1、- 1 - 7近代物理初步 临考必背 1光电效应 (1)四条实验规律 任何一种金属都有一个极限频率，入射光的频率必须大于或等于这个频率，才能产生光电 效应。 光电子的最大初动能与入射光的强度无关，只随入射光的频率增大而增大。 入射光照射到金属板上时，光电子的发射几乎是瞬时的，一般不会超过 10 9 s。 当入射光的频率大于极限频率时，光电流的强度与入射光的强度成正比。 (2)光子说：爱因斯坦认为光是不连续的，一份一份的，每一份就是一个光子，对应光子的能 量 h。 (3)三个表达式 爱因斯坦光电效应方程：EkhW0。 光电子的最大初动能与遏止电压的关系：EkeUc。 逸出功与截止频率的关系：W0
2、hc。 2.原子结构 (1)电子的发现：1897 年，英国物理学家汤姆孙通过对阴极射线的研究发现了电子。 (2)核式结构模型：卢瑟福根据 粒子散射实验现象推断出原子的核式结构。 (3)玻尔理论：玻尔提出了三条假设：定态假设、跃迁假设、轨道量子化假设，成功地解释了 氢原子光谱。 (4)氢能级示意图如图所示(在玻尔模型中，原子的可能状态是不连续的，即原子处于不同的能 级)。 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线条数：NC2nn（n1） 2 。 原子跃迁时，所吸收或释放的光子能量只能等于两能级的能量差。 原子电离时，所吸收的能量可以大于或等于某一能级能量的绝对值。 3原子核 (1
3、)衰变方程 衰变：A ZX A4 Z2Y 4 2He(2 个质子和 2 个中子结合成一整体射出)。 衰变：A ZX A Z1Y 0 1e(中子转化为质子和电子)。 (2)半衰期 决定因素：由核本身的因素决定，与原子核所处的物理状态或化学状态无关。 - 2 - 公式：N余N原(1 2) t ，M 余M原(1 2) t 。 (3) (4) (5)核能的计算 若 m 以千克为单位，则 Emc2。 若 m 以原子的质量单位 u 为单位，则 Em931.5 MeV。 质量亏损 m：组成原子核的核子的质量与原子核的质量之差。 临考必练 1下列说法正确的是( ) A卢瑟福通过 粒子散射实验提出了原子的核式结
4、构模型 B发生 衰变时，元素原子核的质量数不变，电荷数减 1 C若使用某种频率的光不能使某金属发生光电效应，则需增大入射光光照强度才行 D结合能越大，原子核结构一定越稳定 解析：卢瑟福通过分析 粒子散射实验结果，建立了原子的核式结构模型，故 A 正确； 衰 变时，元素原子核的质量数不变，电荷数增加 1，故 B 错误；使某金属发生光电效应，需使入 射光的频率大于极限频率，与入射光的光照强度无关，故 C 错误；比结合能越大，原子核结 构一定越稳定，故 D 错误。 答案：A 2下列说法正确的是( ) A一群处于 n5 激发态的氢原子向低能级跃迁时最多能辐射出 10 种不同频率的光 B卢瑟福在 粒子散
5、射实验中发现了电子，并提出了原子的核式结构学说 C在光电效应实验中，用同种频率的光照射不同的金属表面，从金属表面逸出的光电子的最 大初动能 Ek越大，则这种金属的逸出功 W0越大 D某放射性原子核经过 2 次 衰变和一次 衰变，核内质子数减少了 4 个 解析：根据 C2510，可知一群处于 n5 能级激发态的氢原子向低能级跃迁时能辐射出 10 种 不同频率的光，故 A 正确；卢瑟福在 粒子散射实验中只是提出了原子的核式结构学说，故 B 错误；在光电效应实验中，用同种频率的光照射不同的金属表面，从金属表面逸出的光电子 的最大初动能 Ek越大，则这种金属的逸出功 W0越小，故 C 错误；每发生一次
6、 衰变，质子 数减少 2 个，每发生一次 衰变，质子数增加一个，所以经过 2 次 衰变和一次 衰变，核 内质子数减少 3 个，故 D 错误。 答案：A 3下列有关原子结构和原子核的认识，其中正确的是( ) A 射线是高速运动的电子流 B氢原子辐射光子后，其绕核运动的电子动能增大 C太阳辐射能量的主要来源是太阳中发生的重核裂变 - 3 - D.210 83Bi 的半衰期是 5 天，100 g 210 83Bi 经过 10 天后还剩下 50 g 解析： 射线是光子流，故 A 错误；氢原子辐射光子后，由高能级向低能级跃迁，半径减小， 绕核运动的动能增大，故 B 正确；太阳辐射能量的主要来源是太阳中发
7、生的轻核聚变，故 C 错误；100 g 210 83Bi 经过 10 天即 2 个半衰期还剩下(1 2) 2100 g25 g，故 D 错误。 答案：B 4(多选)关于天然放射性，下列说法正确的是( ) A所有元素都可能发生衰变 B放射性元素的半衰期与外界的温度无关 C放射性元素与别的元素形成化合物时仍具有放射性 D一个原子核在一次衰变中可同时放出、和三种射线 解析：原子序数大于或等于 83 的元素，都能发生衰变，而原子序数小于 83 的只有部分元素 能发生衰变，故 A 项错误；放射性元素的衰变是原子核内部结构的变化，与核外电子的得失 及环境温度无关，故 B、C 项正确；一个原子核不能同时发生
8、 和 衰变，故 D 项错误。 答案：BC 5(多选)用如图所示的装置研究光电效应现象。当用光子能量为 2.75 eV 的光照射到光电管上 时发生了光电效应，电流表 G 的示数不为零；移动变阻器的触头 c，发现当电压表的示数大于 或等于 1.7 V 时，电流表示数为 0，则下列说法正确的是( ) A光电子的最大初动能始终为 1.05 eV B光电管阴极的逸出功为 1.05 eV C当滑动触头向 a 端滑动时，反向电压增大，电流增大 D改用能量为 2.5 eV 的光子照射，移动变阻器的触头 c，电流表 G 中也可能有电流 解析：该装置所加的电压为反向电压，发现当电压表的示数大于或等于 1.7 V
9、时，电流表示数 为零，说明光电子的最大初动能为 1.7 eV，根据光电效应方程 EkhW0知，W01.05 eV， 故 A 错误，B 正确。当滑动触头向 a 端滑动时，反向电压增大，则到达阳极的电子的数目减 小，电流减小，故 C 错误。改用能量 2.5 eV 的光子照射，2.5 eV 仍然大于 1.05 eV，仍然可以 发生光电效应，移动变阻器的触点 c，只要反向电压小于 1.45 V，电流表 G 中就有电流，故 D 正确。 答案：BD 6.(多选)一种典型的铀核裂变是生成钡核和氪核，同时放出 3 个中子，核反应方程是235 92U X144 56Ba89 36Kr3 1 0n。已知部分原子核
10、的比结合能与核子数的关系如图所示，则下列说法正 确的是( ) - 4 - A在核反应方程中，X 粒子是中子 B在核反应方程中，X 粒子是质子 C.235 92U、144 56Ba 和89 36Kr 相比， 144 56Ba 的比结合能最大，它最稳定 D.235 92U、144 56Ba 和89 36Kr 相比， 235 92U 的核子数最多，它的结合能最大 解析：由质量数和电荷数守恒可得 X 为10n，即中子，选项 A 正确，B 错误；从图中可知中等 质量的原子核的比结合能最大，故89 36Kr 的比结合能最大，它最稳定，选项 C 错误；原子核的 结合能等于使其完全分解成自由核子所需的最小能量
11、，则235 92U、144 56Ba 和89 36Kr 相比， 235 92U 的核 子数最多，它的结合能最大，选项 D 正确。 答案：AD 7(多选)如图所示，国际原子能机构 2007 年 2 月 15 日公布核辐射警示新标志，内有一个辐 射波标记、一个骷髅头标记和一个逃跑的人形。核辐射会向外释放三种射线：射线带正电， 射线带负电，射线不带电。现有甲、乙两个原子核，原来都静止在同一匀强磁场中，其 中一个核放出一个粒子，另一个核放出一个粒子，得出如图所示的四条径迹，则( ) A磁场的方向一定垂直于纸面向里 B甲核放出的是 粒子，乙核放出的是 粒子 Ca 为 粒子的径迹，d 为 粒子的径迹 Db
12、 为 粒子的径迹，c 为 粒子的径迹 解析：衰变过程中满足动量守恒，释放的粒子与新核的动量大小相等、方向相反，根据带电 粒子在磁场中的运动不难分析：若轨迹为外切圆，则为 衰变；若轨迹为内切圆，则为 衰 变。又由 Rmv qB知半径与电荷量成反比，可知 B、D 正确 答案：BD 8物理学家普遍相信太阳发光是由于其内部不断发生从氢核到氦核的核聚变反应。根据这一 理论，在太阳内部每 4 个氢核(质子)转化成 1 个氦核(42He)和 2 个正电子( 0 1e)及两个中微子()。 在基本粒子物理学的标准模型中，中微子质量可忽略。已知氢原子核质量为 1.007 8 u，氦原 子核质量为 4.002 6 u，电子的质量为 0.000 5 u，中微子的能量为 0.82 MeV，1 u 的质量对应 931.5 MeV 的能量，则该核聚变反应释放的能量为( ) A26.64 MeV B25.71 MeV C24.78 MeV D27.34 MeV 解析： 题中核反应为 411H42He2 0 1e2。 中微子质量可忽略， 该核反应过程的质量亏损为 m 4m氢原子2mem氦原子0.027 6 u， 释放的能量为 0.027 6931.5 MeV25.71 MeV， 中微子 的能量涵盖其中，故 B 项正确。 答案：B
