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1、第3講波粒二象性原子和原子核,專題五加試選擇題題型強化,,內(nèi)容索引,考點一光電效應(yīng)的規(guī)律和理解,考點二玻爾理論和能級,考點三核反應(yīng)與核能,,,,光電效應(yīng)的規(guī)律和理解,,考點一,1.光電效應(yīng) 在光的照射下金屬中的電子從金屬表面逸出的現(xiàn)象，叫做光電效應(yīng)，發(fā)射出來的電子叫做光電子. 2.實驗規(guī)律 (1)每種金屬都有一個極限頻率. (2)光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)光照射到金屬表面時，光電子的發(fā)射幾乎是瞬時的. (4)在光的顏色不變的情況下，入射光越強，飽和電流越大.,3.愛因斯坦光電效應(yīng)方程 (1)光子：光不僅在發(fā)射和吸收時能量是一份一份的，而且光本身就是
2、由一個個不可分割的能量子組成的，這些能量子稱為光子，頻率為的光的能量子為h. (2)愛因斯坦光電效應(yīng)方程 表達式：hEkW0或EkhW0. 物理意義：金屬中電子吸收一個光子獲得的能量是h，這些能量一部分用于克服金屬的逸出功W0，剩下的表現(xiàn)為逸出后電子的初動能Ek.,例1(多選)如圖1甲所示，在光電效應(yīng)實驗中，某同學(xué)用相同頻率的單色光，分別照射陰極材料為鋅和銅的兩個不同的光電管，結(jié)果都能發(fā)生光電效應(yīng).圖乙為某中一個光電管的遏止電壓Uc隨入射光頻率變化的函數(shù)關(guān)系圖象.對于這兩個光電管，下列判斷正確的是 A.因為材料不同逸出功不同，所以遏止 電壓Uc不同 B.光電子的最大初動能不同 C.因為光強不
3、確定，所以單位時間逸出的 光電子數(shù)可能相同，飽和光電流也可能相同 D.兩個光電管的Uc圖象的斜率可能不同,,圖1,,,答案,解析,解析根據(jù)EkhW0和eUcEk,可知，入射光的頻率相同，逸出功W0不同，則遏止電壓Uc也不同，故A正確. 根據(jù)EkhW0得，相同的頻率，不同的逸出功，則光電子的最大初動能也不同，故B正確. 雖然光的頻率相同，但光強不確定，所以單位時間逸出的光電子數(shù)可能相同，飽和光電流也可能相同，故C正確.,所以兩個光電管的Uc圖象的斜率一定相同，故D錯誤.,1.(多選)在演示光電效應(yīng)的實驗中，原來不帶電的一塊鋅板與靈敏驗電器相連，用藍色弧光燈照射鋅板時，驗電器的指針張開了一個角度
4、，如圖2所示，則 A.驗電器指針帶正電 B.驗電器指針帶負電 C.改用紫色弧光燈照射鋅板時，原來不帶電 的驗電器的指針能張開一個角度 D.改用黃色弧光燈照射鋅板時，只要光足夠強，原來不帶電的驗電器的 指針一定能張開一個角度,答案,,圖2,,解析,解析鋅板在弧光燈照射下，發(fā)生光電效應(yīng)，有光電子逸出，鋅板失去電子帶正電，驗電器與鋅板相連，導(dǎo)致指針帶正電，故A正確，B錯誤； 改用紫色弧光燈照射鋅板時，紫光頻率大于藍光，那么原來不帶電的驗電器，其指針會張開一個角度，故C正確； 改用黃色弧光燈照射鋅板時，黃光頻率小于藍光，不一定能發(fā)生光電效應(yīng)，原來不帶電的驗電器的指針不一定會張開一個角度，故D錯誤.
5、,2.(多選)光電效應(yīng)實驗中，下列表述正確的是 A.發(fā)生光電效應(yīng)時，光照越強，光電流越大 B.入射光足夠強就可以有光電流 C.遏止電壓與入射光的頻率有關(guān) D.入射光頻率大于極限頻率才能產(chǎn)生光電子,答案,解析,,,,解析光電流的大小與光電子的多少有關(guān)，增大光的強度，可以增大光電流，光照越強，光電流越大，故A正確； 無論光強多強，光照時間多長，只要光的頻率小于極限頻率就不能產(chǎn)生光電效應(yīng)，故B錯誤； 根據(jù)愛因斯坦光電效應(yīng)方程可知，超過極限頻率的入射光頻率越高，所產(chǎn)生的光電子的最大初動能就越大，對應(yīng)的遏止電壓越大，故C正確； 無論光強多強，光照時間多長，只有光的頻率大于極限頻率才能產(chǎn)生光電效應(yīng)，故D正
6、確.,3.(多選)(2018新高考研究聯(lián)盟聯(lián)考)研究光電效應(yīng)的實驗電路圖如圖3a所示，其光電流與電壓的關(guān)系如圖b所示.則下列說法中正確的是,圖3,A.若把滑動變阻器的滑動觸頭向 右滑動，光電流一定增大 B.圖線甲與乙是同一種入射光，且甲的入射光強度大于乙光 C.由圖可知，乙光的頻率小于丙光頻率 D.若將甲光換成丙光來照射鋅板，其逸出功將減小,,,答案,玻爾理論和能級,,考點二,1.玻爾理論的理解 (1)電子繞核運動的半徑是不連續(xù)的； (2)電子躍遷輻射光子的頻率不等于電子繞核圓周運動的頻率； (3)實物粒子也能使原子發(fā)生能級躍遷； (4)能級之間躍遷時放出的光子頻率是不連續(xù)的. 2.兩類能級
7、躍遷 (1)自發(fā)躍遷：高能級低能級，釋放能量，發(fā)出光子.,(2)受激躍遷：低能級高能級，吸收能量. 光照(吸收光子)：光子的能量必須恰等于能級差E. 碰撞：只要入射粒子能量大于或等于能級差即可，E外E. 大于電離能的光子被吸收，原子被電離. 3.譜線條數(shù)的確定方法 (1)一個處于第n能級的氫原子躍遷發(fā)出可能的光譜線條數(shù)最多為n1.,(2)一群處于第n能級的氫原子躍遷發(fā)出可能的光譜線條數(shù)的兩種求解方法：,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.,例2(多選)(2018浙江4月選考15)氫原子的能級圖如圖4所示，關(guān)于大量氫原子的能級躍遷，下列說法正確的是(可見
8、光的波長范圍為4.0107 m7.6107 m，普朗克常量h6.61034 Js，真空中的光速c3.0108 m/s),圖4,答案,解析,A.氫原子從高能級躍遷到基態(tài)時，會輻射射線 B.氫原子處在n4能級時，會輻射可見光 C.氫原子從高能級向n3能級躍遷時，輻射的光具有顯著的熱效應(yīng) D.氫原子從高能級向n2能級躍遷時，輻射的光在同一介質(zhì)中傳播速度 最小的光子能量為1.89 eV,,,解析射線是原子核衰變時產(chǎn)生的高能電磁波，與核外電子無關(guān)，故A選項錯誤； 電子從高能級向低能級躍遷時輻射出光子，根據(jù)Ehh ，可得可見光光子的能量范圍為1.63 eV3.09 eV.從n4能級躍遷到n2能級E2.5
9、5 eV，處在可見光能量范圍內(nèi)，故B選項正確； 從高能級向n3能級躍遷輻射出最大能量為E1.51 eV<1.63 eV，屬于紅外線，具有熱效應(yīng)，所以C選項正確； 傳播速度越小，折射率越大，光子頻率越大，能量越大，而從高能級向n2能級躍遷時最大能量為3.4 eV，所以D選項錯誤.,4.(多選)下列關(guān)于玻爾原子理論及氫原子能級的說法，正確的是 A.原子中的電子運動軌道分布是連續(xù)的 B.原子中的電子在某一定態(tài)時，電子繞原子核運動，但不向外輻射能量 C.氫原子的核外電子由一個能級躍遷到另一個能級吸收光子時，氫原子 的能量不變 D.一群氫原子從n3能級向n1能級躍遷，最多能發(fā)出3種不同頻率的 光子,
10、答案,,,解析,解析原子的不同能量狀態(tài)與電子沿不同的圓軌道繞核運動相對應(yīng)，而電子的可能軌道的分布是不連續(xù)的，故A錯誤； 原子處于稱為定態(tài)的能量狀態(tài)時，雖然電子做加速運動，但并不向外輻射能量，故B正確； 核外電子由一個能級躍遷到另一個能級時，吸收一定頻率的光子后，能量會增大，故C錯誤； 氫原子向低能級躍遷時是隨機的，一群處于n3能級的氫原子向低能級躍遷時最多可能發(fā)出 3種不同頻率的光子，故D正確.,5.(多選)如圖5所示，子與氫原子核(質(zhì)子)構(gòu)成的原子稱為氫原子(bydrogen muonatom).它在原子核物理的研究中有重要作用.圖為氫原子的能級示意圖，假定光子能量為E的一束光照射容器中大
11、量處于n2能級的氫原子，氫原子吸收光子后，發(fā)出頻率為1、2、3、4、5和6的光，且頻率依次增大，則,答案,解析,圖5,A.氫原子吸收光子后處于n5能級 B.氫原子吸收光子后處于n4能級 C.E等于h(64) D.E等于h(52),,,解析由n 6，解得：m4，即氫原子吸收能量后先從n2能級躍遷到n4能級，然后從n4能級向低能級躍遷，故A錯誤，B正確. 輻射光子按能量從小到大的順序排列為能級4到能級3，能級3到能級2，能級4到能級2，能級2到能級1，能級3到能級1，能級4到能級1.所以能量E與h3相等，也等于h(12)，也等于h(64)，故C正確，D錯誤.,B.大量處于n4激發(fā)態(tài)的氫原子
12、向基態(tài)躍遷時，可能發(fā)出6條光譜線 C.氫原子從n4激發(fā)態(tài)躍遷到n2激發(fā)態(tài)需要吸收光子 D.氫原子的核外電子由高能級躍遷到低能級時，氫原子的電勢能減小， 電子的動能增大,6.(多選)根據(jù)國家科技部2017年3月6日報道，迄今為止，科學(xué)家已經(jīng)成功檢測定位了納米晶體結(jié)構(gòu)中的氫原子，按玻爾氫原子理論，氫原子的能級如圖6所示，下列判斷正確的是 A.用光子能量為13.01 eV的光照射一群處于基態(tài)的氫 原子，可觀測到多種不同頻率的光,答案,解析,,,圖6,解析氫原子發(fā)生能級躍遷的能量差：13.6 eV13.01 eV0.59 eV，氫原子沒有0.59 eV的能級，故A錯誤； 大量處于n4激發(fā)態(tài)的氫原子
13、向基態(tài)躍遷時可發(fā)出的光譜線條數(shù)為 6種，故B正確； 氫原子由高能級態(tài)向低能級態(tài)躍遷時輻射光子，故C錯誤； 氫原子的核外電子由高能級躍遷到低能級時，軌道半徑減小，電場力做正功，氫原子電勢能減小，電子的動能增大，D正確.,A.在相同的雙縫干涉實驗裝置中，a光產(chǎn)生的干涉條紋間距比b光的更寬 B.a光和b光的光子動量之比為25597 C.用a光照射該金屬時，能產(chǎn)生最大初動能為0.27 eV的光電子 D.在同樣的玻璃中，a光的傳播速度大于b光的傳播速度,7.(多選)(2018嘉興一中期末)如圖7是氫原子能級圖，大量處在激發(fā)態(tài)n5能級的氫原子向低能級躍遷，a是從n4能級躍遷到n2能級產(chǎn)生的光，b是從n
14、5能級躍遷到n3能級產(chǎn)生的光.已知某金屬的極限頻率5.531014 Hz，普朗克常量h6.61034 Js，電子電荷量e1.61019 C，則,,圖7,,答案,核反應(yīng)與核能,,考點三,1.核反應(yīng)的四種類型,2.對質(zhì)能方程的理解 (1)一定的能量和一定的質(zhì)量相聯(lián)系，物體的總能量和它的質(zhì)量成正比，即Emc2. 方程的含義：物體具有的能量與它的質(zhì)量之間存在簡單的正比關(guān)系，物體的能量增大，質(zhì)量也增大；物體的能量減少，質(zhì)量也減少. (2)核子在結(jié)合成原子核時出現(xiàn)質(zhì)量虧損m，其能量也要相應(yīng)減少，即Emc2. (3)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m，吸收的能量為Emc2.,,,,答案,解
15、析,此核反應(yīng)過程中的質(zhì)量虧損等于反應(yīng)前后質(zhì)量的差，為mmPumUm，故B正確； 釋放的光子的能量為h，核反應(yīng)的過程中釋放的能量：E(mPumUm)c2，由于核反應(yīng)的過程中釋放的核能轉(zhuǎn)化為新核與粒子的動能以及光子的能量，所以光子的能量小于(mPumUm)c2，故C錯誤；,8.(多選)(2018紹興市選考診斷)人類對微觀世界進行探索的過程中，下列說法正確的是 A.G.P.湯姆孫從實驗中發(fā)現(xiàn)了電子衍射現(xiàn)象，說明實物粒子也具有波動性 B.查德威克用粒子轟擊鈹核發(fā)現(xiàn)中子的核反應(yīng)為 C.有些元素的半衰期會隨外界溫度和壓強的改變而略微改變 D.一般化學(xué)反應(yīng)只是核外電子的改變，而核反應(yīng)則是原子核的改變.所以
16、 一般化學(xué)反應(yīng)能量改變比核反應(yīng)小,答案,,,解析發(fā)生衰變時，原子核中的一個中子轉(zhuǎn)變?yōu)橐粋€質(zhì)子和一個電子，電子釋放出來，所以每發(fā)射一個粒子，一個中子轉(zhuǎn)化為質(zhì)子，依據(jù)質(zhì)量數(shù)與電荷數(shù)守恒，則有 故B、D正確，A、C錯誤.,答案,解析,,,10.(多選)(2018浙江4月選考14)下列說法正確的是 A.組成原子核的核子越多，原子核越穩(wěn)定 B. 衰變?yōu)? 經(jīng)過4次衰變，2次衰變 C.在LC振蕩電路中，當(dāng)電流最大時，線圈兩端電勢差也最大 D.在電子的單縫衍射實驗中，狹縫變窄，電子動量的不確定量變大,答案,解析,,,解析比結(jié)合能越大，表示原子核中核子結(jié)合得越牢靠，原子核越穩(wěn)定，故A錯誤；,由于原子核經(jīng)過一次衰變，質(zhì)子數(shù)減少2，質(zhì)量數(shù)減少4，經(jīng)過一次衰變，質(zhì)子數(shù)增加1，質(zhì)量數(shù)不變.,所以B正確； 當(dāng)線圈兩端電勢差最大時，電流變化率最大，此時電流為0，故C錯誤；,在電子的單縫衍射實驗中，狹縫越窄，屏上中央亮條紋越寬，即能更準確地測得電子的位置.,,,,答案,解析,解析根據(jù)核反應(yīng)方程遵循質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)守恒知，X3，A正確； 因核電站發(fā)電效率為50%，,核電站每年消耗 的能量為WPt2.00109365243 600 J 6.31016 J，B正確；,每年消耗 的質(zhì)量為MnmU2.2710273901027 kg885 kg，D正確.,
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