2018届高考物理一轮复习第十三章原子和原子核物理第1讲：光电效应
2018大二轮高考总复习物理文档：第13讲 光电效应、原子与原子核 Word版含答案
专题五原子物理第13讲光电效应、原子与原子核一、对光电效应的理解二、对光的波粒二象性的理解四、对原子核的衰变、半衰期的理解五、核反应方程、核能的计算高频考点1光电效应规律和光电效应方程四类图象对比1－1.(多选)(2017·全国卷Ⅲ)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为普郎克常量．下列说法正确的是()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：本题考查对光电效应方程hν－W0＝E k的理解．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B项正确．由hν－W0＝E k＝eU，可知当νa>νb时U a>U b，则A项错误．若U a<U b说明E k a<E k b，则C项正确．由hν－E k＝W0，而同一种金属W0相同，则D项错误．答案：BC1－2.(多选)(2017·淮北市第一中学高三周考)用甲、乙两种单色光照射同一金属做光电效应实验，发现光电流与电压的关系如图所示．已知普朗克常量为h，被照射金属的逸出功为W 0，遏止电压为U c ，电子的电荷量为e ，则下列说法正确的是( )A ．甲光的强度大于乙光的强度B ．甲光的频率大于乙光的频率C ．甲光照射时产生的光电子初动能均为eU cD ．乙光的频率为W 0＋eU c h解析：根据光的强度越强，则光电子数目越多，对应的光电流越大，即可判定甲光的强度较大；选项A 正确；由光电效应方程12m v 2＝hν－W 0，12m v 2＝U c e ，由图可知，甲乙的遏止电压相同，故甲乙的频率相同，选项B 错误；甲光照射时产生的光电子的最大初动能均为eU c ，选项C 错误；根据12m v 2＝hν－W 0＝U c e ，可得ν＝U c e ＋W 0h，选项D 正确；故选AD ． 答案：AD1－3.(多选)(2017·西安长安区一中模拟)2009年诺贝尔物理学奖得主威拉德·博伊尔和乔治·史密斯主要成就是发明了电荷耦合器件(CCD)图象传感器．他们的发明利用了爱因斯坦的光电效应原理．如图所示电路可研究光电效应规律．图中标有A 和K 的为光电管，其中K 为阴极，A 为阳极．理想电流计可检测通过光电管的电流，理想电压表用来指示光电管两端的电压．现接通电源，用光子能量为10.5 eV 的光照射阴极K ，电流计中有示数，若将滑动变阻器的滑片P 缓慢向右滑动，电流计的读数逐渐减小，当滑至某一位置时电流计的读数恰好为零，读出此时电压表的示数为6.0 V ；现保持滑片P 位置不变，以下判断正确的是( )A ．光电管阴极材料的逸出功为4.5 eVB ．若增大入射光的强度，电流计的读数不为零C ．若用光子能量为12 eV 的光照射阴极K ，光电子的最大初动能一定变大D ．若用光子能量为9.5 eV 的光照射阴极K ，同时把滑片P 向左移动少许，电流计的读数一定不为零解析：本题考查了光电效应实验．由电路图可知图中所加电压为反向减速电压，根据题意可知遏止电压为6 V，由E k＝hν－W0＝eU c得W0＝4.5 eV，选项A正确；当电压达到遏止电压时，所有电子都不能到达A极，无论光强如何变化，电流计示数仍为零，选项B错；若光子能量增大，根据光电效应方程，光电子的最大初动能一定变大，选项C正确；若光子能量为9.5 eV的光照射阴极K，则遏止电压为5 V，滑片P向左移动少许，电流计的读数仍为零，选项D错．答案：AC高频考点2光的波粒二象性和物质波2－1.(多选)关于物质的波粒二象性，下列说法中正确的是()A．不仅光子具有波粒二象性，一切运动的微粒都具有波粒二象性B．运动的微观粒子与光子一样，当它们通过一个小孔时，都没有特定的运动轨道C．波动性和粒子性，在宏观现象中是矛盾的、对立的，但在微观高速运动的现象中是统一的D．实物的运动有特定的轨道，所以实物不具有波粒二象性解析：由德布罗意波可知A、C正确；运动的微观粒子，达到的位置具有随机性，而没有特定的运动轨道，B正确；由德布罗意理论知，宏观物体的德布罗意波的波长太小，实际很难观察到波动性，不是不具有波粒二象性，D错误．答案：ABC2－2.(2017·资阳市高三模拟)以下说法正确的是()A．一束光照射到某种金属上不能产生光电效应，可能是因为这束光的强度太小B．23892U→23490Th＋42He为α衰变方程C．按照波尔理论，氢原子核外电子从半径较大的轨道跃迁到半径较小的轨道时电子动能增大，原子的能量增加D．只有光才具有波粒二象性解析：一束光照射到某种金属上不能产生光电效应，是因为这束光的频率低于这种金属的极限频率，A错误；天然放射现象中放出α粒子的为α衰变，B正确；按照波尔理论，氢原子核外电子从半径较大的轨道跃迁到半径较小的轨道时要释放能量，原子的能量减小，C 错误；所有物体都具有波粒二象性，D错误．答案：B2－3.(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＝10－9m)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)( )A ．10－21J B ．10－18J C ．10－15J 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 ＝kν＝h c λ＝2×10－18J ，故选项B 正确．答案：B高频考点3 原子结构与原子光谱3－1.(2017·第二次全国大联考卷Ⅱ)对于原子结构和原子核的结构，经过不断的实验探索，我们已经有了一定的认识，对于这个探索的过程，下列描述错误的是( )A ．卢瑟福根据α粒子轰击金箔时发生散射，提出了原子的核式结构模型B ．为了解释原子的稳定性和辐射光谱的不连续性，波尔提出了氢原子结构模型C ．卢瑟福通过利用α粒子轰击铍原子核，最终发现了中子D ．人类第一次实现的原子核的人工转变核反应方程是147N ＋42He →178O ＋11H解析：α粒子轰击金箔时大部分粒子没有偏转，有部分发生大角度偏转，卢瑟福提出原子的大部分质量集中在原子中心，即原子的核式结构模型，选项A 正确．按照原子的核式结构模型，原子将不断对外辐射波长连续变化的光波并最终消失，为了解释事实上原子的稳定性和辐射光谱的不连续性，波尔结合量子论提出了氢原子结构模型，选项B 对．通过利用α粒子轰击铍原子核，最终发现了中子的不是卢瑟福，而是查德维克，选项C 错．人类第一次实现的原子核的人工转变核反应方程是14 7N ＋42He →17 8O ＋11H ，选项D 对．答案：C3－2.(2017·泰安市高三质量检测)根据氢原子的能级图，现让一束单色光照射到大量处于基态(量子数n ＝1)的氢原子上，受激的氢原子能自发地发出6种不同频率的光，则照射氢原子的单色光的光子能量为( )A ．12.75 eVB ．13.06 eVC ．13.6 eVD ． 0.85 eV解析：受激的氢原子能自发地发出6种不同频率的光，知跃迁到第4能级，则吸收的光子能量为ΔE＝－0.85 eV＋13.6 eV＝12.75 eV.A正确，B、C、D错误．答案：A3－3.(2017·第二次全国大联考Ⅲ卷)预计2017年7月，我国“北斗三号”全球组网卫星进行首次发射，采用星载氢原子钟。
高三物理一轮复习第13章动量光电效应核能第3节核反应和核能
第3节 核反应和核能知识点1 原子核的组成 放射性及放射性同位素 1．原子核的组成(1)原子核由质子和中子组成，质子和中子统称为核子．质子带正电，中子不带电． (2)基本关系①核电荷数＝质子数(Z )＝元素的原子序数＝核外电子数． ②质量数(A )＝核子数＝质子数＋中子数．(3)X 元素的原子核的符号为AZ X ，其中A 表示质量数，Z 表示核电荷数． 2．天然放射现象(1)天然放射现象：元素自发地放出射线的现象，首先由贝可勒尔发现．天然放射现象的发现，说明原子核具有复杂的结构．(2)放射性和放射性元素：物质发射某种看不见的射线的性质叫放射性．具有放射性的元素叫放射性元素．(3)三种射线：放射性元素放射出的射线共有三种，分别是α射线、β射线、γ射线． 3．放射性同位素的应用与防护(1)同位素：具有相同质子数和不同中子数的原子核．(2)放射性同位素：有天然放射性同位素和人工放射性同位素两类，放射性同位素的化学性质相同．(3)应用：消除静电、工业探伤、作示踪原子等． (4)防护：防止放射性对人体组织的伤害． 知识点2 原子核的衰变、半衰期 1．原子核的衰变(1)定义：原子核放出α粒子或β粒子，变成另一种原子核的变化． (2)分类：α衰变：A Z X→A －4Z －2Y ＋42He β衰变：A Z X→ A Z ＋1Y ＋ 0－1eγ辐射：当放射性物质连续发生衰变时，原子核中有的发生α衰变，有的发生β衰变，同时伴随着γ辐射．(3)两个典型的衰变方程： ①α衰变：23892U→23490Th ＋42He ； ②β衰变：23490Th→23491Pa ＋0－1e.2．半衰期(1)定义：放射性元素的原子核有半数发生衰变所需的时间．(2)影响因素：放射性元素衰变的快慢是由核内部自身的因素决定的，跟原子所处的化学状态和外部条件没有关系．知识点3 核反应和核能 1．核反应在核物理学中，原子核在其他粒子的轰击下产生新原子核的过程．在核反应中，质量数守恒，电荷数守恒．2．重核裂变(1)定义：质量数较大的原子核受到高能粒子的轰击而分裂成几个质量数较小的原子核的过程．(2)特点：①裂变过程中能够放出巨大的能量；②裂变的同时能够放出2～3(或更多)个中子；③裂变的产物不是唯一的．对于铀核裂变有二分裂、三分裂和四分裂形式，但三分裂和四分裂概率比较小．(3)典型的裂变反应方程：235 92U ＋10n ―→8936Kr ＋144 56Ba ＋310n.(4)链式反应：由重核裂变产生的中子使裂变反应一代接一代继续下去的过程． (5)临界体积和临界质量：裂变物质能够发生链式反应的最小体积及其相应的质量． (6)裂变的应用：原子弹、核反应堆．(7)反应堆构造：核燃料、减速剂、镉棒、防护层． 3．轻核聚变(1)定义：两轻核结合成质量较大的核的反应过程．轻核聚变反应必须在高温下进行，因此又叫热核反应．(2)特点：①聚变过程放出大量的能量，平均每个核子放出的能量，比裂变反应中每个核子放出的能量大3至4倍．②聚变反应比裂变反应更剧烈． ③对环境污染较少．④自然界中聚变反应原料丰富． (3)典型的聚变反应方程：21H ＋31H ―→42He ＋10n ＋17.6 MeV4．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．5．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Δm ，这就是质量亏损．由质量亏损可求出释放的核能ΔE ＝Δmc 2.[核心精讲]1．α衰变、β衰变的比较2.衰变次数的确定方法方法一：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 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．方法二：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，然后根据衰变规律确定β衰变的次数．3．对半衰期的理解(1)半衰期是大量原子核衰变时的统计规律，对个别或少数原子核，无半衰期可言．(2)根据半衰期的概率，可总结出公式N 余＝N 原⎝ ⎛⎭⎪⎫12t τ，m 余＝m 原⎝ ⎛⎭⎪⎫12tτ.式中N 原、m 原表示衰变前的放射性元素的原子数和质量，N 余、m 余表示衰变后尚未发生衰变的放射性元素的原子数和质量，t 表示衰变时间，τ表示半衰期．(3)影响因素：放射性元素衰变的快慢是由原子核内部因素决定的，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．[题组通关]1．(多选)(2014·全国卷Ⅰ)关于天然放射性，下列说法正确的是( ) 【导学号：96622228】A ．所有元素都可能发生衰变B ．放射性元素的半衰期与外界的温度无关C ．放射性元素与别的元素形成化合物时仍具有放射性D ．α、β和γ三种射线中，γ射线的穿透能力最强E ．一个原子核在一次衰变中可同时放出α、β和γ三种射线BCD 自然界中绝大部分元素没有放射现象，选项A 错误；放射性元素的半衰期只与原子核结构有关，与其他因素无关，选项B 、C 正确；α、β和γ三种射线电离能力依次减弱，穿透能力依次增强，选项D 正确；原子核发生衰变时，不能同时发生α和β衰变，γ射线伴随这两种衰变产生，故选项E 错误．2．(2015·北京高考)实验观察到，静止在匀强磁场中A 点的原子核发生β衰变，衰变产生的新核与电子恰在纸面内做匀速圆周运动，运动方向和轨迹示意图如图1331所示，则( )图1331A ．轨迹1是电子的，磁场方向垂直纸面向外B ．轨迹2是电子的，磁场方向垂直纸面向外C ．轨迹1是新核的，磁场方向垂直纸面向里D ．轨迹2是新核的，磁场方向垂直纸面向里D 根据动量守恒定律，原子核发生β衰变后产生的新核与电子的动量大小相等，设为p .根据qvB ＝mv 2r ，得轨道半径r ＝mv qB ＝pqB，故电子的轨迹半径较大，即轨迹1是电子的，轨迹2是新核的．根据左手定则，可知磁场方向垂直纸面向里．选项D 正确．3．(1)(多选)232 90Th(钍)经过一系列α衰变和β衰变，变成20882Pb(铅)．以下说法中正确的是( )A ．铅核比钍核少8个质子B ．铅核比钍核少16个中子C ．共经过4次α衰变和6次β衰变D ．共经过6次α衰变和4次β衰变(2)约里奥·居里夫妇因发现人工放射性元素而获得了1935年的诺贝尔化学奖，他们发现的放射性元素3015P 衰变成3014Si 的同时放出另一种粒子，这种粒子是________.3215P 是3015P 的同位素，被广泛应用于生物示踪技术，1 mg 3215P 随时间衰变的关系如图1332所示，请估算4 mg 的3215P 经多少天的衰变后还剩0.25 mg?图1332【解析】 (1)设α衰变次数为x ，β衰变次数为y ，由质量数守恒和电荷数守恒得 232＝208＋4x 90＝82＋2x －y解得x ＝6，y ＝4，C 错、D 对．铅核、钍核的质子数分别为82、90，故A 对． 铅核、钍核的中子数分别为126、142，故B 对．(2)写出衰变方程3015P→3014Si ＋0＋1e ，故这种粒子为0＋1e(正电子)，由m t 图知3215P 的半衰期为14天，由m 余＝m 原⎝ ⎛⎭⎪⎫12t τ得0．25 mg ＝4 mg×⎝ ⎛⎭⎪⎫12t14，故t ＝56天．【答案】 (1)ABD (2)正电子 56天 [名师微博] 1．一个区别：静止的原子核在磁场中发生α衰变和β衰变时的轨迹不同，分别为相外切圆和相内切圆．2．两个结论：(1)原子核发生衰变时遵循电荷数守恒和质量数守恒．(2)每发生一次α衰变，原子核的质量数减小“4”，每发生一次β衰变，原子核的质子数增大“1”．[核心精讲]1．核反应的四种类型类型可控性核反应方程典例衰变α衰变自发238 92U→234 90Th＋42He β衰变自发234 90Th→234 91Pa＋0－1e人工转变人工控制147N＋42He→178O＋11H(卢瑟福发现质子)42He＋94Be→126C＋10n(查德威克发现中子)2713Al＋42He→3015P＋10n(约里奥·居里夫妇发现放射性同位素，同时发现正电子)3015P→3014Si＋0＋1e重核裂变比较容易进行人工控制23592U＋10n→14156Ba＋9236Kr＋310n23592U＋10n→13654Xe＋9038Sr＋1010n轻核聚变很难控制21H＋31H→42He＋10n(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(0＋1e)、氘核(21H)、氚核(31H)等．(2)掌握核反应方程遵守的规律，是正确书写核反应方程或判断某个核反应方程是否正确的依据，由于核反应不可逆，所以书写核反应方程式时只能用“―→”表示反应方向．[题组通关]4．(2015·北京高考)下列核反应方程中，属于α衰变的是( ) 【导学号：96622229】A.14 7N＋42He→17 8O＋11HB.238 92U→234 90Th＋42HeC.21H＋31H→42He＋10nD.234 90Th→234 91Pa＋0－1eB α衰变是放射性元素的原子核放出α粒子(42He)的核反应，选项B正确．5．(2016·全国丙卷)一静止的铝原子核2713Al俘获一速度为1.0×107 m/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( )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105 m/s，方向与质子初速度的方向一致ABE 核反应过程中遵循质量数守恒和电荷数守恒，核反应方程为p＋2713Al→2814Si*，说法A正确．核反应过程中遵从动量守恒和能量守恒，说法B正确，说法C错误．核反应中发生质量亏损，生成物的质量小于反应物的质量之和，说法D错误．根据动量守恒定律有m p v p ＝m Si v Si，碰撞后硅原子核速度的数量级为105 m/s，方向与质子初速度方向一致，说法E正确．6．(1)(多选)关于核衰变和核反应的类型，下列表述正确的有( )A.238 92U→234 90Th＋42He 是α衰变B.14 7N＋42He→17 8O＋11H 是β衰变C.21H＋31H→42He＋10n 是轻核聚变D.8234Se→8236Kr＋2 0－1e 是重核裂变(2)现有四个核反应：A.21H＋31H→42He＋10nB.235 92U＋10n→X＋8936Kr＋310nC.2411Na→2412Mg＋ 0－1eD.42He＋94Be→12 6C＋10n①________是发现中子的核反应方程，________是研究原子弹的基本核反应方程，________是研究氢弹的基本核反应方程．②求B中X的质量数和中子数．【解析】(1)A为α衰变，B为原子核的人工转变，C为轻核聚变，D为β衰变，故A、C正确．(2)①D为查德威克发现中子的核反应方程；B是研究原子弹的基本核反应方程；A是研究氢弹的基本核反应方程．②X的质量数为：(235＋1)－(89＋3)＝144X的质子数为：92－36＝56X的中子数为：144－56＝88.【答案】(1)AC (2)①D B A ②144 88[名师微博]两点提醒：1．核反应方程一定满足质量数守恒和核电荷数守恒．2．在确定生成物是哪种元素时应先由核电荷数守恒确定生成物的核电荷数．[核心精讲]1．对质能方程的理解(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＝mc2.方程的含义：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，其能量也要相应减少，即ΔE＝Δmc2.(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 ＝Δmc2.2．核能的计算方法(1)根据ΔE＝Δmc2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．[师生共研]●考向1 对原子核的结合能的理解(多选)关于原子核的结合能，下列说法正确的是( )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(133 55Cs)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ABC 原子核分解成自由核子时，需要的最小能量就是原子核的结合能，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，所以衰变产物的结合能之和一定大于原来重核的结合能，选项B正确；铯核的核子数比铅核的核子数少，其结合能也小，选项C正确；比结合能越大，原子核越稳定，选项D错误；自由核子组成原子核时，需放出能量，因此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．●考向2 核能的计算钚的放射性同位素23994Pu 静止时衰变为铀核激发态235 92U *和α粒子，而铀核激发态235 92U *立即衰变为铀核235 92U ，并放出能量为0.097 MeV 的γ光子．已知：239 94Pu 、23592U 和α粒子的质量分别为m Pu ＝239.052 1 u 、m U ＝235.043 9 u 和m α＝4.002 6 u,1 u c 2＝931.5 MeV .(1)写出衰变方程；(2)已知衰变放出的光子的动量可忽略，求α粒子的动能． 【规范解答】 (1)衰变方程为234 94Pu ―→235 92U *＋42He ，235 92U *―→23592U ＋γ.或两式合并为239 94Pu ―→235 92U ＋42He ＋γ.(2)上述衰变过程的质量亏损为Δm ＝m Pu －m U －m α，由质能方程得ΔE ＝Δmc 2由能量守恒得ΔE ＝E kU ＋E kα＋E γ设衰变后的铀核和α粒子的速度分别为v U 和v α，则由动量守恒定律得m U v U ＝m αv α 又E kU ＝12m U v 2U ，E kα＝12m αv 2α联立解得E α＝m Um U ＋m α[(m Pu －m U ＋m α)c 2－E γ]，代入题给数据得E α＝5.034 MeV. 【答案】 (1)23994Pu ―→23592U ＋42He ＋γ (2)5.034 MeV核能求解的思路方法1．应用质能方程解题的流程图： 书写核反 应方程→计算质量 亏损Δm →利用ΔE ＝Δmc 2计算释放的核能2．在动量守恒方程中，各质量都可用质量数表示．3．核反应遵守动量守恒和能量守恒定律，因此我们可以结合动量守恒和能量守恒定律来计算核能．[题组通关]7．恒星向外辐射的能量来自于其内部发生的各种热核反应，核反应方程为42He＋42He→84Be ＋γ.以下说法正确的是( )A．该核反应为裂变反应B．热核反应中有质量亏损，会放出巨大能量C．由于核反应中质量数守恒，所以质量也是守恒的D．任意原子核内的质子数和中子数总是相等的B 该核反应为聚变反应，故A错误；核反应中的裂变和聚变，都会有质量亏损，都会放出巨大的能量，故B正确；核反应中质量数守恒，质量不守恒，故C错误；原子中原子核内的质子数和中子数不一定相等，有的原子中相等，有的原子中不相等，有的原子没有中子，例如氢原子核内有一个质子，没有中子，故D错误．8．(2014·北京高考)质子、中子和氘核的质量分别为m1、m2和m3，当一个质子和一个中子结合成氘核时，释放的能量是(c表示真空中的光速)( )A．(m1＋m2－m3)c B．(m1－m2－m3)cC．(m1＋m2－m3)c2D．(m1－m2－m3)c2C 由质能方程ΔE＝Δmc2，其中Δm＝m1＋m2－m3可得ΔE＝(m1＋m2－m3)c2，选项C正确．。
2018版高考物理一轮复习第13章原子结构原子核第1讲原子结构氢原子光谱课件
核心考点突破
•原子核式结构
• 1．探究阴极射线性质的方法 • (1)带电性质的判断方法 • ①在阴极射线所经区域加上电场，通过打 在荧光屏上的亮点的变化和电场的情况确 定射线带电的性质。 • ②在阴极射线所经区域加一磁场，根据亮 点位置的变化和左手定则确定射线带电的 性质。
(2)比荷的测定方法 ①让阴极射线垂直进入某一电场中，射线在荧光屏上的亮点位置发生偏转。 ②在电场区域加一与其垂直的大小合适的磁场，抵消阴极射线的偏转，此时 E qE－qvB＝0，则 v＝ 。 B ③去掉电场，只保留磁场，磁场方向与射线运动方向垂直，阴极射线在有磁 场的区域将会形成一个半径为 r 的圆弧，根据磁场情况和轨迹的偏转情况，再根 mv2 q v E 据几何知识可求出其半径 r，则由 qvB＝ 可得 ＝ ＝ 2 。 r m Br B r
特征谱线 4．光谱分析：利用每种原子都有自己的____________ 可以用来鉴别物质和确
Байду номын сангаас
定物质的组成成分，且灵敏度很高。在发现和鉴别化学元素上有着重大的意义。
•玻尔理论 能级
• 1．玻尔的三条假设 不连续 • (1)定态：原子只能处于一系列________ 的能量状态中， 稳定 在这些能量状态中原子是________ 的，电子虽然绕核运 动，但并不向外辐射能量。 • (2)跃迁：原子从一种定态跃迁到另一种定态时，它辐射 或吸收一定频率的光子，光子的能量由这两个定态的能 Em－En。(h是普朗克常量，h＝ 量差决定，即hν＝________ 6.63×10－34J·s)
• 4．氢原子的能级图
• 思维辨析： • (1)α粒子散射实验说明了原子的正电荷和绝大部分质量集 中在一个很小的核上。( ) • (2)氢原子由能量为En的定态向低能级跃迁时，氢原子辐 射的光子能量为hν＝En。( ) • (3)玻尔的原子模型理论中，原子中的核外电子绕核做周 期性运动一定向外辐射能量。( ) • (4)氢原子光谱是线状的，不连续的，波长只能是分立的 值。 • (5)电子的发现证明了原子核是可再分的。( )
高考物理一轮复习文档：第十三章第1讲 原子结构 氢原子光谱讲义解析含答案
第1讲原子结构氢原子光谱板块一主干梳理·夯实基础【知识点1】氢原子光谱Ⅰ1．原子的核式结构(1)电子的发现：英国物理学家J.J.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，偏转的角度甚至大于90°，也就是说它们几乎被“撞”了回来。
(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．光谱(1)光谱用光栅或棱镜可以把各种颜色的光按波长展开，获得光的波长(频率)和强度分布的记录，即光谱。
(2)光谱分类有些光谱是一条条的亮线，这样的光谱叫做线状谱。
有的光谱是连在一起的光带，这样的光谱叫做连续谱。
(3)氢原子光谱的实验规律巴耳末线系是氢原子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，n为量子数。
【知识点2】氢原子的能级结构、能级公式Ⅰ1．玻尔理论(1)定态：原子只能处于一系列不连续的能量状态中，在这些能量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。
(2)跃迁：原子从一种定态跃迁到另一种定态时，它辐射或吸收一定频率的光子，光子的能量由这两个定态的能量差决定，即hν＝E m－E n。
(h是普朗克常量，h＝6.63×10－34J·s)(3)轨道：原子的不同能量状态跟电子在不同的圆周轨道绕核运动相对应。
原子的定态是不连续的，因此电子的可能轨道也是不连续的。
2．基态和激发态原子能量最低的状态叫基态，其他能量较高的状态叫激发态。
3．氢原子的能级图板块二考点细研·悟法培优考点1氢原子能级图及原子跃迁[深化理解]1．能级图中相关量意义的说明氢原子的能级图如图所示。
高考物理一轮复习 第13章 第2单元 原子结构 原子核
栏 目 链 接
题型探究
题型1 能级跃迁与氢原子光谱
1．对氢原子的能级图的理解． (1)氢原子的能级图(如下图)． (2)氢原子能级图的意义： ①能级图中的横线表示氢原子可能的能量状态——定态． ②横线左端的数字“1，2，3…”表示量子数，右端的数字“－13.6，－3.4…”表示氢
前后的总质量一般会发生变化(质量亏损)且释放核能．
考点梳理
考点六 结合能、质量亏损
1．结合能：把构成原子核的结合在一起的___核__子___分开所需的能量．
2．质能方程：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_＝__m__c_2_．
核子在结合成原子核时出现质量亏损 Δm，其能量也要相应减少，
高考总复习物理
第十三章 光电效应 原子与原 子核
第二单元 原子结构 原子核
栏 目 链 接
高考展望
1.理解玻尔氢原子模型及能级概念，能解释原子的跃迁． 2.了解原子核的组成、天然放射现象、放射性同位素及其应 用．理解原子核衰变原理，α、β、γ射线的特性及半衰期． 3.掌握核反应方程及核能的计算． 4.考查主要是选择题．
缚在核内，形成稳定的原子核． (2)特点：
a．核力是_强___相__互___作___用__的一种表现．
b．核力是短程力，作用范围在 1.5×10－15 m 之内． c．每个核子只跟邻近的核子发生核力作用．
2．核反应方程：核反应遵循质___量___数__守恒和电___荷___数__守恒，核反应方程中反应
2e
－e
考点梳理
续表
24He
高考物理一轮复习讲义第十三章第讲原子结构氢原子光谱含答案
第1讲原子结构氢原子光谱板块一主干梳理·夯实基础【知识点1】氢原子光谱Ⅰ1．原子的核式结构(1)电子的发现：英国物理学家J.J.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，偏转的角度甚至大于90°，也就是说它们几乎被“撞”了回来。
(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．光谱(1)光谱用光栅或棱镜可以把各种颜色的光按波长展开，获得光的波长(频率)和强度分布的记录，即光谱。
(2)光谱分类有些光谱是一条条的亮线，这样的光谱叫做线状谱。
有的光谱是连在一起的光带，这样的光谱叫做连续谱。
(3)氢原子光谱的实验规律巴耳末线系是氢原子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，n为量子数。
【知识点2】氢原子的能级结构、能级公式Ⅰ1．玻尔理论(1)定态：原子只能处于一系列不连续的能量状态中，在这些能量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。
(2)跃迁：原子从一种定态跃迁到另一种定态时，它辐射或吸收一定频率的光子，光子的能量由这两个定态的能量差决定，即hν＝E m－E n。
(h是普朗克常量，h＝6.63×10－34 J·s) (3)轨道：原子的不同能量状态跟电子在不同的圆周轨道绕核运动相对应。
原子的定态是不连续的，因此电子的可能轨道也是不连续的。
2．基态和激发态原子能量最低的状态叫基态，其他能量较高的状态叫激发态。
3．氢原子的能级图板块二考点细研·悟法培优考点1 氢原子能级图及原子跃迁[深化理解]1．能级图中相关量意义的说明氢原子的能级图如图所示。
2018届高三物理一轮复习选考部分第13章动量光电效应核能第2节光电效应氢原子光谱教师用书
第2节 光电效应 氢原子光谱知识点1 光电效应现象1．光电效应的实验规律(1)任何一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发生光电效应，低于这个极限频率则不能发生光电效应．(2)光电子的最大初动能与入射光的强度无关，其随入射光频率的增大而增大．(3)大于极限频率的光照射金属时，光电流强度(反映单位时间内发射出的光电子数的多少)与入射光强度成正比．2．光子说爱因斯坦提出：空间传播的光不是连续的，而是一份一份的，每一份称为一个光子，光子具有的能量与光的频率成正比，即：ε＝h ν，其中h ＝6.63×10－34 J·s.3．光电效应方程(1)表达式：h ν＝E k ＋W 0或E k ＝h ν－W 0.(2)物理意义：金属中的电子吸收一个光子获得的能量是h ν，这些能量的一部分用来克服金属的逸出功W 0，剩下的表现为逸出后电子的最大初动能E k ＝12mv 2. 知识点2 α粒子散射实验与核式结构模型1．实验现象绝大多数α粒子穿过金箔后，基本上仍沿原来的方向前进，但少数α粒子发生了大角度偏转，极少数α粒子甚至被撞了回来．如图1321所示．α粒子散射实验的分析图图13212．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．知识点3 氢原子光谱和玻尔理论1．光谱(1)光谱：用光栅或棱镜可以把光按波长展开，获得光的波长(频率)和强度分布的记录，即光谱．(2)光谱分类：有些光谱是一条条的亮线，这样的光谱叫做线状谱． 有的光谱是连在一起的光带，这样的光谱叫做连续谱．(3)氢原子光谱的实验规律：巴耳末线系是氢原子光谱在可见光区的谱线，其波长公式1λ＝R ⎝ ⎛⎭⎪⎫122－1n 2(n ＝3,4,5，…)，R 是里德伯常量，R ＝1.10×107 m －1，n 为量子数． 2．玻尔理论(1)定态：原子只能处于一系列不连续的能量状态中，在这些能量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．(2)跃迁：原子从一种定态跃迁到另一种定态时，它辐射或吸收一定频率的光子，光子的能量由这两个定态的能量差决定，即h ν＝E m －E n .(h 是普朗克常量，h ＝6.63×10－34 J·s)(3)轨道：原子的不同能量状态跟电子在不同的圆周轨道绕核运动相对应．原子的定态是不连续的，因此电子的可能轨道也是不连续的．3．几个概念(1)能级：在玻尔理论中，原子的能量是量子化的，这些量子化的能量值，叫作能级．(2)基态：原子能量最低的状态．(3)激发态：在原子能量状态中除基态之外的其他的状态．(4)量子数：原子的状态是不连续的，用于表示原子状态的正整数．4．氢原子的能级公式E n ＝1n 2E 1(n ＝1,2,3，…)，其中E 1为基态能量，其数值为E 1＝－13.6_eV. 5．氢原子的半径公式 r n ＝n 2r 1(n ＝1,2,3，…)，其中r 1为基态半径，又称玻尔半径，其数值为r 1＝0.53×10－10 m.[核心精讲]1．与光电效应有关的五组概念对比(1)光子与光电子：光子指光在空间传播时的每一份能量，光子不带电；光电子是金属表面受到光照射时发射出来的电子，其本质是电子．光子是光电效应的因，光电子是果．(2)光电子的动能与光电子的最大初动能：光照射到金属表面时，电子吸收光子的全部能量，可能向各个方向运动，需克服原子核和其他原子的阻碍而损失一部分能量，剩余部分为光电子的初动能；只有金属表面的电子直接向外飞出时，只需克服原子核的引力做功的情况，才具有最大初动能．光电子的初动能小于等于光电子的最大初动能．(3)光电流和饱和光电流：金属板飞出的光电子到达阳极，回路中便产生光电流，随着所加正向电压的增大，光电流趋于一个饱和值，这个饱和值是饱和光电流，在一定的光照条件下，饱和光电流与所加电压大小无关．(4)入射光强度与光子能量：入射光强度指单位时间内照射到金属表面单位面积上的总能量．(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．2．光电效应的研究思路(1)两条线索：(2)两条对应关系：光强大→光子数目多→发射光电子多→光电流大；光子频率高→光子能量大→光电子的最大初动能大．[题组通关]1．(2014·上海高考)在光电效应的实验结果中，与光的波动理论不矛盾的是( ) A．光电效应是瞬时发生的B．所有金属都存在极限频率C．光电流随着入射光增强而变大D．入射光频率越大，光电子最大初动能越大C 光具有波粒二象性，既具有波动性又具有粒子性，光电效应证实了光的粒子性. 因为光子的能量是一份一份的，不能积累，所以光电效应具有瞬时性，这与光的波动性矛盾，A项错误；同理，因为光子的能量不能积累，所以只有当光子的频率大于金属的极限频率时，才会发生光电效应，B项错误；光强增大时，光子数量和能量都增大，所以光电流会增大，这与波动性无关，C项正确；一个光电子只能吸收一个光子，所以入射光的频率增大，光电子吸收的能量变大，所以最大初动能变大，D项错误．2．(多选)(2014·广东高考)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( ) 【导学号：96622223】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AD 增大入射光强度，单位时间内照射到单位面积的光电子数增加，则光电流将增大，故选项A 正确；光电效应是否发生取决于照射光的频率，而与照射强度无关，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，增加照射光频率，光电子的最大初动能也增大，故选项D 正确．[名师微博]两点提醒：1．能否发生光电效应取决于入射光的频率而不是入射光的强度．2．光电子的最大初动能随入射光子频率的增大而增大，但二者不是正比关系．[核心精讲]1．三个关系(1)爱因斯坦光电效应方程E k ＝h ν－W 0.(2)光电子的最大初动能E k 可以利用光电管用实验的方法测得，即E k ＝eU c ，其中U c 是遏止电压．(3)光电效应方程中的W 0为逸出功，它与极限频率νc 的关系是W 0＝h νc .2．四类图象●考向1 光电效应方程的应用(2014·江苏高考)已知钙和钾的截止频率分别为7.73×1014 Hz 和5.44×1014Hz ，在某种单色光的照射下两种金属均发生光电效应，比较它们表面逸出的具有最大初动能的光电子，钙逸出的光电子具有较大的( )A ．波长B ．频率C ．能量D ．动量 A 根据爱因斯坦光电效应方程12mv 2m ＝h ν－W .由题知W 钙>W 钾，所以钙逸出的光电子的最大初动能较小．根据p ＝2mE k 及p ＝hλ和c ＝λν知，钙逸出的光电子的特点是：动量较小、波长较长、频率较小．选项A 正确，选项B 、C 、D 错误．光电效应问题中的五个决定关系1．逸出功W 0一定时，入射光的频率决定着能否产生光电效应以及光电子的最大初动能．2．入射光的频率一定时，入射光的强度决定着单位时间内发射出来的光电子数．3．爱因斯坦光电效应方程E k ＝h ν－W 0.4．光电子的最大初动能E k 可以利用光电管用实验的方法测得，即E k ＝eU c ，其中U c 是遏止电压．5．光电效应方程中的W 0为逸出功．它与极限频率νc 的关系是W 0＝h νc .●考向2 四类图象问题分析在光电效应实验中，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1322所示．则可判断出( )图1322A ．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对应的截止频率D ．甲光对应的光电子最大初动能大于丙光对应的光电子最大初动能B 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D 项错误；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A 错误、B 正确；截止频率是由金属决定的，与入射光无关，故C 错误．[题组通关]3．(2015·全国卷Ⅰ)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1323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________，所用材料的逸出功可表示为________．图1323【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 .【答案】 ek －eb4．人眼对绿光最为敏感，正常人眼睛接收到波长为5.3×10－7 m 的绿光时，每秒内只要有6个绿光光子射入瞳孔即可引起视觉．已知普朗克常量h ＝6.63×10－34 J·s，真空中光速c ＝3.0×108 m/s ，则：【导学号：96622224】(1)绿光光子的能量为多少？(2)若用此绿光照射逸出功为3.6×10－19 J 的某金属，则产生的光电子的最大初动能为多少．(取两位有效数字)【解析】 (1)绿光光子的能量为E ＝h ν＝hc λ＝3.8×10－19 J.(2)根据爱因斯坦光电效应方程E k ＝h ν－W 0＝2.0×10－20J.【答案】 (1)3.8×10－19 J (2)2.0×10－20 J[核心精讲]1．对氢原子的能级图的理解(1)能级图如图1324所示．图1324(2)能级图中相关量意义的说明：2.关于能级跃迁的三点说明(1)原子跃迁条件h ν＝E m －E n 只适用于光子和原子作用而使原子在各定态之间跃迁的情况．(2)当光子能量大于或等于13.6 eV 时，也可以被处于基态的氢原子吸收，使氢原子电离；当处于基态的氢原子吸收的光子能量大于13.6 eV 时，氢原子电离后，电子具有一定的初动能．(3)原子还可吸收外来实物粒子(例如自由电子)的能量而被激发．由于实物粒子的动能可全部或部分被原子吸收，所以只要入射粒子的能量大于或等于两能级的能量差值(E ＝E m －E n )，均可使原子发生能级跃迁．3．跃迁中两个易混问题(1)一群原子和一个原子：氢原子核外只有一个电子，这个电子在某个时刻只能处在某一个可能的轨道上，在某段时间内，由某一轨道跃迁到另一个轨道时，可能的情况只有一种，但是如果容器中盛有大量的氢原子，这些原子的核外电子跃迁时就会有各种情况出现了，光谱线的可能条数：N ＝C 2n ＝n n －2.(2)直接跃迁与间接跃迁，原子从一种能量状态跃迁到另一种能量状态时，有时可能是直接跃迁，有时可能是间接跃迁．两种情况下辐射(或吸收)光子的能量是不同的．直接跃迁时辐射(或吸收)光子的能量等于间接跃迁时辐射(或吸收)的所有光子的能量和．[题组通关]5．原子从一个高能级跃迁到一个较低的能级时，有可能不发射光子．例如在某种条件下，铬原子的n ＝2能级上的电子跃迁到n ＝1能级上时并不发射光子，而是将相应的能量转交给n ＝4能级上的电子，使之能脱离原子，这一现象叫做俄歇效应，以这种方式脱离了原子的电子叫做俄歇电子．已知铬原子的能级公式可简化表示为E n ＝－A n 2，式中n ＝1,2,3，…表示不同能级，A 是正的已知常数，上述俄歇电子的动能是( )A.316A B.716A C.1116A D.1316A C 先计算铬原子的n ＝2能级上的电子跃迁到n ＝1能级上时应释放的能量：ΔE ＝E 2－E 1＝－A 4＋A ＝34A .n ＝4能级上的电子要电离所需的能量E 4＝116A ，则n ＝4能级上的电子得到ΔE 的能量后，首先需要能量使之电离，然后多余的能量以动能的形式存在，所以E k ＝ΔE－E 4＝1116A ，选项C 正确． 6．按照玻尔理论，一个氢原子中的电子从一半径为r a 的圆轨道自发地直接跃迁到一半径为r b的圆轨道上，已知r a>r b，则在此过程中( ) 【导学号：96622225】A．原子要发出某一频率的光子，电子的动能增大，原子的电势能减小，原子的能量也减小B．原子要吸收某一频率的光子，电子的动能减小，原子的电势能减小，原子的能量也减小C．原子要发出一系列频率的光子，电子的动能减小，原子的电势能减小，原子的能量也减小D．原子要吸收一系列频率的光子，电子的动能增大，原子的电势能增大，原子的能量也增大A 一个氢原子中的电子从高能级态自发地直接跃迁到低能级态，只能发出某一频率的光子，原子的能量减小，库仑力对电子做正功，原子的电势能减小，电子的动能增大，故A 正确．7．(多选)氢原子的能级如图1325所示．氢原子从n＝4能级直接向n＝1能级跃迁所放出的光子，恰能使某金属产生光电效应，下列判断正确的是( )图1325A．氢原子辐射出光子后，氢原子能量变大B．该金属的逸出功W0＝12.75 eVC．用一群处于n＝3能级的氢原子向低能级跃迁时所发出的光照射该金属，该金属仍有光电子逸出D．氢原子处于n＝1能级时，其核外电子在最靠近原子核的轨道上运动BD 氢原子发生跃迁，辐射出光子后，氢原子能量变小，故A错误；恰能使某金属产生光电效应，由n＝4直接跃迁到n＝1，辐射的光子能量为ΔE＝13.6 eV－0.85 eV＝12.75 eV.则逸出功W0＝12.75 eV，故B正确；一群处于n＝3的氢原子向低能级跃迁时，辐射的能量小于从n＝4能级直接向n＝1能级跃迁所放出的光子能量，则不会发生光电效应，故C错误；根据玻尔原子模型可知，处于n＝1能级时，其核外电子在最靠近原子核的轨道上运动，故D正确．[名师微博]1．一个区别：一个氢原子和一群氢原子能级跃迁可能性．2．两点提醒：(1)原子能级之间跃迁时吸收或放出的光子能量一定等于两能级之间的差值．(2)要使氢原子发生电离，原子吸收的能量可以是大于原子该能级值的任意值.。
高考物理一轮复习 第13章 光电效应 原子与原子核章末知识整合
【金板学案】2016届高考物理一轮复习第13章光电效应原子与原子核章末知识整合1．实验法：研究物理学的重要手段，近代物理中的很多物理规律都是通过实验获得的．2．假设法：通过对物理实验现象的观察和研究提出假说，解释现象，这是物理研究的重要思维方法，如光子说、原子核式结构学说、轨道量子化假说等．假说必须具有一定的实验和理论依据，并能成功地解释一些物理现象．3．辩证思想：在宏观世界中波是波，粒是粒，而在微观世界中，光既具有粒子性又具有波动性，是辩证统一的，而不是相互矛盾的．玻尔模型成功地解释了氢原子线状光谱的形成；而原子吸收高能量光子后又可电离(光电效应)；物体的质量和能量之间存在着简单的正比关系——要用联系的观点看问题．4．模型法、类比法：光子、物质波、原子核式结构、玻尔模型、原子核(质子、中子)等物理微观模型不能直接看到，需要在头脑中构建一个模型来替代，同时，也要注意与宏观模型的类比，如玻尔模型与人造地球卫星的圆周运动模型相类比，有很多类似规律，但要注意宏观世界与微观世界的区别．5．守恒思想：核反应过程中质量数守恒、电荷数守恒；动量守恒对宏观世界和微观世界都是成立的；核反应前后的总能量(含核能)也是守恒的．核反应方程的理解与类型的判断【例❶】 (双选)关于核衰变和核反应的类型，下列正确的有( )A. 92238U→ 90234Th＋24He，是α衰变B.147N＋24He→ 817O＋11H，是β衰变C．12H＋13H→24He＋01n，是轻核聚变D．3482Se→3682Kr＋20－1e，是重核裂变解析：选项B是核的人工转变，是卢瑟福发现质子的核反应；选项D是β衰变．故B、D错误．答案：AC点评：对核反应方程及类型的判断是几乎每年高考都有所涉及的，它对学生全面掌握核反应的类型及每一类型核反应方程的理解有很好的检测作用．光电效应【例❷】(2014·广东高考)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( )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：发生光电效应时，入射光的强度增大，单位时间照射到金属表面的光子数增加，产生的光电子数增加，因此光电流增大，选项A正确；因为光电效应产生的条件是由光的频率决定的，所以减小光强，光电效应依然发生，选项B错误；减小入射光的频率，若入射光频率仍大于极限频率，光电效应还能发生，选项C错误；根据光电效应方程hν＝W0＋E km 可知，选项D正确．答案：AD一、单项选择题1．(2013·天津高考)下列说法正确的是( )A．原子核发生衰变时要遵守电荷守恒和质量守恒的规律B．α射线、β射线、γ射线都是高速运动的带电粒子流C．氢原子从激发态向基态跃迁只能辐射特定频率的光子D．发生光电效应时光电子的动能只与入射光的强度有关解析：原子核发生衰变时要遵守电荷守恒和质量数守恒的规律，但衰变时要放出能量，有质量亏损，质量不守恒，选项A错误；α射线、β射线都是高速运动的带电粒子流，而γ射线是电磁波，选项B错误；根据玻尔理论，氢原子从激发态向基态跃迁只能辐射特定频率的光子，选项C正确．发生光电效应时光电子的动能与入射光的强度无关，只与入射光的频率有关，选项D错误．答案：C2．表示放射性元素碘131( 53131I)发生β衰变的方程是( )A. 53131I→ 51127Sb＋24HeB. 53131I→ 54131Xe＋－10eC. 53131I→ 53130I＋01nD. 53131I→ 52130Te＋11H解析：β衰变辐射出电子．答案：B3．(2013·上海高考)当用一束紫外线照射锌板时，产生了光电效应，这时( )A．锌板带负电B．有正离子从锌板逸出C．有电子从锌板逸出D．锌板会吸附空气中的正离子解析：当用一束紫外线照射锌板时，产生了光电效应，有电子从锌板逸出，锌板带正电，选项C正确，A、B、D三项错误．答案：C4．(2013·上海高考)在一个 92238U原子核衰变为一个 82206Pb原子核的过程中，发生β衰变的次数为( )A．6次B．10次C．22次D．32次解析：一个 92238U原子核衰变为一个 82206Pb原子核的过程中，发生α衰变的次数为(238－206)÷4＝8(次)，发生β衰变的次数为2×8－(92－82)＝6(次)，选项A正确．答案：A5．(2014·惠州模拟)在核反应方程：49Be＋24He―→ 612C＋X中，X表示( )A．质子B．中子C．电子D．正电子解析：由于核反应过程质量数和电荷数分别守恒，则9＋4＝12＋n ，4＋2＝6＋z ，解得z ＝0，n ＝1，则X 为中子，选项B 正确，选项A 、C 、D 错误． 答案：B6．(2014·惠州模拟)氢原子从能级M 跃迁到能级N ，吸收频率为ν1的光子，从能级M 跃迁到能级P 释放频率为ν2的光子．则当它从能级N 跃迁到能级P 时将( )A ．放出频率为|ν2－ν1|的光子B ．吸收频率为|ν2－ν1|的光子C ．放出频率为ν1＋ν2的光子D ．吸收频率为ν1＋ν2的光子 解析：氢原子从能级M 跃迁到能级N ，吸收光子，可见氢原子是从低能级跃迁到高能级，即h ν1＝E N －E M ；氢原子从能级M 跃迁到能级P ，释放光子，可见氢原子从高能级跃迁到低能级，即h ν2＝E M －E P ，两方程相加可得h ν1＋h ν2＝E N －E P ，即它从能级N 跃迁到能级P ，释放频率为ν1＋ν2的光子，选项C 正确，选项A 、B 、D 错误．答案：C 二、双项选择题7.(2014·广州二模) 92238U 的衰变方程为 92238U ―→ 90234Th ＋24He ，其衰变曲线如图，T 为半衰期，则( )A . 92238U 发生的是α衰变B . 92238U 发生的是β衰变C ．k ＝3D ．k ＝4解析：α衰变就是天然放射性元素放出氦核的反应，A 正确；经过一个半衰期剩下的原子核的质量是原来质量的一半，经过3个半衰期剩下的原子核的质量是原来质量的18，C 正确．答案：AC8．(2014·深圳二模)下列说法正确的有( )A ．方程式 92238U ―→ 90234Th ＋24He 是重核裂变反应方程B ．方程式11H ＋12H ―→23He ＋γ是轻核聚变反应方程 C ．氢原子光谱是分立的D ．氢原子从某激发态跃迁至基态要吸收特定频率的光子解析：方程式 92238U ―→ 92234Th ＋24He 是α衰变；方程11H ＋12H ―→23He ＋γ是轻核聚变；氢原子只能发出某些特定频率的光，其线谱是不连续的；氢原子由激发态跃迁到基态，将释放光子．选项A 、D 错误，B 、C 正确．答案：BC9．(2014·佛山质检二)放射性元素 90238Th 的衰变方程为 90234Th ―→ 91234Pa ＋X ，下列相关表述正确的是( )A ．该衰变是β衰变B．X是由Th原子释放的核外电子C．加压或加温不能改变其衰变的快慢D．Th发生衰变时原子核要吸收能量解析：原子核衰变时电荷数和质量数守恒， 90234Th的衰变方程为 90234Th―→ 91234Pa＋－10e，所以该衰变是β衰变，选项A正确；β衰变的实质是核内的中子转化成了一个质子和一个电子，选项B错误；衰变的快慢由核内部的因素决定，与压强、温度无关，选项C正确；衰变时蕴藏在核内的能量会释放出来，选项D错误．答案：AC10．(2014·汕头模拟)热核反应方程：12H＋13H―→24He＋X＋17.6 MeV，其中X表示某种粒子，则下列表述正确的是( )A．X是质子B．该热核反应需要吸收17.6 MeV的能量才能发生C．平均每个核子能释放3 MeV以上能量D．(m 12H＋m 13H)>(m 24He＋m x)解析：核反应过程遵循质量数守恒和电荷数守恒，可知X的电荷数为零，质量数为1，故是中子，A错误；该反应是聚变反应，放出能量，B错误；因为一共5个核子放出了17.6 MeV，故每个核子放出3.5 MeV，C正确；该反应放出了能量，肯定发生了质量亏损，因此反应前核子的质量大于反应后核子的质量，D正确．答案：CD。
(江苏专用)2018届高三物理一轮温习 选考部分 第13章节 动量 光电效应 核能 第3节 核反应和核能讲义
【解析】 (1)设 α 衰变次数为 x，β 衰变次数为 y，由质量数守恒和电荷数 守恒得
232＝208＋4x 90＝82＋2x－y 解得 x＝6，y＝4，C 错、D 对． 铅核、钍核的质子数分别为 82、90，故 A 对． 铅核、钍核的中子数分别为 126、142，故 B 对． (2)写出衰变方程3105P→3104Si＋ 0＋1e，故这种粒子为 0＋1e(正电子)，由 m-t 图知 3125P 的半衰期为 14 天，
A．铅核比钍核少 8 个质子
B．铅核比钍核少 16 个中子 C．共经过 4 次 α 衰变和 6 次 β 衰变 D．共经过 6 次 α 衰变和工放射性元素而获得了 1935 年的诺贝尔化学 奖，他们发现的放射性元素3105P 衰变成3104Si 的同时放出另一种粒子，这种粒子是 ________.3125P 是3105P 的同位素，被广泛应用于生物示踪技术，1 mg 3125P 随时间衰变 的关系如图 13-3-2 所示，请估算 4 mg 的3125P 经多少天的衰变后还剩 0.25 mg?
2．重核裂变 (1)定义：质量数较大的原子核受到高能粒子的轰击而分裂成几个质量数较小 的原子核的过程． (2)特点： ①裂变过程中能够放出巨大的能量；
②裂变的同时能够放出 2～3(或更多)个中子；
③裂变的产物不是唯一的．对于铀核裂变有二分裂、三分裂和四分裂形式， 但三分裂和四分裂概率比较小．
(3)典型的裂变反应方程： 29325U＋10n―→8396Kr＋15464Ba＋310n. (4)链式反应：由重核裂变产生的 中子 使裂变反应一代接一代继续下去的过 程．
2．(2015·北京高考)实验观察到，静止在匀强磁场中 A 点的原子核发生 β 衰
变，衰变产生的新核与电子恰在纸面内做匀速圆周运动，运动方向和轨迹示意
高三物理一轮复习选考部分第13章动量光电效应核能第1节动量动量守恒定律教师用书
第1节动量动量守恒定律1.定义运动物体的质量和速度的乘积，通常用P来表示.2.表达式p=mv.3.单位kg • m/s.4.标矢性动呈:是矢量，其方向和速度方向相同.知识点2动疑守恒左律1.内容如果一个系统不受外力,或者所受外力的矢虽和为0,这个系统的总动量保持不变，这就是动量守恒左律.2.表达式(1)p=p f，系统内力作用前总动量门等于内力作用后的总动量P'.(2)盘％+处％=加叫'+址卩/ ,相互作用的两个物体组成的系统，作用前的动量和等于作用后的动量和.3.动量守恒泄律的适用条件(1)不受外力或所受外力的合力为零，不是系统内每个物体所受的合外力都为零，更不能认为系统处于平衡状态.(2)近似适用条件：系统内各物体间相互作用的内力远大于它所受到的外力.(3)如果系统在某一方向上所受外力的合力为零，则系统在这一方向上动量守恒.知识点3碰撞、反冲和爆炸问题1.碰撞⑴概念：碰撞是指物体间的相互作用持续时间很短，而物体间相互作用力很大的现象.(2)特点：在碰撞现象中，一般都满足内力远大于外力,可认为相互碰撞的物体组成的系统动疑守恒.(3)分类：2.反冲现象在某些情况下，原来系统内物体具有相同的速度，发生相互作用后各部分的末速度不再相同而分开.在相互作用的过程中系统的动能址，且常伴有英他形式能向动能的转化.3.爆炸问题爆炸与碰撞类似，物体间的相互作用力很大，且远大于系统所受的外力,所以系统动量守恒,爆炸过程中位移很小，可忽略不计，作用后从相互作用前的位置以新的动量开始运动.知识点4实验：验证动量守恒定律1.方案一：利用气垫导轨完成一维碰撞实验(1)测质量：用天平测出滑块质疑.(2)安装：正确安装好气垫导轨.(3)实验：接通电源，利用配套的光电汁时装置测出两滑块各种情况下碰撞前后的速度(①改变滑块的质量.②改变滑块的初速度大小和方向).(4)验证：一维碰撞中的动量守恒.2.方案二：利用斜槽上滚下的小球验证动就守恒定律(1)用天平测岀两小球的质星，并选泄质疑大的小球为入射小球.(2)按照如图13-1-1所示安装实验装宜，调整固左斜槽使斜槽底端水平.图13-1-1(3)白纸在下，复写纸在上，在适当位巻铺放好.记下重垂线所指的位置0.(4)不放被撞小球，让入射小球从斜槽上某固左高度处自由滚下，重复10次.用圆规画尽量小的圆把所有的小球落点圈在里而，圆心尸就是小球落点的平均位置.(5)把被撞小球放在斜槽末端，让入射小球从斜槽同一高度自由滚下，使它们发生碰撞, 重复实验10次.用步骤(4)的方法，标出碰后入射小球落点的平均位置”和被碰小球落点的平均位置A：如图13-1-2所示.图13-1-2⑹连接X测量线段0只％的长度.将测量数据填入表中.最后代入血0P =OH ON ,看在误差允许的范囤内是否成立.［核心精讲］1.动量守恒定律的"五性”2.动量守恒左律的三种表达式及对应意义d)p=p',即系统相互作用前的总动量P等于相互作用后的总动量F •(2)^p=p'—p=0,即系统总动量的增疑为0.(3)A A = ~A A,即两个物体组成的系统中，一部分动量的增量与另一部分动疑的增量大小相等、方向相反.3.应用动量守恒泄律的解题步骤(1)明确研究对象，确左系统的组成(系统包括哪几个物体及研究的过程)；(2)进行受力分析，判断系统动量是否守恒(或某一方向上是否守恒)；(3)规定正方向，确左初末状态动量：(4)由动量守恒泄律列出方程；(5)代入数据，求出结果，必要时讨论说明.［题组通关］1.(2015 •福建高考)如图13-1-3所示，两滑块乩方在光滑水平而上沿同一直线相向运动，滑块川的质量为加速度大小为2%,方向向右，滑块万的质量为2皿速度大小为知方向向左，两滑块发生弹性碰撞后的运动状态是()【导学号：96622218］图13-1-3A.£和万都向左运动B.£和万都向右运动C.川静止，万向右运动D.川向左运动，万向右运动D选向右为正方向，则£的动M 2v0=2mv Q. B的动疑刃=一2加％.碰前月、万的动量之和为零，根据动量守恒，碰后月、万的动量之和也应为零，可知四个选项中只有选项D符合题意.2.两块厚度相同的木块和万,紧靠着放在光滑的水平而上，其质量分别为如=2. 0 kg, 皿=0.90 kg.它们的下底而光滑，上表而粗糙，另有一质量亦=0.10 kg的滑块C,以比= 10m/s的速度恰好水平地滑到月的上表而，如图13-1-4所示.由于摩擦，滑块最后停在木块万上，万和Q的共同速度为0. 50 m/s.求：图13-1-4(1)木块月的最终速度臥(2)滑块C离开月时的速度.【解析】C从开始滑上川到恰好滑至月的右端过程中，月、B、C组成系统动量守恒mcVc=(皿+皿)—+业々'C刚滑上万到两者相对静止，对万、C组成的系统动量守恒IDS V A-\-mcVc =(血+业)v解得匕=0. 25 m/svc =2. 75 m/s.【答案】(1)0.25 m/s (2)2.75 m/s［名师微博］两点提醒：1.动量守恒左律的研究对象都是相互作用的物体组成的系统.系统的动量是否守恒，与选择哪几个物体作为系统和分析哪一段运动过程有直接关系.2.分析系统内物体受力时，要弄淸哪些是系统的内力，哪些是系统外的物体对系统的作用力.［核心精讲］1. 碰撞现象满足的三个规律 (1) 动量守恒即 P I +A =P ' 1+P =•(2) 动能不增加(3) 速度要合理① 若碰前两物体同向运动，则应有碰后原来在前的物体速度一泄增大，若碰 后两物体同向运动，则应有. ② 碰前两物体相向运动，碰后两物体的运动方向不可能都不改变.2. 对反冲现象的三点说明(1) 系统内的不同部分在强大内力作用下向相反方向运动，通常用动疑守恒来处理. (2) 反冲运动中，由于有其他形式的能转变为机械能，所以系统的总机械能增加. (3) 反冲运动中平均动量守恒. 3. 爆炸现象的三个规律 (1) 动虽:守恒由于爆炸是在极短的时间内完成的，爆炸物体间的相互作用力远远大于受到的外力，所 以在爆炸过程中，系统的总动量守恒.(2) 动能增加在爆炸过程中，由于有英他形式的能量(如化学能)转化为动能，所以爆炸前后系统的总 动能增加.(3) 位宜不变爆炸的时间极短，因而作用过程中，物体产生的位務很小，一般可忽略不计，可以认为 爆炸后仍然从爆炸前的位置以新的动疑开始运动.［师生共研］•考向1爆炸与反冲问题卜例D (2014 •重庆高考)一弹丸在飞行到距离地面5 m 髙时仅有水平速度v=2 m/s, 爆炸成为甲、乙两块水平飞出，甲、乙的质量比为3 : 1.不计质量损失，重力加速度g 取10 皿扌，则下列选项中两块弹片飞行的轨迹可能正确的是()B 弹丸爆炸瞬间爆炸力远大于外力，故爆炸瞬间动量守恒.因两弹片均水平飞出，飞 行时间£=\ 半=1 s,取向右为正，由水平速度知，选项A 中，八严2. 5 m/s, w 乙=—0. 5 m/s ：选项 B 中，r «p = 2. 5 m/s, v/.=0. 5 m/s ；选项 C 中，卩中= lm/s, v z .=2 m,/s ： 选项D 中，即 Ex+E&E'卩甲=—1 m/s,卩乙=2 m/s.因爆炸瞬间动量守恒，故mv=m中卩中+山乙卩乙，其中叭斗，m =m, v=2 m/s,代入数值计算知选项B正确.•考向2碰撞问题分析卜例固（2015・全国卷I ）如图13-1-5,在足够长的光滑水平面上，物体乩B、C位于同一直线上，A位于& Q之间.月的质量为皿B、Q的质量都为"，三者均处于静止状态.现使月以某一速度向右运动，求e和”之间应满足什么条件，才能使£只与万、Q各发生一次碰撞.设物体间的碰撞都是弹性的.图13-1-5【规范解答】川向右运动与6•发生第一次碰撞，碰撞过程中，系统的动量守恒、机械能守恒.设速度方向向右为正，开始时〃的速度为％,第一次碰撞后C的速度为仏，川的速度为畑由动量守恒建律和机械能守恒建律得zz/vb=功心+Mva①1 3 1 . 1 . —p/z?vb=+-jMva②联立①②式得m—M厂、汨市％③2加忌"市“④如果第一次碰撞后，月与Q速度同向，且兔的速度小于C的速度，不可能与万发生碰撞；如果m=M.第一次碰撞后，川停止，Q以月碰前的速度向右运动，月不可能与万发生碰撞；所以只需考虑水”的情况.第一次碰撞后，月反向运动与万发生碰撞.设与万发生碰撞后，£的速度为尬，同样有根据题意，要求月只与氏C各发生一次碰撞，应有EeW Vh ⑥联立④⑤⑥式得m + 4zaW—"20解得皿鼻（羽一2）."另一解mW —（* + 2）.W舍去.所以，加和M应满足的条件为（A/5—2）M^nKM.【答案】（乐一 2）底水M1.一个结论：在碰撞、爆炸和反冲问题中，即使有外力作用，往往因内力远大于外力，时间极短，认为系统动量是守恒的.2.两点提醒：（1）碰撞过程中系统机械能不可能增大，但爆炸与反冲过程中系统的机械能可增大.（2）因碰撞、爆炸过程发生在瞬间，一般认为系统内各物体的速度瞬间发生突变，而物体的位置不变.［题组通关］3.（2014 •福建高考）一枚火箭搭载着卫星以速率％进入太空预左位置，由控制系统使箭体与卫星分离，如图13-1-6所示.已知前部分的卫星质量为如，后部分的箭体质量为蚣, 分离后箭体以速率力沿火箭原方向飞行，若忽略空气阻力及分离前后系统质疑的变化，则分离后卫星的速率坯为（）【导学号：96622219］图13-1-6A・ vt>—vt B.比+ Vzr 处J K> ------ Vz庇D.比+二（Vb—Vz）OhD根据动量守恒定律列方程求解.对火箭和卫星由动量守恒泄律得（血+氐）内二处—+岛久解得犷+ 巾一心=“+仝仏_小Ok Ztt 故选D.4.质量为皿速度为卩的月球与质量为3羽的静止尸球发生正碰.碰撞可能是弹性的，也可能是非弹性的，因此，碰撞后万球的速度可能有不同的值•碰撞后万球的速度大小可能是()A. 0. B・ 0. 4 vC. Q.2v D・vB 根据动虽守恒泄律得妙=/zm+3毗，则当S =0・6A时，n=-0.8v,则碰撞后的总动能F =|^(~0. 8v)=4-|x3^(0. 6r)==l. 72X^,大于碰撞前的总动能.由于碰撞过程中能量不增加，故A项错误；当v c=0.4v时，幻=一0.2力则碰撞后的总动能为F =知(一0.2/+*X3”(0.访=0.52X新，小于碰撞前的总动能，故可能发生的是非弹性碰撞，B 项正确；当v c=0.2v时，％=0.4卩，则碰撞后的£球的速度大于万球的速度，而两球碰撞，£球不可能穿透万球，故C项错误；当时，n=-2v,则显然碰撞后的总动能大于碰撞前的总动能，故D项错误.［典题示例］卜例同(2015 •山东高考)如图13-1-7,三个质量相同的滑块冻B、G间隔相等地静置于同一水平直轨道上.现给滑块川向右的初速度畑一段时间后月与万发生碰撞，碰后乂1 3万分别以尹、严的速度向右运动，万再与Q发生碰撞，碰后万、Q粘在一起向右运动.滑块A.歹与轨道间的动摩擦因数为同一恒左值.两次碰撞时间均极短.求氏C碰后瞬间共同速度的大小.图13-1-7【解题关键】3速度讨戶尹，3的速度内=严，由动量守恒泄律得mv/=niv A V^VS①设碰撞前A克服轨道阻力所做的功为肌,由功能关系得府=£也诟一匹）设万与C碰撞前万的速度为讨$，万克服轨道阻力所做的功为&由功能关系得怙詁据题意可知赅=恥④设万、Q碰撞后瞬间共同速度的大小为W，由动量守恒泄律得mv f J=2mv⑤联立①②③④⑤式，代入数据得【答案】耍％10利用动量和能量的观点解题的技巧1.若研究对象为一个系统，应优先考虑应用动量守恒泄律和能量守恒立律（机械能守恒定律）.2.若研究对象为单一物体，且涉及功和位移问题时，应优先考虑动能疋理.3.因为动量守恒泄律、能量守恒泄律（机械能守恒泄律）、动能左理都只考查一个物理过程的始末两个状态有关物理量间的关系，对过程的细廿不予细究，这正是它们的方便之处.特别对于变力做功问题，就更显示出它们的优越性.［题组通关］5.（2016 •天津高考）如图13-1-8所示，方盒月静I上在光滑的水平面上，盒内有一小滑块氏盒的质量是滑块的2倍，滑块与盒内水平而间的动摩擦因数为〃.若滑块以速度"开始向左运动，与盒的左、右壁发生无机械能损失的碰撞，滑块在盒中来回运动多次，最终相对于盒静止，则此时盒的速度大小为___________ ，滑块相对于盒运动的路程为______________________________ •【导学号：96622220］图13-1-8【解析】由于水平而光滑，则滑块与盒碰撞时动量守恒，故有：2DV= （.“+皿）“，且.lf=2a相对静止时的共同速度十m 3由功能关系知："昭3=尹卩-—㊁(.“+加)viV解得滑块相对盒的路程s=—・3 Mgv /【答案】3莎［核心精讲］1.实验应注意的几个问题(1)前提条件：碰撞的两物体应保证“水平”和"正碰”.(2)方案提醒：①若利用气垫导轨进行实验，调整气垫导轨时，注意利用水平仪确保导轨水平.②若利用摆球进行实验，两小球静放时球心应在同一水平线上，且刚好接触，摆线竖直, 将小球拉起后，两条摆线应在同一竖直平面内.③若利用长木板进行实验，可在长木板下垫一小木片用以平衡摩擦力.④若利用斜槽进行实验，入射球质量要大于被碰球质量，即：m皿防止碰后凤被反弹.(3)探究结论：寻找的不变量必须在各种碰撞情况下都不改变.2.实验误差分析(1)系统误差：主要来源于装置本身是否符合要求，即：①碰撞是否为一维碰撞.②实验是否满足动量守恒的条件，如气垫导轨是否水平，两球是否等大，长木板实验是否平衡掉摩擦力等.(2)偶然误差：主要来源于质虽:血和速度w的测量.(3)减小误差的措施：①设计方案时应保证碰撞为一维碰撞，且尽量满足动量守恒的条件.②采取多次测量求平均值的方法减小偶然误差.［题组通关］6.某同学利用打点计时器和气垫导轨做验证动量守恒左律的实验，气垫导轨装置如图13-1-9甲所示，所用的气垫导轨装置由导轨、滑块、弹射架等组成.在空腔导轨的两个工作而上均匀分布着一泄数虽的小孔，向导轨空腔内不断通入压缩空气，空气会从小孔中喷出，使滑块稳圧地漂浮在导轨上，这样就大大减小了因滑块和导轨之间的摩擦而引起的误差.图13-1-9下而是实验的主要步骤：①安装好气垫导轨，调节气垫导轨的调盯旋钮，使导轨水平；②向气垫导轨通入压缩空气：③把打点讣时器固左在紧靠气垫导轨左端弹射架的外侧，将纸带穿过打点让时器和弹射架并固左在滑块1的左端，调肖打点计时器的高度，直至滑块拖着纸带移动时，纸带始终在水平方向；④使滑块1挤压导轨左端弹射架上的橡皮绳：⑤把滑块2放在气垫导轨的中间；已知碰后两滑块一起运动；⑥先____________________________ ，然后___________________________________，让滑块带动纸带一起运动：⑦取下纸带，重复步骤④⑤⑥，选岀较理想的纸带如图乙所示：⑧测得滑块1(包括撞针)的质量为310 g,滑块2(包括橡皮泥)的质量为205 g.(1)试着完善实验步骤⑥的内容.(2)已知打点计时器每隔0. 02 s打一个点，计算可知两滑块相互作用前质量与速度的乘积之和为_____________ kg・皿/s ；两滑块相互作用以后质量与速度的乘积之和为_______ kg・m/s.(保留3位有效数字)(3)试说明(2)问中两结果不完全相等的主要原因是_________________________________【解析】(1)使用打点计时器时应先接通电源，后放开滑块1.0 9⑵作用前滑块1的速度巾=6于m/s = 2m/s,Jt质量与速度的乘积为0. 310X2 kg・m./s =0. 620 kg・m/s,作用后滑块1和滑块2具有相同的速度尸牛乎m/s = l. 2 m/s,其质量与速度的乘积之和为(0.310 + 0. 205)X1.2 kg・ m/s=0. 618 kg • m/s.(3)相互作用前后动量减小的主要原因是纸带与打点计时器的限位孔有摩擦.【答案】(1)接通打点计时器的电源放开滑块1(2)0.620 0.618(3)纸带与打点计时器的限位孔有摩擦7.(2014 •全国卷II)现利用图13-1-10所示的装置验证动量守恒左律.在图甲中，气垫导轨上有A、B两个滑块，滑块A右侧带有一弹簧片，左侧与打点计时器(图中未画出)的纸带相连：滑块B左侧也带有一弹簧片，上面固左一遮光片，光电计时器(未完全画出)可以记录遮光片通过光电门的时间.图13-1-10实验测得滑块A的质量血=0. 310 kg,滑块B的质量皿=0. 108 kg,遮光片的宽度d= 1.00 cm：打点计时器所用交流电的频率Q50.0 Hz.将光电门固左在滑块B的右侧，启动打点计时器，给滑块A—向右的初速度，使它与B 相碰•碰后光电计时器显示的时间为A t B=3. 500 ms,碰撞前后打岀的纸带如图13-1-11所示.图13」11若实验允许的相对误差绝对值（I 碰撞器鬻倉之差X100%）最大为5%,本实验是否在误差范围内验证了动量守恒左律？写岀运算过程.【解析】按左义，物块运动的瞬时速度大小式中为物块在很短时间△ r内走过的路程. 设纸带上打出相邻两点的时间间隔为△G则△仕=£=0. 02 sA力可视为很短.设A在碰撞前、后瞬时速度大小分别为％、心将②式和图给实验数据代入①式得%=2・ 00 m/s ③Vi = 0. 970 m./s ④设B在碰撞后的速度大小为吟由①式有Vz —代入题给实验数据得v z=2. 86 m/s设两滑块在碰撞前、后的总动量分别为P和// ,则p=a-Vop =加久+血:％两滑块在碰撞前后总动虽:相对误差的绝对值为兀=P P X100%P联立③④⑥©©⑨式并代入有关数据，得^=1. 7%<5%.因此，本实验在误差允许的范用内验UE了动量守恒左律.【答案】本实验在误差允许的范用内验证了动量守恒左律：运算过程见解析⑥⑦⑧⑨。
18届高考物理一轮总复习专题12原子与原子核第1讲波粒二象性课件
• (3)光电流和饱和光电流：金属板飞出的光电子到达阳极， 回路中便产生光电流，随着所加正向电压的增大，光电流 趋于一个饱和值，这个饱和值是饱和光电流．饱和光电流 与所加电压大小无关，与光强和光的频率有关． • (4)入射光强度与光子能量：入射光强度指单位时间内照射 到金属表面单位面积上的总能量．
应用光电效应方程时的注意事项 1． 每种金属都有一个截止频率， 光频率大于这个截止频率才能发生光电效应． 2．截止频率是发生光电效应的最小频率，对应着光的极限波长和金属的逸出 c 功，即 hνc＝hλ ＝W0. c 3． 应用光电效应方程 Ek＝hν－W0 时， 注意能量单位电子伏和焦耳的换算(1 eV ＝1.6×10－19 J)．
• 3．光电效应规律 • (1)存在着饱和电流． • (2)存在着遏止电压和截止频率．光电子的能量只与入射光的频率有关， 与入射光的强弱无关．当入射光的频率低于截止频率时不发生光电效 应． • (3)光电效应具有瞬时性．当频率超过截止频率时，无论入射光怎样微 弱，几乎在照到金属时立即产生光电流，时间不超过10－9 s.
• 3．[对波粒二象性的考查]关于物质的波粒二象性，下列说 法中不正确的是( ) • A．不仅光子具有波粒二象性，一切运动的微粒都具有波粒 二象性 • B．运动的微观粒子与光子一样，当它们通过一个小孔时， 都没有特定的运动轨道 • C．波动性和粒子性在宏观现象中是矛盾的、对立的，但在 微观高速运动的现象中是统一的 • D．实物的运动有特定的轨道，所以实物不具有波粒二象性 • 【答案】D
• 1．[对光电效应原理的考查]当用一束紫外线照射锌板时， 产生了光电效应，这时( ) • A．锌板带负电 • B．有正离子从锌板逸出 • C．有电子从锌板逸出 • D．锌板会吸附空气中的正离子 • 【答案】C • 【解析】当用一束紫外线照射锌板时，产生了光电效应， 有电子从锌板逸出，锌板带正电，选项C正确，A、B、D 错误．
高中物理一轮复习 专题：近代物理 第1讲 光电效应 讲义
第1讲光电效应[学生用书P229]【基础梳理】一、光电效应1．定义：在光的照射下从物体发射出电子的现象(发射出的电子称为光电子)．2．产生条件：入射光的频率大于极限频率．3．光电效应规律(1)存在着饱和电流：对于一定颜色的光，入射光越强，单位时间内发射的光电子数越多．(2)存在着遏止电压和截止频率：光电子的能量只与入射光的频率有关，而与入射光的强弱无关．当入射光的频率低于截止频率时不发生光电效应．(3)光电效应具有瞬时性：当频率超过截止频率时，无论入射光怎样微弱，几乎在照到金属时立即产生光电流，时间不超过10－9 s.二、光电效应方程1．基本物理量(1)光子的能量ε＝hν，其中h＝6.626×10－34 J·s(称为普朗克常量)．(2)逸出功：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动能的最大值．2．光电效应方程：E k＝hν－W0．三、光的波粒二象性与物质波1．光的波粒二象性(1)光的干涉、衍射、偏振现象证明光具有波动性．(2)光电效应说明光具有粒子性．(3)光既具有波动性，又具有粒子性，称为光的波粒二象性．2．物质波(1)概率波：光的干涉现象是大量光子的运动遵守波动规律的表现，亮条纹是光子到达概率大的地方，暗条纹是光子到达概率小的地方，因此光波又叫概率波．(2)物质波：任何一个运动着的物体，小到微观粒子大到宏观物体都有一种波与它对应，其波长λ＝h p，p为运动物体的动量，h为普朗克常量．【自我诊断】(1)只要光照射的时间足够长，任何金属都能发生光电效应．()(2)光电子就是光子．()(3)极限频率越大的金属材料逸出功越大．()(4)从金属表面出来的光电子的最大初动能越大，这种金属的逸出功越小．()(5)入射光的频率越大，逸出功越大．()提示：(1)×(2)×(3)√(4)×(5)×(多选)(高考广东卷)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()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提示：选AD.增大入射光强度，单位时间内照射到单位面积的光电子数增加，则光电流将增大，故选项A正确；光电效应是否发生取决于照射光的频率，而与照射强度无关，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＝12m v2可知，增加照射光频率，光电子的最大初动能也增大，故选项D正确．对光电效应现象的理解[学生用书P230]【知识提炼】1．与光电效应有关的五组概念对比(1)光子与光电子：光子指光在空间传播时的每一份能量，光子不带电；光电子是金属表面受到光照射时发射出来的电子，其本质是电子．光子是光电效应的因，光电子是果．(2)光电子的初动能与光电子的最大初动能：光照射到金属表面时，电子吸收光子的全部能量，可能向各个方向运动，需克服原子核和其他原子的阻碍而损失一部分能量，剩余部分为光电子的初动能；只有金属表面的电子直接向外飞出时，只需克服原子核的引力做功的情况，才具有最大初动能．光电子的初动能小于等于光电子的最大初动能．(3)光电流和饱和光电流：金属板飞出的光电子到达阳极，回路中便产生光电流，随着所加正向电压的增大，光电流趋于一个饱和值，这个饱和值是饱和光电流，在一定的光照条件下，饱和光电流与所加电压大小无关．(4)入射光强度与光子能量：入射光强度指单位时间内照射到金属表面单位面积上的总能量．(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．2．光电效应的研究思路(1)两条线索：(2)两条对应关系：光强大→光子数目多→发射光电子多→光电流大；光子频率高→光子能量大→光电子的最大初动能大．【典题例析】(多选)(2016·高考全国卷Ⅰ改编)现用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()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[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．[答案]AC(多选)1905年是爱因斯坦的“奇迹”之年，这一年他先后发表了三篇具有划时代意义的论文，其中关于光量子的理论成功的解释了光电效应现象．关于光电效应，下列说法正确的是() A．当入射光的频率低于极限频率时，不能发生光电效应B．光电子的最大初动能与入射光的频率成正比C．光电子的最大初动能与入射光的强度成正比D．某单色光照射一金属时不发生光电效应，改用波长较短的光照射该金属可能发生光电效应解析：选AD.根据光电效应现象的实验规律，只有入射光频率大于极限频率才能发生光电效应，故A、D 正确．根据光电效应方程，最大初动能与入射光频率为线性关系，但非正比关系，B错误；根据光电效应现象的实验规律，光电子的最大初动能与入射光强度无关，C错误．光电效应方程[学生用书P230]【知识提炼】1．三个关系(1)爱因斯坦光电效应方程E k＝hν－W0.(2)光电子的最大初动能E k可以利用光电管用实验的方法测得，即E k＝eU c，其中U c是遏止电压．(3)光电效应方程中的W0为逸出功，它与极限频率νc的关系是W0＝hνc.2．四类图象(多选)(2017·高考全国卷Ⅲ)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( )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] 设该金属的逸出功为W ，根据爱因斯坦光电效应方程有E k ＝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，B 项正确；又E k ＝eU ，则最大初动能与遏止电压成正比，C 项正确；根据上述有eU ＝hν－W ，遏止电压U 随ν增大而增大，A 项错误；又有hν－E k ＝W ，W 相同，则D 项错误．[答案] BC1．应用光电效应方程时的注意事项(1)每种金属都有一个截止频率，光频率大于这个截止频率才能发生光电效应．(2)截止频率是发生光电效应的最小频率，对应着光的极限波长和金属的逸出功，即hν0＝h cλ0＝W 0.(3)应用光电效应方程E k ＝hν－W 0时，注意能量单位电子伏和焦耳的换算(1 eV ＝1.6×10－19J)．(4)作为能量守恒的一种表达式可以定性理解方程hν＝W 0＋12m v 2的意义：即入射光子的能量一部分相当于转换在金属的逸出功上，剩余部分转化为光电子的动能．对某种金属来说W 0为定值，因而光子频率ν决定了能否发生光电效应及光电子的初动能大小．每个光子的一份能量hν与一个光电子的动能12m v 2对应．2．光电效应中有关图象问题的解题方法 (1)明确图象中纵坐标和横坐标所表示的物理量．(2)明确图象所表示的物理意义及所对应的函数关系，同时还要知道截距、交点等特殊点的意义．例如， ①E km －ν图象，表示了光电子的最大初动能E km 随入射光频率ν的变化曲线，图甲中横轴上的截距是阴极金属的极限频率，纵轴上的截距表示了阴极金属的逸出功负值，直线的斜率为普朗克常量，图象的函数式：E k ＝hν－W 0.②光电效应中的I －U 图象，是光电流强度I 随两极板间电压U 的变化曲线，图乙中的I m 是饱和光电流，U c 为遏止电压．【迁移题组】1 对E k －ν图象的理解1．(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(直线与横轴的交点坐标4.27，与纵轴交点坐标0.5)．由图可知( )A ．该金属的截止频率为4.27×1014 HzB ．该金属的截止频率为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：选AC .图线在横轴上的截距为截止频率，A 正确、B 错误；由光电效应方程E k ＝hν－W 0，可知图线的斜率为普朗克常量，C 正确；金属的逸出功为：W 0＝hν0＝6.63×10－34×4.27×10141.6×10－19eV ≈1.77 eV ，D 错误．2 对I －U 图象的理解2．在光电效应实验中，某同学用同一光电管在不同实验条件下得到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对应的光电子最大初动能解析：选B .由图象知，甲、乙光对应的遏止电压相等，由eU c ＝E k 和hν＝W 0＋E k 得甲、乙光频率相等，A 错误；丙光的频率大于乙光的频率，则丙光的波长小于乙光的波长，B 正确；由hνc ＝W 0得甲、乙、丙光对应的截止频率相同，C 错误；由光电效应方程知，甲光对应的光电子最大初动能小于丙光对应的光电子最大初动能，D 错误．3 对U c －ν图象的理解3．(2015·高考全国卷Ⅰ)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________，所用材料的逸出功可表示为________．解析：根据光电效应方程E km ＝hν－W 0及E km ＝eU c 得U c ＝hνe －W 0e ，故h e ＝k ，b ＝－W 0e ，得h ＝ek ，W 0＝－eb .答案：ek －eb光的波粒二象性 物质波[学生用书P232]【知识提炼】光既具有波动性，又具有粒子性，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，越不容易看到光的干涉和衍射现象，贯穿本领越强．3．从传播与作用上看：光在传播过程中往往表现为波动性；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 ＝hν，光子的动量p ＝hλ表达式也可以看出，光的波动性和粒子性并不矛盾：表示粒子性的粒子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．【跟进题组】1．(多选)(2015·高考全国卷Ⅱ改编)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( )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 ．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：选AC .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；光电效应实验，体现的是波的粒子性，选项D 错误．2．德布罗意认为，任何一个运动着的物体，都有一种波与它对应，波长是λ＝hp ，式中p 是运动物体的动量，h 是普朗克常量．已知某种紫光的波长是440 nm ，若将电子加速，使它的德布罗意波长是这种紫光波长的1×10－4倍．求：(1)电子的动量大小．(2)试推导加速电压跟德布罗意波长的关系，并计算加速电压的大小．(电子质量m ＝9.1×10－31kg ，电子电荷量e ＝1.6×10－19C ，普朗克常量h ＝6.6×10－34J ·s ，加速电压的计算结果取一位有效数字)解析：(1)由λ＝h p 得p ＝hλ＝6.6×10－341×10－4×440×10－9 kg ·m/s＝1.5×10－23kg ·m/s .(2)eU ＝E k ＝p 22m ，又λ＝hp联立解得U ＝h 22em λ2，代入数据解得U ＝8×102V . 答案：(1)1.5×10－23kg ·m/s (2)U ＝h 22em λ2 8×102V[学生用书P232]1．(2017·高考北京卷)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) ( )A ．10－21J B ．10－18J C ．10－15J D ．10－12J解析：选B .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 c λ≈2×10－18 J ，故选项B 正确．2．(高考江苏卷)已知钙和钾的截止频率分别为 7.73 ×1014 Hz 和5.44×1014 Hz ，在某种单色光的照射下两种金属均发生光电效应，比较它们表面逸出的具有最大初动能的光电子，钙逸出的光电子具有较大的( )A ．波长B ．频率C ．能量D ．动量解析：选A .根据爱因斯坦光电效应方程12m v 2m＝hν－W .由题知W 钙>W 钾，所以钙逸出的光电子的最大初动能较小．根据p ＝2mE k 及p ＝hλ和c ＝λν知，钙逸出的光电子的特点是：动量较小、波长较长、频率较小．选项A 正确，选项B 、C 、D 错误．3．(多选)(2018·河北保定模拟)如图所示，这是一个研究光电效应的电路图，下列叙述中正确的是( ) A ．只调换电源的极性，移动滑片P ，当电流表示数为零时，电压表示数为遏止电压U 0的数值 B ．保持光照条件不变，滑片P 向右滑动的过程中，电流表示数将一直增大 C ．不改变光束颜色和电路，增大入射光束强度，电流表示数会增大 D ．阴极K 需要预热，光束照射后需要一定的时间才会有光电流解析：选AC .只调换电源的极性，移动滑片P ，电场力对电子做负功，当电流表示数为零时，则有eU ＝12m v 2m ，那么电压表示数为遏止电压U 0的数值，故A 项正确；当其他条件不变，P 向右滑动，加在光电管两端的电压增加，光电子运动更快，由I ＝qt 得电流表读数变大，若电流达到饱和电流，则电流表示数不会增大，B项错误；只增大入射光束强度时，单位时间内光电子数变多，电流表示数变大，C 项正确；因为光电效应的发生是瞬间的，阴极K 不需要预热，所以D 项错误．4．小明用金属铷为阴极的光电管，观测光电效应现象，实验装置示意图如图甲所示．已知普朗克常量h ＝6.63×10－34J ·s .(1)图甲中电极A 为光电管的________(选填“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νc ＝________Hz ，逸出功W 0＝________J ；(3)如果实验中入射光的频率ν＝7.00×1014Hz ，则产生的光电子的最大初动能E k ＝________J . 解析：(1)在光电效应中，电子向A 极运动，故电极A 为光电管的阳极．(2)由题图可知，铷的截止频率νc为5.15×1014 Hz，逸出功W0＝hνc＝6.63×10－34×5.15×1014 J≈3.41×10－19 J.(3)当入射光的频率为ν＝7.00×1014Hz时，由E k＝hν－hνc得，光电子的最大初动能为E k＝6.63×10－34×(7.00－5.15)×1014 J≈1.23×10－19 J.答案：(1)阳极(2)5.15×1014[(5.12～5.18)×1014均视为正确]3.41×10－19[(3.39～3.43)×10－19均视为正确](3)1.23×10－19[(1.21～1.25)×10－19均视为正确][学生用书P353(单独成册)](建议用时：60分钟)一、单项选择题1．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()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：选C.光电效应瞬时(10－9 s)发生，与光强无关，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，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，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，D错误．2．(2018·太原质检)关于物质的波粒二象性，下列说法中不正确的是()A．不仅光子具有波粒二象性，一切运动的微粒都具有波粒二象性B．运动的微观粒子与光子一样，当它们通过一个小孔时，都没有特定的运动轨道C．波动性和粒子性，在宏观现象中是矛盾的、对立的，但在微观高速运动的现象中是统一的D．实物的运动有特定的轨道，所以实物不具有波粒二象性解析：选D.光具有波粒二象性是微观世界具有的特殊规律，大量光子运动的规律表现出光的波动性，而单个光子的运动表现出光的粒子性．光的波长越长，波动性越明显，光的频率越高，粒子性越明显．而宏观物体的德布罗意波的波长太小，实际很难观察到波动性，不是不具有波粒二象性，D项错误．3．在光电效应的实验结果中，与光的波动理论不矛盾的是()A．光电效应是瞬时发生的B．所有金属都存在极限频率C．光电流随着入射光增强而变大D．入射光频率越大，光电子最大初动能越大解析：选C.按照光的波动理论，电子吸收光子的能量需要时间，因此光电效应不可能瞬时发生，这与光电效应具有瞬时性矛盾；按照光的波动理论，只要有足够长的时间，电子会吸收足够的能量，克服原子的束缚成为光电子，因此所有金属均可以发生光电效应，这与光电效应有极限频率矛盾；按照光的波动理论，照射光越强，电子获得的能量越大，打出的光电子的最大初动能越大，这与光电效应中打出的光子的最大初动能与光强无关，而与照射光的频率有关矛盾；按照光的波动理论也可以得到光越强打出的光电子越多，光电流越大，因此C 项正确．4．研究光电效应电路如图所示，用频率相同、强度不同的光分别照射密封真空管的钠极板(阴极K )，钠极板发射出的光电子被阳极A 吸收，在电路中形成光电流．下列光电流I 与A 、K 之间的电压U AK 的关系图象中，正确的是( )解析：选C .由于是强度不同的光照射同种钠极板，则遏止电压相同，强度不同，饱和光电流不同．选项C 正确．5．(2017·高考上海卷)光子的能量与其( ) A ．频率成正比 B ．波长成正比 C ．速度成正比D ．速度平方成正比解析：选A .由E ＝hν＝h cλ，可见光子的能量与其频率成正比、与其波长成反比，A 正确，B 错误；由于任意能量的光子在真空中传播的速度都是相同的，故C 、D 皆错误．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图如图所示．用频率为ν的普通光源照射阴极K ，没有发生光电效应，换用同样频率为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KA 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 可能是下列的(其中W 为逸出功，h 为普朗克常量，e 为电子电量)( )A ．U ＝hνe －WeB ．U ＝2hνe －WeC ．U ＝2hν－WD ．U ＝5hν2e －We解析：选B .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： －Ue ＝0－12m v 2m①由光电效应方程得：nh ν＝12m v 2m＋W (n ＝2，3，4，…)② 由①②式解得：U ＝nhνe －We (n ＝2，3，4，…)，故选项B 正确． 二、多项选择题7．如图所示，电路中所有元件完好，但光照射到光电管上，灵敏电流计中没有电流通过，其原因可能是( )A ．入射光太弱B ．入射光波长太长C ．光照时间短D ．电源正、负极接反解析：选BD .入射光波长太长，入射光的频率低于截止频率时，不能发生光电效应，故选项B 正确；电路中电源反接，对光电管加了反向电压，若该电压超过了遏止电压，也没有光电流产生，故选项D 正确．8．1927年戴维逊和革末完成了电子衍射实验，该实验是荣获诺贝尔奖的重大近代物理实验之一．如图所示的是该实验装置的简化图，下列说法正确的是( )A ．亮条纹是电子到达概率大的地方B ．该实验说明物质波理论是正确的C ．该实验再次说明光子具有波动性D ．该实验说明实物粒子具有波动性解析：选ABD .电子属于实物粒子，电子衍射实验说明电子具有波动性，说明物质波理论是正确的，与光的波动性无关，B 、D 正确，C 错误；物质波也是概率波，亮条纹是电子到达概率大的地方，A 正确．9．用极微弱的可见光做双缝干涉实验，随着时间的增加，在照相底片上先后出现如图甲、乙、丙所示的图象，则( )A ．图象甲表明光具有粒子性B ．图象乙表明光具有波动性C ．用紫外线观察不到类似的图象D ．实验表明光是一种概率波解析：选ABD .图象甲曝光时间短，通过光子数很少，呈现粒子性．图象乙曝光时间长，通过了大量光子，呈现波动性，故A 、B 正确；同时也表明光波是一种概率波，故D 也正确；紫外线本质和可见光本质相同，也可以发生上述现象，故C 错误．10．(2015·高考江苏卷)波粒二象性是微观世界的基本特征，以下说法正确的有( ) 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：选AB .光电效应现象、黑体辐射的实验规律都可以用光的粒子性解释，选项A 正确，选项C 错误；热中子束射到晶体上产生衍射图样说明中子具有波动性，选项B 正确；由德布罗意波长公式λ＝hp 和p 2＝2mE k知动能相等的质子和电子动量不同，德布罗意波长不相等，选项D 错误．11．(2018·北京朝阳模拟)用绿光照射一个光电管，能产生光电效应．欲使光电子从阴极逸出时最大初动能增大，可以( )A ．改用红光照射B ．改用紫光照射C ．改用蓝光照射D ．增加绿光照射时间解析：选BC .光电子的最大初动能与照射时间或照射强度无关，而与入射光子的能量有关，入射光子的能量越大，光电子从阴极逸出时最大初动能越大，所以本题中可以改用比绿光光子能量更大的紫光、蓝光照射，以增大光电子从阴极逸出时的最大初动能．12.(2018·济南模拟)如图是某金属在光的照射下产生的光电子的最大初动能E k 与入射光频率ν的关系图象．由。
高三物理一轮复习精品课件6：13.3 原子与原子核
4．量子数：现代物理学认为原子的可能状态是 不连续 的， 各状态可用正整数 1,2,3，…表示，叫做量子数，一般用 n 表示．
5．氢原子的能级和轨道半径 (1)氢原子半径公式 rn＝ n2 r1(n＝1,2,3，…)，其中 r1 为基态半径，也称为玻尔 半径，r1＝ 0.53×10－10 m. (2)氢原子能级公式
最弱 ，用纸 能挡住
较强，穿透几毫 米厚的铝板
最强 ，穿透几 厘米厚的铅板
对空气的 电离作用
很强
较弱
很弱
在空气中 的径迹
粗、短、直
细、较长、曲折
最长
通过胶片
感光
感光
感光
种类
α射线
β射线
γ射线
产生 机制
核内两个 中 子 和两个 质 子结
合得比较紧密， 有时会作为一个 整体从较大的原 子核中抛射出来
核内的一个中 子 可以转化为一个
4．放射性同位素及应用 (1)同位素 有些原子的原子核电荷数 相同 ，但质量数 不同 ，这样一些 具有相同核电荷数和不同中子数的原子核互称为同位素． (2)放射性同位素的应用 ①放射性同位素放出的射线应用于 工业 、 探伤 、 农业 、 医疗等． ②作 示踪原子 ．
五、核反应 核反应的四种类型
类型 衰 α 衰变 变 β 衰变
质 子和一个电 子，产生的电子 从核中发射出来
放射性原子核在 发生α衰变、β衰 变后产生的新核 往往处于 高 能
级，当它向低能 级跃迁时，辐射γ 光子
名师指津 (1)自然界中原子序数大于或等于 83 的所有元 素，都能自发地发出射线；原子序数小于 83 的元素，个别的也 具有放射性．
(2)天然放射现象说明原子核是有内部结构的．元素的放射 性不受单质和化合物存在形式的影响．
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2018届高考物理一轮复习第十三章原子和原子核物理第1讲：光电效应
班级__________ 座号_____ 姓名__________ 分数__________ 一、知识清单
1．光电效应的典型规律
（1）截止频率ν0 = W0/h，截止频率与材料有关。
（2）仅当入射光频率ν>ν0（截止频率）时才发生光电效应，与入射光强无关
（3）当hν0< W0时，电子不能脱离金属，因而没有光电流产生。
（4）光电效应是瞬时效应。
当光照射到金属表面时，几乎立即就有光电子逸出。
2．四类图象
图象名称图线形状由图线直接(间接)得到的物理量
最大初动能E k与入射光频率ν的关系图线①极限频率：图线与ν轴交点的横坐标νc
②逸出功：图线与E k轴交点的纵坐标的值W0＝|－E|＝E
③普朗克常量：图线的斜率k＝h
颜色相同、强度不同的光，光电流与电压的关
系①遏止电压U c：图线与横轴的交点
②饱和光电流I m：电流的最大值
③最大初动能：E km＝eU c
颜色不同时，光电流与电压的关系①遏止电压U c1、U c2
②饱和光电流
③最大初动能E k1＝eU c1，E k2＝eU c2
=遏止电压U c与入射光频率ν的关系图线①截止频率νc：图线与横轴的交点
②遏止电压U c：随入射光频率的增大而增大
③普朗克常量h：等于图线的斜率与电子电量的乘积，即h＝ke.(注：此时两极之间接反向电压)
3．
4．光电效应的实质和研究思路
(1)光电效应的实质是金属中的电子获得能量后逸出金属表面，从而使金属带上正电。
(2)两条研究线索：
(3)两条对应关系：
光强大→光子数目多→发射光电子多→光电流大；
光子频率高→光子能量大→光电子的最大初动能大。
5．光电效应规律的“四点”理解
1.放不放光电子，看入射光的最低频率.
2.放多少光电子，看光的强度.
3.光电子的最大初动能大小，看入射光的频率.
4.要放光电子，瞬时放.
6．物质波
，p为运动物体的动量，任何一个运动着的物体，小到微观粒子大到宏观物体都有一种波与它对应，其波长λ＝h
p
h为普朗克常量.
二、例题精讲
7．（多选）如图3所示，电路中所有元件完好，但光照射到光电管上，灵敏电流计中没有电流通过，其原因可能是（）
图3
A.入射光太弱
B.入射光波长太长
C.光照时间短
D.电源正、负极接反
8．关于光电效应，下列说法正确的是（）
A.极限频率越大的金属材料逸出功越大
B.只要光照射的时间足够长，任何金属都能产生光电效应
C.从金属表面逸出的光电子的最大初动能越大，这种金属的逸出功越小
D.入射光的光强一定时，频率越高，单位时间内逸出的光电子数就越多
9．[2014·江苏单科，12C(1)]已知钙和钾的截止频率分别为7.73×1014 Hz和5.44×1014 Hz，在某种单色光的照射下两种金属均发生光电效应，比较它们表面逸出的具有最大初动能的光电子，钙逸出的光电子具有较大的（）
A.波长
B.频率
C.能量
D.动量
10．(2017·广东省湛江一中高三模拟)(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（）
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c
11．用不同频率的紫外线分别照射钨和锌的表面而产生光电效应，可得到光电子最大初动能E k随入射光频率ν变化的E k－ν图象．已知钨的逸出功是3.28 eV，锌的逸出功是3.34 eV，若将二者的图线画在同一个E k－ν坐标系中，如图所示，用实线表示钨，虚线表示锌，则正确反映这一过程的是（）
12．(多选)(2016·武汉测试)如图所示是研究光电效应的电路，阴极K和阳极A是
密封在真空玻璃管中的两个电极，K在受到光照射时能够发射光电子．阳极A吸收
阴极K发出的光电子，在电路中形成光电流．如果用单色光a照射阴极K，电流表
的指针发生偏转；用单色光b照射光电管阴极K时，电流表的指针不发生偏转．下
列说法正确的是()
A．a光的波长一定小于b光的波长
B．只增加a光的强度可能使通过电流表的电流增大
C．只增加a光的强度可使逸出的光电子最大初动能变大
D．阴极材料的逸出功与入射光的频率有关
13．（多选）在光电效应实验中，某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. 甲光对应的饱和光电流大于丙光对应的饱和光电流
E. 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
14．(多选)(2015·江苏单科·12C(1))波粒二象性是微观世界的基本特征，以下说法正确的有（）
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
三、自我检测
15．(多选)（2011广东）光电效应实验中，下列表述正确的是（）
A.光照时间越长光电流越大
B.入射光足够强就可以有光电流
C.遏止电压与入射光的频率有关
D.入射光频率大于极限频率才能产生光电子
16．(2017·广东深圳模拟)(多选)在光电效应实验中，用同一种单色光，先后照射锌和银的表面，都能发生光电效应．对于这两个过程，下列物理过程中一定不同的是（）
A．遏止电压B．饱和光电流
C．光电子的最大初动能D．逸出功
17．（多选）[2016·全国卷Ⅰ]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（）
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
18．[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)（）
A．10－21 J B．10－18 J
C．10－15 J D．10－12 J
19．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1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
20．(2017·重庆万州二中模拟)(多选)某金属在光的照射下产生光电效应，其遏止电压U c与入射光频率ν的关系图象如图所示．则由图象可知（）
A．该金属的逸出功等于hν0
B．若已知电子电荷量e，就可以求出普朗克常量h
C．遏止电压是确定的，与照射光的频率无关
D．入射光的频率为2ν0时，产生的光电子的最大初动能为hν0
21．如图2所示是光电管的原理图，已知当有波长为λ0的光照射到阴极K上时，电路中有光电流，则()
A．若换用波长为λ1(λ1>λ0)的光照射阴极K时，电路中一定没有光电流
B．若换用波长为λ2(λ2<λ0)的光照射阴极K时，电路中一定有光电流
C．增加电路中电源两极电压，电路中光电流一定增大
D．若将电源极性反接，电路中一定没有光电流产生。