高考物理一輪復(fù)習(xí) 考點(diǎn)考法 第13章 近代物理課件 新人教版

第13章 近代物理l 考點(diǎn)36原子結(jié)構(gòu)能級l 考點(diǎn)35量子論初步光電效應(yīng)波粒二象性l 考點(diǎn)37核反應(yīng)質(zhì)能方程考點(diǎn)35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(diǎn)突破 考法1光電效應(yīng)的理解 考法2光電效應(yīng)方程的應(yīng)用 考法3光的波粒二象性考法例析 成就能力 題型1光電效應(yīng)的理解 題型2光電效應(yīng)方程的應(yīng)用 題型3波粒二象性必備知識全面把握u1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)象它是光的粒子性的表現(xiàn)，是光量子說的實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)(2)光電效應(yīng)中的四條規(guī)律存在遏止電壓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(dòng)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(shí)的，一般不超過109 s.能發(fā)生光電效應(yīng)時(shí)，飽和光電流與入射光的強(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(gè)光量子，光子的能量E跟光的頻率成正比即Eh，用光量子說能成功地解釋光電效應(yīng)現(xiàn)象(4)愛因斯坦的光電效應(yīng)方程EkhW，其中Ek為光電子的最大初動(dòng)能；h為入射光子的能量；W為逸出功(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u2光的波粒二象性與物質(zhì)波(1)光是一種波，同時(shí)也是一種粒子，即光具有波粒二象性(2)光的波動(dòng)性不是由光子之間的相互作用引起的波動(dòng)性是光子本身的一種屬性(3)在微觀世界中，光的波動(dòng)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(dòng)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(dòng)性，在與物質(zhì)作用時(shí)往往顯示粒子性；頻率低的光波動(dòng)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(shí)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(gè)運(yùn)動(dòng)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 h/q ，其中p是運(yùn)動(dòng)物體的動(dòng)量，h是普朗克常量，數(shù)值為6.631034 Js.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(diǎn)的概率大小所決定的考點(diǎn)35核心方法重點(diǎn)突破u考法1光電效應(yīng)的理解廣東理綜201418，6分(多選)在光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)中，用頻率為的光照射光電管陰極，發(fā)生了光電效應(yīng)，下列說法正確的是()A增大入射光的強(qiáng)度，光電流增大B減小入射光的強(qiáng)度，光電效應(yīng)現(xiàn)象消失C改用頻率小于的光照射，一定不發(fā)生光電效應(yīng)D改用頻率大于的光照射，光電子的最大初動(dòng)能變大例例1【解析】用頻率為的光照射光電管陰極，發(fā)生光電效應(yīng)，改用頻率較小的光照射時(shí)，有可能發(fā)生光電效應(yīng)，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；根據(jù)EkhW0可知，增大入射光頻率，光電子的最大初動(dòng)能也增大，選項(xiàng)D正確；增大入射光強(qiáng)度，單位時(shí)間內(nèi)從金屬中逸出的光電子數(shù)增加，則光電流將增大，選項(xiàng)A正確；是否發(fā)生光電效應(yīng)取決于入射光頻率，而與入射光強(qiáng)度無關(guān)，選項(xiàng)B錯(cuò)誤【答案】A、D例例1u考法2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(shí)驗(yàn)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(dòng)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Uab，則一定有EkaEkbC若UaUb，則一定有Ekab，則一定有haEkahbEkb例例2【解析】由愛因斯坦光電效應(yīng)方程EkhW0可知，若ab，則EkaEkb，遏止電壓用于反映最大初動(dòng)能的大小，UeEk，則UaUb，故選項(xiàng)A錯(cuò)誤，選項(xiàng)B正確；若UaUb，則Eka6.34 eV ，故選項(xiàng)D正確【答案】D例例22一群氫原子躍遷問題的計(jì)算已知?dú)湓踊鶓B(tài)的電子軌道半徑為r10.531010 m，基態(tài)的能量為E113.6 eV.(1)求電子在n2的軌道上運(yùn)動(dòng)時(shí)所形成的等效電流強(qiáng)度；(2)有一群氫原子處于量子數(shù)n3的激發(fā)態(tài)，畫出一能級圖并在圖上用箭頭表示這些氫原子能發(fā)出哪幾條光譜線；(3)計(jì)算出這幾條光譜線中最長的波長例例3【解析】【答案】(1)1.3104 A(2)如圖所示(3)6.58107 m例例3第13章考點(diǎn)37核反應(yīng)質(zhì)能方程必備知識 全面把握核心方法 重點(diǎn)突破 考法6 衰變規(guī)律和三種射線 考法7 半衰期 考法8 衰變次數(shù)的計(jì)算 考法9 核反應(yīng)方程及核能考法例析 成就能力 題型6 基本概念的考查 題型7 衰變及三種射線 題型8 核反應(yīng)方程 題型9 核能與質(zhì)能方程 題型10原子物理與學(xué)科內(nèi)的綜合必備知識全面把握u1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)象叫作天然放射現(xiàn)象天然放射現(xiàn)象說明原子核具有復(fù)雜結(jié)構(gòu)(2)三種射線u2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)，因此射線總是伴隨、衰變而產(chǎn)生(2)半衰期指放射性元素的原子核有半數(shù)發(fā)生衰變所需要的時(shí)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(shí)間，則：(3)其他核反應(yīng)在核物理學(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)原子核的人工轉(zhuǎn)變就是一種核反應(yīng)，可以用核反應(yīng)方程來表示人工轉(zhuǎn)變a概念：原子核在其他粒子的轟擊下產(chǎn)生新原子核的過程b三個(gè)重要核反應(yīng)重核的裂變a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b典型裂變 92235U01n 56141Ba3692Kr301n 92235U01n 54139Xe3895Sr201nc鏈?zhǔn)椒磻?yīng)：用中子轟擊重核時(shí)，重核發(fā)生裂變，釋放出幾個(gè)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)，原子彈就是利用鏈?zhǔn)椒磻?yīng)原理d鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的條件：鈾塊的體積大于臨界體積輕核的聚變a定義：輕核結(jié)合成質(zhì)量較大的核的過程叫輕核的聚變b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)叫作熱核反應(yīng)c典型聚變：12H13H24He01n.u3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，與核子的電性無關(guān)(2)結(jié)合能核子結(jié)合成原子核時(shí)放出的能量，或原子核分解成核子時(shí)吸收的能量，都叫原子核的結(jié)合能原子核的結(jié)合能與其核子數(shù)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)合得越牢固，原子核越穩(wěn)定(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(gè)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(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Emc2，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(shí)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(shí)質(zhì)量虧損的原子質(zhì)量單位(u)乘931.5 MeV，即Em931.5 MeV，可計(jì)算釋放的核能.考點(diǎn)37核心方法重點(diǎn)突破u考法6衰變規(guī)律和三種射線課標(biāo)全國201435(1)，6分(多選)關(guān)于天然放射性，下列說法正確的是()A所有元素都可能發(fā)生衰變B放射性元素的半衰期與外界的溫度無關(guān)C放射性元素與別的元素形成化合物時(shí)仍具有放射性D. 、和三種射線中，射線的穿透能力最強(qiáng)E一個(gè)原子核在一次衰變中可同時(shí)放出、和三種射線例例1【解析】并不是所有元素都能發(fā)生衰變，A錯(cuò)誤；放射性元素的半衰期取決于原子核內(nèi)部的結(jié)構(gòu)，與外界溫度等無關(guān)，B正確；放射性元素的放射性來自于原子核內(nèi)部，與其他元素形成化合物并沒有改變其原子核內(nèi)部結(jié)構(gòu)，所以仍具有放射性，C正確；、和三種射線中，射線能量最高，穿透能力最強(qiáng)，D正確； 一個(gè)原子核在一次衰變中，要么是衰變，要么是衰變，同時(shí)伴隨著能量的釋放，即射線，E錯(cuò)誤【答案】B、C、D例例1u考法7半衰期山東理綜201539(1)，6分(多選)14C發(fā)生放射性衰變成為14N，半衰期約5 700年已知植物存活期間，其體內(nèi)14C與12C的比例不變；生命活動(dòng)結(jié)束后，14C的比例持續(xù)減少現(xiàn)通過測量得知，某古木樣品中14C的比例正好是現(xiàn)代植物所制樣品的二分之一下列說法正確的是()A該古木的年代距今約5 700年B12C、13C、14C具有相同的中子數(shù)C14C衰變?yōu)?4N的過程中放出射線D增加樣品測量環(huán)境的壓強(qiáng)將加速14C的衰變例例2【解析】【答案】AC例例2u考法8衰變次數(shù)的計(jì)算福建四校2016聯(lián)考天然放射性元素 94239Pu經(jīng)過_次衰變和_次衰變，最后變成鉛的同位素_(填入鉛的三種同位素 82206Pb、 82207Pb、 82208Pb中的一種)例例3【解析】設(shè)發(fā)生衰變和衰變的次數(shù)分別為x、y，最后變成鉛的同位素的質(zhì)量數(shù)為m，則2394xm，當(dāng)x8時(shí)，m207；由942xy82可得y4.【答案】8 4 82207Pb例例3u考法9核反應(yīng)方程及核能課標(biāo)全國201717，6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 MeVB3.3 MeVC2.7 MeV D0.93 MeV例例4【解析】反應(yīng)過程中質(zhì)量虧損了m22.013 6 u1.008 7 u3.015 0 u0.003 5 u，反應(yīng)過程中釋放的核能E0.003 5931 MeV3.3 MeV，選項(xiàng)B正確，A、C、D錯(cuò)誤【答案】B例例4考點(diǎn)37考法例析成就能力u題型6基本概念的考查廣東佛山2016聯(lián)考(多選)在居室裝修中經(jīng)常用到的花崗巖、大理石等裝飾材料，都不同程度地含有放射性元素，有些含有鈾、釷的花崗巖會(huì)釋放出、射線，根據(jù)有關(guān)放射性知識可知，下列說法正確的是()A發(fā)生衰變時(shí)，生成核與原來的原子核相比，核內(nèi)質(zhì)量數(shù)減少2B放射性元素與別的元素形成化合物后仍具有放射性C射線是原子的核外電子電離后形成的電子流D在這三種射線中，射線的穿透能力最強(qiáng)，電離能力最弱E升高放射性材料的溫度，不能縮短其半衰期例例1【解析】發(fā)生衰變時(shí)，生成核與原來的原子核相比，核內(nèi)質(zhì)量數(shù)減少4，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；放射性元素的放射性與所處的化學(xué)狀態(tài)無關(guān)，故與別的元素形成化合物后仍具有放射性，選項(xiàng)B正確；射線是原子核內(nèi)的中子轉(zhuǎn)化為質(zhì)子時(shí)放出的電子形成的電子流，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；在這三種射線中，射線的穿透能力最強(qiáng)，電離能力最弱，選項(xiàng)D正確；外部因素不影響放射性材料的半衰期，故升高放射性材料的溫度，不能縮短其半衰期，選項(xiàng)E正確【答案】BDE例例1u題型7衰變及三種射線福建理綜201430(1)，6分如圖，放射性元素鐳衰變過程中釋放出、三種射線，分別進(jìn)入勻強(qiáng)電場和勻強(qiáng)磁場中，下列說法正確的是_(填選項(xiàng)前的字母)A表示射線，表示射線B表示射線，表示射線C表示射線，表示射線D表示射線，表示射線例例2【解析】因?yàn)樯渚€不帶電，所以電場和磁場對其都沒有力的作用，表示射線；射線為電子流，帶負(fù)電，受到電場力向左，受到洛倫茲力向右，代表射線；射線是高速氦核流，帶正電，受到的電場力向右，受到的洛倫茲力向左，代表射線，C項(xiàng)正確【答案】C例例2u題型8核反應(yīng)方程課標(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 714N10eB1532P1632S10eC. 92238U 90234Th24He D. 714N24He 817O11HE. 92235U01n 54140Xe3894Sr201n F13H12H24He01n例例3【解析】(1)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例例3u題型9核能與質(zhì)能方程江蘇物理201512C(2)(3)(2)核電站利用原子核鏈?zhǔn)椒磻?yīng)放出的巨大能量進(jìn)行發(fā)電，92235U是常用的核燃料92235U受一個(gè)中子轟擊后裂變成 56144Ba和3689Kr兩部分，并產(chǎn)生_個(gè)中子要使鏈?zhǔn)椒磻?yīng)發(fā)生，裂變物質(zhì)的體積要_(填“大于”或“小于”)它的臨界體積(3)取質(zhì)子的質(zhì)量mp1.672 61027 kg，中子的質(zhì)量mn1.674 91027 kg，粒子的質(zhì)量m6.646 71027 kg，光速c3108 m/s，請計(jì)算粒子的結(jié)合能(計(jì)算結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)例例4【解析】(2)由92235U01n56144Ba3689Kr301n可知會(huì)產(chǎn)生3個(gè)中子，要使裂變持續(xù)進(jìn)行(鏈?zhǔn)椒磻?yīng))，裂變物質(zhì)的體積需大于它的臨界體積(3)組成粒子的核子與粒子的質(zhì)量差為m(2mp2mn)m.結(jié)合能Emc2，代入數(shù)據(jù)得E4.31012 J.【答案】(2)3大于(3)4.31012 J例例4u題型10原子物理與學(xué)科內(nèi)的綜合靜止的放射性原子核A，在勻強(qiáng)磁場中發(fā)生衰變，放射出的粒子方向與磁場方向垂直，拍得了如圖所示的兩個(gè)相切的圓形徑跡的照片問：(1)A核發(fā)生了哪種衰變？(2)、圓所代表的分別是何種核或粒子的徑跡？例例5【解析】(1)若為衰變，因粒子帶正電，與反沖核具有同種電性，據(jù)左手定則可判斷出，粒子與新核的徑跡為一對外切圓若為衰變，因粒子帶負(fù)電，與反沖核具有不同的電性，據(jù)左手定則可判斷出，粒子與新核的徑跡應(yīng)為一對內(nèi)切圓，如圖所示，因此，A核發(fā)生了衰變(2)因?yàn)樾潞撕土Ｗ釉诖艌鲋兄皇苈鍌惼澚Γ鼈兎謩e做半徑不同的勻速圓周運(yùn)動(dòng)由洛倫茲力公式、牛頓第二定律可得R .衰變過程中系統(tǒng)動(dòng)量守恒，新核和粒子的動(dòng)量大小相等所以粒子和新核在同一勻強(qiáng)磁場中做圓周運(yùn)動(dòng)的半徑與帶電荷量成反比，即R .因?yàn)閝q反，所以RR反，即粒子的半徑較大，所以圖中為粒子的徑跡，為新核的徑跡【答案】(1)衰變(2)為粒子的徑跡，為新核的徑跡例例5