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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(qiáng)化,,內(nèi)容索引,考點(diǎn)一光電效應(yīng)的規(guī)律和理解,考點(diǎn)二玻爾理論和能級(jí),考點(diǎn)三核反應(yīng)與核能,,,,光電效應(yīng)的規(guī)律和理解,,考點(diǎn)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(lái)的電子叫做光電子. 2.實(shí)驗(yàn)規(guī)律 (1)每種金屬都有一個(gè)極限頻率. (2)光子的最大初動(dòng)能與入射光的強(qiáng)度無(wú)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(shí)，光電子的發(fā)射幾乎是瞬時(shí)的. (4)在光的顏色不變的情況下，入射光越強(qiáng)，飽和電流越大.,3.愛(ài)因斯坦光電效應(yīng)方程 (1)光子：光不僅在發(fā)射和吸收時(shí)能量是一份一份的，而且光本身就是
2、由一個(gè)個(gè)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(ài)因斯坦光電效應(yīng)方程 表達(dá)式：hEkW0或EkhW0. 物理意義：金屬中電子吸收一個(gè)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(dòng)能Ek.,例1(多選)如圖1甲所示，在光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)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(gè)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(gè)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(duì)于這兩個(gè)光電管，下列判斷正確的是 A.因?yàn)椴牧喜煌莩龉Σ煌?，所以遏? 電壓Uc不同 B.光電子的最大初動(dòng)能不同 C.因?yàn)楣鈴?qiáng)不
3、確定，所以單位時(shí)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(gè)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(dòng)能也不同，故B正確. 雖然光的頻率相同，但光強(qiáng)不確定，所以單位時(shí)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(gè)光電管的Uc圖象的斜率一定相同，故D錯(cuò)誤.,1.(多選)在演示光電效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)中，原來(lái)不帶電的一塊鋅板與靈敏驗(yàn)電器相連，用藍(lán)色弧光燈照射鋅板時(shí)，驗(yàn)電器的指針張開(kāi)了一個(gè)角度
4、，如圖2所示，則 A.驗(yàn)電器指針帶正電 B.驗(yàn)電器指針帶負(fù)電 C.改用紫色弧光燈照射鋅板時(shí)，原來(lái)不帶電 的驗(yàn)電器的指針能張開(kāi)一個(gè)角度 D.改用黃色弧光燈照射鋅板時(shí)，只要光足夠強(qiáng)，原來(lái)不帶電的驗(yàn)電器的 指針一定能張開(kāi)一個(gè)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(yàn)電器與鋅板相連，導(dǎo)致指針帶正電，故A正確，B錯(cuò)誤； 改用紫色弧光燈照射鋅板時(shí)，紫光頻率大于藍(lán)光，那么原來(lái)不帶電的驗(yàn)電器，其指針會(huì)張開(kāi)一個(gè)角度，故C正確； 改用黃色弧光燈照射鋅板時(shí)，黃光頻率小于藍(lán)光，不一定能發(fā)生光電效應(yīng)，原來(lái)不帶電的驗(yàn)電器的指針不一定會(huì)張開(kāi)一個(gè)角度，故D錯(cuò)誤.
5、,2.(多選)光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)中，下列表述正確的是 A.發(fā)生光電效應(yīng)時(shí)，光照越強(qiáng)，光電流越大 B.入射光足夠強(qiáng)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(qiáng)度，可以增大光電流，光照越強(qiáng)，光電流越大，故A正確； 無(wú)論光強(qiáng)多強(qiáng)，光照時(shí)間多長(zhǎng)，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(cuò)誤； 根據(jù)愛(ài)因斯坦光電效應(yīng)方程可知，超過(guò)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(dòng)能就越大，對(duì)應(yīng)的遏止電壓越大，故C正確； 無(wú)論光強(qiáng)多強(qiáng)，光照時(shí)間多長(zhǎng)，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(shí)驗(yàn)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(shuō)法中正確的是,圖3,A.若把滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)觸頭向 右滑動(dòng)，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(qiáng)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(lái)照射鋅板，其逸出功將減小,,,答案,玻爾理論和能級(jí),,考點(diǎn)二,1.玻爾理論的理解 (1)電子繞核運(yùn)動(dòng)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(yùn)動(dòng)的頻率； (3)實(shí)物粒子也能使原子發(fā)生能級(jí)躍遷； (4)能級(jí)之間躍遷時(shí)放出的光子頻率是不連續(xù)的. 2.兩類能級(jí)
7、躍遷 (1)自發(fā)躍遷：高能級(jí)低能級(jí)，釋放能量，發(fā)出光子.,(2)受激躍遷：低能級(jí)高能級(jí)，吸收能量. 光照(吸收光子)：光子的能量必須恰等于能級(jí)差E. 碰撞：只要入射粒子能量大于或等于能級(jí)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(gè)處于第n能級(jí)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(jí)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(jí)圖求解：在氫原子能級(jí)圖中將氫原子躍遷的各種可能情況一一畫(huà)出，然后相加.,例2(多選)(2018浙江4月選考15)氫原子的能級(jí)圖如圖4所示，關(guān)于大量氫原子的能級(jí)躍遷，下列說(shuō)法正確的是(可見(jiàn)
8、光的波長(zhǎng)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(jí)躍遷到基態(tài)時(shí)，會(huì)輻射射線 B.氫原子處在n4能級(jí)時(shí)，會(huì)輻射可見(jiàn)光 C.氫原子從高能級(jí)向n3能級(jí)躍遷時(shí)，輻射的光具有顯著的熱效應(yīng) D.氫原子從高能級(jí)向n2能級(jí)躍遷時(shí)，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(shí)產(chǎn)生的高能電磁波，與核外電子無(wú)關(guān)，故A選項(xiàng)錯(cuò)誤； 電子從高能級(jí)向低能級(jí)躍遷時(shí)輻射出光子，根據(jù)Ehh ，可得可見(jiàn)光光子的能量范圍為1.63 eV3.09 eV.從n4能級(jí)躍遷到n2能級(jí)E2.5
9、5 eV，處在可見(jiàn)光能量范圍內(nèi)，故B選項(xiàng)正確； 從高能級(jí)向n3能級(jí)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(xiàng)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(jí)向n2能級(jí)躍遷時(shí)最大能量為3.4 eV，所以D選項(xiàng)錯(cuò)誤.,4.(多選)下列關(guān)于玻爾原子理論及氫原子能級(jí)的說(shuō)法，正確的是 A.原子中的電子運(yùn)動(dòng)軌道分布是連續(xù)的 B.原子中的電子在某一定態(tài)時(shí)，電子繞原子核運(yùn)動(dòng)，但不向外輻射能量 C.氫原子的核外電子由一個(gè)能級(jí)躍遷到另一個(gè)能級(jí)吸收光子時(shí)，氫原子 的能量不變 D.一群氫原子從n3能級(jí)向n1能級(jí)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(yùn)動(dòng)相對(duì)應(yīng)，而電子的可能軌道的分布是不連續(xù)的，故A錯(cuò)誤； 原子處于稱為定態(tài)的能量狀態(tài)時(shí)，雖然電子做加速運(yùn)動(dòng)，但并不向外輻射能量，故B正確； 核外電子由一個(gè)能級(jí)躍遷到另一個(gè)能級(jí)時(shí)，吸收一定頻率的光子后，能量會(huì)增大，故C錯(cuò)誤； 氫原子向低能級(jí)躍遷時(shí)是隨機(jī)的，一群處于n3能級(jí)的氫原子向低能級(jí)躍遷時(shí)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(jí)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(jí)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(jí) B.氫原子吸收光子后處于n4能級(jí) 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(jí)躍遷到n4能級(jí)，然后從n4能級(jí)向低能級(jí)躍遷，故A錯(cuò)誤，B正確. 輻射光子按能量從小到大的順序排列為能級(jí)4到能級(jí)3，能級(jí)3到能級(jí)2，能級(jí)4到能級(jí)2，能級(jí)2到能級(jí)1，能級(jí)3到能級(jí)1，能級(jí)4到能級(jí)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(cuò)誤.,B.大量處于n4激發(fā)態(tài)的氫原子
12、向基態(tài)躍遷時(shí)，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(jí)躍遷到低能級(jí)時(shí)，氫原子的電勢(shì)能減小， 電子的動(dòng)能增大,6.(多選)根據(jù)國(guó)家科技部2017年3月6日?qǐng)?bào)道，迄今為止，科學(xué)家已經(jīng)成功檢測(cè)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(jí)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(cè)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(jí)躍遷的能量差：13.6 eV13.01 eV0.59 eV，氫原子沒(méi)有0.59 eV的能級(jí)，故A錯(cuò)誤； 大量處于n4激發(fā)態(tài)的氫原子
13、向基態(tài)躍遷時(shí)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(jí)態(tài)向低能級(jí)態(tài)躍遷時(shí)輻射光子，故C錯(cuò)誤； 氫原子的核外電子由高能級(jí)躍遷到低能級(jí)時(shí)，軌道半徑減小，電場(chǎng)力做正功，氫原子電勢(shì)能減小，電子的動(dòng)能增大，D正確.,A.在相同的雙縫干涉實(shí)驗(yàn)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(dòng)量之比為25597 C.用a光照射該金屬時(shí)，能產(chǎn)生最大初動(dòng)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(jí)圖，大量處在激發(fā)態(tài)n5能級(jí)的氫原子向低能級(jí)躍遷，a是從n4能級(jí)躍遷到n2能級(jí)產(chǎn)生的光，b是從n
14、5能級(jí)躍遷到n3能級(jí)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(diǎn)三,1.核反應(yīng)的四種類型,2.對(duì)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(jiǎn)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(shí)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(shí)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(guò)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(guò)程中釋放的能量：E(mPumUm)c2，由于核反應(yīng)的過(guò)程中釋放的核能轉(zhuǎn)化為新核與粒子的動(dòng)能以及光子的能量，所以光子的能量小于(mPumUm)c2，故C錯(cuò)誤；,8.(多選)(2018紹興市選考診斷)人類對(duì)微觀世界進(jìn)行探索的過(guò)程中，下列說(shuō)法正確的是 A.G.P.湯姆孫從實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)了電子衍射現(xiàn)象，說(shuō)明實(shí)物粒子也具有波動(dòng)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(huì)隨外界溫度和壓強(qiáng)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(shí)，原子核中的一個(gè)中子轉(zhuǎn)變?yōu)橐粋€(gè)質(zhì)子和一個(gè)電子，電子釋放出來(lái)，所以每發(fā)射一個(gè)粒子，一個(gè)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(cuò)誤.,答案,解析,,,10.(多選)(2018浙江4月選考14)下列說(shuō)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(guò)4次衰變，2次衰變 C.在LC振蕩電路中，當(dāng)電流最大時(shí)，線圈兩端電勢(shì)差也最大 D.在電子的單縫衍射實(shí)驗(yàn)中，狹縫變窄，電子動(dòng)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(cuò)誤；,由于原子核經(jīng)過(guò)一次衰變，質(zhì)子數(shù)減少2，質(zhì)量數(shù)減少4，經(jīng)過(guò)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(shì)差最大時(shí)，電流變化率最大，此時(shí)電流為0，故C錯(cuò)誤；,在電子的單縫衍射實(shí)驗(yàn)中，狹縫越窄，屏上中央亮條紋越寬，即能更準(zhǔn)確地測(cè)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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