高考物理大二輪復(fù)習(xí)與增分策略 專題八 波粒二象性 原子和原子核課件

專題八波粒二象性 原子和原子核知識回扣1.氫原子能級圖(1)能級圖如圖1所示.圖1衰變類型衰變衰變衰變方程衰變實(shí)質(zhì)2個質(zhì)子和2個中子結(jié)合成一整體射出 中子轉(zhuǎn)化為質(zhì)子和電子衰變規(guī)律電荷數(shù)守恒、_守恒答案2.原子核的衰變質(zhì)量數(shù)答案3.核能(1)原子核的結(jié)合能：克服核力做功，使原子核分解為單個核子時吸收的能量，或若干單個核子在核力的作用下結(jié)合成原子核時放出的能量.(2)質(zhì)量虧損：組成原子核的核子的質(zhì)量與原子核的質(zhì)量之差，注意質(zhì)量數(shù)與質(zhì)量是兩個不同的概念.(3)質(zhì)能方程：Emc2，即一定的能量和一定的質(zhì)量相聯(lián)系，物體的總能量與它的質(zhì)量成正比.4.光電效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)規(guī)律(1)任何一種金屬都有一個_，入射光的頻率必須大于這個頻率，才能產(chǎn)生光電效應(yīng).極限頻率答案頻率正高考題型1光電效應(yīng)與光的粒子性高考題型3核反應(yīng)和核能的計(jì)算高考題型2原子結(jié)構(gòu)和能級躍遷內(nèi)容索引高考題型1光電效應(yīng)與光的粒子性解題方略解題方略1.處理光電效應(yīng)問題的兩條線索一是光的頻率，二是光的強(qiáng)度，兩條線索對應(yīng)的關(guān)系是：(1)光子頻率高光子能量大產(chǎn)生光電子的最大初動能大.(2)光強(qiáng)光子數(shù)目多發(fā)射光電子數(shù)多光電流大.2.愛因斯坦光電效應(yīng)方程EkhW0的研究對象是金屬表面的電子，光電子的最大初動能隨入射光頻率的增大而增大(如圖2所示)，直線的斜率為h，直線與軸的交點(diǎn)的物理意義是極限頻率c，直線與Ek軸交點(diǎn)的物理意義是逸出功的負(fù)值.圖2解析例1(多選)(2016全國乙卷35(1)改編)現(xiàn)用某一光電管進(jìn)行光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)，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)生解析解析在發(fā)生光電效應(yīng)時，飽和光電流大小由光照強(qiáng)度來決定，與頻率無關(guān)，光照強(qiáng)度越大飽和光電流越大，因此A正確，B錯誤；根據(jù)EkhW0可知，對于同一光電管，逸出功W0不變，當(dāng)頻率變高時，最大初動能Ek變大，因此C正確；由光電效應(yīng)規(guī)律可知，當(dāng)頻率低于截止頻率時無論光照強(qiáng)度多大，都不會有光電流產(chǎn)生，因此D錯誤.解析預(yù)測1(多選)在光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)中，用同一種單色光，先后照射鋅和銀的表面，都能產(chǎn)生光電效應(yīng).對于這兩個過程，下列四個物理量中，一定不同的是()A.遏制電壓 B.飽和光電流C.光電子的最大初動能 D.逸出功預(yù)測2(多選)用如圖3所示的裝置研究光電效應(yīng)現(xiàn)象.當(dāng)用光子能量為2.75 eV的光照射到光電管上時發(fā)生了光電效應(yīng)，電流表G的示數(shù)不為零；移動變阻器的觸頭c，發(fā)現(xiàn)當(dāng)電壓表的示數(shù)大于或等于1.7 V時，電流表示數(shù)為0，則下列說法正確的是()A.光電子的最大初動能始終為1.05 eVB.光電管陰極的逸出功為1.05 eVC.當(dāng)滑動觸頭向a端滑動時，反向電壓增大，電流增大D.改用能量為2.5 eV的光子照射，移動變阻器的觸頭c， 電流表G中也可能有電流 圖3解析預(yù)測3(多選)用某單色光照射金屬鈦表面，發(fā)生光電效應(yīng).從鈦表面放出光電子的最大初動能與入射光頻率的關(guān)系圖線如圖4所示.則下列說法正確的是()A.鈦的逸出功為6.631019 JB.鈦的極限頻率為1.01015 HzC.光電子的最大初動能為1.01018 JD.光電子的最大初動能與入射光的頻率成正比 圖4解析返回解析解析當(dāng)最大初動能為零時，入射光的頻率等于金屬的極限頻率，則c1.01015 Hz，可知逸出功W0hc6.631019 J，故A、B正確.入射光的頻率越大，光電子的最大初動能越大，根據(jù)該圖無法得出光電子的最大初動能，故C錯誤.由圖可知，光電子的最大初動能與入射光的頻率成一次函數(shù)關(guān)系，不是正比關(guān)系，故D錯誤.返回高考題型2原子結(jié)構(gòu)和能級躍遷解題方略解題方略1.湯姆孫發(fā)現(xiàn)了電子，密立根測出了電子的電荷量，盧瑟福根據(jù)粒子散射實(shí)驗(yàn)構(gòu)建了原子的核式結(jié)構(gòu)模型.玻爾提出的原子模型很好地解釋了氫原子光譜的規(guī)律.盧瑟福用粒子轟擊氮核實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)了質(zhì)子，查德威克用粒子轟擊鈹核發(fā)現(xiàn)了中子.貝可勒爾發(fā)現(xiàn)了天然放射現(xiàn)象，揭示了原子核是有結(jié)構(gòu)的.居里夫婦首次發(fā)現(xiàn)了放射性同位素.2.原子的核式結(jié)構(gòu)模型(1)在原子的中心有一個體積很小、帶正電荷的核，叫做原子核，而電子在核外繞核運(yùn)動；(2)原子的全部正電荷和幾乎全部的質(zhì)量都集中在原子核上，帶負(fù)電的電子在核外空間繞核旋轉(zhuǎn). 解析例2(多選)如圖5所示為氫原子的能級圖.用光子能量為13.06 eV的光照射一群處于基態(tài)的氫原子，下列說法正確的是()A.氫原子可以輻射出連續(xù)的各種波長的光B.氫原子可能輻射出10種不同波長的光C.氫原子從n4的能級向n3的能級躍遷時輻射 光的波長最短D.輻射光中，光子能量為0.31 eV的光波長最長 圖5解析解析氫原子只能輻射出不連續(xù)的幾種波長的光.故A錯誤；從n5能級躍遷到n1能級輻射的光子能量最大，波長最短.故C錯誤；從n5能級躍遷到n4能級輻射的光子能量最小，波長最長.光子能量為E5E40.54(0.85) eV0.31 eV.故D正確.預(yù)測4(多選) 1913年丹麥物理學(xué)家玻爾把微觀世界中的物理量取分立值的觀念應(yīng)用到原子系統(tǒng)，提出了新的原子結(jié)構(gòu)，下列有關(guān)玻爾的原子結(jié)構(gòu)的說法正確的是()A.原子核外電子的運(yùn)行軌道半徑只能是一些特定的值B.電子在定態(tài)軌道上運(yùn)動時會向外輻射電磁波C.玻爾的原子模型能解釋氫原子光譜，但不能解釋氦原子光譜D.玻爾的原子模型否定了盧瑟福的原子模型解析預(yù)測5(多選)下列的若干敘述中，正確的是()A.黑體輻射電磁波的強(qiáng)度只與黑體的溫度有關(guān)B.對于同種金屬產(chǎn)生光電效應(yīng)時，逸出光電子的最大初動能與照射光的 頻率成線性關(guān)系C.一塊純凈的放射性元素的礦石，經(jīng)過一個半衰期以后，它的總質(zhì)量僅 剩下一半D.按照玻爾理論，氫原子核外電子從半徑較小的軌道躍遷到半徑較大的 軌道時，電子的動能減小，原子的能量也減小了解析解析由黑體輻射規(guī)律可知，輻射電磁波的強(qiáng)度按波長的分布只與黑體的溫度有關(guān)，故A正確；根據(jù)光電效應(yīng)方程EkhW0可知，逸出光電子的最大初動能Ek與照射光的頻率成線性關(guān)系，故B正確；經(jīng)過一個半衰期以后，有一半的質(zhì)量發(fā)生衰變，但產(chǎn)生新核，故C錯誤；氫原子核外電子從半徑較小的軌道躍遷到半徑較大的軌道時，庫侖力對電子做負(fù)功，所以動能變小，電勢能變大(動能轉(zhuǎn)為電勢能)，而因?yàn)槲樟斯庾?，總能量變?故D錯誤.預(yù)測6(多選)氫原子能級如圖6所示，當(dāng)氫原子從n3能級躍遷到n2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能級躍遷到n1能級時，輻射光的波長 大于656 nmB.用波長為325 nm的光照射，可使氫原子從n1能級躍 遷到n2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能級躍遷到n3能級 圖6解析返回返回解析解析能級間躍遷輻射的光子能量等于兩能級間的能級差，能級差越大，輻射的光子頻率越大，波長越小，A錯誤；由EmEnh可知，B錯誤，D正確；高考題型3核反應(yīng)和核能的計(jì)算解題方略解題方略1.射線、射線、射線之間的區(qū)別名稱射線射線射線實(shí)質(zhì)氦核流電子流光子速度約為光速的99%光速電離作用很強(qiáng)較弱很弱貫穿能力很弱較強(qiáng)最強(qiáng)2.核反應(yīng)、核能、裂變、輕核的聚變(1)在物理學(xué)中，原子核在其他粒子的轟擊下產(chǎn)生新原子核的過程，稱為核反應(yīng).核反應(yīng)方程遵循質(zhì)量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒的規(guī)律.(2)質(zhì)能方程：一定的能量和一定的質(zhì)量相聯(lián)系，物體的總能量和它的質(zhì)量成正比，即Emc2或Emc2.(3)把重核分裂成質(zhì)量較小的核，釋放出核能的反應(yīng)，稱為裂變；把輕核結(jié)合成質(zhì)量較大的核，釋放出核能的反應(yīng)，稱為聚變.(4)核能的計(jì)算：Emc2，其中m為核反應(yīng)方程中的質(zhì)量虧損；Em931.5 MeV，其中質(zhì)量虧損m以原子質(zhì)量單位u為單位.例3(2016全國甲卷35(1)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)解析CABEF答案預(yù)測7(多選)下列說法中正確的是()A.質(zhì)子與中子結(jié)合成氘核的過程中需要吸收能量解析C.射線是原子核外電子掙脫原子核的束縛后而形成的電子流D.放射性元素的半衰期是指大量該元素的原子核中有半數(shù)發(fā)生衰變所需 要的時間解析解析質(zhì)子與中子結(jié)合成氘核有質(zhì)量虧損，釋放能量，故A錯誤；核反應(yīng)方程遵循質(zhì)量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒，故B正確；射線是原子核中的中子轉(zhuǎn)化為質(zhì)子時產(chǎn)生的，故C錯誤；放射性元素的半衰期是指大量該元素的原子核中有半數(shù)發(fā)生衰變所需要的時間，故D正確.解析C.Y是衰變，放出電子，電子是由中子轉(zhuǎn)變 成質(zhì)子時產(chǎn)生的D.Y和Z是同一種衰變圖9答案返回(1)核反應(yīng)方程為_；(2)核反應(yīng)的質(zhì)量虧損為_；(3)碳核的比結(jié)合能為_. 3m1m2