(全國通用)2019屆高考物理二輪復(fù)習(xí) 專題12 波粒二象性 原子和原子核學(xué)案
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1、 專題12 波粒二象性 原子和原子核 考題一 光電效應(yīng)與光子說 1.愛因斯坦光電效應(yīng)方程 Ek=hν-W0. 2.用圖象表示光電效應(yīng)方程,如圖1所示 圖1 (1)極限頻率:圖線與ν軸的交點的橫坐標ν0. (2)逸出功:圖線與Ek交點的縱坐標的值W0. (3)普朗克常量:圖線的斜率k=h. 3.處理光電效應(yīng)問題的兩條線索:光強和光的頻率 (1)光強→光子數(shù)目多→發(fā)射光電子數(shù)多→光電流大 (2)光子頻率高→光子能量大→產(chǎn)生光電子的最大初動能大 例1 愛因斯坦因提出了光量子概念并成功地解釋光電效應(yīng)的規(guī)律而獲得1921年諾貝爾物理學(xué)獎.某種金屬逸出光電
2、子的最大初動能Ekm與入射光頻率ν的關(guān)系如圖2所示,其中ν0為極限頻率.從圖中可以確定的是( ) 圖2 A.逸出功與ν有關(guān) B.當(dāng)ν>ν0時,會逸出光電子 C.Ekm與入射光強度成正比 D.圖中直線的斜率與普朗克常量有關(guān) 解析 金屬的逸出功是由金屬自身決定的,與入射光頻率ν無關(guān),故A錯誤;當(dāng)ν>ν0時會有光電子逸出,故B正確;由光電效應(yīng)方程Ekm=hν-W0,知光電子的最大初動能Ekm與入射光的強度無關(guān),故C錯誤;由光電效應(yīng)方程Ekm=hν-W0,知h=,故D正確. 答案 BD 變式訓(xùn)練 1.一光電管的陰極K用截止頻率為ν的金屬銫制成,光電管陽極A和陰極K之間的正向電壓
3、為U.用波長為λ的單色光射向陰極,產(chǎn)生了光電流.已知普朗克常量為h,電子電荷量為e,真空中的光速為c.求: (1)金屬銫的逸出功W0; (2)光電子到達陽極的最大動能Ek. 答案 (1)hν (2)eU+h-h(huán)ν 解析 (1)由題知,金屬銫的逸出功W0=hν (2)根據(jù)光電效應(yīng)方程知,光電子的最大初動能 Ekm=h-W0=h-h(huán)ν 根據(jù)動能定理得:eU=Ek-Ekm 聯(lián)立得:光電子到達陽極的最大動能Ek=eU+h-h(huán)ν 2.如圖3所示電路可研究光電效應(yīng)規(guī)律.圖中標有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.
4、現(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,光電管陰極材料的逸出功為__________,若增大入射光的強度,電流計的讀數(shù)________(選填“為零”或“不為零”). 圖3 答案 4.5 eV 為零 解析 由題知,當(dāng)電流計的電流為0時,U=6.0 V,則光電子的最大初動能為6.0 eV.由光電效應(yīng)方程Ekm=hν-W0,得W0=hν-Ekm=4.5 eV.光電子的最大初動能與入射光的強度無關(guān),與入射光的頻
5、率有關(guān),故增大入射光的強度,電流計的讀數(shù)仍為零. 3.用同一實驗裝置如圖4甲研究光電效應(yīng)現(xiàn)象,分別用A、B、C三束光照射光電管陰極,得到光電管兩端電壓與相應(yīng)的光電流的關(guān)系如圖乙所示,其中A、C兩束光照射時對應(yīng)的遏止電壓相同,均為Uc1,下列論述正確的是( ) 圖4 A.B光束光子的能量最小 B.A、C兩束光的波長相同,且比B光的波長長 C.三個光束中B光束照射時單位時間內(nèi)產(chǎn)生的光電子數(shù)量最多 D.三個光束中B光束照射時光電管發(fā)出的光電子最大初動能最大 答案 BD 解析 當(dāng)光電流為零時光電管兩端的電壓為截止電壓,對應(yīng)光的頻率為截止頻率,由eU截=mv=hν-W0知,入射光的
6、頻率越高,對應(yīng)的截止電壓U截越大,A光、C光的截止電壓相等,故A光、C光的頻率相等,它們的最大初動能也相等,而B光的頻率最大,能量最大,故最大初動能也最大,對應(yīng)的波長最小,故A、C錯誤,B、D正確. 考題二 氫原子光譜與能級 1.玻爾理論的基本內(nèi)容 (1)能級假設(shè):氫原子En=(n為量子數(shù)). (2)躍遷假設(shè):吸收或釋放的能量hν=Em-En(m>n) (3)軌道假設(shè):氫原子rn=n2r1(n為量子數(shù)) 2.解決氫原子能級躍遷問題的四點技巧 (1)原子躍遷時,所吸收或釋放的光子能量只能等于兩能級之間的能量差. (2)原子電離時,所吸收的能量可以大于或等于某一能級的絕對值.
7、 (3)一群氫原子處于量子數(shù)為n的激發(fā)態(tài)時,可能輻射光子的種類N=C=. (4)計算能級能量時應(yīng)注意:因一般取無窮遠處為零電勢參考面,故各個能級的能量值均為負值. 例2 如圖5所示是氫原子的能級圖,大量處于n=4激發(fā)態(tài)的氫原子向低能級躍遷時,一共可以輻射出6種不同頻率的光子,其中巴耳末系是指氫原子由高能級向n=2能級躍遷時釋放的光子,則( ) 圖5 A.6種光子中有2種屬于巴耳末系 B.6種光子中波長最長的是n=4激發(fā)態(tài)躍遷到基態(tài)時產(chǎn)生的 C.使n=4能級的氫原子電離至少要0.85 eV的能量 D.在6種光子中,n=4能級躍遷到n=1能級釋放的光子康普頓效應(yīng)最明顯 解
8、析 巴耳末系是指氫原子由高能級向n=2能級躍遷時釋放的光子,大量處于n=4激發(fā)態(tài)的氫原子向低能級躍遷時,可以從n=4躍遷到n=2,可以從n=3躍遷到n=2,可知產(chǎn)生的6種光子中有2種屬于巴爾末系,故A正確;從n=4躍遷到基態(tài)時,輻射的光子能量最大,波長最短,故B錯誤;n=4能級,氫原子具有的能量為-0.85 eV,可知使n=4能級的氫原子電離至少要0.85 eV的能量,故C正確;在6種光子中,n=4躍遷到n=1能級,光子能量最大,康普頓效應(yīng)最明顯,故D正確.故選A、C、D. 答案 ACD 變式訓(xùn)練 4.如圖6所示為氫原子的四個能級,其中E1為基態(tài),若一群氫原子A處于激發(fā)態(tài)E2,一群氫原子
9、B處于激發(fā)態(tài)E3,B從E3躍遷到E2所發(fā)出的光波長為λ1,A從E2躍遷到E1所發(fā)出的光波長為λ2.已知普朗克常量為h,真空中光速為c,其中兩個能量差E3-E2=________,若B從E3直接躍遷到E1所發(fā)出的光波長為________. 圖6 答案 解析 由玻爾理論可知,E3-E2= 因+=可得: λ3=. 5.在探究光電效應(yīng)的實驗中,用光照射某種金屬,測得該金屬表面有光電子逸出的最大入射光波長為λ0.若用氫原子發(fā)出的光照射該金屬,已知氫原子從能級3躍遷到能級2時發(fā)出的光可使該金屬發(fā)生光電效應(yīng),但從能級4躍遷到能級3發(fā)出的光不能使該金屬發(fā)生光電效應(yīng).已知氫原子能級如圖7所示
10、,真空中的光速為c.則下列說法正確的是( ) 圖7 A.該金屬的極限頻率為 B.該金屬的逸出功大于0.66 eV C.當(dāng)用氫原子從能級5躍遷到能級3發(fā)出的光照射該金屬時,該金屬一定會發(fā)生光電效應(yīng) D.當(dāng)用氫原子從其他能級躍遷到能級1發(fā)出的光照射該金屬時,該金屬一定會發(fā)生光電效應(yīng) 答案 ABD 解析 由題知該金屬的極限頻率為,故A正確;由題知該金屬的逸出功大于從能級4躍遷到能級3發(fā)出的光子能量,故該金屬的逸出功大于0.66 eV,故B正確;由題知從能級3躍遷到能級2時發(fā)出的光可使該金屬發(fā)生光電效應(yīng),故該金屬的逸出功小于1.89 eV,當(dāng)用氫原子從能級5躍遷到能級3發(fā)出的光照射
11、該金屬時,該金屬不一定會發(fā)生光電效應(yīng),故C錯誤;當(dāng)用氫原子從其他能級躍遷到能級1發(fā)出的光照射該金屬時,發(fā)出的光子能量大于等于10.20 eV,則該金屬一定會發(fā)生光電效應(yīng),故D正確.故選A、B、D. 6.如圖8所示為氫原子光譜中的三條譜線,對這三條譜線的描述中正確的是( ) 圖8 A.乙譜線光子能量最大 B.甲譜線是電子由基態(tài)向激發(fā)態(tài)躍遷發(fā)出的 C.丙譜線可能是電子在兩個激發(fā)態(tài)間躍遷發(fā)出的 D.每條譜線對應(yīng)核外電子繞核旋轉(zhuǎn)的一條軌道,任一譜線的頻率等于電子做圓周運動的頻率 答案 C 解析 根據(jù)E=hν=h,故甲譜線光子能量最大,故A錯誤;譜線是電子由激發(fā)態(tài)向基態(tài)躍遷發(fā)出的,
12、而電子由基態(tài)向激發(fā)態(tài)躍遷需要吸收光子的,故B錯誤;丙譜線可以是電子在兩個激發(fā)態(tài)間躍遷發(fā)出的,故C正確;電子躍遷時輻射的光子的頻率等于能級差值,與電子繞核做圓周運動的頻率無關(guān),故D錯誤.故選C. 考題三 核反應(yīng)與核能 1.核反應(yīng)方程的書寫要求 (1)核反應(yīng)過程一般不可逆,所以核反應(yīng)方程中用“→”表示方向而不能用等號代替. (2)核反應(yīng)方程遵循質(zhì)量數(shù)、電荷數(shù)守恒,但核反應(yīng)前后的總質(zhì)量會發(fā)生質(zhì)量虧損且釋放能量. (3)核反應(yīng)的生成物一定要以實驗為基礎(chǔ),不能只依據(jù)兩個守恒規(guī)律而憑空杜撰出生成物. 2.原子核的衰變 (1)衰變的實質(zhì):α衰變?yōu)?H+2n→He,即α射線;β衰變?yōu)閚→H+
13、e,即β射線,在α衰變或β衰變過程中放出γ射線. (2)衰變的快慢由原子核內(nèi)部因素決定,與原子所處的物理、化學(xué)狀態(tài)無關(guān);半衰期是統(tǒng)計規(guī)律,對個別、少數(shù)原子無意義. 例3 靜止的原子核X,自發(fā)發(fā)生反應(yīng)X→Y+Z,分裂成運動的新核Y和Z,同時產(chǎn)生一對彼此向相反方向運動的光子,光子的能量均為E.已知X、Y、Z的質(zhì)量分別為m1、m2、m3,真空中的光速為c,求: (1)反應(yīng)放出的核能ΔE; (2)新核Y的動能EkY. 解析 (1)由題知,質(zhì)量虧損Δm=m1-m2-m3 由愛因斯坦質(zhì)能方程:ΔE=Δmc2, 得:釋放的核能ΔE=(m1-m2-m3)c2 (2)由動量守恒定律知,初狀態(tài)
14、總動量為零 則末狀態(tài)兩個新核的動量大小相等,方向相反,有: m2v2=m3v3 又由Ek=mv2=知,= 由能量守恒得:新核Y的動能 EkY=[(m1-m2-m3)c2-2E]. 答案 (1)(m1-m2-m3)c2 (2)[(m1-m2-m3)c2-2E] 變式訓(xùn)練 7.一靜止的U核經(jīng)α衰變成為Th核,釋放出的總動能為4.27 MeV.問此衰變后Th核的動能為多少MeV(保留1位有效數(shù)字)? 答案 0.07 MeV 解析 由題意知,α衰變的衰變方程為: U→Th+He 根據(jù)動量守恒定律得:mαvα=mThvTh ① 式中,mα和mTh分別為α粒子和Th核的質(zhì)量,
15、vα和vTh分別為α粒子和Th核的速度的大小,由題設(shè)條件知 mαv+mThvTh2=Ek ② = ③ 式中Ek=4.27 MeV是α粒子與Th核的總動能 由①②③式得:mThvTh2=Ek ④ 代入數(shù)據(jù)得,衰變后Th核的動能: mThv≈0.07 MeV. 8.核裂變和核聚變的過程中能夠放出巨大核能.核裂變中經(jīng)常使用的235 92U具有天然放射性,若U經(jīng)過7次α衰變和m次β衰變,變成Pb,則m=________.核聚變中,最常見的反應(yīng)就是一個氘核與一個氚核結(jié)合成一個氦核.已知氘核的比結(jié)合能是1.09 MeV;氚核的比結(jié)合能是2.78 MeV;氦核的比結(jié)合能是7.03 MeV,則氫
16、核聚變的方程是______________;一次氫核聚變釋放出的能量是________MeV. 答案 4 H+H→He+n 17.6 解析 根據(jù)質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)守恒,由U→Pb+7He+me得m=4; 同理,得核聚變方程為:H+H→He+n;根據(jù)ΔE=Δmc2,得一次氫核聚變釋放出的能量:ΔE= 7.03×4-(2.78×3+1.09×2)=17.6 MeV. 9.放射性同位素C被考古學(xué)家稱為“碳鐘”,它可以用來判定古生物體的年代.宇宙射線中高能量中子碰撞空氣中的氮原子后,就會形成不穩(wěn)定的C,它容易發(fā)生β衰變,變成一個新核,其半衰期為5 730年.該衰變的核反應(yīng)方程式為_________
17、______.C的生成和衰變通常是平衡的,即生物機體中C的含量是不變的.當(dāng)生物體死亡后,機體內(nèi)14 6C的含量將會不斷減少.若測得一具古生物遺骸中C含量只有活體中的25%,則這具遺骸距今約有_______年. 答案 C→N+e 11 460 解析 根據(jù)電荷數(shù)和質(zhì)量數(shù)守恒得:C→N+e,由,且T=5 730年,得:t=2×5 730=11 460年. 專題規(guī)范練 1.盧瑟福利用α粒子轟擊金箔的實驗研究原子結(jié)構(gòu),正確反映實驗結(jié)果的示意圖是( ) 答案 D 解析 實驗結(jié)果是:離金原子核遠的α粒子偏轉(zhuǎn)角度小,離金原子核近的α粒子偏轉(zhuǎn)角度大,正對金原子核的α粒子被返回,故A、
18、B、C錯誤,D正確. 2.(多選)有關(guān)原子結(jié)構(gòu),下列說法正確的是( ) A.玻爾原子模型能很好地解釋氫原子光譜 B.盧瑟福核式結(jié)構(gòu)模型可以很好地解釋原子的穩(wěn)定性 C.玻爾提出的原子模型,否定了盧瑟福的原子核式結(jié)構(gòu)學(xué)說 D.盧瑟福的α粒子散射實驗否定了湯姆孫關(guān)于原子結(jié)構(gòu)的“棗糕模型” 答案 AD 解析 玻爾的原子理論:(1)電子在一些特定的可能軌道上繞核做圓周運動,離核越遠能量越高;(2)可能的軌道不連續(xù);(3)當(dāng)電子在這些可能的軌道上運動時原子不發(fā)射也不吸收能量,只有當(dāng)電子從一個軌道躍遷到另一個軌道時原子才發(fā)射或吸收能量,而且發(fā)射或吸收的輻射是單頻的,輻射的頻率和能量之間關(guān)系為
19、E=hν.玻爾的理論成功地說明了原子的穩(wěn)定性和氫原子光譜規(guī)律.故A正確;盧瑟福的α粒子散射實驗說明:(1)原子中絕大部分是空的;(2)α 粒子受到較大的庫侖力作用;(3)α粒子在原子中碰到了比它質(zhì)量大得多的物體,否定了湯姆孫關(guān)于原子結(jié)構(gòu)的“棗糕模型”,但不能說明原子內(nèi)部存在帶負電的電子,也不能解釋原子的穩(wěn)定性,故B錯誤,D正確;玻爾提出原子模型,并沒有否定盧瑟福的原子核式結(jié)構(gòu)學(xué)說,故C錯誤. 3.(多選)氫原子能級圖如圖1所示,當(dāng)氫原子從n=3能級躍遷到n=2能級時,輻射出的光的波長為656 nm.以下判斷正確的是( ) 圖1 A.氫原子從n=2能級躍遷到n=1能級時,輻射出的光的
20、波長大于656 nm B.用波長為325 nm的光照射,可使氫原子從n=1能級躍遷到n=2能級 C.一群處于n=3能級上的氫原子向低能級躍遷時最多產(chǎn)生3種譜線 D.用波長為633 nm的光照射,不能使氫原子從n=2能級躍遷到n=3能級 答案 CD 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Em-En=hν可知,B錯誤,D正確;根據(jù)C=3可知,一群處于n=3能級上的氫原子向低能級躍遷時,輻射的光子頻率最多有3種,C正確;正確選項是C、D. 4.(多選)如圖2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(
21、 ) 圖2 A.這群氫原子躍遷時能夠發(fā)出3種不同頻率的波 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 答案 AC 解析 根據(jù)C=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能級躍遷到n=1能級,輻射的光子能量最大,ΔE=13.6 eV-1.51 eV=12.09 eV.故B錯誤.從n=3能級躍遷到n=2能級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的氫原子發(fā)生躍遷,吸收的能量必須等于兩能級的能級差,故D錯誤. 5.下列
22、說法正確的是( ) A.太陽輻射的能量主要來自太陽內(nèi)部的熱核反應(yīng) B.U→Th+He是核裂變反應(yīng)方程 C.一個氫原子從n=3能級躍遷到n=2能級,該氫原子放出光子,能量增加 D.將放射性元素的溫度降低,它的半衰期會發(fā)生改變 答案 A 解析 太陽輻射的能量主要來自太陽內(nèi)部的聚變反應(yīng),故A正確;U→Th+He是α衰變.故B錯誤.一個氫原子從n=3能級躍遷到n=2能級,該氫原子放出光子,能量減小少.故C錯誤.元素的半衰期由原子核內(nèi)部因素決定,與所處的化學(xué)狀態(tài)以及物理環(huán)境無關(guān).故D錯誤. 6.(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.U→Th+He是α衰變 B
23、.N+H→O+H是β衰變 C.H+H→He+n是輕核聚變 D.Se→Kr+2e是重核裂變 答案 AC 解析 A中由于有α粒子放出,故為α衰變,選項A正確;B是原子核的人工轉(zhuǎn)變方程,選項B錯誤;C是輕核聚變方程,選項C正確;D中放射出電子,是β衰變方程,選項D錯誤. 7.(多選)以下說法正確的是( ) A.當(dāng)氫原子從n=3能級躍遷到n=1能級時,要吸收光子 B.藍光照射到某金屬板表面時能夠產(chǎn)生光電效應(yīng),則換用強度較低的紫光照射也可發(fā)生 C.原子序數(shù)大于83的原子核都具有放射性 D.核反應(yīng):U+n→Ba+Kr+aX中X為中子,a=3 答案 BCD 解析 氫原子從n=3能級
24、躍遷到n=1能級時,要放出光子,A錯;紫光的頻率比藍光大,因此藍光照射到某金屬板表面時能夠產(chǎn)生光電效應(yīng),紫光也可以,B對;原子序數(shù)大于83的原子核都具有放射性,C對,根據(jù)核電荷數(shù)和質(zhì)量數(shù)守恒可知D正確,所以本題選擇B、C、D. 8.下列說法正確的是( ) A.采用物理或化學(xué)方法可以有效地改變放射性元素的半衰期 B.由玻爾理論知道氫原子從激發(fā)態(tài)躍遷到基態(tài)時會放出光子 C.從高空對地面進行遙感攝影是利用紫外線良好的穿透能力 D.原子核所含核子單獨存在時的總質(zhì)量小于該原子核的質(zhì)量 答案 B 解析 元素的半衰期是由元素本身決定的與外部環(huán)境無關(guān),故A錯誤;由玻爾理論知道氫原子從激發(fā)態(tài)躍遷
25、到基態(tài)時會放出光子,故B正確;衛(wèi)星遙感的工作原理與紅外線夜視儀的工作原理是相同的.從高空對地面進行遙感攝影是利用紅外線良好的穿透能力,故C錯誤;由于核子結(jié)合為原子核時存在質(zhì)量虧損,故D錯誤;故選B. 9.質(zhì)子、中子和氘核的質(zhì)量分別為m1、m2和m3.當(dāng)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)c C.(m1+m2-m3)c2 D.(m1-m2-m3)c2 答案 C 解析 由質(zhì)能方程ΔE=Δmc2,其中Δm=m1+m2-m3,可得ΔE=(m1+m2-m3)c2,選項C正確. 10.(多選)光
26、電效應(yīng)的實驗結(jié)論是:對于某種金屬( ) A.無論光強多強,只要光的頻率小于極限頻率就不能產(chǎn)生光電效應(yīng) B.無論光的頻率多低,只要光照時間足夠長就能產(chǎn)生光電效應(yīng) C.超過極限頻率的入射光強度越弱,所產(chǎn)生的光電子的最大初動能就越小 D.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 答案 AD 解析 每種金屬都有它的極限頻率νc,只有入射光子的頻率大于等于極限頻率νc時,才會發(fā)生光電效應(yīng),且入射光的強度越大則產(chǎn)生的光子數(shù)越多,光電流越強;由光電效應(yīng)方程Ek=hν-W0=hν-h(huán)νc,可知入射光子的頻率越大,產(chǎn)生的光電子的最大初動能也越大,與入射光的強度無關(guān),所以A、
27、D正確. 11.(多選)在光電效應(yīng)實驗中,用頻率為ν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.增大入射光的強度,光電流增大 B.減小入射光的強度,光電效應(yīng)現(xiàn)象消失 C.改用頻率小于ν的光照射,一定不發(fā)生光電效應(yīng) D.改用頻率大于ν的光照射,光電子的最大初動能變大 答案 AD 解析 增大入射光強度,單位時間內(nèi)照射到單位面積的光子數(shù)增加,則光電流將增大,故選項A正確;光電效應(yīng)是否發(fā)生取決于照射光的頻率,而與照射強度無關(guān),故選項B錯誤.用頻率為ν的光照射光電管陰極,發(fā)生光電效應(yīng),用頻率較小的光照射時,若光的頻率仍大于或等于極限頻率,則仍會發(fā)生光電效應(yīng),選項C錯誤
28、;根據(jù)hν-W0=mv2可知,增加照射光頻率,光電子的最大初動能也增大,故選項D正確. 12.對愛因斯坦光電效應(yīng)方程Ek=hν-W0,下面的理解正確的是( ) A.用相同頻率的光照射同一金屬,逸出的所有光電子都具有相同的初動能Ek B.遏止電壓與逸出功的關(guān)系是Uce=W0 C.逸出功W0和極限頻率νc之間滿足關(guān)系式W0= hνc D.光電子的最大初動能和入射光的頻率成正比 答案 C 解析 用相同頻率的光照射同一金屬,逸出的光電子的最大初動能Ekm都相同,選項A 錯誤;Uce=mv,選項B錯誤;逸出功W0和極限頻率νc之間滿足關(guān)系式W0= hνc,選項C正確;光電子的最大初動能和
29、入射光的頻率滿足mv=hν-W0,故光電子的最大初動能和入射光的頻率不是正比關(guān)系,選項D錯誤. 13.如圖3所示,已知用光子能量為2.82 eV的紫光照射光電管中的金屬涂層時,毫安表的指針發(fā)生了偏轉(zhuǎn),若將電路中的滑動變阻器的滑片P向右移動到某一位置時,毫安表的讀數(shù)恰好減小到零,電壓表讀數(shù)為1 V,則該金屬涂層的逸出功約為( ) 圖3 A.2.9×10-19 J B.6.1×10-19 J C.1.6×10-19 J D.4.5×10-19 J 答案 A 解析 若將電路中的滑動變阻器的滑片P向右移動到某一位置時,毫安表的讀數(shù)恰好減小到零,知所加的電壓為反向電壓,即最大初
30、動能的光電子都不能到達另一端.在該過程中電場力做功為Ue=mv2,根據(jù)光電效應(yīng)方程可得W0=E-mv2,U=1 V,e=1.6×10-19 C,聯(lián)立可得:W0≈2.9×10-19 J,A正確. 14.(多選)下列說法中正確的是( ) A.α粒子散射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.光電效應(yīng)和康普頓效應(yīng)深入揭示了光的粒子性,前者表明光子具有能量,后者表明光子除了具有能量外還具有動量 C.放射性元素的衰變快慢不受外界溫度、壓強的影響,但如果以單質(zhì)形式存在,其衰變要比以化合物形式存在快 D.正負電子對湮滅技術(shù)是一項較新的核物理技術(shù).一對正負電子對湮滅后生成光子的事實說明質(zhì)量守恒定律是有適用范圍的 答案 AB 解析 α粒子散射實驗否定了湯姆孫的棗糕模型,從而以此為依據(jù)使盧瑟福建立了原子核式結(jié)構(gòu)模型,選項A對.光電效應(yīng)表明光的粒子性證明光子具有能量,康普頓效應(yīng)就是用光子碰撞過程動量守恒和能量守恒來解釋光現(xiàn)象,選項B對.放射性元素的衰變快慢不受外界溫度、壓強的影響,不論以單質(zhì)形式還是化合物形式衰變快慢都一樣,選項C錯.一對正負電子對湮滅后生成光子伴隨著質(zhì)量虧損,但是并不能否定質(zhì)量守恒定律,因為損失的質(zhì)量以能量的形式存在于光子中,選項D錯. 14
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