微观粒子（核心知识查漏）学生版

核心知识查漏016微观粒子

6知识查漏补缺----------

一、光电效应的理解及应用

1.研究光电效应的两条思路

（1）两条线索：

［强度——决定者每秒钟光源发射的光子数一

照射光t频率一决定着每个光子的能a£二人--------

/每秒钟逸出的光电子数——决定者光电流的大小

光电子t光电子逸出后的城大初动能gmv2----------

（2）两条对应关系：

入射光强度大T光子数目多一发射光电子多一光电流大；

光子频率高一光子能最大一光电子的最大初动能大。

2.光电效应中三个重要关系

（1）爱因斯坦光电效应方程：取=碗一川0。

（2）光电子的最大初动能6与遏止电压上的关系：Ek=eUc.

（3）逸出功胸与极限频率％的关系：Wo=6c。

二、原子结构与原子能级

1.分析原子的核式结构模型所用的规律

库仑力充当向心力；欢迁时电子动能、原子电势能与总能量变化：当轨道半径减小时，

库仑引力做正功，原子电势能减小，电子动能增大，原子总能量减小，反之，轨道半径增大

时，原子电势能增大，电子动能减小，原子总能量增大。

2.两类能级跃迁：

跃迁

（I）自发跃迁：高能级（〃。低能级（〃）一放出能量；发射光子：hv=Em~

跃迁

（2）受激跃迁：低能级（〃）——>高能级（〃?）T吸收能量。

①光照（吸收光子）：光子的能量必须恰好等于能级差人=£”一当。

②碰撞、加热等：只要入射粒子能量大于或等「能级差即可，E^>E,-E„0

③大于电离能的光子被吸收，将原子电离。

3.电离：电离能：指原子从基态或某一激发态跃迁到电离态所需要吸收的最小能量。

如：氢原子：①基态一电离态：E欢=0一（-13.6eV）=13.6eV,即为基态的电离能c②〃

=2一电离态：E^=0-E2=3.4eV,即为〃=2激发态的电离能。

注：解答氢原子能级图与原子跃迁问题应注意

（1）能级之间发生跃迁时放出（吸收）光子的频率由加=与,一反决定，波长可由公式

c=Av求得。

（2）一个氢原子跃迁发出可能的光谱线条数最多为〃一1。

（3）一群氢原子跃迁发出可能的光谱线条数的两种求解方法。

①用数学中的组合知识求解：N=a=*n。

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。

三、放射现象与半衰期

i.三种射线的成分和性质

名称构成符号电荷量质量电离作用穿透能力

a射线氮核瓶+2e4u最强最弱

]

P射线电子-?e—e1836u较强较强

Y射线光子Y00最弱最强

2.对半衰期的理解

（1）半衰期是大量原子核衰变时的统计规律，对个别或少量原子核，无半衰期可言。

（2）根据半衰期的概念，可总结出公式N余=N^（1/2）「，〃?余=加原（1/2）J式中

N原、机原表示衰变前的放射性元素的原子数和质量，Na、〃?今表示衰变后尚未发牛.衰变的放

射性元素的原子数和质量，/表示衰变时间，。表示半衰期。

3.衰变次数的计算方法

确定衰变次数的方法是依据两个守恒规律，设放射性元素以经过〃次a衰变和〃i次p

衰变后，变成稳定的新元素外Y,则表示该核反应的方程为9X-4'Y+MHe+〃?7e。根据质量

数守恒和电荷数守恒可列方程

A—AfA—Ar

A=A'+4〃Z=Z'+2〃一〃？由以上两式联立解得〃=1—,m=—^―+Z'—Z

由此可见确定衰变次数可归结为求解一个二元一次方程组。

四、核反应与核能

1、核反应的四种类型

类型可控性核反应方程典例

a衰变自发W->^Th+^He

衰变

B衰变自发翎Th-钾Pa+-?e

早N+拍e-Yo+lH（卢瑟福发现质子）

担e+?Be-¥C+H（查德威克发现中子）

人工转变人工控制

TsAl+2HC—>i^P+An约里奥・居里夫妇发现

放射性同位素，同时

热曰

PTSi++?e发现正电子

费U+加一劈Ba十能Kr+3An

重核裂变比较容易进行人工控制

彩U+H->或Xe+殁Sr+lOin

轻核聚变很难控制汩+田-NHe+Jn

2.爱因斯坦质能方程核能的计算

（1）对质能方程的理解

①方程的含义：一定的能量和一定的质量相联系，物体的总能量和它的质量成正比，即

E=mc2o

②理解：物体具有的能量与它的质量之间存在简单的正比美系，物体的能量增大，质量

也增大；物体的能量减少，质量也减少；核子在结合成原子核时出现质量亏损加〃，其能量

也要相应减少，即AK=A〃?c2原子核分解成核子时要吸收一定的能量，相应的质量增加

吸收的能量为

（2）核能释放的两种途径的理解

中等大小的原子核的比结合能最大，这些核最稳定，使较重的核分裂成中等大小的核,

较小的核结合成中等大小为核，核子的比结合能都会增加，都可以释放能量。

（3）核能的计算方法：根据AE=4后计算时，△》的单位是“kg”，c,的单位是“m/s”,

^E的单位是“J”；根据A£=Awx931.5MeV计算时,△〃?的单位是“u”,\E的单位是“MeV”；

根据核子比结合能来计算核能：原子核的结合能=核子比结合能x核子数.

。＞题型特训提分-------------------------------------

1.（2025嘉定一模•四•第1题）已知锢241单质的半衰期为432天，而报警器的辐射源

常常使用化合物二氧化锢，二氧化锢的半衰期o

A.大于432天B.等于432天C.小于432天D.无法确定

2.（2025嘉定一模•四•第2题）一个锢放出氮核后转变为位核的衰变为衰变（选

“记邛，，或，¥，），一个铉核含有个中子。

3.（2025嘉定一模•四•第3题）楣核、铉核和轨核的质量分别为〃小叱和机3,当一个

锢核发生上述衰变时，释放的能量为。（已知真空中的光速为c）

（2024黄浦二模）防火防灾

锂电池在使用时电池温度过高容易导致电池隔膜损坏，引起短路。锂电池内部热晶积累

过多，引发“链式化学反应”，造成电池爆炸燃烧。消防员走进学校，给同学们讲解日常火灾

防控和疏散逃生常识，树立消防安全意识，增强自防自救能力。

5.原子物理中同样有“链式反应”，铀235发生此反应需要的条件有（）

A,受到慢中子轰击B.受到快中子轰击

C.铀块的体积大于临界体积D.将天然铀制成浓缩铀

6.有一类防火常用的烟雾探测器，原理是其放射源处的锢2；；Am放出的a粒子，使壳

内气室中的空气电离而导电，当烟雾粒子进入壳内气室时，就会阻挡部分。粒子使电流减

小从而触发警报。

（1）半衰期为433年的锢0.3微克，经过866年后剩余锢的质量为微克。

（2）发生一次a衰变所产生的新核的中子数比质子数多个。

7.另一类光电烟雾探测器的原理如图（，，），当有烟雾进入时，来自光源5的光被烟雾

散射后进入光电管C,光射到光电管中的钠表面时会产生光电流。传感器检测到光电流大于

预设范围便会触发警报。金属钠的遏止电压随入射光频率u的变化规律如图（人）所示。

（1）光源5发出的光波波长应小于m。

（2）图（6）中图像的斜率为k,普朗克常量力=。（电子电荷量e）

8.（2024青浦二模）北斗卫星导航系统

北斗卫星导航系统（简称北斗系统）是中国着眼于国家安全和经济社会发展需要，自主

研发的全球卫星导航系统，是为全球用户提供全天候、高精度的定位、导航的国家重要基础

设施。

北斗导航卫星中的“北斗三号”搭载了氢原子钟，原子钟通过氢原子能级跃迁产生电磁波

校准时钟。氢原子的部分能级结构如图，则（)

nE/cX/

oo---------------------------0

4------------------------------0.85

3-----------------------------1.51

2-----------------------------3.40

I-------------------------------13.6

A.用10.5eV的光子照射，能使处于基态的氢原子跃迁到激发态

B.氢原子由基态跃迁到激发态后，原子的电势能增大

C.一群处于〃=4能级的氢原子向低能级跃迁时，最多可以辐射出3种不同频率的光子

D.一群处于用〃=2能级的氢原子向低能级跃迁时，发出的光照射金属伯（粕逸出功为

6.34eV）,能发生光电效应

（2024宝山二模）太阳能

太阳是一颗自己能发光发热的气体星球，太阳能来源于太阳内部氢的核聚变，太阳能既

便捷又环保。

9.太阳因核聚变释放出巨大能量，同时其质量不断减少。若太阳每秒钟减少的质量

为4xl0,）kg,由爱因斯坦质能方程可算得，太阳每秒钟辐射出的能量最接近于（）

A.109JB.10l8JC.1（）26jD.W35J

10.在中国“人造太阳”全超导托卡马克实验装置中，笊核（；H）和僦核（：H）聚变

结合成一个新的原子核，并放出一个中子，该新的原子核为（）

A.笈核B.氧核C.朝核D.氮核

11.2022年10月，我国自主研发的“夸父一号”太阳探测卫星成功发射。该卫星搭载的

莱曼阿尔法太阳望远镜可.用于探测频率为2.47xl（p5Hz的氢原子谱线，该谱畿对应的光子

能量为J（结果保留三位有效数字）。根据如图所示的氢原子能级图，可知此谱

线来源于太阳中氢原子〃二和能级之间的跃迁。（已知普朗克常量

/?=6.63X10-34J-S）

nE/eV

00....................................0

4---------------------0.85

3---------------------1.51

2---------------------34)

1---------------------13.6

（2024青浦二模）从经典走向量子

物理学臼伽利略开端，至今已有三百多年历史，其中20世纪之前的物埋学被称为经

典力学。此后，量子力学£速发展，成为了当前的物理学前沿领域。

12.80g某放射性元素发生。衰变，经过9天还剩下10g,则该元素的半衰期为一

天；该衰变产生的射线照射带正电验电器，电荷很快消失，是利用了射线的一（选涂：

A.穿透本领B.电离本领）。

13.玻尔在卢瑟福的基础上引入了轨道量子化的概念.如图为氢原子的能级图，可见光

光子的能量范围约为1.62W:3.1leV。则这些原子（）

nE/eV

00--------------------------------------0

4--------------------0.85

3--------------------1.51

2--------------------3.40

1-----------------------13.60

A.最多可产生2种不同频率的光

B.从〃=2的激发态跃迁到基态发出的光是可见光

C.从〃=3跃迁到〃=4的激发态，需吸收能量为0.66cV的光子

D.从〃=3的激发态电离，所需照射光的光子能最至少为13.60eV

14.（2024学年第二学期高三质量调研）声光控开关中，光敏电阻的工作原理是电阻内

的光电效应，与一般光电管的工作原理相同。某光敏电阻，当用不同强度的红光照射时，其

阻值不发生变化；当用不同强度的黄光照射时，其阻值发生变化。关于该光敏电阻，卜列说

法正确的是（