“原子与原子核”核心考点点击

2017-12-13 10:30江苏徐汉屏特级教师
教学考试(高考物理) 2017年5期
关键词:截止频率光电流核子

江苏 徐汉屏(特级教师)

深入原子内部,揭开微观世界的奥秘。

“原子与原子核”核心考点点击

在现行高考考纲中,“原子与原子核”部分的考点均属必考内容的Ⅰ级要求,试题通常以选择题的形式出现。现对这部分考点分述如下:

考点一、原子结构

1.氢原子光谱

2.氢原子的能级结构、能级公式

氢原子的能级结构如例1附图所示。

【例1】(2017·安徽合肥二模卷)图1为氢原子的能级图,下列说法正确的是

( )

图1

A.氢原子从较高的能级跃迁到较低的能级时,释放一定频率的光子,核外电子的动能增加,电势能减小

B.氢原子从n=3的能级跃迁到n=4的能级时,需要吸收的光子能量必须大于0.66 eV

C.氢原子处于不同能级时,核外电子在某处出现的概率相同

D.一个处于n=4能级的氢原子向低能级跃迁时,可以释放6种频率的光子

【答案】A

考点二、原子核

1.原子核的组成、放射性、原子核的衰变、半衰期

原子核由质子和中子(统称核子)组成。

原子核的衰变有α衰变、β衰变和γ辐射,原子核衰变时电荷数和质量数都守恒。

半衰期描述的是大量放射性原子核衰变快慢的统计规律。放射性元素衰变的快慢是由核内部自身的因素决定的,与原子所处的化学状态和外部条件都没有关系。

2.核力、核反应方程

核力是原子核中核子间的一种相互作用力,它有如下特点:核力是强相互作用(强力)的一种表现,在它的作用范围内,核力比库仑力大得多;从作用距离上来看,它是一个短程力,作用范围在1.5×10-15m之内;核力具有饱和性,即每个核子只跟相邻的核子发生核力作用。

在核反应中,同样遵循质量数守恒、电荷数守恒的规律。核反应过程一般都不是可逆的,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;核反应的生成物一定要以实验为基础,不能凭空依照两个守恒规律杜撰出生成物来写核反应方程。

3.结合能、质量亏损

原子核是核子结合在一起构成的,要把它们分开需要能量,这就是原子核的结合能。结合能并不是由于核子结合成原子核而具有的能量,而是为把核子分开而需要的能量。

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,据此可根据质能方程计算得到该原子核的结合能。物体的质量发生了Δm的变化,相应的能量也就发生了ΔE的变化,有ΔE=Δmc2。

4.裂变反应和聚变反应、裂变反应堆

裂变反应堆的主要组成有:核燃料,用浓缩铀(能吸收慢中子的铀235占3%~4%);慢化剂,用石墨或重水,使裂变中产生的中子减速,以便被铀235吸收;控制棒,用镉做成(镉吸收中子的能力很强);冷却剂,用水或液态钠,把反应堆内的热量传输出去用于发电,同时使反应堆冷却,保证安全;水泥防护层,用来屏蔽裂变产物放出的各种射线。

【例2】(2017·四川凉山三模卷)关于原子核反应,下列描述正确的是

( )

A.温度升高,放射性元素衰变的半衰期减小

D.用中子轰击铀核,产生几个中等质量原子核的现象属于核聚变

【答案】C

考点三、波粒二象性

1.光电效应

实验规律有:

存在饱和电流——光照条件不变,增大正向电压,光电流随之增大,并趋向于一个饱和值。入射光越强,饱和电流越大。

存在遏止电压——使光电流减小到零的反向电压Uc称为遏止电压。若以Ek表示光电子的最大初动能,则有Ek=eUc。对于一定频率的光,无论光的强弱如何,遏止电压都是一样的;光的频率改变时,遏止电压也会改变。

存在截止频率——当入射光的频率低于截止频率时,无论光有多强,也不能产生光电效应。不同金属的截止频率不同。

具有瞬时性——当频率超过截止频率时,无论入射光怎样微弱,几乎在照到金属时立即产生光电流,产生电流的时间不超过10-9s。

2.爱因斯坦光电效应方程

【例3】(2017·河南濮阳三模卷)如图2所示为研究光电效应的电路图,用频率相同、强度不同的甲、乙两束光分别照射密封真空管的阴极K,阴极K发射出的光电子被阳极A吸收,在电路中形成光电流。已知乙光光强为甲光的2倍,当用甲光照射时,作出的光电流I与A、K之间的电压UAK的关系如图3所示;若改用乙光照射时,下列光电流I与A、K之间的电压UAK的关系图像中正确的

( )

江苏省江阴高级中学)

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