第2課近代物理

第2課近代物理考點一玻爾理論1．能級：氫原子能級圖如圖所示，一群氫原子處于量子數(shù)為n的激發(fā)態(tài)時，可能輻射出的光譜線條數(shù)：N＝Ceq\o\al(2,n)＝eq\f(n（n－1）,2).2．能級躍遷：原子從一種定態(tài)(E初)躍遷到另一種定態(tài)(E末)時，它輻射(或吸收)一定頻率的光子，光子的能量由這兩種定態(tài)的能量差決定，即hν＝E初－E末．考點二光電效應(yīng)及光電方程1．光電效應(yīng)的實驗規(guī)律．(1)入射光的頻率必須大于金屬的極限頻率，才能產(chǎn)生光電效應(yīng)．(2)光電子的最大初動能只隨入射光的頻率增大而增大．(3)入射光照射到金屬板上時，光電子的發(fā)射幾乎是瞬時的，一般不會超過10－9s.(4)當(dāng)入射光的頻率大于極限頻率時，光電流的大小與入射光的強(qiáng)度成正比．2．光電方程．(1)光電子的最大初動能跟入射光子的能量hν和逸出功W的關(guān)系為：eq\f(1,2)mv2＝hν－W.(2)極限頻率ν0＝eq\f(W,h).考點三原子核1．原子核的人工轉(zhuǎn)變．(1)盧瑟福發(fā)現(xiàn)質(zhì)子的核反應(yīng)方程：eq\o\al(14,7)N＋eq\o\al(4,2)He→eq\o\al(17,8)O＋eq\o\al(1,1)H；(2)查德威克發(fā)現(xiàn)中子的核反應(yīng)方程：eq\o\al(9,4)Be＋eq\o\al(4,2)He→eq\o\al(12,6)C＋eq\o\al(1,0)n.2．天然衰變中核的變化規(guī)律．(1)α衰變：eq\o\al(M,Z)X→eq\o\al(M－4,Z－2)Y＋eq\o\al(4,2)He；(2)β衰變：eq\o\al(M,Z)X→eq\o\al(M,Z＋1)Y＋eq\o\al(0,－1)e，β衰變不改變質(zhì)量數(shù)；(3)γ射線總是伴隨α衰變或β衰變放出．注意：半衰期的大小只由核本身的因素所決定，而與原子所處的物理狀態(tài)或化學(xué)狀態(tài)無關(guān)；半衰期是統(tǒng)計規(guī)律，對少數(shù)(幾個粒子)不成立．3．裂變與聚變：重核裂變和輕核聚變過程都釋放巨大的能量．(1)重核裂變：重核分裂成兩個中等質(zhì)量核的反應(yīng)過程．如：eq\o\al(235,92)U＋eq\o\al(1,0)n→eq\o\al(90,38)Sr＋eq\o\al(136,54)Xe＋10eq\o\al(1,0)n；(2)輕核聚變：輕核結(jié)合成質(zhì)量較大的核反應(yīng)過程(因在高溫條件下發(fā)生，又稱熱核反應(yīng))．如eq\o\al(2,1)H＋eq\o\al(3,1)H→eq\o\al(4,2)He＋eq\o\al(1,0)n.課時過關(guān)一、單項選擇題1．(2015·天津高考)下列能揭示原子具有核式結(jié)構(gòu)的實驗是(C)A．光電效應(yīng)實驗B．倫琴射線的發(fā)現(xiàn)C．粒子散射實驗D．氫原子光譜的發(fā)現(xiàn)解析：光電效應(yīng)實驗說明光具有粒子性；倫琴射線的發(fā)現(xiàn)說明原子核內(nèi)也有結(jié)構(gòu)；氫原子光譜的發(fā)現(xiàn)說明原子中的電子軌道量子化和定態(tài)，不同元素的原子具有不同的特征譜線．粒子散射實驗揭示原子具有核式結(jié)構(gòu)．選項C正確．2．用某色光照射金屬表面時，有光電子從金屬表面飛出，如果改用頻率更大的光照射該金屬表面，則(C)A．金屬的逸出功增大B．金屬的逸出功減小C．光電子的最大初動能增大D．光電子的最大初動能不變解析：根據(jù)hν＝W＋Ek，材料的逸出功W不變，判斷出選項C正確．3．(2015·重慶高考)如圖中曲線a、b、c、d為氣泡室中某放射物質(zhì)發(fā)生衰變放出的部分粒子的經(jīng)跡，氣泡室中磁感應(yīng)強(qiáng)度方向垂直紙面向里．以下判斷可能正確的是(D)A．a(chǎn)、b為β粒子的經(jīng)跡B．a(chǎn)、b為γ粒子的經(jīng)跡C．c、d為α粒子的經(jīng)跡D．c、d為β粒子的經(jīng)跡解析：γ射線是不帶電的光子流，在磁場中不偏轉(zhuǎn)，故選項B錯誤．α粒子為氦核帶正電，由左手定則知受到向上的洛倫茲力向上偏轉(zhuǎn)，故選項A、C錯誤；β粒子是帶負(fù)電的電子流，應(yīng)向下偏轉(zhuǎn)，選項D正確．故選D.4．汞原子的能級如圖，現(xiàn)用一束單色光照射到大量處于基態(tài)的汞原子，汞原子只發(fā)出三種不同頻率的單色光．關(guān)于入射光的能量下列說法正確的是(B)A．等于4.9eVB．等于7.7eVC．等于8.8eVD．大于或等于10.4eV解析：因為汞原子只發(fā)出三種頻率不同的單色光，可知原子發(fā)生的是從能級3到低能級的躍遷，所以單色光的照射使原子從基態(tài)躍遷到了n＝3的能量狀態(tài)，所以單色光的能量等于能級3與基態(tài)的能級差：(－2.7)eV－(－10.4)eV＝7.7eV，故選項B正確．5．(2015·北京高考)實驗觀察到，靜止在勻強(qiáng)磁場中A點的原子核發(fā)生β衰變，衰變產(chǎn)生的新核與電子恰在紙面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動，運(yùn)動方向和軌跡示意如圖．則(D)A．軌跡1是電子的，磁場方向垂直紙面向外B．軌跡2是電子的，磁場方向垂直紙面向外C．軌跡1是新核的，磁場方向垂直紙面向里D．軌跡2是新核的，磁場方向垂直紙面向里解析：由動量守恒可知，原子核靜止在磁場中，發(fā)生β衰變后的新核與電子的動量大小相等，方向相反．由qBv＝eq\f(mv2,R)，得R＝eq\f(mv,qB)，粒子運(yùn)動的半徑與電荷量成反比．新核帶電量大于電子，因此R較小，知軌跡2為新核軌跡，由左手定則可知，磁場方向垂直紙面向里．二、多項選擇題6．(2015·新課標(biāo)Ⅱ)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(ACD)A．電子束通過雙縫實驗后可以形成干涉圖樣B．β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)解析：電子束通過雙縫實驗后可以形成干涉圖樣，可以說明電子是一種波，故A正確；β射線在云室中穿過會留下清晰的徑跡，可以說明β射線是一種粒子，故B錯誤；人們利用慢中子衍射來研究晶體的結(jié)構(gòu)，中子衍射說明中子是一種波，故C正確；人們利用電子顯微鏡觀測物質(zhì)的微觀結(jié)構(gòu)，利用了電子的干涉現(xiàn)象，說明電子是一種波，故D正確；光有效應(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)，說明光是一種粒子，故E錯誤．7．下列說法中正確的是(BD)A．玻爾氫原子理論說明原子核有復(fù)雜的結(jié)構(gòu)B．氫原子從高能級向低能級躍遷時，兩個能級的能量差值越大，輻射的光子頻率越高C．太陽輻射的能量主要來自太陽內(nèi)部的裂變反應(yīng)D．查德威克發(fā)現(xiàn)中子的核反應(yīng)方程為eq\o\al(9,4)Be＋eq\o\al(4,2)He→eq\o\al(12,6)C＋eq\o\al(1,0)n解析：放射性現(xiàn)象說明原子核有復(fù)雜結(jié)構(gòu)，選項A錯誤；太陽輻射能量來自太陽內(nèi)部的氫原子核聚變，選項C錯誤；根據(jù)hν＝Em－En，B正確；查德威克發(fā)現(xiàn)中子的方程正確，故選B、D.8．研制核武器的钚239(eq\o\al(239,94)Pu)可由鈾239(eq\o\al(239,92)U)經(jīng)過衰變而產(chǎn)生，下列敘述正確是(BD)A．钚239和鈾239是同位素B．鈾239經(jīng)過一個半衰期時原子核的數(shù)量減少為原來的一半C．鈾239經(jīng)過一次α衰變產(chǎn)生钚239D．鈾239經(jīng)過兩次β衰變產(chǎn)生钚239解析：同位素的核電荷數(shù)相同，質(zhì)量數(shù)不同，選項A錯誤．鈾239經(jīng)過兩次β衰變產(chǎn)生钚239，選項C錯誤．9．下列說法正確的是(BC)A．方程式eq\o\al(238,92)U→eq\o\al(234,90)Th＋eq\o\al(4,2)He是重核裂變反應(yīng)方程B．方程式eq\o\al(1,1)H＋eq\o\al(2,1)H→eq\o\al(3,2)He＋γ是輕核聚變反應(yīng)方程C．氫原子光譜是分立的D．氫原子從某激發(fā)態(tài)躍遷至基態(tài)要吸收特定頻率的光子解析：方程A是α衰變，選項A錯誤；從激發(fā)態(tài)向基態(tài)躍遷要放出特定頻率的光子，選項D錯誤；B項是輕核聚變方程，B正確；根據(jù)玻爾理論可知，C正確．10．放射性元素eq\o\al(234,90)Th的衰變方程為eq\o\al(234,90)Th→eq\o\al(234,91)Pa＋X，下列相關(guān)表述正確的是(AC)A．該衰變是β衰變B．X是由Th原子釋放的核外電子C．加壓或加溫不能改變其衰變的快慢D．Th發(fā)生衰變時原子核要吸收能量解析：X是原子核內(nèi)中子轉(zhuǎn)化為質(zhì)子和電子，X是這個電子，選項B錯誤；Th衰變要放出能量，選項D錯誤；因為X為電子，該衰變?yōu)棣滤プ儯珹正確；衰變的快慢與外界環(huán)境無關(guān)，C正確．11．下列說法正確的是(AC)A．某色光照射在某金屬表面上，不能發(fā)生光電效應(yīng)，是由于該色光波長太長B．太陽上進(jìn)行的核反應(yīng)方程是eq\o\al(235,92)U＋eq\o\al(1,0)n→eq\o\al(141,56)Ba＋eq\o\al(92,36)Kr＋3eq\o\al(1,0)nC．大量處于n＝4能量軌道的氫原子，可能發(fā)出6種不同頻率的光D．在可見光中，紅光光子能量最大解析：光的能量不夠，不能發(fā)生光電效應(yīng)，選項A正確