小題精練17 光電效應(yīng) 波爾能級(jí) 核反應(yīng) 核能

小題精練17光電效應(yīng)波爾能級(jí)核反應(yīng)核能公式、知識(shí)點(diǎn)回顧（時(shí)間：5分鐘）一、光電效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)規(guī)律1．光電效應(yīng)在光的照射下金屬中的電子從金屬表面逸出的現(xiàn)象，叫做光電效應(yīng)，發(fā)射出來的電子叫做光電子．2．實(shí)驗(yàn)規(guī)律(1)每種金屬都有一個(gè)極限頻率．(2)光子的最大初動(dòng)能與入射光的強(qiáng)度無關(guān)，只隨入射光的頻率增大而增大．(3)光照射到金屬表面時(shí)，光電子的發(fā)射幾乎是瞬時(shí)的．(4)光電流的強(qiáng)度與入射光的強(qiáng)度成正比．3．遏止電壓與截止頻率(1)遏止電壓：使光電流減小到零的反向電壓Uc.(2)截止頻率：能使某種金屬發(fā)生光電效應(yīng)的最小頻率叫做該種金屬的截止頻率(又叫極限頻率)．不同的金屬對(duì)應(yīng)著不同的極限頻率．(3)逸出功：電子從金屬中逸出所需做功的最小值，叫做該金屬的逸出功．二、光電效應(yīng)方程和Ek－ν圖象1．光子說愛因斯坦提出：空間傳播的光不是連續(xù)的，而是一份一份的，每一份稱為一個(gè)光子，光子具有的能量與光的頻率成正比，即：ε＝hν，其中h＝6.63×10－34J·s.2．光電效應(yīng)方程(1)表達(dá)式：hν＝Ek＋W0或Ek＝hν－W0.(2)物理意義：金屬中的電子吸收一個(gè)光子獲得的能量是hν，這些能量的一部分用來克服金屬的逸出功W0，剩下的表現(xiàn)為逸出后電子的最大初動(dòng)能Ek＝12mv2.3．由Ek－ν圖象可以得到的信息(1)極限頻率：圖線與ν軸交點(diǎn)的橫坐標(biāo)νc.(2)逸出功：圖線與Ek軸交點(diǎn)的縱坐標(biāo)的絕對(duì)值E＝W0.(3)普朗克常量：圖線的斜率k＝h.三、玻爾理論的理解與計(jì)算1．定態(tài)：原子只能處于一系列不連續(xù)的能量狀態(tài)中，在這些能量狀態(tài)中原子是穩(wěn)定的，電子雖然繞核運(yùn)動(dòng)，但并不向外輻射能量．2．躍遷：原子從一種定態(tài)躍遷到另一種定態(tài)時(shí)，它輻射或吸收一定頻率的光子，光子的能量由這兩個(gè)定態(tài)的能量差決定，即hν＝Em－En.(h是普朗克常量，h＝6.63×10－34J·s)3．軌道：原子的不同能量狀態(tài)跟電子在不同的圓周軌道繞核運(yùn)動(dòng)相對(duì)應(yīng)．原子的定態(tài)是不連續(xù)的，因此電子的可能軌道也是不連續(xù)的．4．氫原子的能級(jí)、能級(jí)公式(1)氫原子的能級(jí)圖(2)氫原子的能級(jí)和軌道半徑①氫原子的能級(jí)公式：En＝n12E1(n＝1,2,3，…)，其中E1為基態(tài)能量，其數(shù)值為E1＝－13.6eV.②氫原子的半徑公式：rn＝n2r1(n＝1,2,3，…)，其中r1為基態(tài)半徑，又稱玻爾半徑，其數(shù)值為r1＝0.53×10－10m.四、原子核的衰變1．原子核的衰變(1)原子核放出α粒子或β粒子，變成另一種原子核的變化稱為原子核的衰變．(2)分類α衰變：AZX→AZ－－24Y＋42Heβ衰變：AZX→Z＋A1Y＋－01e2．三種射線的成分和性質(zhì)名稱構(gòu)成符號(hào)電荷量質(zhì)量電離貫穿能力本領(lǐng)α射線氦核24He＋2e4u最強(qiáng)最弱β射線電子－10e－e1u較強(qiáng)較強(qiáng)1837γ射線光子γ00最弱最強(qiáng)3.對(duì)半衰期的理解(1)根據(jù)半衰期的概念，可總結(jié)出公式1t1tN余＝N原2，m余＝m原2ττ式中N原、m原表示衰變前的放射性元素的原子核數(shù)和質(zhì)量，N余、m余表示衰變后的放射性元素的原子核數(shù)和質(zhì)量，t表示衰變時(shí)間，τ表示半衰期．(2)影響因素：放射性元素衰變的快慢是由原子核內(nèi)部因素決定的，與原子所處的物理狀態(tài)(如溫度、壓強(qiáng))或化學(xué)狀態(tài)(如單質(zhì)、化合物)無關(guān)．六、核反應(yīng)類型及核反應(yīng)方程類型可控性核反應(yīng)方程典例衰變?chǔ)了プ冏园l(fā)23892U→23490Th＋24Heβ衰變自發(fā)23490Th→23491Pa＋－01e147N＋24He→178O＋11H(盧瑟福發(fā)現(xiàn)質(zhì)子)24He＋49Be→126C＋01n(查德威克發(fā)現(xiàn)中子)人工轉(zhuǎn)變?nèi)斯た刂?713Al＋約里奧－居里夫婦發(fā)現(xiàn)24He→1530P＋01n放射性同位素，同時(shí)發(fā)1530P→1430Si＋0＋現(xiàn)正電子1e重核裂變比較容易進(jìn)行23592U＋01n→14456Ba＋3689Kr＋301n人工控制23592U＋01n→13654Xe＋3890Sr＋1001n輕核聚變目前無法控制12H＋13H→24He＋01n七、核力與核能的計(jì)算1．應(yīng)用質(zhì)能方程解題的流程圖書寫核反應(yīng)方程→計(jì)算質(zhì)量虧損 m→利用 E＝ mc2計(jì)算釋放的核能(1)根據(jù) E＝ mc2計(jì)算，計(jì)算時(shí) m的單位是“kg”，c的單位是“m/s”， E的單位是“J”．(2)根據(jù)E＝m×931.5MeV計(jì)算．因1原子質(zhì)量單位(u)相當(dāng)于931.5MeV的能量，所以計(jì)算時(shí)m的單位是“u”，E的單位是“MeV”．2．利用質(zhì)能方程計(jì)算核能時(shí)，不能用質(zhì)量數(shù)代替質(zhì)量進(jìn)行計(jì)算．【例題】（2023?和平區(qū)二模）圖像可以直觀地反映物理量之間的關(guān)系，如圖所示，甲圖是光電管中光電流與電壓關(guān)系圖像，乙圖是c、d兩種金屬遏止電壓與入射光頻率之間的關(guān)系圖像，丙圖是放射性元素氡的質(zhì)量和初始時(shí)質(zhì)量比值與時(shí)間之間的關(guān)系圖像，丁圖是原子核的比結(jié)合能與質(zhì)量數(shù)之間關(guān)系圖像，下列判斷正確的是（ ）A．甲圖中，a光的波長大于b光的波長B．乙圖中，金屬c的逸出功小于金屬d的逸出功C．丙圖中，每過3.8天要衰變掉質(zhì)量相同的氡D．丁圖中，質(zhì)量數(shù)越大原子核越穩(wěn)定難度：★★☆ 建議時(shí)間：25分鐘 正確率： /15（2023?南關(guān)Φ區(qū)校級(jí)模擬）物理學(xué)中有很多關(guān)于“通量”的概念，如磁通量，λ輻射通量等，其中輻射通量表示單位時(shí)間內(nèi)通過某一截面的輻射能，其單位為J/s，波長為的平行光垂直照射在面積為S的紙板上，已知該束光單位體積內(nèi)的光子數(shù)為n，光速為c，普朗克常量為h，則該束光的輻射通量為（）32（2023?廣州一模）如圖，放映電影時(shí)，強(qiáng)光照在膠片上，一方面，將膠片上的“影”投到屏幕上；另一方面，通過聲道后的光照在光電管上，隨即產(chǎn)生光電流，喇叭發(fā)出與畫面同步的聲音.電影實(shí)現(xiàn)聲音與影像同步，主要應(yīng)用了光電效應(yīng)的下列哪一條規(guī)律（）A．光電效應(yīng)的發(fā)生時(shí)間極短，光停止照射，光電效應(yīng)立即停止B．入射光的頻率必須大于金屬的極限頻率，光電效應(yīng)才能發(fā)生C．光電子的最大初動(dòng)能與入射光的強(qiáng)度無關(guān)，只隨著入射光的頻率增大而增大D．當(dāng)入射光的頻率大于極限頻率時(shí)，光電流的強(qiáng)度隨入射光的強(qiáng)度增大而增大（2023?鄭州模擬）用光電管探究光電效應(yīng)規(guī)律的實(shí)驗(yàn)中，當(dāng)用不同頻率的光照射兩種光電管的陰極時(shí)，得到的遏止電壓UC與入射光的頻率ν的關(guān)系分別為圖中a、b圖線所示。由圖中數(shù)據(jù)可知（）A．11＞ 22B．11＜ 22 = 1C．普朗克常量h 1D．a(chǎn)圖線對(duì)應(yīng)的陰極材料的逸出功為W0＝eU2（2023?沛縣校級(jí)模擬）氫原子從高能級(jí)向低能級(jí)躍遷時(shí)，會(huì)產(chǎn)生四種頻率的可見光，其光譜如圖1所示。氫原子從能級(jí)6躍遷到能級(jí)2產(chǎn)生可見光Ⅰ，從能級(jí)3躍遷到能級(jí)2產(chǎn)生可見光Ⅱ。用同一雙縫干涉裝置研究兩種光的干涉現(xiàn)象，得到如圖2和圖3所示的干涉條紋。用兩種光分別照射如圖4所示的實(shí)驗(yàn)裝置，都能產(chǎn)生光電效應(yīng)。下列說法正確的是（ ）A．圖1中的Hα對(duì)應(yīng)的是ⅠB．圖2中的干涉條紋對(duì)應(yīng)的是ⅡC．Ⅰ的光子動(dòng)量小于Ⅱ的光子動(dòng)量D．P向a移動(dòng)，電流表示數(shù)為零時(shí)Ⅰ對(duì)應(yīng)的電壓表示數(shù)比Ⅱ的大5.（2024?甘肅模擬）2023年8月24日，日本政府正式向海洋排放福島第一核電站的核污水。核8408482為c，02100E1206E2XE3的結(jié)合能為，的結(jié)合能為，的結(jié)合能為，已知光在真空中的傳播速度A．82206）的比結(jié)合能小于842100的比結(jié)合能．該核反應(yīng)過程中放出的能量＝﹣C．該核反應(yīng)過程中的質(zhì)量虧損可以表示為m＝Qc2D．衰變過程中放出的光子是因?yàn)樾略雍藦母吣芗?jí)向低能級(jí)躍遷產(chǎn)生的h6.（2023?青羊區(qū)校級(jí)模擬）科學(xué)研究發(fā)現(xiàn)，钚（Pu）是一種具有放射性的超鈾元素，其衰變方，該衰變過程中產(chǎn)生的光子照射到逸出功為W0的金屬上，逸出光電程為239→X4子的最大初動(dòng)能為。已知普朗克常量為，下列說法正確的是（）A．X原子核中含有92個(gè)中子C．衰變產(chǎn)生的γ光子的頻率為 0?0D．钚（Pu）核的比結(jié)合能大于X原子核的比結(jié)合能（2023?海淀區(qū)二模）氫原子在可見光區(qū)的4條特征譜線是玻爾理論的實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)。如圖所示，這4條特征譜線（記作Hα、Hβ、Hγ和Hδ）分別對(duì)應(yīng)著氫原子從n＝3、4、5、6能級(jí)向n＝2能級(jí)的躍遷，下面4幅光譜圖中，合理的是（選項(xiàng)圖中長度標(biāo)尺的刻度均勻分布，刻度值從左至右增大）（ ）A．B．C．D．（2023?南通模擬）如圖所示，用某頻率的光照射光電管，研究飽和電流的影響因素，則（）A．電源的左端為負(fù)極B．換更高頻率的光照射，電流表示數(shù)一定增大C．滑動(dòng)變阻器滑片移至最左端，電流表示數(shù)為零D．滑動(dòng)變阻器滑片向右移的過程中，電流表示數(shù)可能一直增大（2023?浙江ω模擬）如圖所示，虛線圓的半徑為R，某激光器的一端固定于圓λ心O點(diǎn)，且繞O點(diǎn)以角速度轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)動(dòng)過程中從激光器的另一端連續(xù)發(fā)出功率為P、波長為的細(xì)束激光（不計(jì)光束截面積），在虛線圓某處固定一弧形接收屏，該接收屏沿虛線圓的長度為l。已知普朗克常數(shù)為h，激光傳播的速度為c，則在激光器轉(zhuǎn)動(dòng)一周的過程中，接收屏接收到的光子數(shù)為（）A．? B．? C．? D．?（2023?重慶模擬）如圖為新型火災(zāi)報(bào)警裝置的核心部件紫外線光電管，所接電源電壓為U，λ的光照射到逸出功為W0的陰極材料K上產(chǎn)生光電子，且光電子能全部火災(zāi)時(shí)產(chǎn)生的波長為到達(dá)陽極A，回路中形成電流I，從而觸發(fā)火災(zāi)報(bào)警器，已知普朗克常量為h，電子的電荷量為e，光速為c。下列說法正確的是（ ）A．火災(zāi)中激發(fā)出光電子的光的頻率為B．陰極K上每秒鐘產(chǎn)生的光電子數(shù)為Ie ?C．光電管陰極接受到光照用于激發(fā)光電子的功率為D．光電子經(jīng)電場(chǎng)加速后到達(dá)A時(shí)的最大動(dòng)能為??（2024?富平縣一模）8月25日，新一代人造太陽“中國環(huán)流三號(hào)”取得重大科研進(jìn)展，首次實(shí)現(xiàn)100萬安培等離子體電流下的高+約束→模式運(yùn)行，再次刷新我國磁約束聚變裝置運(yùn)行紀(jì)錄?？煽睾司圩儗?shí)驗(yàn)的核反應(yīng)方程為21H31H42He+X+17.6MeV，下列說法正確的是（）A．X是質(zhì)子B．該反應(yīng)為鏈?zhǔn)椒磻?yīng)C．4He的結(jié)合能為17.6MeVD．42He的比結(jié)合能比21H的大（2023?廣東模擬）2022年7月，日本政府公布了福島核電站核污染水的排海計(jì)劃，引起了周131 134 137→+ ，它們的半衰期分別為8天、2年和30年，其中銫137的衰變方程為：55 56 ，下列說法正確的是（ ）A．隨著未衰變?cè)雍藬?shù)量的減少，元素的半衰期也變短B．長時(shí)間來看，碘131的放射性危害小于銫137的放射性危害C．銫137衰變時(shí)，衰變產(chǎn)物中的X為中子D．銫137衰變時(shí)會(huì)釋放能量，衰變過程中的質(zhì)量虧損等于X的質(zhì)量（2023?南山區(qū)校級(jí)模擬）幽門螺桿菌很容易誘發(fā)胃腸疾病，臨床上常用的檢測(cè)方法之一是做碳14（146C）呼氣試驗(yàn)。被檢者口服含614C的膠囊后休息等待一段時(shí)間，再用吹氣管向二氧化碳吸收劑中吹氣，通過分析呼氣中標(biāo)記的CO2的含量即可判斷胃中幽門螺桿菌的存在情況。614C的半衰期是5730年，而且大部分是衰變，其衰變方程為614C→X+0e。則下列說法正確的是（）βA．新核X比614C少了一個(gè)中子B．被檢者發(fā)燒時(shí)會(huì)促使β衰變加快，導(dǎo)致檢測(cè)不準(zhǔn) 5730 1 ．若有個(gè)β原子，則經(jīng)過年后就一定會(huì)有個(gè)發(fā)生衰變D．衰變產(chǎn)生的粒子可能是來自于藥物化學(xué)反應(yīng)中得失的電子（2023?石家莊模擬）科學(xué)探究小組使用如圖甲所示的電路圖研究