物理五 光電效應(yīng) 原子結(jié)構(gòu)和原子核

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1、1.光電效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)規(guī)律光電效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)規(guī)律(1)任何一種金屬都有一個(gè)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(gè)極限頻率，入射光的頻率必須大于這個(gè)頻率，才能產(chǎn)生光電效應(yīng)。個(gè)頻率，才能產(chǎn)生光電效應(yīng)。(2)光電子的最大初動(dòng)能與入射光的強(qiáng)度無(wú)關(guān)，只隨入射光的頻光電子的最大初動(dòng)能與入射光的強(qiáng)度無(wú)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(shí)，光電子的發(fā)射幾乎是瞬時(shí)的，一入射光照射到金屬板上時(shí)，光電子的發(fā)射幾乎是瞬時(shí)的，一般不會(huì)超過(guò)般不會(huì)超過(guò)109 s。(4)當(dāng)入射光的頻率大于極限頻率時(shí)，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(shí)，光電流的強(qiáng)度與入射光的強(qiáng)度成正

2、比。強(qiáng)度成正比。知識(shí)必備知識(shí)必備2.光電效應(yīng)方程光電效應(yīng)方程3.氫原子能級(jí)圖氫原子能級(jí)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(diǎn)應(yīng)為原子躍遷及能級(jí)問(wèn)題、核反應(yīng)方程、核能本專題考查的重點(diǎn)應(yīng)為原子躍遷及能級(jí)問(wèn)題、核反應(yīng)方程、核能的計(jì)算等，題型為選擇題。的計(jì)算等，題型為選擇題。1.必須牢記的必須牢記的“3個(gè)主要實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象個(gè)主要實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)。粒子散射實(shí)驗(yàn)。(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(gè)易錯(cuò)易混點(diǎn)個(gè)易錯(cuò)易混點(diǎn)”(1)能

3、級(jí)躍遷時(shí)吸收光子的能量和吸收實(shí)物粒子的能量是不同的。能級(jí)躍遷時(shí)吸收光子的能量和吸收實(shí)物粒子的能量是不同的。(2)半衰期是統(tǒng)計(jì)規(guī)律，對(duì)單個(gè)原子核無(wú)意義。半衰期是統(tǒng)計(jì)規(guī)律，對(duì)單個(gè)原子核無(wú)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(jì)算方法必須掌握核能的兩種計(jì)算方法【真題示例】【真題示例】 (多選多選)(2017全國(guó)卷全國(guó)卷，19)在光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)中，分在光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)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(cè)得相應(yīng)照射到同種金屬上，測(cè)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(dòng)

4、能分別為，光電子的最大初動(dòng)能分別為Eka和和Ekb。h為普朗克常量。下列說(shuō)法正確的是為普朗克常量。下列說(shuō)法正確的是()光電效應(yīng)能級(jí)躍遷光電效應(yīng)能級(jí)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(dòng)能定理得，由動(dòng)能定理得EkmeU，若用，若用a、b單色光照射同種金屬時(shí)，逸出功單色光照射同種金屬時(shí)，逸出功W0相同。當(dāng)相同。當(dāng)ab時(shí)，一定有時(shí)，一定有EkaEkb，UaUb，故選項(xiàng)，故選項(xiàng)A錯(cuò)

5、誤，錯(cuò)誤，B正確；若正確；若UaUb，則一定有，則一定有EkaEkb，故選項(xiàng)，故選項(xiàng)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(xiàng)，故選項(xiàng)D錯(cuò)誤。錯(cuò)誤。答案答案BC真題感悟真題感悟本考點(diǎn)主要考查：本考點(diǎn)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(jí)圖考查能級(jí)躍遷規(guī)律。結(jié)合能級(jí)圖考查能級(jí)躍遷規(guī)律。預(yù)測(cè)預(yù)測(cè)1對(duì)光電效應(yīng)規(guī)律的理解對(duì)光電效應(yīng)規(guī)律的理解預(yù)測(cè)預(yù)測(cè)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(cè)預(yù)

6、測(cè)3氫原子能級(jí)躍遷氫原子能級(jí)躍遷1.某光源發(fā)出的光由不同波長(zhǎng)的光組成，不同波長(zhǎng)的光的強(qiáng)度如某光源發(fā)出的光由不同波長(zhǎng)的光組成，不同波長(zhǎng)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(zhǎng)，用該光源發(fā)出的所示，表中給出了一些材料的極限波長(zhǎng)，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(zhǎng)極限波長(zhǎng)(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(zhǎng)大約在解析由題圖可知，該光源發(fā)出的光的波長(zhǎng)大約在20

7、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(zhǎng)是限波長(zhǎng)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(xiàng)都產(chǎn)生光電效應(yīng)，選項(xiàng)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(jí)為氫原子能級(jí)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(jí)時(shí)，核外電子在各處出現(xiàn)處于不同能級(jí)時(shí)，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(jí)向低能級(jí)躍遷時(shí)能級(jí)向低能級(jí)躍遷時(shí)最多能發(fā)出最多能發(fā)出10種頻率的

8、光種頻率的光圖圖4C.從從n4能級(jí)躍遷到能級(jí)躍遷到n3能級(jí)比從能級(jí)比從n3能級(jí)躍遷到能級(jí)躍遷到n 2能級(jí)能級(jí)輻射出電磁波的波長(zhǎng)長(zhǎng)輻射出電磁波的波長(zhǎng)長(zhǎng)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(shí)恰能量的電子發(fā)生碰撞時(shí)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(wèn)題的兩條線索處理光電效應(yīng)問(wèn)題的兩條線索2.解決氫原子能級(jí)躍遷問(wèn)題的三點(diǎn)技巧解決氫原子能級(jí)躍遷問(wèn)題的三點(diǎn)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(dòng)能大。產(chǎn)生光電子的最大

9、初動(dòng)能大。衰變、核反應(yīng)與核能的計(jì)算衰變、核反應(yīng)與核能的計(jì)算A. 衰變后釷核的動(dòng)能等于衰變后釷核的動(dòng)能等于粒子的動(dòng)能粒子的動(dòng)能B. 衰變后釷核的動(dòng)量大小等于衰變后釷核的動(dòng)量大小等于粒子的動(dòng)量大小粒子的動(dòng)量大小C. 鈾核的半衰期等于其放出一個(gè)鈾核的半衰期等于其放出一個(gè)粒子所經(jīng)歷的時(shí)間粒子所經(jīng)歷的時(shí)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

10、，A、C、D錯(cuò)誤。錯(cuò)誤。答案答案B真題感悟真題感悟本考點(diǎn)主要考查：本考點(diǎn)主要考查：(1)原子核的衰變及對(duì)三種射線本質(zhì)的理解和應(yīng)用。原子核的衰變及對(duì)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(jì)算。半衰期、核反應(yīng)方程及核能計(jì)算。預(yù)測(cè)預(yù)測(cè)1原子核的衰變及半衰期原子核的衰變及半衰期預(yù)測(cè)預(yù)測(cè)2考查三種射線的特性考查三種射線的特性預(yù)測(cè)預(yù)測(cè)3核反應(yīng)方程核反應(yīng)方程預(yù)測(cè)預(yù)測(cè)4核能的計(jì)算核能的計(jì)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(guò)一個(gè)勻強(qiáng)電場(chǎng)和勻強(qiáng)磁種射線，經(jīng)過(guò)一個(gè)勻強(qiáng)電場(chǎng)和勻強(qiáng)磁場(chǎng)共存的區(qū)域場(chǎng)共存的區(qū)域(方向如圖所示方向如圖所示)。調(diào)整電

11、。調(diào)整電場(chǎng)強(qiáng)度場(chǎng)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(gè)點(diǎn)受到射線的照射，上只有兩個(gè)點(diǎn)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(diǎn)的一定是點(diǎn)的一定是射線射線B.射到射到b點(diǎn)的一定是點(diǎn)的一定是射線射線C.射到射到b點(diǎn)的一定是點(diǎn)的一定是射線或射線或射線射線D.射到射到b點(diǎn)的一定是點(diǎn)的一定是射線射線解析解析射線不帶電，在電場(chǎng)和磁場(chǎng)中它都不受力的作用，只能射線不帶電，在電場(chǎng)和磁場(chǎng)中它都不受力的作用，只能射到射到a點(diǎn)，選項(xiàng)點(diǎn)，選項(xiàng)D錯(cuò)誤；調(diào)整錯(cuò)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)

12、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(chǎng)力與洛倫茲力平衡，即進(jìn)的條件是電場(chǎng)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(shí)，速度較大的粒子沿直線前進(jìn)時(shí)，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(shí)，速度較小的粒子沿直線前進(jìn)時(shí)，速度較小的粒子也向粒子也向右偏轉(zhuǎn)，故選項(xiàng)右偏轉(zhuǎn)，故選項(xiàng)C正確，正確，A、B錯(cuò)誤。錯(cuò)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(gè)核反應(yīng)稱為人工核反應(yīng)這個(gè)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(wàn)開爾文，式中幾百萬(wàn)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