专题十一量子论初步及原子和原子核【专家概述】一、本专题的重点和难点内容1、发生光电效应的条件是入射光的频率大于等于材料的极限频率。光电子的最大初动能2、汤姆逊发现电子。卢瑟福α粒子散射实验说明原子中间大部分空间是空的，只有一个核在中间，此核集中了绝大多数质量。原子中间是原子核，原子核外有绕核运动的电子。3、玻尔提出氢原子能级模型，处于基态的氢原子吸收一系列特定值的能量后，可以跃迁到某一高能级激发态。处于高能级状态的氢原子，可以自发地向低能级跃迁，同时辐射出特定频率的光子。能级公式eV，n为量子数，n越大，能级越高，能量越多。4、贝克勒尔发现天然放射性现象，此现象说明原子核内部有复杂结构。5、查德威克发现中子6、卢瑟福发现质子7、安德森发现正电子，索迪发现同位素，小居里夫妇发现放射性同位素，（核内）。8、重核裂变释放原子核能9、轻核聚变释放原子核能10、核反应方程遵守电荷数守恒、质量数守恒。同时也遵守质能守恒。11、原子核半衰期与外界条件无关，由核内的质子和中子决定。原子核半衰期是大量原子核衰变的统计规律，单个原子核衰变无规律可言。原子核衰变的同时伴随着三种射线。种类本质质量（u）电荷（e）速度（c）电离性贯穿性α射线氦核4+20.1最强最弱，纸能挡住β射线电子1/1840-10.99较强较强，穿几mm铝板γ射线光子001最弱最强，穿几cm铅版α衰变：（核内）β衰变：（核内）γ衰变：原子核处于较高能级，辐射光子后跃迁到低能级。二、本专题的解题思路与方法这部分的题目在试卷中以选择题（单项选择题或双项选择题）出现，难度不大，属于容易题，根据定义和性质选出正确的答案即可。【经典例说】-5-\n例1（汕头二模）如图，用导线把验电器与锌板相连接，当用紫外线照射锌板时，发生的现象是（）A．有光子从锌板逸出B．有电子从锌板逸出C．验电器指针张开一个角度D．锌板带负电答案：BC分析：发生光电效应的条件是入射光的频率不低于材料的极限频率。解：选项A错误，应该是有电子从锌板逸出。选项B正确，选项C正确。选项D错误，锌板带负电。小结：发生光电效应后，金属板一定带正电，因为电子被打出去了。变式训练．（广州一模）用能量为5.0eV的光子照射某金属表面，金属发射光电子的最大初动能为1.5eV，则该金属的逸出功为（）A．1.5eVB．3.5eVC．5.OeVD．6.5eV．（上海高考）用一束紫外线照射某金属时不能产生光电效应，可能使该金属产生光电效应的措施是（）A．改用频率更小的紫外线照射B．改用X射线照射C．改用强度更大的原紫外线照射D．延长原紫外线的照射时间例2（惠州四调）用能量为E的单色光照射处于基态的氢原子后，发现氢原子能释放出三种不同频率的光子，它们的频率由低到高依次为、、，由此可知单色光的能量E为（）A．hB．hC．hD．h(++)答案：C-5-\n分析：氢原子从高能级向低能级跃迁要辐射出光子。解：从n=3向n=2、n=1能级跃迁，从n=2向n=1能级跃迁，刚好辐射出三种频率的光子且+=，因此选项C正确。小结：从能级2向能级1跃迁，只有一种频率的光子放出去。从能级3向能级1跃迁，只有三种频率的光子放出去。从能级4向能级1跃迁，只有六种频率的光子放出去。从能级5向能级1跃迁，只有十种频率的光子放出去。变式训练．（全国II）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表示真空中的光速.能使氢原子从第一激发态电离的光子的最大波长为（）A．B．C．D．．（湛江一模）一群氢原子中的电子从n=5能级自发地跃迁到n=1能级的过程中（）A．原子要发出一系列频率的光子B．原子要发出某一种频率的光子C．原子要吸收一系列频率的光子D．原子要吸收某一种频率的光子例3（东莞一模）如图甲是a、b、g三种射线穿透能力的示意图，图乙是工业上利用射线的穿透性来检查金属内部的伤痕的示意图，则图乙中的检查利用的射线是（）纸铝混凝土射线源a射线钢板b射线g射线计数器甲乙A．a射线B．b射线C．g射线D．a、g射线答案：C分析：三种射线穿透本领都有限，只是穿过物体的种类和厚度不同。解：如果钢板内部没有伤痕，则三种射线无法穿过；如果钢板内部有伤痕，则a射线、b射线不易穿过，而g射线就容易穿过了，被设备检查出来。钢板内部伤痕越大，g射线穿过来越多。所以选项C正确。小结：对于a射线，一张薄纸就可以挡住。对于b射线，几毫米的铝板可以挡住。对于g射线，需要几厘米的钢板（或几米厚的混凝土）才能挡住。变式训练．（上海高考）天然放射性元素放出的三种射线的穿透能力实验结果如图所示，由此可推知（）A．②来自于原子核外的电子-5-\nB．①的电离作用最强，是一种电磁波C．②的电离作用较强，是一种电磁波D．③的电离作用最弱，属于原子核内释放的光子．（深圳二模）关于放射现象，下列说法正确的是（）A．产生放射线的过程是原子核的裂变过程B．放射性同位素可以作为示踪原子C．各种放射线都是电磁波D．放射性物质的半衰期随时间的增加而变短例4（广州一模）首次用实验验证“爱因斯坦质能方程”的核反应方程是：，已知mLi=7.0160u，mH=1.0078u，mHe=4.0026u，则该核反应方程中的K值和质量亏损分别是（）A．1和4.0212uB．1和2.0056uC．2和0.0186uD．2和1.9970u答案：C分析：原子核裂变或聚变，发生质量亏损与释放的核能相对应解：质量数守恒7+1=4×2，电荷数守恒3+1=2×2，质量亏损7.0160+1.0078-2×4.0026=0.0186，选项C正确。小结：核反应方程遵守质量数守恒，遵守电荷数守恒。质量不守恒，质能守恒。变式训练．（惠州四调）目前世界上已建成的核电站的能量来自于（）A．原子核的衰变B．原子核的人工转变C．轻核的聚变D．重核的裂变．（湛江一模）中广核集团现拥有大亚湾核电站、岭澳核电站一期、岭澳核电站二期等在运行的核电机组，核电站利用的是（）A．放射性元素衰变放出的能量B．人工放射性同位素放出的能量C．重核裂变放出的能量D．轻核聚变放出的能量例5（上海高考）在存放放射性元素时，若把放射性元素①置于大量水中；②密封于铅盒中；③与轻核元素结合成化合物.则（）A．措施①可减缓放射性元素衰变B．措施②可减缓放射性元素衰变C．措施③可减缓放射性元素衰变D．上述措施均无法减缓放射性元素衰变答案：D分析：放射性元素的衰变由核内的质子、中子相互作用决定。解：放射性元素衰变与外界条件无关，它是由核的质子与中子的相互作用决定的，所以选项ABC错误，选项D正确。小结：某一放射性元素的半衰期是定值，而且无法改变。-5-\n变式训练．（重庆高考）核电站核泄漏的污染物中含有碘131和铯137.碘131的半衰期约为8天，会释放射线；铯137是铯133的同位素，半衰期约为30年，发生衰变期时会辐射射线.下列说法正确的是（）A．碘131释放的射线由氦核组成B．铯137衰变时辐射出的光子能量小于可见光光子能量C．与铯137相比，碘131衰变更慢.D．与铯133和铯137含有相同的质子数．（珠海二模）已知铯137发生衰变的方程是，其半衰期约为30年.以下说法正确的是（）A．式中的来自于铯的核外电子B．经过60年后，受铯137污染的土壤将仍含铯137C．降低温度可以有效地减小铯137的衰变速度D．铯137发生衰变时的质量亏损即等于β粒子的质量-5-
