2020届全国卷高三理综物理基础复习 原子物理

2020届高三理综物理基础复习讲义

《原子物理》

一、高频考点：

1.氢原子光谱（I） 2.原子核的组成、放射性、原子核的衰变、半衰期（I） 3.核反应方程（I） 4.质量亏损（I） 5.裂变反应（I） 6.光电效应（I） 7.爱因斯坦光电效应方程（I） 二、必备知识： 1.光电效应现象

在光的照射下，金属中的电子从表面逸出的现象，发射出来的电子叫光电子 2.光电效应规律

(1)每种金属都有一个极限频率，入射光的频率必须大于等于这个极限频率才能产生光电效应.光电效应中的“光”不是特指可见光，也包括不可见光

(2)光电子的最大初动能与入射光的强度无关，只随入射光频率的增大而增大, 光电子不是光子，而是电子

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(3)光电效应的发生几乎是瞬时的，一般不超过109 s.

(4)当入射光的频率大于极限频率时，饱和光电流的大小与入射光的强度成正比 3.爱因斯坦光电效应方程

(1)光子说：在空间传播的光不是连续的，而是一份一份的，每一份叫做一个光子，光子的能量ε＝ hν .

(2)逸出功W0：电子从金属中逸出所需做功的最小值 ,逸出功的大小由金属本身决定，与入射光无关. .

(3)最大初动能：发生光电效应时，金属表面上的电子吸收光子后克服原子核的引力逸出时所具有的动能的最大值.

(4)光电效应方程

表达式：hv?12mv?W 2极限频率：图线与V轴交点的橫坐标v0 逸出功：图线与EK轴交点的纵坐标的值W 普朗克常量：图线的斜率 4.遏止电压 eU?12mv?hv?W 2遏止电压与入射光的强度无关;入射光的频率越大，遏止电压越大。 5.光的波粒二象性 光同时具有波动性和粒子性

光的干涉、衍射实验表明，光具有波动性;光电效应、康普顿效应均表明光具有粒子性

(1)个别光子的作用效果往往表现为粒子性；大量光子的作用效果往往表现为波动性． (2)频率越低波动性越显著；频率越高粒子性越显著

(3)光在传播过程中往往表现出波动性；在与物质发生作用时，往往表现为粒子性． 6.α粒子散射实验的结果

（1）绝大多数α粒子穿过金箔后仍沿原来方向前进 （2）少数α 粒子发生了较大的偏转．

（3）极少数α粒子的偏转超过90°． （4）极少数有的甚至几乎达到180 °． 7.卢瑟福原子的核式结构模型

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在原子的中心有一个很小的核，叫做原子核．原子的所有正电荷和几乎所有质量都集中在原子核里．带负电的电子在核外绕着核旋转．

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原子核直径的数量级为1015m,原子直径的数量级为1010m, 8.原子核的组成：

9.原子跃迁 能级越高，动能越小，势能越大，总能量越大 （1）从低能级向高能级跃迁

若提供能量的是光子，该光子的能量要满足hν＝E高－E低 若提供能量的是高速运动的自由电子，提供能量大于或等于E高－E低时都能被氢原子吸收，多余部分返还给自由电子作为动能．

当光子能量大于或等于13.6 eV时，也可以被处于基态氢原子吸收，使氢原子电离；当氢原子吸收的光子能量大于13.6 eV时，氢原子电离后，电子具有一定的初动能． (2)从高能级向低能级跃迁： 以光子的形式向外辐射能量，所辐射的光子能量恰等于发生跃迁时的两能级间的能量差 10.原子光谱 每种原子都有自己特定的光谱，因而原子光谱被称为原子的指纹。

12N?Cn?n(n?1)2一群氢原子处于量子数为n的激发态时，可能辐射出的光谱的条数为： 11.三种射线

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15.核反应的四种类型

裂变：原子弹、核反应堆、核电站

聚变： 氢弹、太阳内部和许多恒星内部都进行着剧烈的热核反应． 重核裂变和轻核聚变都有质量的亏损，都能放出巨大能量

16.核力：一种区别于电场力和万有引力之外的只作用在核子之间的力。在约0.5×10-15m~2×10-15m的距离内主要表现为引力。大于2×10-15m就迅速减小到零；在小于0.5×10-15m又迅速转变为强大的斥力使核子不能融合在一起。

17.爱因斯坦质能方程：E=mc2 ΔE=Δmc2 Δm：亏损质量；ΔE：释放的能量。

三、近几年高考真题训练：

1.(全国高考2018年II卷)用波长为300 nm的光照射锌板，电子逸出锌板表面的最大初动能为1.2810-19 J。已知普朗克常量为6.6310-34 J·s，真空中的光速为3.00使锌产生光电效应的单色光的最低频率约为（ ）

A. 1

1014 Hz B. 8

1014 Hz C. 2

1015 Hz D. 8

108 m·s-1，能

1015 Hz ，产生了第一

2.(全国高考2018年III卷)1934年，约里奥-居里夫妇用α粒子轰击铝核个人工放射性核素X：

。X的原子序数和质量数分别为

A. 15和28 B. 15和30 C. 16和30 D. 17和31

3. (全国高考2017年I卷)大科学工程“人造太阳”主要是将氘核聚变反应释放的能量用

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223123来发电。氘核聚变反应方程是1H?1H→2He?0n。已知1H的质量为2.013 6 u，2He的质量

为3.015 0 u，0n的质量为1.008 7 u，1 u=931 MeV/c2。氘核聚变反应中释放的核能约为

A．3.7 MeV B．3.3 MeV C．2.7 MeV D．0.93 MeV 4. (全国高考2017年II卷)一静止的铀核放出一个α粒子衰变成钍核，衰变方程为

238921U?234904Th?2He。下列说法正确的是

A．衰变后钍核的动能等于α粒子的动能

B．衰变后钍核的动量大小等于α粒子的动量大小

C．铀核的半衰期等于其放出一个α粒子所经历的时间

D．衰变后α粒子与钍核的质量之和等于衰变前铀核的质量

5.(全国高考2017年II卷)(多选)在光电效应实验中，分别用频率为νa、νb的单色光a、b 照射到同种金属上，测得相应的遏止电压分别为Ua和Ub、光电子的最大初动能分别为Eka和Ekb。h为普朗克常量。下列说法正确的是

A．若νa>νb，则一定有Uaνb，则一定有Eka>Ekb

C．若Uaνb，则一定有hνa–Eka>hνb–Ekb

6.(全国高考2016年I卷)(多选)现用一光电管进行光电效应的实验，当用某一频率的光入射时，有光电流产生。下列说法正确的是

A．保持入射光的频率不变，入射光的光强变大，饱和光电流变大 B．入射光的频率变高，饱和光电流变大

C．入射光的频率变高，光电子的最大初动能变大

D．保持入射光的光强不变，不断减小入射光的频率，始终有光电流产生 E．遏止电压的大小与入射光的频率有关，与入射光的光强无关

7.(全国高考2016年II卷)在下列描述核过程的方程中，属于?衰变的是 ，属于?衰变的是 ，属于裂变的是 ，属于聚变的是 ．（填正确答案标号）

140320A．14 B．326C?7N+?1e 15P?16S+?1e

C．23892U?234904Th+2He

4171D．147N+2He?8O+1H 241F．31H+1H?2He+0n

1140941E．23592U+0n?54Xe+38Sr+20n

四、巩固提升： 1．(2018·茂名模拟)用一束紫外线照射某金属时不能发生光电效应，可能使该金属发生光电效应的措施是( )

A．改用红光照射 B．改用X射线照射

C．改用强度更大的原紫外线照射 D．延长原紫外线的照射时间 2．(2018·江苏苏锡常镇四市调研)如图所示为研究光电效应现象的实验，电路中所有元件完好，当光照射到光电管上时，灵敏电流计中没有电流通过，可能的原因是( )

A．入射光强度较弱 B．入射光波长太长 C．电源电压太高 D．光照射时间太短 3.(2018·南昌十所省重点中学模拟)下列说法正确的是( )

A．光子像其他粒子一样，不但具有能量，也具有动量 B．比结合能越大，原子核越不稳定 C．将由放射性元素组成的化合物进行高温分解，会改变放射性元素的半衰期

D．原子核的质量大于组成它的核子的质量之和，这个现象叫做质量亏损

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4.(2018·哈尔滨六中模拟)静止在匀强电场中的碳14原子核，某时刻放射的某种粒子与反冲核的初速度方向均与电场方向垂直，且经过相等的时间后形成的轨迹如图所示(a、b表示长度)．那么碳14的核反应方程可能是( )

41014C→0e＋14B A.14B． 6C→2He＋ 4Be 561 14014212

C. D．14 6C→1H＋ 5B 6C→－1e＋ 7N

5.在垂直于纸面的匀强磁场中，有一原来静止的原子核，该核衰变后，放出的带电粒子和反冲核的运动轨迹分别如图中a、b所示，由图可以判定( )

A．该核发生的是α衰变 B．该核发生的是β衰变

C．磁场方向一定垂直纸面向里 D．磁场方向一定垂直纸面向外 6．(2015·高考北京卷)下列核反应方程中，属于α衰变的是( )

14171238U→234Th＋4He A. 7N＋4B． 922He→ 8O＋1H 9022341234234C.1H＋1H→2He＋0n D． 90Th→ 91Pa＋0－1e 7．(2015·高考广东卷(多选)科学家使用核反应获取氚，再利用氘和氚的核反应获得能量，核

4He＋3H＋4.9 MeV和2H＋3H→4He＋X＋17.6 MeV，下列表述正反应方程分别为：X＋Y→21112

确的有( )

A．X是中子 B．Y的质子数是3，中子数是6 C．两个核反应都没有质量亏损 D．氘和氚的核反应是核聚变反应

8．(多选)在花岗岩、大理石等装饰材料中，都不同程度地含有放射性元素，下列有关放射性元素的说法中正确的是( )

A．β射线与γ射线一样都是电磁波，但穿透本领远比γ射线弱

B．氡的半衰期为3.8天，4个氡原子核经过7.6天后就一定只剩下1个氡原子核 238U衰变成206Pb要经过6次β衰变和8次α衰变 C. 92 82

D．放射性元素发生β衰变时所释放的电子是原子核内的中子转化为质子时产生的 9．(2018·滕州模拟)关于下列四幅图说法正确的是( )

A．玻尔原子理论的基本假设认为，电子绕核运行轨道的半径是任意的

B．光电效应实验产生的条件为：光强大于临界值

C．电子束通过铝箔时的衍射图样证实了运动电子具有波动性

D．发现少数α粒子发生了较大偏转，说明金原子质量大而且很坚硬

10．如图为氢原子能级的示意图，现有大量的氢原子处于n＝4的激发态，当向低能级跃迁时辐射出若干不同频率的光．关于这些光，下列说法正确的是( )

A．最容易表现出衍射现象的光是由n＝4能级跃迁到n＝1能级产生的 B．频率最小的光是由n＝2能级跃迁到n＝1能级产生的 C．这些氢原子总共可辐射出3种不同频率的光

D．用n＝2能级跃迁到n＝1能级辐射出的光照射逸出功为6.34 eV的金属铂能发生光电效应 11．(多选)(2018·周口模拟)在下列关于近代物理知识的说法中，正确的是( )

A．玻尔理论可以成功解释氢原子的光谱现象

B．氢原子的核外电子从半径较小的轨道跃迁到半径较大的轨道时，原子的能量增大 C．β射线为原子的核外电子电离后形成的电子流

D．铀元素的半衰期为T，当温度发生变化时，铀元素的半衰期也发生变化 12．(多选)(2018·河北邯郸模拟)下列说法正确的是( )

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