高中2013级高三物理寒假作业

2013级高三上物理寒假作业一、近代物理部分（一）波粒二象性·光电效应（2月2日）复习课本第17章，重点复习第2节“光的粒子性”，完成下列基础知识填空和题目。

1、概念：在光（电磁波）的照射下，从物体表面逸出的 的现象称为光电效应，这种电子被称之为 。

使电子脱离某种金属所需做功的 ，叫做这种金属的逸出功，符号为W 0。

2、规律： 提出的“光子说”解释了光电效应的基本规律，光子的能量与频率的关系为 。

①截止频率：当入射光子的能量 逸出功时，才能发生光电效应，即：0____W hv ，也就是入射光子的频率必须满足v ≥ ，取等号时的______0=ν即为该金属的截止频率（极限频率）； ②光电子的最大初动能：_________km =E ，由此可知，对同一种金属，光电子的最大初动能随着入射光的频率增加而 ，随着入射光的强度的增加而 ；光电子从金属表面逸出时的初动能应分布在 范围内。

3、实验：装置如右图，其中 为阴极，光照条件下会发出光电子；为阳极，吸收光电子，进而在电路中形成 ，即电流表的示数。

①当A 、K 未加电压时，电流表 示数；②当加上如图所示 向电压时，随着电压的增大，光电流趋于一个饱和值，即 ；当电压进一步增大时，光电流 。

③当加上相反方向的电压（ 向电压）时，光电流 ；当反向电压达到某一个值时，光电流减小为0，这个反向电压U c 叫做 ，即：使最有可能到达阳极的光电子刚好不能到达阳极的反向电压，则关于U c 的动能定理方程为 。

【练习】某同学用同一装置在甲、乙、丙光三种光的照射下得到了三条光电流与电压之间的关系曲线，如右图所示。

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【要点总结】1、基本概念和规律的理解①光电效应方程：0m W h νE k -= 理解：能量守恒——km 0E W h ν+=②截止频率：hW ν00=理解：0W h ν≥，入射光子能量大于逸出功才可能打出电子 ③遏止电压：m 00k E eU -=- 理解：使最有可能到达阳极的光电子（具有最大初动能，且速度正好指向阳极）刚好不能到达阳极的反向电压 2、光电效应实验的图象①纵截距——不加电压时，也有光电子能够自由运动到阳极形成光电流； ②饱和光电流——将所有光电子收集起来形成的电流； ③横截距——遏止电压：光电流消失时的反向电压。

复习课本第18章，重点复习第4节“玻尔的原子模型”，完成下列基础知识填空和题目。

1、物理学史： 通过对 的研究，发现了电子，从而认识到原子是有内部结构的； 基于 实验中出现的少数α粒子发生 散射，提出了原子的核式结构模型； 在1913年把物理量取值分立（即量子化）的观念应用到原子系统，提出了自己的原子模型，很好的解释了氢原子的 。

2、玻尔理论：①原子的能量是量子化的，这些量子化的能量值叫做 ；原子能量最低的状态叫做 ，其他较高的能量状态叫做 ；②原子在不同能量状态之间可以发生 ，当原子从高能级E m 向低能级E n 跃迁时 光子，原子从低能级E n 向高能级E m 跃迁时 光子，辐射或吸收的光子频率必须满足 。

③原子对电子能量的吸收：动能 两个能级之差的电子能量能被吸收，吸收的数值是 ，剩余的能量电子带走。

④原子电离：电离态——电子脱离原子时速度也为零的状态，此时“原子—电子”系统能量值为E ∞= ；要使处于量子数为n 的原子电离，需要的能量至少是_____=-=∆∞n E E E 。

【练习1】用大量具有一定能量的电子轰击大量处于基态的氢原子，观测到了一定数目的光谱线。

调高电子的能量再次进行观测，发现光谱线的数目比原来增加了5条。

用△n 表示两次观测中最高激发态的量子数n 之差，E 表示调高后电子的能量。

根据氢原子的能级图可以判断，△n 和E 的可能值为( ) A ．△n =1，13.22 eV <E <13.32 eV B ．△n =2，13.22 eV <E <13.32 eV C ．△n =1，12.75 eV <E <13.06 eV D ．△n =2，12.75 eV <E <13.06 ev【练习2】如图所示为氢原子的能级图．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，被激发的氢原子能自发 地发出3种不同频率的单色光，照射氢原子的单色光的光子能量 为E1，用这种光照射逸出功为4.54eV 的金属表面时，逸出的光 电子的初动能是E2 则关于E1，E2的可能值正确的是A. E1=12.09eV ，E2=8.55eVB. E1=13.09eV ，E2=7.55eVC. E1=12.09eV ，E2=7.55eVD. E1=12.09eV ，E2=3.55eV【要点总结】其一，要准确理解频率条件： （1）原子对光子的吸收：“只有能量等于两个能级之差的光子才能被吸收”！稍大也不行，除非能把原子电离，电离后电子能级是连续的。

（2）原子对电子能量的吸收：动能大于或等于两个能级之差的电子能量能被吸收，吸收的数值是两个能级之差；剩余的能量电子带走。

（3）原子的电离：电离态——电子脱离原子时速度也为零的状态，此时“原子—电子”系统能量值为E ∞=0；要使处于量子数为n 的原子电离，需要的能量至少是n n E E E E =-=∆∞。

其二，要会画能级跃迁图，并会用“排列组合”进行分析——大量处于量子数为n 的能级的氢原子向低能级跃迁时，其可能辐射出的光子有2n C 种，因为大量处于量子数为n 的能级的氢原子向低能级跃迁时，会产生量子数低于n 各种氢原子，而每两个能级之间都可能发生跃迁。

复习课本第19章，完成下列基础知识填空和题目。

1、原子核的符号：X AZ 中Z 是原子核的 数，它等于原子核内的 数；A 是原子核的 数，它等于原子核内的 ；常见粒子的符号：质子 ，中子 ，电子（β粒子） ，α粒子 ，氘核 ，氚核 。

2、物理学史：最早发现天然发射现象的是法国物理学家 ，居里夫妇随后发现了放射性元素钋Po 、镭Ra ； 用α粒子轰击N 147原子核，发现了质子，核反应方程为 ； 用α粒子轰击Be 94原子核，发现了中子，核反应方程为 ；小居里夫妇用α粒子轰击Al 2713原子核，发现了人工放射性同位素P 3015，核反应方程为 。

3、三种天然放射线的性质对比 α射线β射线γ射线 产生 α衰变：2n 10+2p 11→He 42β衰变： .实质 高速He 42粒子流电荷 －e 速度 光速c 电离作用 较强 贯穿能力4、核反应：四大类型： 、 、重核裂变、 ；核反应遵循的基本规律是： 守恒， 守恒。

衰变规律：α衰变：He Y ____X 42A Z +→，β衰变：e Y ____X 01A Z -+→，两者均发生时，只有 衰变才引起质量数的变化，但两者均会引起电荷数的变化。

衰变的快慢用 T 来描述，它是一个微观概率概念、宏观统计概念；某种放射性元素的质量为m 0，经过时间t 后，该元素剩下的质量为m = ，已反应的质量为 ；元素的半衰期只与 有关，而与核外甚至整个原子分子状态 关，因此元素的化合状态、温度、压强的变化 引起半衰期变化。

5、核能：（1）结合能：核子结合成原子核的过程中 的能量，也就是原子核分解成核子时 的能量，叫做原子核的 。

原子核的结合能除以原子核内的 ，得到该原子核的 ；原子核的平均结合能越大，核子的平均质量 ，原子核越稳定，Fe 5626核子平均质量最小。

（2）核能：爱因斯坦质能方程 指出，物质具有的能量和质量具有简单的正比关系；核反应过程中辐射出（或吸收）能量时，就一定同时辐射出（或增加）了质量，即核反应中有 .△m ，辐射出（吸收）的能量由公式 算出；当较轻的原子核 为中等质量的原子核时，或者较重的原子核 为几个中等质量的原子核时，存在明显的 ，可以释放出大量的能量，因此， 、 是核能开发的有效途径。

核能计算中的一些单位之间的关系：J __________eV 1=，1MeV= eV ，1GeV= eV ，1u 对应 MeV 。

具体计算核能时，若△m 以kg 为单位，如△m = x kg ，则△E = △m · ，若△m 以u 为单位，如△m = x u ，则△E = 。

【练习1】天然放射性元素T h 23290（钍）经过一系列核衰变之后，变成Pb 20882（铅）。

下列论断中正确的是（ ）A ．铅核比钍核少23个中子B ．铅核比钍核少24个质子C ．衰变过程中共有4次α衰变和8次β衰变D ．衰变过程中共有6次α衰变和4次β衰变 【练习2】两个氘核聚变产生一个中子和氦核（氦的同位素）.已知氘核的质量m D =2.013 60 u ，氦核的质量m He =3.015 0 u ，中子的质量m n =1.008 7 u. 该聚变方程为 ，该过程释放的核能为 MeV= J 。

【要点总结】1、衰变（1）衰变的实质：①α衰变：原子核不稳定，核内两个质子、两个中子结为一体（He 42）抛射出来，形成α射线，故发生一次α衰变，电荷数减少2，质量数减少4：He Y X 424-A 2-Z AZ +→②β衰变：原子核不稳定，核内一个中子转化为质子，同时释放出一个电子，即β射线。

故发生一次β衰变，原子核电荷数要增加1，而质量数不变。

本质：e p n 011110-+→规律：e Y X 01A 1Z A Z -++→（2）计算衰变次数的技巧——先由质量数变化计算α衰变次数，再由电荷数变化、α衰变次数列方程计算β衰变次数。

2、四大类核反应对比类型 可控性 核反应方程典例衰 变α衰变 自发 92238U →90234Th ＋24Heβ衰变自发90234Th →91234Pa ＋－10e 人工转变 人工控制714N ＋24He →817O ＋11H(卢瑟福发现质子)24He ＋49Be → 612C ＋01n(查德威克发现中子)1337Al ＋24He →1530P ＋01n (约里奥·居里夫妇发现放射性同位素，同时发现正电子)1530P →1430Si ＋10e 重核裂变 比较容易进行人工控制 92235U ＋01n →56144Ba ＋3689Kr ＋301n92235U ＋01n →54136Xe ＋3890Sr ＋1001n轻核聚变除氢弹外无法控制12H ＋13H →24He ＋01n3、核能的计算2mc E ∆=∆（1）质量亏损是指反应前后体系静止质量的差值； （2）记住一个结论：1u=931.5MeV 。

4、物理学常识 ①光电效应、阴极射线、天然放射现象的发现者、解释者及其意义 ②α粒子散射实验的操作者及其意义 ③原子光谱的谱线分离特点及其解释者 ④三种天然放射线的本质、产生机制和特性 ⑤两种衰变的本质及其规律⑥四种核反应类型及其遵循的三大规律（质量数守恒、电荷数守恒、能量守恒）二、电学实验部分2月7日，完成如下部分的填空，并自做一个多用电表的实验题。