ.（电子质量me=9.11×10-31 kg,普朗克常量h=6.64×10-34 j•s,1 ev=1.60×10-19 j）
答案 2.01×10-7 m
4.科学家设想未来的宇航事业中利用太阳帆板来加速星际飞船.“神舟”五号载人飞船在轨道上运行期间,成功实施了飞船上太阳帆板的展开试验.设该飞船所在地每秒每单位面积（m2）接收的光子数为n,光子平均波长为λ,太阳帆板面积为s,反射率为100%,光子动量p= .设太阳光垂直射到太阳帆板上,飞船的总质量为m,求飞船加速度的表达式.若太阳帆板是黑色的,飞船加速度又为 多少？
答案
第2课时 玻尔原子理论 物质波
要点一 玻尔理论、能级
1.欲使处于基态的氢原子激发,下列措施可行的是 ( )
a.用10.2 ev的光子照射
b.用11 ev的光子照射
c.用14 ev的光子照射
d.用11 ev的电子碰撞共19页，当前第2页12345678910111213141516171819
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答案 acd
要点二 物质波、电子云
2.质子甲的速度是质子乙速度的4倍,甲质子的德布罗意波长是乙质子的 倍.同样速度的质子和电子, 德布罗意波长大.
答案 电子
题型1 能级跃迁的分析
【例1】如图所示为氢原子的4个能级,其中e1为基态,若一群氢原子a处于激发态e2,一群氢原子b处于激发态e3,则下列说法正确的是 （ ）
a.原子a可能辐射出3种频率的光子
b.原子b可能辐射出3种频率的光子
c.原子a能够吸收原子b发出的光子并跃迁到能级e4
d.原子b能够吸收原子a发出的光子并跃迁到能级e4
答案 b
题型2 跃迁过程中能量的变化
【例2】如图所示为氢原子的能级示意图,一群氢原子处于n=3的激发态,在向较
低能级跃迁的过程中向外发出光子,用这些光照射逸出功为2.49 ev的金属钠,
下列说法中正确的是 （ ）
a.这群氢原子能发出3种频率不同的光,其中从n=3跃迁到n=2所发出的光波长最短
b.这群氢原子在发出3种频率不同的光的过程中,共同点都是原子要放出光子,电子绕核运动的动能减小,原子势能增大
c.金属钠表面所发出的光电子的初动能最大值为11.11 ev
d.金属钠表面所发出的光电子的初动能最大值为9.60 ev
答案 d
题型3 情景建模
【例3】1951年,物理学家发现了“电子偶数”,所谓“电子偶数”,就是由一个负电子和一个正电子绕它们的质量中心旋转形成的相对稳定的系统.已知正、负电子的质量均为me,普朗克常量为h,静电力常量为k.
（1）假设“电子偶数”中正、负电子绕它们质量中心做匀速圆周运动的轨道半径r、运动速度v及电子的质量满足玻尔的轨道量子化理论:2mevr=n ,n=1,2,……“电子偶数”的能量为正负电子运动的动能和系统的电势能之和.已知两正负电子相距为l时系统的电势能为e=-k .试求n=1时“电子偶数”的能量.
（2）“电子偶数”由第一激发态跃迁到基态发出光子的波长为多大?
答案 （1）
1.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不同频率的光.关于这些光下列说法正确的是 （ ）共19页，当前第3页12345678910111213141516171819
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a.最容易表现出衍射现象的光是由n=4能级跃迁到n=1能级产生的
b.频率最小的光是由n=2能级跃迁到n=1能级产生的
c.这些氢原子总共可辐射出3种不同频率的光
d.用n=2能级跃迁到n=1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
答案 d
2.如图中画出了氢原子的4个能级,并注明了相应的能量en,处在n=4的能级的一群氢原
子向低能级跃迁时,能够发出若干种不同频率的光波.已知金属钾的逸出功为2.22 ev.在
这些光波中,能够从金属钾的表面打出光电子的总共有 （ ）
a.二种 b.三种
c.四种 d.五种
答案 c
3.氢原子处于基态时,原子能量e1=-13.6 ev,已知电子电荷量e=1.6×10-19 c,电子质量m=0.91×10-30 kg,氢的核外电子的第一条可能轨道的半径为r1=0.53×10-10 m.
（1）若要使处于n=2能级的氢原子电离,至少要用频率为多大的电磁波照射该氢原子?
（2）氢原子核外电子的绕核运动可等效为一环形电流,则氢原子处于n=2的激发态时,核外电子运动的等效电流为多大?
（3）若已知钠的极限频率为6.00×1014hz,今用一群处于n=4的激发态的氢原子发射的光谱照射钠,试通过计算说明有几条谱线可使钠发生光电效应?
答案 （1）8.21×1014 hz （2）1.3×10-4 a （3）4条
4.（•泰安模拟）氢原子在基态时轨道半径r1=0.53×10-10 m,能量e1=-13.6 ev.求氢原子处于基态时:
（1）电子的动能.
（2）原子的电势能.
（3）用波长是多少的光照射可使其电离？
答案 （1）13.6 ev （2）-27.2 ev （3）0.914 1×10-7 m
1.如图所示,使用强度相同的连续光谱中的红光到紫光按顺序照射光电管的阴极,电流表均有示数.在螺线管外悬套一金属线圈,理论上在线圈中能产生感应电流的是 （ ）
a.用紫光照射时 b.用红光照射时
c.改变照射光颜色的过程中 d.均没有感应电流
答案 c
2.已知能使某金属产生光电效应的极限频率为ν0,则 （ ）
a.当用频率为2ν0的单色光照射该金属时,一定能产生光电子
b.当用频率为2ν0的单色光照射该金属时,所产生的光电子的最大初动能为hν0
c.当照射光的频率ν大于ν0时,若ν增大,则逸出功增大
d.当照射光的频率ν大于ν0时,若ν增大一倍,则光电子的最大初动能也增大一倍
答案 ab
3.a、b是绕地球做匀速圆周运动的人造卫星,a的质量等于b的质量,a的轨道半径大于b的轨道半径,设a、b的德布罗意波长分别为 a和 b,则下列判断正确的是 （ ）共19页，当前第4页12345678910111213141516171819
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a. a= b b. a> b
c. a< b d.条件不足,无法比较 a和 b的大小
答案 b
4.若原子的某内层电子被电离形成空位,其他层的电子跃迁到该空位上时,会将多余的能量以电磁辐射的形式释放出来,此电磁辐射就是原子的特征x射线.内层空位的产生有多种机制,其中的一种称为内转换,即原子中处于激发态的核跃迁回到基态时,将跃迁时释放的能量交给某一内层电子,使此内层电子电离而形成空位(被电离的电子称为内转换电子).214po的原子核从某一激发态回到基态时,可将能量e0=1.416 mev交给内层电子(如k、l、m层电子,k、l、m标记原子中最靠近核的三个电子层)使其电离.实验测得从214po原子的k、l、m层电离出的电子的动能分别为ek=1.323 mev、el=1.399 mev、em=1.412 mev.则可能发射的特征x射线的能量为 ( )
a.0.013 mev b.0.017 mev c.0.076 mev d.0.093 mev
答案 ac
5.氢原子的能级如图所示,已知可见光的光子能量范围约为1.62～3.11 ev,下列说法错误的是 ( )
a.处于n=3能级的氢原子可以吸收任意频率的紫外线,并发生电离
b.大量氢原子从高能级向n=3能级跃迁时,发出的光具有显著的热效应
c.大量处于n=4能级的氢原子向低能级跃迁时,可能发出6种不同频率的光
d.大量处于n=4能级的氢原子向低能级跃迁时,可能发出3种不同频率的可见光
答案 d
6.（•武昌模拟）研究光电效应规律的实验装置如图所示,用频率为ν的光照射光电管阴极k时,有光电子产生.由于光电管k、a间加的是反向电压,光电子从阴极k发射后将向阳极a做减速运动.光电流i由图中电流计g测出,反向电压u由电压表v测出.当电流计的示数恰好为零时,电压表的示数称为反向截止电压u0,在下列表示光电效应实验规律的图象中,错误的是 （ ）
答案 b
7.分别用波长为 和 的单色光照射同一金属板,发出的光电子的最大初动能之比为1∶2,以h表示普朗克常量,c表示真空中的光速,则此金属板的逸出功为 ( )共19页，当前第5页12345678910111213141516171819
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a. b. c. d.
答案 b
8.处于激发态的原子,如果在入射光子的电磁场的影响下,从高能态向低能态跃迁,同时两个状态之间的能量差以光子的形式辐射出去,这种辐射叫做受激辐射.原子发生受激辐射时,发出的光子的频率、发射方向等都跟入射光子完全一样,这样使光得到加强,这就是激光产生的机理.发生受激辐射时,产生激光的原子的总能量en、电子的电势能ep、电子的动能ek的变化是 ( )
a.ep增大、ek减小 b.ep减小、ek增大
c.ep减小、en减小 d.ep增大、en增大
答案 bc
9.现用电子显微镜观测线度为d的某生物大分子的结构.为满足测量要求,将显微镜工作时电子的德布罗意波长设定为 ,其中n>1.已知普朗克常量h、电子质量m和电子电荷量e,电子的初速度不计,则显微镜工作时电子的加速电压应为 ( )
a. b. c. d.
答案 d
10.利用金属晶格(大小约10-10 m)作为障碍物观察电子的衍射图样,方法是让电子通过电场加速,然后让电子束射到金属晶格上,从而得到电子的衍射图样.已知电子质量为m,电荷量为e,初速度为零,加速电压为u,普朗克常量为h,则下述说法中正确的是( )
a.该实验说明了电子具有波动性
b.实验中电子束的德布罗意波的波长为 =
c.加速电压u越大,电子的衍射现象越明显
d.若用具有相同动能的质子替代电子,衍射现象将更加明显
答案 ab
11.（•鞍山质检）德布罗意认为,任何一个运动着的物体,都有一种波与它对应,波长是 = ,式中p是运动物体的动量,h是普朗克常量.已知某种紫光的波长是440 nm,若将电子加速,使它的德布罗意波长是这种紫光波长的10-4倍.求:
(1)电子的动量大小.
(2)试推导加速电压跟德布罗意波长的关系,并计算加速电压的大小.电子质量m=9.1×10-31 kg,电子电荷量e=1.6×10-19 c,普朗克常量h=6.6×10-34 j•s,加速电压的计算结果取一位有效数字.共19页，当前第6页12345678910111213141516171819
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答案 (1)1.5×10-23 kg•m/s (2)u= 8×102 v
12.原子可以从原子间的碰撞中获得能量,从而发生能级跃迁(在碰撞中,动能损失最大的是完全非弹性碰撞).一个具有13.6 ev动能、处于基态的氢原子与另一个静止的、也处于基态的氢原子发生对心正碰.
(1)是否可以使基态氢原子发生能级跃迁(氢原子能级如下图所示)?
(2)若上述碰撞中可以使基态氢原子发生电离,则氢原子的初动能至少为多少?
答案 (1)不能 (2)27.2 ev
13.氢原子从-3.4 ev的能级跃迁到-0.85 ev的能级时,是发射还是吸收光子?这种光子的波长是多少(计算结果取一位有效数字)?图中光电管用金属材料铯制成,电路中定值电阻r0=0.75 ω,电源电动势e=1.5 v,内阻r=0.25 ω,图中电路在d点交叉,但不相连.r为滑动变阻器,o是滑动变阻器的中间触头,位于滑动变阻器的正中央,p为滑动触头.从滑动变阻器的两端点a、b可测得其总阻值为14 ω.当用上述氢原子两能级间跃迁而产生的光照射图中的光电管,欲使电流计g中电流为零,滑动变阻器ap间阻值应为多大?已知普朗克常量h=6.63×10-34 j•s,金属铯的逸出功为 1.9 ev.
答案 吸收 5×10-7 m 0.5 ω
第二单元 原子核
第3课时 原子的核式结构 天然放射现象
要点一 原子的核式结构
1.在卢瑟福的 粒子散射实验中,有极少数 粒子发生大角度偏转,其原因是 ( )
a.原子的正电荷和绝大部分质量集中在一个很小的核上
b.正电荷在原子中是均匀分布的
c.原子中存在着带负电的电子
d.原子只能处于一系列不连续的能量状态中
答案 a
要点二 天然放射现象
2.如图所示,使某放射性元素发出的射线垂直进入匀强电场,按图中标号判断（ ）
a.1的穿透本领最强 b.2的速度最大
c.3的电离本领最大 d.1是由原子放出的,2、3不是
答案 bc
要点三 原子核的衰变
3.考古工作者在古人类居住过的岩洞中发现一块碳遗留样品,它所含的14c等于现有生命物质中等量碳所含的14c的1/8,求此样品的存放时间.已知14c的半衰期为5 568年.
答案 16 7XX年
题型1 粒子散射实验及其能量转化问题
【例1】卢瑟福和他的助手做 粒子轰击金箔实验,获得了重要发现:
(1)关于 粒子散射实验的结果,下列说法正确的是( )
a.证明了质子的存在
b.证明了原子核是由质子和中子组成的
c.证明了原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在一个很小的核里
d.说明了原子中的电子只能在某些轨道上运动
（2）在 粒子散射实验中,现有一个 粒子以2.0×107 m/s的速度去轰击金箔,若金原子的核电荷数为79.求该 粒子与金原子核间的最近距离（已知带电粒子在点电荷电场中的电势能表达式为 p=k , 粒子质量为6.64×10-27kg）.
答案 （1）c （2）2.7×10-14m
题型2 衰变次数的计算
【例2】铀裂变的产物之一氪90（ ）是不稳定的,它经过一系列衰变最终成为稳定的锆86（ ）,这些衰变是 （ ）共19页，当前第7页12345678910111213141516171819
2016年高考物理量子论初步和原子核
a.1次衰变,6次 衰变 b.4次 衰变
c.2次 衰变 d.2次 衰变,2次 衰变
答案 a
题型3 放射性同位素的应用
【例3】放射性同位素在技术上有很多应用,不同的放射源可用于不同的目的,下表列出一些放射性同位素的半衰期和可供利用的射线:
对于以下几种用途,分别选取表中哪一种放射性元素作放射源.
（1）塑料公司生产聚乙烯薄膜,方法是让较厚的聚乙烯膜通过轧辊压薄,利用适当的放射线来测定通过轧辊后的薄膜厚度是否均匀.
（2）医生用放射性方法治疗肿瘤.
（3）放射源和控制器间相隔很小一段距离,若它们之间烟尘浓度比达某一设定的临界值,探测器探测到的射线强度将比正常情况下小得多,从而可通过自动控制装置,触发电铃,可发生火灾警报,预防火灾.
（4）用放射性同位素作示踪原子,用来诊断人体内的器官是否正常.方法是给被检查者注射或口服附有放射性同位素的元素的某些物质,当这些物质的一部分到达要检查的器官时,可根据放射性同位素的射线情况分析器官正常与否.
答案 （1）镅241或锶90 （2）钴60 （3）钋210 （4）锝99
题型4 情景建模
【例4】原来静止的铀 和钍234同时在同一匀强磁场中,由于衰变而开始做匀速圆周运动.铀238发生了一次 衰变,钍234发生了一次 衰变.
（1）试画出铀238发生一次 衰变时所产生的新核及 粒子在磁场中运动轨迹的示意图.
（2）试画出钍234发生一次 衰变时所产生的新核及 粒子在磁场中的运动轨迹的示意图.
答案 （1）铀238发生衰变时,由于放出 粒子而产生了新核,根据动量守恒定律,它们的总动量为零,即:m1v1-m2v2=0
因为它们都带正电,衰变后的速度正好相反,所以,受到的洛伦兹力方向也相反,
因而决定了它们做圆周运动的轨迹圆是外切的.它们做匀速圆周运动的向心
力由洛伦兹力提供.即:m .所以r= .又因为m1v1=m2v2.所以 ,
由于q1=2,q2=92-2=90,因而 .如右图所示,其中轨道a为α粒子的径迹,轨道半径为r1,轨道b为新核的径迹,其轨道半径为r2.（r1＞r2）.
（2）同理,钍234发生一次 衰变放出的 粒子与产生的新核的动量大小相等,方
向相反,即总动量为零.可是, 粒子带负电,新核带正电,它们衰变后的速度方向相反,
但受的洛伦兹力方向相同,所以,它们的两个轨迹圆是内切的,且 粒子的轨道半径大于新核的轨道半径,它们的轨迹示意图如右图所示,其中,c为 粒子的径迹,d为新核的径迹.
1.（•阜阳模拟）XX年美国和俄罗斯的科学家利用回旋加速器,通过 ca（钙48）轰击 cf（锎249）发生核反应,成功合成了第118号元素,这是迄今为止门捷列夫元素周期表中原子序数最大的元素.实验表明,该元素的原子核先放出3个相同的粒子x,再连续经过3次α衰变后,变成质量数为282的第112号元素的原子核,则上述过程中的粒子x是 （ ）
a.中子 b.质子 c.电子 d.α粒子
答案 a
2.近年来科学家在超重元素的探测方面取得了重大进展.科学家们在观察某两个重离子结合成超重元素的反应时,发现所生成的超重元素的核 x经过6次 衰变后成为 fm,由此可以判定该超重元素的原子序数和质量数依次是 （ ）共19页，当前第8页12345678910111213141516171819
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a.124,259 b.124,265 c.112,265 d.112,277
答案 d
3. u放射性衰变有多种可能途径,其中一种途径是先变成 bi,而 bi可以经一次①衰变变成 x（x代表某种元素）,也可以经一次②衰变变成 ti, x和 ti最后都变成 pb,衰变路径如图所示.则图中的 （ ）
a.a=84,b=206
b.①是 衰变,放出电子,电子是由中子转变成质子时产生的
c.②是 衰变,放出电子,电子是由中子转变成质子时产生的
d. u经过10次 衰变,8次 衰变可变成 pb
答案 ab
4.正电子（pet）发射计算机断层显像,它的基本原理是:将放射性同位素15o注入人体,参与人体的代谢过程.15o在人体内衰变放出正电子,与人体内负电子相遇而湮灭转化为一对光子,被探测器探测到,经计算机处理后产生清晰的图象.根据pet原理,回答下列问题:
（1）写出15o的衰变和正负电子湮灭的方程式.
（2）将放射性同位素15o注入人体,15o的主要用途是 （ ）
a.利用它的射线 b.作为示踪原子
c.参与人体的代谢过程 d.有氧呼吸
（3）设电子质量为m,电荷量为q,光速为c,普朗克常量为h,则探测到的正负电子湮灭后生成的光子的波长= .
（4）pet中所选的放射性同位素的半衰期应 （填“长”或“短”或“长短均可”）
答案 （1） （2）b （3） （4）短
第4课时 核反应 核能
要点一 核反应
1.一个 u原子核在中子的轰击下发生一种可能的裂变反应,其裂变方程为 u + n→x+ sr+ n,则下列叙述正确的是 （ ）
a.x原子核中含有86个中子
b.x原子核中含有141个核子
c.因为裂变时释放能量,根据e=mc2,所以裂变后的总质量数增加
d.因为裂变时释放能量,出现质量亏损,所以生成物的总质量数减少
答案 a
要点二 核力、核能
2.雷蒙德•戴维斯因研究来自太阳的电子中微子（νe）而获得了XX年度诺贝尔物理学奖.他探测中微子所用的探测器的主体是一个贮满615 t四氯乙烯（c2cl4）溶液的巨桶.中微子可以将一个氯核转变为一个氩核和一个电子,其核反应方程式为νe+ cl→ ar+ e.已知 cl核的质量为36.956 58 u, ar核的质量为36.956 91 u, e的质量为0.000 55 u,1 u质量对应的能量为 931.5 mev.根据以上数据,可以判断参与上述反应的电子中微子的最小能量为 （ ）
a.0.82 mev b.0.31 mev c.1.33 mev d.0.51 mev共19页，当前第9页12345678910111213141516171819
2016年高考物理量子论初步和原子核
答案 a
要点三 裂变与聚变
3.如图所示是原子核的核子平均质量与原子序数z的关系图象.下列说法中正确的是 （ ）
a.若d和e能结合成f,结合过程一定要释放能量
b.若d和e能结合成f,结合过程一定要吸收能量
c.若a能分裂成b和c,分裂过程一定要释放能量
d.若a能分裂成b和c,分裂过程一定要吸收能量
答案 ac
题型1 核反应方程的书写及核反应的种类
【例1】有下列4个核反应方程
（1）a、b、c、d四种粒子依次是 （ ）
（2）上述核反应依次属于 （ ）
a.衰变、人工转变、人工转变、聚变 b.裂变、裂变、聚变、聚变
c.衰变、衰变、聚变、聚变 d.衰变、裂变、人工转变、聚变
答案 （1）b （2）d
题型2 核能的计算
【例2】静止在匀强磁场中的 pu核,沿与磁场垂直的方向射出一个 粒子后,变成铀的一种同位素核,同时释放出能量为0.09 mev的光子.（ pu的质量为238.999 655 u,铀核质量为 234.993 47 u, 粒子质量为4.001 509 u,1 u=1.660 566×10-27 kg）若不计光子的动量,求:
（1）铀核与 粒子回转半径之比ru∶rα.
（2） 粒子的动能为多少?
答案 （1）1∶46 （2）4.195 mev
题型3 科技物理
【例3】天文学家测得银河系中氦的含量约为25 %,有关研究表明,宇宙中氦生成的途径有两条:一是在宇宙诞生后二分钟左右生成的;二是在宇宙演化到恒星诞生后,由恒星内部的氢核聚变反应生 成的.
（1）把氢核聚变反应简化为4个氢核（ h）聚变成氦核（ he）,同时放出2个正电子（ e）和2个中微子（νe）,请写出该氢核聚变反应的方程,并计算一次反应释放的能量.
（2）研究表明,银河系的年龄约为t=3.8×1017 s,每秒钟银河系产生的能量约为1×1037 j（即 p=1×1037 j/s）.现假定该能量全部来自上述氢核聚变反应,试估算银河系中氦的含量（最后结果保留一位有效数字）.
（3）根据你的估算结果,对银河系中氦的主要生成途径作出判断.
（可能用到的数据:银河系质量约为m=3×1041 kg,原子质量单位1 u=1.66×10-27 kg,1 u相当于 1.5×10-10 j的能量,电子质量m=0.000 5 u,氦核质量mα=4.002 6 u,氢核质量mp=1.007 8 u,中微子νe质量为零）
答案 （1）4 h→ he+2 e+2νe 4.14×10-12 j
（2）2 % （3）银河系中的氦主要是宇宙诞生后不久生成的
1.在下列四个核反应方程中,x表示 he,且属于聚变的反应是 （ ）
a. u+ n→ sr+ xe+3x b. h+ h→x+ n
c. p→ si+x d. mg+x→ al+ h共19页，当前第10页12345678910111213141516171819
2016年高考物理量子论初步和原子核
答案 b
2.（•安庆模拟）据媒体报道,叛逃英国的俄罗斯前特工利特维年科在伦敦离奇身亡,英国警方调查认为毒杀利特维年科的是超级毒药——放射性元素钋（ po）,若该元素发生 衰变,其半衰期是138天,衰变方程为 po→x+ he+γ,则下列说法中正确的是 （ ）
a.x原子核含有124个中子
b.x原子核含有206个核子
c.γ射线是由处于激发态的钋核从较高能级向较低能级跃迁时发出的
d.100 g的 po经276天,已衰变的质量为75 g
答案 abd
3. u受中子轰击时会发生裂变,产生 ba和 kr,同时放出能量.已知每个铀核裂变释放的平均能量为200 mev.
（1）写出核反应方程.
（2）现在要建设发电功率为5×105 kw的核电站,用 u作为核燃料,假设核裂变释放的能量一半转化为电能,那么该核电站一天消耗 u多少千克?（阿伏加德罗常数取6.0×1023 mol-1）
答案 （1） u + n→ ba+ kr + n+200 mev （2）1.06 kg
4.关于“原子核的组成”的研究,物理学的发展过程经历了如下几个重要的阶段:
1919年,卢瑟福用α粒子轰击氮核从而发现了质子;
1920年,卢瑟福预言“原子核内可能还有质量与质子相近的中性粒子存在”.
1930年,约里奥•居里夫妇用钋（po）放出的α粒子轰击铍（be）,产生了一种贯穿能力极强的射线,研究发现这种射线是一种中性粒子流;1932年,查德威克用这种射线轰击氢原子和氮原子,打出了一些氢核（质子）和氮核,测量出被打出的氢核和氮核的速度,并由此推算出这种粒子的质量而发现了中子.查德威克认为:氢核、氮核的热运动速度远小于未知粒子的速度而可以忽略不计;被碰出的氢核、氮核之所以会具有不同的速率是由于碰撞的情况不同而造成的,其中速率最大的应该是弹性正碰的结果.实验中测得氢核的最大速度为vh=3.3×107 m/s,氮核的最大速度为vn=4.5× 106 m/s;已知mn=14mh.请你根据查德威克的研究,经过推理计算,证明卢瑟福的“预言”是正确的.
答案 查德威克认为氢核、氮核与未知粒子之间的碰撞是弹性正碰;设未知n粒子质量为m,速度为v0,氢核的质量为mh,最大速度为vh,并认为氢核在打出前为静止的,那么根据动量守恒和能量守恒可知:mv0=mv+mhvh ①
= ②
其中v是碰撞后未知粒子的速度,由此可得:
vh= ③
同样可求出未知射线与氮原子碰撞后,打出的氮核的速度共19页，当前第11页12345678910111213141516171819