物理二轮（山东专用）学案：专题9 第1讲 7．近代物理初步 Word版含解析4页

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7．近代物理初步
[临考必背]
1．光电效应
(1)四条实验规律
①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。
②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。
③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。
④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 ε＝hν。
(3)三个表达式
①爱因斯坦光电效应方程：Ek＝hν－W0。
②光电子的最大初动能与遏止电压的关系：Ek＝eUc。
③逸出功与截止频率的关系：W0＝hνc。
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 α 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)。
①一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：N＝C2n＝
n（n－1）
2
。
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。
③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)衰变方程
①α 衰变：AZX→A－4Z 2Y＋42He(2 个质子和 2 个中子结合成一整体射出)。
②β 衰变：AZX→ AZ＋1Y＋ 0－1e(中子转化为质子和电子)。
(2)半衰期
①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。

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②公式：N 余＝N 原(
1
2
)
t
τ

，M 余＝M 原(
1
2
)
t
τ

。
(3)
　　
(4)
　　
(5)核能的计算
①若 Δm 以千克为单位，则 ΔE＝Δmc2。
②若 Δm 以原子的质量单位 u 为单位，则 ΔE＝Δm×931.5 MeV。
质量亏损 Δm：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 α 粒子散射实验提出了原子的核式结构模型
B．发生 β 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 α 粒子散射实验结果，建立了原子的核式结构模型，故 A 正确；β 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 n＝5 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 α 粒子散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 α 衰变和一次 β 衰变，核内质子数减少了 4 个
解析：根据 C25＝10，可知一群处于 n＝5 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 α 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 α 衰变，质子
数减少 2 个，每发生一次 β 衰变，质子数增加一个，所以经过 2 次 α 衰变和一次 β 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．γ 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

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