高考物理(2021年)二轮复习专题五光电效应原子结构和原子核学案

1、专题五光电效应原子构造和原子核知识必备光电效应的实验规律任何一种金属都有一个极限频次，入射光的频次必定大于这个频次，才能产生光电效应。光电子的最大初动能与入射光的强度没关，只随入射光的频次增大而增大。(3)入射光照射到金属板上时，光电子的发射几乎是刹时的，一般不会高出109s。当入射光的频次大于极限频次时，光电流的强度与入射光的强度成正比。2.(2020-2021学年学科教研组精选汇编)光电效应方程12(1)光电子的最大初动能跟入射光子的能量h和逸出功W0的关系为：2mvhW0。W0极限频次：ch。最大初动能与阻挡电压的关系：EkeUc。氢原子能级图图1能级图：如图1所示。辐射条件：hEmEn

2、。(3)辐射光谱线条数：一群氢原子处于量子数为n的激发态时，可能辐射出的光谱线条数：N2n（1）Cn。2核反应(1)爱因斯坦质能方程：2。Emc(2)两种衰变：衰变：238234492U90Th2He。衰变：234234090911(3)144171人工转变：7N2He8O1H(发现质子的核反应)1(4)重核裂变：2351141921)，92U0n56Ba36Kr30n，在必然条件下(大于临界质量、高出临界体积裂变反应会连续不断地进行下去，这就是链式反应。(5)轻核聚变：21H31H42He10n(需要几百万度高温，所以又叫热核反应)。备考策略本专题察看的重点应为原子跃迁及能级问题、核反应方程

3、、核能的计算等，题型为选择题。必定切记的“3个主要实验现象”光电效应现象。粒子散射实验。天然放射现象。2.(2020-2021学年学科教研组精选汇编)必定掌握的“2类方程”衰变方程；(2)核反应方程。必定明确的“3个易错易混点”能级跃迁时吸取光子的能量和吸取实物粒子的能量是不同样的。半衰期是统计规律，对单个原子核没心义。射线是陪伴着衰变、衰变而产生的能量形式。必定掌握核能的两种计算方法书写核反计算质量利用2Emc应方程损失m计算释放的核能(1)依照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)依照Em931.5MeV计算。因1原子质量单位(u)相当于93

4、1.5MeV的能量，所以计算时的单位是“u”，E的单位是“MeV”。m光电效应能级跃迁【真题示例】(多项选择)(2017全国卷，19)在光电效应实验中，分别用频次为a、b的单色光a、b照射到同种金属上，测得相应的阻挡电压分别为U和U，光电子的最大初动能分ab别为ka和kb。h为普朗克常量。以下说法正确的选项是()EEA.若ab，则必然有UaUbB.若ab，则必然有EkaEkb2C.若UaUb，则必然有EkaEkbD.若ab，则必然有haEkahbEkb剖析由爱因斯坦光电效应方程得kmh0，由动能定理得km，若用、b单色光照EWEeUa射同种金属时，逸出功0同样。当ab时，必然有kakb，ab，

5、应选项A错误，BWEEUU正确；若UU，则必然有EkEk，应选项C正确；因逸出功同样，有W0hEkhbababaaEkb，应选项D错误。答案BC真题感悟本考点主要察看：(1)光电效应、极限频次、阻挡电压等见解；(2)光电效应规律；(3)光电效应方程；(4)察看氢原子构造；(5)联合能级图察看能级跃迁规律。展望1对光电效应规律的理解展望2光电效应方程的应用展望3氢原子能级跃迁1.某光源发出的光由不同样波长的光组成，不同样波长的光的强度如图2所示，表中给出了一些资料的极限波长，用该光源发出的光照射表中资料()图2资料钠铜铂极限波长(nm)541268196A.仅钠能产生光电子B.仅钠、铜能产生光电

6、子C.仅铜、铂能产生光电子D.都能产生光电子剖析由题图可知，该光源发出的光的波长大概在20nm到440nm之间，而三种资料中，极限频次最大的铂的极限波长是196nm，大于20nm，所以该光源能使三种资料都产生光电效3应，选项D正确。答案D2.(2020-2021学年学科教研组精选汇编)(多项选择)如图3所示是某金属在光的照射下，光电子1的最大初动能Ek与入射光的波长的倒数()的关系图象，由图象可知()图3A.图象中的0是产生光电效应的最小波长B.普朗克常量和光速的乘积hcE0C.该金属的逸出功等于E0D.若入射光的波长为3，产生的光电子的最大初动能为2E剖析图象中的0是产生光电效应的最大波长，

7、选项A错误；依照爱因斯坦光电效应方程，光电子的最大初动能k与入射光的波长的倒数1的关系图象对应的函数关系式为k1EEhc，由图象可知k0时，hcE0，选项B正确；由k1，并联合关系图象可得该WEEhcW011金属的逸出功WE，选项C错误；若入射光的波长为3，由EkhcW，解得EkhcW3EE2E，即产生的光电子的最大初动能为2E，选项D正确。答案BD3.(多项选择)(2017北京二模)图4为氢原子能级表示图的一部分，则氢原子()图4A.处于不同样能级时，核外电子在各处出现的概率是同样的B.一群氢原子从n5能级向低能级跃迁时最多能发出10种频次的光C.从n4能级跃迁到n3能级比从n3能级跃迁到n

8、2能级辐射出电磁波的波长长D.处于基态的氢原子和拥有13.6eV能量的电子发生碰撞时碰巧电离4剖析处于不同样能级时，核外电子在各处出现的概率是不同样样的，故A项错误；从n5能级hc向低能级跃迁时，最多能发出10种频次的光子，故B正确；光子能量Eh，由能级表示图知E4332，故C项正确；处于基态的氢原子若碰巧电离需要吸收13.6eV能量，因电子与氢原子碰撞时一般氢原子不会吸取电子的全部能量，故D项错误。答案BC练后检讨办理光电效应问题的两条线索光的强度大光子数目多发射光电子数多光电流大。光子频次高光子能量大产生光电子的最大初动能大。2.(2020-2021学年学科教研组精选汇编)解决氢原子能级跃

9、迁问题的三点技巧原子跃迁时，所吸取或释放的光子能量只能等于两能级之间的能量差。(2)原子电离时，所吸取的能量能够大于或等于某一能级能量的绝对值，节余能量为自由电子的动能。(3)一群原子和一个原子不同样，它们的核外电子向基态跃迁时发射光子的种类2NCnn（1）n。2衰变、核反应与核能的计算【真题示例1】(2017全国卷，15)一静止的铀核放出一个粒子衰变成钍核，衰变方2382344程为92U90Th2He，以下说法正确的选项是()A.衰变后钍核的动能等于粒子的动能B.衰变后钍核的动量大小等于粒子的动量大小C.铀核的半衰期等于其放出一个粒子所经历的时间衰变后粒子与钍核的质量之和等于衰变前铀核的质量

10、剖析静止的铀核在衰变过程中，知足动量守恒的条件，依照动量守恒定律得pp0，Th即钍核的动量和粒子的动量大小相等，方向相反，选项kp22mA错误；半衰期的定义是统计规律，关于一个粒子不合用，选项C错误；铀核在衰变过程中，陪伴着必然的能量放出，即衰变过程中有必然的质量损失，故衰变后粒子与钍核的质量之和小于衰变前铀核的质量，选项D错误。答案B5【真题示例2】(2017全国卷，17)大科学工程“人造太阳”主若是将氘核聚变反应释放的能量用来发电。氘核聚变反应方程是：22312的质量为2.(2020-2021学HHHen。已知H11201年学科教研组精选汇编)0136u，23He的质量为3.0150u，0

11、1n的质量为1.0087u，1u931MeV/c2。氘核聚变反应中释放的核能约为()A.3.7MeVB.3.3MeVC.2.(2020-2021学年学科教研组精选汇编)7MeVD.0.93MeV剖析依照质能方程，释放的核能E2m2mHmHemn0.0035u，则E0.003mc，5931MeV3.2585MeV3.3MeV，故B正确，A、C、D错误。答案B真题感悟本考点主要察看：原子核的衰变及对三种射线实质的理解和应用。半衰期、核反应方程及核能计算。展望1原子核的衰变及半衰期展望2察看三种射线的特点展望3核反应方程展望4核能的计算1.(多项选择)静止的镭原子核22688Ra经一次衰变后变成一个

12、新核Rn。则以下有关说法正确的是()A.该衰变方程为2262224He88Ra86Rn2B.若该元素的半衰期为，则经过2的时间，2kg的22688Ra中已有1.5kg已经发生了衰变C.跟着该元素样品的不断衰变，剩下未衰变的原子核22688Ra越来越少，其半衰期也变短若把该元素放到密闭的容器中，则能够减慢它的衰变速度1t剖析由镭的衰变方程2262224He，可判断A正确；由mm，可知，t288Ra86Rn220时，m0.5kg，则已经衰变的镭为m衰2kg0.5kg1.5kg，B正确；放射性元素衰变6的快慢是由原子核内部自己因素决定的，跟原子所处的化学状态和外面条件没有关系，C、D错误。答案AB2

13、.(2020-2021学年学科教研组精选汇编)如图5所示，一天然放射性物质发出三种射线，经过一个匀强电场和匀强磁场共存的地区(方向以以下图)。调整电场强度E和磁感觉强度B的大小，使得在MN上只有两个点碰到射线的照射，则下面判断正确的选项是()图5A.射到b点的必然是射线B.射到b点的必然是射线C.射到b点的必然是射线或射线D.射到b点的必然是射线剖析射线不带电，在电场和磁场中它都不受力的作用，只能射到a点，选项D错误；调整E和B的大小，既能够使带正电的射线沿直线前进，也能够使带负电的射线沿直线前进，沿直线前进的条件是电场力与洛伦兹力平衡，即qEqBv。已知粒子的速度比粒子的速度小得多，当粒子沿

14、直线前进时，速度较大的粒子向右偏转；当粒子沿直线前进时，速度较小的粒子也向右偏转，应选项C正确，A、B错误。答案C3.(多项选择)以下核反应种类正确的选项是()A.23892U23490Th24He衰变B.144171H轻核聚变72812351140941C.92U0n54Xe38Sr20n重核裂变3241轻核聚变1120剖析衰变的反应物只有一个，生成物有402He或1e；重核裂变的反应物是重核和中子，生成中等质量的核并再次放出多其中子；轻核聚变是轻核合成为中等质量的核，故属于衰变的是A；属于裂变的是C；属于聚变的是D。答案ACD723423414.氘核1H和氚核1H联合成氦核2He的核反应方

15、程以下：1H1H2He0n17.6MeV，以下说法正确的选项是()A.这个核反应称为人工核反应B.要发生这样的核反应，需要将反应物质的温度加热到几百万开尔文，式中17.6MeV是核反应中吸取的能量C.核反应后生成物的总质量比核反应前物质的总质量减少了3.11029kgD.核反应后生成物的总质量比核反应前物质的总质量增加了3.11029kg2341或热核反应)，选项A错误；17.6MeV剖析1H1H2He0n17.6MeV为轻核聚变反应(是反应中释放出的能量，选项B错误；由2可知，质量减少E29kg，mc23.110c选项C正确，D错误。答案C课时追踪训练一、选择题(18题为单项选择题，915题

16、为多项选择题)人们在研究原子构造时提出过很多模型，其中比较出名的是枣糕模型和核式构造模型，它们的模型表示图如图1所示。以下说法中正确的选项是()图1粒子散射实验与枣糕模型和核式构造模型的成立没关科学家经过粒子散射实验否认了枣糕模型，成立了核式构造模型科学家经过粒子散射实验否认了核式构造模型，成立了枣糕模型科学家经过粒子散射实验否认了枣糕模型和核式构造模型，成立了玻尔的原子模型剖析粒子散射实验与核式构造模型的成立有关，经过该实验，否认了枣糕模型，成立了核式构造模型。答案B82.(2020-2021学年学科教研组精选汇编)以下表述正确的选项是()414173A.HeNOX中，X表示He2782B.

17、21H31H42He10n是重核裂变的核反应方程放射性元素的半衰期与原子所处的化学状态没关D.衰变中放出的射线是核外电子摆脱原子核的拘束而形成的1剖析核反应方程的书写应依照质量数和电荷数守恒，X应为1H，所以A选项错误；B选项的核反应方程为轻核聚变方程，所以B选项错误；放射性元素的半衰期只与元素自己构造有关，与其他因素没关，所以C选项正确；衰变中放出的射线是由核内中子转变成一个质子和电子形成的，所以D选项错误。答案C3.如图2所示为氢原子的四个能级，其中E1为基态，若氢原子A处于激发态E2，氢原子B处于激发态E3，则以下说法正确的选项是()图2A.原子A可能辐射出3种频次的光子B.原子B可能辐

18、射出3种频次的光子C.原子A能够吸取原子B发出的光子并跃迁到能级E1D.原子B能够吸取原子A发出的光子并跃迁到能级E4剖析原子A处于激发态E2，所以其辐射光子频次数目只能有1种，A错误；原子B处于n23的能级，能辐射出Cn3种频次的光子，B正确；据氢原子能级的量子性、吸取光子必定知足hEmEn，故C、D错误。答案B4.铀是常用的一种核燃料，若它的原子核发生了以下的裂变反应；23592U01n201n则aabb可能是()1409314192A.54Xe36KrB.56Ba36Kr1419314094C.56Ba38SrD.54Xe38Sr剖析依照核反应中的质量数守恒可知，ab的质量数应为2351

19、2234，质子数应为992，A项中的质量数为14093233，B项中质量数是14192233，C项中质量数为14193234，质子数为563894，D项中质量数为14094234，质子数为543892，综上可知，答案为D。答案D5.将半衰期为5天、质量为64g的铋分红四份分别投入：(1)张口容器中；(2)100atm的密封容器中；(3)100的开水中；(4)与其他元素形成化合物。经10天后，四种情况下剩下的铋的质量分别为m1、m2、m3、m4，则()m1m2m3m44gm1m2m34g，m4m2m3m4，m14gm14g，其他无法知道剖析放射性元素的半衰期是必然的，与放射性元素所处的物理环境和

20、化学环境没关，故四1105种情况下铋节余的质量相等，节余的铋的质量为余g4g，所以A正确。m162答案A6.研究放射性元素射线性质的实验装置如图3所示。两块平行放置的金属板A、B分别与电源的两极a、b连结，放射源发出的射线从其上方小孔向外射出。则()图3A.a为电源正极，抵达A板的为射线B.a为电源正极，抵达A板的为射线C.a为电源负极，抵达A板的为射线D.a为电源负极，抵达A板的为射线1剖析射线为高速电子流，质量约为质子质量的1800，速度凑近光速；射线为氦核流，1射线偏转的轨迹曲率半径小于射线的曲率半径，速度约为光速的。在同一电场中，1010由图知，向左偏的为射线，向右偏的为射线，即抵达A

21、板的为射线；因粒子带正电，向右偏转，说明电场方向水平向右，那么a为电源正极，故B正确，A、C、D错误。答案B7.图4甲所示为氢原子的能级，图乙为氢原子的光谱。已知谱线a是氢原子从4的能级跃n迁到n2能级时的辐射光，则谱线b可能是氢原子_时的辐射光。()图4A.从n5的能级跃迁到n3的能级B.从n4的能级跃迁到n3的能级C.从n5的能级跃迁到n2的能级D.从n3的能级跃迁到n2的能级答案C8.以下说法正确的选项是()A.天然放射性元素23220890Th(钍)经过4次衰变和8次衰变变成82Pb(铅)B.衰变产生的射线穿透能力最强C.质子、中子、粒子的质量分别是m1、m2、m3，质子和中子联合成一

22、个粒子，释放的能量是(2m12m2m3)c2由爱因斯坦质能方程可知，质量和能量能够相互转变剖析232208n天然放射性元素90Th(钍)衰变变成82Pb，依照质量数守恒和质子数守恒，需要经过2322082326次衰变、经过m2n(9082)4次衰变，即天然放射性元素90Th(钍)4经过6次衰变和4次衰变变成20882Pb(铅)，选项A错误；衰变产生的射线电离能力最强，穿透能力最弱，选项B错误；质子和中子联合成一个粒子，需要两个质子和两个中子，质量损失m2m12m2m3，由质能方程可知，释放的能量Emc2(2m12m2m3)c2，选项C正确；爱因斯坦质能方程可是反应了质量与能量之间的关系，质量和

23、能量不能够够相互转变，选项D错误。答案C119.如图5为卢瑟福粒子散射实验装置的表示图，图中的显微镜可在圆周轨道上转动，经过显微镜前相连的荧光屏能够察看粒子在各个角度的散射情况，以下说法正确的选项是()图5A.粒子发生散射的主要原因是粒子撞击到金原子核后产生的反弹B.在图中A、B两地点分别进行察看，同样时间内察看到屏上的闪光次数同样多C.卢瑟福采用不同样的金属箔片作为粒子散射的靶，察看到的实验结果基真相像卢瑟福依照此实验得出原子的核式构造模型剖析放在B地点时，同样时间内察看到屏上的闪光次数较少，而放在A地点时，同样时间内察看到屏上的闪光次数最多，B错误；粒子发生散射的主要原因是碰到金原子核的库

24、仑斥力作用，A错误；采用不同样金属箔片作为粒子散射的靶，察看到的实验结果基真相像，故C正确；卢瑟福依照此实验得出原子的核式构造模型，D正确。答案CD10.如图6所示是原子核的核子平均质量与原子序数Z的关系图象，以下说法中正确的选项是()图6若原子核D和E联合成F，联合过程必然会吸取核能若原子核D和E联合成F，联合过程必然会释放核能若原子核A分裂成B和C，分裂过程必然会吸取核能在核反应堆的铀棒之间插入镉棒是为了控制核反应速度剖析原子核D和E联合成F，有质量损失，依照爱因斯坦质能方程，有能量释放，应选项A错误，B正确；若原子核A分裂成B和C，也有质量损失，依照爱因斯坦质能方程，有能量释放，应选项C

25、错误；在核反应堆的铀棒之间插入镉棒，用镉棒来吸取中子控制核反应速度，选项D正确。12答案BD11.中子和质子联合成氘核，同时放出光子，核反应方程是112HnH，以下说法正101确的是()反应后氘核的质量必然小于反应前质子和中子的总质量反应前后质量数不变，所以质量不变由核子组成原子核必然向外释放能量D.光子所拥有的能量为2mc，m为反应中的质量损失，c为光速剖析依照质能方程，这个反应释放能量，必然发生质量损失，即反应后氘核的质量必然小于反应前质子和中子的总质量，这个质量损失与释放能量的关系知足质能方程Emc2。由核子组成原子核必然向外释放能量，这个能量叫原子核的联合能。反应前后质量数不变，但质量

26、变化。选项A、C、D正确。答案ACD12.(2020-2021学年学科教研组精选汇编)(2017东北三省三校模拟238)92U是一种放射性元素，能够自觉地进行一系列放射性衰变，如图7所示，以下说法正确的选项是()图7A.图中a是84，b是20620623882Pb比92U的比联合能大Y是衰变，放出电子，电子是由中子转变成质子时产生的Y和Z是同一种衰变剖析2102064，知发生了一次衰变，则电荷数少2，所以210bPo82Pb，质量数少84，83Bi81aTi，知发生了一次衰变，则b206。故A、D正确，C错误；比联合能小的原子核联合或分解成比联合能大的原子核时会出现质量损失，依照爱因斯坦质能方程得悉，必然释放核能。所以核反应放出能量，则206238正确。82Pb比92U的比联合能大，选项B答案ABD13.用如图8所示的装置研究光电效应现象，当用光子能量为2.(2020-2021学年学科教研组精选汇编)5eV的光照射到光电管上时，电流表G的示数为0