光电效应和原子

1、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109 s.二、光电效应方程1基本物理量(1)光子的能量h，其中h6.626×1034 J·s(称为普朗克常量)(2)逸出功：使电子脱离某

2、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：EkhW0.三、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四、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，p为运动物体的动量，h为普朗克常量,1.光电效应实验中，下列表述正确的是()A光照时间越

3、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2用波长为2.0×107m的紫外线照射钨的表面，释放出来的光电子中最大初动能是4.7×1019J.由此可知，钨的极限频率是(普朗克常量h6.63×1034 J·s，光速c3.0×108 m/s，结果取两位有效数字)()A5.5×1014HzB7.9×1014HzC9.8×1014HzD1.2×1015Hz3有关光的本性的说法正确的是()A关于光的本性，牛顿提出了“微粒说”，惠更斯提出了“波动说”，爱因

4、斯坦提出了“光子说”，它们都圆满地说明了光的本性B光具有波粒二象性是指：既可以把光看成宏观概念上的波，也可以看成宏观概念上的粒子C光的干涉、衍射现象说明光具有波动性，光电效应说明光具有粒子性D在光的双缝干涉实验中，如果光通过双缝时显出波动性，如果光只通过一个缝时显出粒子性4(2013·高考江苏卷)如果一个电子的德布罗意波长和一个中子的相等，则它们的_也相等()A速度B动能C动量D总能量学生用书P248P249光电效应规律的理解区分光电效应中的五组概念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，

5、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

6、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

7、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错误答案AD1入射光照射到某金属表面上发生光电效应，若入射光的强度减弱，而频率保持不变，则()A从光照至金属表面上到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将减小C单位时间内从金属表面逸出的光电子数目将减小D有可能不发生光电效应答案：C光电效应方程及图象问题1爱因斯坦光电效应方程EkhW0h：光电子的能量W0：逸出功，即从金属表面直接飞出的光电子克服正电荷引力所做的功Ek：光电子的最大初动能2图象分析图象名称图线形状由图线直

8、接(间接) 得到的物理量最大初动能Ek与入射光频率的关系图线极限频率：0逸出功：W0|E|E普朗克常量：图线的斜率kh遏止电压Uc与入射光频率的关系图线截止(极限)频率：0遏止电压Uc：随入射光频率的增大而增大普朗克常量：hke(k为斜率，e为电子电量)频率相同、光强不同时，光电流与电压的关系遏止电压：Uc饱和光电流：Im(电流的最大值) 最大初动能：EkmeUc频率不同，光强相同时，光电流与电压的关系遏止电压：Uc1、Uc2饱和光电流：电流最大值最大初动能Ek1eUc1，Ek2eUc2(2013·高考浙江自选模块)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

9、示已知普朗克常量h6.63×1034J·s.(1)图甲中电极A为光电管的_(填“阴极”或“阳极”)；(2)实验中测得铷的遏止电压Uc与入射光频率之间的关系如图乙所示，则铷的截止频率c_Hz，逸出功W0_J；(3)如果实验中入射光的频率7.00×1014Hz，则产生的光电子的最大初动能Ek_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c为5.15×1014Hz，逸出功W0hc6.63×1034×5.15×1014J3.41×1019J.(3)当入射光的频率为7.00

10、×1014Hz时，由Ekhhc得，光电子的最大初动能为Ek6.63×1034×(7.005.15)×1014J1.23×1019J.答案(1)阳极(2)5.15×1014(5.125.18)×1014均视为正确3.41×1019(3.393.43)×1019均视为正确(3)1.23×1019(1.211.25)×1019均视为正确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

11、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解析：选B.由图象知，甲、乙光对应的遏止电压相等，由eUcEk和hW0Ek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hcW0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错误学生用书P249对波粒二象性理解不透彻造成错误范例物理学家做了一个有趣的实验：在双缝干涉实验中，在光屏处放上照相底片，若减弱光的强度，使光子只能一个一个地通过狭缝实验结果表明，如果曝光

12、时间不太长，底片上只能出现一些不规则的点子；如果曝光时间足够长，底片上就会出现规则的干涉条纹对这个实验结果下列认识正确的是()A曝光时间不长时，光的能量太小，底片上的条纹看不清楚，故出现不规则的点子B单个光子的运动没有确定的轨道C干涉条纹中明亮的部分是光子到达机会较多的地方D只有大量光子的行为才表现出波动性错因分析此题易错选A，主要原因是对光是一种概率波理解不透彻造成的解析单个光子通过双缝后的落点无法预测，大量光子的落点出现一定的规律性，落在某些区域的可能性较大，这些区域正是波通过双缝后发生干涉时振幅加强的区域光具有波粒二象性，少数光子的行为表现为粒子性，大量光子的行为表现为波动性所以正确选项

13、为B、C、D.答案BCD真知灼见微观粒子中的粒子性与宏观概念中的粒子性不同，通俗地讲，宏观粒子运动有确定的轨道，能预测，遵守经典物理学理论，而微观粒子运动轨道具有随机性，不能预测，也不遵守经典物理学理论；微观粒子的波动性与机械波也不相同，微观粒子波动性是指粒子到达不同位置的机会不同，遵守统计规律，所以这种波叫概率波学生用书P249P250一 高考题组1(2013·高考上海卷)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：选C.锌板在紫外线的照射下产生了光电效应，说明锌板上有光电子飞出，所以锌板带正

14、电，C正确，A、B、D错误2. (2010·高考天津卷)用同一光电管研究a、b两种单色光产生的光电效应，得到光电流I与光电管两极间所加电压U的关系如图则这两种光()A照射该光电管时a光使其逸出的光电子最大初动能大B从同种玻璃射入空气发生全反射时，a光的临界角大C通过同一装置发生双缝干涉，a光的相邻条纹间距大D通过同一玻璃三棱镜时，a光的偏折程度大解析：选BC.由图可知b光照射时对应遏止电压Uc2大于a光照射时的遏止电压Uc1.因qUmv2，而hW0mv2，所以b光照射时光电子最大初动能大，A错，且可得b>a，b<a，故D错，C对b光折射率大于a光折射率，所以a光临界角大，

15、B对3. (2013·高考北京卷)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

16、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)()AU BUCU2hW DU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：Ue0mv由光电效应方程得：nhmvW(n2,3,4)由式解得：U(n2,3,4)，故选项B正确二 模拟题组4(2014·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

17、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项不正确5(2014·揭阳模拟)如图甲所示，合上开关，用光子能量为2.5 eV的一束光照射阴极K，发现电流表读数不为零调节滑动变阻器，发现当电压表读数小于0.60 V时，电流表读数仍不为零，当电压表读数大于或等于0.60 V时，电流表读数为零把电路改为图乙，当电压表读数为2 V时，电子到达阳极时的最大动能为()A0.6 e

18、V B1.9 eVC2.6 eV D4.5 eV解析：选C.光子能量h2.5 eV的光照射阴极，电流表读数不为零，则能发生光电效应，由光电效应方程hmvW，当电压表读数大于等于0.6 V时，电流表读数为零，则电子不能到达阳极，由动能定理eUmv知，最大初动能mveU0.6 eV，对图乙当电压表读数为2 V时，电子到达阳极的最大动能EkmveU0.6 eV2 eV2.6 eV，故C正确单独成册一、选择题1下列说法正确的是()A有的光是波，有的光是粒子B光子与电子是同样的一种粒子C光的波长越长，其波动性越显著；波长越短，其粒子性越显著D射线具有显著的粒子性，而不具有波动性答案：C2根据爱因斯坦光子

19、说，光子能量E等于(h为普朗克常量，c、为真空中的光速和波长)()AhBhCh D.解析：选A.根据Eh、得：Eh，故A对3(2012·高考上海卷)在光电效应实验中，用单色光照射某种金属表面，有光电子逸出，则光电子的最大初动能取决于入射光的()A频率 B强度C照射时间 D光子数目答案：A4用极微弱的可见光做双缝干涉实验，随着时间的增加，在屏上先后出现如图甲、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用紫外光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，

20、故A、B正确；同时也表明光波是一种概率波，故D也正确；紫外光本质和可见光本质相同，也可以发生上述现象，故C错误5如图所示，一验电器与锌板相连，现用一紫外线灯照射锌板，关灯后指针仍保持一定偏角，下列判断中正确的是()A用一带负电(带电量较少)的金属小球与锌板接触，则验电器指针偏角将增大B用一带负电(带电量较少)的金属小球与锌板接触，则验电器指针偏角将减小C使验电器指针回到零后，改用强度更大的紫外线灯照射锌板，验电器指针偏角将比原来大D使验电器指针回到零后，改用强度更大的红外线灯照射锌板，验电器指针一定偏转解析：选BC.根据光电效应的原理可知锌板带正电，用带负电的小球与锌板接触会中和一部分锌板上的

21、电荷，使锌板上的电荷量减少，同时验电器上的电荷量也减少，所以验电器指针偏角将减小，B正确，A错误；使验电器的指针回到零后，改用强度更大的紫外线灯照射锌板，会有更多的电子从锌板逸出，锌板带的电荷量更多，验电器张角更大，C正确；改用红外线照射，不发生光电效应，D错6. (2014·郑州模拟)甲、乙两种金属发生光电效应时，光电子的最大初动能与入射光频率间的函数关系分别如图中的、所示下列判断正确的是()A与不一定平行B乙金属的极限频率大C图象纵轴截距由入射光强度判定D、的斜率是定值，与入射光和金属材料均无关系答案：BD7(2012·高考北京卷)“约瑟夫森结”由超导体和绝缘体制成若在

22、结两端加恒定电压U，则它会辐射频率为的电磁波，且与U成正比，即kU.已知比例系数k仅与元电荷e的2倍和普朗克常量h有关你可能不了解此现象的机理，但仍可运用物理学中常用的方法，在下列选项中，推理判断比例系数k的值可能为()A. B.C2he D.解析：选B.由kU，又题目中提到元电荷e和普朗克常量h，可联想到能量，即列出相关等式qUh，进而比较kU，得出kq/h，再结合题意可知，k2e/h，故选项B对8如图所示是光电管的原理图，已知当有波长为0的光照到阴极K上时，电路中有光电流，则()A若换用波长为1(1>0)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2(2<0)的光照射阴

23、极K时，电路中一定有光电流C增加电路中电源电压，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解析：选B.用波长为0的光照射阴极K，电路中有光电流，说明入射光的频率大于金属的极限频率，换用波长为1的光照射阴极K，因为1>0，根据可知，波长为1的光的频率不一定大于金属的极限频率，因此不一定能发生光电效应现象，A错误；同理可以判断，B正确；光电流的大小与入射光的强度有关，在一定频率与强度的光照射下，光电流与电压之间的关系为：开始时，光电流随电压U的增加而增大，当U增大到一定程度时，光电流达到饱和值，这时即使再增大U，在单位时间内也不可能有更多的光电子定向移动，光电流也就不会

24、再增加，即饱和光电流是在一定频率与强度的光照射下的最大光电流，增大电源电压，若光电流达到饱和值，则光电流也不会增大，C错误；将电源极性反接，若光电子的最大初动能大于光电管两极间电场力做的功，电路中仍有光电流产生，D错误9. 研究光电效应的电路如图所示，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UAK的关系图象中，正确的是()解析：选C.由爱因斯坦光电效应方程EkhW0和动能定理eUc0Ek可得Uc，遏止电压Uc与入射光的频率有关，与光强无关由发生光电效应的规律可知，光电流与光的强度有关，光越强

25、，光电流越强，所以选项C正确10.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，普朗克常量h6.63×1034J·s，由图可知()A该金属的极限频率为4.3×1014HzB该金属的极限频率为5.5×1014HzC该金属的逸出功为2.85×1019JD该图线斜率的倒数表示普朗克常量解析：选AC.由光电效应方程EkmhW0知该图线的斜率为普朗克常量，图线与横轴交点的横坐标为金属的极限频率0，即04.3×1014Hz，A选项正确，B、D选项均错误；金属的逸出功W0h06.63×1034×4.

26、3×1014J2.85×1019J，C选项正确二、非选择题11紫光在真空中的波长为4.5×107 m，问：(1)紫光光子的能量是多少？(2)用它照射极限频率为04.62×1014 Hz的金属钾能否产生光电效应？若能产生，则光电子的最大初动能为多少？(h6.63×1034 J·s)解析：(1)Ehh4.42×1019 J.(2)6.67×1014 Hz，因为>0，所以能产生光电效应光电子的最大初动能为EkmhW0h(0)1.36×1019 J.答案：(1)4.42×1019 J(2)能1.3

27、6×1019 J12.如图所示，当开关S断开时，用光子能量为2.5 eV的一束光照射阴极P，发现电流表读数不为零合上开关，调节滑动变阻器，发现当电压表读数小于0.60 V时，电流表读数仍不为零；当电压表读数大于或等于0.60 V时，电流表读数为零(1)求此时光电子的最大初动能的大小；(2)求该阴极材料的逸出功解析：设用光子能量为2.5 eV的光照射时，光电子的最大初动能为Ekm，阴极材料逸出功为W0当反向电压达到U00.60 V以后，具有最大初动能的光电子达不到阳极，因此eU0Ekm由光电效应方程知EkmhW0由以上二式得Ekm0.6 eV，W01.9 eV.答案：(1)0.6 eV

28、(2)1.9 eV第三节原子与原子核学生用书P250P251一、原子的核式结构1粒子散射实验的结果绝大多数粒子穿过金箔后，基本上仍沿原来的方向前进，但少数粒子发生了大角度偏转，极少数粒子的偏转超过了90°，有的甚至被撞了回来，如图所示2原子的核式结构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二、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hEmEn

29、.(h是普朗克常量，h6.626×1034 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4氢原子的能级、能级公式(1)氢原子的能级图(如图所示)(2)氢原子的能级和轨道半径氢原子的能级公式：EnE1(n1,2,3，)，其中E1为基态能量，其数值式为E113.6 eV.氢原子的半径公式：rnn2r1(n1,2,3，)，其中r1为基态半径，又称玻尔半径，其数值为r10.53×1010 m.三、天然放射现象、原子核的组成1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，首先由贝克勒尔发

30、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，分别是射线、射线、射线2原子核(1)原子核的组成原子核由质子和中子组成，质子和中子统称为核子原子核的核电荷数质子数，原子核的质量数质子数中子数(2)同位素：具有相同质子数、不同中子数的原子，在元素周期表中的位置相同，同位素具有相同的化学性质四、原子核的衰变和半衰期1原子核的衰变(1)原子核放出粒子或粒子，变成另一种原子核的变化称为原子核的衰变(2)分类衰变：XYHe衰变：XYe2半衰期(1)定义：放射性元素的原

31、子核有半数发生衰变所需的时间(2)衰变规律：NN0t/、mm0t/(3)影响因素：由原子核内部因素决定，跟原子所处的物理化学状态无关五、核力、结合能、质量亏损、核反应1核力(1)定义：原子核内部，核子间所特有的相互作用力(2)特点：核力是强相互作用的一种表现；核力是短程力，作用范围在1.5×1015 m之内；每个核子只跟它的相邻核子间才有核力作用2核能(1)结合能核子结合为原子核时放出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(2)比结合能定义：原子核的结合能与核子数之比，称做比结合能，也叫平均结合能特点：不同原子核的比结合能不同，原子核的比结合能越大，表示原

32、子核中核子结合得越牢固，原子核越稳定3质能方程、质量亏损爱因斯坦质能方程Emc2，原子核的质量必然比组成它的核子的质量和要小m，这就是质量亏损由质量亏损可求出释放的核能Emc2.4获得核能的途径(1)重核裂变；(2)轻核聚变5核反应(1)遵守的规律：电荷数守恒、质量数守恒(2)反应类型：衰变、人工转变、重核裂变、轻核聚变,1.下列说法正确的是()A汤姆孙首先发现了电子，并测定了电子电荷量，且提出了“枣糕”式原子模型B卢瑟福做粒子散射实验时发现绝大多数粒子穿过金箔后基本上仍沿原来的方向前进，只有少数粒子发生大角度偏转C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D卢瑟福提出了

33、原子“核式结构”模型，并解释了粒子发生大角度偏转的原因2(1)氢原子的部分能级如图所示，已知可见光的光子能量在1.62 eV到3.11 eV之间由此可推知，氢原子()A从高能级向n1能级跃迁时发出的光的波长比可见光的短B从高能级向n2能级跃迁时发出的光均为可见光C从高能级向n3能级跃迁时发出的光的频率比可见光的高D从n3能级向n2能级跃迁时发出的光为可见光(2)大量氢原子处于不同能量激发态，发生跃迁时放出三种不同能量的光子，其能量值分别是：1.89 eV,10.2 eV,12.09 eV.跃迁发生前这些原子分布在_个激发态能级上，其中最高能级的能量值是_eV(基态能量为13.6 eV)3天然放

34、射性元素放出的三种射线的穿透能力实验结果如图所示，由此可推知()A来自于原子核外的电子B的电离作用最强，是一种电磁波C的电离作用较强，是一种电磁波D的电离作用最弱，属于原子核内释放的光子41.核电站泄漏的污染物中含有碘131和铯137.碘131的半衰期约为8天，会释放射线；铯137是铯133的同位素，半衰期约为30年，发生衰变时会辐射射线下列说法正确的是()A碘131释放的射线由氦核组成B铯137衰变时辐射出的光子能量小于可见光光子能量C与铯137相比，碘131衰变更慢D铯133和铯137含有相同的质子数42.一块含铀的矿石质量为M，其中铀元素的质量为m，铀发生一系列衰变，最终生成物为铅，已知

35、铀的半衰期为T，那么下列说法中正确的是()A经过2个半衰期后，这块矿石中基本不再含有铀B经过2个半衰期后，原来所含的铀元素的原子核有发生了衰变C经过3个半衰期后，其中铀元素的质量还剩D经过1个半衰期后该矿石的质量剩下51.氦原子核由两个质子与两个中子组成，这两个质子之间存在着万有引力、库仑力和核力，则3种力从大到小的排列顺序是()A核力、万有引力、库仑力B万有引力、库仑力、核力C库仑力、核力、万有引力D核力、库仑力、万有引力52.(2014·扬州中学模拟)根据新华社报道，由我国自行设计、研制的世界上第一套全超导核聚变实验装置，又称“人造太阳”，已完成了首次工程调试，下列关于“人造太阳

36、”的说法正确的是()A“人造太阳”的核反应方程是HHHenB“人造太阳”的核反应方程是UnBaKr3nC“人造太阳”释放的能量大小计算公式是Emc2D“人造太阳”核能大小计算公式是Emc2学生用书P252P254氢原子能级及能级跃迁1原子跃迁的条件(1)原子跃迁条件hEmEn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

37、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(EEmEn)，均可使原子发生能级跃迁2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(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如图所示为氢原子的能级示意

38、图，一群氢原子处于n3的激发态，在向较低能级跃迁的过程中向外发出光子，用这些光照射逸出功为2.49 eV的金属钠，则这群氢原子能发出_种频率不同的光，其中从n3能级跃迁到n1能级所发出的光波长最_，金属钠表面所发出的光电子的初动能最大值为_eV.解析(1)N3(条)，能发出3条频率不同的光(2)由n3能级向低能级跃迁时，可以发出3种频率不同的光，其中从n3能级跃迁到n1能级所发出的光波长最短(3)光子的最大能量EE3E11.51 eV(13.6 eV)12.09 eV.光电子的最大初动能EkmEW012.09 eV2.49 eV9.6 eV.答案3短9.6总结提升(1)能级之间跃迁时放出的光子

39、频率是不连续的(2)能级之间发生跃迁时放出(吸收)光子的频率由hEmEn求得若求波长可由公式c求得(3)一个氢原子跃迁发出可能的光谱线条数最多为(n1)(4)一群氢原子跃迁发出可能的光谱线条数的两种求解方法用数学中的组合知识求解：NC.利用能级图求解：在氢原子能级图中将氢原子跃迁的各种可能情况一一画出，然后相加1(2014·南昌模拟)如图所示为氢原子的能级图，已知可见光的光子能量范围为1.62 eV3.11 eV，锌板的电子逸出功为3.34 eV，那么对氢原子在能级跃迁过程中发射或吸收光子的特征认识正确的是()A用氢原子从高能级向基态跃迁时发射的光照射锌板一定不能产生光电效应现象B用

40、能量为11.0 eV的自由电子轰击，可使处于基态的氢原子跃迁到激发态C处于n2能级的氢原子能吸收任意频率的紫外线D处于n3能级的氢原子可以吸收任意频率的紫外线，并且使氢原子电离E用波长为60 nm的伦琴射线照射，可使处于基态的氢原子电离出自由电子解析：选BDE.氢原子从高能级向基态跃迁时发射的光子能量大于锌板电子的逸出功3.34 eV，锌板能发生光电效应，A错误；n2能级的轨道能量为3.4 eV，紫外线的最小能量为3.11 eV，则该氢原子只能吸收特定波段的紫外线，C错误氢原子的能量及其变化1原子能量：EnEknEpn，随n(r)增大而增大，其中E113.6 eV.2电子动能：电子绕氢原子核运

41、动时静电力提供向心力，即km，所以Eknk，随n(r)增大而减小3电势能：通过库仑力做功判断电势能的增减当n减小，即轨道半径减小时，库仑力做正功，电势能减小；反之，n增大，即轨道半径增大时，电势能增加氢原子在基态时轨道半径r10.53×1010 m，能量E113.6 eV，求氢原子处于基态时：(1)电子的动能；(2)原子的电势能；(3)用波长是多少的光照射可使其电离？解析(1)设处于基态的氢原子核外电子速度为v1，则：k.所以电子动能Ek1mv eV13.6 eV.(2)因为E1Ek1Ep1，所以Ep1E1Ek113.6 eV13.6 eV27.2 eV.(3)设用波长为的光照射可使

42、氢原子电离：0E1.所以 m9.14×108 m.答案(1)13.6 eV(2)27.2 eV(3)9.14×108 m2按照玻尔原子理论，氢原子中的电子离原子核越远，氢原子的能量_(选填“越大”或“越小”)已知氢原子的基态能量为E1(E1<0)，电子质量为m，基态氢原子中的电子吸收一频率为的光子被电离后，电子速度大小为_(普朗克常量为h)解析：电子离原子核越远电势能越大，原子能量也就越大；根据动能定理有，hE1mv2，所以电离后电子速度为 .答案：越大原子核的衰变半衰期1衰变、衰变的比较衰变类型衰变衰变衰变方程XYHeXYe衰变实质2个质子和2个中子结合成一个整体射

43、出1个中子转化为1个质子和1个电子2H2nHenHe匀强磁场中轨迹形状衰变规律电荷数守恒、质量数守恒、动量守恒2.半衰期(1)半衰期的计算：根据半衰期的概念，可总结出公式N余N原t/，m余m原t/.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，表示半衰期(2)半衰期的理解：半衰期是表示放射性元素衰变快慢的物理量，同一放射性元素具有的衰变速率一定，不同的放射性元素半衰期不同，有的差别很大(3)适用条件：半衰期是一个统计规律，是对大量的原子核衰变规律的总结，对于一个特定的原子核，无法确定何时发生衰变(1)关于放射性元

44、素的半衰期，下列说法正确的有()A是原子核质量减少一半所需的时间B是原子核有半数发生衰变所需的时间C把放射性元素放在密封的容器中，可以减小放射性元素的半衰期D可以用来测定地质年代、生物年代等(2)某考古队发现一古生物骸骨考古专家根据骸骨中C的含量推断出了该生物死亡的年代已知此骸骨中C的含量为活着的生物体中C的1/4，C的半衰期为5 730年该生物死亡时距今约_年解析(1)原子核衰变后变成新核，新核与未衰变的核在一起，故半衰期并不是原子核的数量、质量减少一半，A错，B对；衰变快慢由原子核内部因素决定，与原子所处的物理状态或化学状态无关，常用其测定地质年代、生物年代等，故C错，D对(2)根据公式m

45、m0(其中m、m0分别是现在与原来的质量，t为距今的时间，为半衰期)得所以t11 460年答案(1)BD(2)11 4603目前，在居室装潢中经常用到花岗岩、大理石等装饰材料，这些岩石都不同程度地含有放射性元素下列有关放射性知识的说法中正确的是()A.U衰变成Pb要经过6次衰变和8次衰变B氡的半衰期为3.8天，若有16个氡原子核，经过7.6天后一定只剩下4个氡原子核C放射性元素发生衰变时所释放出的电子是原子核内的中子转化为质子时产生的D射线与射线一样是电磁波，但穿透本领远比射线弱解析：选AC.发生衰变的次数为8(次)，发生衰变的次数为8×2(9282)6(次)，故A正确半衰期是对大量

46、放射性原子核而言，对少数放射性原子核并不适用，故B错误中子衰变方程为：nHe，故C正确射线是电子，D错核反应类型与核反应方程1核反应的四种类型：衰变、人工转变、裂变和聚变2核反应过程一般都是不可逆的，所以核反应方程只能用单向箭头连接并表示反应方向，不能用等号连接3核反应的生成物一定要以实验为基础，不能凭空只依据两个守恒规律杜撰出生成物来写核反应方程4核反应遵循质量数守恒而不是质量守恒，核反应过程中反应前后的总质量一般会发生变化5核反应遵循电荷数守恒(1)关于核衰变和核反应的类型，下列表述正确的有()A.UThHe是衰变B.NHeOH 是衰变C.HHHen 是轻核聚变D.SeKr2e 是重核裂变

47、(2)现有四个核反应：A.HHHen B.UnXKr3nC.NaMge D.HeBeCn_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求B中X的质量数和中子数解析(1)A为衰变，B为原子核的人工转变，C为轻核聚变，D为衰变，故A、C正确(2)D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X的质量数为：(2351)(893)144X的质子数为：923656X的中子数为：1445688.答案(1)AC(2)DBA144884(2013·高考上海卷)放射性元素Po衰变为Pb，此衰变过程的核反应方程是_；

48、用此衰变过程中发出的射线轰击F，可得到质量数为22的氖(Ne)元素和另一种粒子，此核反应过程的方程是_解析：根据核反应中的质量数、电荷数守恒规律，可以求出新生射线为He，另一粒子为H.方程式中一定要使用箭头，不能用等号答案：PoPbHeHeFNeH有关核能的计算1应用质能方程解题的流程图(1)根据Emc2计算，计算时m的单位是“kg”，c的单位是“m/s”，E的单位是“J”(2)根据Em×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m的单位是“u”，E的单位是“MeV”2利用质能方程计算核能时，不能用质量数代替质量进行计算假设两个氘核在一直线

49、上相碰发生聚变反应生成氦的同位素和中子，已知氘核的质量是2.0136 u，中子的质量是1.0087 u，氦核同位素的质量是3.0150 u.(1)聚变的核反应方程式是_，在聚变核反应中释放出的能量为_MeV(保留两位有效数字)(2)若氚核和氦核发生聚变生成锂核，反应方程式为HHeLi，已知各核子比结合能分别为EH1.112 MeV、EHe7.075 MeV、ELi5.603 MeV，试求此核反应过程中释放的核能解析(1)根据题中条件，可知核反应方程式为HHHen.核反应过程中的质量亏损：m2mD(mHemn)2×2.0136 u(3.01501.0087) u3.5×103

50、 u.由于1 u的质量与931.5 MeV的能量相对应，所以氘核聚变时放出的能量：E3.5×103×931.5 MeV3.3 MeV.(2)H和He分解成7个核子所需的能量为E13×1.112 MeV4×7.075 MeV31.636 MeV7个核子结合成Li，释放的能量为E27×5.603 MeV39.221 MeV所以此核反应过程中释放的核能为EE2E139.221 MeV31.636 MeV7.585 MeV.答案(1)HHHen3.3(2)7.585 MeV5已知氦原子的质量为MHe u，电子的质量为me u，质子的质量为mp u，中子

51、的质量为mn u，u为原子质量单位，且由爱因斯坦质能方程Emc2可知：1 u对应于931.5 MeV的能量，若取光速c3×108 m/s，则两个质子和两个中子聚变成一个氦核，释放的能量为()A2(mpmn)MHe×931.5 MeVB2(mpmnme)MHe×931.5 MeVC2(mpmnme)MHe·c2 JD2(mpmn)MHe·c2 J答案：B学生用书P254核反应中的动量和能量问题该得的分一分不丢！(1)RnPoHe.(2分)(2)质量亏损m222.086 63 u4.002 6 u218.076 6 u0.007 43 u(1分)E

52、mc20.007 43×931.5 MeV6.92 MeV.(1分)(3)设粒子、钋核的动能分别为Ek、Ek钋，动量分别为p、p钋，由能量守恒定律得：EEkEk钋E(1分)不计光子的动量，由动量守恒定律得：0pp钋(1分)又Ek，故EkEk钋2184(2分)联立解得Ek钋0.12 MeV，Ek6.71 MeV.(1分)答案(1)RnPoHe(2)6.92 MeV(3)0.12 MeV6.71 MeV总结提升(1)在动量守恒方程中，各质量都可用质量数表示(2)只有利用Emc2时，才考虑质量亏损，在动量和能量守恒方程中，不考虑质量亏损(3)注意比例运算求解学生用书P254P255一 高考题组1(2013·高考天津卷)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射线、射线、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：选C.原子核发生衰变时遵守电荷数守恒和质量数守恒，而非质量守恒，选项A错误；、射线的实质是高速运动的氦原子核、电子流和光子，选项B错误；根据玻尔理论，氢原子从激发态向基态跃迁时，只能辐射特定频率的光子，满足hEmE1，选项C正确；根据爱因斯坦光电效应方程EkmhW知，光电子的动能与入射光的频率有关，选项D错误2. (