2019-2020年高考物理大一輪復(fù)習(xí) 第12章 近代物理初步配套教案.doc

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2019-2020年高考物理大一輪復(fù)習(xí) 第12章 近代物理初步配套教案一、光電效應(yīng)及其規(guī)律1光電效應(yīng)現(xiàn)象在光的照射下，金屬中的電子從表面逸出的現(xiàn)象，發(fā)射出來的電子叫光電子2光電效應(yīng)的產(chǎn)生條件入射光的頻率大于金屬的極限頻率3光電效應(yīng)規(guī)律(1)每種金屬都有一個(gè)極限頻率，入射光的頻率必須大于這個(gè)極限頻率才能產(chǎn)生光電效應(yīng)(2)光電子的最大初動(dòng)能與入射光的強(qiáng)度無關(guān)，只隨入射光頻率的增大而增大(3)光電效應(yīng)的發(fā)生幾乎是瞬時(shí)的，一般不超過109s.(4)當(dāng)入射光的頻率大于極限頻率時(shí)，飽和光電流的強(qiáng)度與入射光的強(qiáng)度成正比二、愛因斯坦光電效應(yīng)方程1光子說在空間傳播的光不是連續(xù)的，而是一份一份的，每份叫做一個(gè)光子，光子的能量h.2逸出功W0：電子從金屬中逸出所需做功的最小值3最大初動(dòng)能：發(fā)生光電效應(yīng)時(shí)，金屬表面上的電子吸收光子后克服原子核的引力逸出時(shí)所具有的動(dòng)能的最大值4光電效應(yīng)方程(1)表達(dá)式：hEkW0或EkhW0.(2)物理意義：金屬表面的電子吸收一個(gè)光子獲得的能量是h，這些能量的一部分用來克服金屬的逸出功W0，剩下的表現(xiàn)為逸出后電子的最大初動(dòng)能三、光的波粒二象性1光的干涉、衍射、偏振現(xiàn)象證明光具有波動(dòng)性2光電效應(yīng)、康普頓效應(yīng)說明光具有粒子性3光既具有波動(dòng)性，又具有粒子性，稱為光的波粒二象性自我診斷1判斷正誤(1)任何頻率的光照射到金屬表面都可以發(fā)生光電效應(yīng)()(2)要使某金屬發(fā)生光電效應(yīng)，入射光子的能量必須大于金屬的逸出功()(3)光電子的最大初動(dòng)能與入射光子的頻率成正比()(4)光的頻率越高，光的粒子性越明顯，但仍具有波動(dòng)性()(5)德國物理學(xué)家普朗克提出了量子假說，成功地解釋了光電效應(yīng)規(guī)律()(6)美國物理學(xué)家康普頓發(fā)現(xiàn)了康普頓效應(yīng)，證實(shí)了光的粒子性()(7)法國物理學(xué)家德布羅意大膽預(yù)言了實(shí)物粒子具有波動(dòng)性()2當(dāng)用一束紫外線照射鋅板時(shí)，產(chǎn)生了光電效應(yīng)，這時(shí)()A鋅板帶負(fù)電B有正離子從鋅板逸出C有電子從鋅板逸出 D鋅板會(huì)吸附空氣中的正離子解析：選C.發(fā)生光電效應(yīng)時(shí)，有光電子從鋅板中逸出，逸出光電子后的鋅板帶正電，對空氣中的正離子有排斥作用，C正確3(多選)一單色光照到某金屬表面時(shí)，有光電子從金屬表面逸出，下列說法中正確的是()A無論增大入射光的頻率還是增大入射光的強(qiáng)度，金屬的逸出功都不變B只延長入射光照射時(shí)間，光電子的最大初動(dòng)能將增大C只增大入射光的頻率，光電子的最大初動(dòng)能將增大D只增大入射光的頻率，光電子逸出所經(jīng)歷的時(shí)間將縮短解析：選AC.金屬逸出功只與極限頻率有關(guān)，A正確根據(jù)光電效應(yīng)方程EkhW0可知，光電子的最大初動(dòng)能由入射光的頻率和逸出功決定，只延長入射光照射時(shí)間，光電子的最大初動(dòng)能將不變，B錯(cuò)誤，C正確發(fā)生光電效應(yīng)的條件是入射光的頻率大于截止頻率，光電子逸出所經(jīng)歷的時(shí)間幾乎同時(shí)，D錯(cuò)誤4關(guān)于光的本性，下列說法正確的是()A光既具有波動(dòng)性，又具有粒子性，這是互相矛盾和對立的B光的波動(dòng)性類似于機(jī)械波，光的粒子性類似于質(zhì)點(diǎn)C大量光子才具有波動(dòng)性，個(gè)別光子只具有粒子性D由于光既具有波動(dòng)性，又具有粒子性，無法只用其中一種去說明光的切行為，只能認(rèn)為光具有波粒二象性解析：選D.光既具有波動(dòng)性，又具有粒子性，但不同于宏觀的機(jī)械波和機(jī)械粒子，波動(dòng)性和粒子性是光在不同的情況下的不同表現(xiàn)，是同一客體的兩個(gè)不同的側(cè)面、不同屬性，只能認(rèn)為光具有波粒二象性，A、B、C錯(cuò)誤，D正確5在某次光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)中，得到的遏止電壓Uc與入射光的頻率的關(guān)系如圖所示若該直線的斜率和截距分別為k和b，電子電荷量的絕對值為e，則普朗克常量可表示為_，所用材料的逸出功可表示為_解析：根據(jù)光電效應(yīng)方程EkmhW0及EkmeUc得Uc，故k，b，得hek，W0eb.答案：ekeb考點(diǎn)一光電效應(yīng)的理解1光電效應(yīng)中的幾個(gè)概念比較(1)光子與光電子光子指光在空間傳播時(shí)的每一份能量，光子不帶電；光電子是金屬表面受到光照射時(shí)發(fā)射出來的電子，其本質(zhì)是電子(2)光電子的動(dòng)能與光電子的最大初動(dòng)能光照射到金屬表面時(shí)，電子吸收光子的全部能量，可能向各個(gè)方向運(yùn)動(dòng)，需克服原子核和其他原子的阻礙而損失一部分能量，剩余部分為光電子的初動(dòng)能；只有金屬表面的電子直接向外飛出時(shí)，只需克服原子核的引力做功的情況，才具有最大初動(dòng)能(3)光電流和飽和光電流金屬板飛出的光電子到達(dá)陽極，回路中便產(chǎn)生光電流，隨著所加正向電壓的增大，光電流趨于一個(gè)飽和值，這個(gè)飽和值是飽和光電流，在一定的光照條件下，飽和光電流與所加電壓大小無關(guān)(4)光的強(qiáng)弱與飽和光電流頻率相同的光照射金屬產(chǎn)生光電效應(yīng)，入射光越強(qiáng)，飽和光電流越大2對光電效應(yīng)規(guī)律的解釋對應(yīng)規(guī)律對規(guī)律的產(chǎn)生的解釋光電子的最大初動(dòng)能隨著入射光頻率的增大而增大，與入射光強(qiáng)度無關(guān)電子吸收光子能量后，一部分克服原子核引力做功，剩余部分轉(zhuǎn)化為光電子的初動(dòng)能，只有直接從金屬表面飛出的光電子才具有最大初動(dòng)能，對于確定的金屬，逸出功W0是一定的，故光電子的最大初動(dòng)能只隨入射光的頻率增大而增大光電效應(yīng)具有瞬時(shí)性光照射金屬時(shí)，電子吸收一個(gè)光子的能量后，動(dòng)能立即增大，不需要能量積累的過程光較強(qiáng)時(shí)飽和電流大光較強(qiáng)時(shí)，包含的光子數(shù)較多，照射金屬時(shí)產(chǎn)生的光電子較多，因而飽和電流較大1(xx高考全國乙卷)(多選)現(xiàn)用某一光電管進(jìn)行光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)，當(dāng)用某一頻率的光入射時(shí)，有光電流產(chǎn)生下列說法正確的是()A保持入射光的頻率不變，入射光的光強(qiáng)變大，飽和光電流變大B入射光的頻率變高，飽和光電流變大C入射光的頻率變高，光電子的最大初動(dòng)能變大D保持入射光的光強(qiáng)不變，不斷減小入射光的頻率，始終有光電流產(chǎn)生解析：選AC.產(chǎn)生光電效應(yīng)時(shí)，光的強(qiáng)度越大，單位時(shí)間內(nèi)逸出的光電子數(shù)越多，飽和光電流越大，說法A正確飽和光電流大小與入射光的頻率無關(guān)，說法B錯(cuò)誤光電子的最大初動(dòng)能隨入射光頻率的增加而增加，與入射光的強(qiáng)度無關(guān)，說法C正確減小入射光的頻率，如低于極限頻率，則不能發(fā)生光電效應(yīng)，沒有光電流產(chǎn)生，說法D錯(cuò)誤2(xx廣東深圳模擬)(多選)在光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)中，用同一種單色光，先后照射鋅和銀的表面，都能發(fā)生光電效應(yīng)對于這兩個(gè)過程，下列物理過程中一定不同的是()A遏止電壓B飽和光電流C光電子的最大初動(dòng)能 D逸出功解析：選ACD.同一束光照射不同的金屬，一定相同的是入射光的光子能量，不同金屬的逸出功不同，根據(jù)光電效應(yīng)方程EkmhW0知，最大初動(dòng)能不同，則遏止電壓不同，選項(xiàng)A、C、D正確；同一束光照射，單位時(shí)間內(nèi)射到金屬表面的光子數(shù)目相等，所以飽和光電流是相同的，選項(xiàng)B錯(cuò)誤3(xx廣東省湛江一中高三模擬)(多選)用如圖所示的光電管研究光電效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)中，用某種頻率的單色光a照射光電管陰極K，電流計(jì)G的指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)而用另一頻率的單色光b照射光電管陰極K時(shí)，電流計(jì)G的指針不發(fā)生偏轉(zhuǎn)，那么()Aa光的頻率一定大于b光的頻率B只增加a光的強(qiáng)度可使通過電流計(jì)G的電流增大C增加b光的強(qiáng)度可能使電流計(jì)G的指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)D用a光照射光電管陰極K時(shí)通過電流計(jì)G的電流是由d到c解析：選AB.由于用單色光a照射光電管陰極K，電流計(jì)G的指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)，說明發(fā)生了光電效應(yīng)，而用另一頻率的單色光b照射光電管陰極K時(shí)，電流計(jì)G的指針不發(fā)生偏轉(zhuǎn)，說明b光不能發(fā)生光電效應(yīng)，即a光的頻率一定大于b光的頻率；增加a光的強(qiáng)度可使單位時(shí)間內(nèi)逸出光電子的數(shù)量增加，則通過電流計(jì)G的電流增大；因?yàn)閎光不能發(fā)生光電效應(yīng)，所以即使增加b光的強(qiáng)度也不可能使電流計(jì)G的指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)；用a光照射光電管陰極K時(shí)通過電流計(jì)G的電子的方向是由d到c，所以電流方向是由c到d.選項(xiàng)A、B正確光電效應(yīng)實(shí)質(zhì)及發(fā)生條件(1)光電效應(yīng)的實(shí)質(zhì)是金屬中的電子獲得能量后逸出金屬表面，從而使金屬帶上正電(2)能否發(fā)生光電效應(yīng)，不取決于光的強(qiáng)度，而是取決于光的頻率只要照射光的頻率大于該金屬的極限頻率，無論照射光強(qiáng)弱，均能發(fā)生光電效應(yīng)考點(diǎn)二光電效應(yīng)方程及圖象的理解1愛因斯坦光電效應(yīng)方程EkhW0h：光子的能量W0：逸出功，即從金屬表面直接飛出的光電子克服原子核引力所做的功Ek：光電子的最大初動(dòng)能2四類圖象圖象名稱圖線形狀由圖線直接(間接)得到的物理量最大初動(dòng)能Ek與入射光頻率的關(guān)系圖線極限頻率：圖線與軸交點(diǎn)的橫坐標(biāo)c逸出功：圖線與Ek軸交點(diǎn)的縱坐標(biāo)的值W0|E|E普朗克常量：圖線的斜率kh顏色相同、強(qiáng)度不同的光，光電流與電壓的關(guān)系遏止電壓Uc：圖線與橫軸的交點(diǎn)飽和光電流Im：電流的最大值最大初動(dòng)能：EkmeUc顏色不同時(shí)，光電流與電壓的關(guān)系遏止電壓Uc1、Uc2飽和光電流最大初動(dòng)能Ek1eUc1，Ek2eUc2=遏止電壓Uc與入射光頻率的關(guān)系圖線截止頻率c：圖線與橫軸的交點(diǎn)遏止電壓Uc：隨入射光頻率的增大而增大普朗克常量h：等于圖線的斜率與電子電量的乘積，即hke.(注：此時(shí)兩極之間接反向電壓)典例(xx重慶萬州二中模擬)(多選)某金屬在光的照射下產(chǎn)生光電效應(yīng)，其遏止電壓Uc與入射光頻率的關(guān)系圖象如圖所示則由圖象可知()A該金屬的逸出功等于h0B若已知電子電荷量e，就可以求出普朗克常量hC遏止電壓是確定的，與照射光的頻率無關(guān)D入射光的頻率為20時(shí)，產(chǎn)生的光電子的最大初動(dòng)能為h0解析當(dāng)遏止電壓為零時(shí)，最大初動(dòng)能為零，則入射光的能量等于逸出功，所以W0h0，A正確；根據(jù)光電效應(yīng)方程EkhW0和eUc0Ek得，Uc，可知當(dāng)入射光的頻率大于極限頻率時(shí)，遏止電壓與入射光的頻率呈線性關(guān)系，C錯(cuò)誤；因?yàn)閁c，知圖線的斜率等于，從圖象上可以得出斜率的大小，已知電子電荷量e，可以求出普朗克常量h，B正確；從圖象上可知逸出功W0h0，根據(jù)光電效應(yīng)方程Ekh20W0h0，D正確答案ABD應(yīng)用光電效應(yīng)方程時(shí)的注意事項(xiàng)(1)每種金屬都有一個(gè)截止頻率，光頻率大于這個(gè)截止頻率才能發(fā)生光電效應(yīng)(2)截止頻率是發(fā)生光電效應(yīng)的最小頻率，對應(yīng)著光的極限波長和金屬的逸出功，即h0hW0.(3)應(yīng)用光電效應(yīng)方程EkhW0時(shí)，注意能量單位電子伏和焦耳的換算(1 eV1.61019 J)1(多選)甲、乙兩種金屬發(fā)生光電效應(yīng)時(shí)，光電子的最大初動(dòng)能與入射光頻率間的關(guān)系分別如圖中的a、b所示下列判斷正確的是()A圖線a與b不一定平行B乙金屬的極限頻率大于甲金屬的極限頻率C改變?nèi)肷涔鈴?qiáng)度不會(huì)對圖線產(chǎn)生任何影響D圖線的斜率是定值，與入射光和金屬材料均無關(guān)解析：選BCD.根據(jù)光電效應(yīng)方程EkhW0hh0知，圖線的斜率表示普朗克常量，根據(jù)圖線斜率可得出普朗克常量，因此a與b一定平行，且兩斜率是固定值，與入射光和金屬材料皆無關(guān)系，A錯(cuò)誤，D正確；橫軸截距表示最大初動(dòng)能為零時(shí)的入射光頻率，此時(shí)的頻率等于金屬的極限頻率，由圖可知乙金屬的極限頻率大，故B正確；縱截距對應(yīng)0的時(shí)候，此時(shí)縱截距就是逸出功的相反數(shù)，根據(jù)W0h0可求出，與入射光強(qiáng)度無關(guān)，C正確2(多選)用同一光電管研究a、b兩種單色光產(chǎn)生的光電效應(yīng)，得到光電流I與光電管兩極間所加電壓U的關(guān)系如圖所示則這兩種光()A照射該光電管時(shí)，a光使其逸出的光電子最大初動(dòng)能大B從同種玻璃射入空氣發(fā)生全反射時(shí)，a光的臨界角大C通過同一裝置發(fā)生雙縫干涉，a光的相鄰條紋間距大D通過同一玻璃三棱鏡時(shí)，a光的偏折程度大解析：選BC.從b的反向遏止電壓更高可知b光頻率更高，使逸出的光電子最大初動(dòng)能大，A錯(cuò)誤a光頻率低，則折射率小，臨界角大，B正確a光頻率低，則波長長，干涉時(shí)相鄰條紋間距大，C正確a光頻率低，折射率小，通過同一玻璃三棱鏡時(shí)，a光的偏折程度小，D錯(cuò)誤3從1907年起，美國物理學(xué)家密立根開始以精湛的技術(shù)測量光電效應(yīng)中幾個(gè)重要的物理量他通過如圖所示的實(shí)驗(yàn)裝置測量某金屬的遏止電壓Uc與入射光頻率，作出Uc的圖象，由此算出普朗克常量h，并與普朗克根據(jù)黑體輻射測出的h相比較，以檢驗(yàn)愛因斯坦方程的正確性圖中頻率1、2，遏止電壓Uc1、Uc2及電子的電荷量e均為已知，求：(1)普朗克常量h；(2)該金屬的截止頻率0.解析：根據(jù)愛因斯坦光電效應(yīng)方程EkhW0及動(dòng)能定理eUcEk得Uc0結(jié)合圖象知k普朗克常量h，0.答案：(1)(2)考點(diǎn)三光的波粒二象性物質(zhì)波光既有波動(dòng)性，又有粒子性，兩者不是孤立的，而是有機(jī)的統(tǒng)一體，其表現(xiàn)規(guī)律為：(1)從數(shù)量上看：個(gè)別光子的作用效果往往表現(xiàn)為粒子性；大量光子的作用效果往往表現(xiàn)為波動(dòng)性(2)從頻率上看：頻率越低波動(dòng)性越顯著，越容易看到光的干涉和衍射現(xiàn)象；頻率越高粒子性越顯著，貫穿本領(lǐng)越強(qiáng)，越不容易看到光的干涉和衍射現(xiàn)象(3)從傳播與作用上看：光在傳播過程中往往表現(xiàn)出波動(dòng)性；在與物質(zhì)發(fā)生作用時(shí)往往表現(xiàn)為粒子性(4)波動(dòng)性與粒子性的統(tǒng)一：由光子的能量Eh、光子的動(dòng)量表達(dá)式p也可以看出，光的波動(dòng)性和粒子性并不矛盾：表示粒子性的能量和動(dòng)量的計(jì)算式中都含有表示波的特征的物理量頻率和波長.(5)理解光的波粒二象性時(shí)不可把光當(dāng)成宏觀概念中的波，也不可把光當(dāng)成宏觀概念中的粒子1(多選)如圖甲所示為實(shí)驗(yàn)小組利用100多個(gè)電子通過雙縫后的干涉圖樣，可以看出每一個(gè)電子都是一個(gè)點(diǎn)；如圖乙所示為該小組利用70 000多個(gè)電子通過雙縫后的干涉圖樣，為明暗相間的條紋則對本實(shí)驗(yàn)的理解正確的是()A圖甲體現(xiàn)了電子的粒子性B圖乙體現(xiàn)了電子的粒子性C單個(gè)電子運(yùn)動(dòng)軌道是確定的D圖乙中明條紋是電子到達(dá)概率大的地方解析：選AD.題圖甲中的每一個(gè)電子都是一個(gè)點(diǎn)，說明少數(shù)粒子體現(xiàn)粒子性，到達(dá)的位置不同，說明單個(gè)電子的運(yùn)動(dòng)軌道不確定，A正確，C錯(cuò)誤；題圖乙中明暗相間的條紋說明大量的粒子表現(xiàn)為波動(dòng)性，B錯(cuò)誤；明條紋是電子到達(dá)概率大的地方，D正確2(多選)實(shí)物粒子和光都具有波粒二象性下列事實(shí)中突出體現(xiàn)波動(dòng)性的是()A電子束通過雙縫實(shí)驗(yàn)裝置后可以形成干涉圖樣B射線在云室中穿過會(huì)留下清晰的徑跡C人們利用慢中子衍射來研究晶體的結(jié)構(gòu)D人們利用電子顯微鏡觀測物質(zhì)的微觀結(jié)構(gòu)解析：選ACD.電子束具有波動(dòng)性，通過雙縫實(shí)驗(yàn)裝置后可以形成干涉圖樣，選項(xiàng)A正確. 射線在云室中高速運(yùn)動(dòng)時(shí)，徑跡又細(xì)又直，表現(xiàn)出粒子性，選項(xiàng)B錯(cuò)誤人們利用慢中子衍射來研究晶體的結(jié)構(gòu)，體現(xiàn)出波動(dòng)性，選項(xiàng)C正確電子顯微鏡是利用電子束工作的，體現(xiàn)了波動(dòng)性，選項(xiàng)D正確3如果一個(gè)電子的德布羅意波長和一個(gè)中子的相等，則它們的_也相等A速度B動(dòng)能C動(dòng)量 D總能量解析：選C.由德布羅意波長知二者的動(dòng)量應(yīng)相同，故C正確，由pmv可知二者速度不同，Ekmv2，二者動(dòng)能不同，由Emc2可知總能量也不同，A、B、D均錯(cuò)課時(shí)規(guī)范訓(xùn)練基礎(chǔ)鞏固題組1在光電效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果中，與光的波動(dòng)理論不矛盾的是()A光電效應(yīng)是瞬時(shí)發(fā)生的B所有金屬都存在極限頻率C光電流隨著入射光增強(qiáng)而變大D入射光頻率越大，光電子最大初動(dòng)能越大解析：選C.光具有波粒二象性，即光既具有波動(dòng)性又具有粒子性光電效應(yīng)證實(shí)了光的粒子性因?yàn)楣庾拥哪芰渴且环菀环莸?，不能積累，所以光電效應(yīng)具有瞬時(shí)性，這與光的波動(dòng)性矛盾，A項(xiàng)錯(cuò)誤；同理，因?yàn)楣庾拥哪芰坎荒芊e累，所以只有當(dāng)光子的頻率大于金屬的極限頻率時(shí)，才會(huì)發(fā)生光電效應(yīng)，B項(xiàng)錯(cuò)誤；光強(qiáng)增大時(shí)，光子數(shù)量和能量都增大，所以光電流會(huì)增大，這與波動(dòng)性無關(guān)，C項(xiàng)正確；一個(gè)光電子只能吸收一個(gè)光子，所以入射光的頻率增大，光電子吸收的能量變大，所以最大初動(dòng)能變大，D項(xiàng)錯(cuò)誤2(多選)波粒二象性是微觀世界的基本特征，以下說法正確的有()A光電效應(yīng)現(xiàn)象揭示了光的粒子性B熱中子束射到晶體上產(chǎn)生衍射圖樣說明中子具有波動(dòng)性C黑體輻射的實(shí)驗(yàn)規(guī)律可用光的波動(dòng)性解釋D動(dòng)能相等的質(zhì)子和電子，它們的德布羅意波長也相等解析：選AB.光電效應(yīng)現(xiàn)象、黑體輻射的實(shí)驗(yàn)規(guī)律都可以用光的粒子性解釋，選項(xiàng)A正確、選項(xiàng)C錯(cuò)誤；熱中子束射到晶體上產(chǎn)生衍射圖樣說明中子具有波動(dòng)性，選項(xiàng)B正確；由德布羅意波長公式和p22mEk知?jiǎng)幽芟嗟鹊馁|(zhì)子和電子動(dòng)量不同，德布羅意波長不相等，選項(xiàng)D錯(cuò)誤3(多選)產(chǎn)生光電效應(yīng)時(shí)，關(guān)于逸出光電子的最大初動(dòng)能Ek，下列說法正確的是()A對于同種金屬，Ek與照射光的強(qiáng)度無關(guān)B對于同種金屬，Ek與照射光的波長成反比C對于同種金屬，Ek與光照射的時(shí)間成正比D對于同種金屬，Ek與照射光的頻率成線性關(guān)系解析：選AD.根據(jù)愛因斯坦光電效應(yīng)方程EkhW0.可得：Ek與照射光的強(qiáng)度和照射時(shí)間無關(guān)，與照射光的頻率成線性關(guān)系，與波長不成反比，所以A、D正確，B、C錯(cuò)誤4在利用光電管研究光電效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)中，入射光照到某金屬表面上發(fā)生光電效應(yīng)，若入射光的強(qiáng)度減弱，而頻率保持不變，那么()A從光照射到金屬表面到發(fā)射出光電子之間的時(shí)間間隔將明顯增加B飽和光電流將會(huì)減弱C遏止電壓將會(huì)減小D有可能不再發(fā)生光電效應(yīng)解析：選B.發(fā)生光電效應(yīng)時(shí)，若入射光的強(qiáng)度減弱，而頻率保持不變，則從光照射到金屬表面到發(fā)射出光電子之間的時(shí)間間隔將保持不變，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；入射光的強(qiáng)度減弱，則單位時(shí)間內(nèi)逸出的光電子的數(shù)目將減小，則飽和光電流將會(huì)減弱，選項(xiàng)B正確；根據(jù)eUcmv，入射光的頻率不變，則最大初動(dòng)能不變，則遏止電壓不變，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；因?yàn)楣怆娦?yīng)能否發(fā)生取決于光的頻率，故仍能發(fā)生光電效應(yīng)，選項(xiàng)D錯(cuò)誤5(多選)下列說法正確的是()A用光照射某種金屬，有光電子從金屬表面逸出，如果光的頻率不變，而減弱光的強(qiáng)度，則逸出的光電子數(shù)減少，光電子的最大初動(dòng)能不變BX射線的衍射實(shí)驗(yàn)，證實(shí)了物質(zhì)波假設(shè)是正確的C發(fā)生光電效應(yīng)時(shí)，光電子的最大初動(dòng)能與入射光的頻率成正比D在康普頓效應(yīng)中，當(dāng)入射光子與晶體中的電子碰撞時(shí)，把一部分動(dòng)量轉(zhuǎn)移給電子，因此光子散射后波長變長解析：選AD.根據(jù)光電效應(yīng)方程可知，光電子的最大初動(dòng)能與入射光的頻率有關(guān)，與入射光的強(qiáng)度無關(guān)，選項(xiàng)A正確；電子的衍射說明粒子具有波動(dòng)性，證實(shí)了物質(zhì)波的存在，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；根據(jù)光電效應(yīng)方程EkhW0，可知光電子的最大初動(dòng)能與入射光的頻率有關(guān)，是線性關(guān)系，不是成正比，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；在康普頓效應(yīng)中，當(dāng)入射光子與晶體中的電子碰撞時(shí)，把一部分動(dòng)量轉(zhuǎn)移給電子，則動(dòng)量減小，根據(jù)知波長變長，選項(xiàng)D正確6如圖所示電路可研究光電效應(yīng)的規(guī)律圖中標(biāo)有A和K的為光電管，其中K為陰極，A為陽極理想電流計(jì)可檢測通過光電管的電流，理想電壓表用來指示光電管兩端的電壓現(xiàn)接通電源，用光子能量為10.5 eV的光照射陰極K，電流計(jì)中有示數(shù)，若將滑動(dòng)變阻器的滑片P緩慢向右滑動(dòng)，電流計(jì)的讀數(shù)逐漸減小，當(dāng)滑至某一位置時(shí)電流計(jì)的讀數(shù)恰好為零，讀出此時(shí)電壓表的示數(shù)為6.0 V；現(xiàn)保持滑片P位置不變，光電管陰極材料的逸出功為_，若增大入射光的強(qiáng)度，電流計(jì)的讀數(shù)_(填“為零”或“不為零”)解析：根據(jù)愛因斯坦光電效應(yīng)方程得：EkhW，EkUe6 eV，解得逸出功W10.5 eV6 eV4.5 eV，若增大入射光的強(qiáng)度，電流計(jì)的讀數(shù)仍為零答案：4.5 eV為零7(1)已知光速為c，普朗克常量為h，則頻率為的光子的動(dòng)量為_用該頻率的光垂直照射平面鏡，光被鏡面全部垂直反射回去，則光子在反射前后動(dòng)量改變量的大小為_(2)幾種金屬的逸出功W0見下表：金屬鎢鈣鈉鉀銣W0(1019 J)7.265.123.663.603.41用一束可見光照射上述金屬的表面，請通過計(jì)算說明哪些金屬能發(fā)生光電效應(yīng)已知該可見光的波長的范圍為4.01077.6107 m，普朗克常量h6.631034Js.解析：(1)光子的動(dòng)量為p，光速c，所以動(dòng)量p，動(dòng)量的變化量pp2p1.(2)光束中光子的最大能量E J4.971019 J，大于鈉、鉀、銣的逸出功，即鈉、鉀、銣可以發(fā)生光電效應(yīng)答案：(1)(2)鈉、鉀、銣綜合應(yīng)用題組8研究光電效應(yīng)的電路如圖所示，用頻率相同、強(qiáng)度不同的光分別照射密封真空管的鈉極板(陰極K)，鈉極板發(fā)射出的光電子被陽極A吸收，在電路中形成光電流則在如圖所示的光電流I與A、K之間的電壓UAK的關(guān)系圖象中，正確的是()解析：選C.光電子的最大初動(dòng)能與入射光的頻率有關(guān)，與光照強(qiáng)度無關(guān)，因此在入射光頻率相同的情況下，遏止電壓相同，在能發(fā)生光電效應(yīng)的前提下，光電流隨著光照強(qiáng)度增大而增大，C正確A、B表示入射光頻率相同的情況下，遏止電壓不相同，均錯(cuò)誤D表示在發(fā)生光電效應(yīng)時(shí)，光電流隨著光照強(qiáng)度增大而減小，D錯(cuò)誤9如圖所示，真空中有一平行板電容器，兩極板分別用鋅板和銅板制成(鋅板和銅板的截止頻率分別為1和2，且12)，極板的面積為S，間距為d.鋅板與靈敏靜電計(jì)相連，鋅板和銅板原來都不帶電現(xiàn)用頻率為(12)的單色光持續(xù)照射兩板內(nèi)表面，假設(shè)光電子全部到達(dá)另一極板，則電容器的最終帶電荷量Q正比于()A.(1)B.(12)C. D.(1)解析：選D.現(xiàn)用頻率為(12)的單色光持續(xù)照射兩板內(nèi)表面，根據(jù)光電效應(yīng)的條件，知該單色光照射鋅板能發(fā)生光電效應(yīng)，照射銅板不能發(fā)生光電效應(yīng)通過光電效應(yīng)方程知，光電子的最大初動(dòng)能Ekmhh1.臨界狀態(tài)是電子減速到負(fù)極板時(shí)速度剛好為零根據(jù)動(dòng)能定理有eUEkmhh1.平行板電容器的電容C，而QCU，所以Q(1)，故D正確10美國物理學(xué)家密立根以精湛的技術(shù)測出了光電效應(yīng)中幾個(gè)重要的物理量若某次實(shí)驗(yàn)中，他用光照射某種金屬時(shí)發(fā)現(xiàn)其發(fā)生了光電效應(yīng)，且得到該金屬逸出的光電子的最大初動(dòng)能隨入射光頻率的變化圖象如圖所示，經(jīng)準(zhǔn)確測量發(fā)現(xiàn)圖象與橫軸的交點(diǎn)坐標(biāo)為4.77，與縱軸交點(diǎn)坐標(biāo)為0.5.已知電子的電荷量為1.61019 C，由圖中數(shù)據(jù)可知普朗克常量為_ Js，金屬的極限頻率為_ Hz.(均保留兩位有效數(shù)字)解析：根據(jù)愛因斯坦光電效應(yīng)方程EkhW，Ek圖象的橫軸的截距大小等于截止頻率，由圖知該金屬的截止頻率為04.771014 Hz4.81014Hz.根據(jù)光電效應(yīng)方程得EkmhW0，當(dāng)入射光的頻率為6.01014 Hz時(shí)，最大初動(dòng)能為Ekm0.5 eV.當(dāng)入射光的頻率為04.771014 Hz時(shí)，光電子的最大初動(dòng)能為0.即h6.01014HzW00.51.61019J，即h4.771014HzW00聯(lián)立兩式解得h6.51034Js.答案：6.510344.8101411圖示是研究光電管產(chǎn)生的電流的電路圖，A、K是光電管的兩個(gè)電極，已知該光電管陰極的極限頻率為0.現(xiàn)將頻率為(大于0)的光照射在陰極上，則：(1)_是陰極，陰極材料的逸出功等于_(2)加在A、K間的正向電壓為U時(shí)，到達(dá)陽極的光電子的最大動(dòng)能為_，將A、K間的正向電壓從零開始逐漸增加，電流表的示數(shù)的變化情況是_(3)為了阻止光電子到達(dá)陽極，在A、K間應(yīng)加上U反_的反向電壓(4)下列方法一定能夠增加飽和光電流的是()A照射光頻率不變，增加光強(qiáng)B照射光強(qiáng)度不變，增加光的頻率C增加A、K電極間的電壓D減小A、K電極間的電壓解析：(1)被光照射的金屬將有光電子逸出，故K是陰極，逸出功與極限頻率的關(guān)系為W0h0.(2)根據(jù)光電效應(yīng)方程可知，逸出的光電子的最大初動(dòng)能為hh0，經(jīng)過電場加速獲得的能量為eU，所以到達(dá)陽極的光電子的最大動(dòng)能為hh0eU，隨著電壓增加，單位時(shí)間內(nèi)到達(dá)陽極的光電子數(shù)量將逐漸增多，但當(dāng)從陰極逸出的所有光電子都到達(dá)陽極時(shí)，再增大電壓，也不可能使單位時(shí)間內(nèi)到達(dá)陽極的光電子數(shù)量增多所以，電流表的示數(shù)先是逐漸增大，直至保持不變(3)從陰極逸出的光電子在到達(dá)陽極的過程中將被減速，被電場消耗的動(dòng)能為eUc，如果hh0eUc，就將沒有光電子能夠到達(dá)陽極，所以Uc.(4)要增加單位時(shí)間內(nèi)從陰極逸出的光電子的數(shù)量，就需要增加照射光單位時(shí)間內(nèi)入射光子的個(gè)數(shù)，所以只有A正確答案：(1)Kh0(2)hh0eU逐漸增大，直至保持不變(3)(4)A12如圖甲所示是研究光電效應(yīng)規(guī)律的光電管用波長0.50 m的綠光照射陰極K，實(shí)驗(yàn)測得流過G表的電流I與AK之間的電勢差UAK滿足如圖乙所示規(guī)律，取h6.631034 Js.結(jié)合圖象，求：(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)(1)每秒鐘陰極發(fā)射的光電子數(shù)和光電子飛出陰極K時(shí)的最大動(dòng)能；(2)該陰極材料的極限波長解析：(1)光電流達(dá)到飽和時(shí)，陰極發(fā)射的光電子全部到達(dá)陽極A，陰極每秒鐘發(fā)射的光電子的個(gè)數(shù)n(個(gè))4.01012(個(gè))光電子的最大初動(dòng)能為：EkmeU01.61019C0.6 V9.61020 J(2)設(shè)陰極材料的極限波長為0，根據(jù)愛因斯坦光電效應(yīng)方程：Ekmhh，代入數(shù)據(jù)得00.66 m.答案：(1)4.01012個(gè)9.61020 J (2)0.66 m第2節(jié)原子和原子核一、原子結(jié)構(gòu)1原子的核式結(jié)構(gòu)(1)19091911年，英國物理學(xué)家盧瑟福進(jìn)行了粒子散射實(shí)驗(yàn)，提出了原子的核式結(jié)構(gòu)模型(2)粒子散射實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)裝置：如下圖所示；實(shí)驗(yàn)結(jié)果：粒子穿過金箔后，絕大多數(shù)沿原方向前進(jìn)，少數(shù)發(fā)生較大角度偏轉(zhuǎn)，極少數(shù)偏轉(zhuǎn)角度大于90，甚至被彈回 (3)核式結(jié)構(gòu)模型：原子中心有一個(gè)很小的核，叫做原子核，原子的全部正電荷和幾乎全部質(zhì)量都集中在原子核里，帶負(fù)電的電子在核外空間繞核旋轉(zhuǎn)2氫原子光譜氫原子光譜線是最早被發(fā)現(xiàn)、研究的光譜線，這些光譜線可用一個(gè)統(tǒng)一的公式表示：Rn3,4,5，3玻爾的原子模型(1)玻爾理論軌道假設(shè)：原子中的電子在庫侖引力的作用下，繞原子核做圓周運(yùn)動(dòng)，電子繞核運(yùn)動(dòng)的可能軌道是不連續(xù)的；定態(tài)假設(shè)：電子在不同的軌道上運(yùn)動(dòng)時(shí)，原子處于不同的狀態(tài)因而具有不同的能量，即原子的能量是不連續(xù)的這些具有確定能量的穩(wěn)定狀態(tài)稱為定態(tài)，在各個(gè)定態(tài)中，處于基態(tài)的原子是穩(wěn)定的，不向外輻射能量；躍遷假設(shè)：原子從一個(gè)能量狀態(tài)向另一個(gè)能量狀態(tài)躍遷時(shí)要放出或吸收一定頻率的光子，光子的能量等于這兩個(gè)狀態(tài)的能量差，即hEmEn.(2)幾個(gè)概念能級(jí)：在玻爾理論中，原子各個(gè)狀態(tài)的能量值；基態(tài)：原子能量最低的狀態(tài)；激發(fā)態(tài)：在原子能量狀態(tài)中除基態(tài)之外的其他能量較高的狀態(tài)；量子數(shù)：原子的狀態(tài)是不連續(xù)的，用于表示原子狀態(tài)的正整數(shù)(3)氫原子的能級(jí)和軌道半徑氫原子的半徑公式：rnn2r1(n1,2,3，)，其中r1為基態(tài)半徑，r10.531010m；氫原子的能級(jí)公式：EnE1(n1,2,3，)，其中E1為基態(tài)能量，E113.6 eV.二、原子核1原子核的組成(1)原子核由質(zhì)子和中子組成，兩者統(tǒng)稱為核子(2)原子核常用X表示，X為元素符號(hào)，上角標(biāo)A表示核的質(zhì)量數(shù)，下角標(biāo)Z表示核的電荷數(shù)(原子序數(shù))(3)同位素是具有相同的質(zhì)子數(shù)而中子數(shù)不同的原子核，在元素周期表中處于同一位置2天然放射現(xiàn)象(1)天然放射現(xiàn)象：某些元素自發(fā)放射某些射線的現(xiàn)象稱為天然放射現(xiàn)象，這些元素稱為放射性元素(2)三種射線的本質(zhì)：射線是氦核，射線是電子，射線是光子3原子核的衰變(1)衰變：原子核自發(fā)地放出某種粒子而轉(zhuǎn)變成新核的變化可分為衰變、衰變，并伴隨著射線放出(2)半衰期：放射性元素的原子核有半數(shù)發(fā)生衰變所需要的時(shí)間4放射性同位素的應(yīng)用(1)利用射線：放射性同位素放出的射線應(yīng)用于工業(yè)、探傷、農(nóng)業(yè)、醫(yī)療等(2)作示蹤原子5核反應(yīng)、核力與核能(1)核反應(yīng)規(guī)律：在核反應(yīng)中，質(zhì)量數(shù)守恒，電荷數(shù)守恒(2)核力概念：組成原子核的核子之間存在的作用力核力特點(diǎn)a核力是強(qiáng)相互作用(強(qiáng)力)的一種表現(xiàn)，在它的作用范圍內(nèi)，核力比庫侖力大得多b核力是短程力，作用范圍在1.51015 m之內(nèi)c每個(gè)核子只跟相鄰的核子發(fā)生核力作用，這種性質(zhì)稱為核力的飽和性(3)質(zhì)量虧損愛因斯坦質(zhì)能方程：Emc2.質(zhì)量虧損：原子核的質(zhì)量小于組成它的核子的質(zhì)量之和的現(xiàn)象(4)結(jié)合能：克服核力束縛，使原子核分解為單個(gè)核子時(shí)需要的能量，或若干個(gè)核子在核力作用下結(jié)合成原子核時(shí)需要的能量6核裂變和核聚變(1)重核裂變定義：使重核分裂成幾個(gè)質(zhì)量較小的原子核的核反應(yīng)鈾核裂變：用中子轟擊鈾核時(shí)，鈾核發(fā)生裂變，一種典型的反應(yīng)是生成鋇和氪，同時(shí)放出三個(gè)中子，核反應(yīng)方程為：UnBaKr3n.鏈?zhǔn)椒磻?yīng)：由重核裂變產(chǎn)生中子使裂變反應(yīng)一代接一代繼續(xù)下去的過程叫做核裂變的鏈?zhǔn)椒磻?yīng)鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的條件：a.要有足夠濃度的U；b.鈾塊體積需大于臨界體積，或鈾塊質(zhì)量大于臨界質(zhì)量(2)輕核聚變定義：兩個(gè)輕核結(jié)合成較重的核，這樣的核反應(yīng)叫聚變聚變發(fā)生的條件：使物體達(dá)到幾百萬度的高溫自我診斷1判斷正誤(1)盧瑟福做粒子散射實(shí)驗(yàn)時(shí)發(fā)現(xiàn)粒子絕大多數(shù)穿過只有少數(shù)發(fā)生大角度偏轉(zhuǎn)()(2)氫原子發(fā)射光譜是由一條一條亮線組成的()(3)氫原子由能量為En的定態(tài)向低能級(jí)躍遷時(shí)，氫原子輻射的光子能量為hEn.()(4)氫原子吸收光子后，將從高能級(jí)向低能級(jí)躍遷()(5)發(fā)生衰變時(shí)，新核的核電荷數(shù)不變()(6)核反應(yīng)遵循質(zhì)量數(shù)守恒而不是質(zhì)量守恒；遵循電荷數(shù)守恒()(7)愛因斯坦質(zhì)能方程反映了物體的質(zhì)量就是能量，它們之間可以相互轉(zhuǎn)化()2(多選)如圖所示為盧瑟福和他的助手做粒子散射實(shí)驗(yàn)的裝置示意圖，熒光屏和顯微鏡一起分別放在圖中的A、B、C三個(gè)位置時(shí)，關(guān)于觀察到的現(xiàn)象，下列說法中正確的是()A相同時(shí)間內(nèi)放在A位置時(shí)觀察到屏上的閃光次數(shù)最多B相同時(shí)間內(nèi)放在B位置時(shí)觀察到屏上的閃光次數(shù)最少C相同時(shí)間內(nèi)放在C位置時(shí)觀察到屏上的閃光次數(shù)最少D放在C位置時(shí)觀察不到屏上有閃光解析：選AC.盧瑟福粒子散射實(shí)驗(yàn)的結(jié)論是絕大多數(shù)粒子穿過金箔后基本上仍沿原來的方向前進(jìn)，但有少數(shù)粒子發(fā)生了大角度偏轉(zhuǎn)，偏轉(zhuǎn)的角度大于90，甚至被彈回，A、C正確3(多選)以下關(guān)于玻爾原子理論的說法正確的是()A電子繞原子核做圓周運(yùn)動(dòng)的軌道半徑不是任意的B電子在繞原子核做圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)，穩(wěn)定地產(chǎn)生電磁輻射C電子從量子數(shù)為2的能級(jí)躍遷到量子數(shù)為3的能級(jí)時(shí)要輻射光子D不同頻率的光照射處于基態(tài)的氫原子時(shí)，只有某些頻率的光可以被氫原子吸收解析：選AD.根據(jù)玻爾原子理論知，氫原子的軌道是不連續(xù)的，只有半徑大小符合一定條件，電子才能穩(wěn)定轉(zhuǎn)動(dòng)，A正確；電子在繞原子核做圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)，不會(huì)產(chǎn)生電磁輻射，只有躍遷時(shí)才會(huì)出現(xiàn)，B錯(cuò)誤電子從量子數(shù)為2的能級(jí)躍遷到量子數(shù)為3的能級(jí)時(shí)要吸收光子，C錯(cuò)誤由于氫原子發(fā)射的光子的能量：EEnEmE1E1h，不同頻率的光照射處于基態(tài)的氫原子時(shí)，只有某些頻率的光可以被氫原子吸收，D正確4(xx高考全國甲卷)在下列描述核過程的方程中，屬于衰變的是_，屬于衰變的是_，屬于裂變的是_，屬于聚變的是_(填正確答案標(biāo)號(hào))A.CNeB.PSeC.UThHeD.NHeOHE.UnXeSr2nF.HHHen解析：衰變是一種元素衰變成另一種元素過程中釋放出粒子的現(xiàn)象，選項(xiàng)C為衰變；衰變?yōu)樗プ冞^程中釋放出粒子的現(xiàn)象，選項(xiàng)A、B均為衰變；重核裂變是質(zhì)量較大的核變成質(zhì)量較小的核的過程，選項(xiàng)E是常見的一種裂變；聚變是兩個(gè)較輕的核聚合成質(zhì)量較大的核的過程，選項(xiàng)F是典型的核聚變過程答案：CABEF5氘核和氚核可發(fā)生熱核聚變而釋放巨大的能量，該反應(yīng)方程為：HHHex，式中x是某種粒子已知：H、H、He和粒子x的質(zhì)量分別為2.014 1 u、3.016 1 u、4.002 6 u和 1.008 7 u；1 u931.5 MeV/c2，c是真空中的光速由上述反應(yīng)方程和數(shù)據(jù)可知，粒子x是_，該反應(yīng)釋放出的能量為_MeV(結(jié)果保留三位有效數(shù)字)解析：根據(jù)質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)守恒得：x的電荷數(shù)為0，質(zhì)量數(shù)為(234)1，可知x為中子由愛因斯坦質(zhì)能方程得Emc2(2.014 1 u3.016 1 u4.002 6 u1.008 7 u)c20.018 9 u931.5 MeV17.6 MeV.答案：(1)n(或中子)17.6考點(diǎn)一氫原子能級(jí)及能級(jí)躍遷1對氫原子的能級(jí)圖的理解(1)氫原子的能級(jí)圖(如下圖)(2)氫原子能級(jí)圖的意義：能級(jí)圖中的橫線表示氫原子可能的能量狀態(tài)定態(tài)橫線左端的數(shù)字“1,2,3”表示量子數(shù)，右端的數(shù)字“13.6，3.4”表示氫原子的能級(jí)相鄰橫線間的距離不相等，表示相鄰的能級(jí)差不等，量子數(shù)越大，相鄰的能級(jí)差越小帶箭頭的豎線表示原子由較高能級(jí)向較低能級(jí)躍遷，原子躍遷條件為：hEmEn.2關(guān)于能級(jí)躍遷的三點(diǎn)說明(1)當(dāng)光子能量大于或等于13.6 eV時(shí)，也可以被處于基態(tài)的氫原子吸收，使氫原子電離；當(dāng)處于基態(tài)的氫原子吸收的光子能量大于13.6 eV，氫原子電離后，電子具有一定的初動(dòng)能(2)當(dāng)軌道半徑減小時(shí)，庫侖引力做正功，原子的電勢能減小，電子動(dòng)能增大，原子能量減小，反之軌道半徑增大時(shí)，原子電勢能增大、電子動(dòng)能減小，原子能量增大(3)一群氫原子處于量子數(shù)為n的激發(fā)態(tài)時(shí)，可能輻射出的光譜線條數(shù)：NC.典例1(多選)如圖所示為氫原子能級(jí)圖下列說法正確的是()A一個(gè)處于n3能級(jí)的氫原子，可以吸收一個(gè)能量為0.7 eV的光子B一個(gè)處于n3能級(jí)的氫原子，可以吸收一個(gè)能量為2 eV的光子C大量處于n3能級(jí)的氫原子，躍遷到基態(tài)的過程中可以釋放出3種頻率的光子D氫原子從高能級(jí)向低能級(jí)躍遷的過程中釋放的光子的能量不可能大于13.6 eV解析根據(jù)EEmEn，可知0.7 eV不在E范圍內(nèi)，A錯(cuò)誤n3能級(jí)的氫原子，E31.51 eV，當(dāng)吸收能量為2 eV的光子時(shí)，出現(xiàn)電離現(xiàn)象，B正確根據(jù)C3知，這些n3能級(jí)的氫原子可以輻射出三種不同頻率的光子，C正確根據(jù)輻射的光子能量等于兩能級(jí)間的能級(jí)差，可知，從高能級(jí)向低能級(jí)躍遷的過程中釋放的光子的能量最大值小于13.6 eV，D正確答案BCD氫原子能級(jí)圖與原子躍遷問題的解答技巧(1)能級(jí)之間躍遷時(shí)放出的光子頻率是不連續(xù)的(2)能級(jí)之間發(fā)生躍遷時(shí)放出(吸收)光子的頻率由hEmEn求得若求波長可由公式c求得(3)一個(gè)氫原子躍遷發(fā)出可能的光譜線條數(shù)最多為(n1)(4)一群氫原子躍遷發(fā)出可能的光譜線條數(shù)的兩種求解方法用數(shù)學(xué)中的組合知識(shí)求解：NC.利用能級(jí)圖求解：在氫原子能級(jí)圖中將氫原子躍遷的各種可能情況一一畫出，然后相加1(多選)如圖為氫原子的能級(jí)示意圖，鋅的逸出功是3.34 eV，下列對氫原子在能級(jí)躍遷過程中發(fā)射或吸收光子的特征認(rèn)識(shí)正確的是()A用氫原子從高能級(jí)向基態(tài)躍遷時(shí)發(fā)射的光照射鋅板一定不能發(fā)生光電效應(yīng)現(xiàn)象B一群處于n3能級(jí)的氫原子向基態(tài)躍遷時(shí)，能放出3種不同頻率的光C一群處于n3能級(jí)的氫原子向基態(tài)躍遷時(shí)，發(fā)出的光照射鋅板，鋅板表面所發(fā)出的光電子的最大初動(dòng)能為8.75 eVD用能量為10.3 eV的光子照射，可使處于基態(tài)的氫原子躍遷到激發(fā)態(tài)解析：選BC.從高能級(jí)向基態(tài)躍遷最小能量值為10.2 eV3.34 eV一定能產(chǎn)生光電效應(yīng)，A錯(cuò)；n3向基態(tài)躍遷時(shí)，輻射的光子頻率種類為C3種，B對；從n3躍遷到n1輻射光子的能量為EE3E112.09 eV，照射鋅板最大初動(dòng)能Ek(12.093.34) eV8.75 eV，C對；10.3 eV的光子能量不滿足能級(jí)差公式，不會(huì)使基態(tài)的氫原子躍遷，D錯(cuò)2(xx東北四校聯(lián)考)(多選)如圖所示，氫原子可在下列各能級(jí)間發(fā)生躍遷，設(shè)從n4到n1能級(jí)輻射的電磁波的波長為1，從n4到n2能級(jí)輻射的電磁波的波長為2，從n2到n1能級(jí)輻射的電磁波的波長為3，則下列關(guān)系式中正確的是()A13B32C32 D.解析：選AB.已知從n4到n1能級(jí)輻射的電磁波的波長為1，從n4到n2能級(jí)輻射的電磁波的波長為2，從n2到n1能級(jí)輻射的電磁波的波長為3，則1、2、3的關(guān)系為hhh，即，13，32，又hhh，即，則，即正確選項(xiàng)為A、B.3(xx湖北荊門模擬)(多選)氫原子核外電子發(fā)生了兩次躍遷，第一次從外層軌道躍遷到n3軌道；第二次核外電子再從n3軌道躍遷到n2軌道，下列說法中正確的是()A兩次躍遷原子的能量增加相等B第二次躍遷原子的能量減小量比第一次的大C兩次躍遷原子的電勢能減小量均大于電子的動(dòng)能增加量D兩次躍遷原子均要放出光子，第一次放出的光子能量要大于第二次放出的光子能量解析：選BC.氫原子核外電子從外層軌道躍遷到內(nèi)層軌道這一過程中，原子的能量減小，原子要放出光子，由能量守恒定律可知原子的電勢能減小量大于電子的動(dòng)能增加量又由氫原子能級(jí)圖知因躍遷到n3軌道放出的光子能量(或原子的能量減小量)最多為1.51 eV，而氫原子核外電子從n3軌道躍遷到n2軌道放出的光子的能量(或原子的能量減小量)為1.89 eV，B、C正確4(1)(多選)用大量具有一定能量的電子轟擊大量處于基態(tài)的氫原子，觀測到了一定數(shù)目的光譜線，如圖調(diào)高電子的能量再次進(jìn)行觀測，發(fā)現(xiàn)光譜線的數(shù)目比原來增加了5條用n表示兩次觀測中最高激發(fā)態(tài)的量子數(shù)n之差，E表示調(diào)高后電子的能量根據(jù)圖所示的氫原子的能級(jí)圖可以判斷，n和E的可能值為()An1,13.22 eVE13.32 eVBn2,13.22 eVE13.32 eVCn1,12.75 eVE13.06 eVDn2,12.75 eVE13.06 eV(2)如圖所示為氫原子的能級(jí)圖用光子能量為13.06 eV的光照射一群處于基態(tài)的氫原子，可能觀測到氫原子發(fā)射的不同波長的光有_種，其中最短波長為_ m(已知普朗克常量h6.631034 Js)解析：(1)由原子在某一級(jí)級(jí)躍遷最多發(fā)射譜線數(shù)C可知C1，C3，C6，C10，C15.由題意可知比原來增加5條光譜線，則調(diào)高電子能量前后，最高激發(fā)態(tài)的量子數(shù)分別可能為2和4,5和6n2和n1.當(dāng)n2時(shí)：原子吸收了實(shí)物粒子(電子)的能量，則調(diào)高后電子的能量EE4E1，EE5E1所以E0.85(13.60)eV12.75 eVE0.54(13.60)eV13.06 eV所以12.75 eVE13.06 eV故D正確同理當(dāng)n1時(shí)，使調(diào)高后電子的能量滿足E6E1EE7E10.38(13.60)eVE0.28(13.60)eV1322 eVE13.32 eV故A正確(2)13.6 eV13.06 eV0.54 eV，可見用光子能量為13.06 eV的光照射氫原子可使氫原子由基態(tài)躍遷到第5能級(jí)，氫原子由第5能級(jí)躍遷到低能級(jí)，能夠輻射的頻率種類為C10種，由Ehh知，能級(jí)差最大對應(yīng)波長最短，最大能級(jí)差為13.06 eV，則 m9.5108m.答案：(1)AD(2)109.5108考點(diǎn)二原子核與原子核的衰變1衰變規(guī)律及實(shí)質(zhì)(1)兩種衰變的比較衰變類型衰變衰變衰變方程XYHeXYe衰變實(shí)質(zhì)2個(gè)質(zhì)子和2個(gè)中子結(jié)合成一個(gè)整體射出中子轉(zhuǎn)化為質(zhì)子和電子2H2nHenHe衰變規(guī)律質(zhì)量數(shù)守恒、電荷數(shù)守恒 (2)射線：射線經(jīng)常是伴隨著衰變或衰變同時(shí)產(chǎn)生的其實(shí)質(zhì)是放射性原子核在發(fā)生衰變或衰變的過程中，產(chǎn)生的新核由于具有過多的能量(核處于激發(fā)態(tài))而輻射出光子2原子核的人工轉(zhuǎn)變用高能粒子轟擊靶核，產(chǎn)生另一種新核的反應(yīng)過程(1)盧瑟福發(fā)現(xiàn)質(zhì)子的核反應(yīng)方程為：NHeOH.(2)查德威克發(fā)現(xiàn)中子的核反應(yīng)方程為：BeHeCn.(3)居里夫婦發(fā)現(xiàn)放射性同位素和正電子的核反應(yīng)方程為：AlHePn.PSie.3確定衰變次數(shù)的方法因?yàn)樗プ儗|(zhì)量數(shù)無影響，先由質(zhì)量數(shù)的改變確定衰變的次數(shù)，然后再根據(jù)衰變規(guī)律確定衰變的次數(shù)4半衰期(1)公式：N余N原，m余m原(2)影響因素：放射性元素衰變的快慢是由原子核內(nèi)部自身因素決定的，跟原子所處的物理狀態(tài)(如溫度、壓強(qiáng))或化學(xué)狀態(tài)(如單質(zhì)、化合物)無關(guān)典例2(xx河南三門峽四校聯(lián)考)(1)原子核U經(jīng)放射性衰變變?yōu)樵雍薚h，繼而經(jīng)放射性衰變變?yōu)樵雍薖a，再經(jīng)放射性衰變變?yōu)樵雍薝.放射性衰變、和依次為()A衰變、衰變和衰變B衰變、衰變和衰變C衰變、衰變和衰變 D衰變、衰變和衰變(2)法國科學(xué)家貝可勒爾(H.A.Becquerel)在1896年發(fā)現(xiàn)了天然放射現(xiàn)象如圖反映的是放射性元素鈾核衰變的特性曲線由圖可知，鈾的半衰期為_年；請?jiān)谙率降睦ㄌ?hào)中，填入鈾在衰變過程中原子核放出的粒子的符號(hào)UTh()解析(1)衰變過程中電荷數(shù)、質(zhì)量數(shù)守恒，由題意可得衰變方程分別為：UThHe，ThPae，PaUe，所以A對(2)根據(jù)半衰期的定義，由題圖坐標(biāo)軸數(shù)據(jù)可知，鈾的半衰期為1620年；由核反應(yīng)所遵循的電荷數(shù)守恒和質(zhì)量數(shù)守恒可知，衰變過程中放出的粒子的電荷數(shù)為Z92902，質(zhì)量數(shù)為A2382344，符號(hào)為He.答案(1)A(2)1620He1(多選)放射性元素在衰變過程中，有些放出射線，有些放出射線，有些在放出射線或射線的同時(shí)，還以射線的形式釋放能量例如Th核的衰變過程可表示為ThPae，關(guān)于此衰變，下列說法正確的是()A.Th核的質(zhì)量等于Pa核的質(zhì)量B.Th核的質(zhì)量大于Pa核的質(zhì)量C一個(gè)Th核衰變成一個(gè)Pa核后，中子數(shù)減少了1D射線是由Th原子的外層電子從高能級(jí)向低能級(jí)躍遷時(shí)釋放出的解析：選BC.衰變前后有質(zhì)量虧損，因?yàn)橛心芰酷尫?，Th核的質(zhì)量大于Pa核的質(zhì)量，故A錯(cuò)誤，B正確一個(gè)Th核有23490144個(gè)中子，一個(gè)Pa核有23491143個(gè)中子，中子數(shù)減少了1，故C正確放射性物質(zhì)衰變時(shí)放出來的光子，來自原子核，D錯(cuò)誤2(xx湖北鄂州三模)(多選)靜止的鐳原子核Ra經(jīng)一次衰變后變成一個(gè)新核Rn，則下列相關(guān)說法正確的是()A該衰變方程為RaRnHeB若該元素的半衰期為，則經(jīng)過2的時(shí)間，2 kg的Ra中有1.5 kg已經(jīng)發(fā)生了衰變C隨著該元素樣品的不斷衰變，剩下末衰變的原子核Ra越來越少，其半衰期也變短D若把該元素放到密閉的容器中，則可以減慢它的衰變速度解析：選AB.由鐳的衰變方程RaRnHe，可判斷A正確由mm0，可知，t2時(shí)，m0.5 kg，則已衰變的鐳為m衰2 kg0.5 kg1.5 kg，B正確放射性元素衰變的快慢是由原子核內(nèi)部自身因素決定的，跟原子所處的化學(xué)狀態(tài)和外部條件沒有關(guān)系，C、D錯(cuò)誤3(1)(多選)Th(釷)經(jīng)過一系列衰變和衰變，變成Pb(鉛)以下說法正確的是()A鉛核比釷核少8個(gè)質(zhì)子B鉛核比釷核少16個(gè)中子C共經(jīng)過4次衰變和6次衰變D共經(jīng)過6次衰變和4次衰變(2)約里奧居里夫婦發(fā)現(xiàn)放射性元素P衰變成Si的同時(shí)放出另一種粒子，這種粒子是_P是P的同位素，被廣泛應(yīng)用于生物示蹤技術(shù)，1 mg的P隨時(shí)間衰變的關(guān)系如圖所示，請估算4 mg的P經(jīng)多少天的衰變后還剩0.25 mg?解析：(1)設(shè)衰變次數(shù)為x，衰變次數(shù)為y，由質(zhì)量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒得2322084x,90822xy，解得x6，y4，C錯(cuò)、D對鉛核、釷核的質(zhì)子數(shù)分別為82、90，故A對鉛核、釷核的中子數(shù)分別為126、142，故B對(2)寫出衰變方程為PSie，故這種粒子為e(正電子)由mt圖知P的半衰期為14天，由m余m原()得0.25 mg4 mg()，故t56天答案：(1)ABD(2)正電子56天考點(diǎn)三核反應(yīng)類型、核能1核反應(yīng)類型(1)核反應(yīng)的四種類型：衰變、人工轉(zhuǎn)變、裂變和聚變(2)核反應(yīng)過程一般都是不可逆的，所以核反應(yīng)方程只能用單向箭頭連接并表示反應(yīng)方向，不能用等號(hào)連接(3)核反應(yīng)的生成物一定要以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)，不能憑空只依據(jù)兩個(gè)守恒規(guī)律杜撰出生成物來寫核反應(yīng)方程(4)核反應(yīng)遵循質(zhì)量數(shù)守恒而不是質(zhì)量守恒，核反應(yīng)過程中反應(yīng)前后的總質(zhì)量一般會(huì)發(fā)生變化(5)核反應(yīng)遵循電荷數(shù)守恒2計(jì)算核能的幾種方法(1)根據(jù)Emc2計(jì)算，計(jì)算時(shí)m的單位是“kg”，c