热点09 原子物理学-2022年高考物理【热点•重点•难点】专练（新高考新题型）

热点09 原子物理学 光电效应现象、爱因斯光电效应方程及光电效应现象中的图像问题，原子跃迁及能级问题，核反应方程、核断计算等，将是今后高考中考查的重点和热点。同学们应重点关注以经典物理理论为命题背景，结合最新科技成果的命题趋势，同时注重微观物理的独特性和爱因斯坦质能方程，灵活应用相关知识。 1.光电效应现象和光电效应方程的应用 四点提醒 (1)能否发生光电效应，不取决于光的强度而取决于光的频率. (2)光电效应中的“光”不是特指可见光，也包括不可见光. (3)逸出功的大小由金属本身决定，与入射光无关. (4)光电子不是光子，而是电子. 两条对应关系 (1)光照强度大→光子数目多→发射光电子多→光电流大； (2)光子频率高→光子能量大→光电子的最大初动能大. 三个关系式 (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. 2.光电效应图象 图象名称 图线形状 由图线直接(间接)得到的物理量 最大初动能Ek与入射光频率ν的关系图线 ①极限频率：图线与ν轴交点的横坐标νc ②逸出功：图线与Ek轴交点的纵坐标的绝对值W0＝|－E|＝E ③普朗克常量：图线的斜率k＝h 遏止电压Uc与入射光频率ν的关系图线 ①极限频率νc：图线与横轴的交点 ②遏止电压Uc：随入射光频率的增大而增大 ③普朗克常量h：等于图线的斜率与电子电荷量的乘积，即h＝ke.(注：此时两极之间接反向电压) 3.氢原子能级图及能级跃迁 氢原子能级图与能级跃迁问题的解答技巧 (1)能级之间跃迁时放出的光子频率是不连续的. (2)能级之间发生跃迁时放出(吸收)光子的频率由hν＝Em－En求得.若求波长可由公式c＝λν求得. (3)处于n能级的一个氢原子跃迁发出可能的光谱线条数最多为(n－1)条. (4)处于n能级的一群氢原子跃迁发出可能的光谱线条数的两种求解方法： ①用数学中的组合知识求解：N＝C＝. ②利用能级图求解：在氢原子能级图中将氢原子跃迁的各种可能情况一一画出，然后相加. 4. 光的波粒二象性和物质波 从数量上看： 个别光子的作用效果往往表现为粒子性；大量光子的作用效果往往表现为波动性. 从频率上看： 频率越低波动性越显著，越容易看到光的干涉和衍射现象；频率越高粒子性越显著，贯穿本领越强，越不容易看到光的干涉和衍射现象. 从传播与作用上看： 光在传播过程中往往表现出波动性；在与物质发生作用时往往表现出粒子性. 波动性与粒子性的统一： 由光子的能量E＝hν、光子的动量表达式p＝可以看出，光的波动性和粒子性并不矛盾，表示粒子性的能量和动量的计算式中都含有表示波的特征的物理量——频率ν和波长λ. 4.原子核的衰变 (1)α衰变、β衰变的比较 衰变类型 α衰变 β衰变 衰变过程 X→Y＋He X→Y＋e 衰变实质 2个质子和2个中子结合成一个整体射出 1个中子转化为1个质子和1个电子 2H＋2n→He n→H＋e 匀强磁场中 轨迹形状 衰变规律 电荷数守恒、质量数守恒、动量守恒 (2)γ射线：γ射线经常伴随着α衰变或β衰变同时产生.其实质是放射性原子核在发生α衰变或β衰变的过程中，产生的新核由于具有过多的能量(原子核处于激发态)而辐射出光子. 5.质量亏损及核能的计算 根据核反应方程，计算出核反应前与核反应后的质量亏损Δm. 根据爱因斯坦质能方程ΔE＝Δmc2计算核能. 质能方程ΔE＝Δmc2中Δm的单位用“kg”，c的单位用“m/s”，则ΔE的单位为“J”. ΔE＝Δmc2中，若Δm的单位用“u”，则可直接利用ΔE＝Δm×931.5 MeV计算ΔE，此时ΔE的单位为“MeV”，即1 u＝1.660 6×10－27 kg，对应的能量为931.5 MeV，这个结论可在计算中直接应用. 1．如图所示，分别用1、2两种材料作K极进行光电效应探究，其截止频率ν1＜ν2，保持入射光不变，则光电子到达A极时动能的最大值Ekm随电压U变化关系的图像是（　　） A． B． C． D． 2．某金属在一束单色光的照射下发生光电效应，光电子的最大初动能为Ek，已知该金属的逸出功为W0，普朗克常量为h。根据爱因斯坦的光电效应理论，该单色光的频率ν为（　　） A． B． C． D． 3．北京高能光源是我国首个第四代同步辐射光源，计划于2025年建成。同步辐射光具有光谱范围宽（从远红外到X光波段，波长范围约为10﹣5m～10﹣11m，对应能量范围约为10﹣1eV～105eV）、光源亮度高、偏振性好等诸多特点，在基础科学研究、应用科学和工艺学等领域已得到广泛应用。速度接近光速的电子在磁场中偏转时，会沿圆弧轨道切线发出电磁辐射，这个现象最初是在同步