專題(09)原子物理(原卷版)

專題（09）原子物理（原卷版）【專題考向】在原子物理這一部分內(nèi)容中，主要考查光電效應(yīng)，原子結(jié)構(gòu)、原子核與核能。雖然對(duì)光電效應(yīng)、原子結(jié)構(gòu)原子核與核能的考查頻率比較高，但是在復(fù)習(xí)的過程中，原子的能級(jí)和躍遷也應(yīng)該引起高度的重視。高頻考點(diǎn)：光電效應(yīng)、原子的能級(jí)和躍遷、原子結(jié)構(gòu)原子核與核能?！局R(shí)、方法梳理】1．光電效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)規(guī)律(1)任何一種金屬都有一個(gè)截止頻率，入射光的頻率低于這個(gè)頻率時(shí)不發(fā)生光電效應(yīng)。(2)光電子的最大初動(dòng)能與入射光的強(qiáng)度無關(guān)，只隨入射光頻率的增大而增大。(3)入射光照射到金屬板上時(shí)，光電子的發(fā)射幾乎是瞬時(shí)的，一般不會(huì)超過10－9s。(4)當(dāng)入射光的頻率大于或等于截止頻率時(shí)，飽和光電流的大小與入射光的強(qiáng)度成正比。2．光電效應(yīng)方程(1)光電子的最大初動(dòng)能Ek跟入射光子的能量hν和逸出功W0的關(guān)系為：Ek＝hν－W0。(2)截止頻率νc＝eq\f(W0,h)。3．氫原子能級(jí)圖(1)氫原子能級(jí)圖如圖所示。(2)一群氫原子處于量子數(shù)為n的激發(fā)態(tài)時(shí)，最多可能輻射出的光譜線條數(shù)：N＝Ceq\o\al(2,n)＝eq\f(n(n－1),2)。4．原子核的衰變衰變類型α衰變?chǔ)滤プ兯プ兎匠蘣q\o\al(A,Z)X→eq\o\al(A－4,Z－2)Y＋eq\o\al(4,2)Heeq\o\al(A,Z)X→eq\o\al(A,Z＋1)Y＋eq\o\al(0,－1)e衰變實(shí)質(zhì)2個(gè)質(zhì)子和2個(gè)中子結(jié)合成一整體射出核內(nèi)的一個(gè)中子轉(zhuǎn)化成了一個(gè)質(zhì)子和一個(gè)電子2eq\o\al(1,1)H＋2eq\o\al(1,0)n→eq\o\al(4,2)Heeq\o\al(1,0)n→eq\o\al(1,1)H＋eq\o\al(0,－1)e衰變規(guī)律電荷數(shù)守恒、質(zhì)量數(shù)守恒5．核能(1)原子核的結(jié)合能：克服核力做功，使原子核分解為單個(gè)核子時(shí)吸收的能量，或若干單個(gè)核子在核力的作用下結(jié)合成原子核時(shí)放出的能量。(2)質(zhì)量虧損：原子核的質(zhì)量小于組成它的核子的質(zhì)量之和的現(xiàn)象。注意質(zhì)量數(shù)與質(zhì)量是兩個(gè)不同的概念。(3)質(zhì)能方程：E＝mc2，即一定的能量和一定的質(zhì)量相聯(lián)系，物體的總能量與它的質(zhì)量成正比?！緹狳c(diǎn)訓(xùn)練】1、(多選)利用如圖所示的電路研究光電效應(yīng)現(xiàn)象，其中電極K由金屬鉀制成，其逸出功為2.25eV。用某一頻率的光照射時(shí)，逸出光電子的最大初動(dòng)能為1.50eV，電流表的示數(shù)為I。已知普朗克常量約為6.6×10－34J·s，下列說法正確的是()A．金屬鉀發(fā)生光電效應(yīng)的截止頻率約為5.5×1014HzB．若入射光頻率加倍，光電子的最大初動(dòng)能變?yōu)?.00eVC．若入射光頻率加倍，電流表的示數(shù)變?yōu)?ID．若入射光頻率加倍，遏止電壓的大小將變?yōu)?.25V2、(多選)氫原子光譜如圖甲所示，圖中給出了譜線對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)，氫原子能級(jí)圖如圖乙所示。已知普朗克常量h＝6.63×10－34J·s，已知可見光的頻率范圍約為4.2×1014Hz～7.8×1014Hz，則()A．Hα譜線對(duì)應(yīng)光子的能量小于Hδ譜線對(duì)應(yīng)光子的能量B．圖甲所示Hα、Hβ、Hγ、Hδ四種光均屬于可見光范疇C．Hβ對(duì)應(yīng)光子的能量約為10.2eVD．Hα譜線對(duì)應(yīng)的躍遷是從n＝3能級(jí)到n＝2能級(jí)3、真空中一個(gè)靜止的鐳原子核eq\o\al(228,88)Ra經(jīng)一次α衰變后變成一個(gè)新核Rn，衰變方程為eq\o\al(228,88)Ra→eq\o\al(224,86)Rn＋eq\o\al(4,2)He，下列說法正確的是()A．衰變后eq\o\al(224,86)Rn核的動(dòng)量與α粒子的動(dòng)量相同B．衰變后eq\o\al(224,86)Rn核的質(zhì)量與α粒子的質(zhì)量之和等于衰變前鐳核eq\o\al(228,88)Ra的質(zhì)量C．若鐳元素的半衰期為τ，則經(jīng)過τ的時(shí)間，8個(gè)eq\o\al(228,88)Ra核中有4個(gè)已經(jīng)發(fā)生了衰變D．若鐳元素的半衰期為τ，則經(jīng)過2τ的時(shí)間，2kg的eq\o\al(228,88)Ra核中有1.5kg已經(jīng)發(fā)生了衰變4、(多選)如圖為氫原子光譜在可見光區(qū)域內(nèi)的四條譜線Hα、Hβ、Hγ和Hδ，都是氫原子中電子從量子數(shù)n＞2的能級(jí)躍遷到n＝2的能級(jí)發(fā)出的光，根據(jù)此圖可以判定()A．Hα對(duì)應(yīng)的原子前后能量之差最小B．同一介質(zhì)對(duì)Hα的傳播速度最大C．Hδ光子的動(dòng)量最大D．用Hγ照射某一金屬能發(fā)生光電效應(yīng)，則用Hβ照射同一金屬一定不能產(chǎn)生光電效應(yīng)5、(多選)如圖甲是光電效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)裝置圖，圖乙是光電流與加在陰極K和陽極A上的電壓的關(guān)系圖象，下列說法正確的是()A．由圖線①、③可知在光的顏色不變的情況下，入射光越強(qiáng)，飽和光電流越大B．由圖線①、②、③可知對(duì)某種確定的金屬來說，其遏止電壓與入射光的頻率有關(guān)C．遏止電壓越大，說明從該金屬中逸出的光電子的最大初動(dòng)能越大D．不論哪種顏色的入射光，只要光足夠強(qiáng)，就能發(fā)生光電效應(yīng)6、在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，一個(gè)原來靜止的原子核，由于衰變放射出某種粒子，結(jié)果得到一張兩個(gè)相切圓1和2的徑跡照片如圖所示，已知兩個(gè)相切圓半徑分別為r1、r2，則下列說法正確的是()A．原子核可能發(fā)生α衰變，也可能發(fā)生β衰變B．徑跡2可能是衰變后新核的徑跡C．若衰變方程是eq\o\al(238,92)U→eq\o\al(234,90)Th＋eq\o\al(4,2)He，則衰變后新核和射出的粒子的動(dòng)能之比為117∶2D．若衰變方程是eq\o\al(238,92)U→eq\o\al(234,90)Th＋eq\o\al(4,2)He，則r1：r2＝1∶457、關(guān)于物理學(xué)家和他們對(duì)物理學(xué)的貢獻(xiàn)，下列說法正確的是()A．愛因斯坦提出了光的電磁說B．麥克斯韋預(yù)言并證實(shí)了電磁波的存在C．玻爾建立了量子理論，并成功解釋了各種原子的發(fā)光原理D．盧瑟福根據(jù)α粒子散射實(shí)驗(yàn)的結(jié)果提出了原子的核式結(jié)構(gòu)模型8、下列現(xiàn)象中，原子核結(jié)構(gòu)發(fā)生了改變的是()A．氫氣放電管發(fā)出可見光 B．β衰變放出β粒子C．α粒子散射現(xiàn)象 D．光電效應(yīng)現(xiàn)象9、下列說法正確的是()A．原子核的結(jié)合能越大，原子核越穩(wěn)定B．β衰變釋放出電子，說明原子核內(nèi)有電子C．氡的半衰期為3.8天，8個(gè)氡原子核經(jīng)過7.6天后剩下2個(gè)氡原子核D．用頻率為ν的入射光照射光電管的陰極，遏止電壓為Uc，改用頻率為2ν的入射光照射同一光電管，遏止電壓大于2Uc10、關(guān)于原子物理知識(shí)，下列說法正確的是()A．升高放射性物質(zhì)的溫度，其半衰期變短B．發(fā)生光電效應(yīng)現(xiàn)象時(shí)，增大入射光的頻率，同一金屬的逸出功變大C．eq\o\al(237,93)Np經(jīng)過7次α衰變和5次β衰變后變成eq\o\al(209,83)BiD．根據(jù)玻爾理論，氫原子向低能級(jí)躍遷時(shí)只放出符合兩能級(jí)能量差的光子11、氫原子的能級(jí)公式為En＝eq\f(1,n2)E1(n＝1，2，3…)，其中基態(tài)能量E1＝－13.6eV，能級(jí)圖如圖所示。大量氫原子處于量子數(shù)為n的激發(fā)態(tài)，由這些氫原子可能發(fā)出的所有光子中，頻率最大的光子能量為－0.96E1，則n和可能發(fā)出的頻率最小的光子能量分別為()A．n＝5，0.54eV B．n＝5，0.31eVC．n＝4，0.85eV D．n＝4，0.66eV12、用金屬銣為陰極的光電管觀測(cè)光電效應(yīng)現(xiàn)象，實(shí)驗(yàn)裝置示意圖如圖甲所示，實(shí)驗(yàn)中測(cè)得銣的遏止電壓Uc與入射光頻率ν之間的關(guān)系如圖乙所示，圖線與橫軸交點(diǎn)的橫坐標(biāo)為5.15×1014Hz.已知普朗克常量h＝6.63×10－34J·s。則下列說法中正確的是()A．欲測(cè)遏止電壓，應(yīng)選擇電源左端為正極B．當(dāng)電源左端為正極時(shí)，滑動(dòng)變阻器的滑片向右滑動(dòng)，電流表的示數(shù)持續(xù)增大C．增大照射光的強(qiáng)度，產(chǎn)生的光電子的最大初動(dòng)能一定增大D．如果實(shí)驗(yàn)中入射光的頻率ν＝7.00×1014Hz，則產(chǎn)生的光電子的最大初動(dòng)能