物理五 光電效應(yīng) 原子結(jié)構(gòu)和原子核

1.光電效應(yīng)的實驗規(guī)律光電效應(yīng)的實驗規(guī)律(1)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頻率，才能產(chǎn)生光電效應(yīng)。個頻率，才能產(chǎn)生光電效應(yīng)。(2)光電子的最大初動能與入射光的強(qiáng)度無關(guān)，只隨入射光的頻光電子的最大初動能與入射光的強(qiáng)度無關(guān)，只隨入射光的頻率增大而增大。率增大而增大。(3)入射光照射到金屬板上時，光電子的發(fā)射幾乎是瞬時的，一入射光照射到金屬板上時，光電子的發(fā)射幾乎是瞬時的，一般不會超過般不會超過109 s。(4)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。強(qiáng)度成正比。知識必備知識必備2.光電效應(yīng)方程光電效應(yīng)方程3.氫原子能級圖氫原子能級圖4.核反應(yīng)核反應(yīng)備考策略備考策略本專題考查的重點應(yīng)為原子躍遷及能級問題、核反應(yīng)方程、核能本專題考查的重點應(yīng)為原子躍遷及能級問題、核反應(yīng)方程、核能的計算等，題型為選擇題。的計算等，題型為選擇題。1.必須牢記的必須牢記的“3個主要實驗現(xiàn)象個主要實驗現(xiàn)象”2.必須掌握的必須掌握的“2類方程類方程”(1)光電效應(yīng)現(xiàn)象。光電效應(yīng)現(xiàn)象。(2)粒子散射實驗。粒子散射實驗。(3)天然放射現(xiàn)象。天然放射現(xiàn)象。(1)衰變方程；衰變方程；(2)核反應(yīng)方程。核反應(yīng)方程。3.必須明確的必須明確的“3個易錯易混點個易錯易混點”(1)能級躍遷時吸收光子的能量和吸收實物粒子的能量是不同的。能級躍遷時吸收光子的能量和吸收實物粒子的能量是不同的。(2)半衰期是統(tǒng)計規(guī)律，對單個原子核無意義。半衰期是統(tǒng)計規(guī)律，對單個原子核無意義。(3)射線是伴隨著射線是伴隨著衰變、衰變、衰變而產(chǎn)生的能量形式。衰變而產(chǎn)生的能量形式。4.必須掌握核能的兩種計算方法必須掌握核能的兩種計算方法【真題示例】【真題示例】 (多選多選)(2017全國卷全國卷，19)在光電效應(yīng)實驗中，分在光電效應(yīng)實驗中，分別用頻率為別用頻率為a、b的單色光的單色光a、b照射到同種金屬上，測得相應(yīng)照射到同種金屬上，測得相應(yīng)的遏止電壓分別為的遏止電壓分別為Ua和和Ub，光電子的最大初動能分別為，光電子的最大初動能分別為Eka和和Ekb。h為普朗克常量。下列說法正確的是為普朗克常量。下列說法正確的是()光電效應(yīng)能級躍遷光電效應(yīng)能級躍遷A.若若ab，則一定有，則一定有UaUbB.若若ab，則一定有，則一定有EkaEkbC.若若UaUb，則一定有，則一定有EkaEkbD.若若ab，則一定有，則一定有haEkahbEkb解析由愛因斯坦光電效應(yīng)方程得解析由愛因斯坦光電效應(yīng)方程得EkmhW0，由動能定理得，由動能定理得EkmeU，若用，若用a、b單色光照射同種金屬時，逸出功單色光照射同種金屬時，逸出功W0相同。當(dāng)相同。當(dāng)ab時，一定有時，一定有EkaEkb，UaUb，故選項，故選項A錯誤，錯誤，B正確；若正確；若UaUb，則一定有，則一定有EkaEkb，故選項，故選項C正確；因逸出功相同，有正確；因逸出功相同，有W0 ha Eka hb Ekb，故選項，故選項D錯誤。錯誤。答案答案BC真題感悟真題感悟本考點主要考查：本考點主要考查：(1)光電效應(yīng)、極限頻率、遏止電壓等概光電效應(yīng)、極限頻率、遏止電壓等概念；念；(2)光電效應(yīng)規(guī)律；光電效應(yīng)規(guī)律；(3)光電效應(yīng)方程；光電效應(yīng)方程；(4)考查氫原子結(jié)考查氫原子結(jié)構(gòu)；構(gòu)；(5)結(jié)合能級圖考查能級躍遷規(guī)律。結(jié)合能級圖考查能級躍遷規(guī)律。預(yù)測預(yù)測1對光電效應(yīng)規(guī)律的理解對光電效應(yīng)規(guī)律的理解預(yù)測預(yù)測2光電效應(yīng)方程的應(yīng)用光電效應(yīng)方程的應(yīng)用預(yù)測預(yù)測3氫原子能級躍遷氫原子能級躍遷1.某光源發(fā)出的光由不同波長的光組成，不同波長的光的強(qiáng)度如某光源發(fā)出的光由不同波長的光組成，不同波長的光的強(qiáng)度如圖圖2所示，表中給出了一些材料的極限波長，用該光源發(fā)出的所示，表中給出了一些材料的極限波長，用該光源發(fā)出的光照射表中材料光照射表中材料()圖圖2材料材料鈉鈉銅銅鉑鉑極限波長極限波長(nm)541268196A.僅鈉能產(chǎn)生光電子僅鈉能產(chǎn)生光電子 B.僅鈉、銅能產(chǎn)生光電子僅鈉、銅能產(chǎn)生光電子C.僅銅、鉑能產(chǎn)生光電子僅銅、鉑能產(chǎn)生光電子 D.都能產(chǎn)生光電子都能產(chǎn)生光電子解析由題圖可知，該光源發(fā)出的光的波長大約在解析由題圖可知，該光源發(fā)出的光的波長大約在20 nm到到440 nm之間，而三種材料中，極限頻率最大的鉑的極之間，而三種材料中，極限頻率最大的鉑的極限波長是限波長是196 nm，大于，大于20 nm，所以該光源能使三種材料，所以該光源能使三種材料都產(chǎn)生光電效應(yīng)，選項都產(chǎn)生光電效應(yīng)，選項D正確。正確。答案答案D答案答案BD3.(多選多選)(2017北京二模北京二模)圖圖4為氫原子能級為氫原子能級示意圖的一部分，則氫原子示意圖的一部分，則氫原子()A.處于不同能級時，核外電子在各處出現(xiàn)處于不同能級時，核外電子在各處出現(xiàn)的概率是一樣的的概率是一樣的B.一群氫原子從一群氫原子從n5能級向低能級躍遷時能級向低能級躍遷時最多能發(fā)出最多能發(fā)出10種頻率的光種頻率的光圖圖4C.從從n4能級躍遷到能級躍遷到n3能級比從能級比從n3能級躍遷到能級躍遷到n 2能級能級輻射出電磁波的波長長輻射出電磁波的波長長D.處于基態(tài)的氫原子和具有處于基態(tài)的氫原子和具有13.6 eV能量的電子發(fā)生碰撞時恰能量的電子發(fā)生碰撞時恰好電離好電離答案答案BC練后反思練后反思1.處理光電效應(yīng)問題的兩條線索處理光電效應(yīng)問題的兩條線索2.解決氫原子能級躍遷問題的三點技巧解決氫原子能級躍遷問題的三點技巧(1)光的強(qiáng)度大光的強(qiáng)度大光子數(shù)目多光子數(shù)目多發(fā)射光電子數(shù)多發(fā)射光電子數(shù)多光電流光電流大。大。(2)光子頻率高光子頻率高光子能量大光子能量大產(chǎn)生光電子的最大初動能大。產(chǎn)生光電子的最大初動能大。衰變、核反應(yīng)與核能的計算衰變、核反應(yīng)與核能的計算A. 衰變后釷核的動能等于衰變后釷核的動能等于粒子的動能粒子的動能B. 衰變后釷核的動量大小等于衰變后釷核的動量大小等于粒子的動量大小粒子的動量大小C. 鈾核的半衰期等于其放出一個鈾核的半衰期等于其放出一個粒子所經(jīng)歷的時間粒子所經(jīng)歷的時間D. 衰變后衰變后粒子與釷核的質(zhì)量之和等于衰變前鈾核的質(zhì)量粒子與釷核的質(zhì)量之和等于衰變前鈾核的質(zhì)量答案答案B解析根據(jù)質(zhì)能方程，釋放的核能解析根據(jù)質(zhì)能方程，釋放的核能Emc2，m2mHmHemn0.003 5 u，則，則E0.003 5931 MeV3.258 5 MeV3.3 MeV，故，故B正確，正確，A、C、D錯誤。錯誤。答案答案B真題感悟真題感悟本考點主要考查：本考點主要考查：(1)原子核的衰變及對三種射線本質(zhì)的理解和應(yīng)用。原子核的衰變及對三種射線本質(zhì)的理解和應(yīng)用。(2)半衰期、核反應(yīng)方程及核能計算。半衰期、核反應(yīng)方程及核能計算。預(yù)測預(yù)測1原子核的衰變及半衰期原子核的衰變及半衰期預(yù)測預(yù)測2考查三種射線的特性考查三種射線的特性預(yù)測預(yù)測3核反應(yīng)方程核反應(yīng)方程預(yù)測預(yù)測4核能的計算核能的計算答案答案AB2.如圖如圖5所示，一天然放射性物質(zhì)發(fā)出三所示，一天然放射性物質(zhì)發(fā)出三種射線，經(jīng)過一個勻強(qiáng)電場和勻強(qiáng)磁種射線，經(jīng)過一個勻強(qiáng)電場和勻強(qiáng)磁場共存的區(qū)域場共存的區(qū)域(方向如圖所示方向如圖所示)。調(diào)整電。調(diào)整電場強(qiáng)度場強(qiáng)度E和磁感應(yīng)強(qiáng)度和磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大小，使得的大小，使得在在MN上只有兩個點受到射線的照射，上只有兩個點受到射線的照射，則下面判斷正確的是則下面判斷正確的是()圖圖5A.射到射到b點的一定是點的一定是射線射線B.射到射到b點的一定是點的一定是射線射線C.射到射到b點的一定是點的一定是射線或射線或射線射線D.射到射到b點的一定是點的一定是射線射線解析解析射線不帶電，在電場和磁場中它都不受力的作用，只能射線不帶電，在電場和磁場中它都不受力的作用，只能射到射到a點，選項點，選項D錯誤；調(diào)整錯誤；調(diào)整E和和B的大小，既可以使帶正電的的大小，既可以使帶正電的射射線沿直線前進(jìn)，也可以使帶負(fù)電的線沿直線前進(jìn)，也可以使帶負(fù)電的射線沿直線前進(jìn)，沿直線前射線沿直線前進(jìn)，沿直線前進(jìn)的條件是電場力與洛倫茲力平衡，即進(jìn)的條件是電場力與洛倫茲力平衡，即qEqBv。已知。已知粒子的粒子的速度比速度比粒子的速度小得多，當(dāng)粒子的速度小得多，當(dāng)粒子沿直線前進(jìn)時，速度較大的粒子沿直線前進(jìn)時，速度較大的粒子向右偏轉(zhuǎn)；當(dāng)粒子向右偏轉(zhuǎn)；當(dāng)粒子沿直線前進(jìn)時，速度較小的粒子沿直線前進(jìn)時，速度較小的粒子也向粒子也向右偏轉(zhuǎn)，故選項右偏轉(zhuǎn)，故選項C正確，正確，A、B錯誤。錯誤。答案答案C3.(多選多選)下列核反應(yīng)類型正確的是下列核反應(yīng)類型正確的是()答案答案ACDA.這個核反應(yīng)稱為人工核反應(yīng)這個核反應(yīng)稱為人工核反應(yīng)B.要發(fā)生這樣的核反應(yīng)，需要將反應(yīng)物質(zhì)的溫度加熱到要發(fā)生這樣的核反應(yīng)，需要將反應(yīng)物質(zhì)的溫度加熱到幾百萬開爾文，式中幾百萬開爾文，式中17.6 MeV是核反應(yīng)中吸收的能量是核反應(yīng)中吸收的能量C.核反應(yīng)后生成物的總質(zhì)量比核反應(yīng)前物質(zhì)的總質(zhì)量減核反應(yīng)后生成物的總質(zhì)量比核反應(yīng)前物質(zhì)的總質(zhì)量減少了少了3.11029 kgD.核反應(yīng)后生成物的總質(zhì)量比核反應(yīng)前物質(zhì)的總質(zhì)量增核反應(yīng)后生成物的總質(zhì)量比核反應(yīng)前物質(zhì)的總質(zhì)量增加了加了3.11029 kg答案答案C