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1、第16章 近代物理,考點47原子結(jié)構(gòu)能級,考點46量子論初步光電效應(yīng)波粒二象性,考點48核反應(yīng)質(zhì)能方程,考點46量子論初步光電效應(yīng)波粒二象性,必備知識 全面把握 核心方法 重點突破 方法1光電效應(yīng)現(xiàn)象和光電效應(yīng)方程的應(yīng)用 方法2光電效應(yīng)圖像 方法3對光的波粒二象性、物質(zhì)波的考查 考法例析 成就能力 考法1光電效應(yīng)的理解 考法2光的波粒二象性,必備知識全面把握,1.熱輻射 一切物體都在輻射電磁波，這種輻射與物體的溫度有關(guān). 2.黑體 某種物體能夠完全吸收入射的各種波長的電磁波而不發(fā)生反 射，這種物體就是絕對黑體，簡稱黑體黑體輻射隨著溫度 的升高，一方面各種波長的輻射強(qiáng)度都增加，另一方面，輻 射強(qiáng)
2、度的極大值向波長較短的方向移動,3光電效應(yīng) (1)光電效應(yīng) 在光的照射下物體發(fā)射電子的現(xiàn)象它是光的 的表現(xiàn)，是光量子說的實驗基礎(chǔ) (2)光電效應(yīng)中的四條規(guī)律 存在 和截止頻率 使光電流減小到0的反向電壓Uc為遏止電壓，能使某種金屬發(fā)生光電效應(yīng)的最小頻率稱為截止頻率 光電子的最大初動能只隨入射頻率的增大而增大，與入射光的強(qiáng)度無關(guān) 光電效應(yīng)的產(chǎn)生幾乎是瞬時的，一般不超過109 s. 能發(fā)生光電效應(yīng)時， 與入射光的強(qiáng)度成正比 (3)愛因斯坦光子說 在空間傳播的光不是連續(xù)的，而是一份一份的，每一份叫作一個光量子，光子的能量E跟光的頻率成正比即E ，用光量子說能成功地解釋光電效應(yīng)現(xiàn)象,粒子性,遏止電壓,
3、飽和光電流,h,(4)愛因斯坦的光電效應(yīng)方程 EkhW，其中Ek為光電子的 ；h為入射光子的能量；W為 (5)逸出功 某種金屬中不同電子脫離這種金屬所需的功不一樣，使電子脫離某種金屬所做功的最小值，叫作這種金屬的逸出功 (6)光電效應(yīng)的應(yīng)用 光電管的工作原理就是光電效應(yīng)，它是把光信號轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘柕钠骷怆姽苤饕迷谧詣踊b置及有聲電影、無線電通信、光纖通信等方面,4光的波粒二象性與物質(zhì)波 (1)光是一種波，同時也是一種粒子，即光具有波粒二象性 (2)光的波動性不是由光子之間的相互作用引起的波動性是光子本身的一種屬性 (3)在微觀世界中，光的波動性和粒子性是矛盾的統(tǒng)一體既不可把光看成宏觀概念中的
4、波，也不可把光當(dāng)成微觀概念中的粒子；大量光子的行為顯示波動性，少數(shù)光子的行為表現(xiàn)粒子性；光在傳播過程中往往顯示波動性，在與物質(zhì)作用時往往顯示粒子性；頻率低的光波動性顯著，頻率高的光粒子性顯著 (4)物質(zhì)波 物理學(xué)把物質(zhì)分為兩大類，一類是質(zhì)子、電子等，稱為實物；另一類是電場、磁場等，統(tǒng)稱場光是傳播著的電磁場，具有粒子性德布羅意認(rèn)為任何一個運動著的物體，小到電子、質(zhì)子，大到行星、太陽都有一種波和它對應(yīng)，波長 ，其中p是運動物體的動量，h是普朗克常量，數(shù)值為 .人們把這種波叫作物質(zhì)波，也叫德布羅意波 與光波一樣，物質(zhì)波也是概率波，電子束的衍射圖樣中的亮、暗條紋是由電子落點的概率大小所決定的,核心方法
5、重點突破,方法1光電效應(yīng)現(xiàn)象和光電效應(yīng)方程的應(yīng)用 課標(biāo)全國201719，6分(多選)在光電效應(yīng)實驗中，分別用頻率為a、b的單色光a、b照射到同種金屬上，測得相應(yīng)的遏止電壓分別為Ua和Ub，光電子的最大初動能分別為Eka和Ekb.h為普朗克常量下列說法正確的是() A若ab，則一定有UaUb B若ab，則一定有EkaEkb C若UaUb，則一定有EkaEkb D若ab，則一定有haEkahbEkb,例1,【解析】 由愛因斯坦光電效應(yīng)方程EkhW0可知，若ab，則EkaEkb，遏止電壓能夠反映最大初動能的大小，UeEk，則UaUb，故選項A錯誤，選項B正確；若UaUb，則EkaEkb，故選項C正確
6、；W0hEk，由于金屬的逸出功由金屬材料本身決定，故選項D錯誤 【答案】BC,例1,方法2光電效應(yīng)圖像 課標(biāo)全國201535(1)，5分在某次光電效應(yīng)實驗中，得到的遏止電壓Uc與入射光的頻率的關(guān)系如圖所示，若該直線的斜率和縱截距分別為k和b，電子電荷量的絕對值為e，則普朗克常量可表示為_，所用材料的逸出功可表示為_,例2,【解析】 【答案】ekeb,例2,方法3對光的波粒二象性、物質(zhì)波的考查 課標(biāo)全國201535(1)，5分(多選)實物粒子和光都具有波粒二象性下列事實中突出體現(xiàn)波動性的是() A電子束通過雙縫實驗裝置后可以形成干涉圖樣 B射線在云室中穿過會留下清晰的徑跡 C人們利用慢中子衍射來
7、研究晶體的結(jié)構(gòu) D人們利用電子顯微鏡觀測物質(zhì)的微觀結(jié)構(gòu) E光電效應(yīng)實驗中，光電子的最大初動能與入射光的頻率有關(guān)，與入射光的強(qiáng)度無關(guān),例3,【解析】 體現(xiàn)波動性的常見現(xiàn)象有反射、折射、干涉、衍射、偏振等體現(xiàn)粒子性的有光電效應(yīng)、康普頓效應(yīng)、熒光屏出現(xiàn)光點等選項A、C、D正確 【答案】ACD,例3,考法例析成就能力,考法1光電效應(yīng)的理解 課標(biāo)全國201635(1)，5分(多選)現(xiàn)用某一光電管進(jìn)行光電效應(yīng)實驗，當(dāng)用某一頻率的光入射時，有光電流產(chǎn)生下列說法正確的是() A保持入射光的頻率不變，入射光的光強(qiáng)變大，飽和光電流變大 B入射光的頻率變高，飽和光電流變大 C入射光的頻率變高，光電子的最大初動能變大
8、 D保持入射光的光強(qiáng)不變，不斷減小入射光的頻率，始終有光電流產(chǎn)生 E遏止電壓的大小與入射光的頻率有關(guān)，與入射光的光強(qiáng)無關(guān),例1,【解析】 入射光頻率不變，光強(qiáng)越大，單位時間內(nèi)發(fā)射的光電子數(shù)目就越多，故飽和光電流就越大，A正確；飽和光電流與光強(qiáng)有關(guān)，B錯誤；由愛因斯坦光電效應(yīng)方程hWEk知C正確；不斷減小入射光的頻率，當(dāng)頻率小于材料的截止頻率時，就沒有光電流產(chǎn)生，D錯誤；光電子的最大初動能與入射光的頻率有關(guān)，與光強(qiáng)無關(guān)，結(jié)合EkeUc，故E正確 【答案】A、C、E,例1,考法2光的波粒二象性 (多選)1927年，戴維孫和革末完成了電子衍射實驗，該實驗是榮獲諾貝爾獎的重大近代物理實驗之一如圖所示是
9、該實驗裝置的簡化圖，下列說法正確的是() A亮條紋是電子到達(dá)概率大的地方 B該實驗說明物質(zhì)波理論是正確的 C該實驗再次說明光子具有波動性 D該實驗說明實物粒子具有波動性,例2,【解析】 電子屬于實物粒子，電子衍射實驗說明電子具有波動性，說明物質(zhì)波理論是正確的，與光的波動性無關(guān)，B、D正確，C錯誤；物質(zhì)波也是概率波，亮條紋是電子到達(dá)概率大的地方，A正確 【答案】ABD,例2,考點47原子結(jié)構(gòu)能級,必備知識 全面把握 核心方法 重點突破 方法4氫原子能級及能級躍遷 考法例析 成就能力 考法3原子的核式結(jié)構(gòu) 考法4氫原子能級圖及原子躍遷,必備知識全面把握,1電子的發(fā)現(xiàn) 在密封的玻璃管內(nèi)有陰、陽兩極，
10、當(dāng)在兩極間加一定電壓時，陰極便發(fā)出一種射線，這種射線稱為陰極射線 陰極射線的組成：,2粒子散射實驗與盧瑟福核式結(jié)構(gòu)模型,2粒子散射實驗與盧瑟福核式結(jié)構(gòu)模型,正確認(rèn)識幾種關(guān)系 (1)核子數(shù)質(zhì)子數(shù)中子數(shù) (2)核電荷數(shù)質(zhì)子數(shù)(Z)原子序數(shù)核外電子數(shù) (3)質(zhì)量數(shù)(A)質(zhì)子數(shù)中子數(shù) 注意：質(zhì)子和中子統(tǒng)稱為核子，同一種物質(zhì)中質(zhì)子數(shù)相同，而中子數(shù)不一定相同，具有相同質(zhì)子數(shù)而不同中子數(shù)的原子，互稱 ,同位素,3能級 (1)玻爾原子模型 玻爾的原子理論三條假設(shè) “定態(tài)假設(shè)”：原子只能處于一系列不連續(xù)的能量狀態(tài)中，在這些狀態(tài)中，電子雖做變速運動，但并不向外輻射電磁波，這樣的相對穩(wěn)定的狀態(tài)稱為定態(tài) “躍遷假設(shè)”
11、：電子繞核轉(zhuǎn)動處于定態(tài)時不輻射電磁波，但電子在兩個不同定態(tài)間發(fā)生躍遷時，卻要輻射(吸收)電磁波(光子)，其頻率由兩個定態(tài)的能量差值決定，hE2E1. “軌道量子化假設(shè)”： 原子的不同能量狀態(tài)跟電子沿不同半徑繞核運動相對應(yīng)軌道半徑也是不連續(xù)的 (2)能級與氫原子光譜 氫原子在各個定態(tài)時的能量值稱為氫原子的能級它對應(yīng)電子在各個可能軌道上運動時的能量En(包括動能和勢能),(3)基態(tài)與激發(fā)態(tài) 能量最低的狀態(tài)叫作基態(tài)；其他能量狀態(tài)叫激發(fā)態(tài)基態(tài)和激發(fā)態(tài)分別用E1、E2、E3表示 (4)光子的發(fā)射與吸收 原子由激發(fā)態(tài)向基態(tài)躍遷時發(fā)射出光子，由基態(tài)向激發(fā)態(tài)躍遷(激發(fā))時要吸收光子光子的頻率與能級的關(guān)系： h
12、EmEn. 原子只輻射或吸收能量等于 的光子，由于原子的能級不連續(xù)，所以輻射或吸收光波的頻率是若干分立的值，這也正是原子光譜是線狀譜的原因,能級差,(5)氫原子的能級公式和軌道公式 (6)玻爾理論的成功和局限 成功：引入量子的觀念，提出了原子狀態(tài)的假設(shè)，說明原子穩(wěn)定的原因，在解釋氫光譜上獲得成功 局限：玻爾理論中由于保留了過多的經(jīng)典理論，在解釋較復(fù)雜的原子光譜時，卻遇到了很大的困難,核心方法重點突破,方法4氫原子能級及能級躍遷 (多選)氫原子能級如圖，當(dāng)氫原子從n3躍遷到n2的能級時，輻射光的波長為656 nm.以下判斷正確的是() A氫原子從n2躍遷到n1的能級時， 輻射光的波長大于656
13、nm B用波長為325 nm的光照射，可使氫原子 從n1躍遷到n2的能級 C一群處于n3能級上的氫原子向低能級 躍遷時最多產(chǎn)生3種譜線 D用波長為633 nm的光照射，不能使氫原子 從n2躍遷到n3的能級,例1,【解析】 由Eh和 可知，E越大，越小，A錯誤當(dāng)氫原子由低能級向高能級躍遷時，照射光的能量必須正好等于兩能級之差才能躍遷，B錯誤，D正確一群氫原子由n3能級自發(fā)躍遷，最多可產(chǎn)生3種譜線，C正確 【答案】CD,例1,考法例析成就能力,考法3原子的核式結(jié)構(gòu) (多選)下列說法正確的是() A湯姆孫首先發(fā)現(xiàn)了電子，并測定了電子電荷量，且提出了“棗糕模型” B盧瑟福做粒子散射實驗時發(fā)現(xiàn)絕大多數(shù)粒
14、子穿過金箔后基本上仍沿原來的方向前進(jìn)，只有少數(shù)粒子發(fā)生大角度偏轉(zhuǎn) C粒子散射實驗說明了原子的正電荷和絕大部分質(zhì)量都集中在一個很小的核上 D盧瑟福提出了原子核式結(jié)構(gòu)模型，并解釋了粒子發(fā)生大角度偏轉(zhuǎn)的原因,例1,【解析】 湯姆孫發(fā)現(xiàn)了電子，但電子電荷量是密立根測定的，A錯誤，B、C、D都符合物理史實 【答案】B、C、D,例1,考法4氫原子能級圖及原子躍遷 氦原子被電離一個核外電子，形成類氫結(jié)構(gòu)的氦離子的能級示意圖如圖所示在具有下列能量的光子或者電子中，不能被基態(tài)氦離子吸收而使其發(fā)生躍遷的是() A42.8 eV(光子) B43.2 eV(電子) C41.0 eV(電子) D54.4 eV(光子),
15、例2,【解析】 入射光子使原子躍遷時，其能量應(yīng)正好等于原子的兩能級間的能量差，而電子使原子躍遷時，其能量可以大于等于原子兩能級間的能量差，發(fā)生電離時入射光子的能量可以大于等于54.4 eV，故選A. 【答案】A,例2,考點48核反應(yīng)質(zhì)能方程,必備知識 全面把握 核心方法 重點突破 方法5原子核的衰變及半衰期 方法6核反應(yīng)及核反應(yīng)類型 方法7質(zhì)量虧損及核能的計算 考法例析 成就能力 考法5原子核及核反應(yīng) 考法6核能和質(zhì)能方程,必備知識全面把握,1天然放射現(xiàn)象 (1)基本規(guī)律 較重的原子核(原子序數(shù)大于或等于84)普遍有放射性，原子序數(shù)小于84的元素，有的也具有放射性元素這種自發(fā)地放出射線的現(xiàn)象叫
16、作天然放射現(xiàn)象 天然放射現(xiàn)象說明 具有復(fù)雜結(jié)構(gòu),原子核,(2)三種射線,2原子核的衰變 (1)原子核衰變 指原子核自發(fā)地放出某種粒子而轉(zhuǎn)變?yōu)樾潞说倪^程包括衰變和衰變兩種形式 在發(fā)生、衰變的過程中，由于新核處于不穩(wěn)定狀態(tài)，它要通過輻射光子而達(dá)到穩(wěn)定的狀態(tài)，因此 總是伴隨、衰變而產(chǎn)生 (2)半衰期 指放射性元素的原子核有 發(fā)生衰變所需要的時間，它是由原子核內(nèi)部的特性決定的，與原子核所處的物理、化學(xué)狀態(tài)無關(guān) 用N0、m0分別表示衰變前的原子核數(shù)目和質(zhì)量，N、m分別表示衰變后剩余的原子核的數(shù)目和質(zhì)量，為半衰期，t表示衰變過程所經(jīng)歷的時間，則：,射線,半數(shù),3其他核反應(yīng) 在核物理學(xué)中，原子核在其他粒子的
17、轟擊下產(chǎn)生新原子核的過程稱為核反應(yīng)原子核的人工轉(zhuǎn)變就是一種核反應(yīng)，可以用核反應(yīng)方程來表示 (1)人工轉(zhuǎn)變 概念：原子核在其他粒子的轟擊下產(chǎn)生新原子核的過程 三個重要核反應(yīng),(2)重核的裂變 定義：使重核分裂成中等質(zhì)量的原子核的核反應(yīng)，稱為裂變 典型裂變 92235U01n 56141Ba3692Kr301n 92235U01n 54139Xe3895Sr201n 鏈?zhǔn)椒磻?yīng)：用中子轟擊重核時，重核發(fā)生裂變，釋放出幾個中子，引起其他的重核裂變，從而使裂變不斷地進(jìn)行下去，這就是鏈?zhǔn)椒磻?yīng)，原子彈就利用了鏈?zhǔn)椒磻?yīng)原理 鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的條件：鈾塊的體積大于臨界體積,(3)輕核的聚變 定義：輕核結(jié)合成質(zhì)量較大的核
18、的過程叫輕核的聚變 條件：使輕核之間的距離達(dá)到1015 m的近距離聚變反應(yīng)需要超高溫，因此把聚變反應(yīng)稱為熱核反應(yīng) 典型聚變：12H13H24He01n.,4核力、結(jié)合能 (1)核力 核子間作用力為短程力作用范圍在1.51015 m之內(nèi)，只在相鄰的核子間發(fā)生作用，與核子的 無關(guān) (2)結(jié)合能 核子結(jié)合成原子核時放出的能量，或原子核分解成核子時吸收的能量，都叫原子核的結(jié)合能原子核的結(jié)合能與其 之比，稱為比結(jié)合能比結(jié)合能越大，表示原子核中核子結(jié)合得越 ，原子核越 (3)質(zhì)量虧損 凡是釋放核能的核反應(yīng)，反應(yīng)后各原子核(新生核)及微觀粒子的質(zhì)量(即靜止質(zhì)量)之和變小，兩者的差值就叫作質(zhì)量虧損(凡吸收能量
19、的核反應(yīng)，其生成物質(zhì)量之和大于反應(yīng)物質(zhì)量之和) 注意：質(zhì)量數(shù)與質(zhì)量是兩個不同的概念核反應(yīng)中質(zhì)量數(shù)、電荷數(shù)都守恒，但核反應(yīng)中依然有質(zhì)量虧損,電性,(4)質(zhì)能方程的含義 物體的能量和質(zhì)量之間存在著簡單的正比關(guān)系E ，物體的能量增大，質(zhì)量也增大，能量減小，質(zhì)量也減小 核子結(jié)合成原子核時出現(xiàn)質(zhì)量虧損(m)，其能量也要相應(yīng)地減小，即Emc2. 根據(jù)1 u相當(dāng)于931.5兆電子伏(MeV)能量，用核子結(jié)合成原子核時質(zhì)量虧損的原子質(zhì)量單位(u)乘931.5 MeV，即Em931.5 MeV，可計算釋放的核能.,mc2,核心方法重點突破,方法5原子核的衰變及半衰期 課標(biāo)全國201715，6分一靜止的鈾核放出一
20、個粒子衰變成釷核，衰變方程92238U 90234Th24He.下列說法正確的是() A衰變后釷核的動能等于粒子的動能 B衰變后釷核的動量大小等于粒子的動量大小 C鈾核的半衰期等于其放出一個粒子所經(jīng)歷的時間 D衰變后粒子與釷核的質(zhì)量之和等于衰變前鈾核的質(zhì)量,例1,【解析】 衰變過程中滿足動量守恒定律，所以衰變后釷核的動量與粒子的動量等大反向，B正確；由動能和動量的關(guān)系式可知 ，由于釷核的質(zhì)量大于粒子的質(zhì)量，所以釷核的動能小于粒子的動能，A錯誤；半衰期是指放射性元素的原子核有半數(shù)發(fā)生衰變所需的時間，并不是其放出一個粒子所經(jīng)歷的時間，C錯誤；由于該反應(yīng)放出能量，所以一定會發(fā)生質(zhì)量虧損，衰變后粒子與
21、釷核的質(zhì)量之和小于衰變前鈾核的質(zhì)量，D錯誤 【答案】B,例1,方法6核反應(yīng)及核反應(yīng)類型 天津理綜20171，6分如圖所示，我國自主研發(fā)制造的國際熱核聚變核心部件在國際上率先通過權(quán)威機(jī)構(gòu)認(rèn)證，這是我國對國際熱核聚變項目的重大貢獻(xiàn)下列核反應(yīng)方程中屬于聚變反應(yīng)的是() A12H13H24He01n B. 714N24He 817O11H C24He1327Al1530P01n D. 92235U01n56144Ba3689Kr301n,例2,【解析】 選項A屬于輕核聚變，選項B、C屬于原子核的人工轉(zhuǎn)變，選項D屬于重核裂變，故選A. 【答案】A,例2,方法7質(zhì)量虧損及核能的計算 課標(biāo)全國201717，
22、6分大科學(xué)工程“人造太陽”主要是將氘核聚變反應(yīng)釋放的能量用來發(fā)電氘核聚變反應(yīng)方程是： 12H12H23He01n.已知12H的質(zhì)量為2.013 6 u，23He的質(zhì)量為3.015 0 u，01n的質(zhì)量為1.008 7 u，1 u931 MeV/c2.氘核聚變反應(yīng)中釋放的核能約為() A3.7 MeV B3.3 MeV C2.7 MeV D0.93 MeV,例3,【解析】 根據(jù)質(zhì)能方程，釋放的核能Emc2，m22.013 6 u1.008 7 u3.015 0 u0.003 5 u，則E0.003 5931 MeV3.3 MeV，故B正確，A、C、D錯誤 【答案】B,例3,考法例析成就能力,考法
23、5原子核及核反應(yīng) 課標(biāo)全國201635(1)，5分在下列描述核過程的方程中，屬于衰變的是_，屬于衰變的是_，屬于裂變的是_，屬于聚變的是_(填正確答案標(biāo)號) A. 614C 714N10e B1532P1632S10e C. 92238U 90234Th24He D. 714N24He 817O11H E. 92235U01n 54140Xe3894Sr201n F13H12H24He01n,例1,【解析】 A、B是衰變；C是衰變；D是人工轉(zhuǎn)變；E是裂變；F是聚變 【答案】CABEF,例1,考法6核能和質(zhì)能方程 已知氘核的比結(jié)合能為1.1 MeV，氦核的比結(jié)合能為7.1 MeV，則兩個氘核結(jié)合成一個氦核時() A釋放出4.9 MeV的能量 B釋放出6.0 MeV的能量 C釋放出24.0 MeV的能量 D吸收4.9 MeV的能量,例2,【解析】 根據(jù)題意可寫出兩個氘核結(jié)合成一個氦核的核反應(yīng)方程為12H12H24He，由于氘核的比結(jié)合能為1.1 MeV，氦核的比結(jié)合能為7.1 MeV，故結(jié)合前氘核的結(jié)合能為E121.1 MeV，結(jié)合后氦核的結(jié)合能為E247.1 MeV，故E2E1E224.0 MeV，負(fù)號表示釋放能量，選項C正確 【答案】C,例2,謝謝觀賞,
（山東專用）2020版高考物理一輪復(fù)習(xí) 第16章 近代物理課件.ppt
