小题精练09 光电效应 波尔能级 核反应 核能——2024年高考物理题型突破限时精练（湖南专用）

小题精练09 光电效应 波尔能级 核反应 核能 考点内容 考情分析 考点一 原子结构 1、高考对于这部分知识点主要以具体事例和科技的最新成果为背景进行命题 2、2021年湖南卷第1题，2022年湖南卷第1题，2023年湖南卷第1题 考点二原子核衰变及半衰期 考点三 质量亏损及核能计算 考点四 光电效应原理分析 考点五 光电效应图像 公式、知识点回顾（时间：5分钟） 一、光电效应的实验规律 1．光电效应 在光的照射下金属中的电子从金属表面逸出的现象，叫做光电效应，发射出来的电子叫做光电子． 2．实验规律 (1)每种金属都有一个极限频率． (2)光子的最大初动能与入射光的强度无关，只随入射光的频率增大而增大． (3)光照射到金属表面时，光电子的发射几乎是瞬时的． (4)光电流的强度与入射光的强度成正比． 3．遏止电压与截止频率 (1)遏止电压：使光电流减小到零的反向电压Uc. (2)截止频率：能使某种金属发生光电效应的最小频率叫做该种金属的截止频率(又叫极限频率)．不同的金属对应着不同的极限频率． (3)逸出功：电子从金属中逸出所需做功的最小值，叫做该金属的逸出功． 二、光电效应方程和Ek－ν图象 1．光子说 爱因斯坦提出：空间传播的光不是连续的，而是一份一份的，每一份称为一个光子，光子具有的能量与光的频率成正比，即：ε＝hν，其中h＝6.63×10－34 J·s. 2．光电效应方程 (1)表达式：hν＝Ek＋W0或Ek＝hν－W0. (2)物理意义：金属中的电子吸收一个光子获得的能量是hν，这些能量的一部分用来克服金属的逸出功W0，剩下的表现为逸出后电子的最大初动能Ek＝mv2. 3．由Ek－ν图象可以得到的信息 (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E＝W0. (3)普朗克常量：图线的斜率k＝h. 三、玻尔理论的理解与计算 1．定态：原子只能处于一系列不连续的能量状态中，在这些能量状态中原子是稳定的，电子虽然绕核运动，但并不向外辐射能量． 2．跃迁：原子从一种定态跃迁到另一种定态时，它辐射或吸收一定频率的光子，光子的能量由这两个定态的能量差决定，即hν＝Em－En.(h是普朗克常量，h＝6.63×10－34 J·s) 3．轨道：原子的不同能量状态跟电子在不同的圆周轨道绕核运动相对应．原子的定态是不连续的，因此电子的可能轨道也是不连续的． 4．氢原子的能级、能级公式 (1)氢原子的能级图 (2)氢原子的能级和轨道半径 ①氢原子的能级公式：En＝E1(n＝1,2,3，…)，其中E1为基态能量，其数值为E1＝－13.6 eV. ②氢原子的半径公式：rn＝n2r1(n＝1,2,3，…)，其中r1为基态半径，又称玻尔半径，其数值为r1＝0.53×10－10 m. 四、原子核的衰变 1．原子核的衰变 (1)原子核放出α粒子或β粒子，变成另一种原子核的变化称为原子核的衰变． (2)分类 α衰变：X→Y＋He β衰变：X→Y＋e 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.对半衰期的理解 (1)根据半衰期的概念，可总结出公式 N余＝N原，m余＝m原 式中N原、m原表示衰变前的放射性元素的原子核数和质量，N余、m余表示衰变后的放射性元素的原子核数和质量，t表示衰变时间，τ表示半衰期． (2)影响因素：放射性元素衰变的快慢是由原子核内部因素决定的，与原子所处的物理状态(如温度、压强)或化学状态(如单质、化合物)无关． 六、核反应类型及核反应方程 类型 可控性 核反应方程典例 衰变 α衰变 自发 92U→90Th＋He β衰变 自发 90Th→91Pa＋e 人工转变 人工控制 7N＋He→8O＋H(卢瑟福发现质子) He＋Be→6C＋n(查德威克发现中子) 13Al＋He→P＋n 约里奥－居里夫妇发现放射性同位素，同时发现正电子 P→Si＋　0＋1e 重核裂变 比较容易进行人工控制 92U＋n→56Ba＋Kr＋3n 92U＋n→54Xe＋Sr＋10n 轻核聚变 目前无法控制 H＋H→He＋n 七、核力与核能的计算 1．应用质能方程解题的流程图 书写核反应方程→计算质量亏损Δm→利用ΔE＝Δmc2计算释放的核能 (1)根据ΔE＝Δmc2计算，计算时Δm的单位是“kg”，c的单位是“m/s”，ΔE的单位是“J”． (2)根据ΔE＝Δm×931.5 M