高三物理光電效應(yīng)1

1、 要澄清一些易混淆的概念，如“光子”“光電子”“光子的能量”“入射光的強(qiáng)度”“光電子的動(dòng)能”與“光電子的最大初動(dòng)能”等，這對(duì)理解光電效應(yīng)的規(guī)律具有重要意義。 1.“光子”與“光電子” 光子是指光在空間傳播時(shí)的每一份能量(即能量是不連續(xù)的)，光子不帶電，是微觀領(lǐng)域中的一種粒子；而光電子是金屬表面受到光照時(shí)發(fā)射出來的電子，因此其本質(zhì)就是電子。 2.“光子的能量”與“入射光的強(qiáng)度” 光子的能量是一份一份的，每一份的能量為=h，其大小由光的頻率決定；而入射光的強(qiáng)度是指單位時(shí)間內(nèi)入射光中包含光子數(shù)的多少，入射光的強(qiáng)度可表示為I=nh，其中n為單位時(shí)間內(nèi)的光子數(shù)。 3.“光電子的最大初動(dòng)能”與“光電子的動(dòng)

2、能”光照射到金屬表面時(shí)，電子吸收光子的能量，只需克服原子核的引力做功就能從金屬表面逸出，那么這些光電子具有最大初動(dòng)能，其值為Ek=h-W0(式中W0為金屬的逸出功)。而不從金屬表面發(fā)射的光電子，在逸出的過程中損失的能量會(huì)更多，所以此時(shí)光電子的動(dòng)能Ekn)，均可使原子發(fā)生能級(jí)躍遷。 5.躍遷時(shí)電子動(dòng)能、原子勢(shì)能與原子能量的變化 當(dāng)軌道半徑減小時(shí)，庫侖引力做正功，原子的電勢(shì)能Ep減小，電子動(dòng)能增大，原子能量減小。反之，軌道半徑增大時(shí)，原子電勢(shì)能增大，電子動(dòng)能減小，原子能量增大。要點(diǎn)四 氫原子能級(jí)躍遷特別提醒： 原子在各能級(jí)間躍遷時(shí)，所吸收的光子的能量只能等于兩能級(jí)間的能級(jí)差。原子電離時(shí)所吸收的光子

3、的能量可以大于或等于某一能級(jí)的能量絕對(duì)值，即EE-En。 2.衰變：衰變是伴隨著衰變或衰變同時(shí)發(fā)生的，衰變不改變?cè)雍说碾姾蓴?shù)和質(zhì)量數(shù)。其實(shí)質(zhì)是放射性原子核在發(fā)生衰變或衰變過程中，產(chǎn)生的新核由于具有過多的能量(核處于激發(fā)態(tài))而輻射出光子。要點(diǎn)五 核反應(yīng)類型1.衰變和衰變的比較衰變類型衰變衰變衰變方程衰變實(shí)質(zhì)2個(gè)質(zhì)子和2個(gè)中子結(jié)合成一個(gè)整體射出中子轉(zhuǎn)化為質(zhì)子和電子衰變規(guī)律電荷數(shù)守恒、質(zhì)量數(shù)守恒特別提醒： (1)核反應(yīng)過程一般都是不可逆的，所以核反應(yīng)方程只能用單向箭頭表示反應(yīng)方向，不能用等號(hào)連接。 (2)核反應(yīng)的生成物一定要以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)，不能憑空只依據(jù)兩個(gè)守恒規(guī)律杜撰出生成物來寫核反應(yīng)方程。 (3

4、)核反應(yīng)方程遵循質(zhì)量數(shù)守恒而不是質(zhì)量守恒；遵循電荷數(shù)守恒。3.核反應(yīng)四種類型比較 4.半衰期 用N0、m0分別表示衰變前的原子核數(shù)目和質(zhì)量，N、m分別表示衰變后剩余的原子核的數(shù)目和質(zhì)量，為半衰期，t表示衰變過程所經(jīng)歷的時(shí)間，則 2.核能的產(chǎn)生 (1)重核裂變：某些重核分裂成中等質(zhì)量的核的反應(yīng)過程，同時(shí)釋放大量的核能。要使鈾235發(fā)生鏈?zhǔn)椒磻?yīng)以持續(xù)地輸出能量，鈾塊的體積應(yīng)大于它的臨界體積。 重核的裂變：如 應(yīng)用：原子彈、核反應(yīng)堆 (2)輕核聚變：某些輕核結(jié)合成質(zhì)量較大的核的反應(yīng)過程，同時(shí)釋放出大量的核能，要想使氘核和氚核結(jié)合成氦核，必須達(dá)到幾百萬度以上的高溫，因此聚變反應(yīng)又叫熱核反應(yīng)。 輕核的聚

5、變：如 。 應(yīng)用：氫彈、可控?zé)岷朔磻?yīng)。要點(diǎn)六 核能的產(chǎn)生和計(jì)算特別提醒： (1)質(zhì)量數(shù)與質(zhì)量是兩個(gè)不同的概念。核反應(yīng)中質(zhì)量數(shù)、電荷數(shù)都守恒，但核反應(yīng)中依然有質(zhì)量虧損。 (2)愛因斯坦的質(zhì)能方程反映了原子核質(zhì)量虧損和釋放出核能這兩種現(xiàn)象之間的聯(lián)系，并不表示質(zhì)量和能量之間的轉(zhuǎn)變關(guān)系(即：核反應(yīng)中的質(zhì)量虧損，并不是這部分質(zhì)量消失或質(zhì)量轉(zhuǎn)化為能量)。質(zhì)量虧損也不是核子個(gè)數(shù)的減少，核反應(yīng)中核子的個(gè)數(shù)是不變的。 (3)質(zhì)量虧損并不否定質(zhì)量守恒定律。 1.核能的計(jì)算方法 (1)根據(jù)愛因斯坦質(zhì)能方程列式計(jì)算：即E=mc2 (m的單位:kg)。 (2)根據(jù)1原子質(zhì)量單位(u)相當(dāng)于931.5兆電子伏能量，則E=

6、m931.5 MeV(m的單位:u,1u=1.660610-27 kg)?！纠?】2009年高考寧夏理綜卷關(guān)于光電效應(yīng)，下列說法正確的是_ (填入選項(xiàng)前的字母，有填錯(cuò)的不得分)。 A.極限頻率越大的金屬材料逸出功越大 B.只要光照射的時(shí)間足夠長(zhǎng)，任何金屬都能產(chǎn)生光電效應(yīng) C.從金屬表面出來的光電子的最大初動(dòng)能越大，這種金屬的逸出功越小 D.入射光的光強(qiáng)一定時(shí)，頻率越高，單位時(shí)間內(nèi)逸出的光電子數(shù)就越多熱點(diǎn)一 光電效應(yīng)A 【解析】逸出功W=h0，W0極限頻率，A正確；只有照射光的頻率大于等于金屬極限頻率0，才能產(chǎn)生光電效應(yīng)現(xiàn)象，B錯(cuò)；由光電效應(yīng)方程Ekm=h-W知，因不確定時(shí)，無法確定Ekm與W的

7、關(guān)系，C錯(cuò)；光強(qiáng)E=nh，越大，E一定，則光子數(shù)n越小，單位時(shí)間內(nèi)逸出的光電子數(shù)就越少，D錯(cuò)?！纠?】1911年盧瑟福依據(jù)粒子散射實(shí)驗(yàn)中少數(shù)粒子發(fā)生了 _(選填“大”或“小”)角度散射現(xiàn)象，提出了原子的核式結(jié)構(gòu)模 型。若用動(dòng)能為1 MeV的粒子轟擊金箔，其速度約為 _m/s。(質(zhì)子和中子的質(zhì)量均為1.6710-27 kg， 1MeV=1106 eV)熱點(diǎn)二 原子結(jié)構(gòu)、粒子散射實(shí)驗(yàn) 【解析】盧瑟福在粒子散射實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)了大多數(shù)粒子沒有大的偏轉(zhuǎn)，少數(shù)發(fā)生了較大的偏轉(zhuǎn)，盧瑟福抓住了這個(gè)現(xiàn)象進(jìn)行分析，提出了原子的核式結(jié)構(gòu)模型； 1 MeV=11061.610-19=(1/2)mv2，解得v=6.9106

8、 m/s。大6.9106【例3】在氫原子光譜中，電子從較高能級(jí)躍遷到n=2能級(jí)發(fā) 出的譜線屬于巴耳末線系。若一群氫原子自發(fā)躍遷時(shí)發(fā) 出的譜線中只有2條屬于巴耳末線系，則這群氫原子自發(fā) 躍遷時(shí)最多可發(fā)出_條不同頻率的譜線。 【解析】由于這群氫原子自發(fā)躍遷發(fā)出的譜線中只有2條屬于巴耳末線系，故可判斷這群氫原子的最高能級(jí)為n=4，畫出氫原子譜線示意圖(如圖3.5-3-2所示)可知，這群氫原子自發(fā)躍遷時(shí)最多可發(fā)出6條不同頻率的譜線。熱點(diǎn)三 氫原子光譜6圖3.5-3-2【例4】(1)天然放射性元素 經(jīng)過_次衰變和_次衰變，最后變成鉛的 同位素_。(填入鉛的三種同位素 、 、 中的一種) (2)放射性元素

9、的原子核在衰變或衰變生成新原子核時(shí)，往往會(huì)同時(shí)伴隨 _輻射。已知A、B兩種放射性元素的半衰期分別為T1和T2，經(jīng)過t=T1T2 時(shí)間后測(cè)得這兩種放射性元素的質(zhì)量相等，那么它們?cè)瓉淼馁|(zhì)量之比 mA:mB=_。熱點(diǎn)四 衰變 半衰期 【解析】(1)設(shè)經(jīng)m次衰變，由質(zhì)量數(shù)守恒239-207=4m,m=8，據(jù)電荷數(shù)守恒，設(shè)經(jīng)n次衰變，94-82=2m-n，所以n=4，鉛的同位素為 。 (2)放射性元素的原子核在發(fā)生衰變、衰變時(shí)，蘊(yùn)藏在核內(nèi)的能量會(huì)釋放出來，使產(chǎn)生的新核處于高能級(jí)，這時(shí)它要向低能級(jí)躍遷，能量以光子的形式輻射出來，因此，射線經(jīng)常是伴隨射線和射線產(chǎn)生的。設(shè)t時(shí)間后放射性元素的質(zhì)量均為m，由衰變

10、規(guī)律知： 。48【例5】2009年高考天津理綜卷下列說法正確的是( ) A. 是衰變方程 B. 是核聚變反應(yīng)方程 C. 是核裂變反應(yīng)方程 D. 是原子核的人工轉(zhuǎn)變方程 【解析】本題考查了幾種核反應(yīng)類型，衰變、聚變、裂變、人工轉(zhuǎn)變的特點(diǎn)要分清，考查學(xué)生的理解能力。A為人工核反應(yīng)，B為核聚變反應(yīng)，C為衰變方程，D為人工轉(zhuǎn)變方程，故B、D正確。B D熱點(diǎn)五 核反應(yīng)方程【例6】天文學(xué)家測(cè)得銀河系中氦的含量約為25%。有關(guān)研究表明，宇宙中氦生成的途徑有兩條： 一是在宇宙誕生后3分鐘左右生成的；二是在宇宙演化到恒星誕生后，由恒星內(nèi)部的氫核聚變 反應(yīng)生成的。 (1)把氫核聚變反應(yīng)簡(jiǎn)化為4個(gè)氫核( )聚變成氦

11、核( )，同時(shí)放出2個(gè)正電子( )和2個(gè)中微 子e，請(qǐng)寫出該氫核聚變反應(yīng)的方程，并計(jì)算一次反應(yīng)釋放的能量； (2)研究表明，銀河系的年齡約為t=3.81017 s，每秒鐘銀河系產(chǎn)生的能量約為11037 J(即P 11037 J/s)?，F(xiàn)假定該能量全部來自上述氫核聚變反應(yīng)，試估算銀河系中氦的含量(最后結(jié)果 保留一位有效數(shù)字)； (3)根據(jù)你的估算結(jié)果，對(duì)銀河系中氦的主要生成途徑作出判斷。(可能用到的數(shù)據(jù)：銀河系質(zhì)量約為 M31041 kg，原子質(zhì)量單位1u=1.6610-27 kg,1u相當(dāng)于1.510-10 J的能量，電子質(zhì)量me 0.0005 u，氦核質(zhì)量m=4.0026 u，氫核質(zhì)量mp1

12、.0078 u，中微子e質(zhì)量為零)熱點(diǎn)六 核能 【解析】(1) m=4mp-m-2me E=mc2=4.1410-12 J。 (2)m= =6.11039kg 氦的含量/(6.11039)/(1041)2%。 (3)由估算結(jié)果可知，2%遠(yuǎn)小于25的實(shí)際值，所以銀河系中的 氦主要是宇宙誕生后不久生成的?！敬鸢浮?1) 4.1410-12J (2)2 (3)宇宙誕生后不久生成的【例7】一速度為v的高速粒子( )與同方向運(yùn)動(dòng)的氖核 ( )發(fā)生彈性正碰，碰后粒子恰好靜止。求碰撞前 后氖核的速度(不計(jì)相對(duì)論修正)。 熱點(diǎn)七 原子核與動(dòng)量守恒 【解析】設(shè)碰撞前后氖核的速度分別為v0、vt由動(dòng)量守恒和能量守

13、恒，得 m v+mNe v0=mNe vt 其中m:mNe=1:5 解方程組，得 【答案】； BA娛樂 flp271bej “還是張老爺子說得對(duì)，蘇林做了縮頭烏龜，廠子不出三年的工夫就垮了，害得我們的子孫撇家舍業(yè)四處打工，撇下我們這些孤寡老人無人照顧，真是悲哀啊”馬天栓的父親也在，他的話有點(diǎn)煽風(fēng)點(diǎn)火，充滿了火藥味。 “話可不能這么說，我們馬家受蘇家的的恩惠可不少，我們不能蜷著舌根兒說話，廠子垮了與他有什么關(guān)系，又不是他把廠子搞垮的?！瘪R老爺子是馬家最有權(quán)威的人，他的見解就是與眾不同，“你可別說，功夫不負(fù)有心人，人家的女兒小荷已是研究生了，寶根這孩子也一定差不了八年抗戰(zhàn)打敗了小鬼子，蘇林他用了八

14、年的時(shí)間培養(yǎng)了兩個(gè)高材生，我教了一輩子的書，像這樣的家長(zhǎng)我還沒有碰見一個(gè)，蘇林他做到了，真是不容易啊” “可是，他已成了一個(gè)廢人成了生活的累贅，他會(huì)拖累兒女的”張老漢發(fā)出了異議。 “唉！可惜啊可惜！真是好人不得好報(bào)啊”馬老爺子在為蘇林鳴不平。自從我回家的那一刻起，家里便出現(xiàn)了少有的寧靜。父親彎著腰一聲不吭地忙里忙外，母親駝著背默默地跑前跑后，沒有了母親的嘮叨反而讓我不安起來。我知道每個(gè)人都在為我的處境而擔(dān)心，我卻為他們的擔(dān)心而憂慮。這天晚上，母親準(zhǔn)備了一桌飯菜讓我們大家聚一聚，也算是為我重歸故里的一次接風(fēng)。肖燕做好飯菜，由于掛念自己的父母心切，便匆匆忙忙地回娘家去了。我的母親唉聲嘆氣地說：“這樣的兒媳真是打著燈籠也不好找啊這些年苦了我的兒媳?！闭缒赣H所言，如今的家景大不如往前了，我們蘇家上上下下二三十口人，現(xiàn)如今只剩下年邁的父親母親還有大哥和二哥了，聽說大嫂二嫂也分別去了不同的城市照看孫子孫女，熱熱鬧鬧的一大家人就像一窩小鳥為了生計(jì)各飛東西 “唉！古人云：生兒防老，看來這話要改改了”父親一個(gè)人喝著悶酒終于憋出了一句話。 “爹，我們不是回來了嗎，從今以后，我和肖燕哪兒也不去，就留在您身邊侍候您和我娘。”我一邊說一邊給二老夾菜。 “話是這么說，等寶根大了，成了家，