1、1培优点二十三 原子物理一、考点分析1. 本部分内容涉及点较多，改为必考内容后，从这两年的命题看，逐渐向着多个考点融合的方向发展，且主要以选择题的形式考查。2. 记住几个二级结论：(1)遏止电压 Uc与入射光频率 、逸出功 W0间的关系式： Uc 。he W0e(2)截止频率 c与逸出功 W0的关系： h c W00，据此求出截止频率 c。(3)光照引起的原子跃迁，光子能量必须等于能级差；碰撞引起的跃迁，只需要实物粒子的动能大于(或等于)能级差。(4)大量处于定态的氢原子向基态跃迁时可能产生的光谱线条数：C n2 。n n 12(5)磁场中的衰变：外切圆是 衰变，内切圆是 衰变，半径与电荷量成
2、反比。(6)平衡核反应方程：质量数守恒、电荷数守恒。二、考题再现典例 1. (2018全国 II 卷17)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 Js，真空中的光速为 3.00108 ms-1，能使锌产生光电效应的单色光的最低频率约为( )A. 11014 Hz B. 81014 Hz C. 21015 Hz D. 81015 Hz【解析】由光电效应方程式 k0EhW，得 0kkchE，刚好发生光电效应的临界频率为 0，则 0，代入数据可得 148Hz，故 B 正确。【答案】B典例 2. (2018全国
3、 III 卷14) 1934 年，约里奥居里夫妇用 粒子轰击铝核 2713Al，产生了第一个人工放射性核素 X： 2713AlnX。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【解析】本题考查核反应方程遵循的规律及其相关的知识点。根据核反应遵循的质量数守2恒和电荷数守恒可知，X 的电荷数为 21315，质量数为 427130，根据原子核的电荷数等于原子序数，可知 X 的原子序数为 15，质量数为 30，选项 B 正确。【答案】B三、对点速练1. 下列说法中正确的是( )A. 在光电效应的实验中，只要入射光足够强，时间足
4、够长，金属表面就会逸出光电子B在光电效应的实验中，饱和光电流大小取决于入射光频率，频率越大，饱和光电流越大C根据玻尔的原子理论，氢原子从 n5 的激发态跃迁到 n2 的激发态时，原子能量减小，电势能增加D根据玻尔的原子理论，大量处于基态的氢原子吸收波长为 0的光子后，如果辐射出 3种频率的光子，则其中波长最小的为 0【答案】D2. 如图所示为氢原子的能级图，一群氢原子处于 n4 的激发态，在向低能级跃迁的过程中向外发出光子，用这些光照射逸出功为 1.90 eV 的金属铯，下列说法正确的是( )A. 这群氢原子能发出 6 种频率不同的光，其中从 n4 跃迁到 n3 所发出的光波长最短B. 这群氢
5、原子能发出 3 种频率不同的光，其中从 n4 跃迁到 n1 所发出的光频率最高C. 金属铯表面所逸出的光电子的初动能最大值为 12.75 eVD. 金属铯表面所逸出的光电子的初动能最大值为 10.85 eV【答案】D【解析】从 n4 跃迁到 n3 所发出的光的频率最小，波长最长，选项 A 错误；这群氢原子能发出第 2C=6 种频率的光子，从 n4 跃迁到 n1 所发出的光的频率最高，选项 B 错误；光电子的最大初动能对应入射光子的频率最高时，最大入射光能量对应的入射光子的频率最高，即 E E4 E10.85 eV(13.60 eV)12.75 eV，由光电效应方程知Ek E W010.85 e
6、V，选项 C 错误，D 正确。33根据玻尔理论，氢原子的能级公式为 2nAE(n 为能级， A 为基态能量)，一个氢原子中的电子从 n4 的能级直接跃迁到基态，在此过程中( )A氢原子辐射一个能量为 的光子15A16B氢原子辐射一个能量为 的光子15A16C氢原子辐射一系列频率的光子，其中频率最大的光子能量为15A16D氢原子辐射一系列频率的光子，其中频率最大的光子能量为15A16【答案】B【解析】根据玻尔理论，一个氢原子中的电子从 n4 的能级直接跃迁到基态，辐射一个光子的能量为 E E4 E1 ，选项 B 正确，A、C、D 错误。A42 A12 15A164. 下列说法中正确的是( )A.
7、 铀核裂变的某种核反应方程是 235149219630UaKrnB. 已知质子、中子、 粒子的质量分别为 m1、 m2、 m3，那么 2 个质子和 2 个中子结合成一个 粒子，释放的能量是 2123cC. 卢瑟福通过 粒子散射实验验证了在原子核内部存在质子D. 一群处于 4n能级态的氢原子，自发向低能级跃迁的过程中能辐射 12 中不同频率的电磁波【答案】B5近几年中国等许多国家积极发展“月球探测计划” ，该计划中的科研任务之一是探测月球上氦 3 的含量。氦 3 是一种清洁、安全和高效的核发电燃料，可以采用在高温高压下用氘和氦 3 进行核聚变反应发电。若已知氘核的质量为 2.0136 u，氦 3
8、 的质量为 3.0150 u，氦核的质量为 4.00151 u，质子质量为 1.00783 u，中子质量为 1.008665 u，1 u 相当于931.5 MeV。则下列说法正确的是( )A. 一个氘和一个氦 3 的核聚变反应释放的核能约为 17.9 MeVB. 氘和氦 3 的核聚变反应方程式： 21H+3 42+ X，其中 X 是中子C. 因为聚变时释放能量，出现质量亏损，所以生成物的总质量数减少4D. 目前我国的秦山、大亚湾等核电站广泛使用氦 3 进行核聚变反应发电【答案】A6光电效应实验装置如图所示，用频率为 的光源照射阴极 K 产生了光电效应，已知逸出功为 W，普朗克常量为 h，电子的
9、电荷量为 e。调节变阻器滑动片，使光电流逐渐减小；当灵敏电流计示数恰好减小到零时，电压表的示数 U 可能是下列的( )A hUe B 2hWUeC 52 D【答案】A7. 下列说法正确的是( )A. 铀核裂变的核反应是 235149219630UBaKrnB. 玻尔根据光的波粒二象性，大胆提出假设，认为实物粒子也具有波动性C. 原子从低能级向髙能级跃迁，不吸收光子也能实现D. 根据爱因斯坦的“光子说”可知，光的波长越大，光子的能量越大【答案】C8. 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
10、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【答案】A【解析】光子像其他粒子一样，不但具有粒子性，而且也有波动性，则不但具有能量，也具有动量，故 A 正确；比结合能越大的原子核越稳定，B 错误；放射性元素的半衰期与外界因素没有任何关系，只和本身性质有关，C 错误；原子核的质量小于组成它的核子的质量之和，这个现象叫做质量亏损，故 D 错误。9用如图甲所示的装置研究光电效应现象。闭合开关 S，用频率为 的光照射光电管时5发生了光电效应。图乙是该光电管发生光电效应时光电子的最大初动能 Ek与入射光频率 的关系图象，图线与横轴的交点坐标为( a,0)，与纵轴的交点坐
11、标为(0， b)，下列说法中正确的是( )A普朗克常量为 habB断开开关 S 后，电流表 G 的示数不为零C仅增加照射光的强度，光电子的最大初动能将增大D保持照射光强度不变，仅提高照射光频率，电流表 G 的示数保持不变【答案】B【解析】由 h W0 Ek，变形得 Ek h W0，可知图线的斜率为普朗克常量，即 h ，ba故 A 错误；断开开关 S 后，初动能大的光电子，也可能达到阳极，所以电流表 G 的示数不为零，故 B 正确；只有增大入射光的频率，才能增大光电子的最大初动能，与光的强度无关，故 C 错误；保持照射光强度不变，仅提高照射光频率，单个光子的能量增大，而光的强度不变，那么光子数一
12、定减少，发出的光电子数也减少，电流表 G 的示数要减小，故 D错误。10. 用图示装置研究光电效应现象，光电管阴极 K 与滑动变阻器的中心抽头 c 相连，当滑动头 P 从 a 移到 c 的过程中，光电流始终为零。为了产生光电流，可采取的措施是( )A增大入射光的强度B增大入射光的频率C把 P 向 a 移动D把 P 从 c 向 b 移动【答案】B【解析】能否产生光电效应与入射光的强度无关，增大入射光的强度，仍不能产生光电流，故 A 错误；增大入射光的频率，当入射光的频率大于金属的极限频率时，产生光电效应，6金属有光电子发出，电路中能产生光电流，故 B 正确；把 P 向 a 移动， P 点电势大于
13、 c 点的电势，光电管加上正向电压，但不能产生光电效应，没有光电流形成，故 C 错误；把 P从 c 向 b 移动，光电管加反向电压，不能产生光电效应，没有光电流形成，故 D 错误。11. 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( )A. 1410624CHeBB. 140165C. 1401467eND. 142165CHB【答案】A【解析】设时间为 t，则 2， 4，而 a ，故有 12，又因为12a1t2v1t12a2t2v2t qEm q1m1v1 q2m2v2动量守恒 m1v1 m2v2，故 q1 q212，故只有 A 正确。
