2023年原子物理知識點

一、光電效應(yīng)現(xiàn)象1、光電效應(yīng):光電效應(yīng):物體在光(涉及不可見光)的照射下發(fā)射電子的現(xiàn)象稱為光電效應(yīng)。2、光電效應(yīng)的研究結(jié)論：＝１\*GB3①任何一種金屬,都有一個極限頻率,入射光的頻率必須大于這個極限頻率，才干產(chǎn)生光電效應(yīng)；低于這個頻率的光不能產(chǎn)生光電效應(yīng)。＝2\*GB3②光電子的最大初動能與入射光的強(qiáng)度無關(guān)，只隨著入射光頻率的增大而增大。注意：從金屬出來的電子速度會有差異,這里說的是從金屬表面直接飛出來的光電子。＝3\*GＢ3③入射光照到金屬上時,光電子的發(fā)射幾乎是瞬時的，一般不超過１０-9ｓ;＝４\*GＢ3④當(dāng)入射光的頻率大于極限頻率時,光電流的強(qiáng)度與入射光的強(qiáng)度成正比。光電效應(yīng)的應(yīng)用：光電管:光電管的陰極表面敷有堿金屬，對電子的束縛能力比較弱，在光的照射下容易發(fā)射電子，陰極發(fā)出的電子被陽極收集，在回路中形成電流，稱為光電流。注意:①光電管兩極加上正向電壓，可以增強(qiáng)光電流。②光電流的大小跟入射光的強(qiáng)度和正向電壓有關(guān),與入射光的頻率無關(guān)。入射光的強(qiáng)度越大,光電流越大。=3\*GB3③遏止電壓U０?；芈分械墓怆娏麟S著反向電壓的增長而減小,當(dāng)反向電壓Ｕ0滿足:,光電流將會減小到零,所以遏止電壓與入射光的頻率有關(guān)。4、波動理論無法解釋的現(xiàn)象:①不管入射光的頻率多少，只要光強(qiáng)足夠大,總可以使電子獲得足夠多的能量,從而產(chǎn)生光電效應(yīng)，事實上假如光的頻率小于金屬的極限頻率,無論光強(qiáng)多大，都不能產(chǎn)生光電效應(yīng)。②光強(qiáng)越大,電子可獲得更多的能量，光電子的最大初始動能應(yīng)當(dāng)由入射光的強(qiáng)度來決定,事實上光電子的最大初始動能與光強(qiáng)無關(guān)，與頻率有關(guān)。③光強(qiáng)大時,電子能量積累的時間就短，光強(qiáng)小時，能量積累的時間就長，事實上無論光入射的強(qiáng)度如何薄弱,幾乎在開始照射的一瞬間就產(chǎn)生了光電子.二、光子說1、普朗克常量普郎克在研究電磁波輻射時，提出能量量子假說：物體熱輻射所發(fā)出的電磁波的能量是不連續(xù)的，只能是的整數(shù)倍,稱為一個能量量子。即能量是一份一份的。其中輻射頻率，是一個常量，稱為普朗克常量。２、光子說在空間中傳播的光的能量不是連續(xù)的，而是一份一份的,每一份叫做一個光子,光子的能量ε跟光的頻率ν成正比。，其中：是普朗克常量,v是光的頻率。三、光電效應(yīng)方程1、逸出功W0:電子脫離金屬離子束縛，逸出金屬表面克服離子引力做的功。2、光電效應(yīng)方程:假如入射光子的能量大于逸出功W0，那么有些光電子在脫離金屬表面后尚有剩余的動能——根據(jù)能量守恒定律,入射光子的能量等于出射光子的最大初動能與逸出功之和，即其中是指出射光子的最大初動能。3、?光電效應(yīng)的解釋：①極限頻率：金屬內(nèi)部的電子一般一次只能吸取一個光子的能量，只有入射光子的能量大于或者等于逸出功W0即:時，電子才有也許逸出，這就是光電效應(yīng)存在極限頻率的因素。②遏制電壓:由和有：,所以遏制電壓只與入射光頻率有關(guān)，與入射光的強(qiáng)度無關(guān)，這就是光電效應(yīng)存在遏制電壓的因素。四、康普頓效應(yīng)（表白光子具有動量)1、康普頓效應(yīng)：用X射線照射物體時,一部分散射出來的X射線的波長會變長，這個現(xiàn)象叫康普頓效應(yīng)?？灯疹D效應(yīng)是驗證光的波粒二象性的重要實驗之一。2、康普頓效應(yīng)的意義：證明了愛因斯坦光子假說的對的性,揭示了光子不僅具有能量，還具有動量。光子的動量為3、現(xiàn)象解釋:碰撞前后光子與電子總能量守恒，總動量也守恒。碰撞前，電子可近似視為靜止的,碰撞后，電子獲得一定的能量和動量,X光子的能量和動量減小，所以X射線光子的波長λ變長。高考考點:原子物理考點分析歷史人物及相關(guān)成就湯姆生：發(fā)現(xiàn)電子，并提出原子棗糕模型——說明原子可再分盧瑟福：粒子散射實驗——說明原子的核式結(jié)構(gòu)模型發(fā)現(xiàn)質(zhì)子查德威克：發(fā)現(xiàn)中子約里奧.居里夫婦：發(fā)現(xiàn)正電子貝克勒爾:發(fā)現(xiàn)天然放射現(xiàn)象——說明原子核可再分愛因斯坦：質(zhì)能方程,玻爾：提出玻爾原子模型，解釋氫原子線狀光譜密立根:油滴實驗——測量出電子的電荷量核反映的四種類型類型可控性核反映方程典例衰變衰變自發(fā)衰變自發(fā)人工轉(zhuǎn)變?nèi)斯た刂票R瑟福發(fā)現(xiàn)質(zhì)子查德威克發(fā)現(xiàn)中子約里奧.居里夫婦發(fā)現(xiàn)放射性同位素,同時發(fā)現(xiàn)正電子重核裂變比較容易進(jìn)行人工控制輕核聚變除氫彈外無法控制提醒:核反映過程一般都是不可逆的，所以核反映方程只能用單箭頭表達(dá)反映方向,不能用等號連接。核反映的生成物一定要以實驗事實為基礎(chǔ)，不能憑空只依據(jù)兩個守恒定律杜撰出生成物來寫出核反映方程核反映遵循質(zhì)量數(shù)守恒而不是質(zhì)量守恒,遵循電荷數(shù)守恒三種射線比較種類速度0.１c0.99cＣ在電磁場中偏轉(zhuǎn)與ａ射線反向偏轉(zhuǎn)不偏轉(zhuǎn)貫穿本領(lǐng)最弱，用紙能擋住較強(qiáng)，穿透幾毫米的鋁板最強(qiáng),穿透幾厘米的鉛板對空氣的電離作用很強(qiáng)較弱很弱產(chǎn)生機(jī)制核內(nèi)兩個中子和兩個質(zhì)子結(jié)合的比較緊密,有時會作為一個整體從較大的原子核拋射出來核內(nèi)的中子可以轉(zhuǎn)化為一個質(zhì)子和一個電子,產(chǎn)生的電子從核內(nèi)發(fā)射出來放射性原子核在發(fā)生兩種衰變后產(chǎn)生得新核往往處在高能級，當(dāng)它向低能級躍遷時，輻射r光子提醒：半衰期:表達(dá)原子衰變一半所用時間半衰期由原子核內(nèi)部自身的因素?fù)?jù)頂，跟原子所處的物理狀態(tài)（如壓強(qiáng)、溫度)或化學(xué)狀態(tài)(如單質(zhì)、化合物)無關(guān)半衰期是大量原子核衰變時的記錄規(guī)律,個別原子核經(jīng)多長時間衰變無法預(yù)測，對個別或很少數(shù)原子核,無半衰期而言。放射性同位素的應(yīng)用：(1）工業(yè)、攤上、農(nóng)業(yè)、醫(yī)療等（2）作為示蹤原子原子結(jié)構(gòu)原子的核式結(jié)構(gòu)模型(1)粒子散射實驗結(jié)果:絕大多數(shù)粒子穿過金箔后仍沿本來的方向前進(jìn),少數(shù)粒子發(fā)生了較大偏轉(zhuǎn),很少數(shù)粒子甚至被反彈回來。(2）原子的核式結(jié)構(gòu)模型:在原子中心有一個很小的原子核,原子所有的正電荷和幾乎所有質(zhì)量都集中在核里,帶負(fù)電的電子在核外空間繞核旋轉(zhuǎn)。(３)原子核的尺度：原子核直徑的數(shù)量級為１0-15m，原子直徑的數(shù)量級約為1０-１0m。(4)原子核的組成:原子核是由質(zhì)子和中子組成的，原子核的電荷數(shù)等于核內(nèi)的質(zhì)子數(shù)。2、玻爾原子模型（1）原子只能處在一系列能量不連續(xù)的狀態(tài)中,具有擬定能量的未定狀態(tài)叫定態(tài)。原子處在最低能級的狀態(tài)叫基態(tài),其他的狀態(tài)叫激發(fā)態(tài)。（2）頻率條件:高能m到低能m態(tài)：輻射光子(3）原子的不同能量狀態(tài)相應(yīng)于電子的不同運(yùn)營軌道。五、氫原子光譜1-13.612-3.401-13.612-3.403-1.514-0.855-0.54∞0nE/eV圖3原子躍遷條件:,只合用于光子和原子作用而使原子在各定態(tài)之間躍遷的情況。對于光子和原子作用而使原子電離時,只要入射光的能量,原子就能吸取,對于實物粒子與原子作用使原子激發(fā)時,粒子能量大于或等于能級差即可。原子躍遷發(fā)出的光譜線條數(shù)，是一群氫原子,而不是一個,由于某一個氫原子有固定的躍遷途徑。六、核力與核能１、核力：原子核內(nèi)核子間存在的互相作用力2、特點:強(qiáng)互相作用、短程力，作用范圍１．5×10-15m之內(nèi)3、核能(1）質(zhì)能方程：一定的能量和一定的質(zhì)量相聯(lián)系,物體的總能量和他的質(zhì)量成正比。即含義:物體具有的能量與他的質(zhì)量之間存在簡樸的正比關(guān)系，物體的能量增大，質(zhì)量也增大，物體的能量減小，質(zhì)量也減小。（２）核子在結(jié)合成核子時出現(xiàn)質(zhì)量虧損，吸取的能量也要相應(yīng)減小。原子核分解成核子時要吸取一定的能量，相應(yīng)的質(zhì)量增長,吸取能量獲得方式：重核裂變和輕核聚變聚變反映比裂變反映平均每個核子放出的能量大約要大3-４倍。波粒二象性、原子結(jié)構(gòu)和原子核一、單項選擇題1．(云南省昆明八中2023屆高三上學(xué)期期中考試）氫原子輻射出一個光子后,根據(jù)玻爾理論,下述說法中對的的是（)A.電子繞核旋轉(zhuǎn)的半徑增大B.氫原子的能量增大C.氫原子的電勢能增大D．氫原子核外電子的速率增大2．（云南省部分名校20２3屆高三上學(xué)期聯(lián)考理綜卷）某光電管的陰極為金屬鉀制成的,它的逸出功為２．2１eV,如圖所示是氫原子的能級圖,一群處在n＝4能級的氫原子向低能級躍遷時，輻射的光照射到該光電管的陰極上，這束光中能使金屬鉀發(fā)生光電效應(yīng)的光譜線條數(shù)是(）A.2條B.4條C.5條D.6條E4E3E2EE4E3E2E1圖1Ａ．原子Ａ也許輻射出３種頻率的光子B．原子B也許輻射出３種頻率的光子C．原子A可以吸取原子B發(fā)出的光子并躍遷道能級Ｅ4Ｄ．原子B可以吸取原子A發(fā)出的光子并躍遷道能級Ｅ44.(北京市朝陽區(qū)2０23屆高三上學(xué)期期中統(tǒng)考）下列核反映方程中屬于β衰變的是()A．B.C．D．5.（福建省福州八中２023屆高三上學(xué)期質(zhì)檢物理試卷)用光照射某種金屬，有光電子從金屬表面逸出，假如光的頻率不變，而減弱光的強(qiáng)度，則（）A．逸出的光電子數(shù)減少,光電子的最大初動能不變B.逸出的光電子數(shù)減少,光電子的最大初動能減?。茫莩龅墓怆娮訑?shù)不變,光電子的最大初動能減小D．光的強(qiáng)度減弱到某一數(shù)值,就沒有光電子選出了6．(云南省昆明八中2023屆高三上學(xué)期期中考試）下面列出的是一些核反映方程()Ａ．X是質(zhì)子，Y是中子，Z是正電子B.Ｘ是正電子，Ｙ是質(zhì)子,Z是中子Ｃ.X是中子，Y是正電子,Z是質(zhì)子D.Ｘ是正電子,Y是中子，Z是質(zhì)子7．（202３年廣州模擬)仔細(xì)觀測氫原子的光譜,發(fā)現(xiàn)它只有幾條分離的不連續(xù)的亮線，其因素是()A．氫原子只有幾個能級B.氫原子只能發(fā)出平行光C．氫原子有時發(fā)光,有時不發(fā)光D．氫原子輻射的光子的能量是不連續(xù)的，所以相應(yīng)的光的頻率也是不連續(xù)的8．（甘肅省河西五市部分高中20２3屆高三上學(xué)期聯(lián)考試題)下列說法對的的是（)A．天然放射現(xiàn)象說明原子核內(nèi)部具有復(fù)雜結(jié)構(gòu)Ｂ．粒子散射實驗說明原子核內(nèi)部具有復(fù)雜結(jié)構(gòu)C.原子核能發(fā)生β衰變說明原子核內(nèi)存在電子D．氫原子從定態(tài)ｎ=3躍遷到ｎ=2,再躍遷到ｎ=l定態(tài),則后一次躍遷輻射出的光子波長比前一次的長9.（山西省忻州一中2０2３屆高三上學(xué)期月考試題）核電站核泄漏的污染物中具有碘1３1和銫137。碘13１的半衰期約為8天，會釋放β射線;銫137是銫133的同位素,半衰期約為30年,發(fā)生衰變時會輻射γ射線。下列說法對的的是()A．碘13１釋放的β射線由氦核組成B．銫1３7衰變時輻射出的γ光子能量小于可見光光子能量Ｃ．與銫137相比,碘13１衰變更慢D.銫１３3和銫1３７具有相同的質(zhì)子數(shù)10.(甘肅省蘭州五十五中2０23屆高三上學(xué)期月考試題）放射性同位素釷232經(jīng)α?β衰變會生成氡，其衰變方程為，其中（）A.x＝1，ｙ=3B．x=2,y＝３C.ｘ=3,y＝1Ｄ．x=3,y=211．(２0２3屆·南京調(diào)研)下列敘述中不對的的有＿_(dá)＿＿_(dá)＿_(dá)＿.A．光的粒子性被光電效應(yīng)和康普頓效應(yīng)所證實B．在α粒子散射實驗的基礎(chǔ)上,盧瑟福提出了原子的核式結(jié)構(gòu)模型C.紅外線照射某金屬表面時發(fā)生了光電效應(yīng),則紫外線也一定可以使該金屬發(fā)生光電效應(yīng)D.普朗克為了解釋光電效應(yīng)的規(guī)律，提出了光子說。（04全國卷）.在核反映方程式中?()?A.X是中子，k=９ ?Ｂ.X是中子,k=1０ Ｃ.X是質(zhì)子,k＝9??D.Ｘ是質(zhì)子，k=1013、某原子核吸取一個中子后,放出一個電子，分裂為兩個α粒子。由此可知()A.Ａ=７，Z=3B.A=7,Z=4C．A=8，Z=3D．Ａ=８,Ｚ=4１4、（０6黑龍江)中子n、質(zhì)子p、氘核D的質(zhì)量分別為現(xiàn)用光子能量為E的γ射線照射靜止氘核使之分解,反映的方程為若分解后中子、質(zhì)子的動能可視為相等，則中子的動能是：()A.B．C．Ｄ.1５、.現(xiàn)有三個核反映:①→＋②+→＋＋3③＋→+下列說法對的的是(）A①是裂變，②是β衰變,③是聚變B①是聚變,②是裂變，③是β衰變C①是β衰變,②是裂變,③是聚變Ｄ①是β衰變，②是聚變,③是裂變１6、（０６重慶）1４C是一種半衰期為57３0年的放射性同位素。若考古工作者探測到某古木中１4C的含量為本來的,則該古樹死亡時間距今大約()A．２２9２0２3B.1146０C.5730年D．2865年1７、(0６北京)目前核電站運(yùn)用的核反映是（)?A.裂變,核燃料為鈾B.聚變,核燃燒為鈾?C.裂變，核燃燒為氘Ｄ.聚變,核燃料為氘

18、（0７北京)下列說法對的的是:（）A．太陽輻射的能量重要來自太陽內(nèi)部的核裂變反映Ｂ．湯姆生發(fā)現(xiàn)電子，表白原子具有核式結(jié)構(gòu)C.一束光照射到某種金屬上不能發(fā)生光電效應(yīng)，是由于該束光的波長太短D.按照波爾理論，氫原子核外電子從半徑較小的軌道躍遷到半徑較大的軌道時，電子的動能減小，原子總能量增長二、雙項選擇題１９.(山東省臨沂市2０23屆高三上學(xué)期期中考試試題)科學(xué)家們并不比常人有太多的身體差異,只是他們善于觀測，勤于思考,有更好的發(fā)現(xiàn)問題探究問題的毅力。下列規(guī)律或定律與相應(yīng)的科學(xué)家敘述對的的是（)Ａ.伽利略與自由落體定律 B.開普勒與行星運(yùn)動定律C．愛因斯坦與能量守恒定律 D．牛頓與相對論2０.(陜西省長安一中2０23屆高三上學(xué)期月考試卷）隨著科技的發(fā)展，大量的科學(xué)實驗促進(jìn)了人們對微觀領(lǐng)域的結(jié)識,下列說法對的的是（）Ａ．湯姆孫通過對陰極射線的研究發(fā)現(xiàn)了電子,從而揭示了