(人教版)2020高考物理一轮复习 第十二章 近代物理 第3讲 章末热点集训学案

第3讲章末热点集训

对光电效应的理解和应用

(2016·高考江苏卷)几种金属的逸出功W 0见下表：

金属

钨 钙 钠 钾 铷 W 0(×10－19 J)

7.26

5.12

3.66

3.60

3.41

4.0×10－7

～7.6×10－7

m ，普朗克常量h ＝6.63×10

－34

J ·s.

[解析] 光子的能量E ＝hc λ

，取λ＝4.0×10－7

m ，则E ≈5.0×10－19

J

根据E ＞W 0判断，钠、钾、铷能发生光电效应． [答案] 钠、钾、铷

1.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 光的频率一定小于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

解析：选B.由于用单色光a 照射光电管阴极K ，电流计G 的指针发生偏转，说明发生了光电效应，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，说明b 光不能发生光电效应，即a 光的频率一定大于b 光的频率；增加a 光的强度可使单位时间内逸出光电子的数量增加，则通过电流计G 的电流增大，因为b 光不能发生光电效应，所以即使增加b 光的强度也不可能使电流计G 的指针发生偏转；用a 光照射光电管阴极K 时，通过电流计G 的电子的方向是由d 到c 所以电流方向是由c 到d ，选项B 正确．

氢原子能级跃迁问题

(2015·高考海南卷)氢原子基态的能量为E 1＝－13.6eV.大量氢原子处于某一激发态．由这些氢原

子可能发出的所有的光子中，频率最大的光子能量为－0.96E 1，频率最小的光子的能量为________eV(保留2位有效数字)，这些光子可具有________种不同的频率．

[解析] 频率最大的光子对应于从最高能级向基态的跃迁，则有E n －E 1＝－0.96E 1，又因为E n ＝1

n

2E 1，故

可得n ＝5，因而频率最小的光子对应于从n ＝5到n ＝4的能级跃迁，具有的能量ΔE ＝E 5－E 4＝E 125－E 1

16＝0.31 eV ，

因氢原子是大量的，故由C 2

5＝10知可具有10种不同频率的光子．

[答案] 0.31 10

2.(2018·北京海淀高三模拟)已知氦离子(He ＋

)的能级图如图所示，根据能级跃迁理论可

知( )

A ．氦离子(He ＋

)从n ＝4能级跃迁到n ＝3能级比从n ＝3能级跃迁到n ＝2能级辐射出光子的频率低 B ．大量处在n ＝3能级的氦离子(He ＋

)向低能级跃迁，只能发出2种不同频率的光子 C ．氦离子(He ＋

)处于n ＝1能级时，能吸收45 eV 的能量跃迁到n ＝2能级 D ．氦离子(He ＋)从n ＝4能级跃迁到n ＝3能级，需要吸收能量

解析：选A.氦离子的跃迁过程类似于氢原子，从高能级到低能级跃迁过程中要以光子的形式放出能量，而从低能级向高能级跃迁的过程中吸收能量，且吸收(或放出)的能量满足能级的差值，即ΔE ＝E M －E N .故C 、D 错误；大量的氦离子从高能级向低能级跃迁的过程中，辐射的光子种类满足组合规律即C 2

n ，故B 错误．

核能的计算

现有两动能均为E 0＝0.35 MeV 的2

1H 在一条直线上相向运动，两个2

1H 发生对撞后能发生核反应，得

到3

2He 和新粒子，且在核反应过程中释放的能量完全转化为3

2He 和新粒子的动能．已知2

1H 的质量为2.014 1 u ，

32

He 的质量为3.016 0 u ，新粒子的质量为1.008 7 u ，核反应时质量亏损1 u 释放的核能约为931 MeV(如果

涉及计算，结果保留整数)．则下列说法正确的是( )

A ．核反应方程为2

1H ＋2

1H →3

2He ＋1

1H B ．核反应前后不满足能量守恒定律 C ．新粒子的动能约为3 MeV D.3

2He 的动能约为4 MeV

[解析] 由核反应过程中的质量数和电荷数守恒可知2

1H ＋2

1H →3

2He ＋1

0n ，则新粒子为中子1

0n ，所以A 错误；核反应过程中质量亏损，释放能量，亏损的质量转变为能量，仍然满足能量守恒定律，B 错误；由题意可知Δ

E ＝(2.014 1 u ×2－3.016 0 u －1.008 7 u )×931 MeV/u ＝3.3 MeV ，根据核反应中系统的能量守恒有E kHe ＋E kn ＝2E 0＋ΔE ，根据核反应中系统的动量守恒有p He －p n ＝0，由E k ＝p 22m ，可知E kHe E kn ＝m n m He ，解得E kHe ＝m n

m n ＋m He

·(2E 0

＋ΔE )≈1 MeV ，E kn ＝

m He

m n ＋m He

(2E 0＋ΔE )≈3 MeV ，所以C 正确、D 错误． [答案] C

3.一个静止的氡核222

86Rn 放出一个α粒子后衰变为钋核218

84Po ，同时放出能量为E ＝0.09 MeV

的光子．假设放出的核能完全转变为钋核与α粒子的动能，不计光子的动量．已知M 氡＝222.086 63 u 、m α＝4.002 6 u 、M 钋＝218.076 6 u ，1 u 相当于931.5 MeV 的能量．

(1)写出上述核反应方程；

(2)求出发生上述核反应放出的能量；