高三一輪復習專題：光電效應(yīng)-原子物理-復習

光電效應(yīng)波粒二象性考點1光電效應(yīng)現(xiàn)象和光電效應(yīng)方程的應(yīng)用1．對光電效應(yīng)的四點提醒(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)。(4)光電子不是光子，而是電子。2．兩條對應(yīng)關(guān)系(1)光強大→光子數(shù)目多→發(fā)射光電子多→光電流大；(2)光子頻率高→光子能量大→光電子的最大初動能大。3．定量分析時應(yīng)抓住三個關(guān)系式(1)愛因斯坦光電效應(yīng)方程：Ek＝hν－W0。(2)最大初動能與遏止電壓的關(guān)系：Ek＝eUc。(3)逸出功與極限頻率的關(guān)系：W0＝hν0。4．區(qū)分光電效應(yīng)中的四組概念(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。(2)光電子的動能與光電子的最大初動能。(3)光電流和飽和光電流：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。1．[光電效應(yīng)現(xiàn)象](多選)如圖所示，用導線把驗電器與鋅板相連接，當用紫外線照射鋅板時，發(fā)生的現(xiàn)象是()A．有光子從鋅板逸出B．有電子從鋅板逸出C．驗電器指針張開一個角度D．鋅板帶負電2．[光電效應(yīng)規(guī)律]關(guān)于光電效應(yīng)的規(guī)律，下列說法中正確的是()A．只有入射光的波長大于該金屬的極限波長，光電效應(yīng)才能產(chǎn)生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10－7sD．發(fā)生光電效應(yīng)時，單位時間內(nèi)從金屬內(nèi)逸出的光電子數(shù)目與入射光強度成正比3．[光電管](多選)圖為一真空光電管的應(yīng)用電路，其金屬材料的極限頻率為4.5×1014Hz，則以下判斷中正確的是()A．發(fā)生光電效應(yīng)時，電路中光電流的飽和值取決于入射光的頻率B．發(fā)生光電效應(yīng)時，電路中光電流的飽和值取決于入射光的強度C用λ＝0.5μm的光照射光電管時，電路中有光電流產(chǎn)生D．光照射時間越長，電路中的電流越大考點2光電效應(yīng)的四類圖象分析圖象名稱圖線形狀由圖線直接(間接)得到的物理量波和粒子的對立與統(tǒng)一宏觀世界：波和粒子是相互對立的概念微觀世界：波和粒子是統(tǒng)一的。光子說并未否定波動性，光子能量E＝hν＝eq\f(hc,λ)，其中，ν和λ就是描述波的兩個物理量1．[波粒二象性的理解](多選)用極微弱的可見光做雙縫干涉實驗，隨著時間的增加，在屏上先后出現(xiàn)如圖(a)(b)(c)所示的圖象，則()A．圖象(a)表明光具有粒子性B．圖象(c)表明光具有波動性C．用紫外光觀察不到類似的圖像D．實驗表明光是一種概率波2．[光的波粒二象性]下列說法中正確的是()A．實物的運動有特定的軌道，所以實物不具有波粒二象性B．康普頓效應(yīng)說明光子既有能量又有動量C．光是高速運動的微觀粒子，單個光子不具有波粒二象性D．宏觀物體的物質(zhì)波波長非常小，極易觀察到它的波動達標練習1．(多選)現(xiàn)用某一光電管進行光電效應(yīng)實驗，當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，光電子的最大初動能變大C．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D．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)2．(多選)波粒二象性是微觀世界的基本特征，以下說法正確的有()A．光電效應(yīng)現(xiàn)象揭示了光的粒子性B．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C．黑體輻射的實驗規(guī)律可用光的波動性解釋D．動能相等的質(zhì)子和電子，它們的德布羅意波長也相等3．已知鈣和鉀的截止頻率分別為7.73×1014Hz和5.44×1014Hz，在某種單色光的照射下兩種金屬均發(fā)生光電效應(yīng)，比較它們表面逸出的具有最大初動能的光電子，鈣逸出的光電子具有較大的()A．波長 B．頻率 C．能量 D．動量4．(多選)如圖所示為光電管的工作電路圖，分別用波長為λ0、λ1、λ2的單色光做實驗，已知λ1＞λ0＞λ2。當開關(guān)閉合后，用波長為λ0的單色光照射光電管的陰極K時，電流表有示數(shù)。則下列說法正確的是()A．光電管陰極材料的逸出功與入射光無關(guān)B．若用波長為λ1的單色光進行實驗，則電流表的示數(shù)一定為零C．若僅增大電源的電動勢，則電流表的示數(shù)一定增大D．若僅將電源的正負極對調(diào)，則電流表的示數(shù)可能為零5．頻率為ν的光照射某金屬時，產(chǎn)生光電子的最大初動能為Ekm。改為頻率為2ν的光照射同一金屬，所產(chǎn)生光電子的最大初動能為(h為普朗克常量)()A．Ekm－h(huán)ν B．2Ekm C．Ekm＋hν D．Ekm＋2hν6．在光電效應(yīng)實驗中，用同一種單色光，先后照射鋅和銀的表面，都能發(fā)生光電效應(yīng)。對于這兩個過程，下列四個物理過程中，一定相同的是()A．遏止電壓 B．飽和光電流C．光電子的最大初動能D．逸出功7．當具有5.0eV的光子射到一金屬表面時，從金屬表面逸出的電子具有的最大初動能為1.5eV，為了使這種金屬產(chǎn)生光電效應(yīng)，入射光子的能量必須不小于()A．1.5eV B．2.5eV C．3.5eV D．5.0eV8．關(guān)于光電效應(yīng)，下列說法正確的是()A．極限頻率越大的金屬材料逸出功越大B．只要光照射的時間足夠長，任何金屬都能產(chǎn)生光電效應(yīng)C．從金屬表面逸出的光電子的最大初動能越大，這種金屬的逸出功越小D．入射光的光強一定時，頻率越高，單位時間內(nèi)逸出的光電子數(shù)就越多9．用不同頻率的紫外線分別照射鎢和鋅的表面而產(chǎn)生光電效應(yīng)，可得到光電子最大初動能Ek隨入射光頻率ν變化的Ek－ν圖象。已知鎢的逸出功是3.28eV，鋅的逸出功是3.34eV，若將二者的圖線畫在同一個Ek－ν坐標系中，如圖所示，用實線表示鎢，虛線表示鋅，則正確反映這一過程的是()10．當加在光電管兩極間的正向電壓足夠高時，光電流將達到飽和值，若想增大飽和光電流，應(yīng)采取的有效辦法是()A．增大照射光的波長B.增大照射光的頻率C.增大照射光的光強D.繼續(xù)增高正向電壓11．(多選)在光電效應(yīng)實驗中，某同學用同一種材料在不同實驗條件下得到了三條光電流與電壓之間的關(guān)系曲線(甲光、乙光、丙光)，如圖所示。則可判斷出()A．甲光的頻率大于乙光的頻率B．乙光的波長大于丙光的波長C．甲光、乙光波長相等D．甲光對應(yīng)的光電子最大初動能大于丙光對應(yīng)的光電子最大初動能原子結(jié)構(gòu)原子核考點1原子的核式結(jié)構(gòu)玻爾理論1．定態(tài)間的躍遷——滿足能級差(1)從低能級(n小)eq\o(→,\s\up7(躍遷),\s\do5())高能級（n大）→吸收能量。hν＝En大－En小（2）從高能級（n大）eq\o(→,\s\up7(躍遷),\s\do5())低能級（n?。懦瞿芰?。hν＝En大－En小2．電離電離態(tài)：n＝∞，E＝0基態(tài)→電離態(tài)：E吸＝0－（－13.6eV）＝13.6eV電離能。n＝2→電離態(tài)：E吸＝0－E2＝3.4eV如吸收能量足夠大，克服電離能后，獲得自由的電子還攜帶動能。1．[α粒子散射實驗現(xiàn)象]（多選）根據(jù)α粒子散射實驗，盧瑟福提出了原子的核式結(jié)構(gòu)模型。如圖所示為原子核式結(jié)構(gòu)模型的α粒子散射圖景，圖中實線表示α粒子運動軌跡。其中一個α粒子在從a運動到b、再運動到c的過程中，α粒子在b點時距原子核最近。下列說法正確的是（）A．盧瑟福在α粒子散射實驗中發(fā)現(xiàn)了電子B．α粒子出現(xiàn)較大角偏轉(zhuǎn)的原因是α粒子接近原子核時受到的庫侖斥力較大C．α粒子出現(xiàn)較大角偏轉(zhuǎn)的過程中電勢能先變小后變大D．α粒子出現(xiàn)較大角偏轉(zhuǎn)的過程中加速度先變大后變小2．[玻爾理論]一個氫原子從n＝3能級躍遷到n＝2能級，該氫原子（）A．放出光子，能量增加B．放出光子，能量減少C．吸收光子，能量增加D．吸收光子，能量減少3．[能級躍遷]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E4D．原子B能夠吸收原子A發(fā)出的光子并躍遷到能級E4規(guī)律方法：解答氫原子能級圖與原子躍遷問題應(yīng)注意（1）能級之間發(fā)生躍遷時放出（吸收）光子的頻率由hν＝Em－En求得。若求波長可由公式c＝λν求得。（2）一個氫原子躍遷發(fā)出可能的光譜線條數(shù)最多為（n－1）。（3）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)學中的組合知識求解：N＝Ceq\o\al(2,n)＝eq\f(n（n－1）,2)。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?？键c2原子核的衰變、半衰期1．衰變規(guī)律及實質(zhì)（1）α衰變和β衰變的比較衰變類型α衰變β衰變衰變方程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衰變實質(zhì)2個質(zhì)子和2個中子結(jié)合成一個整體射出中子轉(zhuǎn)化為質(zhì)子和電子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勻強磁場中軌跡形狀衰變規(guī)律電荷數(shù)守恒、質(zhì)量數(shù)守恒（2）γ射線：γ射線經(jīng)常是伴隨著α衰變或β衰變同時產(chǎn)生的。2．三種射線的成分和性質(zhì)名稱構(gòu)成符號電荷量質(zhì)量電離能力貫穿本領(lǐng)α射線氦核eq\o\al(4,2)He＋2e4u最強最弱β射線電子eq\o\al(0,－1)e－eeq\f(1,1837)u較強較強γ射線光子γ00最弱最強3.半衰期的理解半衰期的公式：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原表示衰變前的放射性元素的原子數(shù)和質(zhì)量，N余、m余表示衰變后尚未發(fā)生衰變的放射性元素的原子數(shù)和質(zhì)量，t表示衰變時間，τ表示半衰期。1．[放射現(xiàn)象]（多選）關(guān)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(guān)C．放射性元素與別的元素形成化合物時仍具有放射性D．α、β和γ三種射線中，γ射線的穿透能力最強2．[半衰期的理解及應(yīng)用]（多選）14C發(fā)生放射性衰變成為14N，半衰期約5700年。已知植物存活期間，其體內(nèi)14C與12C的比例不變；生命活動結(jié)束后，14C的比例持續(xù)減少?，F(xiàn)通過測量得知，某古木樣品中14C的比例正好是現(xiàn)代植物所制樣品的二分之一。下列說法正確的是（）A．該古木的年代距今約5700年B．12C、13C、14C具有相同的中子數(shù)C．14C衰變?yōu)?4N的過程中放出β射線D．增加樣品測量環(huán)境的壓強將加速14C的衰變3．[射線的性質(zhì)及特點]將能夠釋放出α、β、γ射線的放射性物質(zhì)放在鉛盒底部，放射線穿過窄孔O射到熒光屏上，屏上出現(xiàn)一個亮點P，如圖所示。如果在放射源和熒光屏之間加電場或磁場，并在孔O附近放一張薄紙，則圖中四個示意圖正確的是（）4．[衰變與動量、電磁場的綜合]（多選）一個靜止的放射性原子核處于勻強磁場中，由于發(fā)生了衰變而在磁場中形成如圖所示的兩個圓形徑跡，兩圓半徑之比為1∶16，下列判斷中正確的是（）A．該原子核發(fā)生了α衰變B．反沖原子核在小圓上逆時針運動C．原來靜止的核，其原子序數(shù)為15D．放射性的粒子與反沖核運動周期相同考點3核反應(yīng)方程與核能的計算1．核反應(yīng)的四種類型類型可控性核反應(yīng)方程典例衰變α衰變自發(fā)eq\o\al(238,92)U→eq\o\al(234,90)Th＋eq\o\al(4,2)Heβ衰變自發(fā)eq\o\al(234,90)Th→eq\o\al(234,91)Pa＋eq\o\al(0,－1)e人工轉(zhuǎn)變?nèi)斯た刂芿q\o\al(14,7)N＋eq\o\al(4,2)He→eq\o\al(17,8)O＋eq\o\al(1,1)H（盧瑟福發(fā)現(xiàn)質(zhì)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（查德威克發(fā)現(xiàn)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約里奧·居里夫婦發(fā)現(xiàn)放射性同位素，同時發(fā)現(xiàn)正電子eq\o\al(30,15)P→eq\o\al(30,14)Si＋eq\o\al(0,＋1)e重核裂變比較容易進行人工控制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輕核聚變很難控制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）核子在結(jié)合成原子核時出現(xiàn)質(zhì)量虧損Δm，其能量也要相應(yīng)減少，即ΔE＝Δmc2。（2）原子核分解成核子時要吸收一定的能量，相應(yīng)的質(zhì)量增加Δm，吸收的能量為ΔE＝Δmc2。3．核能釋放的兩種途徑的理解（1）使較重的核分裂成中等大小的核。（2）較小的核結(jié)合成中等大小的核，核子的比結(jié)合能都會增加，都可以釋放能量。4．核能的計算方法eq\x(\a\al(書寫核反,應(yīng)方程))→eq\x(\a\al(計算質(zhì)量,虧損Δm))→eq\x(\a\al(利用ΔE＝Δmc2,計算釋放的核能))（1）根據(jù)ΔE＝Δmc2計算，計算時Δm的單位是“kg”，c的單位是“m/s”，ΔE的單位是“J”。（2）根據(jù)ΔE＝Δm×931.5MeV計算。因1原子質(zhì)量單位（u）相當于931.5MeV的能量，所以計算時Δm的單位是“u”，ΔE的單位是“MeV”。1．[核反應(yīng)類型的判斷]（多選）關(guān)于核衰變和核反應(yīng)的類型，下列表述正確的有（）A.eq\o\al(238,92)U→eq\o\al(234,90)Th＋eq\o\al(4,2)He是α衰變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是β衰變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是輕核聚變D.eq\o\al(82,34)Se→eq\o\al(82,36)Kr＋2eq\o\al(0,－1)e是重核裂變2．[核能的理解]（多選）關(guān)于原子核的結(jié)合能，下列說法正確的是（）A．原子核的結(jié)合能等于使其完全分解成自由核子所需的最小能量B．一重原子核衰變成α粒子和另一原子核，衰變產(chǎn)物的結(jié)合能之和一定大于原來重核的結(jié)合能C．銫原子核（eq\o\al(133,55)Cs）的結(jié)合能小于鉛原子核（eq\o\al(208,82)Pb）的結(jié)合能D．比結(jié)合能越大，原子核越不穩(wěn)定3．[核能的計算]質(zhì)子、中子和氘核的質(zhì)量分別為m1、m2和m3，當一個質(zhì)子和一個中子結(jié)合成氘核時，釋放的能量是（c表示真空中的光速）（）A．（m1＋m2－m3）c B．（m1－m2－m3）cC．（m1＋m2－m3）c2 D．（m1－m2－m3）c24．[核能與動量守恒的綜合]現(xiàn)有兩動能均為E0＝0.35MeV的eq\o\al(2,1)H在一條直線上相向運動，兩個eq\o\al(2,1)H發(fā)生對撞后能發(fā)生核反應(yīng)，得到eq\o\al(3,2)He和新粒子，且在核反應(yīng)過程中釋放的能量完全轉(zhuǎn)化為eq\o\al(3,2)He和新粒子的動能。已知eq\o\al(2,1)H的質(zhì)量為2.0141u，eq\o\al(3,2)He的質(zhì)量為3.0160u，新粒子的質(zhì)量為1.0087u，核反應(yīng)時質(zhì)量虧損1u釋放的核能約為931MeV（如果涉及計算，結(jié)果保留整數(shù)）。則下列說法正確的是（）A．核反應(yīng)方程為eq\o\al(2,1)H＋eq\o\al(2,1)H→eq\o\al(3,2)He＋eq\o\al(1,1)HB．核反應(yīng)前后不滿足能量守恒定律C．新粒子的動能約為3MeVD.eq\o\al(3,2)He的動能約為4MeV達標練習1．按照玻爾理論，一個氫原子中的電子從一半徑為ra的圓軌道自發(fā)地直接躍遷到另一半徑為rb的圓軌道上，ra>rb，在此過程中（）A．原子發(fā)出一系列頻率的光子B．原子要吸收一系列頻率的光子C．原子要吸收某一頻率的光子D．原子要發(fā)出某一頻率的光子2．碘131的半衰期約為8天，若某藥物含有質(zhì)量為m的碘131，經(jīng)過32天后，該藥物中碘131的含量大約還有（）A.eq\f(m,4) B.eq\f(m,8) C.eq\f(m,16) D.eq\f(m,32)3．已知氦原子的質(zhì)量為MHeu，電子的質(zhì)量為meu，質(zhì)子的質(zhì)量為mpu，中子的質(zhì)量為mnu，u為原子質(zhì)量單位，且由愛因斯坦質(zhì)能方程E＝mc2可知：1u對應(yīng)于931.5MeV的能量，若取光速c＝3×108m/s，則兩個質(zhì)子和兩個中子聚變成一個氦核，釋放的能量為（）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．核能作為一種新能源在現(xiàn)代社會中已不可缺少，我國在完善核電安全基礎(chǔ)上將加大核電站建設(shè)。核泄漏中的钚（Pu）是一種具有放射性的超鈾元素，它可破壞細胞基因，提高罹患癌癥的風險。已知钚的一種同位素eq\o\al(239,94)Pu的半衰期為24100年，其衰變方程為eq\o\al(239,94)Pu→X＋eq\o\al(4,2)He＋γ，下列說法中正確的是（）A．X原子核中含有92個中子B．100個eq\o\al(239,94)Pu經(jīng)過24100年后一定還剩余50個C．由于衰變時釋放巨大能量，根據(jù)E＝mc2，衰變過程總質(zhì)量增加D．衰變發(fā)出的γ射線是波長很短的光子，具有很強的穿透能力5．K－介子衰變的方程為K－→π－＋π0，其中K－介子和π－介子帶負的基元電荷，π0介子不帶電。如圖7所示，一個K－介子沿垂直于磁場的方向射入勻強磁場中，其軌跡為圓弧AP，衰變后產(chǎn)生的π－介子的軌跡為圓弧PB，兩軌跡在P點相切，它們半徑Rk－與Rπ－之比為2∶1。π0介子的軌跡未畫出。由此可知π－的動量大小與π0的動量大小之比為（）A．1∶1 B．1∶2 C．1∶3 D．1∶66．一中子與一質(zhì)量數(shù)為A（A>1）的原子核發(fā)生彈性正碰。若碰前原子核靜止，則碰撞前與碰撞后中子的速率之比為（）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．(多選)如圖所示，為氫原子能級圖，A、B、C分別表示電子三種不同能級躍遷時放出的光子，其中（）A．頻率最大的是BB．波長最長的是CC．頻率最大的是AD．波長最長的是B8．(多選)如圖為氫原子的能級示意圖，則下列對氫原子躍遷的理解正確的是（）A．由高能級向低能級躍遷時輻射出來的光電子一定不能使逸出功為3.34eV的金屬發(fā)生光電效應(yīng)B．大量處于n＝4能級的氫原子向n＝1能級躍遷時，向外輻射6種不