近代物理初步知識點總結

1、光電效應波粒二象性學問點一、光電效應1定義照射到金屬表面的光，能使金屬中的電子從表面逸出的現(xiàn)象。2光電子光電效應中放射出來的電子。3光電效應規(guī)律(1)每種金屬都有一個極限頻率，入射光的頻率必需大于這個極限頻率才能產生光電效應。低于這個頻率的光不能產生光電效應。(2)光電子的最大初動能與入射光的強度無關，只隨入射光頻率的增大而增大。(3)光電效應的發(fā)生幾乎瞬時的，一般不超過109s。(4)當入射光的頻率大于極限頻率時，飽和光電流的強度與入射光的強度成正比。學問點二、愛因斯坦光電效應方程1光子說在空間傳播的光是不連續(xù)的，而是一份一份的，每一份叫做一個光的能量子，簡稱光子，光子的能量h。其中h6.6

2、3×1034J·s。(稱為普朗克常量)2逸出功W0使電子脫離某種金屬所做功的最小值。3最大初動能發(fā)生光電效應時，金屬表面上的電子吸取光子后克服原子核的引力逸出時所具有的動能的最大值。4愛因斯坦光電效應方程(1)表達式：EkhW0。(2)物理意義：金屬表面的電子吸取一個光子獲得的能量是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)為逸出后光電子的最大初動能Ekmev2。學問點三、光的波粒二象性與物質波1光的波粒二象性(1)光的干涉、衍射、偏振現(xiàn)象證明光具有波動性。(2)光電效應說明光具有粒子性。(3)光既具有波動性，又具有粒子性，稱為光的波粒二象性。2物質波(1)概

3、率波光的干涉現(xiàn)象是大量光子的運動遵守波動規(guī)律的表現(xiàn)，亮條紋是光子到達概率大的地方，暗條紋是光子到達概率小的地方，因此光波又叫概率波。(2)物質波任何一個運動著的物體，小到微觀粒子大到宏觀物體都有一種波與它對應，其波長，p為運動物體的動量，h為普朗克常量。 題 組 自 測題組一光電效應現(xiàn)象及光電效應方程的應用1(多選)如圖1所示，用導線把驗電器與鋅板相連接，當用紫外線照射鋅板時，發(fā)生的現(xiàn)象是()圖1A有光子從鋅板逸出B有電子從鋅板逸出C驗電器指針張開一個角度D鋅板帶負電解析用紫外線照射鋅板是能夠發(fā)生光電效應的，鋅板上的電子吸取紫外線的能量從鋅板表面逸出，稱之為光電子，故A錯誤、B正確；鋅板與驗電

4、器相連，帶有相同電性的電荷，鋅板失去電子應當帶正電，且失去電子越多，帶正電的電荷量越多，驗電器指針張角越大，故C正確、D錯誤。答案BC2(多選)光電效應的試驗結論是：對某種金屬()A無論光強多強，只要光的頻率小于極限頻率就不能產生光電效應B無論光的頻率多低，只要光照時間足夠長就能產生光電效應C超過極限頻率的入射光強度越弱，所產生的光電子的最大初動能就越小D超過極限頻率的入射光頻率越高，所產生的光電子的最大初動能就越大解析每種金屬都有它的極限頻率0，只有入射光子的頻率大于極限頻率0時，才會發(fā)生光電效應，選項A正確、B錯誤；光電子的最大初動能與入射光的強度無關，隨入射光頻率的增大而增大，選項D正確

5、、C錯誤。答案AD3關于光電效應的規(guī)律，下列說法中正確的是()A只有入射光的波長大于該金屬的極限波長，光電效應才能產生B光電子的最大初動能跟入射光強度成正比C發(fā)生光電效應的反應時間一般都大于107sD發(fā)生光電效應時，單位時間內從金屬內逸出的光電子數(shù)目與入射光強度成正比解析由hh知，當入射光波長小于金屬的極限波長時，發(fā)生光電效應，故A錯；由EkhW0知，最大初動能由入射光頻率打算，與入射光強度無關，故B錯；發(fā)生光電效應的時間一般不超過109s，故C錯；發(fā)生光電效應時，單位時間內從金屬內逸出的光電子數(shù)目與入射光的強度是成正比的，D正確。答案D題組二波粒二象性4(多選)關于物質的波粒二象性，下列說法

6、中正確的是()A不僅光子具有波粒二象性，一切運動的微粒都具有波粒二象性B運動的微觀粒子與光子一樣，當它們通過一個小孔時，都沒有特定的運動軌道C波動性和粒子性，在宏觀現(xiàn)象中是沖突的、對立的，但在微觀高速運動的現(xiàn)象中是統(tǒng)一的D實物的運動有特定的軌道，所以實物不具有波粒二象性解析由德布羅意波可知A、C對；運動的微觀粒子，達到的位置具有隨機性，而沒有特定的運動軌道，B對；由德布羅意理論知，宏觀物體的德布羅意波的波長太小，實際很難觀看到波動性，不是不具有波粒二象性，D錯。答案ABC5用很弱的光做雙縫干涉試驗，把入射光減弱到可以認為光源和感光膠片之間不行能同時有兩個光子存在，如圖2所示是不同數(shù)量的光子照射

7、到感光膠片上得到的照片。這些照片說明()圖2A光只有粒子性沒有波動性B光只有波動性沒有粒子性C少量光子的運動顯示波動性，大量光子的運動顯示粒子性D少量光子的運動顯示粒子性，大量光子的運動顯示波動性解析光具有波粒二象性，這些照片說明少量光子的運動顯示粒子性，大量光子的運動顯示波動性，故D正確。答案D考點一光電效應現(xiàn)象和光電效應方程的應用1對光電效應的四點提示(1)能否發(fā)生光電效應，不取決于光的強度而取決于光的頻率。(2)光電效應中的“光”不是特指可見光，也包括不行見光。(3)逸出功的大小由金屬本身打算，與入射光無關。(4)光電子不是光子，而是電子。2兩條對應關系光強大光子數(shù)目多放射光電子多光電流

8、大；光子頻率高光子能量大光電子的最大初動能大。3定量分析時應抓住三個關系式(1)愛因斯坦光電效應方程：EkhW0。(2)最大初動能與遏止電壓的關系：EkeUc。(3)逸出功與極限頻率的關系：W0h0?！纠?】(多選)(2014·廣東卷，18)在光電效應試驗中，用頻率為的光照射光電管陰極，發(fā)生了光電效應，下列說法正確的是()A增大入射光的強度，光電流增大B減小入射光的強度，光電效應現(xiàn)象消逝 C改用頻率小于的光照射，肯定不發(fā)生光電效應D改用頻率大于的光照射，光電子的最大初動能變大解析用頻率為的光照射光電管陰極，發(fā)生光電效應，改用頻率較小的光照射時，有可能發(fā)生光電效應，故C錯誤；據(jù)hW逸m

9、v2可知增加照射光頻率，光電子最大初動能增大，故D正確；增大入射光強度，單位時間內照射到單位面積的光電子數(shù)增加，則光電流將增大，故A正確；光電效應是否發(fā)生與照射光頻率有關而與照射光強度無關，故B錯誤。答案AD【變式訓練】1關于光電效應，下列說法正確的是()A極限頻率越大的金屬材料逸出功越大B只要光照射的時間足夠長，任何金屬都能產生光電效應C從金屬表面逸出的光電子的最大初動能越大，這種金屬的逸出功越小D入射光的光強肯定時，頻率越高，單位時間內逸出的光電子數(shù)就越多解析逸出功W0h0，W00，A正確；只有照射光的頻率大于金屬極限頻率0，才能產生光電效應現(xiàn)象，B錯；由光電效應方程EkmhW0知，因不確

10、定時，無法確定Ekm與W0的關系，C錯；光強Enh，越大，E肯定，則光子數(shù)n越小，單位時間內逸出的光電子數(shù)就越少，D錯。答案A考點二光電效應的圖象分析圖象名稱圖線外形由圖線直接(間接) 得到的物理量最大初動能Ek與入射光頻率的關系圖線極限頻率：圖線與軸交點的橫坐標c逸出功：圖線與Ek軸交點的縱坐標的值W0|E|E普朗克常量：圖線的斜率kh顏色相同、強度不同的光，光電流與電壓的關系遏止電壓Uc：圖線與橫軸的交點飽和光電流Im：電流的最大值最大初動能：EkmeUc顏色不同時，光電流與電壓的關系遏止電壓Uc1、Uc2飽和光電流最大初動能Ek1eUc1，Ek2eUc2遏止電壓Uc與入射光頻率的關系圖線

11、截止頻率c：圖線與橫軸的交點遏止電壓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：此時兩極之間接反向電壓)【例2】在光電效應試驗中，飛飛同學用同一光電管在不同試驗條件下得到了三條光電流與電壓之間的關系曲線(甲光、乙光、丙光)，如圖3所示。則可推斷出()圖3A甲光的頻率大于乙光的頻率B乙光的波長大于丙光的波長C乙光對應的截止頻率大于丙光的截止頻率D甲光對應的光電子最大初動能大于丙光的光電子最大初動能解析由于是同一光電管，因而不論對哪種光，極限頻率和金屬的逸出功相同，對于甲、乙兩種光，反向截止電壓相同，因而頻率相同，A錯誤；丙光對應的反向截止電壓較大，

12、因而丙光的頻率較高，波長較短，對應的光電子的最大初動能較大，故C、D均錯，B正確。答案B【變式訓練】2.愛因斯坦因提出了光量子概念并成功地解釋光電效應的規(guī)律而獲得1921年諾貝爾物理學獎。某種金屬逸出光電子的最大初動能Ekm與入射光頻率的關系如圖4所示，其中0為極限頻率。從圖中可以確定的是()圖4A逸出功與有關BEkm與入射光強度成正比C當<0時，會逸出光電子D圖中直線的斜率與普朗克常量有關解析由愛因斯坦光電效應方程EkhW0和W0h0(W0為金屬的逸出功)可得，Ekhh0，可見圖象的斜率表示普朗克常量，D正確；只有0時才會發(fā)生光電效應，C錯；金屬的逸出功只和金屬的極限頻率有關，與入射光

13、的頻率無關，A錯；最大初動能取決于入射光的頻率，而與入射光的強度無關，B錯。答案D考點三對光的波粒二象性、物質波的考查光既具有波動性，又具有粒子性，兩者不是孤立的，而是有機的統(tǒng)一體，其表現(xiàn)規(guī)律為：(1)個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)為波動性。(2)頻率越低波動性越顯著，越簡潔看到光的干涉和衍射現(xiàn)象；頻率越高粒子性越顯著，越不簡潔看到光的干涉和衍射現(xiàn)象，而貫穿本事越強。(3)光在傳播過程中往往表現(xiàn)出波動性；在與物質發(fā)生作用時，往往表現(xiàn)為粒子性?！纠?】下列說法正確的是()A有的光是波，有的光是粒子B光子與電子是同樣的一種粒子C光的波長越長，其波動性越顯著；波長越短

14、，其粒子性越顯著D. 射線具有顯著的粒子性，而不具有波動性解析從光的波粒二象性可知：光是同時具有波粒二象性的，只不過在有的狀況下波動性顯著，有的狀況下粒子性顯著。光的波長越長，越簡潔觀看到其顯示波動特征。光子是一種不帶電的微觀粒子，而電子是帶負電的微觀粒子，它們雖然都是微觀粒子，但有本質區(qū)分，故上述選項中正確的是C。答案C【變式訓練】32013·江蘇單科，12C(1)假如一個電子的德布羅意波長和一個中子的相等，則它們的_也相等。A速度 B動能 C動量 D總能量解析由德布羅意波長知二者的動量應相同，故C正確，由pmv可知二者速度不同，Ekmv2，二者動能不同，由Emc2可知總能量也不同

15、，故A、B、D均錯。答案C1(多選)光電效應試驗中，下列表述正確的是()A光照時間越長光電流越大B入射光足夠強就可以有光電流C遏止電壓與入射光的頻率有關D入射光頻率大于極限頻率才能產生光電子解析光電流的大小與光照時間無關，A項錯誤；假如入射光的頻率小于金屬的極限頻率，入射光再強也不會發(fā)生光電效應，B項錯誤；遏止電壓Uc滿足eUchh0，從表達式可知，遏止電壓與入射光的頻率有關，C項正確；只有當入射光的頻率大于極限頻率，才會有光電子逸出，D項正確。答案CD2當用一束紫外線照射鋅板時，產生了光電效應，這時()A鋅板帶負電B有正離子從鋅板逸出C有電子從鋅板逸出D鋅板會吸附空氣中的正離子解析鋅板在紫外

16、線的照射下產生了光電效應，說明鋅板上有光電子飛出，所以鋅板帶正電，C正確，A、B、D錯誤。答案C32014·江蘇卷，12C(1)已知鈣和鉀的截止頻率分別為7.73×1014 Hz和5.44×1014 Hz，在某種單色光的照射下兩種金屬均發(fā)生光電效應，比較它們表面逸出的具有最大初動能的光電子，鈣逸出的光電子具有較大的()A波長 B頻率 C能量 D動量解析由愛因斯坦光電效應方程hW0mv，又由W0h0，可得光電子的最大初動能mvhh0，由于鈣的截止頻率大于鉀的截止頻率，所以鈣逸出的光電子的最大初動能較小，因此它具有較小的能量、頻率和動量，B、C、D錯；又由cf可知光電

17、子頻率較小時，波長較大，A對。答案A4(2014·上海卷，6)在光電效應的試驗結果中，與光的波動理論不沖突的是()A光電效應是瞬時發(fā)生的B全部金屬都存在極限頻率C光電流隨著入射光增加而變大D入射光頻率越大，光電子最大初動能越大解析依據(jù)波動理論，認為只要光照射的時間足夠長、足夠強就能發(fā)生光電效應，且光電子的初動能就大，但試驗中金屬表面沒有溢出電子的試驗結果；光電效應的條件是入射光的頻率大于金屬的極限頻率，發(fā)生是瞬時的，且入射光頻率越大，光電子最大初動能越大，這與光的波動理論相沖突，故A、B、D錯誤。波動理論認為光強度越大，光電流越大；光電效應中認為光強度越大，光子越多，金屬表面溢出的光

18、電子越多，即光電流越大，所以該試驗結果與波動理論不沖突，故C正確。答案C5(多選)(2014·海南卷，17)在光電效應試驗中，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。對于這兩個過程，下列四個物理過程中，肯定不同的是()A遏止電壓B飽和光電流C光電子的最大初動能D逸出功解析同一種單色光照射不同的金屬，入射光的頻率和光子能量肯定相同，金屬逸出功不同，依據(jù)光電效應方程EkmhW0知，最大初動能不同，則遏止電壓不同；同一種單色光照射，入射光的強度相同，所以飽和光電流相同。故選ACD。答案ACD6(2014·江西七校聯(lián)考)用頻率為的光照射光電管陰極時，產生的光電流隨陽

19、極與陰極間所加電壓的變化規(guī)律如圖5所示，Uc為遏止電壓。已知電子電荷量為e，普朗克常量為h，求：圖5(1)光電子的最大初動能Ekm；(2)該光電管發(fā)生光電效應的極限頻率0。解析(1)EkmeUc(2)由光電效應方程有EkmhW其中Wh0解得0答案(1)eUc(2)基本技能練1.如圖1所示，當弧光燈發(fā)出的光經一狹縫后，在鋅板上形成明暗相間的條紋，同時與鋅板相連的驗電器鋁箔有張角，則該試驗()圖1A只能證明光具有波動性B只能證明光具有粒子性C只能證明光能夠發(fā)生衍射D證明光具有波粒二象性解析弧光燈發(fā)出的光經一狹縫后，在鋅板上形成明暗相間的條紋，這是光的衍射，證明白光具有波動性，驗電器鋁箔有張角，說明

20、鋅板發(fā)生了光電效應，則證明白光具有粒子性，所以該試驗證明白光具有波粒二象性，D正確。答案D2在光電效應試驗中，用單色光照射某種金屬表面，有光電子逸出，則光電子的最大初動能取決于入射光的()A頻率 B強度 C照射時間 D光子數(shù)目解析由愛因斯坦光電效應方程EkhW0可知，Ek只與頻率有關，故選項B、C、D錯，選項A正確。答案A3(多選)產生光電效應時，關于逸出光電子的最大初動能Ek，下列說法正確的是()A對于同種金屬，Ek與照射光的強度無關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與光照射的時間成正比D對于同種金屬，Ek與照射光的頻率成線性關系E對于不同種金屬，若照射光頻率不變，

21、Ek與金屬的逸出功成線性關系解析依據(jù)愛因斯坦光電效應方程EkhW0?？傻茫篍k與照射光的強度和照射時間無關，與照射光的頻率成線性關系，與波長不成反比，所以A、D正確，B、C錯誤；對于不同種金屬，金屬的逸出功W0不同，若照射光頻率不變，Ek與W0成線性關系，所以E正確。答案ADE4頻率為的光照射某金屬時，產生光電子的最大初動能為Ekm。改為頻率為2的光照射同一金屬，所產生光電子的最大初動能為(h為普朗克常量)()AEkmh B2Ekm CEkmh DEkm2h解析依據(jù)愛因斯坦光電效應方程得：EkmhW0，若入射光頻率變?yōu)?，則Ekmh·2W02h(hEkm)hEkm，故選C。答案C5.

22、 (多選)如圖2所示，電路中全部元件完好，但光照射到光電管上，靈敏電流計中沒有電流通過，其緣由可能是()圖2A入射光太弱 B入射光波長太長C光照時間短 D電源正、負極接反解析入射光波長太長，入射光的頻率低于截止頻率時，不能發(fā)生光電效應，故選項B正確；電路中電源反接，對光電管加了反向電壓，若該電壓超過了遏止電壓，也沒有光電流產生，故選項D正確。答案BD6(多選)如圖3所示是用光照射某種金屬時逸出的光電子的最大初動能隨入射光頻率的變化圖線(直線與橫軸的交點坐標4.27，與縱軸交點坐標0.5)。由圖可知()圖3A該金屬的截止頻率為4.27×1014HzB該金屬的截止頻率為5.5×

23、1014HzC該圖線的斜率表示普朗克常量D該金屬的逸出功為0.5 eV解析由光電效應方程EkhW0可知，圖中橫軸的截距為該金屬的截止頻率，選項A正確、B錯誤；圖線的斜率表示普朗克常量h，C正確；該金屬的逸出功W0h06.63×1034×4.27×1014J1.77 eV或W0hEk6.63×1034×5.5×1014J0.5 eV1.78 eV，選項D錯誤。答案AC7(多選)下表列出了幾種不同物體在某種速度下的德布羅意波的波長和頻率為1 MHz的無線電波的波長，由表中數(shù)據(jù)可知()質量/kg速度/(m·s1)波長/m彈子球2&

24、#215;1021.0×1023.3×1030電子(100 eV)9.0×10315.0×1061.4×1010無線電波(1 MHz)3.0×1083.3×102A要檢測彈子球的波動性幾乎不行能B無線電波通常狀況下表現(xiàn)出波動性C電子照射到金屬晶體(大小約為1010m)上能觀看到波動性D只有可見光才有波動性解析彈子球的波長相對太小，所以檢測其波動性幾乎不行能，A正確；無線電波波長較長，所以通常表現(xiàn)為波動性，B正確；電子波長與金屬晶體尺度差不多，所以能利用金屬晶體觀看電子的波動性，C正確；由物質波理論知，D錯誤。答案ABC8在光

25、電效應試驗中，某金屬截止頻率相應的波長為0，該金屬的逸出功為_。若用波長為(<0)的單色光做該試驗，則其遏止電壓為_。已知電子的電荷量、真空中的光速和普朗克常量分別為e、c和h。解析由波長、頻率、波速的關系知，該金屬的極限頻率為0，故該金屬的逸出功為h0。設遏止電壓為Uc，則eUc，解得Uc·。答案·(寫為·也可)9如圖4所示電路可爭辯光電效應的規(guī)律。圖中標有A和K的為光電管，其中K為陰極，A為陽極。抱負電流計可檢測通過光電管的電流，抱負電壓表用來指示光電管兩端的電壓?，F(xiàn)接通電源，用光子能量為10.5 eV的光照射陰極K，電流計中有示數(shù)，若將滑動變阻器的滑片

26、P緩慢向右滑動，電流計的讀數(shù)漸漸減小，當滑至某一位置時電流計的讀數(shù)恰好為零，讀出此時電壓表的示數(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_，若增大入射光的強度，電流計的讀數(shù)_(填“為零”或“不為零”)。圖4解析依據(jù)愛因斯坦光電效應方程得：EkhW，EkUe6 eV，解得逸出功W10.5 eV6 eV4.5 eV，若增大入射光的強度，電流計的讀數(shù)仍為零。答案4.5 eV為零力量提高練10(多選)利用金屬晶格(大小約1010m)作為障礙物觀看電子的衍射圖樣，方法是讓電子通過電場加速后，讓電子束照射到金屬晶格上，從而得到電子的衍射圖樣。已知電子質量為m，電荷量為e，初速度為0，加

27、速電壓為U，普朗克常量為h，則下列說法中正確的是()A該試驗說明白電子具有波動性B試驗中電子束的德布羅意波的波長為C加速電壓U越大，電子的衍射現(xiàn)象越明顯D若用相同動能的質子替代電子，衍射現(xiàn)象將更加明顯解析能得到電子的衍射圖樣，說明電子具有波動性，A正確；由德布羅意波的波長公式及動量p，可得，B正確；由可知，加速電壓越大，電子的波長越小，衍射現(xiàn)象就越不明顯，C錯誤；用相同動能的質子替代電子，質子的波長變小，衍射現(xiàn)象與電子相比不明顯，故D錯誤。答案AB11小明用金屬銣為陰極的光電管，觀測光電效應現(xiàn)象，試驗裝置示意如圖5甲所示。已知普朗克常量h6.63×1034J·s。圖5(1)

28、圖甲中電極A為光電管的_(填“陰極”或“陽極”)；(2)試驗中測得銣的遏止電壓Uc與入射光頻率之間的關系如圖乙所示，則銣的截止頻率c_Hz，逸出功W0_J；(3)假照試驗中入射光的頻率7.00×1014Hz，則產生的光電子的最大初動能Ek_J。解析(1)由光電管的結構知，A為陽極。(2)Uc圖象中橫軸的截距表示截止頻率c，逸出功W0hc。(3)由愛因斯坦的光電效應方程EkhW0，可求結果。答案(1)陽極(2)(5.125.18)×1014(3.393.43)×1019(3)(1.211.25)×101912.用不同頻率的光照射某金屬產生光電效應，測量金屬

29、的遏止電壓Uc與入射光頻率，得到Uc­圖象如圖6所示，依據(jù)圖象求出該金屬的截止頻率c_Hz，普朗克常量h_J·s。(已知電子電荷量e1.6×1019C)圖6解析由題圖線可知c5.0×1014Hz，又eUchW0，所以Uc。結合圖線可得kV/Hz，hJ·s6.4×1034J·s。答案5.0×10146.4×103413. (1)爭辯光電效應的電路如圖7所示。用頻率相同、強度不同的光分別照射密封真空管的鈉極板(陰極K)，鈉極板放射出的光電子被陽極A吸取，在電路中形成光電流。下列光電流I與A、K之間的電壓UAK

30、的關系圖象中，正確的是()圖7(2)鈉金屬中的電子吸取光子的能量，從金屬表面逸出，這就是光電子，光電子從金屬表面逸出的過程中，其動量的大小_(選填“增大”、“減小”或“不變”)，緣由是_。(3)已知氫原子處在第一、其次激發(fā)態(tài)的能級分別為3.4 eV和1.51 eV，金屬鈉的截止頻率為5.53×1014Hz，普朗克常量h6.63×1034J·s，請通過計算推斷，氫原子從其次激發(fā)態(tài)躍遷到第一激發(fā)態(tài)過程中發(fā)出的光照射金屬鈉板，能否發(fā)生光電效應。解析(1)設遏止電壓為UKA，由光電效應規(guī)律知eUKAmv2hW0，因都是頻率相同的光照射鈉極板，即、W0均相同，故強光和弱光的

31、遏止電壓相同；當UAK0時，強光的光電流應大于弱光的光電流。所以C對。(2)由于電子從金屬表面逸出的過程中受到金屬表面層中力的阻礙作用，所以其動量會減小。(3)氫原子放出的光子能量EE3E2，代入數(shù)據(jù)得E1.89 eV。金屬鈉的逸出功W0hc，代入數(shù)據(jù)得W02.3 eV。由于E<W0，所以不能發(fā)生光電效應。答案(1)C(2)減小光電子受到金屬表面層中力的阻礙作用(或需要克服逸出功)(3)見解析第3課時原子結構原子核知 識 梳 理學問點一、氫原子光譜、氫原子的能級、能級公式1原子的核式結構(1)電子的發(fā)覺：英國物理學家湯姆孫發(fā)覺了電子。(2)粒子散射試驗：19091911年，英國物理學家盧

32、瑟福和他的助手進行了用粒子轟擊金箔的試驗，試驗發(fā)覺絕大多數(shù)粒子穿過金箔后基本上仍沿原來方向前進，但有少數(shù)粒子發(fā)生了大角度偏轉，偏轉的角度甚至大于90°，也就是說它們幾乎被“撞”了回來。(3)原子的核式結構模型：在原子中心有一個很小的核，原子全部的正電荷和幾乎全部質量都集中在核里，帶負電的電子在核外空間繞核旋轉。2光譜(1)光譜用光柵或棱鏡可以把光按波長開放，獲得光的波長(頻率)和強度分布的記錄，即光譜。(2)光譜分類有些光譜是一條條的亮線，這樣的光譜叫做線狀譜。有的光譜是連在一起的光帶，這樣的光譜叫做連續(xù)譜。(3)氫原子光譜的試驗規(guī)律巴耳末線系是氫原子光譜在可見光區(qū)的譜線，其波長公式

33、R，(n3,4,5，)，R是里德伯常量，R1.10×107 m1，n為量子數(shù)。3玻爾理論(1)定態(tài)：原子只能處于一系列不連續(xù)的能量狀態(tài)中，在這些能量狀態(tài)中原子是穩(wěn)定的，電子雖然繞核運動，但并不向外輻射能量。(2)躍遷：原子從一種定態(tài)躍遷到另一種定態(tài)時，它輻射或吸取肯定頻率的光子，光子的能量由這兩個定態(tài)的能量差打算，即hEmEn。(h是普朗克常量，h6.63×1034 J·s)(3)軌道：原子的不同能量狀態(tài)跟電子在不同的圓周軌道繞核運動相對應。原子的定態(tài)是不連續(xù)的，因此電子的可能軌道也是不連續(xù)的。4氫原子的能級、能級公式(1)氫原子的能級能級圖如圖1所示圖1(2)氫

34、原子的能級和軌道半徑氫原子的能級公式：EnE1 (n1,2,3，)，其中E1為基態(tài)能量，其數(shù)值為E113.6 eV。氫原子的半徑公式：rnn2r1 (n1,2,3，)，其中r1為基態(tài)半徑，又稱玻爾半徑，其數(shù)值為r10.53×1010 m。學問點二、原子核的組成、放射性、原子核的衰變、半衰期、放射性同位素1原子核的組成：原子核是由質子和中子組成的，原子核的電荷數(shù)等于核內的質子數(shù)。2自然放射現(xiàn)象(1)自然放射現(xiàn)象元素自發(fā)地放出射線的現(xiàn)象，首先由貝克勒爾發(fā)覺。自然放射現(xiàn)象的發(fā)覺，說明原子核具有簡單的結構。(2)放射性和放射性元素物質放射某種看不見的射線的性質叫放射性。具有放射性的元素叫放射

35、性元素。(3)三種射線：放射性元素放射出的射線共有三種，分別是射線、射線、射線。(4)放射性同位素的應用與防護放射性同位素：有自然放射性同位素和人工放射性同位素兩類，放射性同位素的化學性質相同。應用：消退靜電、工業(yè)探傷、作示蹤原子等。防護：防止放射性對人體組織的損害。3原子核的衰變(1)衰變：原子核放出粒子或粒子，變成另一種原子核的變化稱為原子核的衰變。(2)分類衰變：XYHe衰變：XYe(3)半衰期：放射性元素的原子核有半數(shù)發(fā)生衰變所需的時間。半衰期由原子核內部的因素打算，跟原子所處的物理、化學狀態(tài)無關。學問點三、核力、結合能、質量虧損1核力(1)定義：原子核內部，核子間所特有的相互作用力。

36、(2)特點：核力是強相互作用的一種表現(xiàn)；核力是短程力，作用范圍在1.5×1015m之內；每個核子只跟它的相鄰核子間才有核力作用。2結合能核子結合為原子核時釋放的能量或原子核分解為核子時吸取的能量，叫做原子核的結合能，亦稱核能。3比結合能(1)定義：原子核的結合能與核子數(shù)之比，稱做比結合能，也叫平均結合能。(2)特點：不同原子核的比結合能不同，原子核的比結合能越大，表示原子核中核子結合得越堅固，原子核越穩(wěn)定。4質能方程、質量虧損愛因斯坦質能方程Emc2，原子核的質量必定比組成它的核子的質量和要小m，這就是質量虧損。由質量虧損可求出釋放的核能Emc2。學問點四、裂變反應和聚變反應、裂變反

37、應堆核反應方程1重核裂變(1)定義：質量數(shù)較大的原子核受到高能粒子的轟擊而分裂成幾個質量數(shù)較小的原子核的過程。(2)典型的裂變反應方程：UnKrBa3n。(3)鏈式反應：由重核裂變產生的中子使裂變反應一代接一代連續(xù)下去的過程。(4)臨界體積和臨界質量：裂變物質能夠發(fā)生鏈式反應的最小體積及其相應的質量。(5)裂變的應用：原子彈、核反應堆。(6)反應堆構造：核燃料、減速劑、鎘棒、防護層。2輕核聚變(1)定義：兩輕核結合成質量較大的核的反應過程。輕核聚變反應必需在高溫下進行，因此又叫熱核反應。(2)典型的聚變反應方程：HHHen17.6 MeV思維深化推斷正誤，正確的畫“”，錯誤的畫“×”

38、。(1)粒子散射試驗說明白原子的正電荷和絕大部分質量集中在一個很小的核上。()(2)氫原子由能量為En的定態(tài)向低能級躍遷時，氫原子輻射的光子能量為hEn。()(3)氡的半衰期為3.8天，若取4個氡原子核，經7.6天后就剩下一個原子核了。()(4)核反應遵循質量數(shù)守恒而不是質量守恒，同時遵循電荷數(shù)守恒。()(5)愛因斯坦質能方程反映了物體的質量就是能量，它們之間可以相互轉化。()答案(1)(2)×(3)×(4)(5)×題 組 自 測題組一原子的核式結構模型1(多選)關于原子結構，下列說法正確的是()A玻爾原子模型能很好地解釋氫原子光譜的試驗規(guī)律B盧瑟福核式結構模型可

39、以很好地解釋原子的穩(wěn)定性C盧瑟福的粒子散射試驗表明原子內部存在帶負電的電子D盧瑟福的粒子散射試驗否定了湯姆孫關于原子結構的“西瓜模型”解析玻爾提出的原子模型能很好地解釋氫原子光譜的試驗規(guī)律；盧瑟福核式結構模型不能解釋原子的穩(wěn)定性；盧瑟福的粒子散射試驗表明原子具有核式結構，否定了湯姆孫關于原子結構的“西瓜模型”，故A、D正確，B、C錯誤。答案AD2在盧瑟福粒子散射試驗中，金箔中的原子核可以看作靜止不動，下列各圖畫出的是其中兩個粒子經受金箔散射過程的徑跡，其中正確的是()解析金箔中的原子核與粒子都帶正電，粒子接近原子核過程中受到斥力而不是引力作用，A、D錯誤；由原子核對粒子的斥力作用及物體做曲線運

40、動的條件，知曲線軌跡的凹側應指向受力一方，選項B錯、C對。答案C題組二氫原子能級及能級躍遷3.圖2所示為氫原子的四個能級，其中E1為基態(tài)，若氫原子A處于激發(fā)態(tài)E2，氫原子B處于激發(fā)態(tài)E3，則下列說法正確的是()圖2A原子A可能輻射出3種頻率的光子B原子B可能輻射出3種頻率的光子C原子A能夠吸取原子B發(fā)出的光子并躍遷到能級E4D原子B能夠吸取原子A發(fā)出的光子并躍遷到能級E4解析原子A從激發(fā)態(tài)E2躍遷到E1，只輻射一種頻率的光子，A錯。原子B從激發(fā)態(tài)E3躍遷到基態(tài)E1可能輻射三種頻率的光子，B對。由原子能級躍遷理論可知，原子A可能吸取原子B由E3躍遷到E2時放出的光子并躍遷到E3，但不能躍遷到E4

41、，C錯。A原子發(fā)出的光子能量EE2E1大于E4E3，故原子B不行能躍遷到能級E4，D錯。答案B4.依據(jù)玻爾原子結構理論，氦離子(He)的能級圖如圖3所示。電子處在n3軌道上比處在n5軌道上離氦核的距離_(選填“近”或“遠”)。當大量He處在n4的激發(fā)態(tài)時，由于躍遷所放射的譜線有_條。圖3解析依據(jù)玻爾原子理論，量子數(shù)n越小，軌道越靠近原子核，所以n3比n5的軌道離原子核近，大量處于n4激發(fā)態(tài)的原子躍遷一共有6種情形，即產生6條譜線。答案近6題組三原子核的衰變及核反應方程5(多選)在下列4個核反應方程中，X表示粒子的是()A.PSiX B.UThXC.AlXMgH D.AlXPn解析依據(jù)質量數(shù)守恒

42、和電荷數(shù)守恒可知，四個選項中的X分別代表：e、He、n、He，選項B、D正確。答案BD6.U經過m次衰變和n次衰變，變成Pb，則()Am7，n3 Bm7，n4Cm14，n9 Dm14，n18解析衰變過程滿足質量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒。寫出核反應方程：UPbmHene依據(jù)質量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒列出方程2352074m,92822mn解得m7，n4，故選項B正確，選項A、C、D錯誤。答案B7恒星向外輻射的能量來自于其內部發(fā)生的各種熱核反應，當溫度達到108 K時，可以發(fā)生“氦燃燒”。完成“氦燃燒”的核反應方程：He_Be。Be是一種不穩(wěn)定的粒子，其半衰期為2.6×1016s?？隙ㄙ|量的Be，

43、經7.8×1016s后所剩Be占開頭時的_。解析由質量數(shù)、電荷數(shù)守恒HeHeBe在t7.8×1016s時間內，原子核衰變的次數(shù)n3故mm0答案He(或)或(12.5%)題組四質量虧損及核能的計算8(多選)2013·新課標全國卷，35(1)關于原子核的結合能，下列說法正確的是()A原子核的結合能等于使其完全分解成自由核子所需的最小能量B一重原子核衰變成粒子和另一原子核，衰變產物的結合能之和肯定大于原來重核的結合能C銫原子核(Cs)的結合能小于鉛原子核(Pb)的結合能D比結合能越大，原子核越不穩(wěn)定E自由核子組成原子核時，其質量虧損所對應的能量大于該原子核的結合能解析由

44、原子核的結合能定義可知，原子核分解成自由核子時所需的最小能量為原子核的結合能，選項A正確；重原子核的核子平均質量大于輕原子核的平均質量，因此原子核衰變產物的結合能之和肯定大于衰變前的結合能，選項B正確；銫原子核的核子數(shù)少，因此其結合能小，選項C正確；比結合能越大的原子核越穩(wěn)定，選項D錯誤；自由核子組成原子核時，其質量虧損所對應的能量等于該原子核的結合能，選項E錯誤。答案ABC9當前，發(fā)電站溫室氣體排放問題引起了越來越多的關注，相比煤炭等傳統(tǒng)能源，核電能夠大幅降低二氧化碳、二氧化硫、氮氧化物和粉塵等物質的排放，已成為世界快速進展的電力工業(yè)。經寬敞科技工作者的不懈努力，我國的核電技術已進入世界的先

45、進行列，世界各地現(xiàn)在正在興建的核電反應堆達到57座，我國以20座名列第一。核電站的最核心部分是核反應堆，核反應堆中的燃料U產生裂變，在短時間內釋放出大量的核能可供人類利用。核反應堆中的鎘棒起_作用，核反應方程應為U_KrBa3n。若其質量分別為mU390.313 9×1027 kg，mn1.674 9×1027 kg，mBa234.001 6×1027 kg，mKr152.604 7×1027 kg，核反應中釋放的能量為E_ J。解析把握中子數(shù)可以把握反應速度；mmUmnmBamKr3mn0.357 8×1027 kg，Emc23.22

46、5;1011 J。答案吸取中子把握核反應速度n3.22×1011考點一氫原子能級及能級躍遷1定態(tài)間的躍遷滿足能級差(1)從低能級(n小)高能級(n大)吸取能量。hEn大En小(2)從高能級(n大)低能級(n小)放出能量。hEn大En小2電離電離態(tài)與電離能電離態(tài)：n，E0基態(tài)電離態(tài)：E吸0(13.6 eV)13.6 eV電離能。n2電離態(tài)：E吸0E23.4 eV如吸取能量足夠大，克服電離能后，獲得自由的電子還攜帶動能?！纠?】(多選) (2014·山東卷，39)氫原子能級如圖4，當氫原子從n3躍遷到n2的能級時，輻射光的波長為656 nm。以下推斷正確的是()圖4A氫原子從n

47、2躍遷到n1的能級時，輻射光的波長大于656 nmB用波長為325 nm的光照射，可使氫原子從n1躍遷到n2的能級C一群處于n3能級上的氫原子向低能級躍遷時最多產生3種譜線D用波長為633 nm的光照射，不能使氫原子從n2躍遷到n3的能級解析由玻爾的能級躍遷公式EmEnhh得：E3E2h，E2E1h，又1656 nm，結合能級圖上的能級值解得2122 nm<656 nm，故A、B均錯，D對；依據(jù)C3可知，一群處于n3能級氫原子向低級躍遷，輻射的光子頻率最多3種，故C對。答案CD解答氫原子能級圖與原子躍遷問題應留意：(1)能級之間發(fā)生躍遷時放出(吸取)光子的頻率由hEmEn求得。若求波長可

48、由公式c求得。(2)一個氫原子躍遷發(fā)出可能的光譜線條數(shù)最多為(n1)。(3)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)學中的組合學問求解：NC。利用能級圖求解：在氫原子能級圖中將氫原子躍遷的各種可能狀況一一畫出，然后相加?！咀兪接柧殹?如圖5所示是某原子的能級圖，a、b、c為原子躍遷所發(fā)出的三種波長的光。在下列該原子光譜的各選項中，譜線從左向右的波長依次增大，則正確的是()圖5解析依據(jù)玻爾的原子躍遷公式hEmEn可知，兩個能級間的能量差值越大，輻射光的波長越短，從圖中可看出，能量差值最大的是E3E1，輻射光的波長a最短，能量差值最小的是E3E2，輻射光的波長b最長，所以譜線從左向右

49、的波長依次增大的是a、c、b，C正確。答案C考點二原子核的衰變及半衰期1衰變規(guī)律及實質(1)衰變和衰變的比較衰變類型衰變衰變衰變方程XYHeXYe衰變實質2個質子和2個中子結合成一個整體射出中子轉化為質子和電子2H2nHenHe衰變規(guī)律電荷數(shù)守恒、質量數(shù)守恒(2)射線：射線經常是伴隨著衰變或衰變同時產生的。2.半衰期半衰期的計算：依據(jù)半衰期的概念，可總結出公式。N余N原t/，m余m原t/。式中N原、m原表示衰變前的放射性元素的原子數(shù)和質量，N余、m余表示衰變后尚未發(fā)生衰變的放射性元素的原子數(shù)和質量，t表示衰變時間，表示半衰期。3衰變次數(shù)的確定方法由于衰變對質量數(shù)無影響，可先由質量數(shù)的轉變確定衰

50、變的次數(shù)，然后再依據(jù)衰變規(guī)律確定衰變的次數(shù)?！纠?】(多選)(2014·新課標全國卷，35)關于自然放射性，下列說法正確的是()A全部元素都可能發(fā)生衰變B放射性元素的半衰期與外界的溫度無關C放射性元素與別的元素形成化合物時仍具有放射性D、和三種射線中，射線的穿透力量最強E一個原子核在一次衰變中可同時放出、和三種射線解析只有原子序號超過83的元素才能發(fā)生衰變，選項A錯；半衰期由原子核內部的結構打算，與外界溫度無關，選項B對；放射性來自于原子核內部，與其形成的化合物無關，選項C對；、三種射線中，射線能量最高，穿透力量最強，選項D對；一個原子核在一次衰變中要么是衰變、要么是衰變，同時伴隨射

51、線的產生，選項E錯。答案BCD【變式訓練】2.U衰變?yōu)镽n要經過m次衰變和n次衰變，則m、n分別為()A2、4 B4、2 C4、6 D16、6解析由質量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒得：2382224m，92862mn，聯(lián)立解得：m4，n2。答案B考點三核反應方程及核反應類型核反應的四種類型類型可控性核反應方程典例衰變衰變自發(fā)UThHe衰變自發(fā)ThPae人工轉變人工把握NHeOH(盧瑟福發(fā)覺質子)HeBeCn(查德威克發(fā)覺中子)AlHePn約里奧·居里夫婦發(fā)覺放射性同位素，同時發(fā)覺正電子PSie重核裂變比較簡潔進行人工把握UnBaKr3nUnXeSr10n輕核聚變很難把握HHHen【例3】(20

52、14·上海卷，2)核反應方程BeHe6CX中的X表示()A質子 B電子 C光子 D中子解析設X的質子數(shù)為m，質量數(shù)為n。則有42m6,9412n，所以m0，n1，即X為中子，故A、B、C錯誤，D正確。答案D【變式訓練】3(多選)能源是社會進展的基礎，進展核能是解決能源問題的途徑之一。下列釋放核能的反應方程，表述正確的有()A.HHHen是核聚變反應B.HHHen是衰變C.92Un56BaKr3n是核裂變反應D.92Un54XeSr2n是衰變解析衰變時釋放出電子(01e)，衰變時釋放出氦原子核(He)，可知選項B、D錯誤；選項A中一個氚核和一個氘核結合成一個氦核并釋放出一個中子是典型的核聚變反應；選項C中一個U 235原子核吸取一個中子，生成一個Ba原子核和一個Kr原子核并釋放出三個中子是核裂變反應，A、C正確。答案AC考點四質量虧損及核能的計算1核能(1)核子在結合成原子核時消滅質量虧損m，其能量也要相應削減，即Emc2。(2)原子核分解成核子時要吸取肯定的能量，相應的質量增加m，吸取的能量為Emc2。2核能釋放的兩種途徑的理解(1)使較重的核分裂成中等大小的核。(2)較小的核結合成中等大小的核，核子的比結合能都會增加，都可以釋放能量?！纠?】(2014·北京卷，14)質子、中子和氘核的質量分別為m1、m2和m3，當一個質