全国通用版2019版高考物理大一轮复习第十二章波粒二象性原子结构与原子核第32讲波粒二象性学案201

合集下载

2019届高考物理第一轮复习 第十二章 波粒二象性 原子结构和原子核 12.1 波粒二象性

2019届高考物理第一轮复习 第十二章 波粒二象性 原子结构和原子核 12.1 波粒二象性

3.几个概念 (1)光子的能量:ε=hν,其中 h=6.63×10-34 J·s 称为(普朗克常 量). (2)逸出功 W0:使电子脱离某种金属所做功的最小值. (3)最大初动能:发生光电效应时,金属表面上的电子吸收光子 后克服原子核的引力逸出时所具有的动能的最大值.
(4)遏止电压:使光电流减小到零时的反向电压 UC. (5)截止频率:能使某种金属发生光电效应的最小频率叫做该种 金属的截止频率(又叫极限频率).不同的金属对应着不同的极限频 率.
解析:用紫外线照射锌板,可以从锌板上打出电子,锌板带正 电,验电器的箔片张开,是因为箔片带正电,A、B 错误;紫外线 灯功率增大,即入射光的强度增大,则箔片上的带电荷量增大,箔 片的张角也增大,C 正确;换用红外线灯照射锌板,不一定会使锌 板发生光电效应,即箔片不一定会张开,D 错误.
答案:C
易错提醒 对光电效应的四点提醒 (1)能否发生光电效应,不取决于光的强度而取决于光的频率. (2)光电效应中的“光”不是特指可见光,也包括不可见光. (3)逸出功的大小由金属本身决定,与入射光无关. (4)光电子不是光子,而是电子.
A.金属钾发生光电效应的截止 频率约为 5.5×1014 Hz
B.若入射光频率加倍,光电子 的最大初动能变为 3.00 eV
C.若入射光频率加倍,电流表 的示数变为 2I
D.若入射光频率加倍,遏止电 压的大小将变为 5.25 V
解析:设金属的截止频率为 νc,由 W0=hνc 解得 νc=5.5×1014 Hz,A 正确;由光电效应方程 Ek=hν-W0,若入射光的频率加倍, W0 不变,所以光电子的最大初动能并不加倍,B 错误;若入射光的 频率加倍,电流表的示数不一定是原来的 2 倍,C 错误;由 Ek=hν -W0 知入射光的能量为 hν=3.75 eV,若入射光的频率加倍,则 Ek =2hν-W0=5.25 eV,而 Uce=Ek,所以遏止电压 Uc=5.25 V,D 正确.

全国通用近年高考物理大一轮复习第十二章波粒二象性原子结构与原子核第32讲波粒二象性实战演练(202

全国通用近年高考物理大一轮复习第十二章波粒二象性原子结构与原子核第32讲波粒二象性实战演练(202

(全国通用版)2019版高考物理大一轮复习第十二章波粒二象性原子结构与原子核第32讲波粒二象性实战演练编辑整理:尊敬的读者朋友们:这里是精品文档编辑中心,本文档内容是由我和我的同事精心编辑整理后发布的,发布之前我们对文中内容进行仔细校对,但是难免会有疏漏的地方,但是任然希望((全国通用版)2019版高考物理大一轮复习第十二章波粒二象性原子结构与原子核第32讲波粒二象性实战演练)的内容能够给您的工作和学习带来便利。

同时也真诚的希望收到您的建议和反馈,这将是我们进步的源泉,前进的动力。

本文可编辑可修改,如果觉得对您有帮助请收藏以便随时查阅,最后祝您生活愉快业绩进步,以下为(全国通用版)2019版高考物理大一轮复习第十二章波粒二象性原子结构与原子核第32讲波粒二象性实战演练的全部内容。

第十二章第32讲波粒二象性1.(2017·北京卷)2017年年初,我国研制的“大连光源”——极紫外自由电子激光装置,发出了波长在100 nm(1 nm=10-9 m)附近连续可调的世界上最强的极紫外激光脉冲.大连光源因其光子的能量大、密度高,可在能源利用、光刻技术、雾霾治理等领域的研究中发挥重要作用.一个处于极紫外波段的光子所具有的能量可以电离一个分子,但又不会把分子打碎.据此判断,能够电离一个分子的能量约为(取普朗克常量h=6.6×10-34J·s,真空光速c=3×108 m/s)(B)A.10-21 J B.10-18 JC.10-15 J D.10-12 J解析由题意知,电离一个分子的能量等于照射分子的光子能量,E=hν=h错误!=2×10-18 J,故选项B正确.2.(2017·全国卷Ⅲ)(多选)在光电效应实验中,分别用频率为νa、νb的单色光a、b 照射到同种金属上,测得相应的遏止电压分别为U a和U b、光电子的最大初动能分别为E k a和E k b.h 为普朗克常量.下列说法正确的是( BC)A.若νa〉νb,则一定有U a<U bB.若νa>νb,则一定有E k a〉E k bC.若U a<U b,则一定有E k a〈E k bD.若νa〉νb,则一定有hνa-E k a>hνb-E k b解析光照射到同种金属上,同种金属的逸出功相同.若νa>νb,据hν-W0=E k,得E k a >E k b,则选项B正确;由hν-W0=E k=eU,可知当νa>νb时U a>U b,则选项A错误;若U a >U b说明E k a>E k b,则选项C正确;由hν-E k=W0,而同一种金属W0相同,则选项D错误.3.(多选)现用某一光电管进行光电效应实验,当用某一频率的光入射时,有光电流产生.下列说法正确的是(ACE)A.保持入射光的频率不变,入射光的光强变大,饱和光电流变大B.入射光的频率变高,饱和光电流变大C.入射光的频率变高,光电子的最大初动能变大D.保持入射光的光强不变,不断减小入射光的频率,始终有光电流产生E.遏止电压的大小与入射光的频率有关,与入射光的光强无关解析根据光电效应规律,保持入射光的频率不变,入射光的光强变大,则饱和光电流变大,选项A正确;由爱因斯坦光电效应方程知,入射光的频率变高,产生的光电子最大初动能变大,而饱和光电流与入射光的频率和光强都有关,选项B错误,C正确;保持入射光的光强不变,不断减小入射光的频率,当入射光的频率小于极限频率时,就不能发生光电效应,没有光电流产生,选项D错误;遏止电压与产生的光电子的最大初动能有关,光电子的最大初动能与入射光的频率有关,与入射光的光强无关,选项E正确.4.(多选)实物粒子和光都具有波粒二象性.下列事实中突出体现波动性的是(ACD) A.电子束通过双缝实验装置后可以形成干涉图样B.β射线在云室中穿过会留下清晰的径迹C.人们利用慢中子衍射来研究晶体的结构D.人们利用电子显微镜观测物质的微观结构E.光电效应实验中,光电子的最大初动能与入射光的频率有关,与入射光的强度无关解析电子束具有波动性,通过双缝实验装置后可以形成干涉图样,选项A正确;β射线在云室中高速运动时,径迹又细又直,表现出粒子性,选项B错误;人们利用慢中子衍射来研究晶体的结构,体现出波动性,选项C正确;电子显微镜是利用电子束工作的,体现了波动性,选项D正确;光电效应实验,体现的是波的粒子性,选项E错误.5.以往我们认识的光电效应是单光子光电效应,即一个电子在极短时间内只能吸收到一个光子而从金属表面逸出.强激光的出现丰富了人们对于光电效应的认识,用强激光照射金属,由于其光子密度极大,一个电子在极短时间内吸收多个光子成为可能,从而形成多光子光电效应,这已被实验证实.光电效应实验装置示意如图.用频率为ν的普通光源照射阴极K,没有发生光电效应.换同样频率为ν的强激光照射阴极K,则发生了光电效应;此时,若加上反向电压U,即将阴极K接电源正极,阳极A接电源负极,在K、A之间就形成了使光电子减速的电场.逐渐增大U,光电流会逐渐减小;当光电流恰好减小到零时,所加反向电压U的表达式可能正确的是(其中W为逸出功,h为普朗克常量,e为电子电荷量)( B)A.U=错误!-错误!B.U=错误!-错误!C.U=2hν-W D.U=错误!-错误!解析由光电效应方程可知nhν=W+错误!mv2(n=2,3,4…)①在减速电场中由动能定理得-eU=0-错误!mv2 ②联立①②得U=错误!-错误!(n=2,3,4…),选项B正确.6.在某次光电效应实验中,得到的遏止电压U c与入射光的频率ν的关系如图所示.若该直线的斜率和截距分别为k和b,电子电荷量的绝对值为e,则普朗克常量可表示为__ek__,所用材料的逸出功可表示为__-eb__.解析根据光电效应方程E km=hν-W0及E km=eU c得U c=错误!-错误!,故错误!=k,b=-错误!,得h=ek,W0=-eb.。

2019版高考物理一轮复习第十二章波粒二象性原子结构与原子核章末综合测试.docx

2019版高考物理一轮复习第十二章波粒二象性原子结构与原子核章末综合测试.docx

第十二章波粒二象性原子结构与原子核章末综合测试(十二)(时间:45分钟分数:100分)一、选择题(本题共10小题,每小题6分.在每小题给出的四个选项中,第1〜5题只有一项符合题目要求,第6〜10题有多项符合题目要求.全部选对的得6分,选对但不全的得3分,有选错的得0分)1.下列说法中正确的是()A.光是一种概率波,物质波也是概率波B.麦克斯韦首次通过实验证实了电磁波的存在C.某单色光从一种介质进入到另一种介质,其频率和波长都将改变D.紫光照射某金属时有电子向外发射,红光照射该金属时也一定有电子向外发射解析:A麦克斯韦预言了电磁波的存在,赫兹首次通过实验证实了电磁波的存在,故B错误;单色光从一种介质进入到另一种介质时,其频率是不变的,但由于光速不同,所以波长会改变,C错误;由于紫光的频率大于红光,则根据爱因斯坦的光电效应方程可知,红光照射该金属时不一定有电子向外发射,故D错误.2.根据爱因斯坦的光子说,光子能量F等于(力为普朗克常量,c为真空屮的光速,久为光在真空中的波长)()A.h—c, hC. h 入D.―解析:B根据爱因斯坦的光子说,光子能量E=hv,根据光的传播速度和频率的关系c=久/得£=力■午,B正确.3.(2017 •河南信阳息县一中段考)下列对题中四幅图的分析,其中正确的是E/eV ■0—0.54—0.85 —1.51-3.4 n_ 00-13.6A. 从图①可知,光电效应实验中方光的频率比日光的大B. 从图②可知,能量为5 eV 的光子不能被处于n=2能级的氢原子吸收C. 从图③可知,随着放射性物质质量的不断减少,其半衰期不断增大D. 从图④可知,a 粒子散射实验表明原子核由中子和质子组成解析:A e& = h 佩,从图①可知,仏〉弘,故几> A 正确;5 eV>3. 4 eV,所以 能量为5 eV 的光子能被处于/7=2能级的蛍原子吸收并发生电离,B 错误;半衰期与物质质 量无关,故C 错误;a 粒子散射实验不能得出原子核由质子和中子组成,故D 错误;故选A.4. 如图,天然放射源铀发出的一束射线经过匀强电场时分裂 成1、2、3三种射线,下列说法正确的是()A. 三种射线都是带电粒子流B. 射线1实质是高速的质子流C. 射线3是原子核外电子电离后形成的电子流D. 三种射线都具有很高的能量,说明原子核是一个能量宝库解析:D 射线2是Y 射线,不带电,A 错误;射线1带正电,是氨核流,B 错误;射 线3是电子流,是原子核内部变化产生的,C 错误.5. 要使氛核聚变,必须使氣核之间的距离接近到核力能够发生作用的范Hzb,物质温度很高时,気原子将变为等离子体,等离子体的分子平均动能为E 严些 数,丁为热力学温度,两个氛核之间的电势能为5-—,厂为电荷之间的距离,则氣核聚变 的温度至少为() kdB 莎kgD •面解析:C 若两氣核从相距无穷远处到相距有厶2减=△必帕这里要注意,如果两C 正确.6. 以往我们认识的光电效应是单光子光电效应,即一个电子在 极短吋间内只能吸收到一个光子而从金属表血逸出.强激光的出现 丰富了人们对于光电效应的认识,用强激光照射金属,由于其光子 密度极大,一个电子在极短时间内吸收多个光子成为可能,从而形 成多光子光电效应,这已被实验证实.彳叫玻耳兹曼常 宛核恰好接近到血动能变为零,则22云,即:2X^=—,解得&將,所以选项 3Azb 2 Zo光电效应实验装置示意图如图所示.用频率为a 的普通光源照射阴极K,没有发生光 电效应,换用同样频率的强激光照射阴极K,则发生了光电效应;此时,若加上反向电 压〃,即将阴极K 接电源正极,阳极A 接电源负极,在K 、A 之间就形成了使光电子减速的 电场.逐渐增大〃,光电流会逐渐减小;当光电流恰好减小到零时,所加反向电压〃可能是 下列的(其屮倂为逸出功,力为普朗克常量,e 为电子电量)()h v WA. U=一— e eC. U=2h v 一 W 解析:B 本题屮,“当增大反向电压〃,使光电流恰好减小到零时”,即为:从阴极K 逸岀的具有最大初动能的光电子,恰好不能到达阳极A.以从阴极K 逸出的且具有最大初动能的光电子为研究对象,由动能定理得:一%=0—* /〃/①由光电效应方程得:皿贰刃=2,3,4…)②nh v ir由①②式解得:U= -------- (刀=2, 3, 4…) e e故选项B 正确.7. (2017 -江苏单科)原子核的比结合能曲线如图所示.根据该曲线,下列判断正确的 有()B. 爼e 核比霊i 核更稳定C. 两个汕核结合成;He 核时释放能量D. >核中核子的平均结合能比冰r 核中的大解析:BC 由图象可知,:He 的比结合能约为7 MeV,其结合能应为28 MeV,故A 错误.比 结合能较大的核较稳泄,故B 正确.比结合能较小的核结合成比结合能较大的核时释放能量, 故C 正确.比结合能就是平均结合能,故由图可知D 错误.2h vB. U= & & *公 a& (2017 •福建厦门质检)静止的雹Bi原子核在磁场屮发生衰变后运动轨迹如图所示,大小圆半径分别为召、金;则下列关于此核衰变方程和两圆轨迹半径比值判断正确的是A. 1 2 3 4slBi->2siTH-2HeB. 28lBi->>o+-?eC. R\ :金=84 : 1D. Rx :金=207 : 4解析:BC 原子核发生衰变时,根据动量守恒可知两粒子的速度方向相反,由图可知粒 子的运动轨迹在同一侧,根据左手定则可以得知,衰变后的粒子带的电性相反,所以原子核 发生的应该是0衰变,衰变方程为:2i :;Bi->2JlPo + -(;e,故A 错误,B 正确;根据心初结 合两粒子动量大小相等,故用:兄=彳:s=84 : 1,故C 正确,D 错误;故选B 、C.9.已知氢原子的能级如图所示,现用光子能量在10〜12. 9 eV 范围内的光去照射一群 处于基态的氢原子,则下列说法中正确的是()E/eV-3.41 ------------------------ -13.6A. 在照射光中可能被吸收的光子能量有无数种B. 在照射光中可能被吸收的光子能量只有3种C. 照射后可观测到氢原子发射不同波长的光有6种D. 照射后可观测到氢原子发射不同波长的光有3种解析:BC 〃=1 — “=5, h v=&-R = 13. 06 eV,故能量在10〜12. 9 eV 范围内的光子, 仅被吸收符合刀=1一刀=2,刀=1 —门=3, n=\^n= 4的能级差的三种光子,A 错B 对;照 射后处于最高能级的氢原子的量子数77=4,故向低能级跃迁能辐射的光波长种类为N=_=6种,c 对D 错.10. 原來静止的原子核钦,质量为例,处在区域足够大的匀强磁场中,经□衰变变成 质量为饥的原子核Y, a 粒子的质量为朋,已测得a 粒子的速度垂直于磁场〃,且动能为 区假定原子核X 衰变时释放的核能全部转化为动能,则下列四个结论中,正确的是()2A. 核Y 与a 粒子在磁场屮运动的周期之比为亍2B. 核Y 与a 粒子在磁场中运动的半径之比为牙C. 此衰变过程屮的质量亏损为D. 此衰变过程屮释放的核能为学各解析:BCD 原子核发生a 衰变吋质量数减小4,电荷数减小2,由题意知X 核原先静mv止,则衰变后a 粒子和反冲核Y 的动量大小相筹,由斤=〒知,用:Ra = q° : 6 = 2 : (Z —n 543 -0.54 -0.85 -1.512),故B 项正确;周期之比由&学知,介:T.=~ •他='J ,故八项错误;该过 Bq ° 叽 Z —n 4他 程质量亏损△加=加一(加+加),故C 项正确;由$=抚知,Y 核的动能代尸占,则释放AF的核能AE=&+$Y =U ,故D 项正确. 二、非选择题(本大题共2小题,每题20分,共40分.)11. (2017 •湖北襄阳调研)氢原子基态能量£ = -13.6 eV,电子绕核做圆周运动的半 径刀=0. 53X10—2 in.求氢原子处于门=4激发态时:(1) 原子系统具有的能量;(2) 电子在刀=4轨道上运动的动能;(己知能量关系E=*\,半径关系r n =nr\, k= 9.0X10" N ・1『/化 e=l. 6X10^9 c )(3) 若要使处于〃=2轨道上的氢原子电离,至少要用频率为多大的电磁波照射氢原子? (普朗克常量力=6.63Xl ()f J ・s )解析:(1)由丘=丄圧得(3分)E 、 fi=72=-0. 85 eV (3 分)(2)因为“=石\,所以门=4冬,由圆周运动知识得(3分)2 2召=丄(3分)-Tl -T1J (即/^1X1O 37 J/s ).现假定该能虽全部来自上述氢核聚变反应,试估算银河系屮氨的含 量(最后结果保留一位有效数字).(3)根据你的估算结果,对银河系中氨的主要生成途径做出判断.(可能用到的数据:银河系质量约为J^3X1041 kg,原子质量单位1 u=l. 66X10"7畑,1 u 对应于1.5X10—” J 的能量,电子质量加= 0.000 5 u,氨核质量m. =4. 002 6 u,氢核 质量妬=1.007 8 □,中微子人质量为零•)解析:(l )4;H->;He+2纭+ 2 厶(3 分)A 加=4朋一加—2加(3分)A E= A mc=\. 14X 10-12 J (3 分)Pt (2) m=—m a 心6. 1 X 10J9 kg (3 分)△匕人…m 6. 1 X 1039“ 心八、氨的育車&=〒= 3X]0"] ~2%(3分) (3) 由估算结果可知,2%远小于25%的实际值,所以银河系中的氨主耍是宇宙诞生后不 久生成的.(5分)答案:(1)4;H 仝He+2;e+2 % 4. 14X10-12 J (2)2%所以隔=撷=寻9.0XKT32X0. 53X 1O"5 * * * * 10 * * * J (3 分)(3)银河系中的氨主要是宇宙诞生后不久生成的5. 85 eV(3)要使处于〃=2的氢原子电离,照射光的光子能量应能使电子从第2能级跃迁到无限远处,最小频率的电磁波的光子能量应为h #=0—彳(3 分)得21X1014 * * Hz (2 分)答案:(1)-0. 85 eV (2)0. 85 eV (3)8. 21X1014 Hz12.天文学家测得银河系中氨的含量约为25%.有关研允表明,宇宙中氨生成的途径有两条:一是在宇宙诞生后3分钟左右生成的;二是在宇宙演化到恒星诞生后,由恒星内部的氢核聚变反应生成的.(1)把氢核聚变反应简化为4个氢核(;H)聚变成氨核(;He),同时放出2个正电子(纭)和2个中微子(厶),请写出该氢核聚变反应的方程,并计算一次反应释放的能量.(2)研究表明,银河系的年龄约为i=3.8X1017 s,每秒银河系产生的能量约为IX IO'?。

全国通用版2019版高考物理大一轮复习第十二章波粒二象性原子结构与原子核第33讲原子结构与原子核学案

全国通用版2019版高考物理大一轮复习第十二章波粒二象性原子结构与原子核第33讲原子结构与原子核学案

第33讲原子结构与原子核(1)电子的发现:英国物理学家__汤姆孙__发现了电子.(2)α粒子散射实验:1909~1911年,英国物理学家__卢瑟福__和他的助手进行了用α粒子轰击金箔的实验,实验发现__绝大多数__α粒子穿过金箔后基本上仍沿原来的方向前进,但有__少数__α粒子发生了大角度偏转,__极少数__α粒子偏转的角度甚至大于90°,也就是说它们几乎被“撞”了回来.如图所示.(3)原子的核式结构模型:在原子中心有一个很小的核,原子全部的__正电荷__和几乎全部__质量__都集中在核里,带负电的电子在核外空间绕核旋转.2.氢原子光谱(1)光谱分析利用元素的特征谱线(线状谱)分析和确定物质的组成成分.(2)氢原子光谱的实验规律巴耳末系是氢光谱在可见光区的谱线,其波长公式1λ=R(122-1n2) .(n=3,4,5,…,R是里德伯常量,R=1.10×107 m-1)(3)玻尔模型①玻尔的三条假设a.能量量子化:原子只能处于一系列__不连续__状态中,在这些状态中原子是稳定的,电子虽然绕核运动,但并不向外辐射能量,这些状态叫做__定态__.对氢原子满足:E n=1n2E1,其中E1=-13.6 eV.b.轨道量子化:原子的__能量状态__跟电子不同的运行__轨道__相对应.原子的能量状态是不连续的,因此电子运动的可能轨道的分布也是不连续的.对氢原子满足:r n=n2r1,其中r1=0.53×10-10 m.c.能级跃迁:原子从一种定态(设能量为E2)跃迁到另一种定态(设能量为E1)时,它__辐射或吸收__一定频率的光子,光子的能量由这两种定态的能量差决定,即hν=E2-E1.②氢原子能级图:如图所示.3.原子核(1)天然放射现象的发现1896年,__贝可勒尔__在铀矿石中发现未知的射线,把这些射线称为α射线、β射线、γ射线,这就是天然放射现象的发现.天然放射现象的发现,说明原子核__具有复杂结构__.(2)三种射线的比较(3)原子核的衰变 ①衰变原子核由于自发地放出某种粒子而转化为新核的变化. ②衰变规律a .α衰变:A Z X→A -4Z -2Y +42He ,实质:211H +210n→42He . b .β衰变:A Z X→A Z +1Y + 0-1e ,实质:10n→11H + 0-1e . ③半衰期a .定义:放射性元素衰变有一定的速率,我们把放射性元素的原子核有半数发生衰变需要的时间叫半衰期,用τ表示.b .公式:m =m 0(12)tτ.c .特点:半衰期τ由该元素的原子核内部本身的因素决定,跟原子所处的物理状态(如压强、温度等)或化学状态(如单质、化合物等)无关.另外,半衰期仅是对大量原子核的统计规律.比如研究200个铀的原子核经过一个半衰期后还剩多少个铀的原子核是没有意义的.4.核能 (1)核力核子间的作用力.核力是短程强力,作用范围在1.5×10-15m 之内,只在__相邻__的核子间发生作用.(2)核能__核子__结合为原子核时释放的能量或原子核分解为核子时吸收的能量,叫做原子核的__结合__能,亦称核能.(3)质能方程、质量亏损爱因斯坦质能方程E =__mc 2__,原子核的质量必然比组成它的核子的质量和要小,这就是质量亏损Δm .由质量亏损可求出释放的核能ΔE =__Δmc 2__.(4)重核的裂变与轻核的聚变 ①裂变重核分裂成质量较小的核的反应.如:23592U +10n→13654Xe +9038Sr +1010n. ②聚变轻核结合成质量较大的核的反应.如:21H +31H→42He +10n . 1.判断正误(1)卢瑟福做α粒子散射实验时发现α粒子绝大多数穿过只有少数发生大角度偏转.( √ )(2)氢原子发射光谱是由一条一条亮线组成的.( √ )(3)氢原子由能量为E n 的定态向低能级跃迁时,氢原子辐射的光子能量为h ν=E n .( × )(4)氢原子吸收光子后,将从高能级向低能级跃迁.( × ) (5)目前核电站多数是采用核聚变反应发电.( × )(6)核反应遵循质量数守恒而不是质量守恒,遵循电荷数守恒.( √ )(7)爱因斯坦质能方程反映了物体的质量就是能量,它们之间可以相互转化.( × ) (8)如某放射性元素的半衰期是5天,那么100个该元素的原子核经过10天还剩下25个.( × )一 能级图与氢原子的跃迁 1.能级图中相关量意义的说明2.两类能级跃迁(1)自发跃迁:高能级→低能级,释放能量,发出光子. 光子的频率ν=ΔE h =E 高-E 低h.(2)受激跃迁:低能级→高能级,吸收能量.①光照(吸收光子):光子的能量必须恰等于能级差h ν=ΔE ;②碰撞、加热等:只要入射粒子能量大于或等于能级差即可,E 外≥ΔE ; ③大于电离能的光子被吸收,将原子电离.谱线条数的确定方法(1)一个氢原子跃迁发出可能的光谱线条数最多为(n -1). (2)一群氢原子跃迁发出可能的光谱线条数的两种求解方法. ①用数学中的组合知识求解:N =C 2n =n (n -1)2;②利用能级图求解:在氢原子能级图中将氢原子跃迁的各种可能情况一一画出,然后相加.[例1](2017·江苏南京质检)已知氢原子基态的电子轨道半径为r 1=0.528×10-10m ,量子数为n 的能级值为E n =-13.6n2eV . (1)求电子在基态轨道上运动的动能;(2)有一群氢原子处于量子数n =3的激发态,画一张能级图,在图上用箭头标明这些氢原子能发出哪几种光谱线?(3)计算这几种光谱线中波长最短的波长.(静力电常量k =9×109N·m 2/C 2,电子电荷量e =1.6×10-19C ,普朗克常量h =6.63×10-34J·s,真空中光速c =3.00×108m/s)解析 (1)核外电子绕核做匀速圆周运动,静电引力提供向心力,则ke 2r 21=mv 2r 1,又知E k=12mv 2,故电子在基态轨道的动能为 E k =ke 22r 1=9×109×(1.6×10-19)22×0.528×10-10J =2.18×10-18J =13.6 eV . (2)当n =1时,能级值为E 1=-13.612eV =-13.6 eV . 当n =2时,能级值为E 2=-13.622eV =-3.4 eV . 当n =3时,能级值为E 3=-13.632eV =-1.51 eV . 能发出的光谱线分别为3→2,2→1,3→1共3种,能级图如图所示. (3)由E 3向E 1跃迁时发出的光子频率最大,波长最短.h ν=E 3-E 1,又知ν=cλ,则有λ=hcE 3-E 1=6.63×10-34×3×10812.09×1.6×10-19 m =1.03×10-7m .答案 (1)13.6 eV (2)见解析 (3)1.03×10-7m .二 原子核的衰变 半衰期 1.α衰变、β衰变的比较方法1:确定衰变次数的方法是依据两个守恒规律,设放射性元素AZ X 经过n 次α衰变和m 次β衰变后,变成稳定的新元素A ′Z ′Y ,则表示该核反应的方程为:AZ X ―→A ′Z ′Y +n 42He +m 0-1e .根据质量数守恒和电荷数守恒可列方程A =A ′+4n ,Z =Z ′+2n -m由以上两式联立解得n =A -A ′4,m =A -A ′2+Z ′-Z由此可见,确定衰变次数可归结为求解一个二元一次方程组.方法2:因为β衰变对质量数无影响,可先由质量数的改变确定α衰变的次数,然后再根据衰变规律确定β衰变的次数.3.半衰期(1)公式:N 余=N 原(12)t τ,m 余=m 原(12)t τ.(2)影响因素:放射性元素衰变的快慢是由原子核内部自身因素决定的,跟原子所处的物理状态(如温度、压强)或化学状态(如单质、化合物)无关.[例2](2017·宁夏银川质检)23592U 经过m 次α衰变和n 次β衰变,变成20782Pb ,则( B ) A .m =7,n =3 B .m =7,n =4 C .m =14,n =9D .m =14,n =18解析 根据题意知核反应方程23592U→20782Pb +m 42He +n 0-1e ,根据电荷数守恒和质量数守恒可得235=207+4m,92=82+2m -n .联立解得m =7,n =4,选项B 正确.[例3](2018·四川宜宾模拟)碘131核不稳定,会发生β衰变,其半衰期为8天. (1)碘131核的衰变方程:13153I→__13154X + 0-1e__.(衰变后的元素用X 表示) (2)经过__16__天有75%的碘131核发生了衰变.解析 (1)根据质量数和电荷数守恒可知衰变方程为13153I→13154X + 0-1e .(2)每经1个半衰期,有半数原子核发生衰变,经2个半衰期将剩余14的原子核,即有75%的碘131核发生衰变,故经过的时间为16天.三 核反应类型与核反应方程 1.核反应的四种类型(1)熟记常见基本粒子的符号是正确书写核反应方程的基础.如质子(11H)、中子(10n)、α粒子(42He)、β粒子( 0-1e)、正电子(01e)、氘核(21H)、氚核(31H)等.(2)核反应过程一般都是不可逆的,所以核反应方程只能用单向箭头连接并表示反应方向,不能用等号连接.(3)核反应的生成物一定要以实验为基础,不能凭空只依据两个守恒规律杜撰出生成物来写核反应方程.(4)核反应过程中质量数守恒,核电荷数守恒.[例4]在下列四个核反应中,x 表示中子的是哪些?__BCD__. 在以下核反应中哪些属于原子核的人工转变?__AB__. A .147N +42He→178O +x B .2713Al +42He→3015P +x C .21H +31H→42He +xD .23592U +x→9038Sr +13654Xe +10x解析 不管什么类型的核反应,都遵守电荷数守恒和质量数守恒,由以上两个守恒规则,可以分别计算出A 、B 、C 、D 中x 的质量数和电荷数,分别为A 中11x ,B 中10x ,C 中10x ,D 中10x ,所以x 表示中子的是B 、C 、D ;关于人工转变问题,首先应明确核反应的特点:有粒子作“炮弹”轰击作为“靶”的原子核,并且能在实验室中进行,因此人工核转变的有A 、B ,C 叫轻核聚变,D 叫重核裂变.四 核能的计算 1.质能方程的理解(1)一定的能量和一定的质量相联系,物体的总能量和它的质量成正比,即E =mc 2.方程的含义是:物体具有的能量与它的质量之间存在简单的正比关系,物体的能量增大,质量也增大;物体的能量减少,质量也减少.(2)核子在结合成原子核时出现质量亏损Δm ,释放的能量为ΔE =Δmc 2.(3)原子核分解成核子时要吸收一定的能量,相应的质量增加Δm ,吸收的能量为ΔE =Δmc 2.2.核能释放的两种途径的理解中等大小的原子核的比结合能最大,这些核最稳定. (1)使较重的核分裂成中等大小的核.(2)较小的核结合成中等大小的核,核子的比结合能都会增加,都可以释放能量. 3.计算核能的几种方法(1)根据ΔE =Δmc 2计算,计算时Δm 的单位是“kg”,c 的单位是“m/s”,ΔE 的单位是“J”.(2)根据ΔE =Δm ×931.5 MeV 计算.因1原子质量单位“u”相当于931.5 MeV 的能量,所以计算时Δm 的单位是“u”,ΔE 的单位是“MeV”.(3)根据核子比结合能来计算核能原子核的结合能=核子比结合能×核子数.[例5]一个静止的铀核232 92U(原子质量为232.037 2 u)放出一个α粒子(原子质量为4.002 6 u)后衰变成钍核22892Th(原子质量为228.0287 u).(已知:原子质量单位1 u =1.67×10-27kg,1 u 相当于931.5 MeV)(1)写出核衰变反应方程;(2)算出该核衰变反应中释放出的核能;(3)假设反应中释放出的核能全部转化为钍核和α粒子的动能,则钍核获得的动能有多大?解析 (1)23292U→22890Th +42He .(2)质量亏损Δm =m U -m Th -m α=0.005 9 u , ΔE =Δmc 2=0.0059×931.5 MeV=5.496 MeV . (3)系统动量守恒,钍核和α粒子的动量大小相等,即p Th -p α=0,E kTh =p 2Th 2m Th ,E k α=p 2α2m α, E kTh +E k α=ΔE ;所以钍核获得的动能E kTh =m αm α+m Th ×ΔE =44+228×ΔE =0.095 MeV答案 (1) 23292U→22890Th +42He (2)5.496 MeV (3)0.095 MeV1.天然放射性元素放出的三种射线的穿透能力实验结果如图所示,由此可推知( D ) A .②来自于原子核外的电子B .①的电离作用最强,是一种电磁波C .③的电离作用较强,是一种电磁波D .③的电离作用最弱,属于原子核内释放的光子解析 由题图可知,根据穿透本领可判断出①是α射线,②是β射线,③是γ射线.α射线是氦核流,故选项B 错误.γ射线电离作用最弱,故选项C 错误.β射线来源于原子核内部,故选项A 错误.γ射线伴随核反应释放出来,故选项D 正确.2.(2017·天津卷)我国自主研发制造的国际热核聚变核心部件在国际上率先通过权威机构认证,这是我国对国际热核聚变项目的重大贡献.下列核反应方程中属于聚变反应的是( A )A .21H +31H→42He +10n B .14 7N +42He→17 8O +11H C .42He +2713Al→3015P +10nD .23592U +10n→14456Ba +8936Kr +310n解析 选项A 是质量小的核结合成质量较大的核,属于核聚变.选项B 是卢瑟福发现质子的人工转变方程.选项C 是约里奥·居里夫妇发现人工放射性同位素的人工转变方程.选项D 是铀核在中子轰击下分裂为中等质量的核的过程,属于核裂变.选项A 正确.3.(2018·江西九江模拟)用频率为ν的光照射大量处于基态的氢原子,在所发射的光谱中仅能观测到频率分别为ν1、ν2、ν3的三条谱线,且ν3>ν2>ν1,则!!! B ###.(填入正确选项前的字母)A .ν0<ν1B .ν3=ν2+ν1C .ν0=ν1+ν2+ν3D .1ν1=1ν2+1ν3解析 因为仅发射出3种频率的光子,且ν3>ν2>ν1,所以h ν3=E 3-E 1,h ν2=E 2-E 1,h ν1=E 3-E 2,故h ν3=h ν2+h ν1,即ν3=ν2+ν1,选项B 正确,C 、D 错误.入射光子h ν0=h ν3,所以ν0>ν1,选项A 错误.4.(2017·全国卷Ⅰ)大科学工程“人造太阳”主要是将氘核聚变反应释放时的能量用来发电.氘核聚变反应方程是:21H +21H→32He +10n.已知21H 的质量为2.013 6 u ,32He 的质量为3.015 0 u ,10n 的质量为 1.008 7 u,1 u =931.5 MeV/c 2.氘核聚变反应中释放的核能约为( B )A .3.7 MeVB .3.3 MeVC .2.7 MeVD .0.93 MeV解析 聚变反应中的质量亏损为Δm =(2×2.013 6-3.015 0-1.008 7) u =0.003 5 u ,则释放的核能为ΔE =Δmc 2=0.003 5×931.5 MeV≈3.3 MeV,选项B 正确.[例1](2017·山西太原质检·5分)氢原子的能级如图所示,大量氢原子从n =4的能级向n =2的能级跃迁时辐射出可见光a ,从n =3的能级向n =2的能级跃迁时辐射出可见光b ,则( )A.氢原子从高能级向低能级跃迁时可能会辐射出γ射线B.氢原子从n=4的能级向n=3的能级跃迁时会辐射出紫外线C.在水中传播时,a光较b光的速度小D.氢原子在n=2的能级时可吸收任意频率的光而发生电离[答题送检]来自阅卷名师报告[解析] 原子外层电子跃迁产生的只能是光波,γ射线由核衰变获得,选项A错误;氢原子从n=4能级向n=3能级跃迁时产生的光的频率比从n=3能级向n=2能级跃迁放出的光子频率还小,不可能是紫外线,选项B错误;a光能量大,频率大,在水中的速度小,选项C正确;n=2能级的电离能为3.4 eV,只有大于此能量的光子才能发生电离,选项D 错误.[答案] C1.(多选)能源是社会发展的基础,发展核能是解决能源问题的途径之一,下列释放核能的反应方程,表述正确的有( AC)A.31H+21H→42He+10n是核聚变反应B.31H+21H→42He+10n是β反应C.235 92U+10n→14456Ba+8936Kr+310n是核裂变反应D.235 92U+10n→14054Xe+9438Sr+210n是α衰变解析两个轻核结合成质量较大的核,反应为核聚变,选项A正确,B错误;在选项C 中铀核在被中子轰击后分裂成两个较轻原子核,反应为核裂变,选项C正确;α衰变的本质为核内2个质子和2个中子结合成42He,选项D错误.2.(多选)如图为氢原子的能级示意图,锌的逸出功是 3.34 eV,那么对氢原子在能级跃迁过程中发射或吸收光子的特征认识正确的是( BCE)A.用氢原子从高能级向基态跃迁时发射的光照射锌板一定不能产生光电效应现象B.一群处于n=3能级的氢原子向基态跃迁时,能放出3种不同频率的光C.一群处于n=3能级的氢原子向基态跃迁时,发出的光照射锌板,锌板表面所发出的光电子的最大初动能为8.75 eVD.用能量为10.3 eV的光子照射,可使处于基态的氢原子跃迁到激发态E.用能量为14.0 eV的光子照射,可使处于基态的氢原子电离解析当氢原子从高能级向低能级跃迁时,辐射出光子的能量有可能大于3.34 eV,锌板有可能产生光电效应,选项A错误;由跃迁关系可知,选项B正确;从n=3能级向基态跃迁时发出的光子最大能量为12.09 eV,由光电效应方程可知,发出光电子的最大初动能为8.75 eV,选项C正确;氢原子在吸收光子能量时需满足两能级间的能量差,因此选项D 错误;14.0 eV>13.6eV,因此可以使处于基态的氢原子电离,选项E正确.3.(2017·全国卷Ⅱ)一静止的铀核放出一个α粒子衰变成钍核,衰变方程为238 92U→23490Th +42He.下列说法正确的是( B)A.衰变后钍核的动能等于α粒子的动能B.衰变后钍核的动量大小等于α粒子的动量大小C.铀核的半衰期等于其放出一个α粒子所经历的时间D.衰变后α粒子与钍核的质量之和等于衰变前铀核的质量解析静止的原子核在衰变前后动量守恒,由动量守恒定律得0=m1v1+m2v2,可知m1v1=-m2v2,故衰变后钍核的动量大小等于α粒子的动量大小,选项B正确;而动能E k=p22m,由于钍核的质量(m1)大于α粒子的质量(m2),故其动能不等,选项A错误;铀核的半衰期是大量的铀核半数发生衰变所用的时间,而不是放出一个α粒子所经历的时间,选项C错误;原子核衰变前后质量数守恒,衰变时放出核能,质量亏损,选项D错误.4.(多选)关于原子核的结合能,下列说法正确的是( ABC)A.原子核的结合能等于使其完全分解成自由核子所需的最小能量B.一重原子核衰变成α粒子和另一原子核,衰变产物的结合能之和一定大于原来重核的结合能C.铯原子核(13355Cs)的结合能小于铅原子核(208 82Pb)的结合能D.比结合能越大,原子核越不稳定E.自由核子组成原子核时,其质量亏损所对应的能量大于该原子核的结合能解析由原子核的结合能定义可知,原子核分解成自由核子时所需的最小能量为原子核的结合能,选项A正确;重核衰变时释放能量,衰变产物更稳定,即衰变产物的比结合能更大.衰变前后核子数不变,因此原子核衰变产物的结合能之和一定大于衰变前的结合能,选项B正确;铯原子柱的核子数少,因此其结合能小,选项C正确;比结合能越大的原子核越稳定,选项D错误;自由核子组成原子核时,其质量亏损所对应的能量等于该原子核的结合能,选项E错误.5.(1)核电站利用原子核链式反应放出的巨大能量进行发电,235 92U是核电站常用的核燃料.235 92U受一个中子轰击后裂变成144 56Ba和8936Kr两部分,并产生__3__个中子.要使链式反应发生,裂变物质的体积要__大于__(选填“大于”或“小于”)它的临界体积.(2)取质子的质量m p =1.672 6×10-27kg ,中子的质量m n =1.674 9×10-27kg ,α粒子的质量m α=6.646 7×10-27kg ,光速c =3.0×108m/s.请计算α粒子的结合能.(计算结果保留两位有效数字)解析 (1)根据质量数守恒可得,产生中子的数目为235+1-144-89=3;只有裂变物质的体积大于它的临界体积时才能发生裂变反应.(2)组成α粒子的核子与α粒子的质量差 Δm =2m p +2m n -m α, 结合能ΔE =Δmc 2, 代入数据得ΔE =4.3×10-12J .答案 (2)4.3×10-12J1.(多选)一静止的铝原子核2713Al 俘获一速度为1.0×107m/s 的质子p 后,变为处于激发态的硅原子核2814Si.下列说法正确的是( ABE )A .核反应方程为p +2713Al→2814Si B .核反应过程中系统动量守恒 C .核反应过程中系统能量不守恒D .核反应前后核子数相等,所以生成物的质量等于反应物的质量之和E .硅原子核速度的数量级为105m/s ,方向与质子初速度的方向一致解析 核反应方程满足质量数守恒和电荷数守恒,选项A 正确;微观粒子相互作用过程中,满足动量守恒定律,选项B 正确;题述核反应过程属于“二合一”形式的完全非弹性碰撞,机械能有损失,但对于封闭的系统,能量仍然守恒,选项C 错误;核反应过程中的机械能有损失,故存在质量亏损现象,选项D 错误;硅原子质量约是质子质量的28倍,由动量守恒定律知,m 0v 0=28m 0v ,所以硅原子核速度数量级为105m/s ,方向与质子初速度的方向一致,选项E 正确.2.图中曲线a 、b 、c 、d 为气泡室中某放射物发生衰变放出的部分粒子的径迹,气泡室中磁感应强度方向垂直于纸面向里.以下判断可能正确的是( D )A .a 、b 为β粒子的径迹B .a 、b 为γ粒子的径迹C .c 、d 为α粒子的径迹D .c 、d 为β粒子的径迹解析 γ粒子是不带电的光子,在磁场中不偏转,选项B 错误;α粒子为氦核带正电,由左手定则知向上偏转,选项A 、C 错误;β粒子是带负电的电子,应向下偏转,选项D 正确.3.碘131的半衰期约为8天,若某药物含有质量为m 的碘131,经过32天后,该药物中碘131的含量大约还有( C )A .m4B .m8C .m16D .m32解析 经过n 个半衰期剩余碘131的含量m ′=m (12)n.因32天为碘131的4个半衰期,故剩余碘131的含量m ′=m (12)4=m16,选项C 正确.4.(多选)氢原子能级如图所示,当氢原子从n =3跃迁到n =2的能级时,辐射光的波长为656 nm.以下判断正确的是__CD__(选填正确答案标号).A .氢原子从n =2跃迁到n =1的能级时,辐射光的波长大于656 nmB .用波长为325 nm 的光照射,可使氢原子从n =1跃迁到n =2的能级C .一群处于n =3能级上的氢原子向低能级跃迁时最多产生3种谱线D .用波长为633 nm 的光照射,不能使氢原子从n =2跃迁到n =3的能级解析 能级间跃迁辐射的光子能量等于两能级间的能级差,能级差越大,辐射的光子频率越大,波长越小,选项A 错误;由E m -E n =h ν可知,选项B 错误,D 正确;根据C 23=3可知,辐射的光子频率最多有3种,选项C 正确.5.下列有关原子结构和原子核的认识,其中正确的是__B__.(选填正确答案标号) A .γ射线是高速运动的电子流B .氢原子辐射光子后,其绕核运动的电子动能增大C .太阳辐射能量的主要来源是太阳中发生的重核裂变D .21083Bi 的半衰期是5天,100克21083Bi 经过10天后还剩下50克解析 β射线是高速电子流,而γ射线是一种电磁波,选项A 错误;氢原子辐射光子后,绕核运动的电子距核更近,动能增大,选项B 正确;太阳辐射能量的主要来源是太阳内部氢核的聚变,选项C 错误;10天为两个半衰期,剩余的21083Bi 为100×(12)t τg =100×(12)2 g=25 g ,选项D 错误.6.在下列描述核变化过程的方程中,属于α衰变的是__C__,属于β衰变的是__AB__,属于裂变的是__E__,属于聚变的是__F__.(选填正确答案标号)A .146C→147N + 0-1e B .3215P→3216S + 0-1e C .23892U→23490Th +42HeD .147N +42He→178O +11H E .23592U +10n→14054Xe +9438Sr +210nF .31H +21H→42He +10n解析 一个原子核自发地放出一个α粒子,生成一个新核的过程是α衰变,因此选项C 是α衰变;一个重核在一个粒子的轰击下,分裂成几个中等质量原子核的过程是重核的裂变,因此选项E 是重核的裂变;两个较轻的原子核聚合成一个较大的原子核,并放出粒子的过程是轻核的聚变,因此选项F 是轻核的聚变;另外,选项A 、B 是β衰变,选项D 是原子核的人工转变.7.(2017·江苏卷)(1)原子核的比结合能曲线如图所示.根据该曲线,下列判断正确的有!!! BC ###.A .42He 核的结合能约为14 MeV B .42He 核比63Li 核更稳定C .两个21H 核结合成42He 核时释放能量 D .23592U 核中核子的平均结合能比8936Kr 核中的大(2)质子(11H)和α粒子(42He)被加速到相同动能时,质子的动量__小于__(选填“大于”“小于”或“等于”)α粒子的动量,质子和α粒子的德布罗意波波长之比为__2∶1__.解析 (1)由图象可知,42He 的比结合能约为7 MeV ,其结合能应为28 MeV ,故选项A 错误.比结合能较大的核较稳定,故选项B 正确.比结合能较小的核结合成比结合能较大的核时释放能量,故选项C 正确.比结合能就是平均结合能,故由图可知选项D 错误.(2)由动量与动能的关系p =2mE k 可知,E k 相同时,质量小的动量也较小,故质子的动量小于α粒子的动量.德布罗意波长λ=hp,而p ∝m ,故λ∝1m,则λH ∶λα=m α∶m H =2∶1.8.(2017·北京卷)在磁感应强度为B 的匀强磁场中,一个静止的放射性原子核发生了一次α衰变.放射出的α粒子(42He)在与磁场垂直的平面内做圆周运动,其轨道半径为R .以m 、q 分别表示α粒子的质量和电荷量.(1)放射性原子核用AZ X 表示,新核的元素符号用Y 表示,写出该α衰变的核反应方程; (2)α粒子的圆周运动可以等效成一个环形电流,求圆周运动的周期和环形电流大小; (3)设该衰变过程释放的核能都转化为α粒子和新核的动能,新核的质量为M ,求衰变过程的质量亏损Δm .解析 (1)AZ X→A -4Z -2Y +42He .(2)设α粒子的速度大小为v ,由qvB =m v 2R ,T =2πR v,得α粒子在磁场中运动周期T=2πmqB,环形电流大小I =q T =q 2B2πm ,(3)由qvB =m v 2R ,得v =qBRm.设衰变后新核Y 的速度大小为v ′,系统动量守恒,Mv ′-mv =0,v ′=mv M =qBR M,由Δmc 2=12Mv ′2+12mv 2,得Δm =(M +m )(qBR )22mMc 2. 答案 见解析课时达标 第33讲[解密考纲]综合考查氢原子能级的跃迁、放射性元素的衰变、半衰期、核反应,以及质能方程、核反应方程的有关计算.1.在α粒子散射实验中,电子对α粒子运动的影响可以忽略.这是因为与α粒子相比,电子的( D )A .电量太小B .速度太小C .体积太小D .质量太小解析 α粒子是氦核,是电子电量的2倍,质量是电子的7 600倍,当α粒子碰到电子时,就像子弹碰到尘埃一样,故电子对α粒子运动的影响可以忽略是因为电子的质量相比α粒子太小,选项D 项正确.2.氢原子能级示意图如图所示,不同色光的光子能量如下表所示.( A )A .红、蓝—靛B .黄、绿C .红、紫D .蓝—靛、紫解析 如果激发态的氢原子处于第2能级,能够发出10.2 eV 的光子,不属于可见光;如果激发态的氢原子处于第3能级,能够发出12.09 eV 、10.2 eV 、1.89 eV 的三种光子,只有1.89 eV 属于可见光;如果激发态的氢原子处于第4能级,能够发出12.75 eV 、12.09 eV 、10.2 eV 、2.55 eV 、1.89 eV 、0.66 eV 的6种光子,1.89 eV 和2.55 eV 属于可见光,1.89 eV 的光子为红光,2.55 eV 的光子为蓝—靛,故选项A 正确.3.(多选)14C 发生放射性衰变成为14N ,半衰期约为5 700年.已知植物存活期间,其体内14C 与12C 的比例不变;生命活动结束后,14C 的比例持续减少.现通过测量得知,某古木样品中14C的比例正好是现代植物所制样品的二分之一.下列说法正确的是( AC) A.该古木的年代距今约5 700年B.12C、13C、14C具有相同的中子数C.14C衰变为14N的过程中放出β射线D.增加样品测量环境的压强将加速14C的衰变解析由古木中的14C是现代植物中的二分之一知,14C经过了一个半衰期,距今5 700年,选项A正确;C的同位素质子数相同,中子数不同,选项B错误;14C衰变成14N是β衰变,选项C正确;改变环境的压强不会改变14C的半衰期,选项D错误.4.(多选)铀核裂变是核电站核能的重要来源,其一种裂变反应式是235 92U+10n→144 56Ba+8936Kr +310n.下列说法正确的有( AC)A.上述裂变反应中伴随着中子放出B.铀块体积对链式反应的发生无影响C.铀核的链式反应可人工控制D.铀核的半衰期会受到环境温度的影响解析根据裂变反应的规律和影响半衰期的因素解决问题.裂变反应式中的10n为中子,铀块体积大于临界体积,才能产生链式反应,且铀核的链式反应是可控的,选项A、C正确,选项B错误;放射性元素的半衰期不受外界压强、温度的影响,选项D错误.5.某科学家提出年轻热星体中核聚变的一种理论,其中的两个核反应方程为11H+12 6C→13 7 N+Q1、11H+15 7N→12 6C+X+Q2,Q1、Q2表示释放的能量,相关的原子核质量见下表:A.X是32He,Q2>Q1 B.X是42He,Q2>Q1C.X是32He,Q2<Q1 D.X是42He,Q2<Q1解析由核反应中质量数、电荷数守恒可确定X是α粒子.两个核反应中的质量亏损分别为Δm1=(1.007 8+12.000 0-13.005 7) u=0.002 1 u,Δm2=(1.007 8+15.000 1-12.000 0-4.002 6) u=0.005 3 u,结合爱因斯坦质能方程Q=Δmc2知Q1<Q2,故选项B正确.6.放射性元素氡(222 86Rn)经α衰变成为钋(218 84Po),半衰期约为3.8天;但勘测表明,经过漫长的地质年代后,目前地壳中仍存在天然的含有放射性元素222 86 Rn的矿石,其原因是( A)A.目前地壳中的222 86Rn主要来自于其他放射性元素的衰变。

物理高考大一轮复习第12章波粒二象性原子结构与原子核第33讲波粒二象性课件201908031259

物理高考大一轮复习第12章波粒二象性原子结构与原子核第33讲波粒二象性课件201908031259

A.普朗克常量为 h=ab B.断开开关 S 后,电流表 G 的示数不为零 C.仅增加照射光的强度,光电子的最大初动能将增大 D.保持照射光强度不变,仅提高照射光频率,电流表 G 的示数保持不变 答案 B
解析 由 hν=W0+Ek,变形得 Ek=hν-W0,可知图线的 斜率为普朗克常量,即 h=ba,故选项 A 错误;断开开关 S 后, 初动能大的光电子,也可能达到阳极,所以电流表 G 的示数 不为零,故选项 B 正确;只有增大入射光的频率,才能增大 光电子的最大初动能,与光的强度无关,故选项 C 错误;保 持照射光强度不变,仅提高照射光频率,单个光子的能量增大, 而光的强度不变,那么光子数一定减少,发出的光电子数也减 少,电流表 G 的示数要减小,故选项 D 错误.
③最大初动能:Ek1=eUc1, Ek2=eUc2
【例题 1】(2019·林州一中期末)某种金属逸出光电子的最 大初动能 Ekm 与入射光频率 ν 的关系如图所示,已知该金属的 逸出功为 W0,普朗克常量为 h.下列说法错误的是( )
A.入射光的频率越高,金属的逸出功越大 B.Ekm 与入射光的强度无关 C.图中图线的斜率为 h D.图线在横轴上的截距为Wh 0
解析 设该金属的逸出功为 W,根据爱因斯坦光电效应方 程有 Ek=hν-W,同种金属的 W 不变,则逸出光电子的最大 初动能随 ν 的增大而增大,选项 B 正确;又 Ek=eU,则最大 初动能与遏止电压成正比,选项 C 正确;根据上述有 eU=hν -W,遏止电压 U 随 ν 增大而增大,选项 A 错误;又有 hν- Ek=W,W 相同, 选项 D 错误.
截距为Wh0,故选项 D 正确.
解题技巧 定量分析光电效应时应抓住的三个关系式
(1)爱因斯坦光电效应方程:Ek=hν-W0. (2)最大初动能与遏止电压的关系:Ek=eUc. (3)逸出功与极限频率、极限波长 λc 的关系:W0=hνc=hλcc.

全国通用近年高考物理大一轮复习第十二章波粒二象性原子结构与原子核课时达标32波粒二象性实战演练(2

全国通用近年高考物理大一轮复习第十二章波粒二象性原子结构与原子核课时达标32波粒二象性实战演练(2

(全国通用版)2019版高考物理大一轮复习第十二章波粒二象性原子结构与原子核课时达标32 波粒二象性实战演练编辑整理:尊敬的读者朋友们:这里是精品文档编辑中心,本文档内容是由我和我的同事精心编辑整理后发布的,发布之前我们对文中内容进行仔细校对,但是难免会有疏漏的地方,但是任然希望((全国通用版)2019版高考物理大一轮复习第十二章波粒二象性原子结构与原子核课时达标32 波粒二象性实战演练)的内容能够给您的工作和学习带来便利。

同时也真诚的希望收到您的建议和反馈,这将是我们进步的源泉,前进的动力。

本文可编辑可修改,如果觉得对您有帮助请收藏以便随时查阅,最后祝您生活愉快业绩进步,以下为(全国通用版)2019版高考物理大一轮复习第十二章波粒二象性原子结构与原子核课时达标32 波粒二象性实战演练的全部内容。

课时达标第32讲波粒二象性[解密考纲]考查对光电效应规律的理解,对光电效应方程的理解和对光的波粒二象性的理解.1.(多选)如图所示,用导线把验电器与锌板相连接,当用紫外线照射锌板时,发生的现象是( BC)A.有光子从锌板逸出B.有电子从锌板逸出C.验电器指针张开一个角度D.锌板带负电解析用紫外线照射锌板是能够发生光电效应的,锌板上的电子吸收紫外线的能量从锌板表面逸出,称之为光电子,故选项A错误,B正确;锌板与验电器相连,带有相同电性的电荷,锌板失去电子应该带正电,且失去电子越多,带正电的电荷量越多,验电器指针张角越大,故选项C正确,D错误.2.用一束紫外线照射某金属时不能产生光电效应,可能使该金属发生光电效应的措施是( B)A.改用频率更小的紫外线照射B.改用X射线照射C.改用强度更大的原紫外线照射D.延长原紫外线的照射时间解析某种金属能否发生光电效应取决于入射光的频率,与入射光的强度和照射时间无关,不能发生光电效应,说明入射光的频率小于金属的极限频率,所以要使金属发生光电效应,应增大入射光的频率,X射线的频率比紫外线频率高,故选项B正确.3.入射光照到某金属表面发生光电效应,若入射光的强度减弱,而频率保持不变,则下列说法中正确的是(C)A.从光照射到金属表面上到金属发射出光电子之间的时间间隔将明显增加B.逸出的光电子的最大初动能减小C.单位时间内从金属表面逸出的光电子数目将减少D.有可能不发生光电效应解析光电效应瞬时(10-9 s)发生,与光强无关,选项A错误.光电子的最大初动能只与入射光的频率有关,入射光的频率越大,最大初动能越大,选项B错误.光电子数目多少与入射光的强度有关,光强减弱,单位时间内从金属表面逸出的光电子数目减少,选项C正确.能否发生光电效应,只取决于入射光的频率是否大于极限频率,与光强无关,选项D错误.4.一个德布罗意波波长为λ1的中子和另一个德布罗意波波长为λ2的氘核同向正碰后结合成一个氚核,该氚核的德布罗意波波长为(A)A.错误!B.错误!C.错误!D.错误!解析设中子、氘核、氚核的动量分别为p1、p2、p3,由动量守恒定律知p1+p2=p,即错误!+hλ2=错误!,解得氚核的德布罗意波波长为λ=错误!,选项A正确.5.(多选)已知某金属发生光电效应的截止频率为ν0,则(AB)A.当用频率为2ν0的单色光照射该金属时,一定能产生光电子B.当用频率为2ν0的单色光照射该金属时,所产生的光电子的最大初动能为hν0C.当照射光的频率ν大于ν0时,若ν增大,则逸出功增大D.当照射光的频率ν大于ν0时,若ν增大一倍,则光电子的最大初动能也增大一倍解析该金属的截止频率为ν0,则可知逸出功W0=hν0,逸出功由金属自身性质决定,与照射光的频率无关,因此选项C错误;由光电效应的实验规律可选项知A正确;由光电效应方程Ek=hν-W0,将W0=hν0代入可知选项B正确,D错误.6.(多选)在光电效应实验中,用频率为ν的光照射光电管阴极,发生了光电效应,下列说法正确的是( AD)A.增大入射光的强度,光电流增大B.减小入射光的强度,光电效应现象消失C.改用频率小于ν的光照射,一定不发生光电效应D.改用频率大于ν的光照射,光电子的最大初动能变大解析增大入射光强度,单位时间内照射到单位面积的光子数增加,则光电流将增大,故选项A正确;光电效应是否发生取决于入射光的频率,而与入射光强度无关,故选项B错误.用频率为ν的光照射光电管阴极,发生光电效应,用频率较小的光照射时,若光的频率仍大于极限频率,则仍会发生光电效应,选项C错误;根据hν-W逸=错误!mv2可知,增加入射光频率,光电子的最大初动能也增大,故选项D正确.7.(多选)用同一光电管研究a、b两种单色光产生的光电效应,得到光电流I与光电管两极间所加电压U的关系如图所示.则这两种光( BC)A.照射该光电管时a光使其逸出的光电子最大初动能大B.从同种玻璃射入空气发生全反射时,a光的临界角大C.通过同一装置发生双缝干涉,a光的相邻条纹间距大D.通过同一玻璃三棱镜时,a光的偏折程度大解析由题图可知b光照射时对应遏止电压U c2大于a光照射时的遏止电压U c1,因eU=错误! mv2,所以b光照射时光电子最大初动能大,且可得νb>νa,λb<λa,选项A、D错误,C正确;b 光折射率大于a光折射率,所以a光临界角大,选项B正确.8.(多选)频率为ν的光子,具有的能量为hν,动量为错误!,将这个光子打在处于静止状态的电子上,光子将偏离原运动方向,这种现象称为光子的散射,下列关于光子散射的说法正确的是( CD)A.光子改变原来的运动方向,且传播速度变小B.光子由于在与电子碰撞中获得能量,因而频率增大C.由于受到电子碰撞,散射后的光子波长大于入射光子的波长D.由于受到电子碰撞,散射后的光子频率小于入射光子的频率解析碰撞后光子改变原来的运动方向,但传播速度不变,选项A错误;光子由于在与电子碰撞中损失能量,因而频率减小,即ν1>ν2,再由c=λ1ν1=λ2ν2,得到λ1<λ2,选项B 错误,C、D正确.9.(2017·广东执信中学二模)光子有能量,也有动量p=错误!,它也遵守有关动量的规律.如图所示,真空中有一“∞”字形装置可绕通过横杆中点的竖直轴OO′在水平面内灵活地转动,其中左边是圆形黑纸片,右边是和左边大小、质量都相同的圆形白纸片.当用平行白光垂直照射这两个圆面时,关于装置开始转动情况(俯视)的下列说法中正确的是(B)A.顺时针方向转动B.逆时针方向转动C.都有可能D.不会转动解析白纸片反射光子,光子的动量变化大,由动量定理知,光子对白纸片的冲击力大,故选项B正确.10.如图所示,用绿光照射一光电管的阴极时产生光电效应,欲使光电子从阴极逸出时的最大初动能增大,应采取的措施是( B)A.改用红光照射B.改用紫光照射C.增大绿光的强度D.增大加在光电管上的正向电压解析发生光电效应时,光电子的最大初动能随照射光频率的增大而增大,与照射光强度、光电管的电压无关,红光的频率比绿光的频率小,不一定能发生光电效应,即使发生光电效应,光电子的最大初动能也较小,而紫光的频率大于绿光的频率.故选项B正确.11.小明用金属铷为阴极的光电管,观测光电效应现象,实验装置示意如图甲所示.已知普朗克常量h=6.63×10-34J·s.(1)图甲中电板A为光电管的__阳极__(填“阴极"或“阳极”);(2)实验中测得铷的遏止电压U c与入射光频率ν之间的关系如图乙所示,则铷的截止频率ν=__5.15×1014_[(5.12~5.18)×1014均可]__Hz,逸出功W0=__3.41×10-19 [(3。

全国通用近年高考物理一轮复习第十二章波粒二象性原子结构原子核课时作业三十三12.1波粒二象性(20

全国通用近年高考物理一轮复习第十二章波粒二象性原子结构原子核课时作业三十三12.1波粒二象性(20

(全国通用版)2019版高考物理一轮复习第十二章波粒二象性原子结构原子核课时分层作业三十三12.1 波粒二象性编辑整理:尊敬的读者朋友们:这里是精品文档编辑中心,本文档内容是由我和我的同事精心编辑整理后发布的,发布之前我们对文中内容进行仔细校对,但是难免会有疏漏的地方,但是任然希望((全国通用版)2019版高考物理一轮复习第十二章波粒二象性原子结构原子核课时分层作业三十三12.1 波粒二象性)的内容能够给您的工作和学习带来便利。

同时也真诚的希望收到您的建议和反馈,这将是我们进步的源泉,前进的动力。

本文可编辑可修改,如果觉得对您有帮助请收藏以便随时查阅,最后祝您生活愉快业绩进步,以下为(全国通用版)2019版高考物理一轮复习第十二章波粒二象性原子结构原子核课时分层作业三十三12.1 波粒二象性的全部内容。

课时分层作业三十三波粒二象性(45分钟100分)选择题(本题共16小题,共100分。

1~12题为单选题,13~16题为多选题,1~12题每小题6分,13~16题每小题7分)1。

(2018·邢台模拟)下列关于概率波的说法中,正确的是()A.概率波就是机械波B。

物质波是一种概率波C。

概率波和机械波的本质是一样的,都能发生干涉和衍射现象D。

在光的双缝干涉实验中,若有一个粒子,则可以确定它从其中的哪一个缝中穿过【解析】选B。

德布罗意波是概率波,它与机械波是两个不同的概念,二者的本质不同,故A项错误;物质波也就是德布罗意波,指粒子在空间中某点某时刻可能出现的几率符合一定的概率函数规律,故B项正确;概率波和机械波都能发生干涉和衍射现象,但其本质是不一样的,故C项错误;根据测不准原理,在光的双缝干涉实验中,若有一个粒子,则不能确定它从其中的哪一个缝中穿过,故D项错误.2。

如图为黑体辐射的强度与波长的关系图象,从图象可以看出,随着温度的升高,则()A.各种波长的辐射强度都有减少B.只有波长短的辐射强度增加C.辐射强度的极大值向波长较短的方向移动D.辐射电磁波的波长先增大后减小【解题指导】解答本题应注意以下两点:(1)随着温度的升高,各种波长的辐射强度都有增加;(2)随着温度的升高,辐射强度的极大值向波长较短的方向移动。

2019版高考物理一轮复习 第十二章 波粒二象性 原子结构 原子核 12.3 放射性元素的衰变 核能

2019版高考物理一轮复习 第十二章 波粒二象性 原子结构 原子核 12.3 放射性元素的衰变 核能
放射性元素衰变的快慢由原子核内部自身因素
决定,与原子所处的化学状态和外界条件无关
K12教育课件
9
(6)爱因斯坦的质能方程反映了物质的质量就是能量, 二者可以相互转化。 纠错:_________________________________________ ________________________________________。
K12教育课件
37
迁移3:轻核聚变 (2018·洛阳模拟)我国最新一代核聚变装置“EAST” 在安徽合肥首次放电,显示了EAST装置具有良好的整体 性能,使等离子体约束时间达1 000 s,温度超过1亿摄 氏度,这标志着我国磁约束核聚变研究进入国际先进水 平。合肥也成为世界上第一个建成此类全超导非圆
半衰期描述的是统计规律,只有对大量原子核才
有意义
电子
β衰变是原子核的衰变,中子向质子转变时产生
K12教育课件
8
(5)高温、高压的情况下,放射性元素的半衰期将会 变短。 纠错:_________________________________________ ________________________________________。
衰变方程为
下列有关说法正23确9 的

()
94
239 94
Pu→X

4 2
He


K12教育课件
22
A.X原子核中含有92质子 B.100个 Pu经过24 100年后一定还剩余50个 C.由于衰变时释放巨大能量,根据E=mc2,衰变过程总质量增加 D.衰变发出的γ射线是波长很短的光子,具有很强的穿透能力
K12教育课件
27
【解析】选C。γ射线是高频率的电磁波,它是伴随α或β衰变放出的,故A项错误;α、β、 γ三种射线中穿透能力最强的是γ射线,α射线穿透能力最弱,一张厚的黑纸就可以挡住α 射线。电离能力最强的是α射线,γ射线电离能力最弱,故B、D项错误;β是原子核内的中 子变为质子时放出的电子,是高速的电子流,故C项正确。
  1. 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
  2. 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
  3. 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。

第32讲波粒二象性(1)光电效应现象在光的照射下,金属中的__电子__从表面逸出的现象,发射出来的电子叫__光电子__.(2)光电效应的产生条件入射光的频率__大于__金属的极限频率.(3)光电效应规律①每种金属都有一个极限频率,入射光的频率必须__大于__这个极限频率才能产生光电效应.②光电子的最大初动能与入射光的__强度__无关,只随入射光频率的增大而__增大__.③光电效应的发生几乎是瞬时的,一般不超过10-9 s.④当入射光的频率大于极限频率时,饱和光电流的大小与入射光的强度成__正比__.2.光子说及光电效应方程(1)光子说:在空间传播的光不是连续的,而是一份一份的,每一份叫做一个光子,光子的能量ε=__hν__.(2)逸出功W0:电子从金属中逸出所需做功的__最小值__.(3)最大初动能:发生光电效应时,金属表面上的__电子__吸收光子后克服原子核的引力逸出时所具有的动能的最大值.(4)光电效应方程①表达式:hν=E k+W0或E k=__hν-W0__.②物理意义:金属表面的电子吸收一个光子获得的能量是hν,这些能量的一部分用来克服金属的逸出功W0,剩下的表现为逸出后电子的最大初动能.3.光的波粒二象性(1)光电效应说明光具有粒子性,同时光还具有波动性,即光具有__波粒二象性__.(2)大量光子运动的规律主要表现为光的__波动__性,单个光子的运动主要表现为光的__粒子__性.(3)光的波长越长,波动性越__强__,光的干涉、衍射、偏振现象证明光具有波动性.(4)光的频率越高,粒子性越__强__,穿透本领__越大__.光电效应、康普顿效应说明光具有粒子性.1.判断正误(1)任何频率的光照射到金属表面都可以发生光电效应.( ×)(2)要使某金属发生光电效应,入射光子的能量必须大于金属的逸出功.( √)(3)光电子的最大初动能与入射光子的频率成正比.( ×)(4)光的频率越高,光的粒子性越明显,但仍具有波动性.( √)(5)德国物理学家普朗克提出了量子假说,成功地解释了光电效应规律.( ×)(6)美国物理学家康普顿发现了康普顿效应,证实了光的粒子性.( √)(7)法国物理学家德布罗意大胆预言了实物粒子具有波动性.( √)一光电效应的实验规律1.光子与光电子光子是指光在空间传播时的每一份能量,光子不带电;光电子是指金属表面受到光照射时发射出来的电子,光子是光电效应的因,光电子是果.2.光电子的最大初动能与光电子的动能当光照射金属时,光子的能量全部被电子吸收,电子吸收光子的能量后可能向各个方向运动.有的向金属内部运动,有的向金属表面运动,但因途径不同,运动途中消耗的能量也不同.唯独在金属表面的电子,只要克服金属原子核的引力做功,就能从金属中逸出而具有最大初动能.根据爱因斯坦光电效应方程可以算出光电子的最大初动能为E k=hν-W0 (W0为金属的逸出功).而其他经过不同的路径射出的光电子,其动能一定小于最大初动能.3.光电流与饱和光电流在一定频率与强度的光照射下产生光电效应,光电流与电压之间的关系为:开始时,光电流随电压U的增大而增大,当U比较大时,光电流达到饱和值I m.这时即使再增大U,在单位时间内也不可能有更多的光电子定向移动,光电流也就不会再增大,即饱和光电流是在一定频率与强度的光照射下的最大光电流.在一定光照条件下,饱和光电流与所加电压大小无关.4.入射光强度和光子能量入射光强度是单位时间内照射到金属表面单位面积上总的能量,光子能量即每个光子的能量,入射光的总能量等于光子能量与入射光子数的乘积.5.光的强度与饱和光电流饱和光电流与入射光强度成正比的规律是对频率相同的光照射金属产生光电效应而言的,对于不同频率的光,由于每个光子的能量不同,饱和光电流与入射光强度之间没有简单的正比关系.解决光电效应规律问题的技巧放不放(光电子),看截频(截止频率,即最低频率);放多少(光电子),看光强;(光电子的)最大初动能(大小),看(入射光的)频率;要放瞬时放.[例1](2017·湖北宜昌质检)(多选)用如图所示的光电管研究光电效应的实验中,用某种频率的单色光a照射光电管阴极K,电流计G的指针发生偏转.而用另一频率的单色光b 照射光电管阴极K时,电流计G的指针不发生偏转,那么( ABE)A.a光的频率一定大于b光的频率B.只增加a光的强度可使通过电流计G的电流增大C.增加b光的强度可能使电流计G的指针发生偏转D.用a光照射光电管阴极K时通过电流计G的电流是由d到cE.用a光照射时,增大光电管两端的电压时,流过G的电流可能不变解析产生光电效应的条件是入射光的频率大于极限频率v C,故选项A正确,C错误;在能发生光电效应的前提条件下,只增加a光的强度可使阴极K单位时间发射出更多光电子,选项B正确;光电管中的光电子(带负电荷)从K到A,故G中电流从c到d,选项D错误;当用a光照射时,若已达饱和电流,即使再增大光电管两端电压,G中电流也不变,选项E 正确.二光电效应的图象分析(1)爱因斯坦光电效应方程:E k=hν-W0.(2)最大初动能与遏止电压的关系:E k=eU c.(3)逸出功与极限频率、极限波长λc 的关系:W 0=h νc =h c λc. [例2](2017·湖北武汉模拟)从1907年起,美国物理学家密立根开始以精湛的技术测量光电效应中几个重要的物理量.他通过如图所示的实验装置测量某金属的遏止电压U c 与入射光频率ν,作出U c -ν的图象,由此算出普朗克常量h ,并与普朗克根据黑体辐射测出的h 相比较,以检验爱因斯坦方程的正确性.图中频率ν1、ν2,遏止电压U c1、U c2及电子的电荷量e 均为已知,求:(1)普朗克常量h ;(2)该金属的截止频率ν0.[思维导引] (1)明确最大初动能E k 与入射光的频率ν的关系;(2)明确最大初动能与遏止电压U c 的关系;(3)理解U c -ν图线与横轴交点的物理意义.解析 根据爱因斯坦光电效应方程E k =h ν-W 0及动能定理eU c =E k 得U c =h e ν-h eν0, 结合图象知k =h e =U c2-U c1ν2-ν1=U c1ν1-ν0, 普朗克常量h =e (U c2-U c1)ν2-ν1,ν0=U c2ν1-U c1ν2U c2-U c1. 答案 (1)e (U c2-U c1)ν2-ν1 (2)U c2ν1-U c1ν2U c2-U c1三 光的波粒二象性 物质波光既有波动性,又有粒子性,两者不是孤立的,而是有机的统一体,其表现规律为(1)从数量上看:个别光子的作用效果往往表现为粒子性;大量光子的作用效果往往表现为波动性.(2)从频率上看:频率越低波动性越显著,越容易看到光的干涉和衍射现象;频率越高粒子性越显著,贯穿本领越强,越不容易看到光的干涉和衍射现象.(3)从传播与作用上看:光在传播过程中往往表现出波动性;在与物质发生作用时往往表现为粒子性.(4)波动性与粒子性的统一:由光子的能量E =h ν、光子的动量表达式p =h λ也可以看出,光的波动性和粒子性并不矛盾,表示粒子性的能量和动量的计算式中都含有表示波的特征的物理量——频率ν和波长λ.(5)理解光的波粒二象性时不可把光当成宏观概念中的波,也不可把光当成宏观概念中的粒子.波粒二象性的深入理解(1)虽然平时看到宏观物体运动时,看不出其波动性,但也有一个波长与之对应.例如飞行子弹的波长约为10-34 m.(2)波粒二象性是微观粒子的特殊规律,一切微观粒子都存在波动性;宏观物体也存在波动性,只是波长太小,难以观测.(3)德布罗意波也是概率波,衍射图样中的亮圆是电子落点概率大的地方,但概率的大小受波动规律的支配.[例3]用很弱的光做双缝干涉实验,把入射光减弱到可以认为光源和感光胶片之间不可能同时有两个光子存在,如图所示是不同数量的光子照射到感光胶片上得到的照片.这些照片说明( D)A.光只有粒子性没有波动性B.光只有波动性没有粒子性C.少量光子的运动显示波动性,大量光子的运动显示粒子性D.少量光子的运动显示粒子性,大量光子的运动显示波动性解析由这些照片可以看出,少量光子的运动显示粒子性,大量光子的运动呈现出波动性,故选项D正确.1.(多选)用频率为ν1的单色光照射某种金属表面,发生了光电效应现象.现改为频率为ν2的另一单色光照射该金属表面,下列说法正确的是( AC)A.如果ν2>ν1,能够发生光电效应B.如果ν2<ν1,不能够发生光电效应C.如果ν2>ν1,逸出光电子的最大初动能增大D.如果ν2>ν1,逸出光电子的最大初动能不受影响解析对于确定的金属,入射光的频率必须大于或等于截止频率ν0时才会发生光电效应,不同的金属有不同的截止频率,所以当ν2>ν1时能够发生光电效应,ν2<ν1时由于ν1≥ν0所以不一定能够发生光电效应,选项A正确,B错误;光电子的最大初动能随着入射光频率的增加而增加,所以当ν2>ν1时逸出光电子的最大初动能增大,选项C正确,D 错误.2.当具有5.0 eV的光子射到一金属表面时,从金属表面逸出的电子具有的最大初动能为1.5 eV,为了使这种金属产生光电效应,入射光子的能量必须不小于( C) A.1.5 eV B.2.5 eVC.3.5 eV D.5.0 eV解析根据爱因斯坦光电效应方程E k=hν-W,得逸出功W=hν-E k=5.0 eV-1.5 eV =3.5 eV,由光电效应条件可知,入射光子的能量必须不小于逸出功,故选项C正确.3.(多选)在单缝衍射实验中,中央亮纹的光强占从单缝射入的整个光强的95%以上.假设现在只让一个光子通过单缝,那么该光子( CD)A.一定落在中央亮纹处B.一定落在亮纹处C .可能落在暗纹处D .落在中央亮纹处的可能性最大解析 根据概率波的概念,对于一个光子通过单缝落在何处,是不可确定的,但是落在中央亮纹处的概率最大.当然也可落在其他亮纹处,还可能落在暗纹处,不过,落在暗纹处的概率很小,故选项C 、D 正确.4.(多选)下列对光电效应的理解,正确的是( BD )A .金属钠的每个电子可以吸收一个或一个以上的光子,当它积累的动能足够大时,就能逸出金属B .如果入射光子的能量小于金属表面的电子克服原子核的引力而逸出时所需做的最小功,便不能发生光电效应C .发生光电效应时,入射光越强,光子的能量就越大,光电子的最大初动能就越大D .由于不同金属的逸出功是不相同的,因此使不同金属产生光电效应,入射光的最低频率也不同5.(2017·湖北黄冈模拟)(多选)如图所示是用光照射某种金属时逸出的光电子的最大初动能随入射光频率的变化图线,普朗克常量h =6.63×10-34 J·s,由图可知( AC )A .该金属的极限频率为4.27×1014 HzB .该金属的极限频率为5.5×1014 HzC .该图线的斜率表示普朗克常量D .该金属的逸出功为0.5 eV解析 由光电效应方程E k =h ν-W 0知图线与横轴交点为金属的极限频率,即ν0=4.27×1014Hz ,选项A 正确,B 错误;由E k =h ν-W 0可知,该图线的斜率为普朗克常量,选项C 正确;金属的逸出功W 0=h νc =6.63×10-34×4.27×10141.6×10-19 eV≈1.8 eV,选项D 错误. [例1](2017·河南郑州质检·5分)在光电效应实验中,飞飞同学用同一光电管在不同实验条件下得到了三条光电流与电压之间的关系曲线(甲光、乙光、丙光),如图所示.则可判断出( )A .甲光的频率大于乙光的频率B .乙光的波长大于丙光的波长C .乙光对应的截止频率大于丙光的截止频率D .甲光对应的光电子最大初动能大于丙光的光电子最大初动能[答题送检]来自阅卷名师报告[规范答题][解析] 因光电管不变,所以逸出功不变.由图象知甲光、乙光对应的遏止电压相等,且小于丙光对应的遏止电压,所以甲光和乙光对应的光电子最大初动能相等且小于丙光的光电子最大初动能,故选项D 错误;根据爱因斯坦光电效应方程E k =h ν-W 0知甲光和乙光的频率相等,且小于丙光的频率,故选项A 错误,B 正确;截止频率是由金属决定的,与入射光无关,故选项C 错误.[答案] B1.下列描绘两种温度下黑体辐射强度与波长关系的图中,符合黑体辐射实验规律的是( A )解析 随着温度的升高,辐射强度增加,辐射强度的极大值向着波长较短的方向移动,选项A 正确.2.如图甲所示,合上开关,用光子能量为2.5 eV 的一束光照射阴极K ,发现电流表读数不为零.调节滑动变阻器,发现当电压表读数小于0.60 V 时,电流表读数仍不为零,当电压表读数大于或等于0.60 V 时,电流表读数为零.把电路改为图乙,当电压表读数为2 V 时,则逸出功及电子到达阳极时的最大动能为( C )A .1.5 eV 0.6 eVB .1.7 eV 1.9 eVC .1.9 eV 2.6 eVD .3.1 eV 4.5 eV解析 光子能量h ν=2.5 eV 的光照射阴极,电流表读数不为零,则能发生光电效应,当电压表读数大于或等于0.6 V 时,电流表读数为零,则电子不能到达阳极,由动能定理eU =12mv 2m 知,最大初动能E km =eU =0.6 eV ,由光电效应方程h ν=E km +W 0知W 0=1.9 eV . 对图乙,电路给的是一个正向电压,当电压表读数为2 V 时,电子到达阳极的最大动能E km ′=E km +eU ′=0.6 eV +2 eV =2.6 eV.故选项C 正确.3.某光源发出的光由不同波长的光组成,不同波长的光的强度如图所示.表中给出了一些材料的极限波长,用该光源发出的光照射表中材料( D )A C .仅铜、铂能产生光电子 D .都能产生光电子解析 发生光电效应的条件是入射光的频率不低于金属的极限频率,也就是入射光的波长不高于金属的极限波长.由题可知,入射光的波长大约介于25 nm ~420 nm ,包含有小于这三种金属极限波长的成分,可以使三种金属都发生光电效应,都能产生光电子,故选项D 正确.4.(多选)波粒二象性是微观世界的基本特征,以下说法正确的有( AB )A .光电效应现象揭示了光的粒子性B .热中子束射到晶体上产生衍射图样,说明中子具有波动性C .黑体辐射的实验规律可用光的波动性解释D .动能相等的质子和电子,它们的德布罗意波长也相等解析 光电效应说明光的粒子性,所以选项A 正确;热中子束在晶体上产生衍射图样,即运动的实物粒子具有波的特性,即说明中子具有波动性,所以选项B 正确;黑体辐射的实验规律说明电磁辐射具有量子化,即黑体辐射是不连续的、一份一份的,所以黑体辐射用光的粒子性解释,即选项C 错误;根据德布罗意波长公式λ=h p ,p 2=2mE k ,又质子的质量大于电子的质量,所以动能相等的质子和电子,质子的德布罗意波波长较短,所以选项D 错误.1.(2017·北京卷)2017年年初,我国研制的“大连光源”——极紫外自由电子激光装置,发出了波长在100 nm(1 nm =10-9 m)附近连续可调的世界上最强的极紫外激光脉冲.大连光源因其光子的能量大、密度高,可在能源利用、光刻技术、雾霾治理等领域的研究中发挥重要作用.一个处于极紫外波段的光子所具有的能量可以电离一个分子,但又不会把分子打碎.据此判断,能够电离一个分子的能量约为(取普朗克常量h =6.6×10-34 J·s,真空光速c =3×108 m/s)( B )A .10-21 J B .10-18 J C .10-15 J D .10-12J 解析 由题意知,电离一个分子的能量等于照射分子的光子能量,E =h ν=h c λ=2×10-18 J ,故选项B 正确.2.(2017·全国卷Ⅲ)(多选)在光电效应实验中,分别用频率为νa 、νb 的单色光a 、b 照射到同种金属上,测得相应的遏止电压分别为U a 和U b 、光电子的最大初动能分别为E k a 和E k b .h 为普朗克常量.下列说法正确的是( BC )A .若νa >νb ,则一定有U a <U bB .若νa >νb ,则一定有E k a >E k bC .若U a <U b ,则一定有E k a <E k bD .若νa >νb ,则一定有h νa -E k a >h νb -E k b解析 光照射到同种金属上,同种金属的逸出功相同.若νa >νb ,据h ν-W 0=E k ,得E k a >E k b ,则选项B 正确;由h ν-W 0=E k =eU ,可知当νa >νb 时U a >U b ,则选项A 错误;若U a >U b 说明E k a >E k b ,则选项C 正确;由h ν-E k =W 0,而同一种金属W 0相同,则选项D 错误.3.(多选)现用某一光电管进行光电效应实验,当用某一频率的光入射时,有光电流产生.下列说法正确的是( ACE )A .保持入射光的频率不变,入射光的光强变大,饱和光电流变大B .入射光的频率变高,饱和光电流变大C .入射光的频率变高,光电子的最大初动能变大D .保持入射光的光强不变,不断减小入射光的频率,始终有光电流产生E .遏止电压的大小与入射光的频率有关,与入射光的光强无关解析 根据光电效应规律,保持入射光的频率不变,入射光的光强变大,则饱和光电流变大,选项A 正确;由爱因斯坦光电效应方程知,入射光的频率变高,产生的光电子最大初动能变大,而饱和光电流与入射光的频率和光强都有关,选项B 错误,C 正确;保持入射光的光强不变,不断减小入射光的频率,当入射光的频率小于极限频率时,就不能发生光电效应,没有光电流产生,选项D 错误;遏止电压与产生的光电子的最大初动能有关,光电子的最大初动能与入射光的频率有关,与入射光的光强无关,选项E 正确.4.(多选)实物粒子和光都具有波粒二象性.下列事实中突出体现波动性的是( ACD )A .电子束通过双缝实验装置后可以形成干涉图样B .β射线在云室中穿过会留下清晰的径迹C .人们利用慢中子衍射来研究晶体的结构D .人们利用电子显微镜观测物质的微观结构E .光电效应实验中,光电子的最大初动能与入射光的频率有关,与入射光的强度无关 解析 电子束具有波动性,通过双缝实验装置后可以形成干涉图样,选项A 正确;β射线在云室中高速运动时,径迹又细又直,表现出粒子性,选项B 错误;人们利用慢中子衍射来研究晶体的结构,体现出波动性,选项C 正确;电子显微镜是利用电子束工作的,体现了波动性,选项D 正确;光电效应实验,体现的是波的粒子性,选项E 错误.5.以往我们认识的光电效应是单光子光电效应,即一个电子在极短时间内只能吸收到一个光子而从金属表面逸出.强激光的出现丰富了人们对于光电效应的认识,用强激光照射金属,由于其光子密度极大,一个电子在极短时间内吸收多个光子成为可能,从而形成多光子光电效应,这已被实验证实.光电效应实验装置示意如图.用频率为ν的普通光源照射阴极K ,没有发生光电效应.换同样频率为ν的强激光照射阴极K ,则发生了光电效应;此时,若加上反向电压U ,即将阴极K 接电源正极,阳极A 接电源负极,在K 、A 之间就形成了使光电子减速的电场.逐渐增大U ,光电流会逐渐减小;当光电流恰好减小到零时,所加反向电压U 的表达式可能正确的是(其中W 为逸出功,h 为普朗克常量,e 为电子电荷量)( B )A .U =h νe -W eB .U =2h νe -W eC .U =2h ν-WD .U =5h ν2e -W e解析 由光电效应方程可知nh ν=W +12mv 2(n =2,3,4…) ① 在减速电场中由动能定理得-eU =0-12mv 2 ② 联立①②得U =nhv e -W e(n =2,3,4…),选项B 正确. 6.在某次光电效应实验中,得到的遏止电压U c 与入射光的频率ν的关系如图所示.若该直线的斜率和截距分别为k 和b ,电子电荷量的绝对值为e ,则普朗克常量可表示为__ek __,所用材料的逸出功可表示为__-eb __.解析 根据光电效应方程E km =h ν-W 0及E km =eU c 得U c =h νe -W 0e ,故h e =k ,b =-W 0e ,得h =ek ,W 0=-eb .课时达标 第32讲[解密考纲]考查对光电效应规律的理解,对光电效应方程的理解和对光的波粒二象性的理解.1.(多选)如图所示,用导线把验电器与锌板相连接,当用紫外线照射锌板时,发生的现象是( BC )A .有光子从锌板逸出B .有电子从锌板逸出C .验电器指针张开一个角度D .锌板带负电解析 用紫外线照射锌板是能够发生光电效应的,锌板上的电子吸收紫外线的能量从锌板表面逸出,称之为光电子,故选项A 错误,B 正确;锌板与验电器相连,带有相同电性的电荷,锌板失去电子应该带正电,且失去电子越多,带正电的电荷量越多,验电器指针张角越大,故选项C 正确,D 错误.2.用一束紫外线照射某金属时不能产生光电效应,可能使该金属发生光电效应的措施是( B )A .改用频率更小的紫外线照射B .改用X 射线照射C .改用强度更大的原紫外线照射D .延长原紫外线的照射时间解析 某种金属能否发生光电效应取决于入射光的频率,与入射光的强度和照射时间无关,不能发生光电效应,说明入射光的频率小于金属的极限频率,所以要使金属发生光电效应,应增大入射光的频率,X 射线的频率比紫外线频率高,故选项B 正确.3.入射光照到某金属表面发生光电效应,若入射光的强度减弱,而频率保持不变,则下列说法中正确的是( C )A .从光照射到金属表面上到金属发射出光电子之间的时间间隔将明显增加B .逸出的光电子的最大初动能减小C .单位时间内从金属表面逸出的光电子数目将减少D .有可能不发生光电效应解析 光电效应瞬时(10-9s)发生,与光强无关,选项A 错误.光电子的最大初动能只与入射光的频率有关,入射光的频率越大,最大初动能越大,选项B 错误.光电子数目多少与入射光的强度有关,光强减弱,单位时间内从金属表面逸出的光电子数目减少,选项C 正确.能否发生光电效应,只取决于入射光的频率是否大于极限频率,与光强无关,选项D 错误.4.一个德布罗意波波长为λ1的中子和另一个德布罗意波波长为λ2的氘核同向正碰后结合成一个氚核,该氚核的德布罗意波波长为( A )A .λ1λ2λ1+λ2B .λ1λ2λ1-λ2C .λ1+λ22D .λ1-λ22 解析 设中子、氘核、氚核的动量分别为p 1、p 2、p 3,由动量守恒定律知p 1+p 2=p ,即hλ1+hλ2=h λ,解得氚核的德布罗意波波长为λ=λ1λ2λ1+λ2,选项A 正确. 5.(多选)已知某金属发生光电效应的截止频率为ν0,则( AB )A .当用频率为2ν0的单色光照射该金属时,一定能产生光电子B .当用频率为2ν0的单色光照射该金属时,所产生的光电子的最大初动能为h ν0C .当照射光的频率ν大于ν0时,若ν增大,则逸出功增大D .当照射光的频率ν大于ν0时,若ν增大一倍,则光电子的最大初动能也增大一倍解析 该金属的截止频率为ν0,则可知逸出功W 0=h ν0,逸出功由金属自身性质决定,与照射光的频率无关,因此选项C 错误;由光电效应的实验规律可选项知A 正确;由光电效应方程E k =h ν-W 0,将W 0=h ν0代入可知选项B 正确,D 错误.6.(多选)在光电效应实验中,用频率为ν的光照射光电管阴极,发生了光电效应,下列说法正确的是( AD )A .增大入射光的强度,光电流增大B .减小入射光的强度,光电效应现象消失C .改用频率小于ν的光照射,一定不发生光电效应D .改用频率大于ν的光照射,光电子的最大初动能变大解析 增大入射光强度,单位时间内照射到单位面积的光子数增加,则光电流将增大,故选项A 正确;光电效应是否发生取决于入射光的频率,而与入射光强度无关,故选项B 错误.用频率为ν的光照射光电管阴极,发生光电效应,用频率较小的光照射时,若光的频率仍大于极限频率,则仍会发生光电效应,选项C 错误;根据h ν-W 逸=12mv 2可知,增加。

相关文档
最新文档