物理8.近代物理学常识

恩施高中2020高二物理一周一测（17）

近代物理常识

命题人：陈恩谱 审 题 人：刘振华 满 分：120分 考试时间：40分钟

一、光电效应

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：_________k m =E ，由此可知，对同一重金属，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1】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 二、原子结构

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、波尔理论：

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2】如图所示为氢原子的能级示意图。现用能量介于10eV —12.9eV 范围内的光子去照射一群处于基态的氢原子，则下列说法正确的是（ ）

A ．照射光中只有一种频率的光子被吸收

B ．照射光中有三种频率的光子被吸收

C ．氢原子发射出三种不同频率的光

D ．氢原子发射出六种不同频率的光

【练习3】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

D ．△n =2，12.75 eV <

E <13.06 ev

三、原子核

1、原子核的符号：X A

Z 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 9

4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

α射线

β射线

γ射线 产生 α衰变：2n 10+2p 11→He 4

2 β衰变：

. 实质 高速He 42粒子流

电荷 负电 速度 光速 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 4

2A

Z +→，β衰变：e Y ____X 0

1A

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 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：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）能

量由公式 算出；

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4】天然放射性元素Th 23290（钍）经过一系列核衰变之后，变成Pb 208

82（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5】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 。