《（江蘇專版）2019高考物理一輪復(fù)習(xí) 第十一章 近代物理初步學(xué)案》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《（江蘇專版）2019高考物理一輪復(fù)習(xí) 第十一章 近代物理初步學(xué)案（41頁(yè)珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

1、 第十一章 近代物理初步 第1節(jié)波粒二象性 (1)光子和光電子都是實(shí)物粒子。(×) (2)只要入射光的強(qiáng)度足夠強(qiáng)，就可以使金屬發(fā)生光電效應(yīng)。(×) (3)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。(√) (4)光電子的最大初動(dòng)能與入射光子的頻率成正比。(×) (5)光的頻率越高，光的粒子性越明顯，但仍具有波動(dòng)性。(√) (6)德國(guó)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。(×) (7)美國(guó)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。(√) (8)法國(guó)物理學(xué)家德布羅意大膽預(yù)言了實(shí)物粒子在一定條件下會(huì)表現(xiàn)為波動(dòng)性。(√)

2、 突破點(diǎn)(一)　對(duì)光電效應(yīng)的理解 1．與光電效應(yīng)有關(guān)的五組概念對(duì)比 (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。光子是光電效應(yīng)的因，光電子是果。 (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。光電子的初動(dòng)能小于或等于光電子的最大初動(dòng)能。 (3)光電流與飽和光電流：金屬板飛出的光電子到達(dá)陽極，

3、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)入射光強(qiáng)度與光子能量：入射光強(qiáng)度指單位時(shí)間內(nèi)照射到金屬表面單位面積上的總能量。 (5)光的強(qiáng)度與飽和光電流：飽和光電流與入射光強(qiáng)度成正比的規(guī)律是對(duì)頻率相同的光照射金屬產(chǎn)生光電效應(yīng)而言的，對(duì)于不同頻率的光，由于每個(gè)光子的能量不同，飽和光電流與入射光強(qiáng)度之間沒有簡(jiǎn)單的正比關(guān)系。 2．光電效應(yīng)的研究思路 (1)兩條線索： (2)兩條對(duì)應(yīng)關(guān)系： →→→ →→ [題點(diǎn)全練] 1．[多選]關(guān)于光電效應(yīng)，下列說法正確的是(　　) A．發(fā)生

4、光電效應(yīng)時(shí)，光電子的最大初動(dòng)能一定等于金屬的逸出功 B．一般而言，用給定的單色光照射不同的金屬，若都能發(fā)生光電效應(yīng)，則光電子的最大初動(dòng)能不同 C．用不同頻率的單色光照射同一金屬，若都能發(fā)生光電效應(yīng)，則光電子的最大初動(dòng)能不同 D．用單色光照射某金屬?zèng)]有發(fā)生光電效應(yīng)，增加該單色光的強(qiáng)度，有可能發(fā)生光電效應(yīng) 解析：選BC　根據(jù)光電效應(yīng)方程Ekm＝hν－W0知，發(fā)生光電效應(yīng)時(shí)，光電子的最大初動(dòng)能不一定等于金屬的逸出功，故A錯(cuò)誤；不同的金屬逸出功不同，根據(jù)光電效應(yīng)方程Ekm＝hν－W0知，用給定的單色光照射不同的金屬，若都能發(fā)生光電效應(yīng)，則光電子的最大初動(dòng)能不同，故B正確；根據(jù)光電效應(yīng)方程Ekm

5、＝hν－W0知，用不同頻率的單色光照射同一金屬，若都能發(fā)生光電效應(yīng)，則光電子的最大初動(dòng)能不同，故C正確；能否發(fā)生光電效應(yīng)與入射光的強(qiáng)度無關(guān)，故D錯(cuò)誤。 2．[多選](2017·海南高考)三束單色光1、2和3的波長(zhǎng)分別為λ1、λ2和λ3(λ1＞λ2＞λ3)。分別用這三束光照射同一種金屬。已知用光束2照射時(shí)，恰能產(chǎn)生光電子。下列說法正確的是(　　) A．用光束1照射時(shí)，不能產(chǎn)生光電子 B．用光束3照射時(shí)，不能產(chǎn)生光電子 C．用光束2照射時(shí)，光越強(qiáng)，單位時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生的光電子數(shù)目越多 D．用光束2照射時(shí)，光越強(qiáng)，產(chǎn)生的光電子的最大初動(dòng)能越大 解析：選AC　依據(jù)波長(zhǎng)與頻率的關(guān)系：λ＝，因λ1＞

6、λ2＞λ3，那么ν1＜ν2＜ν3；由于用光束2照射時(shí)，恰能產(chǎn)生光電子，因此用光束1照射時(shí)，不能產(chǎn)生光電子，而光束3照射時(shí)，一定能產(chǎn)生光電子，故A正確，B錯(cuò)誤；用光束2照射時(shí)，光越強(qiáng)，單位時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生的光電子數(shù)目越多，而由光電效應(yīng)方程：Ekm＝hν－W，可知，光電子的最大初動(dòng)能與光的強(qiáng)弱無關(guān)，故C正確，D錯(cuò)誤。 3．[多選]在演示光電效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)中，原來不帶電的一塊鋅板與靈敏驗(yàn)電器相連，用藍(lán)色弧光燈照射鋅板時(shí)，驗(yàn)電器的指針張開了一個(gè)角度，如圖所示，則(　　) A．驗(yàn)電器指針帶正電 B．驗(yàn)電器指針帶負(fù)電 C．改用紫色弧光燈照射鋅板時(shí)，原來不帶電的驗(yàn)電器的指針能張開一個(gè)角度 D．改用黃色弧

7、光燈照射鋅板時(shí)，只要光足夠強(qiáng)，原來不帶電的驗(yàn)電器的指針一定能張開一個(gè)角度 解析：選AC　鋅板在弧光燈照射下，發(fā)生光電效應(yīng)，有光電子逸出，鋅板失去電子帶正電，驗(yàn)電器與鋅板相連，導(dǎo)致指針帶正電，故A正確，B錯(cuò)誤；改用紫色弧光燈照射鋅板時(shí)，紫光頻率大于藍(lán)光，那么原來不帶電的驗(yàn)電器，其指針會(huì)張開一個(gè)角度，故C正確；當(dāng)增大光的強(qiáng)度，而光的頻率不變，能量不變，黃光的頻率小于藍(lán)光的頻率，根據(jù)光電效應(yīng)方程可知，原來不帶電的驗(yàn)電器的指針一定不會(huì)張開一個(gè)角度，故D錯(cuò)誤。 突破點(diǎn)(二)　愛因斯坦的光電效應(yīng)方程及應(yīng)用 1．三個(gè)關(guān)系 (1)愛因斯坦光電效應(yīng)方程Ek＝hν－W0。 (2)光電子的最大初動(dòng)能Ek可

8、以利用光電管實(shí)驗(yàn)的方法測(cè)得，即Ek＝eUc，其中Uc是遏止電壓。 (3)光電效應(yīng)方程中的W0為逸出功，它與極限頻率νc的關(guān)系是W0＝hνc。 2．四類圖像 圖像名稱 圖線形狀 讀取信息 最大初動(dòng)能Ek與入射光頻率ν的關(guān)系圖線 ①截止頻率(極限頻率)：圖線與ν軸交點(diǎn)的橫坐標(biāo)νc ②逸出功：圖線與Ek軸交點(diǎn)的縱坐標(biāo)的值W0＝|－E|＝E ③普朗克常量：圖線的斜率k＝h 遏止電壓Uc與入射光頻率ν的關(guān)系圖線 ①截止頻率νc：圖線與橫軸的交點(diǎn) ②遏止電壓Uc：隨入射光頻率的增大而增大 ③普朗克常量h：等于圖線的斜率與電子電量的乘積，即h＝ke。(注：此時(shí)兩極之間接反向

9、電壓) 顏色相同、強(qiáng)度不同的光，光電流與電壓的關(guān)系 ①遏止電壓Uc：圖線與橫軸的交點(diǎn) ②飽和光電流Im：電流的最大值 ③最大初動(dòng)能：Ekm＝eUc 顏色不同時(shí)，光電流與電壓的關(guān)系 ①遏止電壓Uc1、Uc2 ②飽和光電流 ③最大初動(dòng)能Ek1＝eUc1，Ek2＝eUc2 [典例]　(2018·泰州三模)一光電管的陰極K用截止頻率為ν的金屬銫制成，光電管陽極A和陰極K之間的正向電壓為U。用波長(zhǎng)為λ的單色光射向陰極，產(chǎn)生了光電流。已知普朗克常量為h，電子電荷量為e，真空中的光速為c。求： (1)金屬銫的逸出功W； (2)光電子到達(dá)陽極的最大動(dòng)能Ek。 [解析]　(1

10、)金屬銫的逸出功W＝hν。 (2)根據(jù)光電效應(yīng)方程知，光電子的最大初動(dòng)能Ekm＝h－W＝h－h(huán)ν， 根據(jù)動(dòng)能定理得，eU＝Ek－Ekm， 解得光電子到達(dá)陽極的最大動(dòng)能Ek＝eU＋Ekm＝eU＋h－h(huán)ν。 [答案]　(1)hν　(2)eU＋h－h(huán)ν [易錯(cuò)提醒]　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，入射光頻率大于這個(gè)截止頻率時(shí)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(duì)應(yīng)著光的極限波長(zhǎng)和金屬的逸出功，即hνc＝h＝W0。 3．應(yīng)用光電效應(yīng)方程Ek＝hν－W0時(shí)，注意能量單位電子伏和焦耳的換算(1 eV＝1.6×10－19 J)。 [集訓(xùn)沖

11、關(guān)] 1.[多選](2018·南通期末)如圖是某金屬在光的照射下產(chǎn)生的光電子的最大初動(dòng)能Ek與入射光頻率的關(guān)系圖像，由圖像可知(　　) A．該金屬的逸出功等于E B．該金屬的逸出功等于hν0 C．入射光的頻率為2ν0時(shí)，產(chǎn)生的光電子的最大初動(dòng)能為3E D．入射光的頻率為時(shí)，產(chǎn)生的光電子的最大初動(dòng)能為 解析：選AB　根據(jù)光電效應(yīng)方程有：Ek＝hν－W 其中W為金屬的逸出功：W＝hν0 所以有：Ek＝hν－h(huán)ν0，由此結(jié)合圖像可知，該金屬的逸出功為E，或者W＝hν0，故A、B正確；當(dāng)入射光的頻率為2ν0時(shí)，代入方程可知產(chǎn)生的光電子的最大初動(dòng)能為E，故C錯(cuò)誤；若入射光的頻率為時(shí)，小于

12、極限頻率，不能發(fā)生光電效應(yīng)，故D錯(cuò)誤。 2．[多選]如圖甲所示，在光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)中，某同學(xué)用相同頻率的單色光，分別照射陰極材料為鋅和銅的兩個(gè)不同的光電管，結(jié)果都能發(fā)生光電效應(yīng)。圖乙為其中一個(gè)光電管的遏止電壓Uc隨入射光頻率ν變化的函數(shù)關(guān)系圖像。對(duì)于這兩個(gè)光電管，下列判斷正確的是(　　) A．因?yàn)椴牧喜煌莩龉Σ煌远糁闺妷篣c不同 B．光電子的最大初動(dòng)能不同 C．因?yàn)楣鈴?qiáng)不確定，所以單位時(shí)間逸出的光電子數(shù)可能相同，飽和光電流也可能相同 D．兩個(gè)光電管的Uc-ν圖像的斜率可能不同 解析：選ABC　根據(jù)光電效應(yīng)方程有 Ekm＝hν－W0 根據(jù)能量守恒定律得：eUc＝Ekm 聯(lián)

13、立得：eUc＝hν－W0 即 Uc＝－，可知入射光的頻率相同，逸出功W0不同，則遏止電壓Uc也不同，故A正確；根據(jù)光電效應(yīng)方程Ekm＝hν－W0得，相同的頻率，不同的逸出功，則光電子的最大初動(dòng)能也不同，故B正確；雖然光的頻率相同，但光強(qiáng)不確定，所以單位時(shí)間逸出的光電子數(shù)可能相同，而飽和光電流可能相同，故C正確；由Uc＝－，可知，Uc-ν圖像的斜率 k＝＝常數(shù)，所以兩個(gè)光電管的Uc-ν圖像的斜率一定相同，故D錯(cuò)誤。 3．[多選](2018·鎮(zhèn)江模擬)含有光電管的電路如圖(a)所示，(b)圖是用甲、乙、丙光照射光電管得到的I-U圖線，Uc1、Uc2表示遏止電壓，下列說法正確的是(　　)

14、A．(a)圖中光電管兩端的電壓為反向電壓 B．甲、乙光的頻率相等 C．甲光照射時(shí)光電子的最大初動(dòng)能比乙光照射時(shí)光電子的最大初動(dòng)能大 D．若氫原子從n＝6能級(jí)向n＝1能級(jí)躍遷時(shí)輻射出的光不能使此光電管發(fā)生光電效應(yīng)，則氫原子從n＝6能級(jí)向n＝2能級(jí)躍遷時(shí)輻射出的光也不能使此光電管發(fā)生光電效應(yīng) 解析：選BD　由電路圖可知，逸出的光電子在電場(chǎng)力作用下做正功，則光電管兩端電壓為正向電壓，故A錯(cuò)誤； 當(dāng)光電流為零時(shí)，光電管兩端加的電壓為遏止電壓，對(duì)應(yīng)的光的頻率為截止頻率，根據(jù)eU＝hν－W，入射光的頻率越高，對(duì)應(yīng)的遏止電壓U越大。甲、乙兩光的遏止電壓相等，所以甲、乙兩光的頻率相等，故B正確，C錯(cuò)誤

15、；若氫原子從n＝6能級(jí)向n＝1能級(jí)躍遷時(shí)輻射出的光不能使此光電管發(fā)生光電效應(yīng)，說明輻射的光子能量仍小于金屬的逸出功，當(dāng)氫原子從n＝6能級(jí)向n＝2能級(jí)躍遷時(shí)輻射出的光更小于金屬的逸出功，也不能使此光電管發(fā)生光電效應(yīng)，故D正確。 突破點(diǎn)(三)　對(duì)波粒二象性的理解 1．對(duì)光的波動(dòng)性和粒子性的進(jìn)一步理解 光的波動(dòng)性 光的粒子性 實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ) 干涉和衍射 光電效應(yīng)、康普頓效應(yīng) 表現(xiàn) ①光是一種概率波，即光子在空間各點(diǎn)出現(xiàn)的可能性大小(概率)可用波動(dòng)規(guī)律來描述 ②大量的光子在傳播時(shí)，表現(xiàn)出光的波動(dòng)性 ①當(dāng)光同物質(zhì)發(fā)生作用時(shí)，這種作用是“一份一份”進(jìn)行的，表現(xiàn)出粒子的性質(zhì) ②少量

16、或個(gè)別光子容易顯示出光的粒子性 說明 ①光的波動(dòng)性是光子本身的一種屬性，不是光子之間相互作用產(chǎn)生的 ②光的波動(dòng)性不同于宏觀觀念的波 ①粒子的含義是“不連續(xù)”、“一份一份”的 ②光子不同于宏觀觀念的粒子 2．波動(dòng)性和粒子性的對(duì)立與統(tǒng)一 (1)大量光子易顯示出波動(dòng)性，而少量光子易顯示出粒子性。 (2)波長(zhǎng)長(zhǎng)(頻率低)的光波動(dòng)性強(qiáng)，而波長(zhǎng)短(頻率高)的光粒子性強(qiáng)。 (3)光子說并未否定波動(dòng)說，E＝hν＝中，ν和λ就是波的概念。 (4)波和粒子在宏觀世界是不能統(tǒng)一的，而在微觀世界卻是統(tǒng)一的。 3．物質(zhì)波 (1)定義：任何運(yùn)動(dòng)著的物體都有一種波與之對(duì)應(yīng)，這種波叫做物質(zhì)波，也叫

17、德布羅意波。 (2)物質(zhì)波的波長(zhǎng)：λ＝＝，h是普朗克常量。 [題點(diǎn)全練] 1．[多選]2017年1月，我國(guó)“墨子號(hào)”量子科學(xué)實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星正式進(jìn)入應(yīng)用研究。在量子理論中，有共同來源的兩個(gè)微觀粒子，不論它們相距多遠(yuǎn)，它們總是相關(guān)的，一個(gè)粒子狀態(tài)的變化會(huì)立即影響到另一個(gè)粒子，這就是所謂的量子糾纏。關(guān)于量子理論，下列說法中正確的有(　　) A．玻爾氫原子理論，第一次提出了能量量子化的觀念 B．愛因斯坦研究光電效應(yīng)提出光子說，光子說屬于量子理論的范疇 C．量子理論中，實(shí)物粒子具有波粒二象性 D．微觀粒子在受力狀況和初速度確定的前提下，可以確定它此后運(yùn)動(dòng)狀態(tài)和位置 解析：選BC　普朗克為了解釋

18、黑體輻射現(xiàn)象，第一次提出了能量量子化理論，故A錯(cuò)誤；愛因斯坦為了解釋光電效應(yīng)的規(guī)律，提出了光子說，光子說屬于量子理論的范疇，故B正確；在量子理論中，實(shí)物粒子具有波粒二象性，故C正確；根據(jù)不確定性關(guān)系可知，微觀粒子在受力狀況和初速度確定的前提下，并不能同時(shí)確定它此后運(yùn)動(dòng)狀態(tài)和位置，故D錯(cuò)誤。 2．有關(guān)光的本性的說法正確的是(　　) A．有關(guān)光的本性，牛頓提出了“粒子性”，惠更斯提出了“波動(dòng)性”，愛因斯坦提出了“光子說”，它們都圓滿地說明了光的本性 B．光具有波粒二象性是指既可以把光看成宏觀概念的波，也可以看成微觀概念上的粒子 C．光的干涉、衍射說明光具有波動(dòng)性，光電效應(yīng)說明光具有粒子性

19、 D．在光雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中，光通過雙縫時(shí)顯示出波動(dòng)性，如果光只通過一個(gè)縫時(shí)顯示出粒子性 解析：選C　愛因斯坦的光子說與惠更斯的波動(dòng)說揭示了光具有波粒二象性；牛頓的“微粒說”認(rèn)為光是一種實(shí)物粒子，不能解釋光的本性，故A錯(cuò)誤；光既具有波動(dòng)性又具有粒子性，故具有波粒二象性，但光的粒子性不同于宏觀的粒子，其波動(dòng)性也不同于宏觀概念的波，故B錯(cuò)誤；光的干涉、衍射、色散說明光具有波動(dòng)性，光電效應(yīng)說明光具有粒子性，故C正確；在光雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中，光通過雙縫時(shí)顯示出波動(dòng)性，如果光只通過一個(gè)縫時(shí)也顯示出波動(dòng)性，故D錯(cuò)誤。 對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練：對(duì)光電效應(yīng)的理解 1．用某種頻率的光照射鋅板，使其發(fā)射出光電子。為了增大

20、光電子的最大初動(dòng)能，下列措施可行的是(　　) A．增大入射光的強(qiáng)度 B．增加入射光的照射時(shí)間 C．換用頻率更高的入射光照射鋅板 D．換用波長(zhǎng)更長(zhǎng)的入射光照射鋅板 解析：選C　根據(jù)光電效應(yīng)方程Ekm＝hν－W0得，光電子的最大初動(dòng)能與入射光的強(qiáng)度、照射時(shí)間無關(guān)。入射光的頻率越高或波長(zhǎng)越短，光電子的最大初動(dòng)能越大，故C正確，A、B、D錯(cuò)誤。 2.(2018·南京調(diào)研)如圖所示，把一塊不帶電的鋅板連接在驗(yàn)電器上。當(dāng)用紫外線照射鋅板時(shí)，發(fā)現(xiàn)驗(yàn)電器指針偏轉(zhuǎn)一定角度，則(　　) A．鋅板帶正電，驗(yàn)電器帶負(fù)電 B．若改用強(qiáng)度更小的紫外線照射鋅板，驗(yàn)電器的指針也會(huì)偏轉(zhuǎn) C．若改用紅外線照

21、射鋅板，驗(yàn)電器的指針仍然會(huì)發(fā)生偏轉(zhuǎn) D．這個(gè)現(xiàn)象可以說明光具有波動(dòng)性 解析：選B　用紫外線照射鋅板，鋅板失去電子帶正電，驗(yàn)電器與鋅板相連，則驗(yàn)電器的金屬球和金屬指針帶正電，故A錯(cuò)誤；根據(jù)光電效應(yīng)的條件可知發(fā)生光電效應(yīng)與光的強(qiáng)度無關(guān)，若改用強(qiáng)度更小的紫外線照射鋅板，驗(yàn)電器的指針也會(huì)偏轉(zhuǎn)，故B正確；根據(jù)光電效應(yīng)的條件可知若改用紅外線照射鋅板，不一定能發(fā)生光電效應(yīng)，所以驗(yàn)電器的指針不一定會(huì)發(fā)生偏轉(zhuǎn)，故C錯(cuò)誤；光電效應(yīng)說明光具有粒子性，故D錯(cuò)誤。 3.(2018·保定模擬)如圖所示，在驗(yàn)電器上安裝一個(gè)銅網(wǎng)，使其帶電，驗(yàn)電器金屬箔片張開一定角度。用紫外線照射銅網(wǎng)，驗(yàn)電器金屬箔片的張角保持不變。再將

22、一塊鋅板放置在該銅網(wǎng)后面一定距離處，用同一紫外線照射鋅板時(shí)，發(fā)現(xiàn)金屬箔片張開角度減小。下列相關(guān)說法中正確的是(　　) A．增加紫外線的強(qiáng)度照射銅網(wǎng)，金屬箔片張角將變大 B．紫外線的頻率大于金屬鋅的截止頻率 C．銅網(wǎng)帶負(fù)電 D．改用紫光照射鋅板，驗(yàn)電器的金屬箔片張角也一定減小 解析：選B　根據(jù)用紫外線照射銅網(wǎng)，驗(yàn)電器金屬箔片的張角保持不變；再將一塊鋅板放置在該銅網(wǎng)后面一定距離處，用同一紫外線照射鋅板時(shí)，發(fā)現(xiàn)金屬箔片張開角度減小，說明逸出的光電子跑到銅網(wǎng)上，導(dǎo)致其電量減小，當(dāng)增加紫外線的強(qiáng)度照射銅網(wǎng)，金屬箔片張角將變更小，由此可知，銅網(wǎng)帶正電，故A、C錯(cuò)誤。只有紫外線的頻率大于金屬鋅的截

23、止頻率，才會(huì)發(fā)生光電效應(yīng)，故B正確。根據(jù)光電效應(yīng)產(chǎn)生條件，當(dāng)用紫光照射，則紫光頻率小于紫外線，因此可能不發(fā)生光電效應(yīng)現(xiàn)象，則驗(yàn)電器金屬箔片張角不一定會(huì)減小，故D錯(cuò)誤。 對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練：愛因斯坦的光電效應(yīng)方程及應(yīng)用 4.(2018·鹽城模擬)用如圖所示的裝置研究光電效應(yīng)現(xiàn)象，當(dāng)用光子能量為3.0 eV的光照射到光電管上時(shí)，電流表G的讀數(shù)為0.2 mA，移動(dòng)變阻器的觸點(diǎn)c，當(dāng)電壓表的示數(shù)大于或等于0.7 V時(shí)，電流表讀數(shù)為0，則(　　) A．開關(guān)K斷開后，沒有電流流過電流表G B．所有光電子的初動(dòng)能為0.7 eV C．光電管陰極的逸出功為2.3 eV D．改用能量為1.5 eV的光子照射，電

24、流表G也有電流，但電流較小 解析：選C　光電管兩端接的是反向電壓，當(dāng)開關(guān)斷開后，光電管兩端的電壓為零，逸出的光電子能夠到達(dá)另一端，則仍然有電流流過電流表G，故A錯(cuò)誤。當(dāng)電壓表的示數(shù)大于或等于0.7 V時(shí)，電流表讀數(shù)為0，可知遏止電壓為0.7 V，根據(jù)動(dòng)能定理得，eUc＝Ekm，則光電子的最大初動(dòng)能為0.7 eV，故B錯(cuò)誤。根據(jù)光電效應(yīng)方程得，Ekm＝hν－W0，則逸出功W0＝hν－Ekm＝3.0 eV－0.7 eV＝2.3 eV，故C正確。改用能量為1.5 eV的光子照射，因?yàn)楣庾幽芰啃∮谝莩龉?，則不會(huì)發(fā)生光電效應(yīng)，沒有光電流，故D錯(cuò)誤。 5．[多選](2017·全國(guó)卷Ⅲ)在光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)中

25、，分別用頻率為νa、νb的單色光a、b照射到同種金屬上，測(cè)得相應(yīng)的遏止電壓分別為Ua和Ub、光電子的最大初動(dòng)能分別為Eka和Ekb。h為普朗克常量。下列說法正確的是(　　) A．若νa>νb，則一定有Uaνb，則一定有Eka>Ekb C．若Uaνb，則一定有hνa－Eka>hνb－Ekb 解析：選BC　設(shè)該金屬的逸出功為W，根據(jù)愛因斯坦光電效應(yīng)方程有Ek＝hν－W，同種金屬的W不變，則逸出光電子的最大初動(dòng)能隨ν的增大而增大，B項(xiàng)正確；又Ek＝eU，則最大初動(dòng)能與遏止電壓成正比，C項(xiàng)正確；根據(jù)上述有eU＝hν－W，遏止電壓

26、U隨ν增大而增大，A項(xiàng)錯(cuò)誤；又有hν－Ek＝W，W相同，則D項(xiàng)錯(cuò)誤。 6．如圖甲所示，合上開關(guān)，用光子能量為2.5 eV的一束光照射陰極K，發(fā)現(xiàn)電流表讀數(shù)不為零。調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器，發(fā)現(xiàn)當(dāng)電壓表讀數(shù)小于0.60 V時(shí)，電流表計(jì)數(shù)仍不為零，當(dāng)電壓表讀數(shù)大于或等于0.60 V時(shí)，電流表讀數(shù)為零。把電路改為圖乙，當(dāng)電壓表讀數(shù)為2 V時(shí)，則逸出功及電子到達(dá)陽極時(shí)的最大動(dòng)能為(　　) A．1.5 eV　0.6 eV　　　　　　 B．1.7 eV　1.9 eV C．1.9 eV　2.6 eV D．3.1 eV　4.5 eV 解析：選C　光子能量hν＝2.5 eV的光照射陰極，電流表讀數(shù)不為零，

27、則能發(fā)生光電效應(yīng)，當(dāng)電壓表讀數(shù)大于或等于0.6 V時(shí)，電流表讀數(shù)為零，則電子不能到達(dá)陽極，由動(dòng)能定理eU＝mvm2知，最大初動(dòng)能Ekm＝eU＝0.6 eV，由光電效應(yīng)方程hν＝Ekm＋W0知W0＝1.9 eV，對(duì)圖乙，當(dāng)電壓表讀數(shù)為2 V時(shí)，電子到達(dá)陽極的最大動(dòng)能Ekm′＝Ekm＋eU′＝0.6 eV＋2 eV＝2.6 eV。故C正確。 7．(2018·淮安期末)關(guān)于光電效應(yīng)現(xiàn)象，下列說法中正確的是(　　) A．對(duì)于任何一種金屬都存在一個(gè)“最大波長(zhǎng)”，入射光的波長(zhǎng)必須小于此波長(zhǎng)，才能產(chǎn)生光電效應(yīng) B．在光電效應(yīng)現(xiàn)象中，光電子的最大初動(dòng)能與照射光的頻率成正比 C．在光電效應(yīng)現(xiàn)象中，入射光

28、的強(qiáng)度越大，光電子的最大初動(dòng)能越大 D．對(duì)于某種金屬，只要入射光的強(qiáng)度足夠大，就會(huì)發(fā)生光電效應(yīng) 解析：選A　根據(jù)光電效應(yīng)方程Ekm＝h－h(huán)。入射光的波長(zhǎng)必須小于極限波長(zhǎng)，才能發(fā)生光電效應(yīng)，故A正確；從光電效應(yīng)方程知，光電子的最大初動(dòng)能與照射光的頻率成一次函數(shù)關(guān)系，不是成正比，故B錯(cuò)誤；根據(jù)光電效應(yīng)方程Ekm＝hν－W0，入射光的頻率越大，光電子的最大初動(dòng)能越大，與入射光的強(qiáng)度無關(guān)，故C錯(cuò)誤；能否發(fā)生光電效應(yīng)與入射光的強(qiáng)度無關(guān)，故D錯(cuò)誤。 8．(2016·江蘇高考)幾種金屬的逸出功W0見下表： 金屬 鎢 鈣 鈉 鉀 銣 W0(×10－19 J) 7.26 5.12 3.

29、66 3.60 3.41 用一束可見光照射上述金屬的表面，請(qǐng)通過計(jì)算說明哪些能發(fā)生光電效應(yīng)。已知該可見光的波長(zhǎng)范圍為4.0×10－7～7.6×10－7 m，普朗克常數(shù)h＝6.63×10－34 J·s。 解析：光子的能量E＝ 取λ＝4.0×10－7 m，則E≈5.0×10－19 J 根據(jù)E＞W(wǎng)0判斷，鈉、鉀、銣能發(fā)生光電效應(yīng)。 答案：鈉、鉀、銣 對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練：與光電效應(yīng)有關(guān)的圖像問題 9.(2018·蘭州模擬)在光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)中，某同學(xué)用同一光電管在不同實(shí)驗(yàn)條件下得到了三條光電流與電壓之間的關(guān)系曲線(甲光、乙光、丙光)，如圖所示。則可判斷出(　　) A．甲光的頻率大于乙光的頻率

30、B．乙光的波長(zhǎng)大于丙光的波長(zhǎng) C．乙光對(duì)應(yīng)的截止頻率大于丙光的截止頻率 D．甲光對(duì)應(yīng)的光電子最大初動(dòng)能大于丙光的光電子對(duì)應(yīng)的最大初動(dòng)能 解析：選B　因光電管不變，所以逸出功不變。由圖像知甲光、乙光對(duì)應(yīng)的遏止電壓相等，且小于丙光對(duì)應(yīng)的遏止電壓，所以甲光和乙光對(duì)應(yīng)的光電子最大初動(dòng)能相等且小于丙光的光電子最大初動(dòng)能，故D錯(cuò)誤；根據(jù)愛因斯坦光電效應(yīng)方程Ek＝hν－W0知甲光和乙光的頻率相等，且小于丙光的頻率，甲光和乙光的波長(zhǎng)大于丙光的波長(zhǎng)，故A錯(cuò)誤，B正確；截止頻率是由金屬?zèng)Q定的，與入射光無關(guān)，故C錯(cuò)誤。 10.如圖所示，是甲、乙兩種金屬的遏止電壓Uc與入射光頻率ν的關(guān)系圖像，如果用頻率為ν的

31、光照射兩種金屬，光電子的最大初動(dòng)能分別為E甲、E乙，則關(guān)于E甲、E乙的大小關(guān)系正確的是(　　) A．E甲＞E乙　　　　　　 B．E甲＝E乙 C．E甲＜E乙 D．無法判斷 解析：選A　根據(jù)光電效應(yīng)方程得： Ekm＝hν－W0＝hν－h(huán)ν0 又Ekm＝qUc 解得：Uc＝ν－； 結(jié)合Uc-ν圖線可知，當(dāng)Uc＝0時(shí)，ν＝ν0； 由題圖可知，金屬甲的極限頻率小于金屬乙的，則金屬甲的逸出功小于乙的，即W甲＜W乙。 如果用ν頻率的光照射兩種金屬，根據(jù)光電效應(yīng)方程，當(dāng)用相同頻率的光入射時(shí)，則逸出功越大的，其光電子的最大初動(dòng)能越小，因此E甲＞E乙，故A正確，B、C、D錯(cuò)誤。 11．如圖

32、甲所示是研究光電效應(yīng)規(guī)律的光電管。用波長(zhǎng)λ＝0.50 μm的綠光照射陰極K，實(shí)驗(yàn)測(cè)得流過?表的電流I與AK之間的電勢(shì)差UAK滿足如圖乙所示規(guī)律，取h＝6.63×10－34 J·s。結(jié)合圖像，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(zhǎng)。 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))＝4.0×1012(個(gè)) 光電子的最大初動(dòng)能為： Ekm＝eU0＝1.6×10－19 C×0.6 V＝9.6×10－20 J。 (2)設(shè)陰極材料的極限波長(zhǎng)為λ0，根

33、據(jù)愛因斯坦光電效應(yīng)方程：Ekm＝h－h(huán)，代入數(shù)據(jù)得λ0＝0.66 μm。 答案：(1)4.0×1012個(gè)　9.6×10－20 J (2)0.66 μm 對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練：對(duì)波粒二象性的理解 12．[多選]美國(guó)物理學(xué)家康普頓在研究石墨對(duì)X射線的散射時(shí)，發(fā)現(xiàn)光子除了具有能量之外還具有動(dòng)量，被電子散射的X光子與入射的X光子相比(　　) A．速度減小　　　　　　　 B．頻率減小 C．波長(zhǎng)減小 D．能量減小 解析：選BD　光速不變，A錯(cuò)誤；光子將一部分能量轉(zhuǎn)移到電子，其能量減小，隨之光子的頻率減小、波長(zhǎng)變長(zhǎng)，B、D正確，C錯(cuò)誤。 13．[多選](2018·福建省高考適應(yīng)性檢測(cè))實(shí)物粒子和光都

34、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．β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(cè)物質(zhì)的微觀結(jié)構(gòu) 解析：選ACD　干涉是波具有的特性，電子束通過雙縫實(shí)驗(yàn)裝置后可以形成干涉圖樣，說明電子具有波動(dòng)性，所以A正確；β粒子在云室中受磁場(chǎng)力的作用，做的是圓周運(yùn)動(dòng)，與波動(dòng)性無關(guān)，所以B錯(cuò)誤；可以利用慢中子衍射來研究晶體的結(jié)構(gòu)，說明中子可以產(chǎn)生衍射現(xiàn)象，說明具有波動(dòng)性，所以C正確；人們利用電子顯微鏡觀測(cè)物質(zhì)的微觀結(jié)構(gòu)，說明電子可以產(chǎn)生衍射現(xiàn)象，說明具有波動(dòng)性，所以D正確。

35、 第2節(jié)原子結(jié)構(gòu)與原子核 (1)原子中絕大部分是空的，原子核很小。(√) (2)核式結(jié)構(gòu)學(xué)說是盧瑟福在α粒子散射實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上提出的。(√) (3)氫原子光譜是由一條一條亮線組成的。(√) (4)玻爾理論成功地解釋了氫原子光譜，也成功地解釋了氦原子光譜。(×) (5)按照玻爾理論，核外電子均勻分布在各個(gè)不連續(xù)的軌道上。(×) (6)人們認(rèn)識(shí)原子具有復(fù)雜結(jié)構(gòu)是從英國(guó)物理學(xué)家湯姆孫研究陰極射線發(fā)現(xiàn)電子開始的。(√) (7)人們認(rèn)識(shí)原子核具有復(fù)雜結(jié)構(gòu)是從盧瑟福發(fā)現(xiàn)質(zhì)子開始的。(×) (8)如果某放射性元素的原子核有100個(gè)，經(jīng)過一個(gè)半衰期后還剩50個(gè)。(×) (9)

36、質(zhì)能方程表明在一定條件下，質(zhì)量可以轉(zhuǎn)化為能量。(×) 突破點(diǎn)(一)　原子的核式結(jié)構(gòu) 1．湯姆孫原子模型 (1)電子的發(fā)現(xiàn)：1897年，英國(guó)物理學(xué)家湯姆孫通過對(duì)陰極射線的研究發(fā)現(xiàn)了電子。電子的發(fā)現(xiàn)證明了原子是可再分的。 (2)湯姆孫原子模型：原子里面帶正電荷的物質(zhì)均勻分布在整個(gè)原子球體中，而帶負(fù)電的電子鑲嵌在球內(nèi)。 2．α粒子散射實(shí)驗(yàn) (1)α粒子散射實(shí)驗(yàn)裝置 (2)α粒子散射實(shí)驗(yàn)的結(jié)果：絕大多數(shù)α粒子穿過金箔后基本上仍沿原來的方向前進(jìn)，但少數(shù)α粒子穿過金箔后發(fā)生了大角度偏轉(zhuǎn)，極少數(shù)α粒子甚至被“撞了回來”。 3．原子的核式結(jié)構(gòu)模型 (1)α粒子散射實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析 ①核

37、外電子不會(huì)使α粒子的速度發(fā)生明顯改變。 ②湯姆孫模型不能解釋?duì)亮Ｗ拥拇蠼嵌壬⑸洹? ③絕大多數(shù)α粒子沿直線穿過金箔，說明原子中絕大部分是空的；少數(shù)α粒子發(fā)生較大角度偏轉(zhuǎn)，反映了原子內(nèi)部集中存在著對(duì)α粒子有斥力的正電荷；極少數(shù)α粒子甚至被“撞了回來”，反映了個(gè)別α粒子正對(duì)著質(zhì)量比α粒子大得多的物體運(yùn)動(dòng)時(shí)，受到該物體很大的斥力作用。 (2)原子的核式結(jié)構(gòu)模型 在原子的中心有一個(gè)很小的核，叫原子核，原子的所有正電荷和幾乎所有質(zhì)量都集中在原子核里，帶負(fù)電的電子在核外繞核旋轉(zhuǎn)。 (3)核式結(jié)構(gòu)模型的局限性 盧瑟福的原子核式結(jié)構(gòu)模型能夠很好地解釋?duì)亮Ｗ由⑸鋵?shí)驗(yàn)現(xiàn)象，但不能解釋原子光譜是特征光譜和

38、原子的穩(wěn)定性。 [題點(diǎn)全練] 1．(2015·上海高考)在α粒子散射實(shí)驗(yàn)中，電子對(duì)α粒子運(yùn)動(dòng)的影響可以忽略。這是因?yàn)榕cα粒子相比，電子的(　　) A．電量太小　　　　　　　 B．速度太小 C．體積太小 D．質(zhì)量太小 解析：選D　在α粒子散射實(shí)驗(yàn)中，由于電子的質(zhì)量太小，電子的質(zhì)量只有α粒子的，它對(duì)α粒子速度的大小和方向的影響就像灰塵對(duì)槍彈的影響，完全可以忽略。故D正確，A、B、C錯(cuò)誤。 2．[多選]如圖所示是英國(guó)物理學(xué)家盧瑟福用α粒子轟擊金箔的實(shí)驗(yàn)裝置。下列關(guān)于該實(shí)驗(yàn)的描述正確的是(　　) A．α粒子轟擊金箔的實(shí)驗(yàn)需在真空條件下完成 B．α粒子的散射實(shí)驗(yàn)揭示了原子核有復(fù)雜

39、的結(jié)構(gòu) C．實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明絕大多數(shù)α粒子穿過金箔后沒有發(fā)生散射 D．α粒子從金原子內(nèi)部穿出后攜帶了原子內(nèi)部結(jié)構(gòu)的信息 解析：選ACD　當(dāng)α粒子穿過原子時(shí)，電子對(duì)α粒子影響很小，影響α粒子運(yùn)動(dòng)的主要是原子核，離核遠(yuǎn)則α粒子受到的庫(kù)侖斥力很小，運(yùn)動(dòng)方向改變小。只有當(dāng)α粒子與核十分接近時(shí)，才會(huì)受到很大庫(kù)侖斥力，而原子核很小，所以α粒子接近它的機(jī)會(huì)就很少，所以只有極少數(shù)大角度的偏轉(zhuǎn)，而絕大多數(shù)基本按直線方向前進(jìn)，α粒子轟擊金箔的實(shí)驗(yàn)需在真空條件下完成，故A正確；α粒子的散射實(shí)驗(yàn)揭示了原子具有復(fù)雜的核式結(jié)構(gòu)，故B錯(cuò)誤；實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明絕大多數(shù)α粒子穿過金箔后沒有發(fā)生散射，故C正確；α粒子從金原子內(nèi)部穿出

40、后攜帶了原子內(nèi)部的信息，故D正確。 3．如圖所示為盧瑟福和他的同事們做α粒子散射實(shí)驗(yàn)裝置的示意圖，熒光屏和顯微鏡一起分別放在圖中的A、B、C、D四個(gè)位置時(shí)，關(guān)于觀察到的現(xiàn)象，下述說法中正確的是(　　) A．放在A位置時(shí)，相同時(shí)間內(nèi)觀察到屏上的閃光次數(shù)最少 B．放在B位置時(shí)，相同時(shí)間內(nèi)觀察到屏上的閃光次數(shù)最多 C．放在C位置時(shí)，屏上仍能觀察一些閃光，但次數(shù)極少 D．放在D位置時(shí)，屏上觀察不到閃光 解析：選C　放在A位置時(shí)，相同時(shí)間內(nèi)觀察到屏上的閃光次數(shù)最多，說明大多數(shù)射線基本不偏轉(zhuǎn)，故A錯(cuò)誤；放在B位置時(shí)，相同時(shí)間內(nèi)觀察到屏上的閃光次數(shù)較放在A位置時(shí)少，故B錯(cuò)誤；放在C位置時(shí)，屏

41、上仍能觀察一些閃光，但次數(shù)極少，說明極少數(shù)射線較大偏轉(zhuǎn)，可知原子內(nèi)部帶正電的那部分物質(zhì)體積小且質(zhì)量大，故C正確；放在D位置時(shí)，屏上可以觀察到閃光，只不過很少很少，說明很少很少射線發(fā)生大角度的偏轉(zhuǎn)，故D錯(cuò)誤。 突破點(diǎn)(二)　原子能級(jí)躍遷規(guī)律 1．對(duì)氫原子能級(jí)圖的理解 (1)能級(jí)圖如圖所示。 (2)能級(jí)圖中相關(guān)量意義的說明： 相　關(guān)　量 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) 橫線右端的數(shù)字“－13.6，－3.4…” 表示氫原子的能量 相鄰橫線間的距離 表示相鄰的能量差，量子數(shù)越大相鄰的能量差越小，距離越

42、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，原子躍遷的條件為hν＝Em－En 2.兩類能級(jí)躍遷 (1)自發(fā)躍遷：高能級(jí)→低能級(jí)，釋放能量，發(fā)出光子。 光子的頻率ν＝＝。 (2)受激躍遷：低能級(jí)→高能級(jí)，吸收能量。 ①光照(吸收光子)：光子的能量必須恰等于能級(jí)差hν＝ΔE。 ②碰撞、加熱等：只要入射粒子能量大于或等于能級(jí)差即可，E外≥ΔE。 ③大于電離能的光子被吸收，將原子電離。 3．譜線條數(shù)的確定方法 (1)一個(gè)氫原子躍遷發(fā)出可能的光譜線條數(shù)最多為(n－1)。 (2)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。 ①用數(shù)學(xué)中的組合知識(shí)求解：N＝C＝。 ②

43、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。 [題點(diǎn)全練] 1.[多選](2018·江陰模擬)如圖所示為氫原子的能級(jí)圖。用光子能量為12.75 eV的光照射一群處于基態(tài)的氫原子，下列說法正確的是(　　) A．氫原子可以輻射出連續(xù)的各種波長(zhǎng)的光 B．氫原子從n＝4的能級(jí)向n＝3的能級(jí)躍遷時(shí)輻射光的能量最大 C．輻射光中，光子能量為0.66 eV的光波長(zhǎng)最長(zhǎng) D．用光子能量為14.2 eV的光照射基態(tài)的氫原子，能夠使其電離 解析：選CD　因?yàn)闅湓幽芗?jí)是量子化的，則能級(jí)差是量子化的，可知輻射出的光子頻率是分立值，不連續(xù)，故A錯(cuò)誤；氫原子吸收12.75

44、 eV光子，能量為－0.85 eV，可知?dú)湓榆S遷到第4能級(jí)，從n＝4躍遷到n＝1輻射的光子能量最大，故B錯(cuò)誤；輻射的光子中，從n＝4躍遷到n＝3輻射的光子能量最小，波長(zhǎng)最長(zhǎng)，能量為0.66 eV，故C正確；用光子能量為14.2 eV的光照射基態(tài)的氫原子，能量大于0，即可使其電離，故D正確。 2.[多選](2018·徐州期末)如圖所示為氫原子的能級(jí)圖，一群處于n＝4能級(jí)的氫原子向低能級(jí)躍遷時(shí)，下列說法正確的是(　　) A．處于n＝1能級(jí)時(shí)電子離原子核最近 B．這些氫原子共能輻射出6種頻率的光子 C．從n＝4能級(jí)躍遷帶n＝3能級(jí)時(shí)產(chǎn)生的光波長(zhǎng)最短 D．電子處于n＝2能級(jí)時(shí)可以吸收能量為

45、2 eV的光子躍遷到更高能級(jí) 解析：選AB　量子數(shù)越小，離原子核越近，可知處于n＝1能級(jí)的電子離原子核最近，故A正確；根據(jù)C＝6知，這些氫原子共能輻射出6種不同頻率的光子，故B正確；n＝4和n＝3間的能級(jí)差最小，輻射的光子頻率最小，波長(zhǎng)最長(zhǎng)，故C錯(cuò)誤；電子處于n＝2能級(jí)時(shí)如果吸收能量為2 eV的光子，能量為－1.4 eV，氫原子沒有此能級(jí)，不能被吸收發(fā)生躍遷，故D錯(cuò)誤。 突破點(diǎn)(三)　原子核的衰變規(guī)律 1．放射性元素 具有放射性的元素稱為放射性元素，原子序數(shù)大于或等于83的元素，都能自發(fā)地放出射線，原子序數(shù)小于83的元素，有的也能放出射線，它們放射出來的射線共有α射線、β射線、γ射線三

46、種。 2．三種射線的比較 種類 α射線 β射線 γ射線 組成 高速氦核流 高速電子流 光子流(高頻電磁波) 帶電荷量 2e －e 0 質(zhì)量 4mp，mp＝1.67×10－27 kg 靜止質(zhì)量為零 速度 0.1c 0.99c c(光速) 在電磁 場(chǎng)中 偏轉(zhuǎn) 與α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)，能穿透幾毫米厚的鋁板 最強(qiáng)，能穿透幾厘米厚的鉛板對(duì)空氣的 電離作用 很強(qiáng) 較弱 很弱 3．α衰變、β衰變的比較 衰變類型 α衰變 β衰變 衰變方程 X→Y＋He X→Y＋e 衰變實(shí)質(zhì) 2個(gè)質(zhì)子和

47、2個(gè)中子結(jié)合成一個(gè)整體射出 1個(gè)中子轉(zhuǎn)化為1個(gè)質(zhì)子和1個(gè)電子 2H＋2n→He n→H＋e 衰變規(guī)律 電荷數(shù)守恒、質(zhì)量數(shù)守恒、動(dòng)量守恒 4．衰變次數(shù)的確定方法 方法一：確定衰變次數(shù)的方法是依據(jù)兩個(gè)守恒規(guī)律，設(shè)放射性元素X經(jīng)過n次α衰變和m次β衰變后，變成穩(wěn)定的新元素Y，則表示該核反應(yīng)的方程為X→Y＋nHe＋me。根據(jù)質(zhì)量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒可列方程 A＝A′＋4n　Z＝Z′＋2n－m 由以上兩式聯(lián)立解得n＝，m＝＋Z′－Z 由此可見確定衰變次數(shù)可歸結(jié)為求解一個(gè)二元一次方程組。 方法二：因?yàn)棣滤プ儗?duì)質(zhì)量數(shù)無影響，可先由質(zhì)量數(shù)的改變確定α衰變的次數(shù)，然后根據(jù)衰變規(guī)律確定β衰

48、變的次數(shù)。 5．對(duì)半衰期的理解 (1)半衰期公式：N余＝N原，m余＝m原。 (2)半衰期的物理意義：半衰期是表示放射性元素衰變快慢的物理量，同一放射性元素的衰變速率一定，不同的放射性元素半衰期不同，有的差別很大。 (3)半衰期的適用條件：半衰期是一個(gè)統(tǒng)計(jì)規(guī)律，是對(duì)大量的原子核衰變規(guī)律的總結(jié)，對(duì)于一個(gè)特定的原子核，無法確定何時(shí)發(fā)生衰變。 [題點(diǎn)全練] 1．[多選](2018·梅州一模)關(guān)于天然放射現(xiàn)象，以下敘述正確的是(　　) A．若使放射性物質(zhì)的溫度升高，其半衰期將變大 B．β衰變所釋放的電子是原子核內(nèi)的質(zhì)子轉(zhuǎn)變?yōu)橹凶訒r(shí)產(chǎn)生的 C．在α、β、γ這三種射線中，γ射線的穿透能力最

49、強(qiáng)，α射線的電離能力最強(qiáng) D．鈾核( U)衰變?yōu)殂U核的過程中，要經(jīng)過8次α衰變和6次β衰變 解析：選CD　半衰期的時(shí)間與元素的物理狀態(tài)無關(guān)，若使某放射性物質(zhì)的溫度升高，其半衰期不變，故A錯(cuò)誤；β衰變所釋放的電子是原子核內(nèi)的中子轉(zhuǎn)化成質(zhì)子時(shí)產(chǎn)生的，故B錯(cuò)誤；在α、β、γ這三種射線中，γ射線的穿透能力最強(qiáng)，α射線的電離能力最強(qiáng)，故C正確；鈾核( U)衰變?yōu)殂U核的過程中，每經(jīng)過一次α衰變質(zhì)子數(shù)少2，質(zhì)量數(shù)少4；而每經(jīng)過一次β衰變質(zhì)子數(shù)增加1，質(zhì)量數(shù)不變；由質(zhì)量數(shù)和核電荷數(shù)守恒，可知要經(jīng)過8次α衰變和6次β衰變，故D正確。 2．[多選](2018·徐州期末)I是核電站中核反應(yīng)的副產(chǎn)物，它可以衰變

50、成Xe，半衰期為8天，某次檢測(cè)中發(fā)現(xiàn)空氣樣品的I放射性含量為安全標(biāo)準(zhǔn)值的4倍，下列說法正確的是(　　) A.I變成Xe為β衰變 B.Xe與I具有不同的核子數(shù) C．4個(gè)I中有兩個(gè)衰變?yōu)閄e的時(shí)間為8天 D．至少經(jīng)過16天，該空氣樣品中I的放射性含量才會(huì)達(dá)到安全標(biāo)準(zhǔn)值 解析：選AD　I變成Xe質(zhì)量數(shù)不變，電荷數(shù)多1，可知發(fā)生的衰變?yōu)棣滤プ?，故A正確；核子數(shù)等于質(zhì)量數(shù)，可知Xe與I具有相同的核子數(shù)，故B錯(cuò)誤；半衰期具有統(tǒng)計(jì)規(guī)律，對(duì)大量的原子核適用，對(duì)少數(shù)的原子核不適用，故C錯(cuò)誤；經(jīng)過16天，即經(jīng)過2個(gè)半衰期，I的含量還剩四分之一，達(dá)到安全標(biāo)準(zhǔn)值，故D正確。 突破點(diǎn)(四)　核反應(yīng)方程與

51、核能計(jì)算 1．核反應(yīng)的四種類型 類型 可控性 核反應(yīng)方程典例 衰變 α衰變 自發(fā) U→Th＋He β衰變 自發(fā) Th→Pa＋e 人工轉(zhuǎn)變 人工控制 N＋He→O＋H (盧瑟福發(fā)現(xiàn)質(zhì)子) He＋Be→6C＋n (查德威克發(fā)現(xiàn)中子) Al＋He →P＋n (約里奧·居里夫婦發(fā)現(xiàn)人工放射性) P→Si＋e 重核裂變 比較容易進(jìn)行人工控制 U＋n→Ba＋Kr＋3n U＋n→Xe＋Sr＋10n 輕核聚變 很難控制 H＋H→He＋n 2．核反應(yīng)方程式的書寫 (1)熟記常見基本粒子的符號(hào)，是正確書寫核反應(yīng)方程的基礎(chǔ)。如質(zhì)子(H)、中子(n

52、)、α粒子(He)、β粒子(e)、正電子(e)、氘核(H)、氚核(H)等。 (2)掌握核反應(yīng)方程遵守的規(guī)律，是正確書寫核反應(yīng)方程或判斷某個(gè)核反應(yīng)方程是否正確的依據(jù)，由于核反應(yīng)不可逆，所以書寫核反應(yīng)方程式時(shí)只能用“→”表示反應(yīng)方向。 (3)核反應(yīng)過程中質(zhì)量數(shù)守恒，電荷數(shù)守恒。 3．對(duì)質(zhì)能方程的理解 (1)一定的能量和一定的質(zhì)量相聯(lián)系，物體的總能量和它的質(zhì)量成正比，即E＝mc2。 方程的含義：物體具有的能量與它的質(zhì)量之間存在簡(jiǎn)單的正比關(guān)系，物體的能量增大，質(zhì)量也增大；物體的能量減少，質(zhì)量也減少。 (2)核子在結(jié)合成原子核時(shí)出現(xiàn)質(zhì)量虧損Δm，其能量也要相應(yīng)減少，即ΔE＝Δmc2。 (3

53、)原子核分解成核子時(shí)要吸收一定的能量，相應(yīng)的質(zhì)量增加Δm，吸收的能量為ΔE＝Δmc2。 4．核能的計(jì)算方法 (1)根據(jù)ΔE＝Δmc2計(jì)算時(shí)，Δm的單位是“kg”，c的單位是“m/s”，ΔE的單位是“J”。 (2)根據(jù)ΔE＝Δm×931.5 MeV計(jì)算時(shí)，Δm的單位是“u”，ΔE的單位是“MeV”。 (3)根據(jù)核子比結(jié)合能來計(jì)算核能： 原子核的結(jié)合能＝核子比結(jié)合能×核子數(shù)。 [典例]　(2015·江蘇高考)(1)核電站利用原子核鏈?zhǔn)椒磻?yīng)放出的巨大能量進(jìn)行發(fā)電，U是核電站常用的核燃料。U受一個(gè)中子轟擊后裂變成Ba和Kr兩部分，并產(chǎn)生________個(gè)中子。要使鏈?zhǔn)椒磻?yīng)發(fā)生，裂變物質(zhì)的體

54、積要________(選填“大于”或“小于”)它的臨界體積。 (2)取質(zhì)子的質(zhì)量mp＝1.672 6×10－27 kg，中子的質(zhì)量mn＝1.674 9×10－27 kg，α粒子的質(zhì)量mα＝6.646 7×10－27 kg，光速c＝3.0×108 m/s。請(qǐng)計(jì)算α粒子的結(jié)合能。(計(jì)算結(jié)果保留兩位有效數(shù)字) [解析]　(1)核反應(yīng)方程遵守質(zhì)量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒，且該核反應(yīng)方程為：92U＋n → 56Ba＋Kr＋3n，即產(chǎn)生3個(gè)中子。臨界體積是發(fā)生鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的最小體積，要使鏈?zhǔn)椒磻?yīng)發(fā)生，裂變物質(zhì)的體積要大于它的臨界體積。 (2)組成α粒子的核子與α粒子的質(zhì)量差 Δm＝(2mp＋2mn)－mα

55、 結(jié)合能ΔE＝Δmc2 代入數(shù)據(jù)得ΔE＝4.3×10－12 J。 [答案]　(1)3　大于　(2)4.3×10－12 J [方法規(guī)律] 核能求解的思路方法 (1)應(yīng)用質(zhì)能方程解題的流程圖： →→ (2)在動(dòng)量守恒方程中，各質(zhì)量都可用質(zhì)量數(shù)表示。 (3)核反應(yīng)遵守動(dòng)量守恒和能量守恒定律，因此可以結(jié)合動(dòng)量守恒和能量守恒定律來計(jì)算核能。 [集訓(xùn)沖關(guān)] 1．(2016·江蘇高考)貝可勒爾在120年前首先發(fā)現(xiàn)了天然放射現(xiàn)象，如今原子核的放射性在眾多領(lǐng)域中有著廣泛應(yīng)用。下列屬于放射性衰變的是(　　) A.C→N＋e　 　 　　　 B.U＋n→I＋Y＋2n C.H＋H→He＋n

56、D.He＋Al→P＋n 解析：選A　放射性元素自發(fā)地放出射線的現(xiàn)象叫天然放射現(xiàn)象。A選項(xiàng)為β衰變方程，B選項(xiàng)為重核裂變方程，C選項(xiàng)為輕核聚變方程，D選項(xiàng)為原子核的人工轉(zhuǎn)變方程，故選A。 2．[多選](2017·江蘇高考)原子核的比結(jié)合能曲線如圖所示。根據(jù)該曲線，下列判斷正確的有(　　) A．He核的結(jié)合能約為14 MeV B．He核比Li核更穩(wěn)定 C．兩個(gè)H核結(jié)合成He核時(shí)釋放能量 D．U核中核子的平均結(jié)合能比Kr核中的大 解析：選BC　由題圖可知，He的比結(jié)合能為7 MeV，因此它的結(jié)合能為7 MeV×4＝28 MeV，A項(xiàng)錯(cuò)誤；比結(jié)合能越大，表明原子核中核子結(jié)合得越牢固，

57、原子核越穩(wěn)定，結(jié)合題圖可知B項(xiàng)正確；兩個(gè)比結(jié)合能小的H核結(jié)合成比結(jié)合能大的He時(shí)，會(huì)釋放能量，C項(xiàng)正確；由題圖可知，U的比結(jié)合能(即平均結(jié)合能)比Kr的小，D項(xiàng)錯(cuò)誤。 3．(2018·啟東期末)一個(gè)原來靜止的鋰核(Li)俘獲一個(gè)速度為7.7×104 m/s的中子后，生成一個(gè)氚核和一個(gè)氦核，已知氚核的速度大小為1.0×103 m/s，方向與中子的運(yùn)動(dòng)方向相反。(已知氘核質(zhì)量m(D)＝2.014 102 u，氚核質(zhì)量為m(T)＝3.016 050 u，氦核的質(zhì)量m(He)＝4.002 603 u，中子質(zhì)量m(n)＝1.008 665 u,1 u＝1.660 6×10－27kg) (1)試寫出核

58、反應(yīng)方程； (2)求出氦核的速度； (3)若讓一個(gè)氘核和一個(gè)氚核發(fā)生聚變時(shí)，可產(chǎn)生一個(gè)氦核，同時(shí)放出一個(gè)中子，求這個(gè)核反應(yīng)釋放出的能量。 解析：(1)核反應(yīng)方程為：Li＋n→H＋He (2)由動(dòng)量守恒定律：mnv0＝－mTv1＋mαv2 得到，v2＝ 代入解得，v2＝2×104 m/s。 (3)質(zhì)量虧損為 Δm＝mD＋mT－mα－mn 代入解得，Δm＝3.136×10－29kg 根據(jù)愛因斯坦質(zhì)能方程得到，核反應(yīng)釋放出的能量ΔE＝Δmc2＝2.82×10－12 J。 答案：(1)Li＋n→H＋He　(2)2×104 m/s　 (3)2.82×10－12 J 對(duì)點(diǎn)

59、訓(xùn)練：原子的核式結(jié)構(gòu) 1.如圖所示為盧瑟福的粒子散射實(shí)驗(yàn)的經(jīng)典再現(xiàn)，用放射性元素發(fā)出的粒子轟擊金箔，用顯微鏡觀測(cè)在環(huán)形熒光屏上所產(chǎn)生的亮點(diǎn)，根據(jù)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，下列分析正確的是(　　) A．在熒光屏上形成的亮點(diǎn)是由α粒子在金箔上打出的電子產(chǎn)生的 B．原子核應(yīng)該帶負(fù)電 C．在熒光屏上觀測(cè)到極少數(shù)的α粒子發(fā)生了大角度的偏轉(zhuǎn) D．該實(shí)驗(yàn)中α粒子由于和電子發(fā)生碰撞而發(fā)生了大角度的偏轉(zhuǎn) 解析：選C　在熒光屏上形成的亮點(diǎn)是由α粒子打在熒光屏上產(chǎn)生的，故A錯(cuò)誤；原子核帶正電，故B錯(cuò)誤；當(dāng)α粒子穿過原子時(shí)，電子對(duì)α粒子影響很小，影響α粒子運(yùn)動(dòng)的主要是原子核，離核較遠(yuǎn)時(shí)，α粒子受到的庫(kù)侖斥力很小，運(yùn)動(dòng)方向

60、改變量較小。只有當(dāng)α粒子與原子核十分接近時(shí)，才會(huì)受到很大庫(kù)侖斥力，而原子核很小，所以α粒子接近原子核的機(jī)會(huì)就很少，所以只有極少數(shù)α粒子發(fā)生大角度的偏轉(zhuǎn)，而絕大多數(shù)基本按直線方向前進(jìn)，故C正確，D錯(cuò)誤。 2．如圖為盧瑟福的α粒子散射實(shí)驗(yàn)，①、②兩條線表示實(shí)驗(yàn)中α粒子運(yùn)動(dòng)的軌跡，則沿③所示方向射向原子核的α粒子可能的運(yùn)動(dòng)軌跡為(　　) A．軌跡a　　　　　　　　　 B．軌跡b C．軌跡c D．軌跡d 解析：選A　盧瑟福通過α粒子散射并由此提出了原子的核式結(jié)構(gòu)模型，正電荷全部集中在原子核內(nèi)，α粒子帶正電，同種電荷相互排斥，所以沿③所示方向射向原子核的α粒子可能的運(yùn)動(dòng)軌跡為a，因離原子

61、核越近，受到的庫(kù)侖斥力越強(qiáng)，則偏轉(zhuǎn)程度越強(qiáng)，故A正確，B、C、D錯(cuò)誤。 3．[多選](2016·天津高考)物理學(xué)家通過對(duì)實(shí)驗(yàn)的深入觀察和研究，獲得正確的科學(xué)認(rèn)知，推動(dòng)物理學(xué)的發(fā)展。下列說法符合事實(shí)的是(　　) A．赫茲通過一系列實(shí)驗(yàn)，證實(shí)了麥克斯韋關(guān)于光的電磁理論 B．查德威克用α粒子轟擊N獲得反沖核O，發(fā)現(xiàn)了中子 C．貝克勒爾發(fā)現(xiàn)的天然放射性現(xiàn)象，說明原子核有復(fù)雜結(jié)構(gòu) D．盧瑟福通過對(duì)陰極射線的研究，提出了原子核式結(jié)構(gòu)模型 解析：選AC　麥克斯韋曾提出光是電磁波，赫茲通過實(shí)驗(yàn)證實(shí)了麥克斯韋關(guān)于光的電磁理論，選項(xiàng)A正確；查德威克用α粒子轟擊Be，獲得反沖核C，發(fā)現(xiàn)了中子，選項(xiàng)B錯(cuò)誤

62、；貝克勒爾發(fā)現(xiàn)了天然放射現(xiàn)象，說明原子核有復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，選項(xiàng)C正確；盧瑟福通過對(duì)α粒子散射實(shí)驗(yàn)的研究，提出了原子核式結(jié)構(gòu)模型，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。 對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練：原子能級(jí)躍遷規(guī)律 4．[多選](2018·南京模擬)下列說法中正確的是(　　) A．一群氫原子處于n＝3的激發(fā)態(tài)向較低能級(jí)躍遷，最多可放出兩種頻率的光子 B．由于每種原子都有自己的特征譜線，故可以根據(jù)原子光譜來鑒別物質(zhì) C．實(shí)際上，原子中的電子沒有確定的軌道，但在空間各處出現(xiàn)的概率具有一定的規(guī)律 D．α粒子散射實(shí)驗(yàn)揭示了原子的可能能量狀態(tài)是不連續(xù)的 解析：選BC　一群氫原子處于n＝3的激發(fā)態(tài)向較低能級(jí)躍遷，可能放出3種不同頻率的光子，

63、故A錯(cuò)誤。每種原子都有自己的特征譜線，故可以根據(jù)原子光譜來鑒別物質(zhì)，稱為光譜分析，故B正確。原子中的電子沒有確定的軌道，在空間各處出現(xiàn)的概率具有一定的規(guī)律，故C正確。α粒子散射實(shí)驗(yàn)，揭示了原子的核式結(jié)構(gòu)模型，認(rèn)為電子繞核旋轉(zhuǎn)，根據(jù)經(jīng)典理論，可知向外輻射能量，軌道半徑連續(xù)減小，輻射的能量連續(xù)，故D錯(cuò)誤。 5.[多選]如圖所示是氫原子能級(jí)圖，大量處于n＝5激發(fā)態(tài)的氫原子向低能級(jí)躍遷時(shí)，一共可以輻射出10種不同頻率的光子，其中萊曼系是指氫原子由高能級(jí)向n＝1能級(jí)躍遷時(shí)釋放的光子，則(　　) A．10種光子中波長(zhǎng)最短的是n＝5激發(fā)態(tài)躍遷到基態(tài)時(shí)產(chǎn)生的 B．10種光子中有4種屬于萊曼系 C．使n

64、＝5能級(jí)的氫原子電離至少要0.85 eV的能量 D．從n＝2能級(jí)躍遷到基態(tài)釋放光子的能量等于n＝3能級(jí)躍遷到n＝2能級(jí)釋放光子的能量 解析：選AB　10種光子中，從n＝5躍遷到基態(tài)輻射的光子能量最大，頻率最大，波長(zhǎng)最短，故A正確；10種光子中，由高能級(jí)向基態(tài)躍遷的分別為n＝5，n＝4，n＝3和n＝2，故B正確；n＝5能級(jí)的氫原子具有的能量為－0.54 eV，故要使其發(fā)生電離，至少需要0.54 eV的能量，故C錯(cuò)誤；根據(jù)玻爾理論，從n＝2能級(jí)躍遷到基態(tài)釋放光子的能量：ΔE1＝E2－E1＝－3.4 eV－(－13.6 eV)＝10.2 eV，從n＝3能級(jí)躍遷到n＝2能級(jí)釋放光子的能量：ΔE2＝

65、E3－E2＝－1.51 eV－(－3.4 eV)＝1.89 eV，二者不相等，故D錯(cuò)誤。 6．[多選](2018·安徽師大附中二模)已知?dú)湓拥幕鶓B(tài)能量為E1，n＝2、3能級(jí)所對(duì)應(yīng)的能量分別為E2和E3，大量處于第3 能級(jí)的氫原子向低能級(jí)躍遷放出若干頻率的光子，依據(jù)玻爾理論，下列說法正確的是(　　) A．產(chǎn)生的光子的最大頻率為 B．當(dāng)氫原子從能級(jí)n＝2躍遷到n＝1時(shí)，對(duì)應(yīng)的電子的軌道半徑變小，能量也變小 C．若氫原子從能級(jí)n＝2躍遷到n＝1時(shí)放出的光子恰好能使某金屬發(fā)生光電效應(yīng)，則當(dāng)氫原子從能級(jí)n＝3躍遷到n＝1時(shí)放出的光子照到該金屬表面時(shí)，逸出的光電子的最大初動(dòng)能為E3－E2 D．

66、若要使處于能級(jí)n＝3的氫原子電離，可以采用兩種方法：一是用能量為－E3的電子撞擊氫原子，二是用能量為－E3的光子照射氫原子 解析：選BC　大量處于能級(jí)n＝3的氫原子向低能級(jí)躍遷能產(chǎn)生3種不同頻率的光子，產(chǎn)生光子的最大頻率為；當(dāng)氫原子從能級(jí)n＝2躍遷到n＝1時(shí)，能量減小，電子離原子核更近，電子軌道半徑變??；若氫原子從能級(jí)n＝2躍遷到n＝1時(shí)放出的光子恰好能使某金屬發(fā)生光電效應(yīng)，由光電效應(yīng)方程可知，該金屬的逸出功恰好等于E2－E1，則當(dāng)氫原子從能級(jí)n＝3躍遷到n＝1時(shí)放出的光子照射該金屬時(shí)，逸出光電子的最大初動(dòng)能為E3－E1－(E2－E1)＝E3－E2；電子是有質(zhì)量的，撞擊氫原子是發(fā)生彈性碰撞，由于電子和氫原子質(zhì)量不同，故電子不能把－E3的能量完全傳遞給氫原子，因此不能使氫原子完全電離，而光子的能量可以完全被氫原子吸收。綜上所述，B、C正確。 對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練：原子核的衰變規(guī)律 7．[多選](2018·揚(yáng)州模擬)將某種放射性元素制成核電池，帶到火星上去工作。已知火星上的溫度、壓強(qiáng)等環(huán)境因素與地球上有很大差別，下列說法正確的是(　　) A．該放射性元素到火星上之后，半衰期發(fā)生變化 B．該放