1、专题五 近代物理初步第13讲 光电效应 能级 核能1下列说法正确的是()(导学号 57180068)A在光电效应实验中，用同一种单色光，先后照射锌和银的表面，都能发生光电效应，但饱和光电流一定不同B氡222的半衰期是3.8天，100 g氡222经过7.6天后还剩下50 gC按照玻尔理论，氢原子核外电子从半径较小的轨道跃迁到半径较大的轨道时，电子的动能减小，原子总能量增大D只要有核反应发生，就一定会释放出核能解析：同一束光照射，即单位时间内发射的光电子数相同，则饱和光电流相同，A错误；7.6天为两个半衰期，剩余的氡222为100g25 g，B错误；按照玻尔理论，氢原子核外电子从半径较小的轨道跃迁
2、到半径较大的轨道时，库仑力对电子做负功，所以动能变小，电势能变大(动能转为电势能)，但因为吸收了光子，故原子总能量增大，C正确；只有存在质量亏损的核反应才会释放核能，D错误答案：C2(多选)在光电效应实验中，用频率为的光照射光电管阴极，发生了光电效应，下列说法正确的是()A增大入射光的强度，光电流增大B减小入射光的强度，光电效应现象消失C改用频率小于的光照射，一定不发生光电效应D改用频率大于的光照射，光电子的最大初动能变大解析：增大入射光强度，使单位时间内逸出的光电子数增加，因此光电流增大，选项A正确；能否发生光电效应与照射光的频率有关，与强度无关，选项B错误；当照射光的频率小于，但仍大于极限
3、频率时发生光电效应，选项C错误；由EkmhW，增加照射光的频率，光电子的最大初动能变大，选项D正确答案：AD3放射性元素(86Rn)经衰变成为钋( 84Po)，半衰期约为3.8天；但勘测表明，经过漫长的地质年代后，目前地壳中仍存在天然的含有放射性元素86Rn的矿石，其原因是()A目前地壳中的86Rn主要来自于其他放射性元素的衰变B在地球形成的初期，地壳中元素86Rn的含量足够高C当衰变产物84Po积累到一定量以后，84Po的增加会减慢Rn的衰变进程D.86Rn主要存在于地球深处的矿石中，温度和压力改变了它的半衰期解析：元素半衰期的长短由原子核自身因素决定，一般与原子所处的物理、化学状态以及周围
4、环境、温度无关，C、D错；即使元素氡的含量足够高，经过漫长的地质年代，地壳中也几乎没有氡了，一定是来自于其他放射性元素的衰变，故A对，B错答案：A4.如图中曲线a、b、c、d为气泡室中某放射物发生衰变放出的部分粒子的径迹，气泡室中磁感应强度方向垂直于纸面向里以下判断可能正确的是()Aa、b为粒子的径迹Ba、b为粒子和径迹Cc、d为粒子的径迹Dc、d为粒子和径迹解析：因为粒子带正电，由左手定则可知，粒子刚射入磁场时所受洛伦兹力方向平行于纸面向上，故粒子向上偏转；因为粒子带负电，由左手定则可知，粒子刚射入磁场时所受洛伦兹力方向平行于纸面向下，故粒子向下偏转；综上可知，选项A、C错误，选项D正确因为
5、粒子不带电，所以在磁场中运动时不发生偏转，故选项B错误答案：D一、单项选择题1(2017肇庆模拟)下列有关四幅图的说法正确的是()A粒子散射实验证实了汤姆孙原子枣糕模型的正确性B在光颜色保持不变的情况下，入射光越强，饱和光电流越大C放射线甲由 粒子组成，每个粒子带两个单位正电荷D该链式反应属于原子核的聚变反应解析：粒子散射实验否定了汤姆孙原子枣糕模型的正确性，得出了原子的核式结构理论，选项A错误；在光颜色保持不变的情况下，入射光越强，饱和光电流越大，选项B正确；C图中由左手定则可知， 放射线甲带负电，是由粒子组成，每个粒子带一个单位负电荷，选项C错误；D图中该链式反应属于原子核的裂变反应，选项
6、D错误；故选B.答案：B2(2017北京卷)2017年年初，我国研制的“大连光源”极紫外自由电子激光装置，发生了波长在100 nm(1 nm109 m)附近连续可调的世界上最强的极紫外激光脉冲，“大连光源”因其光子的能量大、密度高，可在能源利用、光刻技术、雾霾治理等领域的研究中发挥重要作用一个处于极紫外波段的光子所具有的能量可以电离一个分子，但又不会把分子打碎据此判断，能够电离一个分子的能量约为(取普朗克常量h6.61034 Js，真空光速c3108 m/s)()A1021 JB1018 JC1015 J D1012 J解析：一个处于极紫外波段的光子所具有的能量Ehh6.61034 J1.98
7、1018 J，选项B正确答案：B3(2017潍坊模拟)原子从A能级跃迁到B能级时吸收波长为1的光子；原子从B能级跃迁到C能级时发射波长为2的光子已知1 2，那么原子从A能级跃迁到C能级时将要()(导学号 57180139)A发出波长为12的光子B发出波长为的光子C吸收波长为12的光子D吸收波长为的光子解析：因为12，根据，知12.A到B吸收光子的能量小于B到C辐射光子的能量，所以A能级能量比C能级能量大，跃迁时辐射光子，A、C间的能级差Ehh.又知Eh，解得3，那么原子从A能级跃迁到C能级时将要发出波长为的光子，故选B.答案：B4铀核裂变的产物是多样的，一种典型的铀核裂变的核反应方程是92Un
8、XKr3n，则下列叙述正确的是()AX原子核中含有86个中子BX原子核中含有144个核子C因为裂变时释放能量，出现质量亏损，所以裂变后的总质量数减少D因为裂变时释放能量，出现质量亏损，所以裂变后的总质量数增加解析：根据质量数与电荷数守恒，可得X的质量数为144，电荷数为56，所以中子数为1445688，所以A错误，B正确；裂变时释放能量，出现质量亏损，所以裂变后的质量减少，质量数不变，所以C、D错误答案：B5(2017西安联考)如图所示，当一束一定强度某一频率的黄光照射到光电管阴极K上时，此时滑片P处于A、B中点，电流表中有电流通过，则()A若将滑动触头P向B端移动时，电流表读数有可能不变B若
9、将滑动触头P向A端移动时，电流表读数一定增大C若用红外线照射阴极K时，电流表中一定没有电流通过D若用一束强度相同的紫外线照射阴极K时，电流表读数不变解析：所加的电压，使光电子到达阳极，则灵敏电流表中有电流流过，且可能处于饱和电流，当滑片向B端移动时，电流表读数有可能不变；当滑片向A端移动时，所加电压减小，则光电流可能减小，也可能不变，故A正确，B错误若用红外线照射阴极K时，因红外线频率小于黄光，但是不一定不能发生光电效应，电流表不一定没有电流，故C错误若用一束强度相同的紫外线照射阴极K时，紫外线的频率大于黄光的频率，则光子数目减小，电流表读数减小，故D错误故选A.答案：A6有关近代物理知识，下
10、列说法正确的是()A碘131的半衰期大约为8天，1 g碘131经过64天后未衰变的大约为 gB比结合能越大，原子核中核子结合的越不牢固，原子核越不稳定C铀235的裂变方程可能为92U55CsRb10nD处于基态的氢原子吸收一个光子跃迁到激发态，再向低能级跃迁时辐射光子的频率可能大于吸收光子的频率解析：设半衰期的个数为n，剩余元素的质量：mnm0，代入得m g，所以A正确；比结合能越大，原子核中核子结合的越牢固，原子核越稳定，故B错误；铀235不能自发的发生裂变，需要粒子的轰击，故C错误；处于基态的氢原子吸收一个光子跃迁到激发态，再向低能级跃迁时辐射光子的频率只能小于或等于入射光子的频率，所以D
11、错误答案：A7(2017山西三区八校联考)已知能使某种金属发生光电效应的光子的最小频率为0.一群氢原子处于量子数n4的激发态，这些氢原子能够自发地跃迁到较低的能量状态，并向外辐射多种频率的光，且氢原子从量子数n3的激发态跃迁到量子数n2的能量状态时向外辐射频率为0 的光子下列说法正确的是()A这些氢原子向外辐射的光子频率有8种B当照射光的频率大于0时，若增大，则逸出功增大C当用频率为20的单色光照射该金属时，所产生的光电子的最大初动能为h0D当照射光的频率大于0时，若光强增大一倍，则光电子的最大初动能也增大一倍解析：根据C6知，这些氢原子向外辐射的光子频率有6种，故A错误金属的逸出功与入射光的
12、频率无关，由金属本身性质决定，故B错误某种金属发生光电效应的光子的最小频率为0，则逸出功为h0，根据光电效应方程得，用频率为20的单色光照射该金属时，所产生的光电子的最大初动能Ekmh20h0h0，故C正确光电子的最大初动能与光强无关，故D错误故选C.答案：C二、多项选择题8用如图所示的装置研究光电效应现象，当用光子能量为3.0 eV的光照射到光电管上时，电流表G的读数为0.2 mA，移动滑动变阻器的触点c，当电压表的示数大于或等于0.7 V时，电流表读数为0，则()A光电管阴极的逸出功为2.3 eVB所有光电子的初动能均为0.7 eVC开关K断开后，仍有电流流过电流表GD改用能量为1.5 e
13、V的光子照射，电流表G也有电流，但电流较小解析：由题意知，遏止电压为0.7 V，根据光电效应方程hEkW0，又光电子的最大初动能EkeUc0.7 eV，解得逸出功W02.3 eV，所以A正确，B错误；开关K断开后，即不施加反向电压，更容易形成光电流，所以有电流流过电流表G，故C正确；光子的能量为1.5 eV 小于逸出功2.3 eV，不能发生光电效应，没有光电流，所以D错误答案：AC9.(2017南昌二模)如图所示是氢原子的能级图，现有一群处于n4能级上的氢原子，它们在跃迁回到n1能级的过程中，可能辐射出N种不同频率的光子辐射出的光子照射某种金属，能产生的光电子最大初动能是Ek，已知该金属的逸出
14、功是4.20 eV，则()AN3BN6CEk8.55 eV DEk9.40 eV解析：从n4跃迁到n1能级，可能辐射6种不同频率的光子；从n4跃迁到n1辐射的光子能量最大，即h(0.8513.6) eV12.75 eV，根据光电效应方程得，光电子的最大初动能EkmhW0(12.754.20) eV8.55 eV.故选项B、C正确，选项A、D错误故选BC.答案：BC10.在做光电效应的实验时，某金属被光照射发生了光电效应，实验测得光电子的最大动能Ek与入射光的频率的关系如图所示，由实验图线可求出()A该金属的极限频率和极限波长B普朗克常量C该金属的逸出功D单位时间逸出的光电子数解析：根据Ekmh
15、W0得，纵轴截距的绝对值等于金属的逸出功，等于E.当最大初动能为零时，入射光的频率等于截止频率，由，可求得极限波长，故A、C正确逸出功等于E，则Eh0，所以h.或通过图线的斜率求出kh，故B正确单位时间内逸出的光电子数，与入射光的强度有关，故D错误故选ABC.答案：ABC11(2017绵阳模拟)如图所示为氢原子的能级图氢原子从n5的能级跃迁到n3的能级时辐射出a光子，从n4的能级跃迁到n2的能级时辐射出b光子下列说法正确的是()A处于n2的能级的氢原子能吸收能量为2.6 eV的光子跃迁到n4的能级B若a、b两种光在同一种均匀介质中传播，则a光的传播速度比b光的传播速度大C若b光能使某种金属发生
16、光电效应，则a光一定能使该金属发生光电效应D若用同一双缝干涉装置进行实验，用a光照射双缝得到相邻亮条纹的间距比用b光照射双缝得到的相邻亮条纹的间距大解析：处于n2的能级的氢原子能吸收能量为(0.85 eV)(3.4 eV)2.55 eV的光子跃迁到n4的能级，选项A错误；b光子的能量较大，频率较大，折射率较大，根据v知，在介质中的传播速度小，故B正确b光的频率大，b光能发生光电效应，a光不一定能够发生光电效应，故C错误a光的频率小，则波长长，根据x知，a光照射双缝得到相邻亮条纹的间距比用b光照射双缝得到的相邻亮条纹的间距大，故D正确故选BD.答案：BD12图1为研究光电效应的电路图；图2为静止
17、在匀强磁场中的某种放射性元素的原子核X衰变后产生的新核Y和某种射线的径迹下列说法正确的是()A图1利用能够产生光电效应的两种(或多种)频率已知的光进行实验可测出普朗克常量B图1电源的正负极对调，在光照条件不变的情况下，可研究得出光电流存在饱和值C图2对应的衰变方程为XHeYD图2对应的衰变方程为X01eAZ1Y解析：根据光电效应方程得，Ek1h1W0eU1，Ek2h2W0eU2，联立两式解得h，所以分别要测出电流表读数为零时电压表的示数U1、U2即可测得普朗克常量，选项A正确；图1电源的正负极对调，此时光电管中所加电压为正向电压，在光照条件不变的情况下，通过调节滑动变阻器可调节光电管两端的电压
18、，可研究得出光电流存在饱和值，选项B正确；由图2的轨迹可知，发生的是衰变，故衰变方程为XeY，故选项D正确，选项C错误；故选ABD.答案：ABD13(2017安阳模拟)根据下图所给图片及课本中有关历史事实，结合有关物理知识，判断下列说法正确的是()A图1是发生光电效应现象的示意图，发生光电效应现象的条件是入射光的波长大于金属的极限波长B图2是链式反应的示意图，发生链式反应的条件之一是裂变物质的体积大于等于临界体积C图3是氢原子能级图，一群处于n4能级的氢原子，跃迁可以产生6种光子D图4是衰变规律的示意图，原子序数大于83的元素都具有放射性，小于83的个别元素，也具有放射性解析：A.根据光电效应
19、方程Ekmhh，入射光的波长必须小于极限波长，才能发生光电效应，故A错误；B当小于临界体积时，不会发生持续的裂变链式反应，有利于裂变燃料的贮存；当超过临界体积，则可发生持续的裂变反应，故B正确；C处于n4能级的氢原子向较低能级跃迁，跃迁情况可能是：41，42，43，32，31，21，共释放6种频率的光子，故C正确；D原子序数大于83的元素都具有放射性，小于83的个别元素，也具有放射性，故D正确答案：BCD三、计算题14某些建筑材料可产生放射性气体氡，氡可以发生或衰变，如果人长期生活在氡浓度过高的环境中，那么，氡经过人的呼吸道沉积在肺部，并放出大量的射线，从而危害人体健康原来静止的氡核(86Rn
20、)发生一次衰变生成新核钋(Po)，并放出一个能量为E00.09 MeV的光子已知放出的粒子动能为E5.55 MeV；忽略放出光子的动量，但考虑其能量；1 u931.5 MeV/c2.(1)写出衰变的核反应方程；(2)衰变过程中总的质量亏损为多少？(保留三位有效数字)解析：(1)衰变方程为：RnPoHe.(2)忽略放出光子的动量，根据动量守恒定律0pppo，即新核钋(Po)的动量与粒子的动量大小相等，又Ek，可求出新核钋(Po)的动能为EpoE，由题意，质量亏损对应的能量以光子的能量和新核、粒子动能形式出现，衰变时释放出的总能量为EEEpoE0mc2，故衰变过程中总的质量亏损是m0.006 16 u.答案：(1)RnPoHe(2)0.006 16 u
