物理二轮(山东专用)学案：专题7光电效应原子结构原子核Word版含解析

1、- - ZHUANTIQI析考情明考向1专题匕光电效应原子结构原子核考情分析透视命题规律一、构建体系透析考情思维导图考情分析E =Av才光电效应方程-mV=hv-JJ；玻尔模型T极限频率定态光电效应原子结构原子核十条假设一跃迁f轨道衰变：iXf 纪Y+ :He)天然放射现象L三种射线半哀期卜人工 转变一B 衰变：；X fz4Y7e ),辐射公式以=%6)T一g直卜由原子核本号决定厂|质子的发现当N UHc-；。MHT中子的发现：？Be，He-jC fn放射性同位素:盆Al TH1轴+标gP-Si4?eL高考对本专题的考查， 题型都以选择题为主，命 题点多集中在光电效应、 能级跃迁、核反应方程、

2、 核能的计算上，难度不大, 多以识记型为主。2 选择题的命题思想为一 般为考查某一知识点，有 时也会考查几个小知识点 的综合性分析或计算，如 2020山东卷第2题考查原 子核的衰变和对电流的理 解与计算，而2020年天津 卷第1题则考查了对经典 实验现象的理解。3.预计在2021年高考中， 仍会以基本知识点综合为 主，备考复习中要关注教 材中常见实验现象结论及 理论解释，加强基本概念、 规律的理解和记忆。核反 应与动量守恒相结合的题 目也应该引起足够的重 视.*质能方程:=mn)a轨道量子化假设：氢原子的电子轨道半径为=/门(=1, 2, 3,)，为量子数。.定态间的跃迁满足能级差(1)从低能

3、级(小)上邑高能级(/?大)一吸收能量，加=瓦火一&小.抒讦(2)从高能级(人)=-低能级(小)一放出能量，加=最大一及小.氢原子电离电离态：=8, E=0o基态一电离态:Es=0-(-13.6eV)= 13.6eVo=2一电离态：E =02=3.4 eVc如吸收能量足够大，克服电离能后，获得自由的电子还具有动能。典例1 (2020.河南重点中学5月联考)如图所示为氢原子的能级图，下列说法正确的是00.54-0.85-1.5123.4013.6A.欲使处于基态的氢原子被激发，可用12.09 eV的光子照射B.处于=1能级的氢原子可以吸收13 eV的光子的能量C.当氢原子从=5能级跃迁到=2能级

4、时，要吸收光子D. 一群处于=4能级的氢原子向低能级跃迁，辐射的光子频率最多有12种解析根据玻尔理论，用12.09 eV的光子照射时，吸收光子后氯原子的能量为- 13.6 eV + 12.09 eV=-1.51 eV,所以能从基态发生跃迁，跃迂到 =3能级，选项A正确：由于氢原子 的熊级图中，不存在能量为13 eV的能级差，所以处于 =1能级的氢原子不可能吸收13 eV 的光子的能量，选项B错误；氢原子从高能级跃迁到低能级时，放出光子，选项C错误；根 据Cm=6可知，一群处于=4能级的氢原子向低能级跃迂，辐射的光子频率最多有6种，选 项D错误。答案I A易错警示能级跃迁问题的四点注意（1）一群

5、氢原子处于量子数为/?的激发态时，可能辐射出的光谱线条数为N=G=?如典例中D选项）。（2）一个氢原子处于量子数为的激发态时，最多可辐射出条光谱线。（3）氢原子在商定态间跃迁时，入射光子的能量必须等于两定态的能量差才会被吸收。（4）如果氢原子的跃迁是吸收实物粒子的动能发生的，只要其动能大于（或等于）两能级间的能量 差即可。跟踪训练1.（2020安徽芜湖5月联考）某红外测温仪的原理是：被测物体辐射的电磁波只有红外线可被 该测温仪捕捉，并转变成电信号,图为氢原子能级示意图，已知红外线单个光子能量的最大 值为l.62eV,当大量处于第4能级的氢原子向较低能级跃迁时，所姐射出的光子中能被红外 测温仪捕

6、捉到不同频率的光子种类有（）nE/eV TOC o 1-5 h z 0004一0 8531.512-3.40-13.6A. 1种B. 2种C. 3种D. 4种解析：当大量处于第4能级的氯原子向较低能级跃it时，根据题意可知只有从4-3跃迁产生 的光子能量符合条件，即 一=-0.85eV-（- 1.51）eV=0.66eV”）的光照射该材料，逸出光电子的最大初动能为ch，解析：根据上=%?*=加一加0,得可知，=，则普朗克常量为力=，所用 材料的逸出功为Wo=/?vo=cg）,选项A正确，B错误；用频率低于“）的光照射该材料，无论 光照多么强，也不能发生光电效应，选项C错误：用频率为仪的光照射该

7、材料，逸出光 电子的最大初动能为最端=加一加o=chcHo,选项D错误。答案：A7.（多选）（2020陕西西安第一中学高三模拟）研究光电效应规律的实验装置如图所示，以频率 为y的光照射光电管阴极K时，有光电子产生。由于光电管K、A间加的是反向电压，光电 子从阴极K发射后将向阳极A做减速运动。光电流，由图中电流G测出，反向电压U由电压表V测出，当电流计的示数恰好为零时, 光电效应实验规律的图像中，正确的是（电压表的示数称为反向遏止电压U.在下列表示 ） - -A.反向电压U和频率以一定时, 光电流，与光强/的关系b.遏止电压a与频率口的关系C.光强/和频率u一定时，光D.光强I和频率一定时，光电

8、流电流i与反向电压U的关系i与产生光电子的时间的关系解析：反向电压U和频率I，一定时，发生光电效应产生的光电子数与光强成正比，则单位时 间到达阳极A的光电子数与光强也成正比，故光电流i与光强/成正比，A正确。由动能定理 知一夕&=0-E,又因反皿=加一卬0,所以=一才，可知遏止电压a与频率y是线性 关系，不是正比关系，故B错误。光强/与频率y一定时，光电流i随反向电压的增大而减小， 又据光电子动能大小的分布概率及发出后的方向性可知，C正确。由光电效应知金属中的电子 对光子的吸收是十分迅速的，时间小于10.9s, l()-9s后，光强/和频率y一定时，光电流恒 定，故D正确。答案：ACD考向三核

9、反应方程及核能的计算.核反应方程的书写(1)核反应过程一般不可逆，所以核反应方程中用“一”表示方向而不能用等号代替(2)核反应方程遵循质量数守恒、电荷数守恒，但核反应前后的总质量一般会发生变化(质量亏 损)且释放出核能，核反应的生成物一定要以实验为基础，不能只依据两个守恒规律凭空杜撰出生成物来写核 反应方程。,核衰变问题的分析1 1 i核衰变规律：，=伤)?0, N=(斜No。(2)a衰变和B衰变次数的确定方法方法一：由于。衰变不改变质量数，故可以先由质量数改变确定。衰变的次数，再根据电 荷数守恒确定B衰变的次数。方法二：设u衰变次数为x, B哀变次数为户根据质量数和电荷数守恒列方程组求解3

10、.核能的计算(1)根据爱因斯坦质能方程，用核反应亏,损的质量乘以真空中光速。的平方，即AE=加/(J)。(2)根据1原子质量单位(u)相当于931.5兆电子伏(MeV)能量，用核反应的质量亏损的原子质量 单位数乘以 931.5 MeV,即X93L5(MeV)。(3)如果核反应时释放的核能是以动能形式呈现的，则核反应过程中系统动能的增量即为释放 的核能。典例3 (2020陕西咸阳高三模拟)锯Th具有放射性，经以下连续衰变过程，最后生成稳定的 迎Pb：琢Th -磴Ra-密Ac一力ThPbo下列说法正确的是()A.需Th和密Th属于放射性同位素，其原子核内中子数相同，质子数不同B.盛Ra发生p衰变后

11、变为锣Ac,说明Ra原子核内有p粒子C./Ra的半衰期约为6.7年，将该元素掺杂到其他稳定元素中，半衰期将增大D.整个衰变过程共发生6次a衰变和4次。衰变解析I锯Th和畿Th具有相同的质子数，属于放射性同位素，其原子核内质子数相同，中子 数不同，故A错误；挑Ra发生B衰变后变为媾Ac,是 皴Ra原子核内一个中子转化为一个质 子并放出电子，并非原子核内有。粒子，故B错误：元素的半衰期不随物理和化学状态的改 变而改变，故C错误；。衰变质量数不变，故232208=4* 0| x=6,发生6次a衰变，根 据电荷数守恒可知9082=2x-y,得到v=4,故发生4次0衰变，故D正确。答案I D易错警示处理

12、核反应问题的三点注意（1力衰变伴随着a衰变或0衰变同时发生，不改变原子核的质量数与电荷数，注意质量数与质 量是两个不同的概念。衰变的快慢由原子核内部因素决定，跟原子所处的物理、化学状态无关；半衰期是统计规 律，对个别、少数原子无意义。（3）质能方程表明一定的能量和一定的质量相联系，而不是质量和能量之间相互转化。上跟踪训练（2020高考山东卷）旅核汨发生0衰变成为氮核汨c。假设含瓶材料中汨发生0衰变产生的 电子可以全部定向移动，在3.2X10, s时间内形成的平均电流为5.0X10 8 a0已知电子电荷 量为L6X10FC,在这段时间内发生。衰变的病核汜的个数为（）A. 5.0X1014B. 1

13、.0X1016C. 2.0X1016D. 1.0X1018解析：由题意知，3.2X104s内发生0衰变产生的电子的电荷量为。=5.0X1（）fx3,2X104C=1.6X10-3 C9对应的电子数；笈 =L0义10叫个）,由汨_归+汨可知，一个田核发生一次P衰变产生一个电子，故这段时间内发生。衰变的汜核的个数为1.0X 1016, 选项B正确。答案：B（2020黑龙江哈尔滨三中高三第二次模拟）下列说法正确的是（）A.在轻核聚变反应方程汨+汨一担e+X中，X表示正电子B.错U-我Ba+器Kr+2而是铀核裂变的一种反应方程C.放射性元素与不同的元素形成化合物，其半衰期不同D.比结合能越大，原子核中

14、核子结合得越牢固，原子核越稳定解析：在轻核聚变反应方程+H+汨THe+X中，X的质量数为A=2+34=1,也荷数Z=1 + 1-2=0,可知X表示中子，故A错误；铀核裂变的一种核反应方程为锣U+3n-熨Ba+皓Kr + 3和，故B错误：放射性元素的半衰期由原子核自身内部因索决定，与物质是单质还是化合 物无关，故C错误：比结合能越大，原子核中核子结合得越牢固，原子核越稳定，故D正确。 答案：D（2020高考全国卷H）笊核田 可通过一系列聚变反应释放能量，其总效果可用反应式6? H-2担e+2H+21n+43.15 MeV表示。海水中富含笊，已知1 kg海水中含有的笊核约为 L0X1CP个，若全都

15、发生聚变反应，其释放的能量与质量为M的标准煤燃烧时释放的热量相 等。已知1kg标准煤燃烧释放的热量约为2.9X107 J, 1McV= 1.6X10 j,则M约为（） A. 40 kgB. 100 kgC. 400 kgD. 1 OOolcg解析：根据核反应方程式，6个负核聚变反应可释放出43.15 MeV的能量，1 kg海水中的我核 1 0 X 10”反应释放的能量为E=6;X43.15 MeV七7.19X1（）22 MeV1.15X 1O,0 J,则相当于标准1 1SX 1O10煤的质量为媒=？ 9 乂 07 kg _400 kgo答案：C11.（多选）（2020湖南株洲高三5月检测）目前科学家正在研究用“快中子堆”技术来发电，“快 中子堆”技术发电的原理是：快中子反应堆不用赞U,而用费Pu作燃料，但在堆心燃料贽Pu 的外围放置磁U,费Pu发生裂变反应时放出来的高速中子（快中子），被装在外围再生区的赞U 吸收，赞U吸收快中子后变成提U,贽U很不稳定，很快发生。衰变变成费Pu,费Pu在裂变 产生能量的同时，又不断地将赁U变成可用燃料费Pu,核燃料越烧越多。设贽U、0粒子的质 量分别为M、江则（）A.赞Pu