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1、專題八 波粒二象性 原子與原子核知識回扣高考題型2原子結構和能級躍遷高考題型3核反應和核能的計算高考題型1光電效應與光的粒子性高考題精選精練知識回扣知識回扣1.氫原子能級圖氫原子能級圖(1)能級圖如圖1所示.圖1(2)一群氫原子處于量子數(shù)為n的激發(fā)態(tài)時，最多可能輻射出的光譜線條數(shù)：N .答案2.原子核的衰變原子核的衰變衰變類型衰變衰變衰變方程衰變實質2個質子和2個中子結合成一整體射出中子轉化為質子和電子衰變規(guī)律電荷數(shù)守恒、 守恒質量數(shù)3.核能核能(1)原子核的結合能：克服核力做功，使原子核分解為單個核子時吸收的能量，或若干單個核子在核力的作用下結合成原子核時放出的能量.(2)質量虧損：原子核的

2、質量小于組成它的核子的質量之和的現(xiàn)象.注意質量數(shù)與質量是兩個不同的概念.(3)質能方程：Emc2，即一定的能量和一定的質量相聯(lián)系，物體的總能量與它的質量成正比.4.光電效應的實驗規(guī)律光電效應的實驗規(guī)律(1)任何一種金屬都有一個 ，入射光的頻率低于這個頻率時不發(fā)生光電效應.(2)光電子的最大初動能與入射光的強度無關，只隨入射光的 增大而增大.(3)入射光照射到金屬板上時，光電子的發(fā)射幾乎是瞬時的，一般不會超過109 s.(4)當入射光的頻率大于極限頻率時，飽和光電流的大小與入射光的強度成 比.答案極限頻率頻率正5.光電效應方程光電效應方程(1)光電子的最大初動能跟入射光子的能量h和逸出功W0的關

3、系為：EkhW0.(2)極限頻率c .光電效應與光的粒子性高考題型1例例1(多選)(2017全國卷19)在光電效應實驗中，分別用頻率為a、b的單色光a、b照射到同種金屬上，測得相應的遏止電壓分別為Ua和Ub，光電子的最大初動能分別為Eka和Ekb.h為普朗克常量.下列說法正確的是A.若ab，則一定有UaUbB.若ab，則一定有EkaEkbC.若UaUb，則一定有EkaEkbD.若ab，則一定有haEkahbEkb答案解析解析解析由愛因斯坦光電效應方程得EkmhW0，由動能定理得EkmeU，若用a、b單色光照射同種金屬時，逸出功W0相同.當ab時，一定有EkaEkb，UaUb，故選項A錯誤，B正

4、確；若UaUb，則一定有EkaEkb，故選項C正確；因逸出功相同，有W0 ha Eka hb Ekb，故選項D錯誤.技巧點撥技巧點撥1.處理光電效應問題的兩條線索一是光的頻率，二是光的強度，兩條線索對應的關系是：(1)光子頻率高光子能量大產生光電子的最大初動能大.(2)光強光子數(shù)目多發(fā)射光電子數(shù)多光電流大.2.愛因斯坦光電效應方程EkhW0的研究對象是金屬表面的電子，光電子的最大初動能隨入射光頻率的增大而增大(如圖2所示)，直線的斜率為h，直線與軸的交點的物理意義是極限頻率c，直線與Ek軸交點的物理意義是逸出功的負值.圖21.(2017廣東廣州市模擬)入射光照射到某金屬表面上發(fā)生光電效應，若入

5、射光強度減弱，而頻率不變，則A.有可能不發(fā)生光電效應B.逸出的光電子的最大初動能將減小C.單位時間內從金屬表面逸出的光電子數(shù)目將減小D.從光照至金屬表面上到發(fā)射出光電子之間的時間間隔將明顯增加對點拓展練答案21解析解析解析入射光的頻率不變，則仍然能發(fā)生光電效應.故A錯誤.根據(jù)光電效應方程EkhW0知，入射光的頻率不變，則最大初動能不變.故B錯誤.光的強弱影響的是單位時間內發(fā)出光電子的數(shù)目，入射光強度減弱，單位時間內從金屬表面逸出的光電子數(shù)目將減小.故C正確.發(fā)射出光電子的時間非常短，可認為是瞬時的，故D錯誤.21A.A圖中無光電子射出B.B圖中光電子到達金屬網(wǎng)時的動能大小為1.5 eVC.C圖

6、中的光電子能到達金屬網(wǎng)D.D圖中光電子到達金屬網(wǎng)時的最大動能為3.5 eV2.(多選)(2017山東臨沂市模擬)如圖3所示，N為金屬板，M為金屬網(wǎng)，它們分別與電池的兩極相連，各電池的電動勢和極性如圖所示，己知金屬板的逸出功為4.8 eV.現(xiàn)分別用不同頻率的光照射金屬板(各光子的能量已在圖上標出)，則下列說法正確的是圖321答案解析解析解析因入射光的能量3.8 eV小于金屬板的逸出功4.8 eV，依據(jù)光電效應發(fā)生條件，不能發(fā)生光電效應，故A正確；因入射光的能量為4.8 eV(等于金屬板的逸出功4.8 eV)，因此光電子逸出時的速度恰好為零，則在電場力加速作用下，到達金屬網(wǎng)的動能為1.5 eV，故

7、B正確；入射光的能量為5.8 eV，大于金屬板的逸出功4.8 eV，依據(jù)光電效應方程EkhW0，逸出來的光電子最大初動能為1.0 eV，根據(jù)動能定理，知光電子不能到達金屬網(wǎng)，故C錯誤；逸出的光電子最大初動能為：EkmE光W06.8 eV4.8 eV2.0 eV，到達金屬網(wǎng)時最大動能為2.0 eV1.5 eV0.5 eV，故D錯誤.21原子結構和能級躍遷高考題型2例例2(2017遼寧大連市3月模擬)如圖4為氫原子的能級示意圖，一群氫原子處于n3的激發(fā)態(tài)，在向較低能級躍遷的過程中向外發(fā)出光子，用這些光照射逸出功為2.25 eV的金屬鉀，下列說法正確的是A.這群氫原子能發(fā)出3種頻率不同的光，其中從n

8、3躍遷到n2所發(fā)出 的光波長最短B.這群氫原子能發(fā)出2種頻率不同的光，其中從n3躍遷到n1所發(fā)出 的光頻率最小C.金屬鉀表面所發(fā)出的光電子的最大初動能為9.84 eVD.金屬鉀表面所發(fā)出的光電子的最大初動能為12.86 eV答案解析圖4解析解析這群氫原子能發(fā)出三種頻率不同的光，根據(jù)玻爾理論hEmEn(mn)得知，從n3躍遷到n2所發(fā)出的光能量最小，由Ehh得知，頻率最低，波長最長，故A、B錯誤；從n3躍遷到n1輻射的光子能量最大，發(fā)生光電效應時，產生的光電子最大初動能最大，光子能量最大值為13.60 eV1.51 eV12.09 eV，根據(jù)光電效應方程得，EkmhW012.09 eV2.25

9、eV9.84 eV，故C正確，D錯誤.規(guī)律總結規(guī)律總結1.湯姆孫發(fā)現(xiàn)了電子，密立根測出了電子的電荷量，盧瑟福根據(jù)粒子散射實驗構建了原子的核式結構模型.玻爾提出的原子模型很好地解釋了氫原子光譜的規(guī)律.盧瑟福用粒子轟擊氮核實驗發(fā)現(xiàn)了質子，查德威克用粒子轟擊鈹核發(fā)現(xiàn)了中子.貝可勒爾發(fā)現(xiàn)了天然放射現(xiàn)象，揭示了原子核是有結構的.居里夫婦首次發(fā)現(xiàn)了放射性同位素.2.原子的核式結構模型(1)在原子的中心有一個體積很小、帶正電荷的核，叫做原子核，而電子在核外繞核運動；(2)原子的全部正電荷和幾乎全部的質量都集中在原子核上，帶負電的電子在核外空間繞核旋轉.3.能級和能級躍遷：(1)軌道量子化核外電子只能在一些分

10、立的軌道上運動rnn2r1(n1,2,3，)(2)能量量子化原子只能處于一系列不連續(xù)的能量狀態(tài)En (n1,2,3，)(3)吸收或輻射能量量子化原子在兩個能級之間躍遷時只能吸收或輻射一定頻率的光子，該光子的能量由前后兩個能級的能量差決定，即hEmEn(mn).3.(2017湖北武漢市2月調考)關于原子結構，下列說法錯誤的是A.湯姆孫根據(jù)氣體放電管實驗斷定陰極射線是帶負電的粒子流B.盧瑟福粒子散射實驗表明：原子中帶正電部分的體積很小，但幾乎 占有全部質量，電子在正電體的外面運動C.各種原子的發(fā)射光譜都是連續(xù)譜D.玻爾在原子核式結構模型的基礎上，結合普朗克的量子概念，提出 了玻爾的原子模型對點拓展

11、練答案解析解析解析各種原子的發(fā)射光譜都是明線光譜.4534.關于玻爾原子理論的基本假設，下列說法中正確的是A.原子中的電子繞原子核做圓周運動，庫侖力提供向心力B.電子繞核運動的軌道半徑是任意的C.原子的能量包括電子的動能和勢能，電子動能可取任意值，勢能只 能取某些特定值D.電子由一條軌道躍遷到另一條軌道上時，輻射(或吸收)的光子頻率等 于電子繞核運動的頻率答案解析453解析解析根據(jù)玻爾理論的基本假設知，原子中的電子繞原子核做圓周運動，庫侖力提供向心力，A項正確；電子繞核運動的軌道半徑是一些特定的值，B項錯誤；原子的能量包括電子的動能和勢能，由于軌道是量子化的，則電子動能也是一些特定的值，C項錯

12、誤；電子由一條軌道躍遷到另一條軌道上時，輻射(或吸收)的光子能量等于兩能級間的能量差，D項錯誤.4535.(2017山東青島市模擬)原子從A能級躍遷到B能級時吸收波長為1的光子；原子從B能級躍遷到C能級時發(fā)射波長為2的光子.已知12，那么原子從A能級躍遷到C能級時將要A.發(fā)出波長為12的光子B.發(fā)出波長為 的光子C.吸收波長為12的光子D.吸收波長為 的光子答案解析453核反應和核能的計算高考題型3答案例例3(2017全國卷15)一靜止的鈾核放出一個粒子衰變成釷核，衰變方程為 ，下列說法正確的是A.衰變后釷核的動能等于粒子的動能B.衰變后釷核的動量大小等于粒子的動量大小C.鈾核的半衰期等于其放

13、出一個粒子所經歷的時間D.衰變后粒子與釷核的質量之和等于衰變前鈾核的質量解析解析解析靜止的鈾核在衰變過程中，滿足動量守恒的條件，根據(jù)動量守恒定律得pThp0，即釷核的動量和粒子的動量大小相等，方向相反，選項B正確；根據(jù)Ek 可知，選項A錯誤；半衰期的定義是統(tǒng)計規(guī)律，選項C錯誤；鈾核在衰變過程中，伴隨著一定的能量放出，即衰變過程中有一定的質量虧損，故衰變后粒子與釷核的質量之和小于衰變前鈾核的質量，選項D錯誤.技巧點撥技巧點撥1.射線、射線、射線之間的區(qū)別名稱射線射線射線實質氦核流電子流光子速度 約為光速的約為光速的99%光速電離作用很強較弱很弱貫穿能力很弱較強最強2.核反應、核能、裂變、輕核的聚

14、變(1)在物理學中，原子核在其他粒子的轟擊下產生新原子核的過程，稱為核反應.核反應方程遵循質量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒的規(guī)律.(2)質能方程：一定的能量和一定的質量相聯(lián)系，物體的總能量和它的質量成正比，即Emc2或Emc2.(3)把重核分裂成質量較小的核，釋放出核能的反應，稱為裂變；把輕核結合成質量較大的核，釋放出核能的反應，稱為聚變.(4)核能的計算：Emc2，其中m為核反應方程中的質量虧損；Em931.5 MeV，其中質量虧損m以原子質量單位u為單位.(5)原子核的人工轉變盧瑟福發(fā)現(xiàn)質子的核反應方程為：查德威克發(fā)現(xiàn)中子的核反應方程為：約里奧居里夫婦發(fā)現(xiàn)放射性同位素和正電子的核反應方程為：6.(2

15、017四川宜賓市二診)有關原子結構和原子核的認識，下列說法正確的是A.居里夫人最先發(fā)現(xiàn)天然放射現(xiàn)象B.倫琴射線的發(fā)現(xiàn)揭示了原子具有核式結構C.在光電效應中，光電子的最大初動能與入射光的頻率有關D.在衰變方程 X 中，X原子核的質量數(shù)是234對點拓展練答案解析786解析解析貝可勒爾最先發(fā)現(xiàn)天然放射現(xiàn)象.故A錯誤；粒子散射實驗揭示了原子具有核式結構.故B錯誤；根據(jù)光電效應方程EkhW0可知，在光電效應中，光電子的最大初動能與入射光的頻率有關.故C正確；根據(jù)質量數(shù)守恒可得，X的質量數(shù)：A2394235.故D錯誤.786答案786答案解析8.(多選)(2017貴州凱里市模擬)核電站核泄漏的污染物中含有

16、碘131和銫137.碘131的半衰期約為8天，會釋放射線；銫137是銫133的同位素，半衰期約為30年，發(fā)生衰變時會輻射射線，下列說法正確的是C.與銫137相比，碘131衰變更慢，且銫133和銫137含有相同的質子數(shù)D.銫137衰變時輻射出的光子能量大于可見光光子能量786解析解析射線實際是電子流，故A錯誤，B正確；半衰期是放射性元素的原子核有半數(shù)發(fā)生衰變所需的時間，碘131的半衰期為8天，銫137半衰期為30年，碘131衰變更快，故C錯誤.射線是高頻電磁波，其光子能量大于可見光光子的能量，故D正確.786高考題精選精練題組題組1全國卷真題精選全國卷真題精選1.(2016全國卷35(1)現(xiàn)用某

17、一光電管進行光電效應實驗，當用某一頻率的光入射時，有光電流產生.下列說法正確的是_.A.保持入射光的頻率不變，入射光的光強變大，飽和光電流變大B.入射光的頻率變高，飽和光電流變大C.入射光的頻率變高，光電子的最大初動能變大D.保持入射光的光強不變，不斷減小入射光的頻率，始終有光電流產生E.遏止電壓的大小與入射光的頻率有關，與入射光的光強無關答案123456解析123456解析解析在發(fā)生光電效應時，飽和光電流大小由光照強度來決定，與頻率無關，光照強度越大飽和光電流越大，因此A正確，B錯誤；根據(jù)EkhW0可知，對于同一光電管，逸出功W0不變，若入射光頻率變高，則光電子最大初動能變大，因此C正確；由

18、光電效應規(guī)律可知，當頻率低于截止頻率時無論光照強度多大，都不會有光電流產生，因此D錯誤；由EkeUc和EkhW0，得hW0eUc，遏止電壓只與入射光頻率有關，與入射光強度無關，因此E正確.2.(2016全國卷35(1)在下列描述核過程的方程中，屬于衰變的是_，屬于衰變的是_，屬于裂變的是_，屬于聚變的是_.(填正確答案標號)答案123456CABEF3.(2015新課標全國35(1)實物粒子和光都具有波粒二象性.下列事實中突出體現(xiàn)波動性的是_.A.電子束通過雙縫實驗裝置后可以形成干涉圖樣B.射線在云室中穿過會留下清晰的徑跡C.人們利用慢中子衍射來研究晶體的結構D.人們利用電子顯微鏡觀測物質的微

19、觀結構E.光電效應實驗中，光電子的最大初動能與入射光的頻率有關，與入 射光的強度無關答案123456解析解析解析電子束通過雙縫實驗裝置后可以形成干涉圖樣，突出體現(xiàn)了電子的波動性，故A正確；射線在云室中穿過會留下清晰的徑跡，突出體現(xiàn)了射線的粒子性，故B錯誤；人們利用慢中子衍射來研究晶體的結構，中子衍射突出體現(xiàn)了中子的波動性，故C正確；人們利用電子顯微鏡觀測物質的微觀結構，利用了電子束的衍射現(xiàn)象，突出體現(xiàn)了電子的波動性，故D正確；光電效應實驗中，光電子的最大初動能與入射光的頻率有關，與入射光的強度無關，突出體現(xiàn)了光的粒子性，故E錯誤.123456答案123456解析4.(2014新課標全國35(1

20、)關于天然放射性，下列說法正確的是_.A.所有元素都可能發(fā)生衰變B.放射性元素的半衰期與外界的溫度無關C.放射性元素與別的元素形成化合物時仍具有放射性D.、和三種射線中，射線的穿透能力最強E.一個原子核在一次衰變中可同時放出、和三種射線123456解析解析自然界中絕大部分元素沒有放射現(xiàn)象，選項A錯誤；放射性元素的半衰期只與原子核結構有關，與其他因素無關，選項B、C正確；、和三種射線電離能力依次減弱，穿透能力依次增強，選項D正確；原子核發(fā)生衰變時，不能同時發(fā)生和衰變，射線伴隨這兩種衰變產生，故選項E錯誤.題組題組2各省市真題精選各省市真題精選5.(2015福建理綜30(1)下列有關原子結構和原子

21、核的認識，其中正確的是_.(填選項前的字母)A.射線是高速運動的電子流B.氫原子輻射光子后，其繞核運動的電子動能增大C.太陽輻射能量的主要來源是太陽中發(fā)生的重核裂變D. 的半衰期是5天，100克 經過10天后還剩下50克答案123456解析解析解析射線是高速電子流，而射線是一種電磁波，選項A錯誤.氫原子輻射光子后，繞核運動的電子距核更近，動能增大，選項B正確.太陽輻射能量的主要來源是太陽內部氫核的聚變，選項C錯誤.12345610天為兩個半衰期，剩余的 為100 g100( )2 g25 g，選項D錯誤.1( )2ta.氫原子從n2躍遷到n1的能級時，輻射光的波長大于 656 nmb.用波長為325 nm的光照射，可使氫原子從n1躍遷到 n2的能級c.一群處于n3能級上的氫原子向低能級躍遷時最多產生3種譜線d.用波長為633 nm的光照射，不能使氫原子從n2躍遷到n3的能級6.(2014山東理綜39(1)氫原子能級如圖5所示，當氫原子從n3躍遷到n2的能級時，輻射光的波長為656 nm.以下判斷正確的是_.答案123456解析圖5123456解析解析能級間躍遷輻射的光子能量等于兩能級間的能級差，能級差越大，輻射的光子頻率越大，波長越小，a錯誤；由EmEnh可知，b錯誤，d正確；根據(jù) 3可知，輻射的光子頻率最多3種，c正確.