专题09 原子物理-2020年高考物理二轮专题过关增分攻略

2020年物理二轮专题过关宝典 专题九：原子物理 【知识回扣】 一、光电效应 1.光电效应规律 ①存在着饱和电流：对于一定颜色的光，入射光越强，单位时间内发射的光电子数越多。 ②存在着遏止电压和截止频率：光电子的能量只与入射光的频率有关，而与入射光的强弱无关。当入射光的频率低于截止频率时不发生光电效应。 ③光电效应具有瞬时性：当频率超过截止频率时，无论入射光怎样微弱，几乎在照到金属时立即产生光电流，时间不超过10－9 s。 2．光电效应方程：Ek＝hν－W0。 ①光子的能量ε＝hν，其中h＝6.626×10－34 J·s(称为普朗克常量)。 ②逸出功：使电子脱离某种金属所做功的最小值。 ③最大初动能：发生光电效应时，金属表面上的电子吸收光子后克服原子核的引力逸出时所具有动能的最大值。 （1）遏止电压Uc与入射光频率ν、逸出功W0间的关系： （2）截止频率与逸出功的关系：hνc=W0 二、原子的跃迁 （1）自发跃迁：高能级→低能级，释放能量，发出光子，所辐射的光子能量恰等于发生跃迁时两能级间的能量差，辐射出的光子的频率ν＝。＝ （2）受激跃迁：低能级→高能级，吸收能量。 ①吸收光子：光子的能量必须恰等于能级差hν＝ΔE，即对光子的吸收具有选择性。 ②碰撞、加热等：只要入射粒子能量大于或等于能级差即可，E外≥ΔE。 ③当入射光子能量大于该能级的的能量值的绝对值时，原子对光子吸收不再具有选择性，可以被吸收使氢原子发生电离。 （3）一群处在高能级n的氢原子向低能级跃迁时发射光子的种类N＝C；而一个处于高能级n的氢原子向低能级跃迁时，释放出的光子的种类最多为n-1。 三、衰变、半衰期 1．衰变规律及实质 (1)α衰变和β衰变的比较 衰变类型 α衰变 β衰变 衰变方程 HeY＋X→ eX→　MZ＋1Y＋ 衰变实质 2个质子和2个中子结合成一个整体射出 中子转化为质子和电子 2Hen→H＋2 eH＋n→ 匀强磁场中轨 迹形状 衰变规律 电荷数守恒、质量数守恒 (2)γ射线：γ射线经常是伴随着α衰变或β衰变同时产生的。 2．三种射线的成分和性质 名称 构成 符号 电荷量 质量 电离能力 贯穿本领 α射线 氦核 He ＋2 e 4 u 最强 最弱 β射线 电子 e －e u 较强 较强 γ射线 光子 γ 0 0 最弱 最强 3.半衰期的理解 半衰期的公式：N余＝N原t/τ.式中N原、m原表示衰变前的放射性元素的原子数和质量，N余、m余表示衰变后尚未发生衰变的放射性元素的原子数和质量，t表示衰变时间，τ表示半衰期。t/τ，m余＝m原 四、原子核与核能 1．核反应的四种类型 类型 可控性 核反应方程典例 衰变 α衰变 自发 HeTh＋U→ β衰变 自发 ePa＋Th→ 人工转变 人工控制 HO＋He→N＋ (卢瑟福发现质子) nC＋Be→He＋ (查德威克发现中子) nP＋He→Al＋ (约里奥·居里夫妇发现放射性同位素，同时发现正电子) eSi＋P→ 重核裂变 比较容易进行人工控制 nKr＋3Ba＋n→U＋ nSr＋10Xe＋n→U＋ 轻核聚变 很难控制 nHe＋H→H＋ 2.核反应方程式的书写：“两个守恒”--------质量数守恒核电荷数守恒。 【热门考点透析】 考点一 光电效应的规律 1. (2016·全国卷Ⅰ)现用某一光电管进行光电效应实验，当用某一频率的光入射时，有光电流产生。下列说法正确的是(　　) A．保持入射光的频率不变，入射光的光强变大，饱和光电流变大 B．入射光的频率变高，饱和光电流变大 C．保持入射光的光强不变，不断减小入射光的频率，始终有光电流产生 D．遏止电压的大小与入射光的频率有关，与入射光的光强无关 2.（2019·天津卷）如图为a、b、c三种光在同一光电效应装置中测得的光电流和电压的关系。由a、b、c组成的复色光通过三棱镜时，下述光路图中正确的是（ ） 3. (2017·全国卷Ⅲ)在光电效应实验中，分别用频率为νa、νb的单色光a、b照射到同种金属上，测得相应的遏止电压分别为Ua和Ub、光电子的最大初动能分别为Eka和Ekb。h为普朗克常量。下列说法正确的是(　　) A．若νa>νb，则一定有Ua＜Ub B．若νa>νb，则一定有Eka＞Ekb C．若Ua＜Ub，则一定有Eka＜Ekb D．若νa>νb，则一定有hνa－Eka＞hνb－Ekb 4.(2019·河北唐山市第一次模拟)用金属铷为阴极的光电管观测光电效应现象，实验装置示意图如图甲所示，实验中测得铷的遏止电压Uc与入射