第4講　原子物理1. 理解光電效應(yīng)．2. 理解氫原子能級及能級躍遷．3. 理解原子核的衰變及半衰期．4. 理解核反應(yīng)方程與核能計算．1. 光電效應(yīng)的規(guī)律：(1) 任何一種金屬都有一個截止頻率，低于這個截止頻率則不能發(fā)生光電效應(yīng)；(2) 光電子的最大初動能與入射光的強度無關(guān)，隨入射光頻率的增大而增大；(3) 光電效應(yīng)的發(fā)生幾乎是瞬時的；(4) 大于截止頻率的光照射金屬時，光電流強度與入射光強度成正比．2. 光電效應(yīng)方程：Ek＝hν－W0．(最大初動能與入射光子頻率的關(guān)系)3. 物質(zhì)波(德布羅意波)：任何一個運動著的物體都有一種波與它對應(yīng)，該波的波長λ＝．4. 玻爾假說的內(nèi)容(1) 軌道量子化：原子的不同能量狀態(tài)跟電子在不同的圓軌道繞核運動相對應(yīng)．原子的定態(tài)是不連續(xù)的，因此電子的軌道也是不連續(xù)的．(2)  能量狀態(tài)量子化：原子只能處于一系列不連續(xù)的能量狀態(tài)中，在這些能量狀態(tài)中原子是穩(wěn)定的，電子雖然繞核運動，但并不向外輻射能量．(3)  躍遷假說：原子從一種定態(tài)躍遷到另一種定態(tài)時，它輻射或吸收一定頻率的光子，光子的能量由這兩個定態(tài)的能量差決定，即hν＝Em－En.5. α衰變和β衰變的比較　注意：γ射線是伴隨α衰變或β衰變產(chǎn)生的，不改變原子核的核電荷數(shù)和質(zhì)量數(shù)，其實質(zhì)是產(chǎn)生的某些新核由于具有過多的能量而輻射出的光子．6. 半衰期公式：N余＝N原()，m余＝m原().式中N原、m原表示衰變前放射性元素的原子數(shù)和質(zhì)量，N余、m余表示衰變后尚未發(fā)生衰變的放射性元素的原子數(shù)和質(zhì)量，t表示衰變時間，τ表示半衰期．半衰期由原子核內(nèi)部的因素決定，跟原子所處的物理、化學狀態(tài)無關(guān)．7. 核反應(yīng)類型：衰變、人工核轉(zhuǎn)變、聚變及裂變.4種核反應(yīng)都遵循質(zhì)量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒的規(guī)律．8. 核力的特點：短程、強大．9. 結(jié)合能(1) 結(jié)合能：克服核力束縛，使原子核分解為單個核子時需要的能量，或若干個核子在核力作用下結(jié)合成原子核時放出的能量．(2) 比結(jié)合能：原子核的結(jié)合能與核子數(shù)之比，也叫平均結(jié)合能．比結(jié)合能越大，表示原子核中核子結(jié)合得越牢固，原子核越穩(wěn)定．10. 愛因斯坦質(zhì)能方程：E＝mc2．11. 裂變與聚變(1) 重核裂變：重核俘獲一個中子后分裂成為兩個中等質(zhì)量的核的反應(yīng)過程．為了使鈾235裂變時發(fā)生鏈式反應(yīng)，鈾塊的體積應(yīng)大于它的臨界體積．(2)  輕核聚變：某些輕核結(jié)合成質(zhì)量較大的核的反應(yīng)過程，反應(yīng)時釋放出大量的核能．要想使氘核和氚核合成氦核，必須達到幾百萬開爾文以上的高溫，因此聚變反應(yīng)又叫熱核反應(yīng)． 1. (2021·江蘇卷)用“中子活化”技術(shù)分析某樣品的成分，中子轟擊樣品中的N產(chǎn)生C和另一種粒子X，則X是(　　)A. 質(zhì)子    B. α粒子C. β粒子    D. 正電子【解析】 中子轟擊N，產(chǎn)生C，其核反應(yīng)方程是N＋n→C＋X，根據(jù)核反應(yīng)滿足質(zhì)量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒，可知X是質(zhì)子，A正確．【答案】 A 2. (2021·江蘇卷)如圖所示，分別用1、2兩種材料作K極進行光電效應(yīng)探究，其截止頻率ν1<ν2，保持入射光不變，則光電子到達A極時動能的最大值Ekm 隨電壓U變化關(guān)系的圖像是(　　)【解析】 光電管所加電壓為正向電壓，則根據(jù)愛因斯坦光電效應(yīng)方程可知光電子到達A極時動能的最大值Ekm＝Ue＋hν－hν截止，可知EkmU圖像的斜率相同，均為e；截止頻率越大，則圖像在縱軸上的截距越小，因ν1<ν2，則圖像C正確，A、B、D錯誤．【答案】 C 3. (2022·山東卷)碘125衰變時產(chǎn)生γ 射線，醫(yī)學上利用此特性可治療某些疾病．碘125的半衰期為60天，若將一定質(zhì)量的碘125植入患者病灶組織，經(jīng)過180天剩余碘125的質(zhì)量為剛植入時的(　　)A.     B. C. D. 【解析】 設(shè)剛植入時碘的質(zhì)量為m0，經(jīng)過180天后的質(zhì)量為m，根據(jù)m＝m0()，代入數(shù)據(jù)解得m＝m0()＝m0()3＝m0，故B正確．【答案】 B 4. (2022·遼寧卷)2022年1月，中國錦屏深地實驗室發(fā)表了首個核天體物理研究實驗成果．表明我國核天體物理研究已經(jīng)躋身國際先進行列．實驗中所用核反應(yīng)方程為X＋Mg→Al，已知X、Mg、Al的質(zhì)量分別為m1、m2、m3，真空中的光速為c，該反應(yīng)中釋放的能量為E.下列說法正確的是(　　)A. X為氘核HB. X為氚核HC. E＝(m1＋m2＋m3)c2D. E＝(m1＋m2－m3)c2【解析】 根據(jù)核反應(yīng)的質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)守恒可知，X的質(zhì)量數(shù)為3，電荷數(shù)為1，為氚核H，A錯誤，B正確；因該反應(yīng)為人工轉(zhuǎn)變，反應(yīng)前兩種粒子都有動能(總動能設(shè)為Ek1)，反應(yīng)后的生成物也有動能Ek2，根據(jù)質(zhì)能方程可知，由于質(zhì)量虧損反應(yīng)放出的能量為ΔE＝Δmc2＝(m1＋m2－m3)c2，則反應(yīng)釋放的能量為E＝Ek1＋ΔE－Ek2＝Ek1－Ek2＋(m1＋m2－m3)c2，C、D錯誤．【答案】 B1. 光電效應(yīng)兩條對應(yīng)關(guān)系(1) 光子頻率高→光子能量大→光電子的最大初動能大．(2)  光照強度大(同種頻率的光)→光子數(shù)目多→發(fā)射光電子多→光電流大．2. 定量分析時應(yīng)抓住三個關(guān)系式 愛因斯坦光電效應(yīng)方程Ek＝hν－W0最大初動能與遏止電壓的關(guān)系Ek＝eUc逸出功與截止頻率的關(guān)系W0＝hνc(2020·江蘇卷)“測溫槍”(學名“紅外線輻射測溫儀”)具有響應(yīng)快、非接觸和操作方便等優(yōu)點．它是根據(jù)黑體輻射規(guī)律設(shè)計出來的，能將接收到的人體熱輻射轉(zhuǎn)換成溫度顯示．若人體溫度升高，則人體熱輻射強度I及其極大值對應(yīng)的波長λ 的變化情況是(　　)A. I增大，λ 增大    B. I增大，λ 減小C. I減小，λ 增大    D. I減小，λ 減小【解析】 黑體輻射的實驗規(guī)律特點：隨著溫度升高，各種波長的輻射強度都有增加；隨著溫度的升高，輻射強度的峰值向波長較短的方向移動，所以人體熱輻射的強度I增大，λ減小．故B正確．【答案】 B(2022·河北卷)如圖所示是密立根于1916年發(fā)表的鈉金屬光電效應(yīng)的遏止電壓Uc與入射光頻率ν的實驗曲線，該實驗直接證明了愛因斯坦光電效應(yīng)方程，并且第一次利用光電效應(yīng)實驗測定了普朗克常量h.由圖像可知(　　)A. 鈉的逸出功為hνcB. 鈉的截止頻率為8.5×1014 HzC. 圖中直線的斜率為普朗克常量hD. 遏止電壓Uc與入射光頻率ν成正比【解析】 根據(jù)遏止電壓與最大初動能的關(guān)系有eUc＝Ekmax，根據(jù)光電效應(yīng)方程有Ekmax＝hν－W0，結(jié)合圖像可知，當Uc為0時，解得W0＝hνc，A正確；鈉的截止頻率為νc，根據(jù)圖像可知，截止頻率小于8.5×1014 Hz，B錯誤；結(jié)合遏止電壓與光電效應(yīng)方程可解得Uc＝ν－，可知，圖中直線的斜率表示，C錯誤；根據(jù)遏止電壓與入射光的頻率關(guān)系式可知，遏止電壓Uc與入射光頻率ν成線性關(guān)系，不是成正比，D錯誤．【答案】 A光電效應(yīng)四類圖像 極限頻率νc→橫軸截距；逸出功W0→縱軸截距的絕對值；普朗克常量h→圖線的斜率遏止電壓Uc→圖線與橫軸的交點；飽和光電流Im→電流的最大值；最大初動能→Ekm＝eUc遏止電壓Uc1、Uc2→圖線與橫軸的交點；飽和光電流；最大初動能→Ek1＝eUc1，Ek2＝eUc2截止頻率νc→圖線與橫軸的交點；遏止電壓Uc→隨入射光頻率的增大而增大；普朗克常量h→等于圖線的斜率與電子電量的乘積，即h＝ke解決氫原子能級躍遷問題的三點技巧(1) 原子躍遷時，所吸收或輻射的光子能量只能等于兩能級的能量差．(2) 原子電離時，所吸收的能量可以大于或等于某一能級能量的絕對值，剩余能量為自由電子的動能．(3) 一個氫原子躍遷發(fā)出的可能光譜線條數(shù)最多為(n－1)，而一群氫原子躍遷發(fā)出的可能光譜線條數(shù)可用N＝C＝求解．(2022·南京、鹽城模擬)如圖所示是氫原子的能級圖．一群處于基態(tài)的氫原子受到激發(fā)后，會輻射出6種不同頻率的光．已知可見光光子的能量范圍為1.64～3.19  eV.下列說法正確的是(　　)A. 6種不同頻率的光中包含有γ射線B. 基態(tài)的氫原子受激后躍遷到n＝6的能級C. 從n＝4能級躍遷到n＝2發(fā)出的光是可見光D. 從n＝4能級躍遷到n＝3發(fā)出的光波長最短【解析】 γ射線是具有高能量的電磁波，能量高于0.124 MeV，故6種不同頻率的光中不可能包含有γ射線，A錯誤；一群氫原子從n級自發(fā)向低能級躍遷能輻射出C 種不同頻率的光，由于一群處于基態(tài)的氫原子受到激發(fā)后，會輻射出6種不同頻率的光， 故基態(tài)的氫原子受激后躍遷到n＝4的能級，B錯誤；根據(jù)Em－En＝hν，由n＝4能級躍遷到n＝2能級產(chǎn)生的光子的能量為E42＝E4－E2＝－0.85  eV－(－3.40  eV)＝2.55  eV，在可見光范圍內(nèi)，C正確；從n＝4能級躍遷到n＝3發(fā)出的光頻率最小，波長最長，D錯誤．【答案】 Cα衰變和β衰變次數(shù)的確定方法(1) 方法一：由于β衰變不改變質(zhì)量數(shù)，故可以先由質(zhì)量數(shù)改變確定α衰變的次數(shù)，再根據(jù)電荷數(shù)守恒確定β衰變的次數(shù)．(2)  方法二：設(shè)α衰變次數(shù)為x，β衰變次數(shù)為y，根據(jù)質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)守恒列方程組求解．(2022·全國甲卷)兩種放射性元素的半衰期分別為t0 和2t0，在t＝0 時刻這兩種元素的原子核總數(shù)為N，在t＝2t0 時刻，尚未衰變的原子核總數(shù)為 ，則在t＝4t0 時刻，尚未衰變的原子核總數(shù)為(　　)A.      B.     C.     D. 【解析】 根據(jù)題意設(shè)半衰期為t0的元素原子核數(shù)為x，另一種元素原子核數(shù)為y，依題意有x＋y＝N，經(jīng)歷2t0后有x＋y＝，聯(lián)立可得x＝N，y＝N.在t＝4t0時，原子核數(shù)為x的元素經(jīng)歷了4個半衰期，原子核數(shù)為y的元素經(jīng)歷了2個半衰期，則此時未衰變的原子核總數(shù)為n＝x＋y＝，故C正確．【答案】 C　1. 核反應(yīng)方程式的書寫(1) 熟記常見基本粒子的符號，如質(zhì)子(H)、中子(n)、α粒子(He)、β粒子(e)、正電子(e)、氘核(H)、氚核(H)等．(2) 掌握核反應(yīng)方程遵守的規(guī)律，由于核反應(yīng)不可逆，所以書寫核反應(yīng)方程式時用“→”表示反應(yīng)方向．(3) 核反應(yīng)過程中質(zhì)量數(shù)守恒，電荷數(shù)守恒．2. 核能的計算方法(1) 根據(jù)ΔE＝Δmc2計算時，Δm的單位是“kg”，c的單位是“m/s”，ΔE的單位是“J”．(2) 根據(jù)ΔE＝Δm×931.5 MeV計算時，Δm的單位是“u”，ΔE的單位是“MeV”．(2022·蘇州模擬)目前我們學習過的核反應(yīng)有4種類型，下列關(guān)于核反應(yīng)方程的類型說法正確的是(　　)①Na→Mg＋e②U＋n→Xe＋Sr＋2n ③F＋He→Ne＋H④H＋H→He＋n A. ①人工核轉(zhuǎn)變、②核裂變、③核聚變、④衰變B. ①衰變、②核裂變、③核聚變、④人工核轉(zhuǎn)變C. ①人工核轉(zhuǎn)變、②核聚變、③衰變、④核裂變D. ①衰變、②核裂變、③人工核轉(zhuǎn)變、④核聚變【解析】Na→Mg＋e，屬于β 衰變，U＋n→Xe＋Sr＋2n，屬于核裂變，F＋He→Ne＋H，屬于人工核轉(zhuǎn)變，H＋H→He＋n，屬于核聚變．【答案】 D(2022·泰州調(diào)研)硼中子俘獲療法是腫瘤治療的新技術(shù)，其原理是進入癌細胞內(nèi)的硼核(B) 吸收慢中子，轉(zhuǎn)變成鋰核(Li) 和α粒子，釋放出γ光子．已知核反應(yīng)過程中質(zhì)量虧損為Δm，γ光子的能量為E0，硼核的比結(jié)合能為E1，鋰核的比結(jié)合能為E2，普朗克常量為h，真空中光速為c.(1) 寫出核反應(yīng)方程并求出γ光子的波長λ；(2) 求核反應(yīng)放出的能量E及氦核的比結(jié)合能E3.【答案】 (1) 核反應(yīng)方程為B＋n→Li＋He＋γ，根據(jù)E0＝h，可求得γ 光子的波長λ＝h.(2) 由質(zhì)能方程可知，核反應(yīng)中放出的能量E＝Δmc2，由能量關(guān)系可得E＝7E2＋4E3－10E1，解得E3＝. 1.(2022·常州期末)中科院近代物理所將Mg原子核加速后轟擊Am原子核，成功合成了超重元素Bh，并同時釋放出某種粒子，該粒子為(　　)A. 中子    B. 質(zhì)子    C. 電子    D. 氨核【解析】根據(jù)核反應(yīng)過程中電荷數(shù)守恒、質(zhì)量數(shù)守恒可得Mg＋Am→Bh＋4n，所以放出中子．【答案】 A 2. (2022·泰州調(diào)研)如圖所示，碳60是由60個碳原子組成的足球狀分子，科研人員把一束碳60分子以2.0×102 m/s的速度射向光柵，結(jié)果在后面的屏上觀察到條紋．已知一個碳原子質(zhì)量為1.99×10－26 kg，普朗克常量為6.63×10－34 J·s，則該碳60分子的物質(zhì)波波長約(　　)A. 1.7×10－10 m    B. 3.6×10－11 mC. 2.8×10－12 m    D. 1.9×10－18 m【解析】 設(shè)一個碳原子的質(zhì)量為m，碳60分子的動量為p＝60mv，根據(jù)德布羅意波長公式λ＝，代入數(shù)據(jù)得λ≈2.8×10－12 m，故C正確，A、B、D錯誤．【答案】 C 3. (2022·淮安調(diào)研)醫(yī)療中常用放射性同位素銦ln 產(chǎn)生γ射線，ln 是錫Sn衰變產(chǎn)生的，則(　　)A. 衰變過程一定釋放能量B. 該反應(yīng)屬于α衰變C. 改變壓力或溫度可以改變Sn的衰變快慢D. γ光子是原子核外電子由高能級向低能級躍遷時產(chǎn)生的【解析】 因為衰變過程產(chǎn)生γ射線，即要釋放能量，故A正確；由題意得衰變方程為Sn→ln ＋e，即該反應(yīng)不是α衰變，故B錯誤；因為原子核衰變的快慢與壓力或溫度等外界條件無關(guān)，故C錯誤；γ光子是衰變產(chǎn)生的新核由高能級向低能級躍遷時產(chǎn)生的，故D錯誤．【答案】 A 4. (2022·南通海門期末)小理利用如圖1所示的裝置研究光電效應(yīng)實驗，用甲、乙、丙三條可見光照射同一光電管，得到如圖2所示的三條光電流與電壓的關(guān)系曲線．下列說法中正確的是(　　)圖1　圖2  A. 同一光電管對不同單色光的極限頻率不同B. 電流表A的電流方向一定是a流向bC. 甲光對應(yīng)的光電子最大初動能最大D. 如果丙光是紫光，則乙光可能是黃光【解析】 光電管的極限頻率由光電管本身決定，與入射光的顏色無關(guān)，A錯誤；光電子從光電管的陰極K逸出，流過電流表A的電流方向為a到b，B正確；由圖知乙光照射光電管對應(yīng)的遏止電壓最大，即乙光對應(yīng)的光電子的最大初動能最大，C錯誤；丙光對應(yīng)的遏止電壓比乙光小，光電子的最大初動能較小，根據(jù)光電效應(yīng)方程有Ekm＝hν－W0，可知丙光的頻率較小，如果丙光是紫光，則乙光不可能是黃光，D錯誤．【答案】 B 

相關(guān)學案

2024屆高考：自編口訣快速記住原子物理知識 (2)學案：

這是一份2024屆高考：自編口訣快速記住原子物理知識 (2)學案，共10頁。學案主要包含了機械振動，機械波，光學，電磁振蕩，相對論，實驗等內(nèi)容，歡迎下載使用。

2024屆高考：自編口訣快速記住原子物理知識 (1)學案：

這是一份2024屆高考：自編口訣快速記住原子物理知識 (1)學案，共4頁。

2023屆高考物理二輪復(fù)習專題五第3講熱學學案：

這是一份2023屆高考物理二輪復(fù)習專題五第3講熱學學案，共15頁。

英語朗讀寶

相關(guān)學案 更多

2023屆高考物理二輪復(fù)習專題五第2講光學學案

2023屆高考物理二輪復(fù)習專題五第2講光學學案
2023屆高考物理二輪復(fù)習專題五第1講機械振動與機械波學案

2023屆高考物理二輪復(fù)習專題五第1講機械振動與機械波學案
【備戰(zhàn)2023】高考物理選擇題專項訓(xùn)練學案——原子物理

【備戰(zhàn)2023】高考物理選擇題專項訓(xùn)練學案——原子物理
專題13.2 原子物理-2021年高考物理一輪復(fù)習考點掃描學案

專題13.2 原子物理-2021年高考物理一輪復(fù)習考點掃描學案
資料下載及使用幫助
版權(quán)申訴
版權(quán)申訴
若您為此資料的原創(chuàng)作者，認為該資料內(nèi)容侵犯了您的知識產(chǎn)權(quán)，請掃碼添加我們的相關(guān)工作人員，我們盡可能的保護您的合法權(quán)益。
入駐教習網(wǎng)，可獲得資源免費推廣曝光，還可獲得多重現(xiàn)金獎勵，申請 精品資源制作， 工作室入駐。
版權(quán)申訴二維碼
高考專區(qū)
歡迎來到教習網(wǎng)
  • 900萬優(yōu)選資源，讓備課更輕松
  • 600萬優(yōu)選試題，支持自由組卷
  • 高質(zhì)量可編輯，日均更新2000+
  • 百萬教師選擇，專業(yè)更值得信賴
微信掃碼注冊
qrcode
二維碼已過期
刷新

微信掃碼，快速注冊

手機號注冊
手機號碼

手機號格式錯誤

手機驗證碼 獲取驗證碼

手機驗證碼已經(jīng)成功發(fā)送，5分鐘內(nèi)有效

設(shè)置密碼

6-20個字符，數(shù)字、字母或符號

注冊即視為同意教習網(wǎng)「注冊協(xié)議」及「隱私條款」
QQ注冊
手機號注冊
微信注冊

注冊成功

返回
頂部