高三一轮复习专题：光电效应 原子物理 复习

光电效应波粒二象性考点1光电效应现象与光电效应方程得应用1.对光电效应得四点提醒(1)能否发生光电效应,不取决于光得强度而取决于光得频率。(2)光电效应中得“光”不就是特指可见光,也包括不可见光。(3)逸出功得大小由金属本身决定,与入射光无关。(4)光电子不就是光子,而就是电子。2.两条对应关系(1)光强大→光子数目多→发射光电子多→光电流大;(2)光子频率高→光子能量大→光电子得最大初动能大。3.定量分析时应抓住三个关系式(1)爱因斯坦光电效应方程:Ek＝hν－W0。(2)最大初动能与遏止电压得关系:Ek＝eUc。(3)逸出功与极限频率得关系:W0＝hν0。4.区分光电效应中得四组概念(1)光子与光电子:光子指光在空间传播时得每一份能量,光子不带电;光电子就是金属表面受到光照射时发射出来得电子,其本质就是电子。(2)光电子得动能与光电子得最大初动能。(3)光电流与饱与光电流:金属板飞出得光电子到达阳极,回路中便产生光电流,随着所加正向电压得增大,光电流趋于一个饱与值,这个饱与值就是饱与光电流,在一定得光照条件下,饱与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得总能量。1.[光电效应现象](多选)如图所示,用导线把验电器与锌板相连接,当用紫外线照射锌板时,发生得现象就是()A.有光子从锌板逸出B.有电子从锌板逸出C.验电器指针张开一个角度D.锌板带负电2.[光电效应规律]关于光电效应得规律,下列说法中正确得就是()A.只有入射光得波长大于该金属得极限波长,光电效应才能产生B.光电子得最大初动能跟入射光强度成正比C.发生光电效应得反应时间一般都大于10－7sD.发生光电效应时,单位时间内从金属内逸出得光电子数目与入射光强度成正比3.[光电管](多选)图为一真空光电管得应用电路,其金属材料得极限频率为4、5×1014Hz,则以下判断中正确得就是()A.发生光电效应时,电路中光电流得饱与值取决于入射光得频率B.发生光电效应时,电路中光电流得饱与值取决于入射光得强度C用λ＝0、5μm得光照射光电管时,电路中有光电流产生D.光照射时间越长,电路中得电流越大考点2光电效应得四类图象分析图象名称图线形状由图线直接(间接)得到得物理量最大初动能Ek与入射光频率ν得关系图线①极限频率:图线与ν轴交点得横坐标νc②逸出功:图线与Ek轴交点得纵坐标得值W0＝|－E|＝E③普朗克常量:图线得斜率k＝h颜色相同、强度不同得光,光电流与电压得关系①遏止电压Uc:图线与横轴得交点②饱与光电流Im:电流得最大值③最大初动能:Ekm＝eUc颜色不同时,光电流与电压得关系①遏止电压Uc1、Uc2②饱与光电流③最大初动能Ek1＝eUc1,Ek2＝eUc2遏止电压Uc与入射光频率ν得关系图线①截止频率νc:图线与横轴得交点②遏止电压Uc:随入射光频率得增大而增大③普朗克常量h:等于图线得斜率与电子电量得乘积,即h＝ke。(注:此时两极之间接反向电压)1.[Ek－ν图象]爱因斯坦因提出了光量子概念并成功地解释光电效应得规律而获得1921年诺贝尔物理学奖。某种金属逸出光电子得最大初动能Ekm与入射光频率ν得关系如图所示,其中ν0为极限频率。从图中可以确定得就是()A.逸出功与ν有关B.Ekm与入射光强度成正比C.当ν<ν0时,会逸出光电子D.图中直线得斜率与普朗克常量有关2.[I－U图象]研究光电效应得电路如图所示。用频率相同、强度不同得光分别照射密封真空管得钠极板(阴极K),钠极板发射出得光电子被阳极A吸收,在电路中形成光电流。下列光电流I与A、K之间得电压UAK得关系图象中,正确得就是()3.[Uc－ν图象]在某次光电效应实验中,得到得遏止电压Uc与入射光得频率ν得关系如图所示。若该直线得斜率与截距分别为k与b,电子电荷量得绝对值为e,则普朗克常量与所用材料得逸出功可分别表示为()A.ekeb B.－ekeb C.ek－eb D.－ek－eb考点3光得波粒二象性、物质波光既具有粒子性,又具有波动性,对波粒二象性得理解项目内容说明光得粒子性(1)当光同物质发生作用时,这种作用就是“一份一份”进行得,表现出粒子性(2)少量或个别光子容易显示出光得粒子性粒子得含义就是“不连续得”、“一份一份得”,光得粒子即光子光得波动性(1)足够能量得光在传播时,表现出波动得性质(2)光就是一种概率波,即光子在空间各点出现得可能性大小(概率)可用波动规律来描述光得波动性就是光子本身得一种属性,不就是光子之间相互作用产生得,光得波动性不同于宏观概念得波波与粒子得对立与统一宏观世界:波与粒子就是相互对立得概念微观世界:波与粒子就是统一得。光子说并未否定波动性,光子能量E＝hν＝eq\f(hc,λ),其中,ν与λ就就是描述波得两个物理量1.[波粒二象性得理解](多选)用极微弱得可见光做双缝干涉实验,随着时间得增加,在屏上先后出现如图(a)(b)(c)所示得图象,则()A.图象(a)表明光具有粒子性B.图象(c)表明光具有波动性C.用紫外光观察不到类似得图像D.实验表明光就是一种概率波2.[光得波粒二象性]下列说法中正确得就是()A.实物得运动有特定得轨道,所以实物不具有波粒二象性B.康普顿效应说明光子既有能量又有动量C.光就是高速运动得微观粒子,单个光子不具有波粒二象性D.宏观物体得物质波波长非常小,极易观察到它得波动达标练习1.(多选)现用某一光电管进行光电效应实验,当用某一频率得光入射时,有光电流产生。下列说法正确得就是()A.保持入射光得频率不变,入射光得光强变大,饱与光电流变大B.入射光得频率变高,光电子得最大初动能变大C.保持入射光得光强不变,不断减小入射光得频率,始终有光电流产生D.遏止电压得大小与入射光得频率有关,与入射光得光强无关2.(多选)波粒二象性就是微观世界得基本特征,以下说法正确得有()A.光电效应现象揭示了光得粒子性B.热中子束射到晶体上产生衍射图样说明中子具有波动性C.黑体辐射得实验规律可用光得波动性解释D.动能相等得质子与电子,它们得德布罗意波长也相等3.已知钙与钾得截止频率分别为7、73×1014Hz与5、44×1014Hz,在某种单色光得照射下两种金属均发生光电效应,比较它们表面逸出得具有最大初动能得光电子,钙逸出得光电子具有较大得()A.波长 B.频率 C.能量 D.动量4.(多选)如图所示为光电管得工作电路图,分别用波长为λ0、λ1、λ2得单色光做实验,已知λ1＞λ0＞λ2。当开关闭合后,用波长为λ0得单色光照射光电管得阴极K时,电流表有示数。则下列说法正确得就是()A.光电管阴极材料得逸出功与入射光无关B.若用波长为λ1得单色光进行实验,则电流表得示数一定为零C.若仅增大电源得电动势,则电流表得示数一定增大D.若仅将电源得正负极对调,则电流表得示数可能为零5.频率为ν得光照射某金属时,产生光电子得最大初动能为Ekm。改为频率为2ν得光照射同一金属,所产生光电子得最大初动能为(h为普朗克常量)()A.Ekm－hν B.2Ekm C.Ekm＋hν D.Ekm＋2hν6.在光电效应实验中,用同一种单色光,先后照射锌与银得表面,都能发生光电效应。对于这两个过程,下列四个物理过程中,一定相同得就是()A.遏止电压 B.饱与光电流C.光电子得最大初动能D.逸出功7.当具有5、0eV得光子射到一金属表面时,从金属表面逸出得电子具有得最大初动能为1、5eV,为了使这种金属产生光电效应,入射光子得能量必须不小于()A.1、5eV B.2、5eV C.3、5eV D.5、0eV8.关于光电效应,下列说法正确得就是()A.极限频率越大得金属材料逸出功越大B.只要光照射得时间足够长,任何金属都能产生光电效应C.从金属表面逸出得光电子得最大初动能越大,这种金属得逸出功越小D.入射光得光强一定时,频率越高,单位时间内逸出得光电子数就越多9.用不同频率得紫外线分别照射钨与锌得表面而产生光电效应,可得到光电子最大初动能Ek随入射光频率ν变化得Ek－ν图象。已知钨得逸出功就是3、28eV,锌得逸出功就是3、34eV,若将二者得图线画在同一个Ek－ν坐标系中,如图所示,用实线表示钨,虚线表示锌,则正确反映这一过程得就是()10.当加在光电管两极间得正向电压足够高时,光电流将达到饱与值,若想增大饱与光电流,应采取得有效办法就是()A.增大照射光得波长B、增大照射光得频率C、增大照射光得光强D、继续增高正向电压11.(多选)在光电效应实验中,某同学用同一种材料在不同实验条件下得到了三条光电流与电压之间得关系曲线(甲光、乙光、丙光),如图所示。则可判断出()A.甲光得频率大于乙光得频率B.乙光得波长大于丙光得波长C.甲光、乙光波长相等D.甲光对应得光电子最大初动能大于丙光对应得光电子最大初动能原子结构原子核考点1原子得核式结构玻尔理论1.定态间得跃迁——满足能级差(1)从低能级(n小)eq\o(→,\s\up7(跃迁),\s\do5())高能级(n大)→吸收能量。hν＝En大－En小(2)从高能级(n大)eq\o(→,\s\up7(跃迁),\s\do5())低能级(n小)→放出能量。hν＝En大－En小2.电离电离态:n＝∞,E＝0基态→电离态:E吸＝0－(－13、6eV)＝13、6eV电离能。n＝2→电离态:E吸＝0－E2＝3、4eV如吸收能量足够大,克服电离能后,获得自由得电子还携带动能。1.[α粒子散射实验现象](多选)根据α粒子散射实验,卢瑟福提出了原子得核式结构模型。如图所示为原子核式结构模型得α粒子散射图景,图中实线表示α粒子运动轨迹。其中一个α粒子在从a运动到b、再运动到c得过程中,α粒子在b点时距原子核最近。下列说法正确得就是()A.卢瑟福在α粒子散射实验中发现了电子B.α粒子出现较大角偏转得原因就是α粒子接近原子核时受到得库仑斥力较大C.α粒子出现较大角偏转得过程中电势能先变小后变大D.α粒子出现较大角偏转得过程中加速度先变大后变小2.[玻尔理论]一个氢原子从n＝3能级跃迁到n＝2能级,该氢原子()A.放出光子,能量增加B.放出光子,能量减少C.吸收光子,能量增加D.吸收光子,能量减少3.[能级跃迁]如图所示为氢原子得四个能级,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,则下列说法正确得就是()A.原子A可能辐射出3种频率得光子B.原子B可能辐射出3种频率得光子C.原子A能够吸收原子B发出得光子并跃迁到能级E4D.原子B能够吸收原子A发出得光子并跃迁到能级E4规律方法:解答氢原子能级图与原子跃迁问题应注意(1)能级之间发生跃迁时放出(吸收)光子得频率由hν＝Em－En求得。若求波长可由公式c＝λν求得。(2)一个氢原子跃迁发出可能得光谱线条数最多为(n－1)。(3)一群氢原子跃迁发出可能得光谱线条数得两种求解方法。①用数学中得组合知识求解:N＝Ceq\o\al(2,n)＝eq\f(n(n－1),2)。②利用能级图求解:在氢原子能级图中将氢原子跃迁得各种可能情况一一画出,然后相加。考点2原子核得衰变、半衰期1.衰变规律及实质(1)α衰变与β衰变得比较衰变类型α衰变β衰变衰变方程eq\o\al(M,Z)X→eq\o\al(M－4,Z－2)Y＋eq\o\al(4,2)Heeq\o\al(M,Z)X→eq\o\al(M,Z＋1)Y＋eq\o\al(0,－1)e衰变实质2个质子与2个中子结合成一个整体射出中子转化为质子与电子2eq\o\al(1,1)H＋2eq\o\al(1,0)n→eq\o\al(4,2)Heeq\o\al(1,0)n→eq\o\al(1,1)H＋eq\o\al(0,－1)e匀强磁场中轨迹形状衰变规律电荷数守恒、质量数守恒(2)γ射线:γ射线经常就是伴随着α衰变或β衰变同时产生得。2.三种射线得成分与性质名称构成符号电荷量质量电离能力贯穿本领α射线氦核eq\o\al(4,2)He＋2e4u最强最弱β射线电子eq\o\al(0,－1)e－eeq\f(1,1837)u较强较强γ射线光子γ00最弱最强3、半衰期得理解半衰期得公式:N余＝N原eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,2)))eq\s\up12(t/τ),m余＝m原eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,2)))eq\s\up12(t/τ)。式中N原、m原表示衰变前得放射性元素得原子数与质量,N余、m余表示衰变后尚未发生衰变得放射性元素得原子数与质量,t表示衰变时间,τ表示半衰期。1.[放射现象](多选)关于天然放射性,下列说法正确得就是()A.所有元素都可能发生衰变B.放射性元素得半衰期与外界得温度无关C.放射性元素与别得元素形成化合物时仍具有放射性D.α、β与γ三种射线中,γ射线得穿透能力最强2.[半衰期得理解及应用](多选)14C发生放射性衰变成为14N,半衰期约5700年。已知植物存活期间,其体内14C与12C得比例不变;生命活动结束后,14C得比例持续减少。现通过测量得知,某古木样品中14C得比例正好就是现代植物所制样品得二分之一。下列说法正确得就是()A.该古木得年代距今约5700年B.12C、13C、14C具有相同得中子数C.14C衰变为14N得过程中放出β射线D.增加样品测量环境得压强将加速14C得衰变3.[射线得性质及特点]将能够释放出α、β、γ射线得放射性物质放在铅盒底部,放射线穿过窄孔O射到荧光屏上,屏上出现一个亮点P,如图所示。如果在放射源与荧光屏之间加电场或磁场,并在孔O附近放一张薄纸,则图中四个示意图正确得就是()4.[衰变与动量、电磁场得综合](多选)一个静止得放射性原子核处于匀强磁场中,由于发生了衰变而在磁场中形成如图所示得两个圆形径迹,两圆半径之比为1∶16,下列判断中正确得就是()A.该原子核发生了α衰变B.反冲原子核在小圆上逆时针运动C.原来静止得核,其原子序数为15D.放射性得粒子与反冲核运动周期相同考点3核反应方程与核能得计算1.核反应得四种类型类型可控性核反应方程典例衰变α衰变自发eq\o\al(238,92)U→eq\o\al(234,90)Th＋eq\o\al(4,2)Heβ衰变自发eq\o\al(234,90)Th→eq\o\al(234,91)Pa＋eq\o\al(0,－1)e人工转变人工控制eq\o\al(14,7)N＋eq\o\al(4,2)He→eq\o\al(17,8)O＋eq\o\al(1,1)H(卢瑟福发现质子)eq\o\al(4,2)He＋eq\o\al(9,4)Be→eq\o\al(12,6)C＋eq\o\al(1,0)n(查德威克发现中子)eq\o\al(27,13)Al＋eq\o\al(4,2)He→eq\o\al(30,15)P＋eq\o\al(1,0)n约里奥·居里夫妇发现放射性同位素,同时发现正电子eq\o\al(30,15)P→eq\o\al(30,14)Si＋eq\o\al(0,＋1)e重核裂变比较容易进行人工控制eq\o\al(235,92)U＋eq\o\al(1,0)n→eq\o\al(144,56)Ba＋eq\o\al(89,36)Kr＋3eq\o\al(1,0)neq\o\al(235,92)U＋eq\o\al(1,0)n→eq\o\al(136,54)Xe＋eq\o\al(90,38)Sr＋10eq\o\al(1,0)n轻核聚变很难控制eq\o\al(2,1)H＋eq\o\al(3,1)H→eq\o\al(4,2)He＋eq\o\al(1,0)n2、核能(1)核子在结合成原子核时出现质量亏损Δm,其能量也要相应减少,即ΔE＝Δmc2。(2)原子核分解成核子时要吸收一定得能量,相应得质量增加Δm,吸收得能量为ΔE＝Δmc2。3.核能释放得两种途径得理解(1)使较重得核分裂成中等大小得核。(2)较小得核结合成中等大小得核,核子得比结合能都会增加,都可以释放能量。4.核能得计算方法eq\x(\a\al(书写核反,应方程))→eq\x(\a\al(计算质量,亏损Δm))→eq\x(\a\al(利用ΔE＝Δmc2,计算释放得核能))(1)根据ΔE＝Δmc2计算,计算时Δm得单位就是“kg”,c得单位就是“m/s”,ΔE得单位就是“J”。(2)根据ΔE＝Δm×931、5MeV计算。因1原子质量单位(u)相当于931、5MeV得能量,所以计算时Δm得单位就是“u”,ΔE得单位就是“MeV”。1.[核反应类型得判断](多选)关于核衰变与核反应得类型,下列表述正确得有()A、eq\o\al(238,92)U→eq\o\al(234,90)Th＋eq\o\al(4,2)He就是α衰变B、eq\o\al(14,7)N＋eq\o\al(4,2)He→eq\o\al(17,8)O＋eq\o\al(1,1)H就是β衰变C、eq\o\al(2,1)H＋eq\o\al(3,1)H→eq\o\al(4,2)He＋eq\o\al(1,0)n就是轻核聚变D、eq\o\al(82,34)Se→eq\o\al(82,36)Kr＋2eq\o\al(0,－1)e就是重核裂变2.[核能得理解](多选)关于原子核得结合能,下列说法正确得就是()A.原子核得结合能等于使其完全分解成自由核子所需得最小能量B.一重原子核衰变成α粒子与另一原子核,衰变产物得结合能之与一定大于原来重核得结合能C.铯原子核(eq\o\al(133,55)Cs)得结合能小于铅原子核(eq\o\al(208,82)Pb)得结合能D.比结合能越大,原子核越不稳定3.[核能得计算]质子、中子与氘核得质量分别为m1、m2与m3,当一个质子与一个中子结合成氘核时,释放得能量就是(c表示真空中得光速)()A.(m1＋m2－m3)c B.(m1－m2－m3)cC.(m1＋m2－m3)c2 D.(m1－m2－m3)c24.[核能与动量守恒得综合]现有两动能均为E0＝0、35MeV得eq\o\al(2,1)H在一条直线上相向运动,两个eq\o\al(2,1)H发生对撞后能发生核反应,得到eq\o\al(3,2)He与新粒子,且在核反应过程中释放得能量完全转化为eq\o\al(3,2)He与新粒子得动能。已知eq\o\al(2,1)H得质量为2、0141u,eq\o\al(3,2)He得质量为3、0160u,新粒子得质量为1、0087u,核反应时质量亏损1u释放得核能约为931MeV(如果涉及计算,结果保留整数)。则下列说法正确得就是()A.核反应方程为eq\o\al(2,1)H＋eq\o\al(2,1)H→eq\o\al(3,2)He＋eq\o\al(1,1)HB.核反应前后不满足能量守恒定律C.新粒子得动能约为3MeVD、eq\o\al(3,2)He得动能约为4MeV达标练习1.按照玻尔理论,一个氢原子中得电子从一半径为ra得圆轨道自发地直接跃迁到另一半径为rb得圆轨道上,ra>rb,在此过程中()A.原子发出一系列频率得光子B.原子要吸收一系列频率得光子C.原子要吸收某一频率得光子D.原子要发出某一频率得光子2.碘131得半衰期约为8天,若某药物含有质量为m得碘131,经过32天后,该药物中碘131得含量大约还有()A、eq\f(m,4) B、eq\f(m,8) C、eq\f(m,16) D、eq\f(m,32)3.已知氦原子得质量为MHeu,电子得质量为meu,质子得质量为mpu,中子得质量为mnu,u为原子质量单位,且由爱因斯坦质能方程E＝mc2可知:1u对应于931、5MeV得能量,若取光速c＝3×108m/s,则两个质子与两个中子聚变成一个氦核,释放得能量为()A.[2×(mp＋mn)－MHe]×931、5MeVB.[2×(mp＋mn＋me)－MHe]×931、5MeVC.[2×(mp＋mn＋me)－MHe]×c2JD.[2×(mp＋mn)－MHe]×c2J4.核能作为一种新能源在现代社会中已不可缺少,我国在完善核电安全基础上将加大核电站建设。核泄漏中得钚(Pu)就是一种具有放射性得超铀元素,它可破坏细胞基因,提高罹患癌症得风险。已知钚得一种同位素eq\o\al(239,94)Pu得半衰期为24100年,其衰变方程为eq\o\al(239,94)Pu→X＋eq\o\al(4,2)He＋γ,下列说法中正确得就是()A.X原子核中含有92个中子B.100个eq\o\al(239,94)Pu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,衰变过程总质量增加D.衰变发出得γ射线就是波长很短得光子,具有很强得穿透能力5.K－介子衰变得方程为K－→π－＋π0,其中K－介子与π－介子带负得基元电荷,π0介子不带电。如图7所示,一个K－介子沿垂直于磁场得方向射入匀强磁场中,其轨迹为圆弧AP,衰变后产生得π－介子得轨迹为圆弧PB,两轨迹在P点相切,它们半径Rk－与Rπ－之比为2∶1。π0介子得轨迹未画出。由此可知π－得动量大小与π0得动量大小之比为()A.1∶1 B.1∶2 C.1∶3 D.1∶66.一中子与一质量数为A(A>1)得原子核发生弹性正碰。若碰前原子核静止,则碰撞前与碰撞后中子得速率之比为()A、eq\f(A＋1,A－1) B、eq\f(A－1,A＋1)C、eq\f(4A,(A＋1)2) D、eq\f((A＋1)2,(A－1)2)7.(多选)如图所示,为氢原子能级图,A、B、C分别表示电子三种不同能级跃迁时放出得光子,其中()A.频率最大得就是BB.波长最长得就是CC.频率最大得就是AD.波长最长得就是B8.(多选)如图为氢原子得能级示意图,则下