第15讲　波粒二象性　原子与原子核公开课.docx

第15讲 波粒二象性 原子与原子核题型1光电效应波粒二象性r相关知识链接.光电效应方程(1)光子能量：频率为n的光子的能量为丫。(2)表达式：7zv=E1k + Wb 或 Ek=hvWb。1 .光的波粒二象性(1)大量光子易显示出波动性，而少量光子易显示出粒子性。波长长(频率低)的光波动性强，而波长短(频率高)的光粒子性强。甲乙/m为饱和电流，由光照强度决定。Uc为遏止电压，对应光电子的最大初动能，由光的频率决定。用图象表示光电效应方程，如图2所示。(1)熟记常见基本粒子的符号是正确书写核反响方程的基础。如质子(口)、中子。n)、a粒子0He)、。粒子die)、正电子俘、笊核(劭、瓶核(泊)等。(2)掌握核反响方程遵守的规律是正确书写核反响方程或判断核反响方程是否正确 的依据，所以要理解并会应用质量数守恒和电荷数守恒。(3)明白核反响过程是不可逆的，核反响方程只能用箭头连接并表示反响方向，不能 用等号连接。2.核能的计算方法(1)根据计算时，”的单位是“kg”，c的单位是“m/s”，AE的单位是“J”。(2)根据£=X93L5MeV计算时z 加的单位是“u”，£的单位是“MeV”。【例3】(多项选择)(2021 浙江6月选考)对四个核反响方程燹U-掰Th+,He； (2)第 Th-锣Pa+J?e； (3)玲N+,He-VO+lH； (4)rH+;?HtHe+An+17.6 MeV。以下说 法正确的选项是()A.(l)(2)式核反响没有释放能量B.(l)(2)(3)式均是原子核衰变方程C.(3)式是人类第一次实现原子核转变的方程D.利用激光引发可控的(4)式核聚变是正在尝试的技术之一答案CD解析(1)是a衰变方程，(2)是0衰变方程，均有能量放出，A错误；(3)是人工核 转变方程，B错误；(3)式是人类第一次实现原子核转变的方程，C正确；利用激光 引发可控的(4)式核聚变是正在尝试的技术之一，D正确。【例4(多项选择)(2021 浙江金华十校4月模拟)2020年11月27日00时41分，华 龙一号全球首堆中核集团福清核电5号机组首次并网成功。如图11所示是原子核 的比结合能与质量数的关系图，以下说法正确的选项是()图11A.核反响中，质量数守恒，电荷数守恒B.华龙一号的原理是热核反响C.原子核结合能越大，原子核越稳定D.核裂变反响发生后，核子的平均质量减小答案AD解析 核反响遵守质量数守恒和电荷数守恒，故A正确；华龙一号的原理是重核 的裂变反响，故B错误；原子核的比结合能越大，原子核越稳定，故C错误；核 裂变反响发生后，会释放能量，所以核子的平均质量减小，故D正确。【拓展训练7】（2021 山东卷）在测定年代较近的湖泊沉积物形成年份时，常利用 沉积物中半衰期较短的亚Pb,其衰变方程为迎Pb-锣Bi+X。以下说法正确的选项是 （）A.衰变方程中的X是电子B.升高温度可以加快锣Pb的衰变C.燮Pb与例Bi的质量差等于衰变的质量亏损D.方程中的X来自翎Pb内质子向中子的转化答案A解析根据质量数和电荷数守恒可知，X是电子，A正确；放射性元素衰变的快慢 是由核内部自身的因素决定的，跟原子所处的化学状态和外部条件无关，B错误； 翎Pb与例Bi和电子X的质量差等于衰变的质量亏损，C错误；方程中的X来自于 翎Pb内中子向质子的转化，D错误。【拓展训练8】（多项选择）（2021 浙江长兴、余杭、缙云三校联考）如图12所示，“核 反响堆”通过可控的链式反响实现核能的释放，核燃料是铀棒，在铀棒周围放“慢 化剂”，快中子和慢化剂中的碳原子核碰撞后，中子速度减小变为慢中子。以下说法正确的选项是（）法正确的选项是（）镉棒水泥防护层核反响堆结构图12A. “慢化剂”使快中子变慢中子，慢中子更难被铀核俘获B.裂变后的新核氟的比结合能大于铀核的比结合能C.链式反响是指由重核裂变产生的中子使裂变反响一代接一代继续下去的过程D.一个23592U裂变释放的能量是200 MeV,那么该核反响中质量亏损约为3.6X10-28kg 答案BCD解析中子的速度不能太快，否那么无法被铀核捕获，裂变反响不能进行下去，A错 误；重核裂变，质量亏损，释放核能，比结合能大的原子核稳定，故新核氮的比结 合能大于铀核的比结合能，B正确；链式反响是指由重核裂变产生的中子使裂变反 应一代接一代继续下去的过程，C正确；根据爱因斯坦质能方程可知，一个23592U 裂变释放的能量是200 MeV,此过程中的质量亏损为A产昔=3.6X10-28kg, D 正确。【拓展训练9】（2021山东临沂市等级考试模拟）2021年2月13日晚间,日本福岛 附近海域发生里氏7.3级地震，福岛有两座核电站均发生轻微泄漏，核泄漏对环境 和人体的危害主要是放射性物质的衰变。假设283Th （牡）原子核静止在匀强磁场中，当 它在垂直磁场的平面内发生a衰变时一，生成的新原子核和a粒子的运动轨迹如图13 所示，那么新原子核和a粒子在磁场中做圆周运动的周期之比为（ ）图13图13A.44 ： 1B.57 : 44D.57 ： 1C.57 : 22答案B解析a衰变方程为23290Th-22888X+蛆e,利用周期公式T=黑，可得新原子核 qti和a粒子在磁场中做圆周运动的周期之比为华=%=等身=羔 应选B。la qxma 88X444专题强化训练.题组练1.（2021 浙江6月选考）据自然杂志2021年5月17日报道，中国科学家在稻城 “拉索”基地（如图1）探测到迄今为止最高能量的丫射线，能量值为1.40X10I5eV,即（）图1-4C4 J15VC.2.24X104W答案D 解析 1.40X 1015 eV=1.40X 1015X1.6X W19 J = 2.24X W4 J,应选 Do2.（2021 ,浙江长兴、余杭、缙云三校联考）以下说法正确的有（）A.康普顿效应说明，光子除了具有能量之外还具有动量B.一个电子和一个质子具有同样的动能时，质子的德布罗意波波长更长C.在光电效应实验中，入射光的频率大于该金属的截止频率时不会发生光电效应D.在光电效应实验中，入射光的频率越高，单位时间内发射的光电子数一定越多 答案A解析 光电效应证明光具有粒子性，康普顿用实验证实了光的粒子性，说明光子除 了具有能量之外还具有动量，故A正确；相同动能的一个电子和一个质子，由瓦 =左可知，由于电子质量小于质子的质量，那么电子的动量小于质子的动量，再由h知，电子的德布罗意波波长比质子长，故B错误；发生光电效应的条件是入射 光的频率大于金属的截止频率，故C错误；发生光电效应时，入射光的频率影响的 是光电子的最大初动能，光的强度影响单位时间内发出的光电子的数目，故D错误。 3.（2021 浙江湖州、衢州、丽水质检）以下说法正确的选项是（）A.光电效应说明光具有粒子性，康普顿效应说明光具有波动性B.天然放射的三种射线，电离能力最弱的是a射线C.电子束穿过铝箔后的衍射图样说明电子具有波动性D.卢瑟福a粒子散射实验，揭示了原子只能处于一系列不连续的能量状态中答案C解析光电效应、康普顿效应均说明光具有粒子性，故A错误；天然放射的三种射 线，电离能力最弱的是丫射线，a射线电离能力最强，故B错误；电子束穿过铝箔 后的衍射图样说明电子能发生衍射，具有波动性，故C正确；卢瑟福a粒子散射实 验，揭示了在原子内部存在原子核，故D错误。4.（2021 天津市等级性考试模拟）以下说法正确的选项是（）甲甲E/eV乙3-1.512-3.40113.6丙A.图甲中，当弧光灯发出的光照射到锌板上时，与锌板相连的验电器铝箔有张角， 发生光电效应，证明光具有粒子性B.如图乙所示为某金属在光的照射下，光电子最大初动能及与入射光频率v的关系 图象，当入射光的频率为2vo时，光电子逸出的初动能一定等于C.图丙中，用从及=2能级跃迁到 =1能级辐射出的光照射逸出功为6.34 eV的金 属粕，不能发生光电效应D.图丁是放射性元素发出的射线在垂直于纸面的磁场中偏转示意图，射线c是0粒 子流，它产生的机理是原子的核外电子挣脱原子核的束缚而形成的答案A解析 与锌板相连的验电器的铝箔有张角，说明光照射到锌板上发生光电效应，从 锌板上有光电子逸出，光电效应说明光具有粒子性，故A正确；根据光电效应方程 有以=加一W,那么当入射光的频率为2%时，光电子逸出的初动能不一定等于 故B错误；图丙中，用“=2能级跃迁到 =1能级辐射出的光照射逸出功为6.34eV 的金属隹I,光子的能量为A£=£12£i = -3.4eV （13.6）eV=10.2eV,大于金属 柏的逸出功，所以能发生光电效应，故C错误；图丁是放射线在磁场中偏转示意图, 根据左手定那么可知，射线C是B粒子流，它是原子核发生B衰变的过程中，由中子 转化为一个质子与一个电子时形成的，故d错误。5 .（多项选择）以下说法中正确的选项是（）氨的衰变，纵坐标表示的是任意时刻械的质量与2 = 0时的质量外的比值丙丁A.根据甲图氢原子的电子云示意图可知，电子在玻尔理论中的某一轨道上稳定运动，应该是一个概率问题B.根据乙图中原子核的比结合能示意图可知,§Li原子核中的平均核子质量比四O的要小C.丙图中的链式反响要能持续，裂变物质必须要具有一定的体积或质量D.根据丁图中氨的衰变可知，1 g氢经过38天后还剩01g答案AC解析玻尔理论有一定的局限性，要适当修正，A正确；比结合能越大，平均核子 质量就越小，越稳定，B错误；链式反响进行要到达临界体积，C正确；氨的半衰 期是3.8天，1g氢经过38天后还剩（搦g, D错误。6 .（多项选择）（2021 江西五市九校协作体第一次联考）在利用光电管装置研究光电效应的 实验中，使用某一频率的光照射光电管阴极时，有光电流产生。以下说法正确的选项是 （）A.光电效应揭示了光的粒子性B.在光电效应实验中，光电子的最大初动能与入射光频率成正比C.保持入射光的频率不变，不断减小入射光的强度，遏止电压始终不变D.保持入射光的频率不变，增大入射光的强度，光电子的最大初动能一定变大 答案AC解析 光电效应说明光具有粒子性，故A正确；根据光电效应方程Ekm=hvWo 知，光电子的最大初动能与入射光的频率不是正比关系，故B错误；由光电效应方 程£km=vWo及Ekm=eUc可知入射光频率不变，光电子的最大初动能不变，对 应的遏止电压不变，故C正确；由光电效应方程£km = /yWo知，保持入射光的频 率不变，那么光电子的最大初动能保持不变，故D错误。7 .（2021 陕西西安高三检测）一个23592U原子核在中子的轰击下发生一种可能的裂 变反响，其裂变方程为23592U+An-X+戏Sr+2dn,那么以下表达正确的选项是（）A.X原子核中含有86个中子8 .X原子核中含有141个核子C.因为裂变时释放能量，根据七=加/,所以裂变后的总质量数增加D.因为裂变时释放能量，出现质量亏损，所以生成物的总质量数减少答案A解析 设X的原子核中含有个质子，质量数为y,根据电荷数和质量数守恒有92 =x+38, 235+l=y+94+2,解得=54, y=140,所以 X 的中子数为 y%=86, 故A正确；根据A选项的解析可知，X含有质量数为140,即核子数为140,故B 错误；裂变反响过程中质量数守恒，质量数不会变化，也不会减少，故C、D错误。 8.（多项选择）（2021 宁夏银川九中等三校联考）“超导托卡马克”（EAST）是我国自行研制 的可控热核反响实验装置。设该实验反响前笊核6h）的质量为如，氟核（汩）的质量 为m2,反响后氯核©He）的质量为小3,中子（布）的质量为加4,真空中光速为c。以下 说法中正确的选项是（）A.这种装置中发生的核反响方程是汨+珀一如e+而B.由核反响过程质量守恒可知m +/m=侬+侬C.核反响放出的能量等于（如十侬一侬一侬1D.这种装置与我国大亚湾核电站所使用核装置的核反响原理不相同答案ACD解析 可控热核反响装置中发生的核反响方程是彳H+汩一夕He+向，A正确；核反 应过程中质量数守恒，但质量不守恒，核反响过程中存在质量亏损，B错误；核反 应过程中的质量万损Am=mi-m2tn?,一nu,释放的核能AE（mi +m2m3m4）c2, C正确；这种装置的核反响是核聚变，我国大亚湾核电站所使用核装置的核反响是 核裂变，它们的核反响原理不同，D正确。9 .（多项选择）（2021 浙江宁波慈溪市适应性测试）据悉我国第四代反响堆一牡基熔盐堆能 源系统（TMSR）研究已获重要突破。该反响堆以社为核燃料，社俘获一个中子后经 过假设干次B衰变转化成轴；铀的一种典型裂变产物是根和氟，同时释放巨大能量。 以下说法正确的选项是（）A.为减小核反响速度，还要在铀棒之间插一些镉棒，用来吸收掉一局部中子B.铀核裂变的一种核反响方程为23592U+（1）n-i4456Ba+然Kr+3dnC.放射性元素衰变的快慢与原子所处的化学状态和外部条件无关，与核外电子的分 布状态有关D.重核分裂成中等大小的核，核子的比结合能减小答案AB解析 核反响堆中，镉棒的作用是通过吸收一局部中子来控制核反响的速度，故A 正确；根据质量数守恒与电荷数守恒可知，铀核裂变的一种核反响方程为23592U+4 n4456Ba+煞Kr+3，n,故B正确；原子核的半衰期由核内部自身因素决定，与原 子所处的化学状态和外部条件无关，与核外电子的分布状态也无关，故C错误；重 核裂变的过程中释放能量，所以重核分裂成中等大小的核，核子的比结合能增大， 故D错误。10 .（多项选择）（2021浙江湖州、衢州、丽水质检泮衰期为3.8天的氨22286Rn具有放射性, 它会衰变成针21884Po和另一种粒子，氨被人体吸入后，会对呼吸系统造成辐射损伤, 是世界卫生组织公布的主要环境致癌物质之一。以下说法正确的选项是（）A.该衰变的方程是22286Rnf 21884Po+yHeB.100个氯原子核经过3.8天后还剩下50个氢原子核C.4克氨元素经过1.9天后还剩下1克氨元素D.真空中一个静止的氨原子核衰变后，生成另一种粒子的动能要大于针原子核的动 能答案AD解析 M22286Rn衰变成针21884Po质量数减少4,核电荷数减少2,说明发生了 1 次a衰变，该衰变的方程是22286Rr）f 21884Po十夕He,故A正确；半衰期是统计规律, 对少数原子核没有意义，故B错误；根据根剩=加原%可知，4克氢元素经过1.9 天后还剩下约2.83克氢元素，故C错误；根据动量守恒定律可知，衰变后的两种 粒子动量等大反向，即动量大小相等，根据耳=鸟可知，钵原子核质量大，动能 小，故a粒子的动能大于针原子核的动能，故D正确。11.（2021 ,浙江6月选考）普朗克常量/2=6.63X 10-34j$ 电子的质量为9.11 X10-31 kg, 一个电子和一滴直径约为4 plm的油滴具有相同动能，那么电子与油滴的德 布罗意波长之比的数量级为（）A.10-8B.106C.108D.1016答案c解析 根据德布罗意波长公式7=/=的丽，解得i=亚缶，由题意知，电子 与油滴的动能相同，那么其波长与质量的二次方根成反比，所以善，其中加油力油 7 m电111=p-TJict = 0.8X 103X-X3.14X（4X W6）3 kg = 2.7X10-14 kg,代入数据解得。04油/ 2.7Xl（）r4父 口 丘川、口A/o 11 vm-3il-7X10 故 C 正确，A、B、D 错误。/ V. 11 A 1U .（多项选择）2021 浙江百校高三（下）3月联考如图2甲所示，把一平行玻璃板压在另 一个平行玻璃板上，一端用薄片垫起，构成空气劈尖，让单色光。、b分别从上方射入，这时可以看到明暗相间的条纹分别如图乙所示。下面说法中正确的选项是（）图2A.干涉条纹中的暗纹是两列反射光的波谷与波谷叠加的结果B.单色光a的光子动量比单色光b的光子动量大C.假设单色光、力是某种原子辐射而产生的，那么对应的能级跃迁可能如图丙所示 D.假设单色光。照射某金属能发生光电效应，那么改用单色光b照射该金属也一定能发 生光电效应答案BC解析干涉条纹中的暗纹是两列反射光的波峰与波谷叠加的结果，所以A错误；由 乙图可知单色光a的干涉条纹间距小于单色光b的干涉条纹间距，所以单色光。的 hh光子波长比单色光匕的光子波长小，那么由德布罗意波长公式解得那么 波长越小，动量越大，所以单色光。的光子动量比单色光b的光子动量大，所以B 正确；假设单色光。、力是某种原子辐射而产生的，那么对应的能级跃迁可能如图丙所 示，所以C正确；假设单色光。照射某金属能发生光电效应，那么改用单色光。照射该 金属不一定能发生光电效应，因为单色光。的光子频率比单色光b的光子频率大， 能发生光电效应的条件是入射光的频率大于金属的极限频率，所以D错误。12 .（多项选择）（2021 浙江宁波慈溪市高三适应性测试）大量处于 =4激发态的氢原子 向低能级跃迁时能辐射出多种不同频率的光，用这些光照射如图3甲所示的光电管 的阴极Ko氢原子的局部能级图如图乙所示，阴极K为金属鸨，其逸出功为 4.54 eVo可见光的波长范围为4.07X10-7m-7.6X10-7m,普朗克常量力=6.6X10-34J-s,真空中的光速为3.0X108m那么以下说法中正确的选项是（）极限频率：图线与y轴的交点的横坐标或；逸出功：图线与反轴交点的纵坐标的绝对值Wo；普朗克常量：图线的斜率左=瓦3.两条线索3.两条线索(2)光子频率高一光子能量大一产生光电子的最大初动能大。【例1】(多项选择)(2021 浙江Z20联盟第二次联考)光电管是应用光电效应原理制成 的光电转换器件，在光度测量、有声电影、自动计数、自动报警等方面有着广泛的 应用。现有含光电管的电路如图3(a)所示，图(b)是用甲、乙、丙三束光分别照射光 电管得到的/U图线，Ucl、Uc2表示遏止电压，以下说法中正确的选项是( )A.图(a)中光电管两端所加的电压为反向电压B.甲光照射时光电子的最大初动能比丙光照射时光电子的最大初动能大C.分别用甲光、丙光做双缝干涉实验，甲光的干涉条纹比丙光的宽D.甲、乙是相同频率的光，甲比乙在单位时间内发射的光子数多答案CD解析 由题意可知，K极为阴极，如题图所示，K极与电源的负极相连，所以光电 管两端所加的电压为正向电压，所以A错误；光电效应中e”=Ekm,由题图可知 Uc丙Uc卑=Uc乙,所以甲光照射时光电子的最大初动能比丙光照射时光电子的最大 初动能小，所以B错误；光的双缝干涉实验中，相邻干涉条纹的宽度为El eV-0.54-0.85-1.51-3.4-13.6图3A.这些氢原子最多能发出6种不同频率的光B.跃迁到基态时，会辐射丫射线C.能使金属鸨发生光电效应的光有3种，且都不是可见光D.假设将滑动变阻器的滑片调到最左端，电路中的光电流可能变为0答案AC4X (41)解析 这些氢原子最多发出5=6种不同频率的光，A正确；丫射线是原子核衰变产生的高能电磁波，与核外电子无关，B错误；根据能级跃迁公式可计算 出对应跃迁产生的能量、波长分别为2T, E2i = 10.20 eV. Ai= 1.21X10-7m, 31, E31 = 12.09 eV, b= 1.02X10-7m, 4-1, E4i = 12.75 eV、於=0.97X ICPm, 3-2,e2 = 1.89eV、，= 6.55X10-7m, 4->2, E42 = 2.55 eVUs= 4.85X 10-7m, 4-3, £43 = 0.66 eV、18.75 X10-7m,再结合光电效应方程仄= Wo + Ekm可知，能使金属鸨发生光电效应的光有3种，分别为4 1、3-1、2-1, 对应跃迁辐射的光的波长均不在可见光的波长范围内，C正确；滑动变阻器的滑片 调到最左端，光电管两端电压为零，但发生了光电效应，光电子有速度，能够到达 A极板，光电流不可能为0, D错误。14.(多项选择)(2021江西鹰潭市高考一模)一群处于第4能级的氢原子，向低能级跃迁过 程中能发出6种不同频率的光，将这些光分别照射到图4甲电路阴极K的金属上, 只能测得3条电流随电压变化的图象如图乙所示，氢原子的能级图如图丙所示, 那么以下推断正确的选项是()El eV0 -0.85 -1.51 -3.4113.6丙图4A.图乙中的。光是氢原子由第4能级向基态跃迁发出的B.图乙中的光光子能量为12.09 eVC.动能为1 eV的电子不能使处于第3能级的氢原子电离D.阴极金属的逸出功可能为Wo=L75 eV答案ABC解析 由乙图可知，4光的遏止电压最大，据= Wo,可知，4光频率 最高，是由第4能级向基态跃迁发出的，A正确；b光是由第3能级向基态跃迁发 出的，其能量值为瓦=££1 = -1.51 eV(13.6eV)=12.09eV, B正确；由图 丙可知，第3能级的能量值为-1.51 eV,电离能为1.51 eV,由玻尔理论可知，动 能为1 eV的电子不能使处于第3能级的氢原子电离，C正确；由第2能级向基态 跃迁辐射的光子能量为Ec=f2Ei = 10.2 eV,辐射能量第4大的光子能量为El £2=2.55 eV,由于只测得3条电流随电压变化的图象，故阴极金属的逸出功介于 2.55 eV10.2 eV之间，不可能是1.75 eV, D错误。由爱因斯坦的光电效应方程可得屈<=vWo, v=Ek+Wo,其中Wo与被照射的材料有关，所以二种光的Wo相同，结合Uc>Uc甲=Uc乙，Ek丙,Ek甲=Ek乙，得y丙甲 =v乙，又丸=%得2丙。1甲=丸乙，所以分别用甲光、丙光做双缝干涉实验，甲光的 干涉条纹比丙光的宽，所以C正确；由题图可知，甲光和乙光频率相同，但是甲光 比乙光对应的饱和电流大，即甲光的光强大于乙光，所以甲比乙在单位时间内发射 的光子数多，所以D正确。【拓展训练11 （2021 浙南名校联盟第一次联考）小宇同学参加学校科技嘉年华， 设计了一个光电烟雾探测器，如图4所示，S为光源，发出一束光，当有烟雾进入 探测器时，来自S的光会被烟雾散射进入光电管C,当光射到光电管中的钠外表（钠 的极限频率为6.00Xl（）i4Hz）时，会产生光电子，当光电流大于10-8A时，便会触发 报警系统报警。元电荷e=L6Xl（Fi9c,以下说法不正确的选项是（）外壳烟雾 外壳图4A.要使该探测器正常工作，光源S发出的光波波长不能大于0.5B.假设光源S发出的光波能使光电管发生光电效应，那么光源越强，光电烟雾探测器探 测到光电子数越多C.光束遇到烟雾发生散射是一种折射现象D.假设5%射向光电管C的光子会产生光电子，当报警器报警时，每秒射向钠外表的 光子数目最少是1.25X1（）12个 答案Chr,解析 根据Ekm = hvW0 = hV09得光源S发出的光波最大波长2max= = /IVO3 X 108A nnV mH m=5X 10-7m = 0.5 |im,即要使该探测器正常工作，光源S发出的光波O.UU A 1U波长不能大于0.5 |im,故A正确；光源S发出的光波能使光电管发生光电效应，那 么光源越强，被烟雾散射进入光电管。的光越多，越容易探测到烟雾，即光电烟雾 探测器探测到光电子数越多，故B正确；光束遇到烟雾发生散射是一种反射现象，hi 0-8 z i故C错误；光电流等于10一8A时，每秒产生的光电子的个数n=h 人乂919 =e 1.6X 106.25X10?每秒射向钠外表的光子数目最少是N=4=L25X10巴 故d正确。3 /O【拓展训练2】（2021 湖南怀化市一模）甲、乙两种金属发生光电效应时，光电子 的最大初动能与入射光频率间的关系分别如图5中的人人所示。以下判断正确的 是（）fEk ” b图5A.图线a与b不一定平行B.图线。与。的斜率是定值，与入射光和金属材料均无关系C.乙金属的极限频率小于甲金属的极限频率D.甲、乙两种金属发生光电效应时，假设光电子的最大初动能相同，甲金属的入射光 频率大答案B解析 根据光电效应方程反=桁一Wo,图线的斜率代表普朗克常量，两直线一定平 行，A错误；普朗克常量与入射光和金属材料均无关系，B正确；横轴截距表示最 大初动能为零时的入射光频率，也就是金属的极限频率，故乙金属的极限频率大于 甲金属的极限频率，C错误；由A项可知，甲、乙两种金属发生光电效应时，假设光 电子的最大初动能相同，甲金属的入射光频率小，D错误。【拓展训练3（多项选择）对于钠和钙两种金属，其遏止电压”与入射光频率v的关 系如图6所示。用/z、e分别表示普朗克常量和电子电荷量。以下说法正确的选项是（）图6A.钠的逸出功小于钙的逸出功hB.图中直线的斜率为“C.在得到这两条直线时，必须保证入射光的光强相同D.假设这两种金属产生的光电子具有相同的最大初动能，那么照射到钠的光频率较高 答案AB解析 根据eUc=Ek=MWo,得a=%斗，再由图象可知，钠的逸出功小于钙 h的逸出功，故A正确；图中直线的斜率为*故B正确；在得到这两条直线时，入 射光的强度不必相同，故C错误；由图象可知，假设这两种金属产生的光电子具有相 同的最大初动能，那么照射到钠的光频率较低，故D错误。题型2氢原子模型与原子结构.玻尔理论的基本内容(1)能级假设：氢原子氏为量子数)。跃迁假设：吸收或释放的能量hv=EmEn(m>n)o轨道假设：氢原子%=舟5为量子数)。1 .两类能级跃迁(1)自发跃迁：高能级一低能级，释放能量，发出光子。(2)受激跃迁：低能级高能级，吸收能量。光照(吸收光子)：光子的能量必须恰好等于能级差AE。碰撞：只要入射粒子能量大于或等于能级差即可，E外三AE o大于电离能的光子被吸收，原子被电离。2 .能级跃迁分析(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的绝对值。一群氢原子处于量子数为n的激发态时，可能辐射光子的种类N=Ci = n (4-1)2°(4)计算能级能量时应注意：因一般取无穷远处的电势为零，故各个能级的能量值均 为负值。【例2】(多项选择)(2021 浙江长兴、余杭、缙云三校联考)如图7所示为氢原子的能级图，可见光的光子能量范围约为1.623.lleV。那么关于氢原子，以下说法正确 的有（）n543El eV-0.().54-0.85-1.51-3.4113.6图7A.从=5能级向=2能级跃迁时，发出的光为可见光B.从n=3能级向=2能级跃迁时，发出的光的波长约为458 nmC.从n=4能级向低能级跃迁时,向外辐射光子的最大频率约3.1 X 1015HzD.大量处于n=2的氢原子受到动能为2.68 eV的电子轰击后，可发出6种不同的可 见光答案AC解析 从八=5能级向"=2能级跃迁时,释放出的光子能量为AE=3.4 eV-0.54 eV =2.86 eV,在可见光的光子能量范围内，故A正确；从n=3能级向n=2能级跃 迁时，由能级跃迁公式可得2=泉解得/l=658nm,故B错误；大量处于 =4能级的氢原子，跃迁到低能级的过程中，根据%瓦=加可知从=4能级跃AF迁到几=1能级时辐射光的频率最大，得v=t=3.1X 1015Hz,故C正确；因£4 f 1/£2=2.55 eV<2.68 eV,所以大量处于=2的氢原子受到动能为2.68 eV的电子轰击 后可以受激跃迁到场=4能级，大量处于=4能级的氢原子自发跃迁，可以辐射光 n （ 1） 2子的种类N=5=6,但6种光不都是可见光，D错误。【拓展训练41 （2021 河北“五个一名校联盟"二模）氢原子能级图如图8所示， 大量处于=4能级的氢原子向低能级跃迁时会发出不同频率的光。以下说法正确 的是（）E4-0.85eV3-1.51eV23.4 eV-13.6 eV图8A.这些光中波长最长的光对应的光子能量为10.2 eVB.这些光中频率最高的光对应的光子能量为12.75 eVC.用这些光照射逸出功为3.20 eV的钙金属外表，能照射出光电子的光最多有4种 D.用这些光照射逸出功为3.20 eV的钙金属外表，出射光电子初动能的最大值为8.19 eV答案B解析这些光中波长最长的光，频率最小，能量最小，对应的光子能量为0.66eV, 故A错误；这些光中频率最高的光对应的光子能量为13.6 eV-0.85 eV= 12.75 eV, 故B正确；用这些光照射逸出功为3.20eV的钙金属外表，能照射出光电子的光最 多有3种，故C错误；用这些光照射逸出功为3.20eV的钙金属外表，出射光电子 初动能的最大值为Ek=/vW=12.75 eV-3.20 eV=9.55 eV,故D错误。【拓展训练5】（多项选择）（2021浙江金色联盟百校联考）在玻尔的氢原子模型中，处于 较高能级的氢原子向较低能级跃迁时，能辐射出。、b两种可见光，两束光通过相 同的双缝干涉装置后在屏上出现如图9所示的图样，贝!|（）a光的干涉图样b光的干涉图样图9A.产生a光的能级之差比产生b光的能级之差大B.假设。光能使某金属发生光电效应，那么6光一定也可以C.这两束光从玻璃射向真空时，其临界角Ca>CbD.a光子的动量大于b光子的动量答案AD解析根据双缝干涉相邻条纹间距公式©=%，可得在其他条件不变的情况下， 相干波的波长越长，相邻条纹间距越大，由图可知b的波长比。的波长长；由 可得。光的频率大于b光的频率；由EmEn=hv可得产生a光的能级之差比产生b 光的能级之差大，A正确；假设光能使某金属发生光电效应，说明。光的频率高于金属的极限频率；由于人光的频率比。光的频率低，因此b光不一定可以使某金属 发生光电效应，B错误；由于光的波长比。光的波长长，那么有玻璃对光的折射 率小于同种玻璃对a光的折射率，由sin C=:可得当从同种介质射入真空发生全反 h射时，其临界角Ca<C，C错误；人光的波长比。光的波长长，由=可得，。光 子的动量大于b光子的动量，D正确。【拓展训练6】（多项选择）（2021 浙江精诚联盟适应性联考）如图10甲所示的光电效应 实验装置K极板由金属材料钾制成（钾的逸出功为2.25 eV）,用一光子能量为12.75 eV的光束进行实验。实验一：光束直接照射K极板，实验二：照射大量处于基态的氢原子，用氢原子跃迁时辐射的光照射K极板，氢原子能级分布如图乙所示。下 列说法正确的选项是（E/eV0-1.51-3.4-13.6一 ().85图10A.实验中开关S打到1,到A极板电子的最大动能为10.5 eVB.实验一中开关S打到2,遏止电压为10.5 VC.实验二中无论开关S打到1或2,极板K 一定会发生光电效应，且有4种频率的 光能使材料发生光电效应D.实验二中无论开关S打到1或2,电流表A一定会有读数答案BC解析 开关S打到1时，在光电管中加了正向电压，到达A极板的电子最大动能是 电子逸出K极板的最大初动能和电场力做功之和，而12.75 eV-2.25 eV =10.5 eV 是电子的最大初动能，选项A错误；开关S打到2时，加了反向电压，即Uc=等 in 5 eV选项B正确；只要满足光子能量大于逸出功2.25 eV,就能发生光电效应，光子能量为12.75eV>2.25eV,极板K 一定会发生光电效应。由氢原 子能级图可知氢原子处于=4激发态，用氢原子跃迁时辐射的光可提供的光子能量，有4- 1, 3-1, 2 1, 4一2一共4种频率的光子能使之发生光电效应，选项C 正确；假设S打到2,反向电压足够大时，回路中将没有电流，电流表A将会没有示 数，选项D错误。题型3核反响与核能r相关知识链接一一1 .核反响的四种类型可控性可控性核反响方程典例类型衰变a衰变自发23892U - 23490Th+蛆e自发283Th-2 钟Pa+3 e号 N+Hef q0+ 1H（卢瑟福发现质子）3He+?Bef 幅C+dn（查德威克发现中子）人工转变人工控制招 Al+?He f gP+An约里奥一居gP 一酉 Si+2iegP 一酉 Si+2ie里夫妇发现 放射性同位 素，同时发现正电子重核裂变比拟容易进行人工2起U+徐一嘿Ba+然Kr+3向2U+6n->1Xe+Sr+ Win轻核聚变轻核聚变现阶段很难控制汩+加一屈+及2 .原子核的衰变（1）衰变的实质：a衰变为2lH + 2dnf 3He,即放出a射线；0衰变为Jnf lH+3e,即放出p射线，在a衰变或p衰变过程中放出丫射线。衰变的快慢由原子核内部因素决定，与原子所处的物理、化学状态无关；半衰期是统计规律，对个别、少数原子无意义。规律方法提炼