高考物理(2021年)二輪復習專題五光電效應原子結構和原子核學案

1、專題五光電效應原子構造和原子核知識必備光電效應的實驗規(guī)律任何一種金屬都有一個極限頻次，入射光的頻次必定大于這個頻次，才能產生光電效應。光電子的最大初動能與入射光的強度沒關，只隨入射光的頻次增大而增大。(3)入射光照射到金屬板上時，光電子的發(fā)射幾乎是剎時的，一般不會高出109s。當入射光的頻次大于極限頻次時，光電流的強度與入射光的強度成正比。2.(2020-2021學年學科教研組精選匯編)光電效應方程12(1)光電子的最大初動能跟入射光子的能量h和逸出功W0的關系為：2mvhW0。W0極限頻次：ch。最大初動能與阻擋電壓的關系：EkeUc。氫原子能級圖圖1能級圖：如圖1所示。輻射條件：hEmEn

2、。(3)輻射光譜線條數(shù)：一群氫原子處于量子數(shù)為n的激發(fā)態(tài)時，可能輻射出的光譜線條數(shù)：N2n（1）Cn。2核反應(1)愛因斯坦質能方程：2。Emc(2)兩種衰變：衰變：238234492U90Th2He。衰變：234234090911(3)144171人工轉變：7N2He8O1H(發(fā)現(xiàn)質子的核反應)1(4)重核裂變：2351141921)，92U0n56Ba36Kr30n，在必然條件下(大于臨界質量、高出臨界體積裂變反應會連續(xù)不斷地進行下去，這就是鏈式反應。(5)輕核聚變：21H31H42He10n(需要幾百萬度高溫，所以又叫熱核反應)。備考策略本專題察看的重點應為原子躍遷及能級問題、核反應方程

3、、核能的計算等，題型為選擇題。必定切記的“3個主要實驗現(xiàn)象”光電效應現(xiàn)象。粒子散射實驗。天然放射現(xiàn)象。2.(2020-2021學年學科教研組精選匯編)必定掌握的“2類方程”衰變方程；(2)核反應方程。必定明確的“3個易錯易混點”能級躍遷時吸取光子的能量和吸取實物粒子的能量是不同樣的。半衰期是統(tǒng)計規(guī)律，對單個原子核沒心義。射線是陪伴著衰變、衰變而產生的能量形式。必定掌握核能的兩種計算方法書寫核反計算質量利用2Emc應方程損失m計算釋放的核能(1)依照Emc2計算，計算時m的單位是“kg”，c的單位是“m/s”，E的單位是“J”。(2)依照Em931.5MeV計算。因1原子質量單位(u)相當于93

4、1.5MeV的能量，所以計算時的單位是“u”，E的單位是“MeV”。m光電效應能級躍遷【真題示例】(多項選擇)(2017全國卷，19)在光電效應實驗中，分別用頻次為a、b的單色光a、b照射到同種金屬上，測得相應的阻擋電壓分別為U和U，光電子的最大初動能分ab別為ka和kb。h為普朗克常量。以下說法正確的選項是()EEA.若ab，則必然有UaUbB.若ab，則必然有EkaEkb2C.若UaUb，則必然有EkaEkbD.若ab，則必然有haEkahbEkb剖析由愛因斯坦光電效應方程得kmh0，由動能定理得km，若用、b單色光照EWEeUa射同種金屬時，逸出功0同樣。當ab時，必然有kakb，ab，

5、應選項A錯誤，BWEEUU正確；若UU，則必然有EkEk，應選項C正確；因逸出功同樣，有W0hEkhbababaaEkb，應選項D錯誤。答案BC真題感悟本考點主要察看：(1)光電效應、極限頻次、阻擋電壓等見解；(2)光電效應規(guī)律；(3)光電效應方程；(4)察看氫原子構造；(5)聯(lián)合能級圖察看能級躍遷規(guī)律。展望1對光電效應規(guī)律的理解展望2光電效應方程的應用展望3氫原子能級躍遷1.某光源發(fā)出的光由不同樣波長的光組成，不同樣波長的光的強度如圖2所示，表中給出了一些資料的極限波長，用該光源發(fā)出的光照射表中資料()圖2資料鈉銅鉑極限波長(nm)541268196A.僅鈉能產生光電子B.僅鈉、銅能產生光電

6、子C.僅銅、鉑能產生光電子D.都能產生光電子剖析由題圖可知，該光源發(fā)出的光的波長大概在20nm到440nm之間，而三種資料中，極限頻次最大的鉑的極限波長是196nm，大于20nm，所以該光源能使三種資料都產生光電效3應，選項D正確。答案D2.(2020-2021學年學科教研組精選匯編)(多項選擇)如圖3所示是某金屬在光的照射下，光電子1的最大初動能Ek與入射光的波長的倒數(shù)()的關系圖象，由圖象可知()圖3A.圖象中的0是產生光電效應的最小波長B.普朗克常量和光速的乘積hcE0C.該金屬的逸出功等于E0D.若入射光的波長為3，產生的光電子的最大初動能為2E剖析圖象中的0是產生光電效應的最大波長，

7、選項A錯誤；依照愛因斯坦光電效應方程，光電子的最大初動能k與入射光的波長的倒數(shù)1的關系圖象對應的函數(shù)關系式為k1EEhc，由圖象可知k0時，hcE0，選項B正確；由k1，并聯(lián)合關系圖象可得該WEEhcW011金屬的逸出功WE，選項C錯誤；若入射光的波長為3，由EkhcW，解得EkhcW3EE2E，即產生的光電子的最大初動能為2E，選項D正確。答案BD3.(多項選擇)(2017北京二模)圖4為氫原子能級表示圖的一部分，則氫原子()圖4A.處于不同樣能級時，核外電子在各處出現(xiàn)的概率是同樣的B.一群氫原子從n5能級向低能級躍遷時最多能發(fā)出10種頻次的光C.從n4能級躍遷到n3能級比從n3能級躍遷到n

8、2能級輻射出電磁波的波長長D.處于基態(tài)的氫原子和擁有13.6eV能量的電子發(fā)生碰撞時碰巧電離4剖析處于不同樣能級時，核外電子在各處出現(xiàn)的概率是不同樣樣的，故A項錯誤；從n5能級hc向低能級躍遷時，最多能發(fā)出10種頻次的光子，故B正確；光子能量Eh，由能級表示圖知E4332，故C項正確；處于基態(tài)的氫原子若碰巧電離需要吸收13.6eV能量，因電子與氫原子碰撞時一般氫原子不會吸取電子的全部能量，故D項錯誤。答案BC練后檢討辦理光電效應問題的兩條線索光的強度大光子數(shù)目多發(fā)射光電子數(shù)多光電流大。光子頻次高光子能量大產生光電子的最大初動能大。2.(2020-2021學年學科教研組精選匯編)解決氫原子能級躍

9、遷問題的三點技巧原子躍遷時，所吸取或釋放的光子能量只能等于兩能級之間的能量差。(2)原子電離時，所吸取的能量能夠大于或等于某一能級能量的絕對值，節(jié)余能量為自由電子的動能。(3)一群原子和一個原子不同樣，它們的核外電子向基態(tài)躍遷時發(fā)射光子的種類2NCnn（1）n。2衰變、核反應與核能的計算【真題示例1】(2017全國卷，15)一靜止的鈾核放出一個粒子衰變成釷核，衰變方2382344程為92U90Th2He，以下說法正確的選項是()A.衰變后釷核的動能等于粒子的動能B.衰變后釷核的動量大小等于粒子的動量大小C.鈾核的半衰期等于其放出一個粒子所經(jīng)歷的時間衰變后粒子與釷核的質量之和等于衰變前鈾核的質量

10、剖析靜止的鈾核在衰變過程中，知足動量守恒的條件，依照動量守恒定律得pp0，Th即釷核的動量和粒子的動量大小相等，方向相反，選項kp22mA錯誤；半衰期的定義是統(tǒng)計規(guī)律，關于一個粒子不合用，選項C錯誤；鈾核在衰變過程中，陪伴著必然的能量放出，即衰變過程中有必然的質量損失，故衰變后粒子與釷核的質量之和小于衰變前鈾核的質量，選項D錯誤。答案B5【真題示例2】(2017全國卷，17)大科學工程“人造太陽”主若是將氘核聚變反應釋放的能量用來發(fā)電。氘核聚變反應方程是：22312的質量為2.(2020-2021學HHHen。已知H11201年學科教研組精選匯編)0136u，23He的質量為3.0150u，0

11、1n的質量為1.0087u，1u931MeV/c2。氘核聚變反應中釋放的核能約為()A.3.7MeVB.3.3MeVC.2.(2020-2021學年學科教研組精選匯編)7MeVD.0.93MeV剖析依照質能方程，釋放的核能E2m2mHmHemn0.0035u，則E0.003mc，5931MeV3.2585MeV3.3MeV，故B正確，A、C、D錯誤。答案B真題感悟本考點主要察看：原子核的衰變及對三種射線實質的理解和應用。半衰期、核反應方程及核能計算。展望1原子核的衰變及半衰期展望2察看三種射線的特點展望3核反應方程展望4核能的計算1.(多項選擇)靜止的鐳原子核22688Ra經(jīng)一次衰變后變成一個

12、新核Rn。則以下有關說法正確的是()A.該衰變方程為2262224He88Ra86Rn2B.若該元素的半衰期為，則經(jīng)過2的時間，2kg的22688Ra中已有1.5kg已經(jīng)發(fā)生了衰變C.跟著該元素樣品的不斷衰變，剩下未衰變的原子核22688Ra越來越少，其半衰期也變短若把該元素放到密閉的容器中，則能夠減慢它的衰變速度1t剖析由鐳的衰變方程2262224He，可判斷A正確；由mm，可知，t288Ra86Rn220時，m0.5kg，則已經(jīng)衰變的鐳為m衰2kg0.5kg1.5kg，B正確；放射性元素衰變6的快慢是由原子核內部自己因素決定的，跟原子所處的化學狀態(tài)和外面條件沒有關系，C、D錯誤。答案AB2

13、.(2020-2021學年學科教研組精選匯編)如圖5所示，一天然放射性物質發(fā)出三種射線，經(jīng)過一個勻強電場和勻強磁場共存的地區(qū)(方向以以下圖)。調整電場強度E和磁感覺強度B的大小，使得在MN上只有兩個點碰到射線的照射，則下面判斷正確的選項是()圖5A.射到b點的必然是射線B.射到b點的必然是射線C.射到b點的必然是射線或射線D.射到b點的必然是射線剖析射線不帶電，在電場和磁場中它都不受力的作用，只能射到a點，選項D錯誤；調整E和B的大小，既能夠使帶正電的射線沿直線前進，也能夠使帶負電的射線沿直線前進，沿直線前進的條件是電場力與洛倫茲力平衡，即qEqBv。已知粒子的速度比粒子的速度小得多，當粒子沿

14、直線前進時，速度較大的粒子向右偏轉；當粒子沿直線前進時，速度較小的粒子也向右偏轉，應選項C正確，A、B錯誤。答案C3.(多項選擇)以下核反應種類正確的選項是()A.23892U23490Th24He衰變B.144171H輕核聚變72812351140941C.92U0n54Xe38Sr20n重核裂變3241輕核聚變1120剖析衰變的反應物只有一個，生成物有402He或1e；重核裂變的反應物是重核和中子，生成中等質量的核并再次放出多其中子；輕核聚變是輕核合成為中等質量的核，故屬于衰變的是A；屬于裂變的是C；屬于聚變的是D。答案ACD723423414.氘核1H和氚核1H聯(lián)合成氦核2He的核反應方

15、程以下：1H1H2He0n17.6MeV，以下說法正確的選項是()A.這個核反應稱為人工核反應B.要發(fā)生這樣的核反應，需要將反應物質的溫度加熱到幾百萬開爾文，式中17.6MeV是核反應中吸取的能量C.核反應后生成物的總質量比核反應前物質的總質量減少了3.11029kgD.核反應后生成物的總質量比核反應前物質的總質量增加了3.11029kg2341或熱核反應)，選項A錯誤；17.6MeV剖析1H1H2He0n17.6MeV為輕核聚變反應(是反應中釋放出的能量，選項B錯誤；由2可知，質量減少E29kg，mc23.110c選項C正確，D錯誤。答案C課時追蹤訓練一、選擇題(18題為單項選擇題，915題

16、為多項選擇題)人們在研究原子構造時提出過很多模型，其中比較出名的是棗糕模型和核式構造模型，它們的模型表示圖如圖1所示。以下說法中正確的選項是()圖1粒子散射實驗與棗糕模型和核式構造模型的成立沒關科學家經(jīng)過粒子散射實驗否認了棗糕模型，成立了核式構造模型科學家經(jīng)過粒子散射實驗否認了核式構造模型，成立了棗糕模型科學家經(jīng)過粒子散射實驗否認了棗糕模型和核式構造模型，成立了玻爾的原子模型剖析粒子散射實驗與核式構造模型的成立有關，經(jīng)過該實驗，否認了棗糕模型，成立了核式構造模型。答案B82.(2020-2021學年學科教研組精選匯編)以下表述正確的選項是()414173A.HeNOX中，X表示He2782B.

17、21H31H42He10n是重核裂變的核反應方程放射性元素的半衰期與原子所處的化學狀態(tài)沒關D.衰變中放出的射線是核外電子擺脫原子核的拘束而形成的1剖析核反應方程的書寫應依照質量數(shù)和電荷數(shù)守恒，X應為1H，所以A選項錯誤；B選項的核反應方程為輕核聚變方程，所以B選項錯誤；放射性元素的半衰期只與元素自己構造有關，與其他因素沒關，所以C選項正確；衰變中放出的射線是由核內中子轉變成一個質子和電子形成的，所以D選項錯誤。答案C3.如圖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，則以下說法正確的選項是()圖2A.原子A可能輻射出3種頻次的光子B.原子B可能輻

18、射出3種頻次的光子C.原子A能夠吸取原子B發(fā)出的光子并躍遷到能級E1D.原子B能夠吸取原子A發(fā)出的光子并躍遷到能級E4剖析原子A處于激發(fā)態(tài)E2，所以其輻射光子頻次數(shù)目只能有1種，A錯誤；原子B處于n23的能級，能輻射出Cn3種頻次的光子，B正確；據(jù)氫原子能級的量子性、吸取光子必定知足hEmEn，故C、D錯誤。答案B4.鈾是常用的一種核燃料，若它的原子核發(fā)生了以下的裂變反應；23592U01n201n則aabb可能是()1409314192A.54Xe36KrB.56Ba36Kr1419314094C.56Ba38SrD.54Xe38Sr剖析依照核反應中的質量數(shù)守恒可知，ab的質量數(shù)應為2351

19、2234，質子數(shù)應為992，A項中的質量數(shù)為14093233，B項中質量數(shù)是14192233，C項中質量數(shù)為14193234，質子數(shù)為563894，D項中質量數(shù)為14094234，質子數(shù)為543892，綜上可知，答案為D。答案D5.將半衰期為5天、質量為64g的鉍分紅四份分別投入：(1)張口容器中；(2)100atm的密封容器中；(3)100的開水中；(4)與其他元素形成化合物。經(jīng)10天后，四種情況下剩下的鉍的質量分別為m1、m2、m3、m4，則()m1m2m3m44gm1m2m34g，m4m2m3m4，m14gm14g，其他無法知道剖析放射性元素的半衰期是必然的，與放射性元素所處的物理環(huán)境和

20、化學環(huán)境沒關，故四1105種情況下鉍節(jié)余的質量相等，節(jié)余的鉍的質量為余g4g，所以A正確。m162答案A6.研究放射性元素射線性質的實驗裝置如圖3所示。兩塊平行放置的金屬板A、B分別與電源的兩極a、b連結，放射源發(fā)出的射線從其上方小孔向外射出。則()圖3A.a為電源正極，抵達A板的為射線B.a為電源正極，抵達A板的為射線C.a為電源負極，抵達A板的為射線D.a為電源負極，抵達A板的為射線1剖析射線為高速電子流，質量約為質子質量的1800，速度湊近光速；射線為氦核流，1射線偏轉的軌跡曲率半徑小于射線的曲率半徑，速度約為光速的。在同一電場中，1010由圖知，向左偏的為射線，向右偏的為射線，即抵達A

21、板的為射線；因粒子帶正電，向右偏轉，說明電場方向水平向右，那么a為電源正極，故B正確，A、C、D錯誤。答案B7.圖4甲所示為氫原子的能級，圖乙為氫原子的光譜。已知譜線a是氫原子從4的能級躍n遷到n2能級時的輻射光，則譜線b可能是氫原子_時的輻射光。()圖4A.從n5的能級躍遷到n3的能級B.從n4的能級躍遷到n3的能級C.從n5的能級躍遷到n2的能級D.從n3的能級躍遷到n2的能級答案C8.以下說法正確的選項是()A.天然放射性元素23220890Th(釷)經(jīng)過4次衰變和8次衰變變成82Pb(鉛)B.衰變產生的射線穿透能力最強C.質子、中子、粒子的質量分別是m1、m2、m3，質子和中子聯(lián)合成一

22、個粒子，釋放的能量是(2m12m2m3)c2由愛因斯坦質能方程可知，質量和能量能夠相互轉變剖析232208n天然放射性元素90Th(釷)衰變變成82Pb，依照質量數(shù)守恒和質子數(shù)守恒，需要經(jīng)過2322082326次衰變、經(jīng)過m2n(9082)4次衰變，即天然放射性元素90Th(釷)4經(jīng)過6次衰變和4次衰變變成20882Pb(鉛)，選項A錯誤；衰變產生的射線電離能力最強，穿透能力最弱，選項B錯誤；質子和中子聯(lián)合成一個粒子，需要兩個質子和兩個中子，質量損失m2m12m2m3，由質能方程可知，釋放的能量Emc2(2m12m2m3)c2，選項C正確；愛因斯坦質能方程可是反應了質量與能量之間的關系，質量和

23、能量不能夠夠相互轉變，選項D錯誤。答案C119.如圖5為盧瑟福粒子散射實驗裝置的表示圖，圖中的顯微鏡可在圓周軌道上轉動，經(jīng)過顯微鏡前相連的熒光屏能夠察看粒子在各個角度的散射情況，以下說法正確的選項是()圖5A.粒子發(fā)生散射的主要原因是粒子撞擊到金原子核后產生的反彈B.在圖中A、B兩地點分別進行察看，同樣時間內察看到屏上的閃光次數(shù)同樣多C.盧瑟福采用不同樣的金屬箔片作為粒子散射的靶，察看到的實驗結果基真相像盧瑟福依照此實驗得出原子的核式構造模型剖析放在B地點時，同樣時間內察看到屏上的閃光次數(shù)較少，而放在A地點時，同樣時間內察看到屏上的閃光次數(shù)最多，B錯誤；粒子發(fā)生散射的主要原因是碰到金原子核的庫

24、侖斥力作用，A錯誤；采用不同樣金屬箔片作為粒子散射的靶，察看到的實驗結果基真相像，故C正確；盧瑟福依照此實驗得出原子的核式構造模型，D正確。答案CD10.如圖6所示是原子核的核子平均質量與原子序數(shù)Z的關系圖象，以下說法中正確的選項是()圖6若原子核D和E聯(lián)合成F，聯(lián)合過程必然會吸取核能若原子核D和E聯(lián)合成F，聯(lián)合過程必然會釋放核能若原子核A分裂成B和C，分裂過程必然會吸取核能在核反應堆的鈾棒之間插入鎘棒是為了控制核反應速度剖析原子核D和E聯(lián)合成F，有質量損失，依照愛因斯坦質能方程，有能量釋放，應選項A錯誤，B正確；若原子核A分裂成B和C，也有質量損失，依照愛因斯坦質能方程，有能量釋放，應選項C

25、錯誤；在核反應堆的鈾棒之間插入鎘棒，用鎘棒來吸取中子控制核反應速度，選項D正確。12答案BD11.中子和質子聯(lián)合成氘核，同時放出光子，核反應方程是112HnH，以下說法正101確的是()反應后氘核的質量必然小于反應前質子和中子的總質量反應前后質量數(shù)不變，所以質量不變由核子組成原子核必然向外釋放能量D.光子所擁有的能量為2mc，m為反應中的質量損失，c為光速剖析依照質能方程，這個反應釋放能量，必然發(fā)生質量損失，即反應后氘核的質量必然小于反應前質子和中子的總質量，這個質量損失與釋放能量的關系知足質能方程Emc2。由核子組成原子核必然向外釋放能量，這個能量叫原子核的聯(lián)合能。反應前后質量數(shù)不變，但質量

26、變化。選項A、C、D正確。答案ACD12.(2020-2021學年學科教研組精選匯編)(2017東北三省三校模擬238)92U是一種放射性元素，能夠自覺地進行一系列放射性衰變，如圖7所示，以下說法正確的選項是()圖7A.圖中a是84，b是20620623882Pb比92U的比聯(lián)合能大Y是衰變，放出電子，電子是由中子轉變成質子時產生的Y和Z是同一種衰變剖析2102064，知發(fā)生了一次衰變，則電荷數(shù)少2，所以210bPo82Pb，質量數(shù)少84，83Bi81aTi，知發(fā)生了一次衰變，則b206。故A、D正確，C錯誤；比聯(lián)合能小的原子核聯(lián)合或分解成比聯(lián)合能大的原子核時會出現(xiàn)質量損失，依照愛因斯坦質能方程得悉，必然釋放核能。所以核反應放出能量，則206238正確。82Pb比92U的比聯(lián)合能大，選項B答案ABD13.用如圖8所示的裝置研究光電效應現(xiàn)象，當用光子能量為2.(2020-2021學年學科教研組精選匯編)5eV的光照射到光電管上時，電流表G的示數(shù)為0