发布时间 : 星期五 文章(全国通用)高考物理二轮复习考前三个月专题12波粒二象性原子和原子核教案更新完毕开始阅读
专题12 波粒二象性 原子和原子核
考题一 光电效应与光子说
1.爱因斯坦光电效应方程
E1
Ek＝＝2(n为量子数).
n(2)跃迁假设：吸收或释放的能量hν＝Em－En(m>n) (3)轨道假设：氢原子rn＝nr1(n为量子数) 2.解决氢原子能级跃迁问题的四点技巧
(1)原子跃迁时，所吸收或释放的光子能量只能等于两能级之间的能量差. (2)原子电离时，所吸收的能量可以大于或等于某一能级的绝对值. (3)一群氢原子处于量子数为n的激发态时，可能辐射光子的种类N＝C ＝n2
2
nn－1
2
.
(4)计算能级能量时应注意：因一般取无穷远处为零电势参考面，故各个能级的能量值均为负值.
例2 如图5所示是氢原子的能级图，大量处于n＝4激发态的氢原子向低能级跃迁时，一共可以辐射出6种不同频率的光子，其中巴耳末系是指氢原子由高能级向n＝2能级跃迁时释放的光子，则( )
图5
A.6种光子中有2种属于巴耳末系
B.6种光子中波长最长的是n＝4激发态跃迁到基态时产生的 C.使n＝4能级的氢原子电离至少要0.85 eV的能量
D.在6种光子中，n＝4能级跃迁到n＝1能级释放的光子康普顿效应最明显
解析 巴耳末系是指氢原子由高能级向n＝2能级跃迁时释放的光子，大量处于n＝4激发态的氢原子向低能级跃迁时，可以从n＝4跃迁到n＝2，可以从n＝3跃迁到n＝2，可知产生的6种光子中有2种属于巴尔末系，故A正确；从n＝4跃迁到基态时，辐射的光子能量最大，波长最短，故B错误；n＝4能级，氢原子具有的能量为－0.85 eV，可知使n＝4能级的氢原子电离至少要0.85 eV的能量，故C正确；在6种光子中，n＝4跃迁到n＝1能级，光子能量最大，康普顿效应最明显，故D正确.故选A、C、D.
答案 ACD 变式训练
4.如图6所示为氢原子的四个能级，其中E1为基态，若一群氢原子A处于激发态E2，一群氢原子B处于激发态E3，B从E3跃迁到E2所发出的光波长为λ1，A从E2跃迁到E1所发出的光波长为λ2.已知普朗克常量为h，真空中光速为c，其中两个能量差E3－E2＝________，若B从E3直接跃迁到E1所发出的光波长为________.
图6
答案
hcλ1λ2
λ1λ1＋λ2
hc λ1
解析 由玻尔理论可知，E3－E2＝因
hchchc＋＝可得： λ1λ2λ3
λ1λ2
λ3＝.
λ1＋λ2
5.在探究光电效应的实验中，用光照射某种金属，测得该金属表面有光电子逸出的最大入射光波长为λ0.若用氢原子发出的光照射该金属，已知氢原子从能级3跃迁到能级2时发出的光可使该金属发生光电效应，但从能级4跃迁到能级3发出的光不能使该金属发生光电效应.已知氢原子能级如图7所示，真空中的光速为c.则下列说法正确的是( )
图7
A.该金属的极限频率为
c λ0
B.该金属的逸出功大于0.66 eV
C.当用氢原子从能级5跃迁到能级3发出的光照射该金属时，该金属一定会发生光电效应 D.当用氢原子从其他能级跃迁到能级1发出的光照射该金属时，该金属一定会发生光电效应 答案 ABD
解析 由题知该金属的极限频率为
c，故A正确；由题知该金属的逸出功大于从能级4跃迁λ0
到能级3发出的光子能量，故该金属的逸出功大于0.66 eV，故B正确；由题知从能级3跃迁到能级2时发出的光可使该金属发生光电效应，故该金属的逸出功小于1.89 eV，当用氢原子从能级5跃迁到能级3发出的光照射该金属时，该金属不一定会发生光电效应，故C错误；当用氢原子从其他能级跃迁到能级1发出的光照射该金属时，发出的光子能量大于等于10.20 eV，则该金属一定会发生光电效应，故D正确.故选A、B、D.
6.如图8所示为氢原子光谱中的三条谱线，对这三条谱线的描述中正确的是( )
图8
A.乙谱线光子能量最大
B.甲谱线是电子由基态向激发态跃迁发出的 C.丙谱线可能是电子在两个激发态间跃迁发出的
D.每条谱线对应核外电子绕核旋转的一条轨道，任一谱线的频率等于电子做圆周运动的频率 答案 C
解析 根据E＝→2He，即α射线；β衰变为0n→1H＋ —1 e，即β射线，在α衰变或β衰变过程中放出γ射线.
(2)衰变的快慢由原子核内部因素决定，与原子所处的物理、化学状态无关；半衰期是统计规律，对个别、少数原子无意义.
例3 静止的原子核X，自发发生反应X→Y＋Z，分裂成运动的新核Y和Z，同时产生一对彼此向相反方向运动的光子，光子的能量均为E.已知X、Y、Z的质量分别为m1、m2、m3，真空中的光速为c，求： (1)反应放出的核能ΔE； (2)新核Y的动能EkY.
解析 (1)由题知，质量亏损Δm＝m1－m2－m3 由爱因斯坦质能方程：ΔE＝Δmc， 得：释放的核能ΔE＝(m1－m2－m3)c (2)由动量守恒定律知，初状态总动量为零
则末状态两个新核的动量大小相等，方向相反，有：
22
4
1
1
0
m2v2＝m3v3
12pEkYm3又由Ek＝mv＝知，＝
22mEkZm2由能量守恒得：新核Y的动能
2
m32
EkY＝[(m1－m2－m3)c－2E].
m2＋m3
答案 (1)(m1－m2－m3)c (2)
2
m3
m2＋m3
[(m1－m2－m3)c－2E]
2
变式训练 7.一静止的
238
92
U核经α衰变成为
234
90
Th核，释放出的总动能为4.27 MeV.问此衰变后
234
90
Th
核的动能为多少MeV(保留1位有效数字)? 答案 0.07 MeV