1、1光电效应、原子、原子核i . 知 识 结 构光电效应、原子、原子核知识要点1. 波粒二象性光的粒子性光子说 E=hv h=6.631034 焦秒，称普朗克恒量。光电效应 极限频率爱因斯坦光电效应方程 mv2 = hvW 其中 W 为逸出功， mv2 为光电子最1 1大初动能。2原子结构 电子的发现 粒子散射实验氢原子光谱氢原子的能级结构、能级公式3. 原子核 原子核的组成、放射性、原子核的衰变、半衰期放射性同位素核力、核反应方程结合能、质量亏损裂变反应和聚变反应、裂变反应堆射线的危害和防护建议用时 20 分钟！i i . 典 例 精 讲题型一： 光电效应现象的规律，极限频率、逸出功的概念。例
2、 1.对光电效应的解释，正确的是 A金属内的每个电子可以吸收一个或一个以上的光子，当它积累的动能足够大时，就能逸出金属B如果入射光子的能量小于金属表面的电子克服原子核的引力逸出时需要做的最小功，光电效应便不能发生了2C发生光电效应时，入射光越强，光子的能量就越大，光电子的最大初动能就越大D由于不同金属的逸出功是不相同的，因此使不同金属产生光电效应的入射光的最低频率也不相同Tips：光照射金属时，电子吸收一个的光子的能量后，动能立即增大，如满足光子的能量大于或等于该金属的逸出功即可发生光电效应现象，不需要能量积累。光电子的能量与最大初动能与入射光的强度无关,由入射光的频率决定，可由爱因斯坦光电效
3、应方程计算。Key：B D小试牛刀：下列哪些说法是正确的是 A光子说完全否定了波动说B光的波粒二象性是指光与宏观概念中的波与粒子很相似C光的波动说和光子说都有其正确性，但又都是不完善的，都有不能解释的实验现象D光的波粒二象性才是对光的本性的正确认识Key： C D 题型二：用波尔理论解答氢原子能级跃迁 例 2按照玻尔理论，一个氢原子中的电子从半径为 ra 的圆周轨道上自发地直接跃迁到一个半径为 rb 的圆周轨道上，r ar b，在此过程中 A原子要发出一系列频率的光子B原子要吸收一系列频率的光子C原子要发出某一频率的光子D原子要吸收某一频率的光子Tips： 由波尔理论氢原子从高能级跃迁到低能级
4、时会辐射出一定频率的光子。 Key：选 C小试牛刀： 处于基态的氢原子被一束单色光照射后，能辐射出三种频率分别为 1、 2、 3 的光子，且 1 2 3，则 射光的频率可能为 A 1 B 2+ 3 C 2 D 33Key：选 AB题型三： 原子的核式结构、 粒子散射实验例 3关于 粒子散射实验的下述说法中正确的是 （ ）A在实验中观察到的现象是绝大多数 粒子穿过金箔后，仍沿原来方向前进，少数发生了较大偏转，极少数偏转超过 90，有的甚至被弹回接近 180；B使 粒子发生明显偏转的力是来自带正电的核及核外电子，当 粒子接近核时是核的推斥力使 粒子发生明显偏转，当 粒子接近电子时，是电子的吸引力使
5、之发生明 显偏转；C实验表明原子中心有一个极小的核，它占有原子体积的极小部分； D实验表明原子中心的核带有原子的全部正电及全部质量。Tips：应了解粒子散射实验的表现与机理：少数粒子发生大角度偏转甚至反弹，绝大多数粒子穿过原子不发生偏转。粒子距金原子核越近因库仑斥力越大，偏转角度就越大，且原子核与原子相比非常小。Key：选 A C小试牛刀：卢瑟福对 粒子散射实验的解释是 （ ）A使 粒子产生偏转的主要力是原子中电子对 粒子的作用力。B使 粒子产生偏转的力主要是库仑力。C原子核很小， 粒子接近它的机会很少，所以绝大多数的 粒子仍沿原来的方向前进。 D能产生大角度偏转的 粒子是穿过原子时离原子核近
6、的 粒子。Tips：分析方法与例 3 相同。Key：BCD题型四：天然放射现象规律及原子结构例 4.天然放射现象显示出 （ ）A原子不是单一的基本粒子 B原子核不是单一的基本粒子C原子内部大部分是空的 D原子有一定的能级4Tips：天然放射现象是原子核自发的物理现象，该现象的发现证明了原子核还有更小的粒子结构。Key：B 小试牛刀：关于 射线的说法中，错误的是 （ ）A 射线是处于激发状态的原子核放射的 B 射线是从原子内层电子放射出来的C 射线是一种不带电的中子流 D 射线是一种不带电的光子流Tips：应熟知 、 三种射线各自的性质。Key： BC题型五： 原子核放射性衰变的规律例五下列关于
7、放射性元素衰变的描述，哪些是错误的 （ ）A原子核放出电子后，它的质量数不变而电荷数却减少 1。B核衰变时放出的射线都是由带电粒子所组成的C半衰期表示放射性元素衰变的快慢，它和外界的温度、压强无关。D 衰变不改变元素在周期表上的位置Tips：根据原子核的衰变规律原子核辐射出 射线即电子流后质子数即正电荷数增加1，而不是减少 1，天然放射性衰变辐射出的三种射线中的 射线为不带电的光子流。Key： AB小试牛刀： 衰变中所放出的电子，来自 （ ）A原子核外内层电子 B原子核内所含电子C原子核内中子衰变为质子放出的电子 D原子核内质子衰变为中子放出的电子5Tips： 根据原子核的衰变规律 ,原子核辐
8、射出 射线即电子流是原子核中的中子转变为质子时所辐射出的电子流。Key：C题型六： 放射性同位素、放射性物质的半衰期，核裂变与核聚变的质量亏损。例六下列说法错误的是( )A.半衰期表示放射性元素衰变的快慢，半衰期越长，衰变越慢B.同位素的核外电子数相同，因而具有相同的化学性质C.阴极射线和 射线都是电子流，它们的产生机理是一样的D.重核裂变过程中一定伴随着质量亏损 Tips： 衰变是原子核中的中子转变为质子辐射出一个电子的核衰变，阴极射线是金属导体的原子的最外层电子在热激发与电场作用下形成的电子射线流。Key： BC小试牛刀：目前，核反应产生的核能主要来源于 U 的裂变，则下列说法中正确的23
9、59是 A U 原子核中有 92 个质子、143 个核子2359B U 的一种可能的裂变是变成两个中等质量的原子核，核反应方程为2359，说明 U 是由 Ba 和 Kr 组成的C U 是天然放射性元素，常温下它的半衰期约为 45 亿年，升高温度半衰期缩短2359D若一个铀核在裂变前后的质量亏损为，则其释放的核能为 Tips：“ U”中的“ 92”为铀 235 原子核的质子数或核电荷数， “235”为 铀 2352359原子核的质量数即中子数与质子数的总和。铀 235 核在中子的轰击下裂变为中等质量的原子核，本质上是重核不稳定在中子轰击下发生了裂变，并非是 “U 是由 Ba 和 Kr 组成的”
10、。放射性衰变的半衰期与温度、压强等物理条件无关。 6Key：选 D题型七： 核裂变与核聚变反应中的质量数与电荷数守恒例七原子核聚变可以给人类未来提供丰富的洁净能源.当氘等离子体被加热到适当高温时，氘核参与的几种聚变反应可能发生，放出能量.这几种反应的总效果可以表示， 由平衡条件可知（ ）A. K=1， d=4 B.K=2，d=2 C.K=1，d=6 D.K=2，d=3Tips： 根据核聚变规律，由电荷数、质量数守恒分析计算。Key：B小试牛刀：前段时间，伊朗及朝鲜的“核危机”引起了全球的瞩目，其焦点问题就是双方核电站采用轻水堆还是重水堆，重水堆核电站在发电的同时还可以生产出可供研制核武器的钚
11、239（ Pu） ，这种钚 239（Pu ）可由铀 239（ U）经过 n 次 衰变而产生，则 n2394 239为 A2 B239 C3 D1Key ： B题型八：核裂变、核聚变、核能的利用及核辐射防护例八2011 年 3 月 11 日，日本大地震引发了福岛核电站核泄漏事故，下列关于核电站的说法正确的是（ ）A核电站利用核聚变反应时释放的能量进行发电B核电站利用海洋的潮汐能发电C核能是可再生能源D核泄漏释放的放射性物质发出的射线对人体是有危害的 Tips： 核电站是利用核裂变可控的链式裂变反应时释放的能量进行发电。核能不是可再生能源。Key：D.7小试牛刀：不扩散核武器条约缔约国第八次审议大
12、会在纽约联合国总部召开，消除核武器与和平利用核能成为参会国讨论的焦点。关于原子弹与核电站的叙述正确的是A原子弹对聚变的链式反应不加控制，核电站控制裂变的链式反应速率B原子弹对聚变的链式反应不加控制，核电站控制聚变的链式反应速率C原子弹对裂变的链式反应不加控制，核电站不控制裂变的链式反应速率D原子弹对裂变的链式反应不加控制，核电站控制聚变的链式反应速率 Key： A建议用时 5 分钟！i i i . 方 法 回 顾1. 光电效应1)“光子”与“ 光电子”光子是指光在空间传播时的每一份能量(即能量是不连续的) ，光子不带电，是微观领域中的一种粒子；而光电子是金属表面受到光照时发射出来的电子，因此其
13、本质就是电子。2)“光子的能量”与“ 入射光的强度 ”光子的能量是一份一份的，每一份的能量为 =h ，其大小由光的频率决定；而入射光的强度是指单位时间内入射光中包含光子数的多少，入射光的强度可表示为 I=nh ，其中 n 为单位时间内的光子数。3)“光电子的最大初动能”与“光电子的动能”光照射到金属表面时，电子吸收光子的能量，只需克服原子核的引力做功就能从金属表面逸出，那么这些光电子具有最大初动能，其值为 Ek=h -W0(式中 W0 为金属的逸出功)。而不从金属表面发射的光电子，在逸出的过程中损失的能量会更多，所以此时光电子的动能 Ekn)，均可使原子发生能级跃迁。7)跃迁时电子动能、原子势
14、能与原子能量的变化当轨道半径减小时，库仑引力做正功，原子的电势能 Ep 减小，电子动能增大，原子能量减小。反之，轨道半径增大时，原子电势能增大，电子动能减小，原子能量增大。原子在各能级间跃迁时，所吸收的光子的能量只能等于两能级间的能级差。原子电离时所吸收的光子的能量可以大于或等于某一能级的能量绝对值，即 EE -En。3.原子核1） 衰变和 衰变的比较衰变类型 衰变 衰变 2 个质子和 2 个中子结合成一个氦核射出衰变方程 中子转化为质子和电子衰变规律 电荷数守恒、质量数守恒 2） 衰变： 衰变是伴随着 衰变或 衰变同时发生的， 衰变不改变原子核的电荷数和质量数。其实质是放射性原子核在发生 衰
15、变或 衰变过程中，产生的新核由于具有过多的能量(核处于激发态 )而辐射出光子。HeYXMZ42 eYXMZ01 Hen42100110(1)核反应过程一般都是不可逆的，所以核反应方程只能用单向箭头表示反应方向，不能用等号连接。(2)核反应的生成物一定要以实验为基础，不能凭空只依据两个守恒规律杜撰出生成物来写核反应方程。(3)核反应方程遵循质量数守恒而不是质量守恒；遵循电荷数守恒。4)半衰期用 N0、m0 分别表示衰变前的原子核数目和质量，N、m 分别表示衰变后剩余的原子核的数目和质量， 为半衰期，t 表示衰变过程所经历的时间，则4.核力与结合能1）核力的特点：核力是强相互作用(强力)的一种表现。在原子核的尺度内，核力比库伦力大得多；核力是短程力，作用范围在 1.51015 m 以内。距离大于 0.81015 m 时，核力表现为吸引，且随距离增大而减小；距离超过 1.51015 m 时，核力急剧下降几乎消失；距离小于 0.81015 m 时，核力表现为排斥，因此核子不会融合在一起。每个核子只跟邻近的核子发生核力作用，这种性质称为核力的饱和性。2）结合能 平均结合能结合能：核子结合成原子核时会放出一定的能量，把这个能量叫做原子核的结合能。平均结合能：原子核的结合能与核子数之比为该原子的平均结合能。3）质量亏损：爱因斯坦质能方程：EmcttmN)21(,)(00
