（新課標(biāo)）2018-2019學(xué)年高考物理 主題三 原子與原子核 3.3 原子核章末總結(jié)學(xué)案 新人教版選修3-5.doc

3.3 原子核章末總結(jié) 一、光電效應(yīng)的規(guī)律和光電效應(yīng)方程1.光電效應(yīng)的實驗規(guī)律(1)任何一種金屬都有一個極限頻率，入射光的頻率必須大于等于這個極限頻率，才能發(fā)生光電效應(yīng)。低于極限頻率時，無論光照強度多強，都不會發(fā)生光電效應(yīng)。(2)光電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)入射光照射到金屬上時，光電子的發(fā)射幾乎是瞬時的，一般不超過109 s。(4)當(dāng)入射光的頻率高于極限頻率時，單位時間內(nèi)從金屬表面逸出的光電子數(shù)目與入射光的強度成正比。2.愛因斯坦光電效應(yīng)方程EkhW0W0表示金屬的逸出功，c表示金屬的極限頻率，則W0hc。例1 如圖1甲所示為研究光電效應(yīng)的電路圖。圖1(1)對于某金屬用紫外線照射時，電流表指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)。將滑動變阻器滑片向右移動的過程中，電流表的示數(shù)不可能_(選填“減小”、“增大”)。如果改用頻率略低的紫光照射，電流表_(選填“一定”“可能”或“一定沒”)有示數(shù)。(2)當(dāng)用光子能量為5 eV的光照射到光電管上時，測得電流表上的示數(shù)隨電壓變化的圖象如圖乙所示。則光電子的最大初動能為_J，金屬的逸出功為_J。解析(1)AK間所加的電壓為正向電壓，光電子在光電管中加速，滑動變阻器滑片向右移動的過程中，若光電流達(dá)到飽和，則電流表示數(shù)不變，若光電流沒達(dá)到飽和電流，則電流表示數(shù)增大，所以滑動變阻器滑片向右移動的過程中，電流表的示數(shù)不可能減小，紫光照射不一定能發(fā)生光電效應(yīng)，所以電流表可能有示數(shù)。(2)由題圖乙可知，當(dāng)該裝置所加的電壓為反向電壓，當(dāng)電壓為2 V時，電流表示數(shù)為0，得光電子的最大初動能為2 eV，根據(jù)光電效應(yīng)方程EkmhW0得W03 eV4.81019 J。答案(1)減小可能(2)3.210194.81019針對訓(xùn)練1 (多選)下列關(guān)于光電效應(yīng)的說法正確的是()A.若某材料的逸出功是W，則它的極限頻率cB.光電子的初速度和照射光的頻率成正比C.光電子的最大初動能和照射光的頻率成正比D.光電子的最大初動能隨照射光頻率的增大而增大解析逸出功與極限頻率的關(guān)系Whc，則極限頻率c，選項A正確；根據(jù)光電效應(yīng)方程EkhW0可知，光電子的初速度與照射光頻率不成正比，光電子的最大初動能與入射光的頻率成一次函數(shù)關(guān)系，不是正比關(guān)系，選項B、C錯誤；照射光頻率越高，則最大初動能越大，選項D正確。答案AD二、玻爾氫原子理論1.氫原子的半徑公式rnn2r1(n1，2，3，)，其中r1為基態(tài)半徑，又稱玻爾半徑，r10.531010 m。2.氫原子的能級公式氫原子的能級公式：EnE1(n1，2，3，)，其中E1為基態(tài)能量，E113.6 eV。3.氫原子的能級圖(如圖2所示)圖2(1)能級圖中的橫線表示氫原子可能的能量狀態(tài)定態(tài)。(2)橫線左端的數(shù)字“1，2，3，”表示量子數(shù)，右端的數(shù)字“13.6，3.4，”表示氫原子的能級。(3)相鄰橫線間的距離，表示相鄰的能級差，量子數(shù)越大，相鄰的能級差越小。(4)帶箭頭的豎線表示原子由較高能級向較低能級躍遷，原子躍遷條件為hEmEn。例2 如圖3所示為氫原子能級示意圖的一部分，則氫原子()圖3A.從n4能級躍遷到n3能級比從n3能級躍遷到n2 能級輻射出電磁波的波長長B.從n5能級躍遷到n1能級比從n5能級躍遷到n4 能級輻射出電磁波的速度大C.處于不同能級時，核外電子在各處出現(xiàn)的概率是一樣的D.從高能級向低能級躍遷時，氫原子核一定向外放出能量解析氫原子從高能級躍遷到低能級輻射一定頻率的光子。EmEnh，能級差值越大，輻射光子的頻率越大，波長越短，E4E3<E3E2，所以選項A正確；輻射出的電磁波速度一樣大，選項B錯誤；處在不同能級時，核外電子出現(xiàn)的概率不一樣，能級越低，概率越大，選項C錯誤；氫原子由高能級向低能級躍遷時氫原子一定放出能量，而不是氫原子核，故選項D錯誤。答案A針對訓(xùn)練2 (多選)如圖4所示是氫原子能級示意圖的一部分，則下列說法正確的是()圖4A.用波長為600 nm的X射線照射，可以使穩(wěn)定的氫原子電離B.用能量是10.2 eV的光子可以激發(fā)處于基態(tài)的氫原子C.用能量是2.5 eV的光子入射，可以使基態(tài)的氫原子激發(fā)D.用能量是11.0 eV的外來電子，可以使處于基態(tài)的氫原子激發(fā)解析“穩(wěn)定的氫原子”指處于基態(tài)的氫原子，要使其電離，光子的能量必須大于或等于13.6 eV，而波長為600 nm 的X射線的能量為Eh6.631034 eV 2.07 eV<13.6 eV，選項A錯誤；因EE2E1(3.4 eV)(13.6 eV)10.2 eV，故10.2 eV的光子可以使氫原子從基態(tài)躍遷到n2的激發(fā)態(tài)，選項B正確；2.5 eV的光子能量不等于任何其他能級與基態(tài)的能級差，因此不能使氫原子發(fā)生躍遷，選項C錯誤；外來電子可以將10.2 eV的能量傳遞給氫原子，使它激發(fā)，外來電子還剩余11.0 eV10.2 eV0.8 eV的能量，選項D正確。答案BD三、核能結(jié)合能的四種計算方法(1)根據(jù)質(zhì)量虧損計算。根據(jù)核反應(yīng)方程，計算核反應(yīng)前和核反應(yīng)后的質(zhì)量虧損m。根據(jù)愛因斯坦質(zhì)能方程Emc2計算核能。其中m的單位是千克，E的單位是焦耳。(2)利用原子質(zhì)量單位u和電子伏特計算。根據(jù)1原子質(zhì)量單位(u)相當(dāng)于931.5 MeV能量，用核子結(jié)合成原子核時質(zhì)量虧損的原子質(zhì)量單位數(shù)乘以931.5 MeV，即Em931.5 MeV。其中m的單位是u，E的單位是MeV。(3)根據(jù)能量守恒和動量守恒來計算核能：參與核反應(yīng)的粒子所組成的系統(tǒng)，在核反應(yīng)過程中動量和能量是守恒的，因此，利用動量和能量守恒可以計算出核能的變化。(4)利用比結(jié)合能來計算核能：原子核的結(jié)合能核子的比結(jié)合能核子數(shù)。核反應(yīng)中反應(yīng)前系統(tǒng)內(nèi)所有原子核的總結(jié)合能與反應(yīng)后生成的所有新核的總結(jié)合能之差，就是該次核反應(yīng)所釋放(或吸收)的核能。例3 已知氘核的平均結(jié)合能為1.1 MeV，氦核的平均結(jié)合能為7.1 MeV，則兩個氘核結(jié)合成一個氦核時()A.釋放出4.9 MeV的能量B.釋放出6.0 MeV的能量C.釋放出24.0 MeV的能量D.吸收4.9 MeV的能量解析依據(jù)題意可寫出兩個氘核結(jié)合成一個氦核的核反應(yīng)方程為HHHe，因氘核的平均結(jié)合能為1.1 MeV，氦核的平均結(jié)合能為7.1 MeV，故結(jié)合前氘核的能量為E121.1 MeV，結(jié)合后氦核的能量E247.1 MeV，可知吸收的能量為E2E1E224.0 MeV，式中負(fù)號表示釋放核能，故選項C正確。答案C針對訓(xùn)練3 用中子轟擊鋰核(Li)發(fā)生核反應(yīng)，生成氚核(H)和粒子，并放出4.8 MeV的能量。已知1 u相當(dāng)于931.5 MeV的能量。(1)寫出核反應(yīng)方程；(2)求出質(zhì)量虧損；(3)若中子和鋰核是以等大反向的動量相碰，且核反應(yīng)釋放的能量全部轉(zhuǎn)化為新生核的動能，則氚核和粒子的動能比是多少？(4)在問題(3)的條件下，粒子的動能是多大？解析(1)核反應(yīng)方程為LinHHe4.8 MeV。(2)依據(jù)Emc2得，m u0.005 2 u。(3)根據(jù)題意有m1v1m2v2式中m1、v1、m2、v2分別為氚核和粒子的質(zhì)量和速度，由上式及動能Ek，可得它們的動能之比為Ek1Ek2m2m143。(4)粒子的動能Ek2(Ek1Ek2)4.8 MeV2.06 MeV。答案(1)LinHHe4.8 MeV(2)0.005 2 u(3)43(4)2.06 MeV