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2019-2020年高考物理一輪復(fù)習(xí) 第十二章 近代物理初步學(xué)案 基礎(chǔ)考點 ?？伎键c(xx～xx考情統(tǒng)計) 命題概率 ?？冀嵌? 氫原子光譜(Ⅰ) 氫原子的能級結(jié)構(gòu)、能級公式(Ⅰ) 放射性同位素(Ⅰ) 射線的危害和防護(Ⅰ) 以上4個考點未曾獨立命題 光電效應(yīng)(Ⅰ) 17Ⅲ卷T19(6分) 16Ⅰ卷T35(1)(5分) 獨立命題概率40% (1)光電效應(yīng)現(xiàn)象與光電效應(yīng)方程的應(yīng)用 (2)原子核式結(jié)構(gòu) (3)氫原子光譜規(guī)律、能級躍遷 (4)核衰變與核反應(yīng)方程 (5)核能與愛因斯坦質(zhì)能方程 愛因斯坦光電效應(yīng)方程(Ⅰ) 15Ⅰ卷T35(1)(5分) 15Ⅱ卷T35(1)(5分) 獨立命題概率40% 原子核的組成、放射性、原子核的衰變、半衰期(Ⅰ) 17Ⅱ卷T15(6分) 14Ⅰ卷T35(1)(6分) 14Ⅱ卷T35(1)(5分) 獨立命題概率60% 核力、核反應(yīng)方程(Ⅰ) 16Ⅱ卷T35(1)(5分) 13Ⅰ卷T35(1)(6分) 獨立命題概率40% 結(jié)合能、質(zhì)量虧損(Ⅰ) 17Ⅰ卷T17(6分) 獨立命題概率30% 裂變反應(yīng)和聚變反應(yīng)、裂變反應(yīng)堆(Ⅰ) 13Ⅱ卷T35(1)(5分) 獨立命題概率30% (1)光子和光電子都是實物粒子。() (2)只要入射光的強度足夠強，就可以使金屬發(fā)生光電效應(yīng)。() (3)要使某金屬發(fā)生光電效應(yīng)，入射光子的能量必須大于金屬的逸出功。(√) (4)光電子的最大初動能與入射光子的頻率成正比。() (5)光的頻率越高，光的粒子性越明顯，但仍具有波動性。(√) ◎物理學(xué)史判斷 (1)德國物理學(xué)家普朗克提出了量子假說，成功地解釋了光電效應(yīng)規(guī)律。() (2)美國物理學(xué)家康普頓發(fā)現(xiàn)了康普頓效應(yīng)，證實了光的粒子性。(√) (3)法國物理學(xué)家德布羅意大膽預(yù)言了實物粒子在一定條件下會表現(xiàn)為波動性。(√) 1. 每種金屬都有一個極限頻率，入射光的頻率必須大于這個極限頻率才能使金屬產(chǎn)生光電效應(yīng)。 2．光電子的最大初動能與入射光的強度無關(guān)，只隨入射光頻率的增大而增大。 3．當(dāng)入射光的頻率大于極限頻率時，飽和光電流的強度與入射光的強度成正比。 4．解題中常用到的二級結(jié)論： (1)遏止電壓Uc與入射光頻率ν、逸出功W0間的關(guān)系式：Uc＝ν－。 (2)截止頻率νc與逸出功W0的關(guān)系：hνc－W0＝0，據(jù)此求出截止頻率νc?！　? 突破點(一)　對光電效應(yīng)的理解 1．與光電效應(yīng)有關(guān)的五組概念對比 (1)光子與光電子：光子指光在空間傳播時的每一份能量，光子不帶電；光電子是金屬表面受到光照射時發(fā)射出來的電子，其本質(zhì)是電子。光子是光電效應(yīng)的因，光電子是果。 (2)光電子的動能與光電子的最大初動能：光照射到金屬表面時，電子吸收光子的全部能量，可能向各個方向運動，需克服原子核和其他原子的阻礙而損失一部分能量，剩余部分為光電子的初動能；只有金屬表面的電子直接向外飛出時，只需克服原子核的引力做功的情況，才具有最大初動能。光電子的初動能小于或等于光電子的最大初動能。 (3)光電流與飽和光電流：金屬板飛出的光電子到達陽極，回路中便產(chǎn)生光電流，隨著所加正向電壓的增大，光電流趨于一個飽和值，這個飽和值是飽和光電流，在一定的光照條件下，飽和光電流與所加電壓大小無關(guān)。 (4)入射光強度與光子能量：入射光強度指單位時間內(nèi)照射到金屬表面單位面積上的總能量。 (5)光的強度與飽和光電流：飽和光電流與入射光強度成正比的規(guī)律是對頻率相同的光照射金屬產(chǎn)生光電效應(yīng)而言的，對于不同頻率的光，由于每個光子的能量不同，飽和光電流與入射光強度之間沒有簡單的正比關(guān)系。 2．光電效應(yīng)的研究思路 (1)兩條線索： (2)兩條對應(yīng)關(guān)系： →→→ →→ (3)三點提醒： ①能否發(fā)生光電效應(yīng)，不取決于光的強度而取決于光的頻率。 ②光電效應(yīng)中的“光”不是特指可見光，也包括不可見光。 ③逸出功的大小由金屬本身決定，與入射光無關(guān)。 [題點全練] 1．(xx天津模擬)在光電效應(yīng)實驗中，用波長為λ的光照射光電管陰極，發(fā)生了光電效應(yīng)，下列說法正確的是(　　) A．僅增大入射光的強度，光電流大小不變 B．僅減小入射光的強度，光電效應(yīng)現(xiàn)象可能消失 C．改用波長大于λ的光照射，光電子的最大初動能變大 D．改用波長大于λ的光照射，可能不發(fā)生光電效應(yīng) 解析：選D　發(fā)生光電效應(yīng)的條件是入射光的頻率大于金屬的極限頻率，能否發(fā)生光電效應(yīng)與入射光的強度無關(guān)，與光照時間也無關(guān)，當(dāng)發(fā)生光電效應(yīng)時，增大入射光的強度，則光電流會增大，故A錯誤；入射光的頻率大于金屬的極限頻率，才會發(fā)生光電效應(yīng)，與入射光的強度無關(guān)，故B錯誤；在光電效應(yīng)中，根據(jù)光電效應(yīng)方程知，Ekm＝－W0，改用波長大于λ的光照射，光電子的最大初動能變小，或者可能不發(fā)生光電效應(yīng)，選項C錯誤，D正確。 2.(xx西安六校聯(lián)考)如圖所示，當(dāng)一束一定強度某一頻率的黃光照射到光電管陰極K上時，此時滑片P處于A、B中點，電流表中有電流通過，則(　　) A．若將滑動觸頭P向B端移動時，電流表讀數(shù)有可能不變 B．若將滑動觸頭P向A端移動時，電流表讀數(shù)一定增大 C．若用紅外線照射陰極K時，電流表中一定沒有電流通過 D．若用一束強度相同的紫外線照射陰極K時，電流表讀數(shù)不變 解析：選A　所加的電壓，使光電子到達陽極，則靈敏電流表中有電流流過，且可能處于飽和電流，當(dāng)滑片向B端移動時，電流表讀數(shù)有可能不變；當(dāng)滑片向A端移動時，所加電壓減小，則光電流可能減小，也可能不變，故A正確，B錯誤。若用紅外線照射陰極K時，因紅外線頻率小于可見光，但是不一定不能發(fā)生光電效應(yīng)，電流表不一定沒有電流，故C錯誤。若用一束強度相同的紫外線照射陰極K時，紫外線的頻率大于紅外線的頻率，則光子數(shù)目減小，電流表讀數(shù)減小，故D錯誤。 3．[多選](xx全國卷Ⅰ)現(xiàn)用某一光電管進行光電效應(yīng)實驗，當(dāng)用某一頻率的光入射時，有光電流產(chǎn)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(chǎn)生 E．遏止電壓的大小與入射光的頻率有關(guān)，與入射光的光強無關(guān) 解析：選ACE　根據(jù)光電效應(yīng)實驗得出的結(jié)論：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，故A正確，B錯誤；根據(jù)愛因斯坦光電效應(yīng)方程得：入射光的頻率變高，光電子的最大初動能變大，故C正確；遏止電壓的大小與入射光的頻率有關(guān)，與入射光的光強無關(guān)，保持入射光的光強不變，若低于截止頻率，則沒有光電流產(chǎn)生，故D錯誤，E正確。 突破點(二)　愛因斯坦的光電效應(yīng)方程及應(yīng)用 1．三個關(guān)系 (1)愛因斯坦光電效應(yīng)方程Ek＝hν－W0。 (2)光電子的最大初動能Ek可以利用光電管實驗的方法測得，即Ek＝eUc，其中Uc是遏止電壓。 (3)光電效應(yīng)方程中的W0為逸出功，它與極限頻率νc的關(guān)系是W0＝hνc。 2．四類圖像 圖像名稱 圖線形狀 讀取信息 最大初動能Ek與入射光頻率ν的關(guān)系圖線 ①截止頻率(極限頻率)：橫軸截距 ②逸出功：縱軸截距的絕對值W0＝|－E|＝E ③普朗克常量：圖線的斜率k＝h 遏止電壓Uc與入射光頻率ν的關(guān)系圖線 ①截止頻率νc：橫軸截距 ②遏止電壓Uc：隨入射光頻率的增大而增大 ③普朗克常量h：等于圖線的斜率與電子電荷量的乘積，即h＝ke 顏色相同、強度不同的光，光電流與電壓的關(guān)系 ①遏止電壓Uc：橫軸截距 ②飽和光電流Im：電流的最大值 ③最大初動能：Ekm＝eUc 顏色不同時，光電流與電壓的關(guān)系 ①遏止電壓Uc1、Uc2 ②飽和光電流 ③最大初動能Ek1＝eUc1，Ek2＝eUc2 [典例]　[多選](xx全國卷Ⅲ)在光電效應(yīng)實驗中，分別用頻率為νa、νb的單色光a、b照射到同種金屬上，測得相應(yīng)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νa>νb，則一定有Uaνb，則一定有Eka>Ekb C．若Uaνb，則一定有hνa－Eka>hνb－Ekb [解析]　設(shè)該金屬的逸出功為W，根據(jù)愛因斯坦光電效應(yīng)方程有Ek＝hν－W，同種金屬的W不變，則逸出光電子的最大初動能隨ν的增大而增大，B項正確；又Ek＝eU，則最大初動能與遏止電壓成正比，C項正確；根據(jù)上述有eU＝hν－W，遏止電壓U隨ν增大而增大，A項錯誤；又有hν－Ek＝W，W相同，則D項錯誤。 [答案]　BC [方法規(guī)律]　應(yīng)用光電效應(yīng)方程時的注意事項 (1)每種金屬都有一個截止頻率，入射光頻率大于這個截止頻率時才能發(fā)生光電效應(yīng)。 (2)截止頻率對應(yīng)著光的極限波長和金屬的逸出功，即hνc＝h＝W0。 (3)應(yīng)用光電效應(yīng)方程Ek＝hν－W0時，注意能量單位電子伏和焦耳的換算(1 eV＝1.610－19 J)。 [集訓(xùn)沖關(guān)] 1.[多選](xx西安模擬)xx年諾貝爾物理學(xué)獎得主威拉德博伊爾和喬治史密斯主要成就是發(fā)明了電荷耦合器件(CCD)圖像傳感器。他們的發(fā)明利用了愛因斯坦的光電效應(yīng)原理。如圖所示電路可研究光電效應(yīng)規(guī)律。圖中標(biāo)有A和K的為光電管，其中K為陰極，A為陽極。理想電流計可檢測通過光電管的電流，理想電壓表用來指示光電管兩端的電壓?，F(xiàn)接通電源，用光子能量為10.5 eV的光照射陰極K，電流計中有示數(shù)，若將滑動變阻器的滑片P緩慢向右滑動，電流計的讀數(shù)逐漸減小，當(dāng)滑至某一位置時電流計的讀數(shù)恰好為零，讀出此時電壓表的示數(shù)為6.0 V；現(xiàn)保持滑片P位置不變，以下判斷正確的是(　　) A．光電管陰極材料的逸出功為4.5 eV B．若增大入射光的強度，電流計的讀數(shù)不為零 C．若用光子能量為12 eV的光照射陰極K，光電子的最大初動能一定變大 D．若用光子能量為9.5 eV的光照射陰極K，同時把滑片P向左移動少許，電流計的讀數(shù)一定不為零 解析：選AC　由電路圖可知圖中所加電壓為反向減速電壓，根據(jù)題意可知遏止電壓為6 V，由Ek＝hν－W0＝eUc得W0＝4.5 V，選項A正確；當(dāng)電壓達到遏止電壓時，所有電子都不能到達A極，無論光強如何變化，電流計示數(shù)仍為零，選項B錯；若光子能量增大，根據(jù)光電效應(yīng)方程，光電子的最大初動能一定變大，選項C正確；若光子能量為9.5 eV的光照射陰極K，則遏止電壓為5 V，滑片P向左移動少許，電流計的讀數(shù)仍可能為零，選項D錯。 2．[多選]1905年，愛因斯坦把普朗克的量子化概念進一步推廣，成功地解釋了光電效應(yīng)現(xiàn)象，提出了光子說。在給出與光電效應(yīng)有關(guān)的四個圖像中，下列說法正確的是(　　) A．圖1中，當(dāng)紫外線照射鋅板時，發(fā)現(xiàn)驗電器指針發(fā)生了偏轉(zhuǎn)，說明鋅板帶正電，驗電器帶負電 B．圖2中，從光電流與電壓的關(guān)系圖像中可以看出，電壓相同時，光照越強，光電流越大，說明遏止電壓和光的強度有關(guān) C．圖3中，若電子電荷量用e表示，ν1、νc、U1已知，由Ucν圖像可求得普朗克常量的表達式為h＝ D．圖4中，由光電子最大初動能Ek與入射光頻率ν的關(guān)系圖像可知該金屬的逸出功為E或hν0 解析：選CD　用紫外線燈發(fā)出的紫外線照射鋅板，鋅板失去電子帶正電，驗電器與鋅板相連，則驗電器的金屬球和金屬指針帶正電，故選項A錯誤；由題圖可知電壓相同時，光照越強，光電流越大，只能說明光電流強度與光的強度有關(guān)，遏止電壓只與入射光的頻率有關(guān)，與入射光的強度無關(guān)，故選項B錯誤；根據(jù)愛因斯坦光電效應(yīng)方程Uce＝hν－W0，可知Uc＝ν－，圖像Ucν的斜率表示，即＝，解得h＝，故選項C正確；根據(jù)光電效應(yīng)方程Ek＝hν－W0，Ekν圖線的縱軸截距的絕對值表示逸出功，則逸出功為E，當(dāng)最大初動能為零，入射光的頻率等于金屬的極限頻率，則金屬的逸出功等于hν0，故選項D正確。 3.(xx全國卷Ⅰ)在某次光電效應(yīng)實驗中，得到的遏止電壓Uc與入射光的頻率ν的關(guān)系如圖所示。若該直線的斜率和截距分別為k和b，電子電荷量的絕對值為e，則普朗克常量可表示為________，所用材料的逸出功可表示為________。 解析：根據(jù)光電效應(yīng)方程Ekm＝hν－W0及Ekm＝eUc得Uc＝－，故＝k，b＝－，得h＝ek，W0＝－eb。 答案：ek　－eb 突破點(三)　對波粒二象性的理解 1．對光的波動性和粒子性的進一步理解 光的波動性 光的粒子性 實驗基礎(chǔ) 干涉和衍射 光電效應(yīng)、康普頓效應(yīng) 表現(xiàn) ①光是一種概率波，即光子在空間各點出現(xiàn)的可能性大小(概率)可用波動規(guī)律來描述 ②大量的光子在傳播時，表現(xiàn)出光的波動性 ①當(dāng)光同物質(zhì)發(fā)生作用時，這種作用是“一份一份”進行的，表現(xiàn)出粒子的性質(zhì) ②少量或個別光子容易顯示出光的粒子性 說明 ①光的波動性是光子本身的一種屬性，不是光子之間相互作用產(chǎn)生的 ②光的波動性不同于宏觀觀念的波 ①粒子的含義是“不連續(xù)”“一份一份”的 ②光子不同于宏觀觀念的粒子 2.波動性和粒子性的對立與統(tǒng)一 (1)大量光子易顯示出波動性，而少量光子易顯示出粒子性。 (2)波長長(頻率低)的光波動性強，而波長短(頻率高)的光粒子性強。 (3)光子說并未否定波動說，E＝hν＝中，ν和λ就是波的概念。 (4)波和粒子在宏觀世界是不能統(tǒng)一的，而在微觀世界卻是統(tǒng)一的。 3．物質(zhì)波 (1)定義：任何運動著的物體都有一種波與之對應(yīng)，這種波叫做物質(zhì)波，也叫德布羅意波。 (2)物質(zhì)波的波長：λ＝＝，h是普朗克常量。 [題點全練] 1．(xx上海高考)用很弱的光做單縫衍射實驗，改變曝光時間，在膠片上出現(xiàn)的圖像如圖所示，該實驗表明(　　) A．光的本質(zhì)是波 B．光的本質(zhì)是粒子 C．光的能量在膠片上分布不均勻 D．光到達膠片上不同位置的概率相同 解析：選C　用很弱的光做單縫衍射實驗，改變曝光時間在膠片出現(xiàn)的圖樣，說明光有波粒二象性，故A、B錯誤；說明光到達膠片上的不同位置的概率是不一樣的，也就說明了光的能量在膠片上分布不均勻，故C正確，D錯誤。 2．[多選](xx蚌埠月考)關(guān)于光電效應(yīng)和康普頓效應(yīng)的規(guī)律，下列說法正確的是(　　) A．光電效應(yīng)中，金屬板向外發(fā)射的光電子又可以叫做光子 B．用光照射金屬不能發(fā)生光電效應(yīng)是因為該入射光的頻率小于金屬的截止頻率 C．對于同種金屬而言，遏止電壓與入射光的頻率無關(guān) D．石墨對X射線散射時，部分X射線的散射光波長會變長，這個現(xiàn)象稱為康普頓效應(yīng) 解析：選BD　光電效應(yīng)中，金屬板向外發(fā)射的電子叫光電子，光子是光量子的簡稱，A錯誤；用光照射金屬不能發(fā)生光電效應(yīng)是因為該入射光的頻率小于金屬的截止頻率，B正確；根據(jù)光電效應(yīng)方程hν＝W0＋eUc可知，對于同種金屬而言(逸出功一樣)，入射光的頻率越大，遏止電壓也越大，即遏止電壓與入射光的頻率有關(guān)，C錯誤；在石墨對X射線散射時，部分X射線的散射光波長會變長的現(xiàn)象稱為康普 頓效應(yīng)，D正確。 3．[多選](xx全國卷Ⅱ)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．β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(jié)構(gòu) D．人們利用電子顯微鏡觀測物質(zhì)的微觀結(jié)構(gòu) E．光電效應(yīng)實驗中，光電子的最大初動能與入射光的頻率有關(guān)，與入射光的強度無關(guān) 解析：選ACD　電子束具有波動性，通過雙縫實驗裝置后可以形成干涉圖樣，選項A正確。β射線在云室中高速運動時，徑跡又細又直，表現(xiàn)出粒子性，選項B錯誤。人們利用慢中子衍射來研究晶體的結(jié)構(gòu)，體現(xiàn)出波動性，選項C正確。電子顯微鏡是利用電子束工作的，體現(xiàn)了波動性，選項D正確。光電效應(yīng)實驗，體現(xiàn)的是粒子性，選項E錯誤。 (一)普通高中適用作業(yè) [A級——基礎(chǔ)小題練熟練快] ★1．(xx茂名一模)用一束紫外線照射某金屬時不能發(fā)生光電效應(yīng)，可能使該金屬發(fā)生光電效應(yīng)的措施是(　　) A．改用紅光照射 B．改用X射線照射 C．改用強度更大的原紫外線照射 D．延長原紫外線的照射時間 解析：選B　根據(jù)光電效應(yīng)發(fā)生的條件ν＞ν0，必須用能量更大，即頻率更高的粒子。能否發(fā)生光電效應(yīng)與光的強度和照射時間無關(guān)。X射線的頻率大于紫外線的頻率，故A、C、D錯誤，B正確。 ★2．關(guān)于光電效應(yīng)的規(guī)律，下列說法中正確的是(　　) A．發(fā)生光電效應(yīng)時，不改變?nèi)肷涔獾念l率，增大入射光強度，則單位時間內(nèi)從金屬內(nèi)逸出的光電子數(shù)目增多 B．光電子的最大初動能跟入射光強度成正比 C．發(fā)生光電效應(yīng)的反應(yīng)時間一般都大于10－7 s D．只有入射光的波長大于該金屬的極限波長，光電效應(yīng)才能發(fā)生 解析：選A　發(fā)生光電效應(yīng)時，不改變?nèi)肷涔獾念l率，增大入射光強度，則單位時間內(nèi)打到金屬上的光子個數(shù)增加，則從金屬內(nèi)逸出的光電子數(shù)目增多，選項A正確；光電子的最大初動能跟入射光強度無關(guān)，隨入射光的頻率增大而增大，選項B錯誤；發(fā)生光電效應(yīng)的反應(yīng)時間一般都不超過10－9 s，選項C錯誤；只有入射光的頻率大于該金屬的極限頻率時，即入射光的波長小于該金屬的極限波長時，光電效應(yīng)才能發(fā)生，選項D錯誤。 ★3．[多選]美國物理學(xué)家康普頓在研究石墨對X射線的散射時，發(fā)現(xiàn)光子除了具有能量之外還具有動量，被電子散射的X光子與入射的X光子相比(　　) A．速度減小　B．頻率減小　C．波長減小　D．能量減小 解析：選BD　光速不變，A錯誤；光子將一部分能量轉(zhuǎn)移到電子，其能量減小，隨之光子的頻率減小、波長變長，B、D正確，C錯誤。 ★4．[多選]下列關(guān)于波粒二象性的說法正確的是(　　) A．光電效應(yīng)揭示了光的波動性 B．使光子一個一個地通過單縫，若時間足夠長，底片上也會出現(xiàn)衍射圖樣 C．黑體輻射的實驗規(guī)律可用光的粒子性解釋 D．熱中子束射到晶體上產(chǎn)生衍射圖樣說明中子具有波動性 解析：選BCD　光電效應(yīng)揭示了光的粒子性，A錯誤；單個光子通過單縫后在底片上呈現(xiàn)出隨機性，但大量光子通過單縫后在底片上呈現(xiàn)出波動性，B正確；黑體輻射的實驗規(guī)律說明了電磁輻射是量子化的，即黑體輻射是不連續(xù)的、一份一份的，所以黑體輻射可用光的粒子性來解釋，C正確；熱中子束射在晶體上產(chǎn)生衍射圖樣，是由于運動的實物粒子具有波的特性，即說明中子具有波動性，D正確。 5．(xx日照模擬)現(xiàn)用某一光電管進行光電效應(yīng)實驗，當(dāng)用頻率為ν的光照射時，有光電流產(chǎn)生。下列說法正確的是(　　) A．光照時間越長，光電流就越大 B．減小入射光的強度，光電流消失 C．用頻率小于ν的光照射，光電效應(yīng)現(xiàn)象消失 D．用頻率為2ν的光照射，光電子的最大初動能變大 解析：選D　光電流的大小與入射光的時間無關(guān)，入射光的強度越大，飽和光電流越大，故A錯誤；能否發(fā)生光電效應(yīng)與入射光的強度無關(guān)，減小入射光的強度，光電流不能消失，故B錯誤；用頻率為ν的光照射時，有光電流產(chǎn)生，用頻率小于ν的光照射，光電效應(yīng)現(xiàn)象不一定消失，還要看入射光的頻率是否小于極限頻率，故C錯誤；根據(jù)光電效應(yīng)方程可知，光電子的最大初動能隨入射光頻率的增大而增大，故D正確。 6．(xx北京高考)xx年年初，我國研制的“大連光源”——極紫外自由電子激光裝置，發(fā)出了波長在100 nm(1 nm＝10－9 m)附近連續(xù)可調(diào)的世界上最強的極紫外激光脈沖。“大連光源”因其光子的能量大、密度高，可在能源利用、光刻技術(shù)、霧霾治理等領(lǐng)域的研究中發(fā)揮重要作用。 一個處于極紫外波段的光子所具有的能量可以電離一個分子，但又不會把分子打碎。據(jù)此判斷，能夠電離一個分子的能量約為(取普朗克常量h＝6.610－34 Js，真空光速c＝3108 m/s)(　　) A．10－21 J　　　　　　　　 B．10－18 J C．10－15 J D．10－12 J 解析：選B　光子的能量E＝hν，c＝λν，聯(lián)立解得E≈210－18 J，B項正確。 7．某光源發(fā)出的光由不同波長的光組成，不同波長的光的強度如圖所示，表中給出了一些材料的極限波長，用該光源發(fā)出的光照射表中材料(　　) 材料 鈉 銅 鉑 極限波長(nm) 541 268 196 A．僅鈉能產(chǎn)生光電子 B．僅鈉、銅能產(chǎn)生光電子 C．僅銅、鉑能產(chǎn)生光電子 D．都能產(chǎn)生光電子 解析：選D　根據(jù)愛因斯坦光電效應(yīng)方程可知，只要光源的波長小于某金屬的極限波長，就有光電子逸出，該光源發(fā)出的光的波長有的小于100 nm，小于鈉、銅、鉑三個的極限波長，都能產(chǎn)生光電子，故D正確，A、B、C錯誤。 8．(xx湖北八校聯(lián)考)下表是按照密立根的方法進行光電效應(yīng)實驗時得到的某金屬的遏止電壓Uc和入射光的頻率ν的幾組數(shù)據(jù)。 Uc/V 0.541 0.637 0.714 0.809 0.878 ν/1014 Hz 5.644 5.888 6.098 6.303 6.501 由以上數(shù)據(jù)應(yīng)用Excel描點連線，可得直線方程，如圖所示。 則這種金屬的截止頻率約為(　　) A．3.51014 Hz B．4.31014 Hz C．5.51014 Hz D．6.01014 Hz 解析：選B　遏止電壓為零時，入射光的頻率等于截止頻率，根據(jù)方程Uc＝0.397 3－1.702 4，當(dāng)Uc＝0解得ν＝4.31014 Hz，B正確。 9．(xx泰安質(zhì)檢)如圖所示是光電管的原理圖，已知當(dāng)有波長為λ0的光照到陰極K上時，電路中有光電流，則(　　) A．若增加電路中電源電壓，電路中光電流一定增大 B．若將電源極性反接，電路中一定沒有光電流產(chǎn)生 C．若換用波長為λ1(λ1>λ0)的光照射陰極K時，電路中一定沒有光電流 D．若換用波長為λ2(λ2＜λ0)的光照射陰極K時，電路中一定有光電流 解析：選D　光電流的強度與入射光的強度有關(guān)，當(dāng)光越強時，光電子數(shù)目會增多，增加電路中電源電壓，光電流可能會增加，當(dāng)達到飽和光電流后，再增大電壓，則光電流不會增大，故A錯誤；將電路中電源的極性反接，電子受到電場阻力，到達A極的數(shù)目會減少，則電路中電流會減小，甚至沒有電流，故B錯誤；若換用波長為λ1(λ1>λ0)的光，其頻率有可能大于極限頻率，電路中可能有光電流，故C錯誤；若換用波長為λ2(λ2<λ0)的光，其頻率一定大于極限頻率，電路中一定有光電流，故D正確。 [B級——中檔題目練通抓牢] 10.[多選](xx淮北一中模擬)用甲、乙兩種單色光照射同一金屬做光電效應(yīng)實驗，發(fā)現(xiàn)光電流與電壓的關(guān)系如圖所示。已知普朗克常量為h，被照射金屬的逸出功為W0，遏止電壓為Uc，電子的電荷量為e，則下列說法正確的是(　　) A．甲光的強度大于乙光的強度 B．甲光的頻率大于乙光的頻率 C．甲光照射時產(chǎn)生的光電子初動能均為eUc D．乙光的頻率為 解析：選AD　根據(jù)光的強度越強，則光電子數(shù)目越多，對應(yīng)的光電流越大，即可判定甲光的強度較大，選項A正確；由光電效應(yīng)方程mv2＝hν－W0，mv2＝Uce，由題圖可知，甲、乙的截止電壓相同，故甲、乙的頻率相同，選項B錯誤；甲光照射時產(chǎn)生的光電子的最大初動能均為eUc，選項C錯誤；根據(jù)mv2＝hν－W0＝Uce，可得ν＝，選項D正確。 11．(xx南平檢測)用如圖甲所示的裝置研究光電效應(yīng)現(xiàn)象。閉合開關(guān)S，用頻率為ν的光照射光電管時發(fā)生了光電效應(yīng)。圖乙是該光電管發(fā)生光電效應(yīng)時光電子的最大初動能Ek與入射光頻率ν 的關(guān)系圖像，圖線與橫軸的交點坐標(biāo)為(a,0)，與縱軸的交點坐標(biāo)為(0，－b)，下列說法中正確的是(　　) A．普朗克常量為h＝ B．?dāng)嚅_開關(guān)S后，電流表G的示數(shù)不為零 C．僅增加照射光的強度，光電子的最大初動能將增大 D．保持照射光強度不變，僅提高照射光頻率，電流表G的示數(shù)保持不變 解析：選B　由hν＝W0＋Ek，變形得Ek＝hν－W0，可知圖線的斜率為普朗克常量，即h＝，故A錯誤；斷開開關(guān)S后，初動能大的光電子，也可能達到陽極，所以電流表G的示數(shù)不為零，故B正確；只有增大入射光的頻率，才能增大光電子的最大初動能，與光的強度無關(guān)，故C錯誤；保持照射光強度不變，僅提高照射光頻率，單個光子的能量增大，而光的強度不變，那么光子數(shù)一定減少，發(fā)出的光電子數(shù)也減少，電流表G的示數(shù)要減小，故D錯誤。 [C級——難度題目自主選做] 12．[多選]研究光電效應(yīng)規(guī)律的實驗裝置如圖所示，以頻率為ν的光照射光電管陰極K時，有光電子產(chǎn)生。由于光電管K、A間加的是反向電壓，光電子從陰極K發(fā)射后將向陽極A做減速運動。光電流i由圖中電流計測出，反向電壓U由電壓表測出。當(dāng)電流計的示數(shù)恰好為零時，電壓表的示數(shù)稱為反向遏止電壓Uc，在下圖所表示光電效應(yīng)實驗規(guī)律的圖像中，正確的是(　　) 解析：選ACD　當(dāng)反向電壓U與入射光頻率ν一定時，光電流i與光強成正比，所以A圖正確；頻率為ν的入射光照射陰極所發(fā)射出的光電子的最大初動能為mevmax2＝hν－W0，而截止電壓Uc與最大初動能的關(guān)系為eUc＝mvmax2，所以截止電壓Uc與入射光頻率ν的關(guān)系是eUc＝hν－W0，其函數(shù)圖像不過原點，所以B圖錯誤；當(dāng)光強與入射光頻率一定時，單位時間內(nèi)單位面積上逸出的光電子數(shù)及其最大初動能是一定的，所形成的光電流強度會隨反向電壓的增大而減少，所以C圖正確；根據(jù)光電效應(yīng)的瞬時性規(guī)律，不難確定D圖是正確的。 13．如圖甲所示是研究光電效應(yīng)規(guī)律的光電管。用波長λ＝0.50 μm的綠光照射陰極K，實驗測得流過表的電流I與AK之間的電勢差UAK滿足如圖乙所示規(guī)律，取h＝6.6310－34 Js。結(jié)合圖像，求：(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字) (1)每秒鐘陰極發(fā)射的光電子數(shù)和光電子飛出陰極K時的最大動能。 (2)該陰極材料的極限波長。 解析：(1)光電流達到飽和時，陰極發(fā)射的光電子全部到達陽極A，陰極每秒鐘發(fā)射的光電子的個數(shù) n＝＝(個)＝4.01012(個) 光電子的最大初動能為： Ekm＝eU0＝1.610－19 C0.6 V＝9.610－20 J。 (2)設(shè)陰極材料的極限波長為λ0，根據(jù)愛因斯坦光電效應(yīng)方程：Ekm＝h－h(huán)，代入數(shù)據(jù)得λ0＝0.66 μm。 答案：(1)4.01012個　9.610－20 J　(2)0.66 μm (二)重點高中適用作業(yè) [A級——保分題目巧做快做] ★1.[多選](xx黑龍江雙鴨山模擬)用兩束頻率相同，光照強度不同的紫外線去照射兩種不同金屬板，都能產(chǎn)生光電效應(yīng)，則(　　) A．金屬板帶正電，因為有電子從金屬板逸出 B．用強度大的紫外線照射時，所產(chǎn)生的光電子的初速度一定大 C．從極限頻率較小的金屬中飛出的光電子的最大初動能一定大 D．用光照強度大的紫外線所照射的金屬，單位時間內(nèi)產(chǎn)生的光電子數(shù)目一定多 解析：選ACD　因為有電子從金屬板逸出，故金屬板帶正電，選項A正確；光電子最大初動能與入射光的強度無關(guān)，故B錯誤；由Ekm＝hν－W逸出功＝hν－h(huán)ν0可知，從極限頻率較小的金屬中飛出的光電子的最大初動能一定大，選項C正確；單位時間內(nèi)產(chǎn)生的光電子數(shù)目與入射光的強度有關(guān)，故強度較大的紫外線照射的金屬，單位時間內(nèi)產(chǎn)生的光電子數(shù)目一定多，故D正確。 ★2.(xx江西吉安一中段考)用圖示裝置研究光電效應(yīng)現(xiàn)象，光電管陰極K與滑動變阻器的中心抽頭c相連，當(dāng)滑動頭P從a移到c的過程中，光電流始終為零。為了產(chǎn)生光電流，可采取的措施是(　　) A．增大入射光的強度 B．增大入射光的頻率 C．把P向a移動 D．把P從c向b移動 解析：選B　能否產(chǎn)生光電效應(yīng)與入射光的強度無關(guān)，增大入射光的強度，仍不能產(chǎn)生光電流，故A錯誤。增大入射光的頻率，當(dāng)入射光的頻率大于金屬的極限頻率時，產(chǎn)生光電效應(yīng)，金屬有光電子發(fā)出，電路中能產(chǎn)生光電流，故B正確。把P向a移動，P點電勢大于c點的電勢，光電管加上正向電壓，但不能產(chǎn)生光電效應(yīng)，沒有光電流形成，故C錯誤。把P從c向b移動，光電管加反向電壓，不能產(chǎn)生光電效應(yīng)，沒有光電流形成，故D錯誤。 ★3.一個德布羅意波長為λ1的中子和另一個德布羅意波長為λ2的氘核同向正碰后結(jié)合成一個氚核，該氚核的德布羅意波長為(　　) A.　　　B.　　　C.　　　D. 解析：選A　中子的動量p1＝，氘核的動量p2＝，同向正碰后形成的氚核的動量p3＝p2＋p1，所以氚核的德布羅意波長λ3＝＝，A正確。 4．(xx日照模擬)現(xiàn)用某一光電管進行光電效應(yīng)實驗，當(dāng)用頻率為ν的光照射時，有光電流產(chǎn)生。下列說法正確的是(　　) A．光照時間越長，光電流就越大 B．減小入射光的強度，光電流消失 C．用頻率小于ν的光照射，光電效應(yīng)現(xiàn)象消失 D．用頻率為2ν的光照射，光電子的最大初動能變大 解析：選D　光電流的大小與入射光的時間無關(guān)，入射光的強度越大，飽和光電流越大，故A錯誤；能否發(fā)生光電效應(yīng)與入射光的強度無關(guān)，減小入射光的強度，光電流不能消失，故B錯誤；用頻率為ν的光照射時，有光電流產(chǎn)生，用頻率小于ν的光照射，光電效應(yīng)現(xiàn)象不一定消失，還要看入射光的頻率是否小于極限頻率，故C錯誤；根據(jù)光電效應(yīng)方程可知，光電子的最大初動能隨入射光頻率的增大而增大，故D正確。 5．(xx北京高考)xx年年初，我國研制的“大連光源”——極紫外自由電子激光裝置，發(fā)出了波長在100 nm(1 nm＝10－9 m)附近連續(xù)可調(diào)的世界上最強的極紫外激光脈沖。“大連光源”因其光子的能量大、密度高，可在能源利用、光刻技術(shù)、霧霾治理等領(lǐng)域的研究中發(fā)揮重要作用。 一個處于極紫外波段的光子所具有的能量可以電離一個分子，但又不會把分子打碎。據(jù)此判斷，能夠電離一個分子的能量約為(取普朗克常量h＝6.610－34 Js，真空光速c＝3108 m/s)(　　) A．10－21 J　　　　　　　 B．10－18 J C．10－15 J D．10－12 J 解析：選B　光子的能量E＝hν，c＝λν，聯(lián)立解得E≈210－18 J，B項正確。 6．某光源發(fā)出的光由不同波長的光組成，不同波長的光的強度如圖所示，表中給出了一些材料的極限波長，用該光源發(fā)出的光照射表中材料(　　) 材料 鈉 銅 鉑 極限波長(nm) 541 268 196 A．僅鈉能產(chǎn)生光電子 B．僅鈉、銅能產(chǎn)生光電子 C．僅銅、鉑能產(chǎn)生光電子 D．都能產(chǎn)生光電子 解析：選D　根據(jù)愛因斯坦光電效應(yīng)方程可知，只要光源的波長小于某金屬的極限波長，就有光電子逸出，該光源發(fā)出的光的波長有的小于100 nm，小于鈉、銅、鉑三個的極限波長，都能產(chǎn)生光電子，故D正確，A、B、C錯誤。 7．(xx湖北八校聯(lián)考)下表是按照密立根的方法進行光電效應(yīng)實驗時得到的某金屬的遏止電壓Uc和入射光的頻率ν的幾組數(shù)據(jù)。 Uc/V 0.541 0.637 0.714 0.809 0.878 ν/1014 Hz 5.644 5.888 6.098 6.303 6.501 由以上數(shù)據(jù)應(yīng)用Excel描點連線，可得直線方程，如圖所示。 則這種金屬的截止頻率約為(　　) A．3.51014 Hz B．4.31014 Hz C．5.51014 Hz D．6.01014 Hz 解析：選B　遏止電壓為零時，入射光的頻率等于截止頻率，根據(jù)方程Uc＝0.397 3－1.702 4，當(dāng)Uc＝0解得ν＝4.31014 Hz，B正確。 8．(xx泰安質(zhì)檢)如圖所示是光電管的原理圖，已知當(dāng)有波長為λ0的光照到陰極K上時，電路中有光電流，則(　　) A．若增加電路中電源電壓，電路中光電流一定增大 B．若將電源極性反接，電路中一定沒有光電流產(chǎn)生 C．若換用波長為λ1(λ1>λ0)的光照射陰極K時，電路中一定沒有光電流 D．若換用波長為λ2(λ2＜λ0)的光照射陰極K時，電路中一定有光電流 解析：選D　光電流的強度與入射光的強度有關(guān)，當(dāng)光越強時，光電子數(shù)目會增多，增加電路中電源電壓，光電流可能會增加，當(dāng)達到飽和光電流后，再增大電壓，則光電流不會增大，故A錯誤；將電路中電源的極性反接，電子受到電場阻力，到達A極的數(shù)目會減少，則電路中電流會減小，甚至沒有電流，故B錯誤；若換用波長為λ1(λ1>λ0)的光，其頻率有可能大于極限頻率，電路中可能有光電流，故C錯誤；若換用波長為λ2(λ2<λ0)的光，其頻率一定大于極限頻率，電路中一定有光電流，故D正確。 9.[多選](xx淮北一中模擬)用甲、乙兩種單色光照射同一金屬做光電效應(yīng)實驗，發(fā)現(xiàn)光電流與電壓的關(guān)系如圖所示。已知普朗克常量為h，被照射金屬的逸出功為W0，遏止電壓為Uc，電子的電荷量為e，則下列說法正確的是(　　) A．甲光的強度大于乙光的強度 B．甲光的頻率大于乙光的頻率 C．甲光照射時產(chǎn)生的光電子初動能均為eUc D．乙光的頻率為 解析：選AD　根據(jù)光的強度越強，則光電子數(shù)目越多，對應(yīng)的光電流越大，即可判定甲光的強度較大，選項A正確；由光電效應(yīng)方程mv2＝hν－W0，mv2＝Uce，由題圖可知，甲、乙的截止電壓相同，故甲、乙的頻率相同，選項B錯誤；甲光照射時產(chǎn)生的光電子的最大初動能均為eUc，選項C錯誤；根據(jù)mv2＝hν－W0＝Uce，可得ν＝，選項D正確。 [B級——拔高題目穩(wěn)做準(zhǔn)做] ★10.[多選]利用金屬晶格(大小約10－10 m)作為障礙物觀察電子的衍射圖樣，方法是讓電子束通過電場加速后，照射到金屬晶格上，從而得到電子的衍射圖樣。已知電子質(zhì)量為m，電荷量為e，初速度為0，加速電壓為U，普朗克常量為h，則下列說法中正確的是(　　) A．該實驗說明了電子具有波動性 B．實驗中電子束的德布羅意波的波長為λ＝ C．加速電壓U越大，電子的衍射現(xiàn)象越明顯 D．若用相同動能的質(zhì)子替代電子，衍射現(xiàn)象將更加明顯 解析：選AB　能得到電子的衍射圖樣，說明電子具有波動性，A正確；由德布羅意波的波長公式λ＝及動量p＝＝，可得λ＝，B正確；由λ＝可知，加速電壓越大，電子的波長越小，衍射現(xiàn)象就越不明顯，C錯誤；用相同動能的質(zhì)子替代電子，質(zhì)子的波長變小，衍射現(xiàn)象與電子相比不明顯，故D錯誤。 11．(xx南平檢測)用如圖甲所示的裝置研究光電效應(yīng)現(xiàn)象。閉合開關(guān)S，用頻率為ν的光照射光電管時發(fā)生了光電效應(yīng)。圖乙是該光電管發(fā)生光電效應(yīng)時光電子的最大初動能Ek與入射光頻率ν 的關(guān)系圖像，圖線與橫軸的交點坐標(biāo)為(a,0)，與縱軸的交點坐標(biāo)為(0，－b)，下列說法中正確的是(　　) A．普朗克常量為h＝ B．?dāng)嚅_開關(guān)S后，電流表G的示數(shù)不為零 C．僅增加照射光的強度，光電子的最大初動能將增大 D．保持照射光強度不變，僅提高照射光頻率，電流表G的示數(shù)保持不變 解析：選B　由hν＝W0＋Ek，變形得Ek＝hν－W0，可知圖線的斜率為普朗克常量，即h＝，故A錯誤；斷開開關(guān)S后，初動能大的光電子，也可能達到陽極，所以電流表G的示數(shù)不為零，故B正確；只有增大入射光的頻率，才能增大光電子的最大初動能，與光的強度無關(guān)，故C錯誤；保持照射光強度不變，僅提高照射光頻率，單個光子的能量增大，而光的強度不變，那么光子數(shù)一定減少，發(fā)出的光電子數(shù)也減少，電流表G的示數(shù)要減小，故D錯誤。 12.[多選]研究光電效應(yīng)規(guī)律的實驗裝置如圖所示，以頻率為ν的光照射光電管陰極K時，有光電子產(chǎn)生。由于光電管K、A間加的是反向電壓，光電子從陰極K發(fā)射后將向陽極A做減速運動。光電流i由圖中電流計測出，反向電壓U由電壓表測出。當(dāng)電流計的示數(shù)恰好為零時，電壓表的示數(shù)稱為反向遏止電壓Uc，在下圖所表示光電效應(yīng)實驗規(guī)律的圖像中，正確的是(　　) 解析：選ACD　當(dāng)反向電壓U與入射光頻率ν一定時，光電流i與光強成正比，所以A圖正確；頻率為ν的入射光照射陰極所發(fā)射出的光電子的最大初動能為mevmax2＝hν－W0，而截止電壓Uc與最大初動能的關(guān)系為eUc＝mvmax2，所以截止電壓Uc與入射光頻率ν的關(guān)系是 eUc＝hν－W0，其函數(shù)圖像不過原點，所以B圖錯誤；當(dāng)光強與入射光頻率一定時，單位時間內(nèi)單位面積上逸出的光電子數(shù)及其最大初動能是一定的，所形成的光電流強度會隨反向電壓的增大而減少，所以C圖正確；根據(jù)光電效應(yīng)的瞬時性規(guī)律，不難確定D圖是正確的。 13．如圖甲所示是研究光電效應(yīng)規(guī)律的光電管。用波長λ＝0.50 μm的綠光照射陰極K，實驗測得流過表的電流I與AK之間的電勢差UAK滿足如圖乙所示規(guī)律，取h＝6.6310－34 Js。結(jié)合圖像，求：(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字) (1)每秒鐘陰極發(fā)射的光電子數(shù)和光電子飛出陰極K時的最大動能。 (2)該陰極材料的極限波長。 解析：(1)光電流達到飽和時，陰極發(fā)射的光電子全部到達陽極A，陰極每秒鐘發(fā)射的光電子的個數(shù) n＝＝(個)＝4.01012(個) 光電子的最大初動能為： Ekm＝eU0＝1.610－19 C0.6 V＝9.610－20 J。 (2)設(shè)陰極材料的極限波長為λ0，根據(jù)愛因斯坦光電效應(yīng)方程：Ekm＝h－h(huán)，代入數(shù)據(jù)得λ0＝0.66 μm。 答案：(1)4.01012個　9.610－20 J (2)0.66 μm 第2節(jié)原子結(jié)構(gòu)與原子核 (1)原子中絕大部分是空的，原子核很小。(√) (2)氫原子光譜是由一條一條亮線組成的。(√) (3)按照玻爾理論，核外電子均勻分布在各個不連續(xù)的軌道上。() (4)如果某放射性元素的原子核有100個，經(jīng)過一個半衰期后還剩50個。() (5)質(zhì)能方程表明在一定條件下，質(zhì)量可以轉(zhuǎn)化為能量。() ◎物理學(xué)史判斷 (1)核式結(jié)構(gòu)學(xué)說是盧瑟福在α粒子散射實驗的基礎(chǔ)上提出的。(√) (2) 玻爾理論成功地解釋了氫原子光譜，也成功地解釋了氦原子光譜。() (3)人們認識原子核具有復(fù)雜結(jié)構(gòu)是從盧瑟福發(fā)現(xiàn)質(zhì)子開始的。() (4)人們認識原子具有復(fù)雜結(jié)構(gòu)是從英國物理學(xué)家湯姆孫研究陰極射線發(fā)現(xiàn)電子開始的。(√) 解題中常用到的二級結(jié)論： (1)光照引起的躍遷，光子能量必須等于能級差；碰撞引起的躍遷，只需要實物粒子的動能大于(或等于)能級差。 (2)大量處于定態(tài)的氫原子向基態(tài)躍遷時可能產(chǎn)生的光譜線條數(shù)：Cn2＝。 (3)磁場中的衰變：外切圓是α衰變，內(nèi)切圓是β衰變，半徑與電荷量成反比。 (4)平衡核反應(yīng)方程：質(zhì)量數(shù)守恒、電荷數(shù)守恒?！　? 突破點(一)　原子的核式結(jié)構(gòu) 1．電子的發(fā)現(xiàn) 英國物理學(xué)家湯姆孫發(fā)現(xiàn)了電子。 2．α粒子散射實驗 1909～1911年，英國物理學(xué)家盧瑟福和他的助手進行了用α粒子轟擊金箔的實驗，實驗發(fā)現(xiàn)絕大多數(shù)α粒子穿過金箔后基本上仍沿原來方向前進，但有少數(shù)α粒子發(fā)生了大角度偏轉(zhuǎn)，偏轉(zhuǎn)的角度甚至大于90，也就是說它們幾乎被“撞”了回來。 3．原子的核式結(jié)構(gòu)模型 在原子中心有一個很小的核，原子全部的正電荷和幾乎全部質(zhì)量都集中在核里，帶負電的電子在核外空間繞核旋轉(zhuǎn)。 [題點全練] 1．(xx上海高考)在α粒子散射實驗中，電子對α粒子運動的影響可以忽略。這是因為與α粒子相比，電子的(　　) A．電量太小　B．速度太小　C．體積太小　D．質(zhì)量太小 解析：選D　在α粒子散射實驗中，由于電子的質(zhì)量太小，電子的質(zhì)量只有α粒子的，它對α粒子速度的大小和方向的影響就像灰塵對槍彈的影響，完全可以忽略。故D正確，A、B、C錯誤。 2．如圖是盧瑟福的α粒子散射實驗裝置，在一個小鉛盒里放有少量的放射性元素釙，它發(fā)出的α粒子從鉛盒的小孔射出，形成很細的一束射線，射到金箔上，最后打在熒光屏上產(chǎn)生閃爍的光點。下列說法正確的是(　　) A．該實驗是盧瑟福建立原子核式結(jié)構(gòu)模型的重要依據(jù) B．該實驗證實了湯姆孫原子模型的正確性 C．α粒子與原子中的電子碰撞會發(fā)生大角度偏轉(zhuǎn) D．絕大多數(shù)的α粒子發(fā)生大角度偏轉(zhuǎn) 解析：選A　盧瑟福根據(jù)α粒子散射實驗，提出了原子核式結(jié)構(gòu)模型，選項A正確；盧瑟福提出了原子核式結(jié)構(gòu)模型的假設(shè)，從而否定了湯姆孫原子模型的正確性，B錯誤；電子質(zhì)量太小，對α粒子的影響不大，選項C錯誤；絕大多數(shù)α粒子穿過金箔后，幾乎仍沿原方向前進，D錯誤。 3．(xx安徽高考)如圖所示是α粒子(氦原子核)被重金屬原子核散射的運動軌跡，M、N、P、Q是軌跡上的四點，在散射過程中可以認為重金屬原子核靜止。圖中所標(biāo)出的α粒子在各點處的加速度方向正確的是(　　) A．M點　　　　　　　　 B．N點 C．P點 D．Q點 解析：選C　α粒子(氦原子核)和重金屬原子核都帶正電，互相排斥，加速度方向與α粒子所受斥力方向相同。帶電粒子加速度方向沿相應(yīng)點與重金屬原子核連線指向曲線的凹側(cè)，故只有選項C正確。 突破點(二)　玻爾理論的理解與計算 1．定態(tài)間的躍遷——滿足能級差 (1)從低能級(n小)高能級(n大)―→吸收能量。 hν＝En大－En小 (2)從高能級(n大)低能級(n小)―→放出能量。 hν＝En大－En小 2．兩類能級躍遷 (1)自發(fā)躍遷：高能級→低能級，釋放能量，發(fā)出光子。 光子的頻率ν＝＝。 (2)受激躍遷：低能級→高能級，吸收能量。 ①光照(吸收光子)：光子的能量必須恰等于能級差，hν＝ΔE。 ②碰撞、加熱等：只要入射粒子能量大于或等于能級差即可，E外≥ΔE。 ③大于電離能的光子被吸收，將原子電離。 3．譜線條數(shù)的確定方法 (1)一個氫原子躍遷發(fā)出可能的光譜線條數(shù)最多為(n－1)。 (2)一群氫原子躍遷發(fā)出可能的光譜線條數(shù)的兩種求解方法。 ①用數(shù)學(xué)中的組合知識求解：N＝Cn2＝。 ②利用能級圖求解：在氫原子能級圖中將氫原子躍遷的各種可能情況一一畫出，然后相加。 [典例]　[多選]如圖是氫原子的能級圖，一群氫原子處于n＝3能級，下列說法中正確的是(　　) A．這群氫原子躍遷時能夠發(fā)出3種不同頻率的光子 B．這群氫原子發(fā)出的光子中，能量最大為10.2 eV C．從n＝3能級躍遷到n＝2能級時發(fā)出的光波長最長 D．這群氫原子能夠吸收任意光子的能量而向更高能級躍遷 [解析]　根據(jù)C32＝3知，這群氫原子能夠發(fā)出3種不同頻率的光子，故A正確；由n＝3躍遷到n＝1，輻射的光子能量最大，ΔE＝(13.6－1.51)eV＝12.09 eV，故B錯誤；從n＝3躍遷到n＝2輻射的光子能量最小，頻率最小，則波長最長，故C正確；一群處于n＝3能級的氫原子吸收光子能量發(fā)生躍遷，吸收的能量必須等于兩能級的能級差，故D錯誤。 [答案]　AC [集訓(xùn)沖關(guān)] 1.如圖所示為氫原子的四個能級，其中E1為基態(tài)，若氫原子A處于激發(fā)態(tài)E2，氫原子B處于激發(fā)態(tài)E3，則下列說法正確的是(　　) A．原子A可能輻射出3種頻率的光子 B．原子B可能輻射出3種頻率的光子 C．原子A能夠吸收原子B發(fā)出的光子并躍遷到能級E4 D．原子B能夠吸收原子A發(fā)出的光子并躍遷到能級E4 解析：選B　原子A從激發(fā)態(tài)E2躍遷到E1，只輻射一種頻率的光子，A錯誤；原子B從激發(fā)態(tài)E3躍遷到基態(tài)E1可能輻射三種頻率的光子，B正確；由原子能級躍遷理論可知，原子A可能吸收原子B由E3躍遷到E2時放出的光子并躍遷 到E3，但不能躍遷到E4，C錯誤；A原子發(fā)出的光子能量ΔE＝E2－E1大于E4－E3，故原子B不可能躍遷到能級E4，D錯誤。 2.(xx甘肅第二次診斷)如圖為氫原子的能級示意圖，現(xiàn)有大量的氫原子處于n＝4的激發(fā)態(tài)，當(dāng)原子向低能級躍遷時輻射出若干不同頻率的光。關(guān)于這些光，下列說法正確的是(　　) A．最容易發(fā)生衍射現(xiàn)象的光是由n＝4能級躍遷到n＝1能級產(chǎn)生的 B．頻率最小的光是由n＝2能級躍遷到n＝1能級產(chǎn)生的 C．這些氫原子總共可輻射出3種不同頻率的光 D．用n＝2能級躍遷到n＝1能級輻射出的光去照射逸出功為6.34 eV的金屬鉑能發(fā)生光電效應(yīng) 解析：選D　由n＝4能級躍遷到n＝3能級產(chǎn)生的光，能量最小，波長最長，因此最容易表現(xiàn)出衍射現(xiàn)象，故A錯誤；由能級差可知能量最小的光頻率最小，是由n＝4能級躍遷到n＝3能級產(chǎn)生的，故B錯誤；大量處于n＝4能級的氫原子能發(fā)射＝6種頻率的光，故C錯誤；由n＝2能級躍遷到n＝1能級輻射出的光的能量為ΔE＝－3.4 eV－(－13.6) eV＝10.2 eV，大于6.34 eV，能使該金屬發(fā)生光電效應(yīng)，故D正確。 突破點(三)　原子核的衰變規(guī)律 1．放射性元素 具有放射性的元素稱為放射性元素，原子序數(shù)大于或等于83的元素，都能自發(fā)地放出射線，原子序數(shù)小于83的元素，有的也能放出射線，它們放射出來的射線共有α射線、β射線、γ射線三種。 2．三種射線的比較 種類 α射線 β射線 γ射線 組成 高速氦核流 高速電子流 光子流(高頻電磁波) 帶電荷量 2e －e 0 質(zhì)量 4mp，mp＝1.6710－27 kg 靜止質(zhì)量為零 速度 0.1c 0.99c c(光速) 在電磁場中 偏轉(zhuǎn) 與α射線反向偏轉(zhuǎn) 不偏轉(zhuǎn) 貫穿本領(lǐng) 最弱，用紙能擋住 較強，能穿透幾毫米厚的鋁板 最強，能穿透幾厘米厚的鉛板 對空氣的電離作用 很強 較弱 很弱 3．α衰變、β衰變的比較 衰變類型 α衰變 β衰變 衰變方程 X→Y＋He X→Y＋e 衰變實質(zhì) 2個質(zhì)子和2個中子結(jié)合成一個整體射出 1個中子轉(zhuǎn)化為1個質(zhì)子和1個電子 2H＋2n→He n→H＋e 衰變規(guī)律 電荷數(shù)守恒、質(zhì)量數(shù)守恒、動量守恒 4．衰變次數(shù)的確定方法 方法一：確定衰變次數(shù)的方法是依據(jù)兩個守恒規(guī)律，設(shè)放射性元素ZAX經(jīng)過n次α衰變和m次β衰變后，變成穩(wěn)定的新元素Y，則表示該核反應(yīng)的方程為X→Y＋nHe＋me。根據(jù)質(zhì)量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒可列方程A＝A′＋4n　Z＝Z′＋2n－m由以上兩式聯(lián)立解得n＝，m＝＋Z′－Z 由此可見確定衰變次數(shù)可歸結(jié)為求解一個二元一次方程組。 方法二：因為β衰變對質(zhì)量數(shù)無影響，可先由質(zhì)量數(shù)的改變確定α衰變的次數(shù)，然后根據(jù)衰變規(guī)律確定β衰變的次數(shù)。 5．對半衰期的理解 (1)半衰期公式：N余＝N原，m余＝m原。 (2)半衰期的物理意義：半衰期是表示放射性元素衰變快慢的物理量，同一放射性元素的衰變速率一定，不同的放射性元素半衰期不同，有的差別很大。 (3)半衰期的適用條件：半衰期是一個統(tǒng)計規(guī)律，是對大量的原子核衰變規(guī)律的總結(jié)，對于一個特定的原子核，無法確定何時發(fā)生衰變。 [題點全練] 1．(xx上海高考)研究放射性元素射線性質(zhì)的實驗裝置如圖所示。兩塊平行放置的金屬板A、B分別與電源的兩極a、b連接，放射源發(fā)出的射線從其上方小孔向外射出。則(　　) A．a(chǎn)為電源正極，到達A板的為α射線 B．a(chǎn)為電源正極，到達A板的為β射線 C．a(chǎn)為電源負極，到達A板的為α射線 D．a(chǎn)為電源負極，到達A板的為β射線 解析：選B　從題圖可以看出，到達兩極板的粒子做類平拋運動，到達A極板的粒子在初速度方向的位移小于到達B板的粒子在初速度方向的位移，粒子在初速度方向做勻速直線運動，則根據(jù)公式x＝v0t＝v0，兩個粒子初速度v0相差不大，兩極板間電壓U相同，放射源與兩極板的距離也相同，而電子的小得多，所以電子在初速度方向的位移小，故達到A極板的是β射線，A極板帶正電，a為電源的正極，故選項B正確。 2．(xx上海高考)放射性元素A經(jīng)過2次α衰變和1次β衰變后生成一新元素B，則元素B在元素周期表中的位置較元素A的位置向前移動了(　　) A．1位　　　B．2位　　　C．3位　　　D．4位 解析：選C　α粒子是He，β粒子是e，因此發(fā)生一次α衰變電荷數(shù)減少2，發(fā)生一次β衰變電荷數(shù)增加1，據(jù)題意，電荷數(shù)變化為：－2