资源简介

(共63张PPT)
第15讲　原子物理
核心知识　固双基
一、光电效应及其规律
1．爱因斯坦光电效应方程：Ek＝hν－W0。
2．最大初动能与遏止电压的关系：Ek＝eUc。
3．逸出功与极限频率的关系：W0＝hνc。
4．Ek-ν图线：是一条倾斜直线，但不过原点，如图所示。
(1)横轴截距表示极限频率；
(2)纵轴截距的绝对值表示逸出功；
(3)图线的斜率表示普朗克常量h。
二、原子结构与玻尔理论
知识体系
三、原子核及其衰变
知识体系
四、核反应　核能的计算
知识体系
一、光电效应的研究思路
三、计算核能的几种思路
1．根据爱因斯坦质能方程，用核反应的质量亏损的千克数乘以真空中光速c的平方，即ΔE＝Δmc2。
2．根据1原子质量单位(u)相当于931.5兆电子伏(MeV)能量，用核反应的质量亏损的原子质量单位数乘以931.5 MeV，即ΔE＝Δm×931.5 MeV。
3．如果核反应时释放的核能是以动能形式呈现，则核反应过程中系统动能的增量即为释放的核能。
命题热点　巧突破
１
原子结构模型　光电效应
(2025·广西卷)已知金属铷、钾、钠、钙的逸出功分别为2.13 eV、2.25 eV、2.29 eV、3.20 eV。用光子能量为2.20 eV的单色光照射这些金属的表面，能逸出光电子的金属是(　　)
A．铷 B．钾
C．钠 D．钙
【答案】　A
【解析】　当光子的能量大于金属的逸出功时就能发生光电效应，可知能量是2.20 eV的光子分别照射到四种金属板上，会发生光电效应的金属板是铷。故选A。
(2025·河南南阳期末)图甲是研究光电效应规律的电路图，用波长λ＝0.50 μm的绿光照射阴极K，实验测得流过G表的电流I与A、K之间的电势差UAK满足如图乙所示的规律，普朗克常量h＝6.63×10－34 J·s，元电荷e＝1.6×10－19 C，真空中的光速c＝3.0×108 m/s，下列说法正确的是(　　)
A．当UAK足够大时，阴极每秒钟发射的光电子数为4.0×1011个
B．光电子飞出阴极K时的最大动能为9.6×10－19 J
C．该阴极材料的截止频率为4.6×1013 Hz
D．该阴极材料的极限波长为0.66 μm
【答案】　D
2
原子光谱与原子的玻尔模型
(2025·甘肃卷)利用电子与离子的碰撞可以研究离子的能级结构和辐射特性。He＋离子相对基态的能级图(设基态能量为0)如图所示。用电子碰撞He＋离子使其从基态激发到可能的激发态，若所用电子的能量为50 eV，则He＋离子辐射的光谱中，波长最长的谱线对应的跃迁为(　　)
A．n＝4→n＝3能级 B．n＝4→n＝2能级
C．n＝3→n＝2能级 D．n＝3→n＝1能级
【答案】　C
(2025·河南郑州期末)1885年，瑞士科学家巴耳末在可见光区的四条谱线分析中，找到这些谱线之间的关系，后来把这一组谱线叫巴耳末系。这四条谱线及相应的氢原子能级跃迁图分别如图1和图2所示。谱线Hα、Hβ、Hγ和Hδ按波长从大到小依次排列，其中Hα是红光谱线，则下列说法正确的是(　　)
A．原子核外电子的跃迁是原子发光的原因
B．Hα对应的光子能量比Hβ对应的光子能量大
C．Hδ可能是氢原子从n＝3能级向n＝2能级跃迁时产生的
D．处于n＝2能级的氢原子能吸收2 eV的光子，跃迁到n＝3能级
【答案】　A
3
原子核的衰变规律
【答案】　C
【答案】　AC
B．该衰变的实质是核内的一个质子转变为一个中子和一个电子
C．X具有很强的电离能力
D．衰变过程发生了质量亏损
【答案】　D
4
核反应与核能的计算
A．X为电子，是在核内中子转化为质子的过程中产生的
B．X为电子，是在核内质子转化为中子的过程中产生的
C．X为质子，是由核内中子转化而来的
D．X为中子，是由核内质子转化而来的
【答案】　A
(多选)(2025·河北衡水期末)某种原子核X经过一系列的衰变达到稳定状态变成原子核Y，质量数与中子数的关系图像如图所示，下列说法正确的是(　　)
A．X的质子数与Y的质子数之比为73∶62
B．Y的比结合能大于X的比结合能
C．X经过1次α衰变后新元素的质子数与中子数之比为5∶8
【答案】　BC
专题分层　突破练
A组·基础巩固练
1．(2025·山东卷)在光电效应实验中，用频率和强度都相同的单色光分别照射编号为1、2、3的金属，所得遏止电压如图所示，关于光电子最大初动能Ek的大小关系正确的是(　　)
A．Ek1>Ek2>Ek3 B．Ek2>Ek3>Ek1
C．Ek3>Ek2>Ek1 D．Ek3>Ek1>Ek2
【答案】　B
【解析】　根据光电子最大初动能与遏制电压的关系Ek＝eUc，根据图像有Uc2>Uc3>Uc1，故Ek2>Ek3>Ek1；故选B。
【答案】　C
3．(2025·四川卷)某多晶薄膜晶格结构可以等效成缝宽约为3.5×10－10 m的狭缝。下列粒子束穿过该多晶薄膜时，衍射现象最明显的是(　　)
A．德布罗意波长约为7.9×10－13 m的中子
B．德布罗意波长约为8.7×10－12 m的质子
C．德布罗意波长约为2.6×10－11 m的氮分子
D．德布罗意波长约为1.5×10－10 m的电子
【答案】　D
【答案】　ABC
5．(2025·重庆卷)在科学实验中可利用激光使原子减速，若一个处于基态的原子朝某方向运动，吸收一个沿相反方向运动的能量为E的光子后跃迁到相邻激发态，原子速度减小，动量变为p。普朗克常量为h，光速为c，则(　　)
【答案】　C
6．(2025·浙江衢州期末)如图所示，氢原子在可见光区的4条谱线Hα、Hβ、Hγ和Hδ分别对应氢原子从n＝3、4、5、6能级向n＝2能级的跃迁。下列说法正确的是(　　)
A．谱线Hδ的波长比Hα的长
B．一群处于n＝4能级的氢原子只能辐射出2种
可见光光子
C．照射同一单缝衍射装置，Hβ的中央明条纹
比Hδ的窄
D．照射同一金属板发生光电效应逸出光电子的动能，Hδ比Hα的大
【答案】　B
结合A选项分析可知Hβ的波长比Hδ的长，故照射同一单缝衍射装置，Hβ的中央明条纹比Hδ的宽，故C错误；结合A选项分析可知Hδ的光子能量比Hα的大，故Hδ的光子频率比Hα的大，根据Ek＝hν－W0可知照射同一金属板发生光电效应逸出光电子的最大初动能Hδ比Hα的大，但不是所有的光电子的动能都比Hα的大，故D错误。
7．(2025·辽宁阜新期末)氢光谱在可见光的区域内有4条谱线，按照在真空中波长由长到短的顺序，这4条谱线分别是Hα、Hβ、Hγ和Hδ，它们都是氢原子的电子从量子数n>2的可能轨道上跃迁到量子数n＝2的轨道时所发出的光，下列判断错误的是(　　)
A．发出Hα光的氢原子跃迁前的轨道量子数最大
B．Hγ的光子能量大于Hβ的光子能量
C．对于同一种玻璃，4种光中Hα的折射率最小
D．对同一种金属，若Hα能使它发生光电效应，Hβ、Hγ、Hδ都可以使它发生光电效应
【答案】　A
【答案】　B
9．(2025·陕晋青宁卷)我国首台拥有自主知识产权的场发射透射电镜TH—F120实现了超高分辨率成像，其分辨率提高利用了高速电子束波长远小于可见光波长的物理性质。一个静止的电子经100 V电压加速后，其德布罗意波长为λ，若加速电压为10 kV，不考虑相对论效应，则其德布罗意波长为(　　)
【答案】　C
10．(2025·广东卷)有甲、乙两种金属，甲的逸出功小于乙的逸出功。使用某频率的光分别照射这两种金属，只有甲发射光电子，其最大初动能为Ek，下列说法正确的是(　　)
A．使用频率更小的光，可能使乙也发射光电子
B．使用频率更小的光，若仍能使甲发射光电子，则其最大初动能小于Ek
C．频率不变，减弱光强，可能使乙也发射光电子
D．频率不变，减弱光强，若仍能使甲发射光电子，则其最大初动能小于Ek
【答案】　B
【解析】　某频率的光不能使乙金属发生光电效应，说明此光的频率小于乙金属的截止频率，则换用频率更小的光不能发生光电效应，A错误；由光电效应方程Ek＝hν－W0可知频率越大最大初动能越大，换用频率更小的光最大初动能小于Ek，B正确；频率不变则小于乙金属的截止频率，不会发生光电效应，C错误；由Ek＝hν－W0可知频率不变最大初动能不变，D错误。
11．(2025·广东深圳期中)如图为氢原子部分能级示意图。现有大量处于激发态n＝5能级的氢原子，向较低能级跃迁时，会放出不同频率的光子。已知某锌板发生光电效应的逸出功为3.34 eV，可见光的光子能量范围介于1.63 eV～3.10 eV之间。下列说法正确的是(　　)
A．共有6种不同频率的光子放出
B．放出的所有光子中，有3种是可见光
C．放出的所有光子中，有6种可以使该锌板发
生光电效应
D．放出的所有光子照射该锌板，逸出光电
子初动能的最大值为9.71 eV
【答案】　B
因为人眼可见光的光子能量范围为1.63 eV～3.10 eV，故有3种是可见光，B正确；要想发生光电效应，光子能量应该大于逸出功，即光子能量大于3.34 eV，结合B选项分析可知共有4种光子可以使该锌板发生光电效应，C错误；根据Ek＝hν－W0可知13.06 eV能量光子照射该锌板，逸出光电子初动能最大，且电子初动能最大值为Ek＝13.06 eV－3.34 eV＝9.72 eV，D错误。
12．(2025·江苏南京期末)图甲为氢原子能级的示意图，大量氢原子从n＝4的能级向基态跃迁；图乙是卢瑟福α粒子散射实验，则(　　)
A．这些氢原子在跃迁过程中能辐射出3种不同频率的电磁波
B．跃迁过程中电子的动能增大、电势能减小，动能和电势能的和不变
C．α粒子发生偏转的原因是受到原子核的核力作用
D．α粒子从Q到M的过程中，动能和电势能的和不变
【答案】　D
13．(多选)(2025·浙江温州期末)图甲所示为氢原子的能级图。一群处于第4能级的氢原子，会辐射出不同频率的光，其中只有2种频率的光a、b可以让图乙所示光电管的阴极K发生光电效应。图丙为a、b光单独照射K时产生的光电流随电压变化的关系图。下列说法正确的是(　　)
A．a光的波长比b光的波长小
B．用b光照射光电管时所逸出光电子的初动能都比a光照射时的大
C．用同一双缝干涉装置进行实验，a光的干涉条纹间距比b光的大
D．处于第2能级的氢原子可以吸收a光的光子并发生电离
【答案】　CD

展开更多......

收起↑