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2019年高考高三物理波粒二象性、原子结构、原子核单元总结与测知识网络学习重点和难点1、光电效应现象的基本规律。
在光电效应中（1）对光的强度的理解，（2）发生光电效应时光电流的强度为什么跟光电子的最大初动能无关，只与入射光的强度成正比，此处是难点之一；2、玻尔模型中能级的跃迁及计算。
在玻尔原子模型中能级的跃迁问题以及量子化的提出也是难点之一；3、原子核的衰变问题以及核能的产生与计算是本部分重点。
核能的计算与动量和能量的结合既是重点又是难点，要处理好。
知识要点知识梳理知识点一——光的本性1、光电效应（1）产生条件：入射光频率大于被照射金属的极限频率（2）入射光频率决定每个光子的能量决定光子逸出后最大初动能（3）入射光强度决定每秒逸出的光子数决定光电流的大小（4）爱因斯坦光电效应方程2、光的波粒二象性光既有波动性，又具有粒子性，即光具有波粒二象性，这就是光的本性。
（1）大量光子的传播规律体现波动性；个别光子的行为体现为粒子性。
（2）频率越低，波长越长的光，波动性越显著；频率越高，波长越短的波，粒子性越显著。
（3）可以把光的波动性看作是表明大量光子运动规律的一种概率波。
知识点二——原子核式结构1、α粒子散射α粒子散射实验结果：α粒子穿过金箔后，绝大多数沿原方向前进，少数发生较大角度偏转，极少数偏转角大于90°，有的甚至被弹回。
2、核式结构模型原子中心有一个很小的核，叫原子核，原子的全部正电荷和几乎全部的质量都集中在原子核，带负电的电子在核外空间绕核旋转。
原子半径大约为10-10m，核半径大约为10-15～10-14 m。
知识点三——氢原子跃迁对氢原子跃迁的理解：1、原子跃迁的条件原子从低能级向高能级或从高能级向低能级跃迁时吸收或放出恰好等于发生跃迁时的两能级间的能级差的光子；当光子的能量大于或等于13.6eV时，也可以被氢原子吸收，使氢原子电离；当氢原子吸收的光子能量大于13.6eV时，氢原子电离后，电子具有一定的动能；原子还可吸收实物粒子的能量而被激发，由于实物粒子的动能可全部或部分地被氢原子吸收，所以只要实物粒子的能量大于或等于两能级的差值，均可使原子发生能级跃迁。
第十二章波粒二象性原子结构和原子核第1讲光电效应波粒二象性必备知识·自主排查一、光电效应及其规律1．光电效应现象在光的照射下，金属中的____________从表面逸出的现象，发射出来的电子叫做________．2．光电效应的产生条件入射光的频率________金属的极限频率．3．光电效应规律(1)每种金属都有一个极限频率，入射光的频率必须________这个极限频率才能产生光电效应．(2)光电子的最大初动能与入射光的____________无关，只随入射光频率的增大而________．(3)光电效应的发生几乎是瞬时的，一般不超过10－9 s.(4)当入射光的频率大于极限频率时，饱和光电流的大小与入射光的强度成________．二、爱因斯坦光电效应方程1．光子说：在空间传播的光不是连续的，而是一份一份的，每一份叫做一个光子，光子的能量ε＝________．2．逸出功W0：电子从金属中逸出所需做功的________．3．最大初动能：发生光电效应时，金属表面上的________吸收光子后克服原子核的引力逸出时所具有的动能的最大值．4．光电效应方程(1)表达式：hν＝E k＋W0或E k＝________．(2)物理意义：金属表面的电子吸收一个光子获得的能量是hν，这些能量的一部分用来克服金属的逸出功W0，剩下的表现为逸出后电子的____________．三、光的波粒二象性与物质波1．光的波粒二象性(1)光的干涉、衍射、偏振现象证明光具有________性．(2)光电效应说明光具有________性．(3)光既具有波动性，又具有粒子性，称为光的________性．2．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________的地方，暗条纹是光子到达概率________的地方，因此光波是一种概率波．(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λ＝________，p为运动物体的动量，h为普朗克常量．,教材拓展1.[人教版选修3－5P30演示实验改编]如图所示，用紫外线灯照射锌板，发现验电器的指针偏转，以下说法正确的是()A．锌板带正电，指针带负电B．锌板带负电，指针带正电C．锌板带正电，指针带正电D．锌板带负电，指针带负电2．[人教版选修3－5P36T2改编](多选)在光电效应实验中，用频率为ν的光照射光电管阴极，发生了光电效应，下列说法正确的是()A．增大入射光的强度，光电流增大B．减小入射光的强度，光电效应现象消失C．改用频率小于ν的光照射，一定不发生光电效应D．改用频率大于ν的光照射，光电子的最大初动能变大关键能力·分层突破考点一光电效应规律的理解及应用1．两条对应关系(1)光强大→光子数目多→发射光电子多→光电流饱和值大；(2)光子频率高→光子能量大→光电子的最大初动能大．2．三个关系式(1)爱因斯坦光电效应方程：E k＝hν－W0.(2)最大初动能与遏止电压的关系：E k＝eU c.(3)逸出功与极限频率的关系W0＝hνc.3．区分光电效应中的四组概念(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．(2)光电子的动能与光电子的最大初动能：电子吸收光子能量后，一部分克服阻碍作用做功，剩余部分转化为光电子的初动能，只有直接从金属表面飞出的光电子才具有最大初动能．(3)光电流与饱和光电流：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．例1[2022·江苏省扬州市检测]在光电效应实验中，某实验小组用同种频率的单色光，先后照射锌和银的表面，都能产生光电效应．对这两个过程，下列四个物理量中，可能相同的是()A．饱和光电流B．遏止电压C．光电子的最大初动能D．逸出功跟进训练1.[2022·浙江杭州质检](多选)现用一光电管进行光电效应实验，当用某一频率的光入射时，有光电流产生．下列说法正确的是()A．保持入射光的频率不变，入射光的光强变大，饱和光电流变大B．入射光的频率变高，饱和光电流变大C．入射光的频率变高，光电子的最大初动能变大D．保持入射光的光强不变，不断减小入射光的频率，始终有光电流产生2．[2022·郑州一模](多选)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U a和U b、光电子的最大初动能分别为E k a和E k b.h 为普朗克常量．下列说法正确的是()A．若νa>νb，则一定有U a<U bB．若νa>νb，则一定有E k a>E k bC．若U a<U b，则一定有E k a<E k bD．若νa>νb，则一定有hνa－E k a>hνb－E k b考点二光电效应的图象分析光电效应的四类图象图象名称图线形状由图线直接(间接)得到的物理量最大初动能E k与入射光频率ν的关系①极限频率：图线与ν轴交点的横坐标νc②逸出功：图线与E k轴交点的纵坐标的值的绝对值W0＝|－E|＝E③普朗克常量：图线的斜率k＝h遏止电压U c与入射光频率ν的关系①极限频率νc：图线与横轴的交点的横坐标②遏止电压U c：随入射光频率的增大而增大③普朗克常量h：等于图线的斜率与电子电荷量的乘积，即h＝ke④逸出功：图线与E k轴交点的纵坐标的值的绝对值与电荷量的乘积U m e颜色不同时，光电流与电压的关系①遏止电压U c1、U c2②饱和光电流③最大初动能E k1＝eU c1，E k2＝eU c2颜色相同、强度不同的光，光电流与电压的关系①遏止电压U c：图线与横轴的交点的横坐标②饱和光电流I m1、I m2：光电流的最大值③最大初动能：E k＝eU c例2 (多选)美国物理学家密立根利用图示的电路研究金属的遏止电压U c与入射光频率ν的关系，描绘出图乙中的图象，由此算出普朗克常量h，电子电量用e表示，下列说法正确的是()A．入射光的频率增大，测遏止电压时，应使滑动变阻器的滑片P向M端移动B．增大入射光的强度，光电子的最大初动能也增大C．由U c -ν图象可知，这种金属的截止频率为νcD．由U c -ν图象可求普朗克常量表达式为h＝解题心得：跟进训练3.(多选)与光电效应有关的四个图象如图所示，下列说法正确的是()A．根据图甲装置，若先让锌板带负电，再用紫外线照射锌板，则验电器的张角可能变小B．根据图乙可知，黄光越强，则饱和电流越大，说明光子的能量与光强有关C．由图丙可知，ν2为该金属的截止频率D．由图丁可知E等于该金属的逸出功解题心得：考点三光的波粒二象性物质波1．对光的波粒二象性的理解(1)从数量上看个别光子的作用效果往往表现为粒子性；大量光子的作用效果往往表现为波动性．(2)从频率上看频率越低波动性越显著，越容易看到光的干涉和衍射现象；频率越高粒子性越显著，贯穿本领越强，越不容易看到光的干涉和衍射现象．(3)从传播与作用上看光在传播过程中往往表现出波动性；在与物质发生作用时往往表现出粒子性．(4)波动性与粒子性的统一由光子的能量E＝hν、光子的动量表达式p＝也可以看出，光的波动性和粒子性并不矛盾：表示粒子性的能量和动量的计算式中都含有描述波动性的物理量——频率ν和波长λ.跟进训练4.下列有关光的波粒二象性的说法中，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．大量光子的行为往往显示出粒子性5．下列关于德布罗意波的认识，正确的解释是()A．任何一个物体都有一种波和它对应，这就是物质波B．X光的衍射证实了物质波的假设是正确的C．电子的衍射证实了物质波的假设是正确的D．宏观物体运动时，看不到它的衍射或干涉现象，是因为宏观物体的波长太大6．(多选)运动的微观粒子具有波粒二象性，有能量E、动量p，也对应着一定的波长λ.m 表示粒子的质量，下列图象正确的是()第十二章波粒二象性原子结构和原子核第1讲光电效应波粒二象性必备知识·自主排查一、1．电子光电子2．大于等于3．(1)大于等于(2)强度增大(4)正比二、1．hν2．最小值3．电子4．(1)hν－W0(2)最大初动能三、1．(1)波动(2)粒子(3)波粒二象2．(1)大小(2)教材拓展1．解析：本题考查光电效应，用紫外线灯照射锌板，有电子逸出，所以锌板带正电，验电器指针与锌板连接，同样带正电．所以C正确，A、B、D错误．答案：C2．答案：AD关键能力·分层突破例1解析：饱和光电流和入射光的强度有关，这个实验中可以通过控制入射光的强度来实现饱和光电流相同，A正确；不同金属的逸出功是不同的，同种频率的单色光，光子能量hν相同，根据光电效应方程E k＝hν－W0可知，两种金属中逸出的光电子的最大初动能E k不同，C、D错误；根据遏止电压和光电子最大初动能的关系U c＝可知，光电子的最大初动能不同，遏止电压也不同，B错误．答案：A1．解析：根据光电效应规律，保持入射光的频率不变，入射光的光强变大，则饱和光电流变大，选项A正确．由爱因斯坦光电效应方程知，入射光的频率变高，产生的光电子最大初动能变大，而饱和光电流与入射光的频率和光强都有关，选项B错误，C正确．保持入射光的光强不变，不断减小入射光的频率，当入射光的频率小于极限频率时，就不能发生光电效应，没有光电流产生，选项D错误．答案：AC2．解析：设该金属的逸出功为W，根据爱因斯坦光电效应方程有E k＝hν－W，同种金属的W不变，则逸出光电子的最大初动能随ν的增大而增大，B项正确；又E k＝eU，则最大初动能与遏止电压成正比，C项正确；根据上述有eU＝hν－W，遏止电压U随ν增大而增大，A项错误；又有hν－E k＝W，W相同，则D项错误．答案：BC例2解析：入射光的频率增大，光电子的最大初动能增大，则遏止电压增大，测遏止电压时，应使滑动变阻器的滑片P向N端移动，故A错误；根据光电效应方程E km＝hν－W0知，光电子的最大初动能与入射光的强度无关，故B错误；根据E km＝hν－W0＝eU c，解得U c＝，图线的斜率k＝＝，则h＝，当遏止电压为零时，ν＝νc，故C、D正确．答案：CD3．解析：紫外线照射锌板能发生光电效应，锌板带正电，若先让锌板带负电，则验电器张角有可能变小，选项A正确；光子的能量只与频率有关，选项B错误；最大初动能E k＝hν－W0，eU c＝E k，所以U c＝ν－，因此丙图中νc为截止频率，选项C错误；图丁中的E等于该金属的逸出功，选项D正确．答案：AD4．解析：光既有波动性又有粒子性，故A项错误；光子不带电，没有静止质量，而电子带负电，有质量，故B项错误；光的波长越长，其波动性越显著，波长越短，其粒子性越显著，故C项正确；个别光子的作用效果往往表现为粒子性，大量光子的作用效果往住表现为波动性，故D项错误．答案：C5．解析：只有运动的物体才具有波动性，A错误；X光是波长极短的电磁波，是光子，它的衍射不能证实物质波的存在，B错误；电子是实物粒子，它的衍射能证实物质波的存在，C正确；宏观物体由于动量太大，德布罗意波长太小，所以看不到它的干涉、衍射现象，D 错误．答案：C6．解析：根据爱因斯坦质能方程可知，粒子的能量E＝mc2，则E－m图象是一个正比例函数图象，故A正确，B错误；根据德布罗意波长公式λ＝可知，粒子的动量p＝，则p－图象是正比例函数图象，故C正确，D错误．答案：AC。
1.原子的核式结构模型(1)电子的发现:英国物理学家汤姆孙发现了电子。
(2)α粒子散射实验:1909~1911年,英国物理学家卢瑟福和他的助手进行了用α粒子轰击金箔的实验,实验发现绝大多数α粒子穿过金箔后基本上仍沿原来的方向前进,但有少数α粒子发生了大角度偏转,几乎被“撞”了回来。
(3)卢瑟福提出原子的核式结构模型:在原子中心有一个很小的核,原子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。
2.氢原子的能级结构(1)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hν=E m-E n。
(h是普朗克常量,h=6.626×10-34J·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。
(2)基态和激发态:原子能量最低的状态叫基态,其他能量较高的状态叫激发态。
3.原子核的组成(1)原子核由质子和中子组成,它们统称为核子。
(2)原子核的核电荷数=质子数,原子核的质量数=质子数+中子数。
(3)同位素:具有相同质子数、不同中子数的原子。
同位素在元素周期表中的位置相同。
4.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,首先由贝可勒尔发现。
天然放射现象的发现,说明原子核还具有复杂的结构。
(2)三种射线放射性元素放射出的射线共有三种,分别是α射线、β射线、γ射线。
其中α射线是高速运动的氦核,β射线是高速运动的电子流,γ射线是光子。
(3)半衰期①定义:放射性元素的原子核有半数发生衰变所需的时间。
②影响因素:放射性元素衰变的快慢是由原子核内部因素决定的,跟原子所处的物理状态(如温度、压强)及化学状态(如单质、化合物)无关。
(4)α衰变和β衰变的实质α衰变:核内两个中子和两个质子作为一个整体从较大的原子核内抛射出来。
第一节 光电效应 光的波粒二象性第一课时班别 姓名 学号一、学习目标1.知道光电效应现象相关的基本概念及光电效应发生的条件.2.掌握爱因斯坦光电效应方程,并能利用光电效应图像分析相关问题.3.知道光的波粒二象性及物质波的概念.二、知识梳理考点一 光电效应的实验规律 1.光电效应—⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪—概念—在光的照射下，金属中的 电子 从表面逸出的现象，发射出的电子叫 光电子—条件—入射光的频率 大于 金属的极限频率—规律—⎪⎪⎪⎪⎪—每种金属都有一个极限频率—光电子的最大初动能随入射光频率的增大 而 增大 —光电效应的发生几乎是瞬时的，一般不超 过10－9s—饱和光电流与入射光的强度成正比—解释—⎪⎪⎪—光子说→空间传播的光是不连续的，一份一份的，每一份为一个光子，能量ε＝hν—光电效应方程→E k ＝ hν－W 02．光电效应的研究思路(1)两条线索：(2)两条对应关系：光强大→光子数目多→发射光电子多→光电流大 光子频率高→光子能量大→光电子的最大初动能大【例1】（多选）（2016·课标卷Ⅰ，35(1))现用某一光电管进行光电效应实验，当用某一频率的光入射时，有光电流产生．下列说法正确的是________.A ．保持入射光的频率不变，入射光的光强变大，饱和光电流变大B ．入射光的频率变高，饱和光电流变大C．入射光的频率变高，光电子的最大初动能变大D．保持入射光的光强不变，不断减小入射光的频率，始终有光电流产生E．遏止电压的大小与入射光的频率有关，与入射光的光强无关【例2】（多选）所示为光电管的工作电路图，分别用波长为λ0、λ1、λ2的单色光做实验，已知λ1＞λ0＞λ2.当开关闭合后，用波长为λ0的单色光照射光电管的阴极K时，电流表有示数，则下列说法正确的是() A．光电管阴极材料的逸出功与入射光无关B．若用波长为λ1的单色光进行实验，则电流表的示数一定为零C．若仅增大电源的电动势，则电流表的示数一定增大D．若仅将电源的正负极对调，则电流表的示数可能为零考点二光电效应方程及光电效应图象1．三个关系(1)爱因斯坦光电效应方程E k＝hν－W0.(2)光电子的最大初动能E k可以利用光电管实验的方法测得，即E k＝eU c，其中U c是遏止电压．(3)光电效应方程中的W0为逸出功，它与极限频率νc的关系是W0＝hνc.2．四类图象【例3】（多选）(2017·课标卷Ⅲ，19)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U a 和U b 、光电子的最大初动能分别为E k a 和E k b .h 为普朗克常量．下列说法正确的是( )A ．若νa >νb ，则一定有U a ＜U bB ．若νa >νb ，则一定有E k a ＞E k bC ．若U a ＜U b ，则一定有E k a ＜E k bD ．若νa >νb ，则一定有hνa －E k a ＞hνb －E k b【例4】（多选）(2017·海南卷，7)三束单色光1、2和3的波长分别为λ1、λ2和λ3(λ1>λ2>λ3)．分别用这三束光照射同一种金属．已知用光束2照射时，恰能产生光电子，下列说法正确的是( )A ．用光束1照射时，不能产生光电子B ．用光束3照射时，不能产生光电子C ．用光束2照射时，光越强，单位时间内产生的光电子数目越多D ．用光束2照射时，光越强，产生的光电子最大初动能越大【例5】(2015·课标卷Ⅰ，35(1))在某次光电效应实验中，得到的遏止电压U c 与入射光的频率ν的关系如图所示．若该直线的斜率和截距分别为k 和b ，电子电荷量的绝对值为e ，则普朗克常量可表示为 ________，所用材料的逸出功可表示为 ________.【例6】利用图甲所示的实验装置观测光电效应，已知实验中测得某种金属的遏止电压U c 与入射频率ν之间的关系如图乙所示，电子的电荷量为e ＝1.6×10－19 C ，则( )A ．普朗克常量为eν1U 1B ．该金属的逸出功为eU 1C ．电源的右端为正极D ．若电流表的示数为10 μA ，则每秒内从阴极发出的光电子数的最小值为6.25×1012【例7】爱因斯坦因提出了光量子概念并成功地解释光电效应的规律而获得1921年诺贝尔物理学奖．某种金属逸出光电子的最大初动能E k 与入射光频率ν的关系如图所示，其中νc 为极限频率．从图中可以确定的是( )A ．逸出功与ν有关B ．E k 与入射光强度成正比C ．当ν＜νc 时，会逸出光电子D ．图中直线的斜率与普朗克常量有关【例8】如图所示为用某金属研究光电效应规律得到的光电流随电压变化关系的图象，用单色光1和单色光2分别照射该金属时，逸出的光电子的最大初动能分别为E k1和E k2，普朗克常量为h ，则下列说法正确的是( )A ．E k1>E k2B ．单色光1的频率比单色光2的频率高C ．增大单色光1的强度，其遏止电压会增大D ．单色光1和单色光2的频率之差为E k1－E k2h考点三 光的波粒二象性 物质波(高频64) 1．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． 2．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λ＝ hp ，p 为运动物体的动量，h 为普朗克常量．3．光既具有粒子性，又具有波动性，对光的波粒二象性的理解【例9】（多选）(2015·课标卷Ⅱ，35(1))实物粒子和光都具有波粒二象性．下列事实中突出体现波动性的是 ________ .A ．电子束通过双缝实验装置后可以形成干涉图样B ．β射线在云室中穿过会留下清晰的径迹C ．人们利用慢中子衍射来研究晶体的结构D ．人们利用电子显微镜观测物质的微观结构E ．光电效应实验中，光电子的最大初动能与入射光的频率有关，与入射光的强度无关第一节光电效应光的波粒二象性第二课时班别姓名学号【例10】对光的认识，下列说法错误的是()A．个别光子的行为表现出粒子性，大量光子的行为表现出波动性B．光的波动是光子本身的一种属性，不是光子之间的相互作用引起的C．光表现出波动性时，就不具有粒子性了；光表现出粒子性时，就不再具有波动性了D．光的波动二象性应理解为：在某种场合下光的波动性表现得明显，在另外的某种场合下，光的粒子性表现得明显【例11】（多选）(2015·江苏卷，12C(1))波粒二象性是微观世界的基本特征，以下说法正确的有________.A．光电效应现象揭示了光的粒子性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．黑体辐射的实验规律可用光的波动性解释D．动能相等的质子和电子，它们的德布罗意波长也相等【小结】波粒二象性的“三个易错”(1)光子表现为波动性，并不否认光子具有粒子性．(2)宏观物体也具有波动性．(3)微观粒子的波动性与机械波不同，微观粒子的波是概率波.三、针对训练1．(2015·上海卷，11)某光源发出的光由不同波长的光组成，不同波长的光的强度如图所示，表中给出了一些材料的极限波长，用该光源发出的光照射表中材料()A.仅钠能产生光电子B．仅钠、铜能产生光电子C．仅铜、铂能产生光电子D．都能产生光电子2．（多选）(2014·海南卷，17(1))在光电效应实验中，用同一种单色光，先后照射锌和银的表面，都能产生光电效应．对于这两个过程，下列四个物理量中，一定不同的是________.A．遏止电压B．饱和光电流C．光电子的最大初动能D．逸出功3．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U AK 的关系图象中，正确的是( )4．如图所示为研究光电效应现象的装置，阴极K 与滑动变阻器的中心抽头c 相连，当滑动触头P 从a 移到c 的过程中，光电流始终为零，为了产生光电流，可采取的措施是( )A ．增大入射光的强度B ．增大入射光的频率C ．将P 从c 向a 移动D ．将P 从c 向b 移动5．如图所示，当弧光灯发出的光经一狭缝后，在锌板上形成明暗相间的条纹，同时与锌板相连的验电器铝箔有张角，则该实验( )A ．只能证明光具有波动性B ．只能证明光具有粒子性C ．只能证明光能够发生衍射D ．证明光具有波粒二象性四、课后训练1．根据爱因斯坦光子说，光子能量E 等于(h 为普朗克常量，c 、λ为真空中的光速和波长)( )A ．h c λB ．h λcC.hλ D ．hλ2．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3．频率为ν的光照射某金属时，产生光电子的最大初动能为E km .改为频率为2ν的光照射同一金属，所产生光电子的最大初动能为(h 为普朗克常量)( )A ．E km －hνB ．2E kmC ．E km ＋hνD ．E km ＋2hν 4．（多选）三种不同的入射光A 、B 、C 分别射在三种不同的金属a 、b 、c 表面，均恰能使金属中逸出光电子，若三种入射光的波长λA >λB >λC ，则( )A ．用入射光A 照射金属b 和c ，金属b 和c 均可发生光电效应现象B ．用入射光A 和B 照射金属c ，均可使金属c 发生光电效应现象C ．用入射光C 照射金属a 和b ，金属a 、b 均可发生光电效应现象D ．用入射光B 和C 照射金属a ，均可使金属a 发生光电效应现象5.某金属在光的照射下发生光电效应，光电子的最大初动能E k 与入射光频率ν的关系如图所示，则( )A ．普朗克常量为νcEB ．入射光的频率为3νc 时，逸出的光电子的最大初动能为2EC ．频率大于2νc 的入射光照射该金属时才会发生光电效应D ．若光在真空中的速度为c ，则波长大于cνc的光照射该金属时才会发生光电效应6．如图甲所示为某实验小组成员研究某金属发生光电效应的遏止电压随照射光频率变化关系的实验装置，图乙为实验得到的遏止电压随照射光频率变化的关系图象，电子的电荷量e ＝1.6×10－19 C ，则下列说法正确的是( )A ．图甲中滑动变阻器的滑片移到最左端，电流计G 的示数为零B ．由图乙得普朗克常量为6.4×10－33 J·sC ．由图乙可知，该金属的极限频率为5.0×1014 HzD ．当照射光的频率为17.5×1014 Hz 时，逸出的光电子的最大初动能为3.2×10－19 J 7．（多选）如图为一真空光电管的应用电路，其阴极金属材料的极限频率为4.5×1014 Hz ，则以下判断中正确的是( )A ．发生光电效应时，电路中光电流的饱和值取决于入射光的频率B ．发生光电效应时，电路中光电流的饱和值取决于入射光的强度C ．用λ＝0.5 μm 的光照射光电管时，电路中有光电流产生D ．光照射时间越长，电路中的电流越大8．（多选）如图所示是某金属在光的照射下，光电子的最大初动能E k 与入射光的波长的倒数(1λ)的关系图象，由图象可知( )A ．图象中的λ0是产生光电效应的最小波长B ．普朗克常量和光速的乘积hc ＝Eλ0C ．该金属的逸出功等于－ED ．若入射光的波长为λ03，产生的光电子的最大初动能为2E9．（多选）某半导体激光器发射波长为1.5×10－6 m ，功率为5.0×10－3 W 的连续激光．已知可见光波长的数量级为10－7m ，普朗克常量h ＝6.63×10－34 J·s ，该激光器发出的( )A ．是紫外线B ．是红外线C ．光子能量约为1.3×10－18 J D ．光子数约为每秒3.8×1016个10．用很弱的光做双缝干涉实验，把入射光减弱到可以认为光源和感光胶片之间不可能同时有两个光子存在，如图所示是不同数量的光子照射到感光胶片上得到的照片．这些照片说明( )A ．光只有粒子性没有波动性B ．光只有波动性没有粒子性C ．少量光子的运动显示波动性，大量光子的运动显示粒子性D ．少量光子的运动显示粒子性，大量光子的运动显示波动性。
第十二章波粒二象性原子结构和原子核第一讲光电效应波粒二象性考点一光电效应规律和光电效应方程的应用例1、多维练透1、2、3、考点二光电效应的图像分析例2、多维练透1、2、如图为密立根研究某金属的遏制电压和入射光频率的关系图象,则下列说法正确的是()A、图象的斜率为普朗克常量B、该金属的截止频率约为C、由图象可得该金属的逸出功为D、由图象可知,光电子的最大初动能与入射光的频率成一次函数关系考点三光的波粒二象性物质波例3、用很弱的光做双缝干涉实验,把入射光减弱到可以认为光源和感光胶片之间不可能同时有两个光子存在,如图所示是不同数量的光子照射到感光胶片上得到的照片.这些照片说明()A、光只有粒子性没有波动性B、光只有波动性没有粒子性C、少量光子的运动显示波动性,大量光子的运动显示粒子性D、少量光子的运动显示粒子性,大量光子的运动显示波动性多维练透1、下列有关光的波粒二象性的说法中，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.大量光子的行为往往显示出粒子性2、下列对光的波粒二象性的说法错误的是（）A.光子不仅具有能量,也具有动量B.光的波粒二象性指光有时表现为波动性,有时表现为粒子性C.运动的实物粒子也有波动性,波长与粒子动量的关系为λ=p/hD.光波和物质波,本质上都是概率波第二讲原子结构原子核考点一氢原子的能级及能级跃迁例1、（多选）如图为氢原子的能级示意图,锌的逸出功是,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B、一群处于n=3能级的氢原子向基态跃迁时,能放出3种不同频率的光C、一群处于n=3能级的氢原子向基态跃迁时,发出的光照射锌板,锌板表面所发出的光电子的最大初动能为8.75eVD、用能量为14.0eV的光子照射,可使处于基态的氢原子电离多维练透2、3、如图所示,是汞原子的能级图,一个自由电子的总能量为8.0,与处于基态的汞原子碰撞后(不计汞原子的动量变化),则电子剩余的能量可能为(碰撞无能量损失)( )A.0.3B.3.1C.4.9D.8.8考点二原子核的衰变半衰期例2、多维练透1、（多选）日本福岛核电站泄漏事故中释放出大量的碘131,碘131是放射性同位素,衰变时会发出射线与射线,碘131被人摄人后,会危害身体健康,由此引起了全世界的关注.下面关于核辐射的相关知识,说法正确的是()A.人类无法通过改变外部环境来改变碘131衰变的快慢B. 碘131的半衰期为8.3天,则4个碘原子核经16.6天后就一定剩下一个原子核C.射线与射线都是电磁波,但射线穿透本领比射线强D. 碘131发生衰变时所释放的电子是原子核内的中子转化为质子时产生的2、3、考点三核反应方程与核反应类型例3、多维练透考点四核能的理解与计算例4、多维练透1、2、3、核反应堆是利用中子轰击重核发生裂变反应,释放出大量核能.核反应方程式是反应堆中发生的许多核反应中的一种,X是某种粒子,是X粒子的个数,用,,分别表示,,核的质量,表示X粒子的质量,c为光在真空中的光速,以下说法正确的是()A、x为中子,B、上述核反应中放出的核能C、上述核反应中放出的核能D、只有铀块体积达到临界体积才可能发生链式反应4、一个静止的氡核,放出一个粒子后衰变为钋核,同时放出能量为E=0.09MeV的光子.假设放出的核能完全转变为钋核与粒子的动能,不计光子的动量.已知M氡、、M钋,1u相当于的能量.(1)写出上述核反应方程;(2)求出发生上述核反应放出的能量;(3)确定钋核与粒子的动能.。
专题12 波粒二象性 原子和原子核考题一 光电效应与光子说1.爱因斯坦光电效应方程E k ＝h ν－W 0.2.用图象表示光电效应方程，如图1所示(1)极限频率：图线与ν轴的交点的横坐标ν0.(2)逸出功：图线与E k 交点的纵坐标的值W 0.(3)普朗克常量：图线的斜率k ＝h .3.处理光电效应问题的两条线索：光强和光的频率 (1)光强→光子数目多→发射光电子数多→光电流大(2)光子频率高→光子能量大→产生光电子的最大初动能大例1 爱因斯坦因提出了光量子概念并成功地解释光电效应的规律而获得1921年诺贝尔物理学奖.某种金属逸出光电子的最大初动能E km 与入射光频率ν的关系如图2所示，其中ν0为极限频率.从图中可以确定的是( ) A.逸出功与ν有关 B.当ν＞ν0时，会逸出光电子C.E km 与入射光强度成正比D.图中直线的斜率与普朗克常量有关 变式训练1.一光电管的阴极K 用截止频率为ν的金属铯制成，光电管阳极A 和阴极K 之间的正向电压为U .用波长为λ的单色光射向阴极，产生了光电流.已知普朗克常量为h ，电子电荷量为e ，真空中的光速为c .求：(1)金属铯的逸出功W 0；(2)光电子到达阳极的最大动能E k .2.如图3所示电路可研究光电效应规律.图中标有A 和K 的为光电管，其中K为阴极，A 为阳极.理想电流计可检测通过光电管的电流，理想电压表用来指示光电管两端的电压.现接通电源，用光子能量为10.5 eV 的光照射阴极K ，电流计中有示数；若将滑动变阻器的滑片P 缓慢向右滑动，电流计的读数逐渐减小，当滑至某一位置时电流计的读数恰好为零，读出此时电压表的示数为 6.0 V ；现保持滑片P 位置不变，光电管阴极材料的逸出功为__________，若增大入射光的强度，电流计的读数________(选填“为零”或“不为零”).3.用同一实验装置如图4甲研究光电效应现象，分别用A 、B 、C 三束光照射光电管阴极，得到光电管两端电压与相应的光电流的关系如图乙所示，其中A 、C 两束光照射时对应的遏止电压相同，均为U c1，下列论述正确的是( )A.B 光束光子的能量最小B.A 、C 两束光的波长相同，且比B 光的波长长C.三个光束中B 光束照射时单位时间内产生的光电子数量最多D.三个光束中B 光束照射时光电管发出的光电子最大初动能最大考题二 氢原子光谱与能级图1 图2图3 图41.玻尔理论的基本内容(1)能级假设：氢原子E n ＝E 1n 2(n 为量子数).(2)跃迁假设：吸收或释放的能量h ν＝E m －E n (m >n )(3)轨道假设：氢原子r n ＝n 2r 1(n 为量子数)2.解决氢原子能级跃迁问题的四点技巧(1)原子跃迁时，所吸收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，所吸收的能量可以大于或等于某一能级的绝对值.(3)一群氢原子处于量子数为n 的激发态时，可能辐射光子的种类N ＝C 2n ＝n (n －1)2. (4)计算能级能量时应注意：因一般取无穷远处为零电势参考面，故各个能级的能量值均为负值. 例2 如图5所示是氢原子的能级图，大量处于n ＝4激发态的氢原子向低能级跃迁时，一共可以辐射出6种不同频率的光子，其中巴耳末系是指氢原子由高能级向n ＝2能级跃迁时释放的光子，则( )A.6种光子中有2种属于巴耳末系B.6种光子中波长最长的是n ＝4激发态跃迁到基态时产生的C.使n ＝4能级的氢原子电离至少要0.85 eV 的能量D.在6种光子中，n ＝4能级跃迁到n ＝1能级释放的光子康普顿效应最明显 变式训练4.如图6所示为氢原子的四个能级，其中E 1为基态，若一群氢原子A 处于激发态E 2，一群氢原子B 处于激发态E 3，B 从E 3跃迁到E 2所发出的光波长为λ1，A 从E 2跃迁到E 1所发出的光波长为λ2.已知普朗克常量为h ，真空中光速为c ，其中两个能量差E 3－E 2＝________，若B 从E 3直接跃迁到E 1所发出的光波长为________. 5.在探究光电效应的实验中，用光照射某种金属，测得该金属表面有光电子逸出的最大入射光波长为λ0.若用氢原子发出的光照射该金属，已知氢原子从能级3跃迁到能级2时发出的光可使该金属发生光电效应，但从能级4跃迁到能级3发出的光不能使该金属发生光电效应.已知氢原子能级如图7所示，真空中的光速为c .则下列说法正确的是( )A.该金属的极限频率为cλ0B.该金属的逸出功大于0.66 eVC.当用氢原子从能级5跃迁到能级3发出的光照射该金属时，该金属一定会发生光电效应D.当用氢原子从其他能级跃迁到能级1发出的光照射该金属时，该金属一定会发生光电效应6.如图8所示为氢原子光谱中的三条谱线，对这三条谱线的描述中正确的是( )A.乙谱线光子能量最大B.甲谱线是电子由基态向激发态跃迁发出的C.丙谱线可能是电子在两个激发态间跃迁发出的D.每条谱线对应核外电子绕核旋转的一条轨道，任一谱线的频率等于电子做圆周运动的频率 考题三 核反应与核能1.核反应方程的书写要求(1)核反应过程一般不可逆，所以核反应方程中用“→”表示方向而不能用等号代替.(2)核反应方程遵循质量数、电荷数守恒，但核反应前后的总质量会发生质量亏损且释放能量.(3)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而凭空杜撰出生成物.2.原子核的衰变(1)衰变的实质：α衰变为211H ＋210n →42He ，即α射线；β衰变为10n →11H ＋ 0—1e ，即β射线，在α衰变或β衰变过程中放出γ射线.(2)衰变的快慢由原子核内部因素决定，与原子所处的物理、化学状态无关；半衰期是统计规律，对个别、少数原子无意义.例3 静止的原子核X ，自发发生反应X →Y ＋Z ，分裂成运动的新核Y 和Z ，同时产生一对彼此向相反方向运动的光子，光子的能量均为E .已知X 、Y 、Z 的质量分别为m 1、m 2、m 3，真空中的光速为c ，求：(1)反应放出的核能ΔE ；(2)新核Y 的动能E kY .图5 图6 图7 图8变式训练7.一静止的238 92U 核经α衰变成为234 90Th 核，释放出的总动能为4.27 MeV.问此衰变后234 90Th 核的动能为多少MeV(保留1位有效数字)?8.核裂变和核聚变的过程中能够放出巨大核能.核裂变中经常使用的235 92U 具有天然放射性，若235 92U 经过7次α衰变和m 次β衰变，变成207 82Pb ，则m ＝________.核聚变中，最常见的反应就是一个氘核与一个氚核结合成一个氦核.已知氘核的比结合能是1.09 MeV ；氚核的比结合能是2.78 MeV ；氦核的比结合能是7.03 MeV ，则氢核聚变的方程是______________；一次氢核聚变释放出的能量是________MeV.9.放射性同位素14 6C 被考古学家称为“碳钟”，它可以用来判定古生物体的年代.宇宙射线中高能量中子碰撞空气中的氮原子后，就会形成不稳定的14 6C ，它容易发生β衰变，变成一个新核，其半衰期为5 730年.该衰变的核反应方程式为_______________.14 6C 的生成和衰变通常是平衡的，即生物机体中14 6C 的含量是不变的.当生物体死亡后，机体内14 6C 的含量将会不断减少.若测得一具古生物遗骸中14 6C 含量只有活体中的25%，则这具遗骸距今约有_______年.专题规范练1.卢瑟福利用α粒子轰击金箔的实验研究原子结构，正确反映实验结果的示意图是( )2.(多选)有关原子结构，下列说法正确的是( )A.玻尔原子模型能很好地解释氢原子光谱B.卢瑟福核式结构模型可以很好地解释原子的稳定性C.玻尔提出的原子模型，否定了卢瑟福的原子核式结构学说D.卢瑟福的α粒子散射实验否定了汤姆孙关于原子结构的“枣糕模型”3.(多选)氢原子能级图如图1所示，当氢原子从n ＝3能级跃迁到n ＝2能级时，辐射出的光的波长为656 nm.以下判断正确的是( ) A.氢原子从n ＝2能级跃迁到n ＝1能级时，辐射出的光的波长大于656 nmB.用波长为325 nm 的光照射，可使氢原子从n ＝1能级跃迁到n ＝2能级C.一群处于n ＝3能级上的氢原子向低能级跃迁时最多产生3种谱线D.用波长为633 nm 的光照射，不能使氢原子从n ＝2能级跃迁到n ＝3能级4.(多选)如图2是氢原子的能级图，一群氢原子处于n ＝3能级，下列说法中正确的是()A.这群氢原子跃迁时能够发出3种不同频率的波B.这群氢原子发出的光子中，能量最大为10.2 eVC.从n ＝3能级跃迁到n ＝2能级时发出的光波长最长D.这群氢原子能够吸收任意光子的能量而向更高能级跃迁 5.下列说法正确的是( )A.太阳辐射的能量主要来自太阳内部的热核反应B.238 92U →234 90Th ＋42He 是核裂变反应方程C.一个氢原子从n ＝3能级跃迁到n ＝2能级，该氢原子放出光子，能量增加D.将放射性元素的温度降低，它的半衰期会发生改变6.(多选)关于核衰变和核反应的类型，下列表述正确的有( )A.238 92U →234 90Th ＋42He 是α衰变B.14 7N ＋42H →17 8O ＋11H 是β衰变C.21H ＋31H →42He ＋10n 是轻核聚变D.8234Se →8236Kr ＋2 0－1e 是重核裂变7.(多选)以下说法正确的是( )A.当氢原子从n ＝3能级跃迁到n ＝1能级时，要吸收光子B.蓝光照射到某金属板表面时能够产生光电效应，则换用强度较低的紫光照射也可发生C.原子序数大于83的原子核都具有放射性D.核反应：235 92U ＋10n →141 56Ba ＋9236Kr ＋a X 中X 为中子，a ＝38.下列说法正确的是( )A.采用物理或化学方法可以有效地改变放射性元素的半衰期B.由玻尔理论知道氢原子从激发态跃迁到基态时会放出光子C.从高空对地面进行遥感摄影是利用紫外线良好的穿透能力图1 图2D.原子核所含核子单独存在时的总质量小于该原子核的质量9.质子、中子和氘核的质量分别为m 1、m 2和m 3.当一个质子和一个中子结合成氘核时，释放的能量是(c 表示真空中的光速)( )A.(m 1＋m 2－m 3)cB.(m 1－m 2－m 3)cC.(m 1＋m 2－m 3)c 2D.(m 1－m 2－m 3)c 210.(多选)光电效应的实验结论是：对于某种金属( )A.无论光强多强，只要光的频率小于极限频率就不能产生光电效应B.无论光的频率多低，只要光照时间足够长就能产生光电效应C.超过极限频率的入射光强度越弱，所产生的光电子的最大初动能就越小D.超过极限频率的入射光频率越高，所产生的光电子的最大初动能就越大11.(多选)在光电效应实验中，用频率为ν的光照射光电管阴极，发生了光电效应，下列说法正确的是( )A.增大入射光的强度，光电流增大B.减小入射光的强度，光电效应现象消失C.改用频率小于ν的光照射，一定不发生光电效应D.改用频率大于ν的光照射，光电子的最大初动能变大12.对爱因斯坦光电效应方程E k ＝h ν－W 0，下面的理解正确的是( )A.用相同频率的光照射同一金属，逸出的所有光电子都具有相同的初动能E kB.遏止电压与逸出功的关系是U c e ＝W 0C.逸出功W 0和极限频率νc 之间满足关系式W 0＝ h νcD.光电子的最大初动能和入射光的频率成正比13.如图3所示，已知用光子能量为2.82 eV 的紫光照射光电管中的金属涂层时，毫安表的指针发生了偏转，若将电路中的滑动变阻器的滑片P 向右移动到某一位置时，毫安表的读数恰好减小到零，电压表读数为1 V ，则该金属涂层的逸出功约为( )A.2.9×10－19 JB.6.1×10－19 JC.1.6×10－19 JD.4.5×10－19 J 14.(多选)下列说法中正确的是( )A.α粒子散射实验是卢瑟福建立原子核式结构模型的重要依据B.光电效应和康普顿效应深入揭示了光的粒子性，前者表明光子具有能量，后者表明光子除了具有能量外还具有动量C.放射性元素的衰变快慢不受外界温度、压强的影响，但如果以单质形式存在，其衰变要比以化合物形式存在快D.正负电子对湮灭技术是一项较新的核物理技术.一对正负电子对湮灭后生成光子的事实说明质量守恒定律是有适用范围的专题12 波粒二象性 原子和原子核考题一 光电效应与光子说例1解析 金属的逸出功是由金属自身决定的，与入射光频率ν无关，故A 错误；当ν＞ν0时会有光电子逸出，故B 正确；由光电效应方程E km ＝h ν－W 0，知光电子的最大初动能E km 与入射光的强度无关，故C 错误；由光电效应方程E km ＝h ν－W 0，知h ＝ ΔE km Δν，故D 正确.答案 BD 变式训练1.答案 (1)h ν (2)eU ＋h c λ－h ν 解析 (1)由题知，金属铯的逸出功W 0＝h ν (2)根据光电效应方程知，光电子的最大初动能 E km ＝h c λ－W 0＝h c λ－h ν 根据动能定理得：eU ＝E k －E km 联立得：光电子到达阳极的最大动能E k ＝eU ＋h c λ－h ν 2.答案 4.5 eV 为零 解析 由题知，当电流计的电流为0时，U ＝6.0 V ，则光电子的最大初动能为6.0 eV.由光电效应方程E km ＝h ν－W 0，得W 0＝h ν－E km ＝4.5 eV.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，故增大入射光的强度，电流计的读数仍为零.3.答案 BD 解析 当光电流为零时光电管两端的电压为截止电压，对应光的频率为截止频率，由eU 截＝12mv 2m ＝h ν－W 0知，入射光的频率越高，对应的截止电压U 截越大，A 光、C 光的截止电压相等，故A 光、C 光的频率相等，它们的最大初动能也相等，而B 光的频率最大，能量最大，故最大初动能也最大，对应的波长最小，故A 、C 错误，B 、D 正确.考题二 氢原子光谱与能级图3例2解析 巴耳末系是指氢原子由高能级向n ＝2能级跃迁时释放的光子，大量处于n ＝4激发态的氢原子向低能级跃迁时，可以从n ＝4跃迁到n ＝2，可以从n ＝3跃迁到n ＝2，可知产生的6种光子中有2种属于巴尔末系，故A 正确；从n ＝4跃迁到基态时，辐射的光子能量最大，波长最短，故B 错误；n ＝4能级，氢原子具有的能量为－0.85 eV ，可知使n ＝4能级的氢原子电离至少要0.85 eV 的能量，故C 正确；在6种光子中，n ＝4跃迁到n ＝1能级，光子能量最大，康普顿效应最明显，故D 正确.故选A 、C 、D.答案 ACD 变式训练4.答案 hc λ1 λ1λ2λ1＋λ2 解析 由玻尔理论可知，E 3－E 2＝hc λ1 因hc λ1＋hc λ2＝hc λ3可得：λ3＝λ1λ2λ1＋λ2. 5.答案 ABD 解析 由题知该金属的极限频率为c λ0，故A 正确；由题知该金属的逸出功大于从能级4跃迁到能级3发出的光子能量，故该金属的逸出功大于0.66 eV ，故B 正确；由题知从能级3跃迁到能级2时发出的光可使该金属发生光电效应，故该金属的逸出功小于1.89 eV ，当用氢原子从能级5跃迁到能级3发出的光照射该金属时，该金属不一定会发生光电效应，故C 错误；当用氢原子从其他能级跃迁到能级1发出的光照射该金属时，发出的光子能量大于等于10.20 eV ，则该金属一定会发生光电效应，故D 正确.故选A 、B 、D.6.答案 C 解析 根据E ＝h ν＝h c λ，故甲谱线光子能量最大，故A 错误；谱线是电子由激发态向基态跃迁发出的，而电子由基态向激发态跃迁需要吸收光子的，故B 错误；丙谱线可以是电子在两个激发态间跃迁发出的，故C 正确；电子跃迁时辐射的光子的频率等于能级差值，与电子绕核做圆周运动的频率无关，故D 错误.故选C.考题三 核反应与核能例3解析 (1)由题知，质量亏损Δm ＝m 1－m 2－m 3由爱因斯坦质能方程：ΔE ＝Δmc 2，得：释放的核能ΔE ＝(m 1－m 2－m 3)c 2(2)由动量守恒定律知，初状态总动量为零则末状态两个新核的动量大小相等，方向相反，有：m 2v 2＝m 3v 3 又由E k ＝12mv 2＝p 22m 知，E kY E kZ ＝m 3m 2由能量守恒得：新核Y 的动能E kY ＝m 3m 2＋m 3[(m 1－m 2－m 3)c 2－2E ]. 答案 (1)(m 1－m 2－m 3)c 2 (2)m 3m 2＋m 3[(m 1－m 2－m 3)c 2－2E ] 变式训练7.答案 0.07 MeV 解析 由题意知，α衰变的衰变方程为：238 92U →234 90Th ＋42He根据动量守恒定律得：m αv α＝m Th v Th ①式中，m α和m Th 分别为α粒子和Th 核的质量，v α和v Th 分别为α粒子和Th 核的速度的大小，由题设条件知12m αv 2α＋12m Th v Th 2＝E k ② m αm Th ＝4234③ 式中E k ＝4.27 MeV 是α粒子与Th 核的总动能由①②③式得：12m Th v Th 2＝m αm α＋m ThE k ④ 代入数据得，衰变后234 90Th 核的动能：12m Th v 2Th ≈0.07 MeV. 8.答案 4 21H ＋31H →42He ＋10n 17.6 解析 根据质量数和电荷数守恒，由235 92U →207 82Pb ＋742He ＋m 0—1e 得m＝4；同理，得核聚变方程为：21H ＋31H →42He ＋10n ；根据ΔE ＝Δmc 2，得一次氢核聚变释放出的能量：ΔE ＝ 7.03×4－(2.78×3＋1.09×2)＝17.6 MeV.9.答案 14 6C →14 7N ＋ 0—1 e 11 460解析 根据电荷数和质量数守恒得：14 6C →14 7N ＋ 0—1e ，由11()42t T ，且T ＝5 730年，得：t ＝2×5 730＝11 460年. 专题规范练1.答案 D 解析 实验结果是：离金原子核远的α粒子偏转角度小，离金原子核近的α粒子偏转角度大，正对金原子核的α粒子被返回，故A 、B 、C 错误，D 正确.2.答案 AD 解析 玻尔的原子理论：(1)电子在一些特定的可能轨道上绕核做圆周运动，离核越远能量越高；(2)可能的轨道不连续；(3)当电子在这些可能的轨道上运动时原子不发射也不吸收能量，只有当电子从一个轨道跃迁到另一个轨道时原子才发射或吸收能量，而且发射或吸收的辐射是单频的，辐射的频率和能量之间关系为E ＝h ν.玻尔的理论成功地说明了原子的稳定性和氢原子光谱规律.故A 正确；卢瑟福的α粒子散射实验说明：(1)原子中绝大部分是空的；(2)α 粒子受到较大的库仑力作用；(3)α粒子在原子中碰到了比它质量大得多的物体，否定了汤姆孙关于原子结构的“枣糕模型”，但不能说明原子内部存在带负电的电子，也不能解释原子的稳定性，故B 错误，D 正确；玻尔提出原子模型，并没有否定卢瑟福的原子核式结构学说，故C 错误.3.答案 CD 解析 能级间跃迁辐射的光子能量等于两能级间的能级差，能级差越大，辐射的光子频率越大，波长越小，A 错误；由E m －E n ＝h ν可知，B 错误，D 正确；根据C 23＝3可知，一群处于n ＝3能级上的氢原子向低能级跃迁时，辐射的光子频率最多有3种，C 正确；正确选项是C 、D.4.答案 AC 解析 根据C 23＝3知，这群氢原子能够发出3种不同频率的光子.故A 正确.由n ＝3能级跃迁到n ＝1能级，辐射的光子能量最大，ΔE ＝13.6 eV －1.51 eV ＝12.09 eV.故B 错误.从n ＝3能级跃迁到n ＝2能级辐射的光子能量最小，频率最小，则波长最长，故C 正确.一群处于n ＝3的氢原子发生跃迁，吸收的能量必须等于两能级的能级差，故D 错误.5.答案 A 解析 太阳辐射的能量主要来自太阳内部的聚变反应，故A 正确；238 92U →234 90Th ＋42He 是α衰变.故B 错误.一个氢原子从n ＝3能级跃迁到n ＝2能级，该氢原子放出光子，能量减小少.故C 错误.元素的半衰期由原子核内部因素决定，与所处的化学状态以及物理环境无关.故D 错误.6.答案 AC 解析 A 中由于有α粒子放出，故为α衰变，选项A 正确；B 是原子核的人工转变方程，选项B 错误；C 是轻核聚变方程，选项C 正确；D 中放射出电子，是β衰变方程，选项D 错误.7.答案 BCD 解析 氢原子从n ＝3能级跃迁到n ＝1能级时，要放出光子，A 错；紫光的频率比蓝光大，因此蓝光照射到某金属板表面时能够产生光电效应，紫光也可以，B 对；原子序数大于83的原子核都具有放射性，C 对，根据核电荷数和质量数守恒可知D 正确，所以本题选择B 、C 、D.8.答案 B 解析 元素的半衰期是由元素本身决定的与外部环境无关，故A 错误；由玻尔理论知道氢原子从激发态跃迁到基态时会放出光子，故B 正确；卫星遥感的工作原理与红外线夜视仪的工作原理是相同的.从高空对地面进行遥感摄影是利用红外线良好的穿透能力，故C 错误；由于核子结合为原子核时存在质量亏损，故D 错误；故选B.9.答案 C 解析 由质能方程ΔE ＝Δmc 2，其中Δm ＝m 1＋m 2－m 3，可得ΔE ＝(m 1＋m 2－m 3)c 2，选项C 正确.10.答案 AD 解析 每种金属都有它的极限频率νc ，只有入射光子的频率大于等于极限频率νc 时，才会发生光电效应，且入射光的强度越大则产生的光子数越多，光电流越强；由光电效应方程E k ＝h ν－W 0＝h ν－h νc ，可知入射光子的频率越大，产生的光电子的最大初动能也越大，与入射光的强度无关，所以A 、D 正确.11.答案 AD 解析 增大入射光强度，单位时间内照射到单位面积的光子数增加，则光电流将增大，故选项A 正确；光电效应是否发生取决于照射光的频率，而与照射强度无关，故选项B 错误.用频率为ν的光照射光电管阴极，发生光电效应，用频率较小的光照射时，若光的频率仍大于或等于极限频率，则仍会发生光电效应，选项C 错误；根据h ν－W 0＝12mv 2可知，增加照射光频率，光电子的最大初动能也增大，故选项D 正确.12.答案 C 解析 用相同频率的光照射同一金属，逸出的光电子的最大初动能E km 都相同，选项A 错误；U c e ＝12mv 2m ，选项B 错误；逸出功W 0和极限频率νc 之间满足关系式W 0＝ h νc ，选项C 正确；光电子的最大初动能和入射光的频率满足12mv 2m ＝h ν－W 0，故光电子的最大初动能和入射光的频率不是正比关系，选项D 错误.13.答案 A 解析 若将电路中的滑动变阻器的滑片P 向右移动到某一位置时，毫安表的读数恰好减小到零，知所加的电压为反向电压，即最大初动能的光电子都不能到达另一端.在该过程中电场力做功为Ue ＝12mv 2，根据光电效应方程可得W 0＝E －12mv 2，U ＝1 V ，e ＝1.6×10－19 C ，联立可得：W 0≈2.9×10－19 J ，A 正确. 14.答案 AB 解析 α粒子散射实验否定了汤姆孙的枣糕模型，从而以此为依据使卢瑟福建立了原子核式结构模型，选项A 对.光电效应表明光的粒子性证明光子具有能量，康普顿效应就是用光子碰撞过程动量守恒和能量守恒来解释光现象，选项B 对.放射性元素的衰变快慢不受外界温度、压强的影响，不论以单质形式还是化合物形式衰变快慢都一样，选项C 错.一对正负电子对湮灭后生成光子伴随着质量亏损，但是并不能否定质量守恒定律，因为损失的质量以能量的形式存在于光子中，选项D 错.。
