（高考物理高分突破試題）專題14原子物理（原卷版）（高考物理高分突破試題）專題14原子物理（原卷版）/（高考物理高分突破試題）專題14原子物理（原卷版）專題14原子物理一、光電效應(yīng)("一”"二”"三”"四”)(1)"一個(gè)電路”：【應(yīng)注意電源正負(fù)極的接法】(2)"二條線索”：①光的頻率——光子能量——光電子最大初動(dòng)能——遏止電壓;②光照強(qiáng)度——光子數(shù)量——光電子數(shù)量——飽和電流.(3)"三個(gè)公式”：①愛因斯坦光電效應(yīng)方程：EKm＝hυ－W0;②最大初動(dòng)能與遏止電壓的關(guān)系：EKm＝eUc．③逸出功W0與截止頻率υc的關(guān)系：W0＝hυc=hc/λ．(4)"四幅圖象”圖象名稱圖線形狀由圖線直接(間接)得到的物理量最大初動(dòng)能Ek與入射光頻率ν的關(guān)系圖線①極限頻率：圖線與ν軸交點(diǎn)的橫坐標(biāo)νc②逸出功：圖線與Ek軸交點(diǎn)的縱坐標(biāo)的值W0＝|－E|＝E③普朗克常量：圖線的斜率k＝h顏色相同、強(qiáng)度不同的光,光電流與電壓的關(guān)系①遏止電壓Uc：圖線與橫軸的交點(diǎn)②飽和光電流Im：電流的最大值③最大初動(dòng)能：Ekm＝eUc顏色不同時(shí),光電流與電壓的關(guān)系①遏止電壓Uc1、Uc2②飽和光電流③最大初動(dòng)能Ek1＝eUc1,Ek2＝eUc2遏止電壓Uc與入射光頻率ν的關(guān)系圖線①截止頻率νc：圖線與橫軸的交點(diǎn)②遏止電壓Uc：隨入射光頻率的增大而增大③普朗克常量h：等于圖線的斜率與電子電量的乘積,即h＝ke.(注：此時(shí)兩極之間接反向電壓)用a、b兩束單色可見光分別照射同一單縫衍射裝置,在同一屏幕上得到如圖甲(a光)和圖乙(b光)所示的圖樣,下列說法正確的是()A．在同一介質(zhì)中,a光的波長大于b光的波長B．在同一介質(zhì)中,a光的光速小于b光的光速C．以相同的入射角從空氣斜射入水中,a光的折射角小D．若用b光照射某金屬有光電子逸出,則用a光照射該金屬也一定有光電子逸出如圖甲所示為某實(shí)驗(yàn)小組成員研究某金屬發(fā)生光電效應(yīng)的遏止電壓隨照射光頻率變化關(guān)系的實(shí)驗(yàn)原理圖,圖乙為實(shí)驗(yàn)得到的遏止電壓隨照射光頻率變化的關(guān)系圖像,電子的電荷量e＝1.6×10﹣19C,則下列說法正確的是()A．由圖乙可得普朗克常量為6.6×10﹣33J?sB．由圖乙可知,該金屬的極限頻率為4.0×1014HzC．圖甲中入射光的頻率為4.8×1014Hz時(shí),逸出的光電子的最大初動(dòng)能為1.056×10﹣19JD．圖甲中入射光的頻率為3.5×1014Hz時(shí),滑動(dòng)變阻器的滑片移到最左端,電流計(jì)G的示數(shù)為零用不同波長的光照射光電管陰極探究光電效應(yīng)的規(guī)律時(shí),根據(jù)光電管的遏止電壓Uc與對應(yīng)入射光的波長λ作出的Uc-1λ圖像如圖所示.已知光電子的電荷量大小為e,光速為c,A．該光電管陰極材料的逸出功大小為acB．當(dāng)用波長λ=12aC．當(dāng)用波長λ＜1aD．當(dāng)用波長λ＜1a的光照射光電管的陰極時(shí),如圖為新型火災(zāi)報(bào)警裝置的核心部件紫外線光電管,所接電源電壓為U,火災(zāi)時(shí)產(chǎn)生的波長為λ的光照射到逸出功為W0的陰極材料K上產(chǎn)生光電子,且光電子能全部到達(dá)陽極A,回路中形成電流I,從而觸發(fā)火災(zāi)報(bào)警器,已知普朗克常量為h,電子的電荷量為e,光速為c.下列說法正確的是()A．火災(zāi)中激發(fā)出光電子的光的頻率為λB．陰極K上每秒鐘產(chǎn)生的光電子數(shù)為IeC．光電管陰極接受到光照用于激發(fā)光電子的功率為ID．光電子經(jīng)電場加速后到達(dá)A時(shí)的最大動(dòng)能為h圖甲為光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)的電路圖,利用不同頻率的單色光a、b進(jìn)行光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn),測得光電管兩極間所加電壓U與光電流I的關(guān)系如圖乙所示.則這兩種光()A．照射該光電管時(shí),a光使其逸出的光電子最大初動(dòng)能大B．從同種玻璃射入空氣發(fā)生全反射時(shí),a光對應(yīng)的臨界角大C．通過同一裝置發(fā)生雙縫干涉,b光的相鄰條紋間距大D．在同一介質(zhì)中傳播時(shí),b光的速度大二、玻爾模型1、原子結(jié)構(gòu)的物理學(xué)史：2、能級躍遷：(1)一群氫原子處于量子數(shù)為n的激發(fā)態(tài)時(shí)可能輻射出的光譜線條數(shù)：N＝Ceq\o\al(2,n).(2)原子躍遷時(shí),所吸收或釋放的光子能量只能等于兩能級的能量差．(3)原子電離時(shí),所吸收的能量可以大于或等于某一能級能量的絕對值．3、氫原子任一能級：En＝Ep＋Ek;En＝eq\f(E1,n2);rn＝n2r1.keq\f(e2,req\o\al(2,n))＝meq\f(veq\o\al(2,n),rn);Ekn＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,n)＝keq\f(e2,2rn);Epn＝－keq\f(e2,rn)＝－2Ekn;En＝Epn＋Ekn＝－Ekn.能級n↑,r↑,En↑,Epn↑,Ekn↓,v↓,吸收光子．(類比于衛(wèi)星問題)為了解釋氫原子的發(fā)光現(xiàn)象,玻爾于1913年提出了原子假說.如圖所示,一電子繞氫原子核做勻速圓周運(yùn)動(dòng),基態(tài)的軌道半徑為r1,電子在該軌道上運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能為Ek1,基態(tài)原子的能量為E1,某激發(fā)態(tài)的軌道半徑為r2,電子在該軌道上運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能為Ek2,該激發(fā)態(tài)原子的能量為E2.下列說法中正確的是()A．Ek2＞Ek1B．電子可以在r1和r2之間的任意軌道上穩(wěn)定運(yùn)動(dòng)C．處于激發(fā)態(tài)的原子向基態(tài)躍遷時(shí)釋放的光子頻率為ED．氫原子的上述能級躍遷釋放能量的方式和氫彈釋放能量的相同與氫原子不同,氬原子從一個(gè)能級躍遷到一個(gè)較低能級時(shí),可能不發(fā)射光子,而是把相應(yīng)的能量轉(zhuǎn)交給另一能級上的電子,并使之脫離原子,這一現(xiàn)象叫俄歇效應(yīng),以這種方式脫離原子的電子叫俄歇電子.若氬原子的基態(tài)能量為E1,處于n＝2能級的電子躍遷時(shí),將釋放的能量轉(zhuǎn)交給處于n＝4能級的電子,使之成為俄歇電子a.假設(shè)氬原子的能級能量公式類似于氫原子的,即En=E1n2(n＝1,2,3,…,表示不同能級),A．氬原子從n＝2能級向n＝1能級躍遷時(shí)釋放的能量為34EB．氬原子從n＝2能級向n＝1能級躍遷時(shí)釋放的能量為-14C．俄歇電子a的動(dòng)能為-1116D．俄歇電子a的動(dòng)能為-116已知?dú)涞耐凰仉?13H)的原子能級分布與氫(11H)的原子能級分布相同,用光子能量為12.75eV的光束照射大量處于基態(tài)的氚(13H)原子,再用氫原子躍遷時(shí)輻射的光照射逸出功為2.25eV的金屬板.已知?dú)湓幽芗壏植既鐖D所示,氚(13A．氫原子躍遷時(shí),一共能發(fā)出6種不同頻率的光子B．從金屬板上打出的粒子的最大初動(dòng)能為9.84eVC．光束照射氚(13H)D．從金屬板上打出的粒子是中子已知?dú)湓拥幕鶓B(tài)能量為E1,激發(fā)態(tài)能量為En=E1n2,其中n＝2,3,4,?.1885年,巴耳末對當(dāng)時(shí)已知的在可見光區(qū)的四條譜線做了分析,發(fā)現(xiàn)這些譜線的波長能夠用一個(gè)公式表示,即1λ=R(122-1n2),n＝3,4,5,?這個(gè)公式稱為巴耳末公式,A．﹣RhcB．RhcC．-12R如圖所示,氫原子的能級圖.一群處于基態(tài)的氫原子受到激發(fā)后,會(huì)輻射出6種不同頻率的光.已知可見光光子的能量范圍為1.64eV～3.19eV.下列說法正確的是()A．6種不同頻率的光中包含有γ射線B．基態(tài)的氫原子受激后躍遷到n＝6的能級C．從n＝4能級躍遷到n＝2發(fā)出的光是可見光D．從n＝4能級躍遷到n＝3發(fā)出的光波長最短三、半衰期(1)半衰期是對大量原子核的統(tǒng)計(jì)規(guī)律,數(shù)量少則無法預(yù)測;(2)原子核衰變是變成另外的原子核,而不是變?yōu)?;四、核反應(yīng)方程與核能(1)萬有引力、電磁力和核力分別在不同的尺度上發(fā)揮作用：在原子核內(nèi),核力將核子束縛在一起;在原子核外部,電磁力使電子不脫離原子核,并且使原子結(jié)合成分子,分子結(jié)合成各種物質(zhì);而萬有引力主要在宏觀世界中起主導(dǎo)作用.(2)結(jié)合能：將原子核完全分裂成單個(gè)核子所需要吸收的能量.組成原子的核子數(shù)越多,結(jié)合能越大.(3)比結(jié)合能(平均結(jié)合能)：比結(jié)合能越大,原子核越穩(wěn)定.(如下圖,鐵核附近最穩(wěn)定)我國科研人員利用超高空間分辨率鈾﹣鉛定年技術(shù),對嫦娥五號(hào)”月球樣品進(jìn)行分析,確定月球在20億年前仍存在巖漿活動(dòng).已知鈾﹣鉛定年技術(shù)依賴的其中一種衰變鏈為：92235U經(jīng)一系列α、β衰變后形成.則(A．82207Pb比92235B．82207Pb的比結(jié)合能大于C．92235D．92235U衰變?yōu)?2207Pb需經(jīng)過7次α衰變和近年中國探月工程取得重大成就.月球夜晚溫度低至﹣180℃,為避免低溫?fù)p壞儀器,"玉兔二號(hào)”月球車攜帶的放射性同位素钚238(94238Pu)會(huì)不斷衰變,釋放能量為儀器設(shè)備238供熱.94238Pu可以通過以下反應(yīng)過程得到：92238U+12H→93238Np+201n,93238Np→X+94238Pu.A．92238U+12H→B．X為正電子,Y為質(zhì)子C．94238Pu的比結(jié)合能D．白天時(shí)溫度升高,94238人體內(nèi)存在極微量的614C、1940K等放射性元素,614C、1940K衰變的核反應(yīng)方程式分別為：614C→7A．X是614B．Y是質(zhì)子C．614C衰變成714D．100個(gè)1940K原子經(jīng)過一個(gè)半衰期還剩下2964Cu原子核有40%的可能發(fā)生β﹣衰變,方程為2964Cu→3064Zn+-10e,衰變過程釋放的核能是ΔE1;有19%的可能發(fā)生β+衰變,方程為2964Cu→A．由于釋放核能,所以衰變過程質(zhì)量數(shù)不守恒B．3064Zn的質(zhì)量比C．3064Zn的比結(jié)合能為D．2864Ni的比結(jié)合能為原子核的比結(jié)合能曲線如圖所示,根據(jù)該曲線,下列判斷正確的是()A．12B．中等質(zhì)量的原子核最穩(wěn)定C．兩個(gè)12HD．92235U裂變成我國已成功發(fā)射的月球探測車上裝有核電池提供動(dòng)力.核電池是利用放射性同位素衰變放出載能粒子并將其能量轉(zhuǎn)換為電能的裝置.某核電池使用的核燃料為94238Pu,一個(gè)靜止的帶94238Pu發(fā)生一次α衰變生成一個(gè)新核,并放出一個(gè)γ光子.將該核反應(yīng)放出的γ光子照射某金屬,能放出最大動(dòng)能為Ek的光電子.已知電子的質(zhì)量為m,A．新核的中子數(shù)為144B．新核的比結(jié)合能小于94C．光電子的物質(zhì)波的最大波長為hD．若不考慮γ光子的動(dòng)量,α粒子的動(dòng)能與新核的動(dòng)能之比為117：2月球夜晚溫度低至﹣180℃,"玉兔二號(hào)”月球車攜帶的放射性同位素钚238(94238Pu)會(huì)不斷發(fā)生α衰變94238Pu→24He+92234U,釋放的能量為儀器設(shè)備供熱.A．k＝1且X為電子B．92234UC．94238Pu的比結(jié)合能比D．92238U原子核的比結(jié)合能是原子核穩(wěn)定程度的量度,原子核的比結(jié)合能曲線如圖所示,根據(jù)該曲線,下列說法正確的是()A．原子核的結(jié)合能越大,原子核就越穩(wěn)定B．24C．一個(gè)重原子核衰變成α粒子和另一原子核,衰變產(chǎn)物的結(jié)合能之和一定大于原來重核的結(jié)合能D．3689Kr(4)核反應(yīng)方程：①動(dòng)量守恒：靜止的核裂變之后的兩個(gè)新核動(dòng)量等大反向;②能量守恒：核能(靜止時(shí)的能量)+動(dòng)能(運(yùn)動(dòng)的能量)=E總.(5)核能的計(jì)算△E=mc2①質(zhì)量虧損是指反應(yīng)前后體系靜止質(zhì)量的差值;②記住一個(gè)結(jié)論：1u=931.5MeV.(單位對應(yīng)：kg——J u——MeV)(6)四種核反應(yīng)類型及其遵循的三大規(guī)律(質(zhì)量數(shù)守恒、電荷數(shù)守恒、能量守恒)類型可控性核反應(yīng)方程典例衰變?chǔ)了プ冏园l(fā)eq\o\al(238,)92U→eq\o\al(234,)90Th＋eq\o\al(4,2)Heβ衰變自發(fā)eq\o\al(234,)90Th→eq\o\al(234,)91Pa＋eq\o\al(0,－1)e人工轉(zhuǎn)變?nèi)斯た刂芿q\o\al(14,)7N＋eq\o\al(4,2)He→eq\o\al(17,)8O＋eq\o\al(1,1)H(盧瑟福發(fā)現(xiàn)質(zhì)子)eq\o\al(4,2)He＋eq\o\al(9,4)Be→eq\o\al(12,)6C＋eq\o\al(1,0)n(查德威克發(fā)現(xiàn)中子)eq\o\al(27,)13Al＋eq\o\al(4,2)He→eq\o\al(30,15)P＋eq\o\al(1,0)n約里奧－居里夫婦發(fā)現(xiàn)放射性同位素,同時(shí)發(fā)現(xiàn)正電子eq\o\al(30,15)P→eq\o\al(30,14)Si＋eq\o\al(0,＋1)e重核裂變比較容易進(jìn)行人工控制eq\o\al(235,)92U＋eq\o\al(1,0)n→eq\o\al(144,)56Ba＋eq\o\al(89,36)Kr＋3eq\o\al(1,0)neq\o\al(235,)92U＋eq\o\al(1,0)n→eq\o\al(136,)54Xe＋eq\o\al(90,38)Sr＋10eq\o\al(1,0)n輕核聚變目前無法控制eq\o\al(2,1)H＋eq\o\al(3,1)H→eq\o\al(4,2)He＋eq\o\al(1,0)n太陽輻射的能量主要來源于聚變反應(yīng)12H+13H→24He+01n+17.6MeV,現(xiàn)有1mol氘和1.5mol氚充分發(fā)生聚變反應(yīng),已知阿伏加德羅常數(shù)NA＝6.02×A．1×1025MeVB．1.5×1025MeVC．2×1025MeVD．5×1025MeV已知氘核的比結(jié)合能為1.1MeV,氦核的比結(jié)合能為7.1MeV,則兩個(gè)氘核結(jié)合成一個(gè)氦核時(shí)()A．這個(gè)核反應(yīng)方程為12H+1B．這個(gè)核反應(yīng)為α衰變C．釋放出4.9MeV的能量D．吸收6