光電效應原子結(jié)構(gòu)和原子核

第2講光電效應原子結(jié)構(gòu)和原子核網(wǎng)絡構(gòu)建備考策略1.必須牢記的“三個主要實驗現(xiàn)象” (1)光電效應現(xiàn)象。 (2)α粒子散射實驗。 (3)天然放射現(xiàn)象。2.必須明確的“三個易錯易混點” (1)能級躍遷時吸收光子的能量和吸收實物粒子的能量是不同的。 (2)半衰期是統(tǒng)計規(guī)律，對單個原子核無意義。 (3)γ射線是伴隨著α衰變和β衰變而產(chǎn)生的能量形式。3.抓住“四看”和“四想”(1)看到“遏止電壓”，想到“與光電子最大初動能的關(guān)系：Ekm＝eUc”。(2)看到“逸出功”，想到“與極限頻率的關(guān)系：W0＝hν0”。(3)計算核能時：看到“核質(zhì)量單位是kg”，想到“用ΔE＝Δmc2計算，ΔE的單位是J”；看到“核質(zhì)量單位是u”，想到“用ΔE＝Δm×931.5MeV計算，ΔE的單位是MeV”。光電效應能級躍遷光電效應與光電效應方程的應用【典例1】2009年諾貝爾物理學獎得主威拉德·博伊爾和喬治·史密斯主要成就是發(fā)明了電荷耦合器件(CCD)圖象傳感器。他們的發(fā)明利用了愛因斯坦的光電效應原理。如圖1所示電路可研究光電效應規(guī)律。圖中標有A和K的為光電管，其中K為陰極，A為陽極。理想電壓表用來指示光電管兩端的電壓?，F(xiàn)對調(diào)電源正負極并接通電源，用光子能量為10.5eV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6.0V；現(xiàn)保持滑片P位置不變，以下判斷正確的是(

)圖1A.光電管陰極材料的逸出功為4.6eVB.若增大入射光的強度，電流計的讀數(shù)不為零C.若用光子能量為12eV的光照射陰極K，光電子的最大初動能一定變大D.若用光子能量為9.5eV的光照射陰極K，同時把滑片P向左移動少許，電流計的讀數(shù)一定不為零解析由電路圖可知圖中所加電壓為反向減速電壓，根據(jù)題意可知遏止電壓為6.0V，由Ek＝hν－W0＝eUc得光電管陰極材料的逸出功為W0＝4.5eV，故A錯誤；當電壓達到遏止電壓時，所有電子都不能到達A極，無論光強如何變化，電流計示數(shù)仍為零，故B錯誤；若光子能量增大，根據(jù)光電效應方程，光電子的最大初動能一定變大，故C正確；若光子能量為9.5eV的光照射陰極K，則遏止電壓為5V，滑片P向左移動少許，電流計的讀數(shù)仍為零，故D錯誤。答案C【典例2】

(多選)利用如圖2所示的電路研究光電效應現(xiàn)象，其中電極K由金屬鉀制成，其逸出功為2.25eV。用某一頻率的光照射時，逸出光電子的最大初動能為1.50eV，電流表的示數(shù)為I。已知普朗克常量約為6.6×10－34J·s，下列說法正確的是(

)圖2解析設金屬的截止頻率為νc，由W0＝hνc解得νc＝5.5×1014Hz，A正確；由光電效應方程Ek＝hν－W0，若入射光的頻率加倍，W0不變，所以光電子的最大初動能并不加倍，B錯誤；若入射光的頻率加倍，電流表的示數(shù)不一定是原來的2倍，C錯誤；由Ek＝hν－W0知入射光的能量為hν＝3.75eV，若入射光的頻率加倍，則Ek′＝2hν－W0＝5.25eV，而eUc＝Ek′，所以遏止電壓Uc＝5.25V，D正確。答案AD原子能級躍遷問題【典例3】

(2019·稽陽聯(lián)誼學校聯(lián)考)(多選)氫原子光譜如圖3甲所示，圖中給出了譜線對應的波長，氫原子能級圖如圖乙所示。已知普朗克常量h＝6.63×10－34J·s，已知可見光的頻率范圍約為4.2×1014Hz～7.8×1014Hz，則(

)圖3A.Hα譜線對應光子的能量小于Hδ譜線對應光子的能量B.圖甲所示Hα、Hβ、Hγ、Hδ四種光均屬于可見光范疇C.Hβ對應光子的能量約為10.2eVD.Hα譜線對應的躍遷是從n＝3能級到n＝2能級解析波長長頻率小，A正確；可見光的波長范圍約為400nm～760nm，B正確；Hβ波長比Hα短，能量比Hα大，應該是第四能級躍遷到第二能級產(chǎn)生的，C錯誤，D正確。答案ABD解決氫原子能級躍遷問題的三點技巧(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能量的絕對值，剩余能量為自由電子的動能。1.(2019·浙江綠色聯(lián)盟模擬)(多選)如圖4為氫原子光譜在可見光區(qū)域內(nèi)的四條譜線Hα、Hβ、Hγ和Hδ，都是氫原子中電子從量子數(shù)n＞2的能級躍遷到n＝2的能級發(fā)出的光，根據(jù)此圖可以判定(

)A.Hα對應的原子前后能量之差最小B.同一介質(zhì)對Hα的傳播速度最大C.Hδ光子的動量最大D.用Hγ照射某一金屬能發(fā)生光電效應，則用Hβ照射同一金屬一定不能產(chǎn)生光電效應圖4答案ABC2.(多選)如圖5甲是光電效應的實驗裝置圖，圖乙是光電流與加在陰極K和陽極A上的電壓的關(guān)系圖象，下列說法正確的是(

)圖5A.由圖線①、③可知在光的顏色不變的情況下，入射光越強，飽和光電流越大B.由圖線①、②、③可知對某種確定的金屬來說，其遏止電壓與入射光的頻率有關(guān)C.遏止電壓越大，說明從該金屬中逸出的光電子的最大初動能越大D.不論哪種顏色的入射光，只要光足夠強，就能發(fā)生光電效應答案ABC衰變、核反應與核能的計算原子核的衰變與半衰期答案D【典例2】

(2019·湖南衡陽二模)在勻強磁場中，一個原來靜止的原子核，由于衰變放射出某種粒子，結(jié)果得到一張兩個相切圓1和2的徑跡照片如圖6所示，已知兩個相切圓半徑分別為r1、r2，則下列說法正確的是(

)核反應方程與核能計算圖6答案D解析根據(jù)質(zhì)能方程，釋放的核能ΔE＝