2019年高考物理二輪復(fù)習(xí) 專題六 原子物理與物理學(xué)史 第15講 原子與原子核課件.ppt

專題整合突破 專題六原子物理與物理學(xué)史 第15講原子與原子核 微網(wǎng)構(gòu)建 一 波粒二象性知識(shí)網(wǎng)絡(luò) 波粒二象性 波粒二象性 二 原子和原子核知識(shí)網(wǎng)絡(luò) 原子和原子核 高考真題 1 2018 全國(guó) 17 用波長(zhǎng)為300nm的光照射鋅板 電子逸出鋅板表面的最大初動(dòng)能為1 28 10 19J 已知普朗克常量為6 63 10 34J s 真空中的光速為3 00 108m s 1 能使鋅產(chǎn)生光電效應(yīng)的單色光的最低頻率約為 A 1 1014HzB 8 1014HzC 2 1015HzD 8 1015Hz B B A B 5 2018 天津 5 氫原子光譜在可見(jiàn)光區(qū)域內(nèi)有四條譜線H H H 和H 都是氫原子中電子從量子數(shù)n 2的能級(jí)躍遷到n 2的能級(jí)時(shí)發(fā)出的光 它們?cè)谡婵罩械牟ㄩL(zhǎng)由長(zhǎng)到短 可以判定 A H 對(duì)應(yīng)的前后能級(jí)之差最小B 同一介質(zhì)對(duì)H 的折射率最大C 同一介質(zhì)中H 的傳播速度最大D 用H 照射某一金屬能發(fā)生光電效應(yīng) 則H 也一定能 A 熱點(diǎn)聚焦 一 光電效應(yīng) 1 在光的照射下物體發(fā)射電子的現(xiàn)象 叫做光電效應(yīng) 2 光電效應(yīng)的規(guī)律 研究發(fā)現(xiàn) 光電效應(yīng)有以下規(guī)律 極限頻率的存在 各種金屬都存在極限頻率 0 只有 0才能發(fā)生光電效應(yīng) 與之對(duì)應(yīng)的有極限波長(zhǎng) 0 只有 0才能發(fā)生光電效應(yīng) 瞬時(shí)性 無(wú)論照射光強(qiáng)還是弱 只有超過(guò)極限頻率 從光照射到有光電子產(chǎn)生 經(jīng)歷的時(shí)間不超過(guò)10 9s 必乎是瞬時(shí)的 熱點(diǎn)一光電效應(yīng)現(xiàn)象及規(guī)律 二 光子說(shuō)光子說(shuō)的內(nèi)容是 光是不連續(xù)的 是一份一份的 每一份叫做一個(gè)光量子 簡(jiǎn)稱光子 光子的能量E跟光的頻率 成正比 E h 光子是以電磁波形式存在的一份能量 沒(méi)有靜止質(zhì)量 愛(ài)因斯坦利用光子說(shuō)解釋了光電效應(yīng) 設(shè)每個(gè)光子只能被一個(gè)電子吸收 一個(gè)光子不能被多個(gè)電子分開(kāi)吸收 每個(gè)電子每次只能吸收一個(gè)光子 一個(gè)電子不能同時(shí)吸收多個(gè)光子 光電效應(yīng)的物理過(guò)程如下 入射光照到金屬上 有些光子被電子吸收 有些沒(méi)有被電子吸收 吸收了光子的電子動(dòng)能增大 將向各個(gè)方向運(yùn)動(dòng) 有些電子射出金屬表面成為光電子 有些沒(méi)射出 射出金屬表面的電子克服金屬中正電荷引力做的功也不相同 只有從金屬表面直接飛出的光電子克服正電荷引力做的功最少 飛出時(shí)動(dòng)能最大 如果入射光子的能量比這個(gè)功的最小值還小 那就不能發(fā)生光電效應(yīng) 這就解釋了極限頻率的存在 由于光電效應(yīng)是由一個(gè)光子被一個(gè)電子吸收引起的 因此從有光照射到有光電子飛出的時(shí)間與照射光的強(qiáng)度無(wú)關(guān) 幾乎是瞬時(shí)的 這就解釋了光電效應(yīng)的瞬時(shí)性 三 愛(ài)因斯坦光電效應(yīng)方程 1 Ek h W0 Ek是光電子的最大初動(dòng)能 W0是逸出功 即從金屬表面直接飛出的光電子克服正電荷引力所做的功 也就是使電子脫離某種金屬所做功的最小值 這個(gè)方程和能量守恒定律是完全一致的 2 由于每個(gè)光電子從金屬中飛出時(shí) 克服引力做的功不同 它們的初動(dòng)能也不同 方程中的W0是逸出功 不是每個(gè)電子克服引力做的功 方程中的Ek不是每個(gè)光電子的初動(dòng)能 而是最大初動(dòng)能 3 從光電效應(yīng)方程可以看出 極限頻率和逸出功間的關(guān)系是 h 0 W0 2018 全國(guó) 卷高考?jí)狠S題 在光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)中 先后用頻率相同但光強(qiáng)不同的兩束光照射同一個(gè)光電管 若實(shí)驗(yàn)a中的光強(qiáng)大于實(shí)驗(yàn)b中的光強(qiáng) 實(shí)驗(yàn)所得光電流I與光電管兩端所加電壓U間的關(guān)系曲線分別以a b表示 則下列圖中可能正確的是 典例1 A 光電流恰為零 此時(shí)光電管兩端加的電壓為截止電壓 對(duì)應(yīng)的光的頻率為截止頻率 入射光的頻率越高 對(duì)應(yīng)的截止電壓U截越大 由于入射光的頻率沒(méi)有變 故截止電壓相同 即圖線與橫軸的交點(diǎn)相同 由于a光的光強(qiáng)大于b光的光強(qiáng) 所以a的飽和電流大于b的飽和電流 故A項(xiàng)符合要求 故B C D錯(cuò)誤 方法總結(jié) C 熱點(diǎn)二玻爾理論 氫原子能級(jí) 5 氫原子還可吸收外來(lái)實(shí)物粒子的能量而被激發(fā) 由于實(shí)物粒子的動(dòng)能可全部或部分地被原子吸收 所以只要入射粒子的能量大于或等于兩能級(jí)差 均可使原子發(fā)生能級(jí)躍遷 6 躍遷時(shí)電子動(dòng)能 原子電勢(shì)能與總能量變化 當(dāng)軌道半徑減小時(shí) 庫(kù)侖引力做正功 原子電勢(shì)能減小 電子動(dòng)能增大 原子總能量減小 反之 軌道半徑增大時(shí) 原子電勢(shì)能增大 電子動(dòng)能減小 原子總能量增大 2018 寧夏銀川二中高三下學(xué)期模擬三試題 圖示為氫原子能級(jí)示意圖 己知大量處于n 2能級(jí)的氫原子 當(dāng)它們受到某種頻率的光線照射后 可輻射出6種頻率的光子 下面說(shuō)法中正確的是 典例2 B A n 2能級(jí)氫原子受到照射后躍遷到n 5能級(jí)B 這6種光子有3種可以讓逸出功為10ev的某金屬發(fā)生光電效應(yīng)C 頻率最高的光子是氫原子從n 3能級(jí)躍遷到n 1能級(jí)放出的D 波長(zhǎng)最大的光子是氫原子從n 4能級(jí)躍遷到n 1能級(jí)放出的 解析 根據(jù)C 6知 n 2能級(jí)氫原子受到照射后躍遷到n 4能級(jí) 故A錯(cuò)誤 從n 4到低能態(tài)的躍遷中 其中的4 1 3 1和2 1的躍遷中能級(jí)差都大于10eV 則這6種光子有3種可以讓逸出功為10eV的某金屬發(fā)生光電效應(yīng) 選項(xiàng)B正確 因4 1的能級(jí)差最大 則頻率最高的光子是氫原子從n 4能級(jí)躍遷到n 1能級(jí)放出的 故C錯(cuò)誤 4 3的能級(jí)差最小 輻射光子的頻率最小 波長(zhǎng)最長(zhǎng) 則波長(zhǎng)最長(zhǎng)的光子是氫原子從n 4能級(jí)躍遷到n 3能級(jí)放出的 故D錯(cuò)誤 故選B 類題演練2 2018 陜西省師大附中二模 子與氫原子核 質(zhì)子 構(gòu)成的原子稱為 氫原子 hydrogenmuonatom 它在原子核物理的研究中有重要作用 圖為 氫原子的能級(jí)示意圖 假定光子能量為E的一束光照射容器中大量處于n 2能級(jí)的 氫原子 氫原子吸收光子后 發(fā)出頻率為 1 2 3 4 5和 6的不同頻率光 且頻率依次增大 則E等于 A h 3 1 B h 5 6 C h 3D h 4 C 1 衰變及核反應(yīng)方程的書(shū)寫(xiě)和核能的計(jì)算 1 原子核的衰變 衰變實(shí)質(zhì) 衰變是原子核中的2個(gè)質(zhì)子和2個(gè)中子結(jié)合成一個(gè)氦核并射出 衰變是原子核中的中子轉(zhuǎn)化為一個(gè)質(zhì)子和一個(gè)電子 再將電子射出 衰變伴隨著 衰變或 衰變同時(shí)發(fā)生 不改變?cè)雍说馁|(zhì)量數(shù)與電荷數(shù) 以光子形式釋放出衰變過(guò)程中產(chǎn)生的能量 衰變的快慢由原子核內(nèi)部因素決定 跟原子所處的物理 化學(xué)狀態(tài)無(wú)關(guān) 半衰期是統(tǒng)計(jì)規(guī)律 對(duì)個(gè)別 少數(shù)原子無(wú)意義 熱點(diǎn)三核反應(yīng)和核能的計(jì)算 2 核反應(yīng)方程的書(shū)寫(xiě) 核反應(yīng)過(guò)程一般不可逆 所以核反應(yīng)方程中用 表示方向而不能用等號(hào)代替 核反應(yīng)方程遵循質(zhì)量數(shù) 電荷數(shù)守恒 但核反應(yīng)前后的總質(zhì)量一般會(huì)發(fā)生變化 質(zhì)量虧損 且釋放出核能 核反應(yīng)的生成物一定要以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ) 不能只依據(jù)兩個(gè)守恒規(guī)律憑空杜撰出生成物來(lái)寫(xiě)核反應(yīng)方程 3 核能的計(jì)算方法 根據(jù)愛(ài)因斯坦質(zhì)能方程 用核反應(yīng)的質(zhì)量虧損的千克數(shù)乘以真空中光速c的平方 即 E mc2 J 根據(jù)1原子質(zhì)量單位 u 相當(dāng)于931 5兆電于伏 MeV 能量 用核反應(yīng)的質(zhì)量虧損的原子質(zhì)量單位數(shù)乘以931 5MeV 即 E m 931 5 MeV 如果核反應(yīng)時(shí)釋放的核能是以動(dòng)能形式呈現(xiàn) 則核反應(yīng)過(guò)程中系統(tǒng)動(dòng)能的增量即為釋放的核能 典例3 BC A