第6讲|“活学巧记”应对点散面广的原子物理学┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄考法学法原子物理学部分知识点较多，需要学生强化对知识的理解和记忆。
在高考试卷中，对原子物理学的考查一般是一个选择题，难度不大。
考查热点主要有：①光电效应、波粒二象性；②原子结构、氢原子能级跃迁；③原子核的衰变规律、α、β、γ三种射线的特点及应用；④核反应方程的书写、质量亏损和核能的计算。
由于本讲内容琐碎，考查点多，因此复习时应抓住主干知识，梳理出关键点，进行理解性记忆。
提能点(一)光电效应波粒二象性⎣⎢⎢⎡⎦⎥⎥⎤基础保分类考点练练就能过关[知能全通]————————————————————————————————1．爱因斯坦光电效应方程E k＝hν－W02．光电效应的两个图像(1)光电子的最大初动能随入射光频率变化而变化的图像如图所示。
依据E k＝hν－W0＝hν－hν0可知：当E k＝0时，ν＝ν0，即图线在横轴上的截距在数值上等于金属的极限频率。
斜率k＝h——普朗克常量。
图线在纵轴上的截距的绝对值等于金属的逸出功：W0＝hν0。
(2)光电流随外电压变化的规律如图所示。
图中纵轴表示光电流，横轴表示阴、阳两极处所加外电压。
当U＝－U′时，光电流恰好为零，此时能求出光电子的最大初动能，即E k ＝eU′，此电压称为遏止电压。
当U＝U0时，光电流恰好达到饱和光电流，此时所有光电子都参与了导电，电流最大为I max。
3．处理光电效应问题的两条线索(1)光强大→光子数目多→发射光电子数多→光电流大。
(2)光子频率高→光子能量大→产生光电子的最大初动能大。
4．光的波粒二象性(1)大量光子易显示出波动性，而少量光子易显示出粒子性。
(2)波长长(频率低)的光波动性强，而波长短(频率高)的光粒子性强。
(3)光子说并未否定波动说，E ＝hν＝hc λ中，ν和λ就是波的概念。
(4)波动性和粒子性在宏观世界是不能统一的，而在微观世界却是统一的。
5．物质波(1)定义：任何一个运动着的物体，都有一种波与之对应，这种波称为物质波。
(2)公式：物质波的波长λ＝h p ，p 为运动物体的动量，h 为普朗克常量。
[题点全练]————————————————————————————————1．(2018·全国卷Ⅱ)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1.28×10－19 J 。
已知普朗克常量为6.63×10－34 J·s ，真空中的光速为3.00×108 m·s －1。
能使锌产生光电效应的单色光的最低频率约为( )A ．1×1014 HzB ．8×1014 HzC ．2×1015 HzD ．8×1015 Hz 解析：选B 设单色光的最低频率为ν0，由爱因斯坦光电效应方程得E k ＝hν1－W 0,0＝hν0－W 0，又ν1＝c λ，整理得ν0＝c λ－E k h，代入数据解得ν0≈8×1014 Hz ，B 正确。
2．[多选](2017·全国卷Ⅲ)在光电效应实验中，分别用频率为νa 、νb 的单色光a 、b 照射到同种金属上，测得相应的遏止电压分别为U a 和U b 、光电子的最大初动能分别为E k a 和E k b 。
h 为普朗克常量。
下列说法正确的是( )A ．若νa >νb ，则一定有U a <U bB ．若νa >νb ，则一定有E k a >E k bC ．若U a <U b ，则一定有E k a <E k bD ．若νa >νb ，则一定有hνa －E k a >hνb －E k b解析：选BC 设该金属的逸出功为W ，根据爱因斯坦光电效应方程有E k ＝hν－W ，同种金属的W 不变，则逸出光电子的最大初动能随ν的增大而增大，B 项正确；又E k ＝eU ，则最大初动能与遏止电压成正比，C 项正确；根据上述有eU ＝hν－W ，遏止电压U 随ν增大而增大，A 项错误；又有h ν－E k ＝W ，W 相同，D 项错误。
3．表格所示为按照密立根的方法进行光电效应实验时，得到的某金属的遏止电压和入射光的频率的几组数据。
由以上数据应用则这种金属的截止频率约为( )A ．3.5×1014 HzB ．4.3×1014 HzC ．5.5×1014 HzD ．6.0×1014 Hz解析：选B 遏止电压为零时，入射光的频率等于截止频率，根据方程U c ＝0.397 3ν1014－1.702 4，代入U c ＝0，解得ν≈4.3×1014 Hz ，B 正确。
4.如图所示是实验室用来研究光电效应原理的装置图，电表均为理想电表，当入射光的能量等于9 eV 时，灵敏电流表检测到有电流流过，当电压表示数等于5.5 V时，灵敏电流表示数刚好为0。
则下列说法正确的是( )A ．若增大入射光的强度，光电子的最大初动能将增大B ．若入射光的能量小于3.5 eV ，改变电源的正负极方向，则灵敏电流表示数可能不为0C ．光电管材料的逸出功等于3.5 eVD ．增大入射光的波长，在电压表示数不变的情况下，灵敏电流表示数会变大解析：选C 根据光电效应方程E k ＝hν－W 0，可知光电子的最大初动能与入射光的强度无关，故A 错误；题图所示装置所加的电压为反向电压，由电压表的示数等于5.5 V 时，灵敏电流表示数为0，可知光电子的最大初动能为5.5 eV ，根据光电效应方程E k ＝hν－W 0，可得W 0＝3.5 eV ，若入射光的能量小于3.5 eV ，则不能发生光电效应，灵敏电流表示数一定为0，故B 错误，C 正确；增大入射光的波长，则光的频率减小，根据光电效应方程E k ＝hν－W 0，知光电子的最大初动能减小，在电压表示数不变的情况下，灵敏电流表示数可能会变小，故D 错误。
提能点(二) 原子结构、氢原子的能级跃迁⎣⎢⎢⎡⎦⎥⎥⎤基础保分类考点练练就能过关 [知能全通]————————————————————————————————1．原子结构与原子光谱2．氢原子能级图与原子跃迁问题的解答技巧(1)能级之间跃迁时放出的光子频率是不连续的。
(2)能级之间发生跃迁时放出(吸收)光子的频率可由hν＝E m－E n求得。
若求波长可由公式c＝λν求得。
(3)一个氢原子跃迁放出可能的光谱线条数最多为(n－1)条。
(4)一群氢原子跃迁放出可能的光谱线条数有两种求解方法。
①用数学中的组合知识求解：N＝C n2＝n(n－1)2。
②利用能级图求解：在氢原子能级图中将氢原子跃迁的各种可能情况一一画出，然后相加。
[题点全练]————————————————————————————————1.(2018·重庆学业质量调研)如图所示为氢原子能级示意图的一部分，关于氢原子，下列说法正确的是()A．一个氢原子从n＝3能级跃迁到n＝1能级，可能放出3种不同频率的光子B．从n＝4能级跃迁到n＝3能级，氢原子会吸收光子，能级升高C．从n＝4能级跃迁到n＝3能级，氢原子会向外放出光子，能级降低D．处于不同能级时，核外电子在各处出现的概率是一样的解析：选C一个氢原子从n＝3能级跃迁到n＝1能级，最多可能放出2种不同频率的光子，故A错误；从n＝4能级跃迁到n＝3能级，是从高能级向低级跃迁，氢原子会放出光子，能级降低，故B错误，C正确；处于不同能级时，核外电子在各处出现的概率是不一样的，故D错误。
2．[多选](2019届高三·豫南九校联考)如图为氢原子的能级图，已知可见光光子的能量范围为1.62～3.11 eV，锌板的逸出功为3.34 eV，那么对氢原子在能级跃迁的过程中放出或吸收光子的特征认识正确的是()A ．用氢原子从高能级向基态跃迁时放出的光照射锌板，一定不能产生光电效应现象B ．用能量为11.0 eV 的自由电子轰击，可使处于基态的氢原子跃迁到激发态C ．处于n ＝2能级的氢原子能吸收任意频率的紫外线D ．处于n ＝3能级的氢原子可以吸收任意频率的紫外线，并且使氢原子电离解析：选BD 氢原子从高能级向基态跃迁时放出的光子的最小能量为10.2 eV>3.34 eV ，照射锌板一定能产生光电效应现象，故A 错误；用能量为11.0 eV 的电子轰击，基态的氢原子吸收的能量可以等于10.2 eV ，可以使处于基态的氢原子跃迁到n ＝2能级，故B 正确；紫外线光子的最小能量为3.11 eV ，处于n ＝2能级的氢原子的电离能为3.4 eV ，故n ＝2能级的氢原子不能吸收任意频率的紫外线，故C 错误；处于n ＝3能级的氢原子的电离能为1.51 eV ，故处于n ＝3能级的氢原子可以吸收任意频率的紫外线，并且使氢原子电离，故D 正确。
3．氢原子的基态能级E 1＝－13.6 eV ，第n 能级E n ＝E 1n 2，若氢原子从n ＝3能级跃迁到n ＝2能级时发出的光能使某金属发生光电效应，则以下跃迁中发出的光也一定能使此金属发生光电效应的是( )A ．从n ＝2能级跃迁到n ＝1能级B ．从n ＝4能级跃迁到n ＝3能级C ．从n ＝5能级跃迁到n ＝3能级D ．从n ＝6能级跃迁到n ＝5能级解析：选A 从n ＝2能级跃迁到n ＝1能级辐射的光子能量大于从n ＝3能级跃迁到n ＝2能级辐射的光子能量，根据光电效应产生的条件知，一定能使该金属发生光电效应，故A 正确；从n ＝4能级跃迁到n ＝3能级、从n ＝5能级跃迁到n ＝3能级、从n ＝6能级跃迁到n ＝5能级辐射的光子能量均小于从n ＝3能级跃迁到n ＝2能级辐射的光子能量，都不一定能使该金属发生光电效应，故B 、C 、D 错误。
提能点(三) 原子核的衰变及半衰期⎣⎢⎢⎡⎦⎥⎥⎤基础保分类考点练练就能过关 [知能全通]————————————————————————————————1．衰变次数的确定方法先由质量数的改变确定α衰变的次数，然后根据衰变规律确定β衰变的次数。
2．对半衰期的理解(1)半衰期公式：(2)半衰期的适用条件：半衰期是一个统计规律，是对大量的原子核衰变规律的总结，对于较少特定个数的原子核，无法确定会有多少个发生衰变。
[题点全练]————————————————————————————————1．(2017·全国卷Ⅱ)一静止的铀核放出一个α粒子衰变成钍核，衰变方程为238 92U→234 90Th＋42He。
下列说法正确的是()A．衰变后钍核的动能等于α粒子的动能B．衰变后钍核的动量大小等于α粒子的动量大小C．铀核的半衰期等于其放出一个α粒子所经历的时间D．衰变后α粒子与钍核的质量之和等于衰变前铀核的质量解析：选B静止的铀核在衰变过程中遵循动量守恒，由于系统的总动量为零，因此衰变后产生的钍核和α粒子的动量等大反向，即p Th＝pα，B项正确；因此有2m Th E kTh＝2mαE kα，由于钍核和α粒子的质量不等，因此衰变后钍核和α粒子的动能不等，A项错误；根据半衰期的定义可知，C项错误；由于衰变过程释放能量，根据爱因斯坦质能方程可知，衰变过程有质量亏损，D项错误。