近代物理初步1614波粒二象性 原子结构和原子核课件

第14讲

波粒二象性原子结构和原子核第14讲1【主干体系】【主干体系】2【核心必备】(1)光电效应的实验规律。①存在着_____光电流。②存在着遏止电压和_____频率。③光电效应具有_______。饱和截止瞬时性【核心必备】饱和截止瞬时性3(2)爱因斯坦的光电效应方程。①表示式:____=Ek+W0或Ek=____-W0。②物理意义:金属中电子吸收一个光子获得的能量是hν,这些能量一部分用于克服金属的________,剩下的表现为逸出后电子的初动能Ek。hνhν逸出功W0(2)爱因斯坦的光电效应方程。hνhν逸出功W04(3)能级跃迁。①辐射条件:hν=_____。②辐射光谱线条数:一群处于量子数为n的激发态的氢原子,可辐射出的光谱条数N=____。Em-En(3)能级跃迁。Em-En5(4)结合能和质量亏损。①结合能:原子核是核子凭借核力结合在一起构成的,要把它们分开也需要_____,这就是原子核的结合能。能量(4)结合能和质量亏损。能量6②质量亏损。a.爱因斯坦质能方程:_____。b.质量亏损:原子核的质量_____组成它的核子的质量之和的现象。c.核子在结合成原子核时出现的质量亏损Δm,与它们在互相结合过程中放出的能量ΔE的关系是_________。E=mc2小于ΔE=Δmc2②质量亏损。E=mc2小于ΔE=Δmc27(5)需要掌握的物理思想和方法:观察法、实验法、假说法、理想化模型法、归纳法、类比法、分类法。(5)需要掌握的物理思想和方法:8近代物理初步1614波粒二象性原子结构和原子核课件9考点一光电效应与氢原子能级跃迁【典例1】(2017·青岛二模)如图所示是氢原子的能级图,现有大量处于n=3激发态的氢原子向低能级跃迁,所辐射的光子中,只有一种能使某金属产生光电效应。以下判断正确的是世纪金榜导学号49294067()考点一光电效应与氢原子能级跃迁10近代物理初步1614波粒二象性原子结构和原子核课件11A.该光子一定是氢原子从激发态n=3跃迁到n=2时辐射的光子B.该光子一定是氢原子从激发态n=2跃迁到基态时辐射的光子C.若氢原子从激发态n=4跃迁到基态,辐射出的光子一定能使该金属产生光电效应D.若氢原子从激发态n=4跃迁到n=3,辐射出的光子一定能使该金属产生光电效应A.该光子一定是氢原子从激发态n=3跃迁到n=2时辐射的光子12【思维养成】1.信息提取:大量氢原子处于n=3激发态,向低能级跃迁,辐射的光子只有一种能使某金属产生光电效应。【思维养成】132.思考探究:(1)原子跃迁的条件是什么?提示:原子发生跃迁时,吸收或辐射的光子能量等于初、末两个能级的能量差。(2)发生光电效应的条件是什么?提示:吸收光子的频率大于等于极限频率。2.思考探究:14【解析】选C。大量处于n=3激发态的氢原子向低能级跃迁,所辐射的光子中,只有一种能使某金属产生光电效应,可知频率最大的光子,即从n=3跃迁到n=1辐射的光子能使金属发生光电效应,故A、B错误;因为n=4跃迁到n=1辐射的光子能量大于n=3跃迁到n=1辐射的【解析】选C。大量处于n=3激发态的氢原子向低能级跃迁,所辐15光子能量,所以一定能使金属发生光电效应,故C正确;n=4跃迁到n=3辐射的光子能量小于n=3跃迁到n=2辐射的光子能量,所以该光子一定不能使金属发生光电效应,故D错误。光子能量,所以一定能使金属发生光电效应,故C正确;n=4跃迁16【题组过关】1.(多选)(2017·全国卷Ⅲ)在光电效应实验中,分别用频率为νa、νb的单色光a、b照射到同种金属上,测得相应的遏止电压分别为Ua和Ub、光电子的最大初动能分别为Eka和Ekb。h为普朗克常量。下列说法正确的是()【题组过关】17A.若νa>νb,则一定有Ua<UbB.若νa>νb,则一定有Eka>EkbC.若Ua<Ub,则一定有Eka<EkbD.若νa>νb,则一定有hνa-Eka>hνb-EkbA.若νa>νb,则一定有Ua<Ub18【解析】选B、C。由爱因斯坦光电效应方程hν=Ekm+W0,由动能定理可得Ekm=eU,故当νa>νb时,Ua>Ub,Eka>Ekb,故A错误,B正确;若Ua<Ub,则一定有Eka<Ekb,故C正确;由光电效应方程可得:金属的逸出功W0=hνa-Eka=hνb-Ekb,故D错误。【解析】选B、C。由爱因斯坦光电效应方程hν=Ekm+W0,192.(新题预测)(多选)如图是分别对两种金属甲和乙用不同频率的光照射发生光电效应时,光电子的最大初动能与入射光频率间的函数图象,下列判断正确的是()2.(新题预测)(多选)如图是分别对两种金属甲和乙20A.甲与乙不一定平行B.乙金属的极限频率大C.图象纵轴截距由入射光强度决定D.甲与乙的斜率是固定值,与入射光和金属材料皆无关系A.甲与乙不一定平行21【解析】选B、D。根据光电效应方程Ekm=hν-W0=hν-hν0知,图线的斜率表示普朗克常量,根据图线斜率可得出普朗克常量,因此甲与乙一定平行,且两斜率是固定值,与入射光和金属材料皆无关系,故A错误,D正确;横轴截距表示最大初动能为零时的入射光频率,此时的频率等于金属的极限频率,由图可知乙金属的极限【解析】选B、D。根据光电效应方程Ekm=hν-W0=hν-22频率大,故B正确;纵截距对应ν=0的时候,此时纵截距就是逸出功的相反数,根据W0=hν0可求出,与入射光强度无关,故C错误。频率大,故B正确;纵截距对应ν=0的时候,此时纵截距就是逸出23【名师点睛】氢原子能级跃迁和光电效应问题的解题技巧(1)氢原子能级跃迁问题的解题技巧:①每个氢原子每次跃迁能吸收或辐射一个特定频率的光子。比如吸收能量时,如果光子的能量足够大,则吸收后一定发生电离;如果光子能量恰好满足量子化的条件,则刚好全部被吸收;如果光子能量吸收后不足以产生跃迁或电离,则这种光子不会被吸收。【名师点睛】氢原子能级跃迁和光电效应问题的解题技巧24②一群原子和一个原子在处理问题的时候是有区别的,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。②一群原子和一个原子在处理问题的时候是有区别的,氢原子核外只25③计算氢原子能级跃迁放出或吸收光子的频率和波长时,要注意能级的能量值均为负值,且单位应为“电子伏”,计算时需要换算成“焦”。③计算氢原子能级跃迁放出或吸收光子的频率和波长时,要注意能级26(2)研究光电效应的两条线索:由以上可知两条线索:一是光的频率线,二是光的强度线。(2)研究光电效应的两条线索:由以上可知两条线索:一是光的频27【加固训练】1.(2017·唐山一模)下表给出了一些金属材料的逸出功。材料铯钙镁铍钛逸出(功/×10-19J)3.04.35.96.26.6【加固训练】材料铯钙镁铍钛逸出(功/×10-19J)3.0428现用波长为400nm的单色光照射上述材料,能产生光电效应的材料最多有几种?(普朗克常量h=6.6×10-34J·s,光速c=3.0×108m/s)()A.2种B.3种C.4种D.5种现用波长为400nm的单色光照射上述材料,能产生光29【解析】选A。光子能量E==4.95×10-19J,故铯和钙能发生光电效应。故B、C、D错误,A正确。【解析】选A。光子能量E==4.95×10-19J,故302.(多选)如图所示,现有大量氢原子从n=4的能级发生跃迁,并发射光子照射一个钠光电管,其逸出功为2.29eV,以下说法正确的是()2.(多选)如图所示,现有大量氢原子从n=4的能级发生跃迁,31A.氢原子只能发出6种不同频率的光子B.能够让钠光电管发生光电效应现象的有4种光子C.为了增加钠光电管的光电流强度,可增加入射光的频率D.钠光电管发出的光电子最多能够让氢原子从n=1的能级跃迁到n=2的能级A.氢原子只能发出6种不同频率的光子32【解析】选A、B、D。大量氢原子从n=4的能级发生跃迁,能释放出=6种频率的光子,所以A选项是正确的。从n=4到n=2,从n=4到n=1,从n=3到n=1,从n=2到n=1的光子能使钠发生光电效应,所以B选项是正确的。光电流强度与入射光的强度及正向电压等因素【解析】选A、B、D。大量氢原子从n=4的能级发生跃33有关,所以增加入射光的频率不一定使光电流强度增加,C选项是错误的。钠金属发生光电效应的光电子的最大初动能Ek=(E4-E1)-W0=10.46eV,而ΔE=E2-E1=10.2eV,由于Ek>ΔE,所以D选项是正确的。有关,所以增加入射光的频率不一定使光电流强度增加,C选项是错34考点二核反应方程与核能【典例2】(2017·榆林模拟)一个质子和一个中子聚变结合成一个氘核,同时辐射一个γ光子。已知质子、中子、氘核的质量分别为m1、m2、m3,普朗克常量为h,真空中的光速为c。下列说法正确的是世纪金榜导学号49294068()考点二核反应方程与核能35A.核反应方程是B.聚变反应中的质量亏损Δm=m1+m2-m3C.辐射出的γ光子的能量E=(m3-m1-m2)cD.γ光子的波长λ=A.核反应方程是36【解题流程】第一步:审题干→提取关键信息(1)“一个质子和一个中子聚变结合成一个氘核”发生核反应。(2)“同时辐射一个γ光子”核反应发生过程中有质量亏损。【解题流程】37第二步:破疑难→寻找规律方法(1)根据质量数守恒、电荷数守恒写出核反应方程。(2)先求核反应过程的质量亏损,再根据质能方程求释放的核能。第二步:破疑难→寻找规律方法38【解析】选B。据核反应质量数守恒和电荷数守恒得,可知选项A错误;聚变反应中的质量亏损Δm=m1+m2-m3,选项B正确;辐射出的γ光子的能量E=Δmc2,选项C错误;据Δmc2=可知γ光子的波长λ=,选项D错误。【解析】选B。据核反应质量数守恒和电荷数守恒得39【迁移训练】【迁移训练】40迁移1:考查核裂变与核聚变(多选)2017年7月13日是我国秦山核电站一期工程正式通过国家工程验收22周年。现秦山核电站第三期工程已并网发电,已知第三期工程中有两个60万千瓦的发电机组,发电站的核能来源于的裂变。现有4种说法,以下说法中完全正确的是()迁移1:考查核裂变与核聚变41A.原子核中有92个质子,有143个中子B的一种可能裂变是变成两个中等质量的原子核,反应方程式为C是天然放射性元素,常温下它的半衰期约为45亿年,升高温度半衰期缩短D.一个裂变能放出200MeV的能量,合3.2×10-11JA.原子核中有92个质子,有143个中子42【解析】选A、B、D。由的质量数和电荷数关系易知A正确;由核反应方程中电荷数守恒和质量数守恒知B正确;半衰期不受外界因素干扰,故C错误;通过计算知D正确,故本题选A、B、D。【解析】选A、B、D。由的质量数和电荷数关系易知A正43迁移2:考查核裂变中的质量亏损一个原子核在中子的轰击下发生一种可能的裂变反应,其裂变方程为,则下列说法正确的是()迁移2:考查核裂变中的质量亏损44A.X的原子核中含有86个中子B.X的原子核中含有141个核子C.因为裂变释放能量,根据E=mc2,所以裂变后的总质量数增加D.因为裂变释放能量,出现质量亏损,所以裂变后的总质量数减少A.X的原子核中含有86个中子45【解析】选A。设X的原子核中含有x个质子,质量数为y,根据电荷数和质量数守恒有:92=x+38,235+1=y+94+2,解得x=54,y=140,所以X的中子数为:y-x=86,故A正确;由A分析可知X的质量数为140,即核子数为140,故B错误;因为裂变释放能量,出现质量亏损,所以裂变后的总质量减少,但质量数不变,故C、D错误。【解析】选A。设X的原子核中含有x个质子,质量数46迁移3:考查结合能(多选)下列说法正确的是()A.铀核裂变的核反应是B.原子从低能级向高能级跃迁,不一定通过吸收光子来实现迁移3:考查结合能47C.根据爱因斯坦的“光子说”可知光的波长越大,光子的能量越小D.氕和氚结合成氦原子核时,其质量亏损所对应的能量等于该氦原子核的结合能C.根据爱因斯坦的“光子说”可知光的波长越大,光子的能量越小48【解析】选B、C。铀核裂变的核反应是用一个中子轰击铀核得到三个中子,但是方程式中中子不能约去,故A错误;从低能级向高能级跃迁时,可能通过粒子的碰撞获得能量来实现,故B正确;根据E=hν=,可知,光的波长越大,光子的能量越小,故C正确;氚核本身有一定的结合能,所以氕和氚结合成氦原子核时,其质量亏损所对应的能量小于该氦原子核的结合能,故D错误。【解析】选B、C。铀核裂变的核反应是用一个中子轰49【名师点睛】核能的计算方法(1)书写核反应方程。(2)计算质量亏损Δm。(3)利用ΔE=Δmc2计算释放的核能。【名师点睛】核能的计算方法50【加固训练】1.(多选)(2017·长沙二模)根据《中国广播电视报》报道,在暑天就诊的小病人,低锌发病率高达60%以上。由于锌对人体代谢起着重要作用,因此儿童生长发育时期测量体内含锌量已成为体格检查的重要内容之一,也引起了我国科技工作者的高度重视。【加固训练】51其中比较简单的一种检测方法是取儿童的头发约50g,放在核反应堆中经中子轰击后,头发中的锌元素与中子反应生成具有放射性的同位素锌,其核反应方程式为衰变放射出能量为1115eV的γ射线,通过测定γ射线的强度可以计算出头发中锌的含量。关于以上叙述,下列说法正确的是()其中比较简单的一种检测方法是取儿童的头发约50g,52A.和具有相同的核子数B和具有相同的质子数C.放出的γ射线通过磁场一定不偏转D.γ射线在真空中传播的速度是3.0×108m/sA.和具有相同的核子数53【解析】选B、C、D。核子数等于质量数和具有相同的质子数,不同的核子数,故A错误,B正确;γ射线不带电,在磁场中不发生偏转,故C正确;γ射线在真空中传播的速度等于光速,为3.0×108m/s,故D正确。【解析】选B、C、D。核子数等于质量数和542.(多选)人们发现,不同的原子核,其核子的平均质量(原子核的质量除以核子数)与原子序数有如图所示的关系。下列关于原子结构和核反应的说法正确的()2.(多选)人们发现,不同的原子核,其核子的平均质55A.由图可知,原子核A裂变成原子核B和C时会有质量亏损,要放出核能B.由图可知,原子核D和E聚变成原子核F时会有质量亏损,要吸收能量A.由图可知,原子核A裂变成原子核B和C时会有质量亏损,要放56C.已知原子核A裂变成原子核B和C时放出的y射线能使某金属板逸出光电子,若增加y射线强度,则逸出光电子的最大初动能增大D.在核反应堆的外面修建很厚的水泥层能防止放射线和放射性物质的泄漏C.已知原子核A裂变成原子核B和C时放出的y射线能使某金属板57【解析】选A、D。由图可知,原子核A裂变成原子核B和C时,有质量亏损,根据爱因斯坦质能方程知,要释放能量,故A正确。由图可知,原子核D和E聚变成原子核F时会有质量亏损,根据爱因斯坦质能方程知,要释放能量,故B错误。根据光电效应方程Ekm=hν-W0知,光电子的最大初动能与入射光的强度无关,与入射光的频率有关,故C错误。在核反应堆的外面修建很厚的水泥层能防止放射线和放射性物质的泄漏,故D正确。【解析】选A、D。由图可知,原子核A裂变成原子核B和C时,有58考点三原子核的衰变【典例3】(2017·宝鸡一模)放射性同位素钍经一系列α、β衰变后生成氡,以下说法正确的是()世纪金榜导学号49294069考点三原子核的衰变59A.每经过一次α衰变原子核的质量数会减少2个B.每经过一次β衰变原子核的质子数会增加1个C.放射性元素钍的原子核比氡原子核的中子数少4个D.钍衰变成氡一共经过2次α衰变和3次β衰变A.每经过一次α衰变原子核的质量数会减少2个60【思维养成】1.信息提取:质量数232、质子数90的钍,经一系列α、β衰变后,生成质量数220、质子数86的氡Rn。【思维养成】612.思考探究:(1)经过一次β衰变或α衰变,电荷数和质量数如何变化?提示:经过一次β衰变,电荷数多1,质量数不变,经过一次α衰变,电荷数少2,质量数少4。(2)原子核衰变遵循的规律是什么?提示:质量数守恒,电荷数守恒。2.思考探究:62【解析】选B。经过一次α衰变,电荷数少2,质量数少4,故A错误;经过一次β衰变,电荷数多1,质量数不变,质子数等于电荷数,则质子数增加1个,故B正确;元素的原子核的质量数为232,质子数为90,则中子数为142原子核的质量数为220,质子数为86,【解析】选B。经过一次α衰变,电荷数少2,质量数少63则中子数为134,可知放射性元素的原子核比原子核的中子数多8个,故C错误衰变成,可知质量数少12,电荷数少4,因为经过一次α衰变,电荷数少2,质量数少4,经过一次β衰变,电荷数多1,质量数不变,可知经过3次α衰变,2次β衰变,故D错误。则中子数为134,可知放射性元素的原子核比64【题组过关】1.自日本福岛核电站泄露后,我国检测核电站是否安全,并确认浙江的嘉兴秦山核电站可安全使用。现知核电站核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β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γ射线。下列说法正确的是()【题组过关】65A.碘131释放的β射线由氦核组成B.铯137衰变时辐射出的γ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A.碘131释放的β射线由氦核组成66【解析】选D。β射线是高速运动的电子流,不是氦原子核,A错误;γ射线的频率大于可见光的频率,根据E=hν可知,γ射线光子能量大于可见光光子能量,B错误;半衰期越短,衰变越快,C错误;铯133和铯137都是铯元素,是质子数相同而中子数不同的同位素,所以D正确。【解析】选D。β射线是高速运动的电子流,不是氦原子核,A错误672.(新题预测)(多选)核能作为一种新能源在现代社会中已不可缺少,但安全是核电站面临的非常严峻的问题。核泄漏中的钚(Pu)是一种具有放射性的超铀元素,钚的危险性在于它对人体的毒性,与其他放射性元素相比钚在这方面更强,一旦侵入人体,就会潜伏在2.(新题预测)(多选)核能作为一种新能源在现代社会中已不可68人体肺部、骨骼等组织细胞中,破坏细胞基因,提高罹患癌症的风险。已知钚的一种同位素的半衰期为24100年,其衰变方程下列有关说法正确的是()人体肺部、骨骼等组织细胞中,破坏细胞基因,提高罹69A.X原子核中含有143个中子B.100个经过24100年后一定还剩余50个C.由于衰变时释放巨大能量,根据E=mc2,衰变过程中总质量增加D.衰变发出的γ射线是波长很短的光子,具有很强的穿透能力A.X原子核中含有143个中子70【解析】选A、D。根据电荷数守恒、质量数守恒知,X的电荷数为92,质量数为235,则中子数为143,故A正确;半衰期具有统计规律,对大量的原子核适用,故B错误;由于衰变时释放巨大能量,根据E=mc2,衰变过程总质量减小,故C错误;衰变发出的γ射线是波长很短的光子,具有很强的穿透能力,故D正确。【解析】选A、D。根据电荷数守恒、质量数守恒知,X的电荷数为713.(2017·大连二模)有关原子及原子核方面的知识,下列说法正确的是()A.放射性物质衰变时放出来的γ光子,是原子从高能级向低能级跃迁时产生的B.若使放射性物质的温度升高,其半衰期将减小C.β衰变所释放的电子是原子核内的质子转变为中子时所产生的D.轻核聚变要在很高的温度下才能发生3.(2017·大连二模)有关原子及原子核方面的知识,下列说72【解析】选D。放射性物质衰变时放出来的γ光子,来自原子核,故A错误;放射性物质的半衰期由原子核内部因素决定,与温度以及化学状态等无关,故B错误;β衰变所释放的电子来自原子核,是原子核内的一个中子转变为一个质子和一个电子释放出来,故C错误;轻核聚变需在很高的温度下发生,会释放出更高的能量,所以轻核聚变又称为热核反应,故D正确。【解析】选D。放射性物质衰变时放出来的γ光子,来自原子核,故734.(多选)有关近代物理知识,下列叙述中正确的是()A.康普顿效应深入地揭示了光的粒子性的一面,该效应表明光子除了具有能量之外还具有动量B.碘-131的半衰期大约为8天,40天后,碘-131就只剩下原来的4.(多选)有关近代物理知识,下列叙述中正确的74C.Th核发生一次α衰变后,新核与原来的原子核相比,中子数减少了4D.比结合能越大,原子核中核子结合得越不牢固,原子核越不稳定C.Th核发生一次α衰变后,新核与原来的原子核相比,中子数减75【解析】选A、B。康普顿效应说明光具有粒子性,该效应表明光子不仅具有能量,还具有动量,故A正确。根据m=m0(-)n知,经过40天,即经过5个半衰期,碘-131的剩余质量变为原来的,故B正确。Th核发生一次α衰变后,新核与原来的原子核相比,质量数少4,电荷数少2,则中子数少2,故C错误。比结合能越大,原子核中核子结合越牢固,原子核越稳定,故D错误。【解析】选A、B。康普顿效应说明光具有粒子性,该76【名师点睛】α衰变和β衰变次数的确定方法(1)方法一:由于β衰变不改变质量数,故可以先由质量数改变确定α衰变的次数,再根据电荷数守恒确定β衰变的次数。(2)方法二:设α衰变次数为x,β衰变次数为y,根据质量数和核电荷数守恒列方程求解。【名师点睛】α衰变和β衰变次数的确定方法77近代物理初步1614波粒二象性原子结构和原子核课件78第14讲

波粒二象性原子结构和原子核第14讲79【主干体系】【主干体系】80【核心必备】(1)光电效应的实验规律。①存在着_____光电流。②存在着遏止电压和_____频率。③光电效应具有_______。饱和截止瞬时性【核心必备】饱和截止瞬时性81(2)爱因斯坦的光电效应方程。①表示式:____=Ek+W0或Ek=____-W0。②物理意义:金属中电子吸收一个光子获得的能量是hν,这些能量一部分用于克服金属的________,剩下的表现为逸出后电子的初动能Ek。hνhν逸出功W0(2)爱因斯坦的光电效应方程。hνhν逸出功W082(3)能级跃迁。①辐射条件:hν=_____。②辐射光谱线条数:一群处于量子数为n的激发态的氢原子,可辐射出的光谱条数N=____。Em-En(3)能级跃迁。Em-En83(4)结合能和质量亏损。①结合能:原子核是核子凭借核力结合在一起构成的,要把它们分开也需要_____,这就是原子核的结合能。能量(4)结合能和质量亏损。能量84②质量亏损。a.爱因斯坦质能方程:_____。b.质量亏损:原子核的质量_____组成它的核子的质量之和的现象。c.核子在结合成原子核时出现的质量亏损Δm,与它们在互相结合过程中放出的能量ΔE的关系是_________。E=mc2小于ΔE=Δmc2②质量亏损。E=mc2小于ΔE=Δmc285(5)需要掌握的物理思想和方法:观察法、实验法、假说法、理想化模型法、归纳法、类比法、分类法。(5)需要掌握的物理思想和方法:86近代物理初步1614波粒二象性原子结构和原子核课件87考点一光电效应与氢原子能级跃迁【典例1】(2017·青岛二模)如图所示是氢原子的能级图,现有大量处于n=3激发态的氢原子向低能级跃迁,所辐射的光子中,只有一种能使某金属产生光电效应。以下判断正确的是世纪金榜导学号49294067()考点一光电效应与氢原子能级跃迁88近代物理初步1614波粒二象性原子结构和原子核课件89A.该光子一定是氢原子从激发态n=3跃迁到n=2时辐射的光子B.该光子一定是氢原子从激发态n=2跃迁到基态时辐射的光子C.若氢原子从激发态n=4跃迁到基态,辐射出的光子一定能使该金属产生光电效应D.若氢原子从激发态n=4跃迁到n=3,辐射出的光子一定能使该金属产生光电效应A.该光子一定是氢原子从激发态n=3跃迁到n=2时辐射的光子90【思维养成】1.信息提取:大量氢原子处于n=3激发态,向低能级跃迁,辐射的光子只有一种能使某金属产生光电效应。【思维养成】912.思考探究:(1)原子跃迁的条件是什么?提示:原子发生跃迁时,吸收或辐射的光子能量等于初、末两个能级的能量差。(2)发生光电效应的条件是什么?提示:吸收光子的频率大于等于极限频率。2.思考探究:92【解析】选C。大量处于n=3激发态的氢原子向低能级跃迁,所辐射的光子中,只有一种能使某金属产生光电效应,可知频率最大的光子,即从n=3跃迁到n=1辐射的光子能使金属发生光电效应,故A、B错误;因为n=4跃迁到n=1辐射的光子能量大于n=3跃迁到n=1辐射的【解析】选C。大量处于n=3激发态的氢原子向低能级跃迁,所辐93光子能量,所以一定能使金属发生光电效应,故C正确;n=4跃迁到n=3辐射的光子能量小于n=3跃迁到n=2辐射的光子能量,所以该光子一定不能使金属发生光电效应,故D错误。光子能量,所以一定能使金属发生光电效应,故C正确;n=4跃迁94【题组过关】1.(多选)(2017·全国卷Ⅲ)在光电效应实验中,分别用频率为νa、νb的单色光a、b照射到同种金属上,测得相应的遏止电压分别为Ua和Ub、光电子的最大初动能分别为Eka和Ekb。h为普朗克常量。下列说法正确的是()【题组过关】95A.若νa>νb,则一定有Ua<UbB.若νa>νb,则一定有Eka>EkbC.若Ua<Ub,则一定有Eka<EkbD.若νa>νb,则一定有hνa-Eka>hνb-EkbA.若νa>νb,则一定有Ua<Ub96【解析】选B、C。由爱因斯坦光电效应方程hν=Ekm+W0,由动能定理可得Ekm=eU,故当νa>νb时,Ua>Ub,Eka>Ekb,故A错误,B正确;若Ua<Ub,则一定有Eka<Ekb,故C正确;由光电效应方程可得:金属的逸出功W0=hνa-Eka=hνb-Ekb,故D错误。【解析】选B、C。由爱因斯坦光电效应方程hν=Ekm+W0,972.(新题预测)(多选)如图是分别对两种金属甲和乙用不同频率的光照射发生光电效应时,光电子的最大初动能与入射光频率间的函数图象,下列判断正确的是()2.(新题预测)(多选)如图是分别对两种金属甲和乙98A.甲与乙不一定平行B.乙金属的极限频率大C.图象纵轴截距由入射光强度决定D.甲与乙的斜率是固定值,与入射光和金属材料皆无关系A.甲与乙不一定平行99【解析】选B、D。根据光电效应方程Ekm=hν-W0=hν-hν0知,图线的斜率表示普朗克常量,根据图线斜率可得出普朗克常量,因此甲与乙一定平行,且两斜率是固定值,与入射光和金属材料皆无关系,故A错误,D正确;横轴截距表示最大初动能为零时的入射光频率,此时的频率等于金属的极限频率,由图可知乙金属的极限【解析】选B、D。根据光电效应方程Ekm=hν-W0=hν-100频率大,故B正确;纵截距对应ν=0的时候,此时纵截距就是逸出功的相反数,根据W0=hν0可求出,与入射光强度无关,故C错误。频率大,故B正确;纵截距对应ν=0的时候,此时纵截距就是逸出101【名师点睛】氢原子能级跃迁和光电效应问题的解题技巧(1)氢原子能级跃迁问题的解题技巧:①每个氢原子每次跃迁能吸收或辐射一个特定频率的光子。比如吸收能量时,如果光子的能量足够大,则吸收后一定发生电离;如果光子能量恰好满足量子化的条件,则刚好全部被吸收;如果光子能量吸收后不足以产生跃迁或电离,则这种光子不会被吸收。【名师点睛】氢原子能级跃迁和光电效应问题的解题技巧102②一群原子和一个原子在处理问题的时候是有区别的,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。②一群原子和一个原子在处理问题的时候是有区别的,氢原子核外只103③计算氢原子能级跃迁放出或吸收光子的频率和波长时,要注意能级的能量值均为负值,且单位应为“电子伏”,计算时需要换算成“焦”。③计算氢原子能级跃迁放出或吸收光子的频率和波长时,要注意能级104(2)研究光电效应的两条线索:由以上可知两条线索:一是光的频率线,二是光的强度线。(2)研究光电效应的两条线索:由以上可知两条线索:一是光的频105【加固训练】1.(2017·唐山一模)下表给出了一些金属材料的逸出功。材料铯钙镁铍钛逸出(功/×10-19J)3.04.35.96.26.6【加固训练】材料铯钙镁铍钛逸出(功/×10-19J)3.04106现用波长为400nm的单色光照射上述材料,能产生光电效应的材料最多有几种?(普朗克常量h=6.6×10-34J·s,光速c=3.0×108m/s)()A.2种B.3种C.4种D.5种现用波长为400nm的单色光照射上述材料,能产生光107【解析】选A。光子能量E==4.95×10-19J,故铯和钙能发生光电效应。故B、C、D错误,A正确。【解析】选A。光子能量E==4.95×10-19J,故1082.(多选)如图所示,现有大量氢原子从n=4的能级发生跃迁,并发射光子照射一个钠光电管,其逸出功为2.29eV,以下说法正确的是()2.(多选)如图所示,现有大量氢原子从n=4的能级发生跃迁,109A.氢原子只能发出6种不同频率的光子B.能够让钠光电管发生光电效应现象的有4种光子C.为了增加钠光电管的光电流强度,可增加入射光的频率D.钠光电管发出的光电子最多能够让氢原子从n=1的能级跃迁到n=2的能级A.氢原子只能发出6种不同频率的光子110【解析】选A、B、D。大量氢原子从n=4的能级发生跃迁,能释放出=6种频率的光子,所以A选项是正确的。从n=4到n=2,从n=4到n=1,从n=3到n=1,从n=2到n=1的光子能使钠发生光电效应,所以B选项是正确的。光电流强度与入射光的强度及正向电压等因素【解析】选A、B、D。大量氢原子从n=4的能级发生跃111有关,所以增加入射光的频率不一定使光电流强度增加,C选项是错误的。钠金属发生光电效应的光电子的最大初动能Ek=(E4-E1)-W0=10.46eV,而ΔE=E2-E1=10.2eV,由于Ek>ΔE,所以D选项是正确的。有关,所以增加入射光的频率不一定使光电流强度增加,C选项是错112考点二核反应方程与核能【典例2】(2017·榆林模拟)一个质子和一个中子聚变结合成一个氘核,同时辐射一个γ光子。已知质子、中子、氘核的质量分别为m1、m2、m3,普朗克常量为h,真空中的光速为c。下列说法正确的是世纪金榜导学号49294068()考点二核反应方程与核能113A.核反应方程是B.聚变反应中的质量亏损Δm=m1+m2-m3C.辐射出的γ光子的能量E=(m3-m1-m2)cD.γ光子的波长λ=A.核反应方程是114【解题流程】第一步:审题干→提取关键信息(1)“一个质子和一个中子聚变结合成一个氘核”发生核反应。(2)“同时辐射一个γ光子”核反应发生过程中有质量亏损。【解题流程】115第二步:破疑难→寻找规律方法(1)根据质量数守恒、电荷数守恒写出核反应方程。(2)先求核反应过程的质量亏损,再根据质能方程求释放的核能。第二步:破疑难→寻找规律方法116【解析】选B。据核反应质量数守恒和电荷数守恒得,可知选项A错误;聚变反应中的质量亏损Δm=m1+m2-m3,选项B正确;辐射出的γ光子的能量E=Δmc2,选项C错误;据Δmc2=可知γ光子的波长λ=,选项D错误。【解析】选B。据核反应质量数守恒和电荷数守恒得117【迁移训练】【迁移训练】118迁移1:考查核裂变与核聚变(多选)2017年7月13日是我国秦山核电站一期工程正式通过国家工程验收22周年。现秦山核电站第三期工程已并网发电,已知第三期工程中有两个60万千瓦的发电机组,发电站的核能来源于的裂变。现有4种说法,以下说法中完全正确的是()迁移1:考查核裂变与核聚变119A.原子核中有92个质子,有143个中子B的一种可能裂变是变成两个中等质量的原子核,反应方程式为C是天然放射性元素,常温下它的半衰期约为45亿年,升高温度半衰期缩短D.一个裂变能放出200MeV的能量,合3.2×10-11JA.原子核中有92个质子,有143个中子120【解析】选A、B、D。由的质量数和电荷数关系易知A正确;由核反应方程中电荷数守恒和质量数守恒知B正确;半衰期不受外界因素干扰,故C错误;通过计算知D正确,故本题选A、B、D。【解析】选A、B、D。由的质量数和电荷数关系易知A正121迁移2:考查核裂变中的质量亏损一个原子核在中子的轰击下发生一种可能的裂变反应,其裂变方程为,则下列说法正确的是()迁移2:考查核裂变中的质量亏损122A.X的原子核中含有86个中子B.X的原子核中含有141个核子C.因为裂变释放能量,根据E=mc2,所以裂变后的总质量数增加D.因为裂变释放能量,出现质量亏损,所以裂变后的总质量数减少A.X的原子核中含有86个中子123【解析】选A。设X的原子核中含有x个质子,质量数为y,根据电荷数和质量数守恒有:92=x+38,235+1=y+94+2,解得x=54,y=140,所以X的中子数为:y-x=86,故A正确;由A分析可知X的质量数为140,即核子数为140,故B错误;因为裂变释放能量,出现质量亏损,所以裂变后的总质量减少,但质量数不变,故C、D错误。【解析】选A。设X的原子核中含有x个质子,质量数124迁移3:考查结合能(多选)下列说法正确的是()A.铀核裂变的核反应是B.原子从低能级向高能级跃迁,不一定通过吸收光子来实现迁移3:考查结合能125C.根据爱因斯坦的“光子说”可知光的波长越大,光子的能量越小D.氕和氚结合成氦原子核时,其质量亏损所对应的能量等于该氦原子核的结合能C.根据爱因斯坦的“光子说”可知光的波长越大,光子的能量越小126【解析】选B、C。铀核裂变的核反应是用一个中子轰击铀核得到三个中子,但是方程式中中子不能约去,故A错误;从低能级向高能级跃迁时,可能通过粒子的碰撞获得能量来实现,故B正确;根据E=hν=,可知,光的波长越大,光子的能量越小,故C正确;氚核本身有一定的结合能,所以氕和氚结合成氦原子核时,其质量亏损所对应的能量小于该氦原子核的结合能,故D错误。【解析】选B、C。铀核裂变的核反应是用一个中子轰127【名师点睛】核能的计算方法(1)书写核反应方程。(2)计算质量亏损Δm。(3)利用ΔE=Δmc2计算释放的核能。【名师点睛】核能的计算方法128【加固训练】1.(多选)(2017·长沙二模)根据《中国广播电视报》报道,在暑天就诊的小病人,低锌发病率高达60%以上。由于锌对人体代谢起着重要作用,因此儿童生长发育时期测量体内含锌量已成为体格检查的重要内容之一,也引起了我国科技工作者的高度重视。【加固训练】129其中比较简单的一种检测方法是取儿童的头发约50g,放在核反应堆中经中子轰击后,头发中的锌元素与中子反应生成具有放射性的同位素锌,其核反应方程式为衰变放射出能量为1115eV的γ射线,通过测定γ射线的强度可以计算出头发中锌的含量。关于以上叙述,下列说法正确的是()其中比较简单的一种检测方法是取儿童的头发约50g,130A.和具有相同的核子数B和具有相同的质子数C.放出的γ射线通过磁场一定不偏转D.γ射线在真空中传播的速度是3.0×108m/sA.和具有相同的核子数131【解析】选B、C、D。核子数等于质量数和具有相同的质子数,不同的核子数,故A错误,B正确;γ射线不带电,在磁场中不发生偏转,故C正确;γ射线在真空中传播的速度等于光速,为3.0×108m/s,故D正确。【解析】选B、C、D。核子数等于质量数和1322.(多选)人们发现,不同的原子核,其核子的平均质量(原子核的质量除以核子数)与原子序数有如图所示的关系。下列关于原子结构和核反应的说法正确的()2.(多选)人们发现,不同的原子核,其核子的平均质133A.由图可知,原子核A裂变成原子核B和C时会有质量亏损,要放出核能B.由图可知,原子核D和E聚变成原子核F时会有质量亏损,要吸收能量A.由图可知,原子核A裂变成原子核B和C时会有质量亏损,要放134C.已知原子核A裂变成原子核B和C时放出的y射线能使某金属板逸出光电子,若增加y射线强度,则逸出光电子的最大初动能增大D.在核反应堆的外面修建很厚的水泥层能防止放射线和放射性物质的泄漏C.已知原子核A裂变成原子核B和C时放出的y射线能使某金属板135【解析】选A、D。由图可知,原子核A裂变成原子核B和C时,有质量亏损,根据爱因斯坦质能方程知,要释放能量,故A正确。由图可知,原子核D和E聚变成原子核F时会有质量亏损,根据爱因斯坦质能方程知,要释放能量,故B错误。根据光电效应方程Ekm=hν-W0知,光电子的最大初动能与入射光的强度无关,与入射光的频率有关,故C错误。在核反应堆的外面修建很厚的水泥层能防止放射线和放射性物质的泄漏,故D正确。【解析】选A、D。由图可知,原子核A裂变成原子核B和C时,有136考点三原子核的衰变【典例3】(2017·宝鸡一模)放射性同位素钍经一系列α、β衰变后生成氡,以下说法正确的是()世纪金榜导学号49294069考点三原子核的衰变137A.每经过一次α衰变原子核的质量数会减少2个B.每经过一次β衰变原子核的质子数会增加1个C.放射性元素钍的原子核比氡原子核的中子数少4个D.钍衰变成氡一共经过2次α衰变和3次β衰变A.每经过一次α衰变原子核的质量数会减少2个138【思维养成】1.信息提取:质量数232、质子数90的钍,经一系列α、β衰变后,生成质量数220、质子数86的氡Rn。【思维养成】1392.思考探究:(1)经过一次β衰变或α衰变,电荷数和质量数如何变化?提示:经过一次β衰变,电荷数多1,质量数不变,经过一次α衰变,电荷数少2,质量数少4。(2)原子核衰变遵循的规律是什么?提示:质量数守恒,电荷数守恒。2.思考探究:140【解析】选B。经过一次α衰变,电荷数少2,质量数少4,故A错误;经过一次β衰变,电荷数多1,质量数不变,质子数等于电荷数,则质子数增加1个,故B正确;元素的原子核的质量数为232,质子数为90,则中子数为142原子核的质量数为220,质子数为86,【解析】选B。经过一次α衰变,电荷数少2,质量数少141则中子数为134,可知放射性元素的原子核比原子核的中子数多8个,故C错误衰变成,可知质量数少12,电荷数少4,因为经过一次α衰变,电荷数少2,质量数少4,经过一次β衰变,电荷数多1,质量数不变,可知经过3次α衰变,2次β衰变,故D错误。则中子数为134,可知放射性元素的原子核比142【题组过关】1.自日本福岛核电站泄露后,我国检测核电站是否安全,并确认浙江的嘉兴秦山核电站可安全使用。现