高考物理二轮复习专题五光电效应原子结构和原子核学案.docx

1、高考物理二轮复习专题五光电效应原子结构和原子核学案专题五 光电效应 原子结构和原子核知识必备1.光电效应的实验规律(1)任何一种金属都有一个极限频率，入射光的频率必须大于这个频率，才能产生光电效应。(2)光电子的最大初动能与入射光的强度无关，只随入射光的频率增大而增大。(3)入射光照射到金属板上时，光电子的发射几乎是瞬时的，一般不会超过109 s。(4)当入射光的频率大于极限频率时，光电流的强度与入射光的强度成正比。2.光电效应方程(1)光电子的最大初动能跟入射光子的能量h和逸出功W0的关系为：mv2hW0。(2)极限频率：c。(3)最大初动能与遏止电压的关系：EkeUc。3.氢原子能级图图1

2、(1)能级图：如图1所示。(2)辐射条件：hEmEn。(3)辐射光谱线条数：一群氢原子处于量子数为n的激发态时，可能辐射出的光谱线条数：NC。4.核反应(1)爱因斯坦质能方程：Emc2。(2)两种衰变：衰变：UThHe。衰变：ThPae。(3)人工转变：NHeOH(发现质子的核反应)(4)重核裂变：UnBaKr3n，在一定条件下(大于临界质量、超过临界体积)，裂变反应会连续不断地进行下去，这就是链式反应。(5)轻核聚变：HHHen(需要几百万度高温，所以又叫热核反应)。备考策略本专题考查的重点应为原子跃迁及能级问题、核反应方程、核能的计算等，题型为选择题。1.必须牢记的“3个主要实验现象”(1

3、)光电效应现象。(2)粒子散射实验。(3)天然放射现象。2.必须掌握的“2类方程”(1)衰变方程；(2)核反应方程。3.必须明确的“3个易错易混点”(1)能级跃迁时吸收光子的能量和吸收实物粒子的能量是不同的。(2)半衰期是统计规律，对单个原子核无意义。(3)射线是伴随着衰变、衰变而产生的能量形式。4.必须掌握核能的两种计算方法(1)根据Emc2计算，计算时m的单位是“kg”，c的单位是“m/s”，E的单位是“J”。(2)根据Em931.5 MeV计算。因1原子质量单位(u)相当于931.5 MeV的能量，所以计算时m的单位是“u”，E的单位是“MeV”。光电效应能级跃迁【真题示例】 (多选)(

4、2020全国卷，19)在光电效应实验中，分别用频率为a、b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Ua和Ub，光电子的最大初动能分别为Eka和Ekb。h为普朗克常量。下列说法正确的是()A.若ab，则一定有UaUbB.若ab，则一定有EkaEkbC.若UaUb，则一定有EkaEkbD.若ab，则一定有haEkahbEkb解析由爱因斯坦光电效应方程得EkmhW0，由动能定理得EkmeU，若用a、b单色光照射同种金属时，逸出功W0相同。当ab时，一定有EkaEkb，UaUb，故选项A错误，B正确；若UaUb，则一定有EkaEkb，故选项C正确；因逸出功相同，有W0 ha Eka h

5、b Ekb，故选项D错误。答案BC真题感悟本考点主要考查：(1)光电效应、极限频率、遏止电压等概念；(2)光电效应规律；(3)光电效应方程；(4)考查氢原子结构；(5)结合能级图考查能级跃迁规律。预测1对光电效应规律的理解预测2光电效应方程的应用预测3氢原子能级跃迁1.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2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()图2材料钠铜铂极限波长(nm)541268196A.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.都能产生光电子解析由题图可知，该光源发出的光的波长大约在20 nm到440 nm

6、之间，而三种材料中，极限频率最大的铂的极限波长是196 nm，大于20 nm，所以该光源能使三种材料都产生光电效应，选项D正确。答案D2.(多选)如图3所示是某金属在光的照射下，光电子的最大初动能Ek与入射光的波长的倒数()的关系图象，由图象可知()图3A.图象中的0是产生光电效应的最小波长B.普朗克常量和光速的乘积hcE0C.该金属的逸出功等于ED.若入射光的波长为，产生的光电子的最大初动能为2E解析图象中的0是产生光电效应的最大波长，选项A错误；根据爱因斯坦光电效应方程，光电子的最大初动能Ek与入射光的波长的倒数的关系图象对应的函数关系式为EkhcW，由图象可知Ek0时，hcE0，选项B正

7、确；由EkhcW，并结合关系图象可得该金属的逸出功WE，选项C错误；若入射光的波长为，由EkhcW，解得EkhcW3EE2E，即产生的光电子的最大初动能为2E，选项D正确。答案BD3.(多选)(2020北京二模)图4为氢原子能级示意图的一部分，则氢原子()图4A.处于不同能级时，核外电子在各处出现的概率是一样的B.一群氢原子从n5能级向低能级跃迁时最多能发出10种频率的光C.从n4能级跃迁到n3能级比从n3能级跃迁到n 2能级辐射出电磁波的波长长D.处于基态的氢原子和具有13.6 eV能量的电子发生碰撞时恰好电离解析处于不同能级时，核外电子在各处出现的概率是不一样的，故A项错误；从n5能级向低

8、能级跃迁时，最多能发出10种频率的光子，故B正确；光子能量Eh，由能级示意图知E4332，故C项正确；处于基态的氢原子若恰好电离需要吸收13.6 eV能量，因电子与氢原子碰撞时一般氢原子不会吸收电子的全部能量，故D项错误。答案BC练后反思1.处理光电效应问题的两条线索(1)光的强度大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。2.解决氢原子能级跃迁问题的三点技巧(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能量的绝对值，剩余能量为自由电子的动能。(3)一群原子和一个原子不同，它们

9、的核外电子向基态跃迁时发射光子的种类NC。衰变、核反应与核能的计算【真题示例1】 (2020全国卷，15)一静止的铀核放出一个粒子衰变成钍核，衰变方程为UThHe，下列说法正确的是()A. 衰变后钍核的动能等于粒子的动能B. 衰变后钍核的动量大小等于粒子的动量大小C. 铀核的半衰期等于其放出一个粒子所经历的时间D. 衰变后粒子与钍核的质量之和等于衰变前铀核的质量解析静止的铀核在衰变过程中，满足动量守恒的条件，根据动量守恒定律得pThp0，即钍核的动量和粒 子的动量大小相等，方向相反，选项B正确；根据Ek可知，选项A错误；半衰期的定义是统计规律，对于一个粒子不适用，选项C错误；铀核在衰变过程中，

10、伴随着一定的能量放出，即衰变过程中有一定的质量亏损，故衰变后粒子与钍核的质量之和小于衰变前铀核的质量，选项D错误。答案B【真题示例2】 (2020全国卷，17)大科学工程“人造太阳”主要是将氘核聚变反应释放的能量用来发电。氘核聚变反应方程是：HHHen。已知H的质量为2.013 6 u，He的质量为3.015 0 u，n的质量为1.008 7 u，1 u931 MeV/c2。氘核聚变反应中释放的核能约为()A.3.7 MeV B.3.3 MeVC.2.7 MeV D.0.93 MeV解析根据质能方程，释放的核能Emc2，m2mHmHemn0.003 5 u，则E0.003 5931 MeV3.

11、258 5 MeV3.3 MeV，故B正确，A、C、D错误。答案B真题感悟本考点主要考查：(1)原子核的衰变及对三种射线本质的理解和应用。(2)半衰期、核反应方程及核能计算。预测1原子核的衰变及半衰期预测2考查三种射线的特性预测3核反应方程预测4核能的计算1.(多选)静止的镭原子核88Ra经一次衰变后变成一个新核Rn。则下列相关说法正确的是()A.该衰变方程为88Ra86RnHeB.若该元素的半衰期为，则经过2的时间，2 kg的88Ra中已有1.5 kg已经发生了衰变C.随着该元素样品的不断衰变，剩下未衰变的原子核88Ra越来越少，其半衰期也变短D.若把该元素放到密闭的容器中，则可以减慢它的衰

12、变速度解析由镭的衰变方程88Ra86RnHe，可判断A正确；由mm0，可知，t2时，m0.5 kg，则已经衰变的镭为m衰2 kg0.5 kg1.5 kg，B正确；放射性元素衰变的快慢是由原子核内部自身因素决定的，跟原子所处的化学状态和外部条件没有关系，C、D错误。答案AB2.如图5所示，一天然放射性物质发出三种射线，经过一个匀强电场和匀强磁场共存的区域(方向如图所示)。调整电场强度E和磁感应强度B的大小，使得在MN上只有两个点受到射线的照射，则下面判断正确的是()图5A.射到b点的一定是射线B.射到b点的一定是射线C.射到b点的一定是射线或射线D.射到b点的一定是射线解析射线不带电，在电场和磁

13、场中它都不受力的作用，只能射到a点，选项D错误；调整E和B的大小，既可以使带正电的射线沿直线前进，也可以使带负电的射线沿直线前进，沿直线前进的条件是电场力与洛伦兹力平衡，即qEqBv。已知粒子的速度比粒子的速度小得多，当粒子沿直线前进时，速度较大的粒子向右偏转；当粒子沿直线前进时，速度较小的粒子也向右偏转，故选项C正确，A、B错误。答案C3.(多选)下列核反应类型正确的是()A.UThHe衰变B.NHeOH轻核聚变C.UnXeSr2n重核裂变D.HHHen轻核聚变解析衰变的反应物只有一个，生成物有He或e；重核裂变的反应物是重核和中子，生成中等质量的核并再次放出多个中子；轻核聚变是轻核合成为中

14、等质量的核，故属于衰变的是A；属于裂变的是C；属于聚变的是D。答案ACD4.氘核H和氚核H结合成氦核He的核反应方程如下：HHHen17.6 MeV，下列说法正确的是()A.这个核反应称为人工核反应B.要发生这样的核反应，需要将反应物质的温度加热到几百万开尔文，式中17.6 MeV是核反应中吸收的能量C.核反应后生成物的总质量比核反应前物质的总质量减少了3.11029 kgD.核反应后生成物的总质量比核反应前物质的总质量增加了3.11029 kg解析HHHen17.6 MeV为轻核聚变反应(或热核反应)，选项A错误；17.6 MeV是反应中释放出的能量，选项B错误；由Emc2可知，质量减少m3.11029 kg，选项C正确，D错误。答案C课时跟踪训练一、选择题(18题为单项选择题，915题为多项选择题)1.人们在研究原子结构时提出过许多模型，其中比较有名的是枣糕模型和核式结构模型，它们的模型示意图如图1所示。下列说法中正确的是()图1A.粒子散射实验与枣糕模型和