驕子之路2016屆高考物理一輪復習課件練習第十五章近代初步

第十五章近代物理初步復習目標定位1.氫原子光譜(Ⅰ)2．氫原子的能級結構、能級公式(Ⅰ)3．原子核的組成、放射性、原子核的衰變、半衰期(Ⅰ)4．放射性同位素(Ⅰ)5．核力、核反應方程(Ⅰ)6．結核能、質量虧損(Ⅰ)7．裂變反應和聚變反應(Ⅰ)裂變反應堆(Ⅰ)8．放射線的危害和防護(Ⅰ)9．波粒二象性(Ⅰ)10．光電效應(Ⅰ)11．愛因斯坦光電效應方程(Ⅰ)解讀：理解玻爾理論對氫原子光譜的解釋，掌握氫原子能級公式并能靈活應用，用氫原子能級圖求解原子能級躍遷問題是高考的熱點；理解原子的核式結構模型，知道原子核的組成；了解放射性，半衰期的概念；了解放射性同位素的應用，了解核力的特點；能書寫核反應方程，能區(qū)分核反應的種類并根據質能方程求解有關核能問題；了解裂變反應、聚變反應的應用，射線的危害和防護方法．原子的核式結構、玻爾理論、能級公式、利用氫原子能級圖求解有關原子躍遷問題在高考中命題頻率較高，既可單獨命題，也可與其他內容相結合命題，命題形式多以選擇題為主．光電效應現象、光電效應方程、半衰期、質能方程的應用，計算以及核反應方程的書寫是高考的熱點．在復習時要抓好基礎，靈活應用．這部分知識考綱要求均為Ⅰ級要求，學習時注意基本概念的理解和基本規(guī)律的簡單應用．做到重點知識重點掌握．核反應方程、核能的計算、氫原子能級躍遷、光電效應等重點知識在高考中出現的機率較大，對這些知識應重點強化，同時注意這些知識與現代生產生活、高科技的相互聯系.第一講波粒二象性、原子結構、原子核回扣教材夯實基礎落實考點基礎自主溫故一、光電效應[考點自清]1．光電效應：照射到金屬表面的光，能使金屬中的

從表面逸出的現象．2．光電效應的實驗規(guī)律(1)任何一種金屬都有一個極限頻率，入射光的頻率必須

這個極限頻率才能發(fā)生光電效應，低于這個極限頻率則不能發(fā)生光電效應．電子大于(2)光電子的最大初動能與入射光的強度

，隨入射光頻率的增大而增大．(3)入射光照到金屬上時，光電子的發(fā)射幾乎是瞬時的，一般不超過

s.(4)當入射光的頻率大于極限頻率時，光電流強度與入射光的強度成

．無關10－9正比特別提醒(1)照射光的頻率決定著能否發(fā)生光電效應和光電子的最大初動能．(2)光電子是金屬表面受光照射逸出的電子，光電子也是電子，并非光子．3．光電效應方程(1)光子說：在空間傳播的光不是連續(xù)的，而是一份一份的，每一份叫做一個光的能量子，簡稱光子，光子的能量ε＝

.其中h＝

J·s.hν6.63×10－34W0

逸出功W0

[基礎自測]1．光電效應實驗中，下列表述正確的是(

)A．光照時間越長光電流越大B．入射光足夠強就可以有光電流C．遏止電壓與入射光的頻率有關D．入射光頻率大于極限頻率才能產生光電子解析：要產生光電效應，入射光的頻率必須大于最小頻率，即極限頻率，當入射光的頻率小于極限頻率時，不管光的強度多大，都不會產生光電效應，與光照時間無關，故選項D正確，選項A、B錯誤；對同一種金屬，入射光的頻率越大，光電子的最大初動能越大，需要的遏止電壓越大，C正確．答案：CD二、光的波粒二象性[考點自清]1．光電效應說明光具有

性，同時光還具有

性，即光具有波粒二象性．2．大量光子運動的規(guī)律表現出光的波動性，單個光子的運動表現出光的

性．3．光的波長越長，

越明顯，越容易看到光的干涉和衍射現象；光的頻率越高，

越明顯，穿透本領越強．粒子波動粒子波動性粒子性[基礎自測]2．用極微弱的可見光做雙縫干涉實驗，隨著時間的增加，在屏上先后出現如圖(a)、(b)、(c)所示的圖象，則(

)A．圖象(a)表明光具有粒子性B．圖象(c)表明光具有波動性C．用紫外光觀察不到類似的圖象D．實驗表明光是一種概率波解析：圖象(a)曝光時間短，通過光子數目很少，呈現粒子性．圖象(c)曝光時間長，通過了大量光子，呈現波動性，故選項A、B正確；同時也表明光波是一種概率波，故選項D正確；紫外光本質和可見光本質相同，也可以發(fā)生上述現象，故選項C錯誤．答案：ABD三、原子的核式結構、氫原子光譜和玻爾理論[考點自清]1．原子結構(1)電子的發(fā)現：英國物理學家

發(fā)現了電子．(2)α粒子散射實驗1909～1911年，英國物理學家

和他的助手進行了用α粒子轟擊金箔的實驗，實驗發(fā)現絕大多數α粒子穿過金箔后基本上仍沿

方向前進，但有少數α粒子發(fā)生了大角度偏轉，極少數偏轉的角度甚至大于90°，也就是說它們幾乎被“撞”了回來．湯姆孫盧瑟福原來(3)原子的核式結構模型在原子中心有一個很小的核，原子全部的

和幾乎全部

都集中在核里，帶負電的電子在核外空間繞核旋轉．正電荷質量(2)光譜的分類(3)光譜分析利用原子的

分析和確定物質的組成成分的方法．特征譜線3．玻爾理論、能級(1)玻爾原子模型①軌道假設：原子中的電子在庫侖引力的作用下，繞原子核做圓周運動，電子繞核運動的

是量子化的．②定態(tài)假設：電子在不同的軌道上運動時，原子處于不同的狀態(tài)，因而具有不同的能量，即

是量子化的．這些具有確定能量的穩(wěn)定狀態(tài)稱為定態(tài)，在各個定態(tài)中，原子是穩(wěn)定的，不向外輻射能量．可能軌道原子的能量③躍遷假設：原子從一個能量狀態(tài)向另一個能量狀態(tài)躍遷時要

或

一定頻率的光子，光子的能量等于兩個能級的能量差，即hν＝Em－En(m>n)．輻射吸收n2

0.53×10－10

－13.6eV[基礎自測]3．一個氫原子從n＝3能級躍遷到n＝2能級，該氫原子(

)A．放出光子，能量增加 B．放出光子，能量減少C．吸收光子，能量增加 D．吸收光子，能量減少解析：根據玻爾原子理論知，氫原子從高能級n＝3向低能級n＝2躍遷時，將以光子形式放出能量，放出光子后原子能量減少，故選項B正確．答案：B四、三種射線、兩種衰變[考點自清]1．天然放射現象(1)天然放射現象元素

地放出射線的現象，首先由貝克勒爾發(fā)現．天然放射現象的發(fā)現，說明

具有復雜的結構．(2)放射性和放射性元素物質發(fā)射某種看不見的射線的性質叫

．具有放射性的元素叫

元素．自發(fā)原子核放射性放射性

(3)三種射線：放射性元素放射出的射線共有三種，分別是

、

、

．(4)放射性同位素的應用與防護①放射性同位素：有

放射性同位素和

放射性同位素兩類，放射性同位素的化學性質相同．②應用：消除靜電、工業(yè)探傷、作

等．③防護：防止放射性對人體組織的傷害．α射線β射線γ射線天然人工示蹤原子原子核原子核半數[基礎自測]4．關于天然放射現象，下列說法正確的是(

)A．α射線是由氦原子核衰變產生B．β射線是由原子核外電子電離產生C．γ射線是由原子核外的內層電子躍遷產生D．通過化學反應不能改變物質的放射性解析：α、β、γ射線都是由原子核的衰變而產生的，α射線本身就是氦核，不可能由氦原子核衰變而成，物質的放射性是由元素的原子核本身決定的，與化學反應無關，A、B、C錯誤，D項正確．答案：D五、核反應的四種類型[考點自清]特別提醒(1)核反應過程一般是不可逆的，所以核反應方程只能用單向箭頭表示反應方向，不能用等號連接．(2)核反應的生成物一定要以實驗為基礎，不能憑空只依據兩個守恒規(guī)律杜撰出生成物來寫核反應方程．(3)核反應遵循質量數守恒而不是質量守恒，遵循電荷數守恒．答案：AC六、核能[考點自清]1．核子：原子核由質子和中子組成，質子和中子統(tǒng)稱為

．2．核力(1)定義：原子核里的

間存在的一種相互作用力．(2)特點：①核力是強相互作用的一種表現；②核力是

，作用范圍在1.5×10－15m之內．因此每個核子只跟鄰近的核子間才有核力作用．核子核子短程力3．結合能(1)定義：

結合成原子核時釋放的能量或原子核分解為核子時吸收的能量．(2)質量虧損：原子核的質量小于組成它的

的質量之和，這個現象叫質量虧損．(3)質能方程：一定的能量和一定的質量相聯系，物體的總能量和它的質量成正比，即E＝

.核子核子mc2①核子在結合成原子核時出現質量虧損Δm，其能量也要相應減少，即ΔE＝

；②原子核分解成核子時要吸收一定的能量，相應的質量增加Δm，吸收的能量為ΔE＝

.Δmc2Δmc2較大較小中子特別提醒愛因斯坦的質能方程反映了原子核質量虧損和釋放出核能這兩種現象之間的聯系，并不表示質量和能量的轉變關系(即：核反應中的質量虧損，并不是這部分質量消失或質量轉化為能量)．質量虧損也不是核子數的減少，核反應中核子的個數是不變的．原子核HHeHeCNN質量/u1.00783.01604.002612.000013.005715.0001答案：B考點深析拓展延伸詳講精練考點探究講練1．對光電效應的理解(1)光電效應的實質光子照射到金屬表面，某個電子吸收光子的能量使其動能變大，當電子的動能增大到足以克服原子核的引力時，便飛出金屬表面成為光電子．一對光電效應的理解(2)對光電效應規(guī)律的解釋對應規(guī)律對規(guī)律的產生的解釋存在極限頻率ν0電子從金屬表面逸出，首先必須克服金屬原子核的引力做功W0，要使入射光子的能量不小于W0，對應的頻率νc＝，即極限頻率光電子的最大初動能隨著入射光頻率的增大而增大，與入射光強度無關電子吸收光子能量后，一部分克服阻礙作用做功，剩余部分轉化為光電子的初動能，只有直接從金屬表面飛出的光電子才具有最大初動能，對于確定的金屬，W0是一定的，故光電子的最大初動能只隨入射光的頻率增大而增大效應具有瞬時性光照射金屬時，電子吸收一個光子的能量后，動能立即增大，不需要能量積累的過程光較強時飽和電流大光較強時，包含的光子數較多，照射金屬時產生的光電子較多，因而飽和電流較大(3)用光電管研究光電效應①常見電路②光電流與飽和電流a．入射光強度：指單位時間內入射到金屬表面單位面積上的能量，可以理解為頻率一定時，光強越大，光子數越多．b．光電流：指光電子在電路中形成的電流．光電流有最大值，未達到最大值以前，其大小和光強、電壓都有關，達到最大值以后，光電流和光強度成正比．c．飽和電流：指在一定頻率與強度的光照射下的最大光電流，飽和電流不隨電路中電壓的增大而增大．③兩條分析線索a．通過頻率分析：光子頻率高→光子能量大→產生光電子的最大初動能大．b．通過光的強度分析：入射光強度大→光子數目多→產生的光電子多→光電流大．2．光電效應的圖象描述圖象描述(1)極限頻率：圖線與ν軸交點的橫坐標的值νc.(2)逸出功：圖線與Ek軸交點的縱坐標的值W0＝E(3)普朗克常量：圖線的斜率k＝h(1)遏止電壓：圖線與U軸交點的橫坐標的值Uc(2)極限頻率：滿足hνc＝eUc光的波粒二象性中所說的波是一種概率波，對大量光子才有意義．波粒二象性中所說的粒子，是指其不連續(xù)性，是一份能量．兩者不是孤立的，而是有機的統(tǒng)一體，其表現為：(1)從數量上看：個別光子的作用效果往往表現為粒子性；大量光子的作用效果往往表現為波動性．(2)從頻率上看：頻率越低波動性越顯著，越容易看到光的干涉和衍射現象；頻率越高粒子性越顯著，越不容易看到光的干涉和衍射現象，貫穿本領越強．二對光的波粒二象性的理解 (2014年江蘇卷)已知鈣和鉀的截止頻率分別為7.73×1014Hz和5.44×1014Hz，在某種單色光的照射下兩種金屬均發(fā)生光電效應，比較它們表面逸出的具有最大初動能的光電子，鈣逸出的光電子具有較大的(

)A．波長 B．頻率C．能量 D．動量例1題型一對光電效應和光的波粒二象性的考查【答案】

A

關于光電效應，下列說法正確的是(

)A．金屬內的每個電子可以吸收一個或一個以上的光子．當它積累的動能足夠大時，就能逸出金屬B．如果入射光子的能量小于金屬表面的電子克服原子核的引力而逸出時所需做的最小功，便不能發(fā)生光電效應C．發(fā)生光電效應時，入射光越強，光子的能量就越大，光電子的最大初動能就越大D．不同金屬產生光電效應的入射光的最低頻率是相同的變式訓練1解析：發(fā)生光電效應時金屬表面原子的電子只能吸收一個光子的能量逸出，沒有能量積累的過程，故選項A錯誤；入射光的頻率低于金屬發(fā)生光電效應的極限頻率，即其能量小于金屬表面的電子克服原子核的引力而逸出時所需的最小功時，不能發(fā)生光電效應，故選項B正確；入射光的強度與其頻率和單位時間內入射的光子數兩個方面有關，光電子的最大初動能僅與入射光的頻率有關，選項C錯誤；不同金屬產生光電效應的入射光的最低頻率不同，選項D錯誤．答案：B1．氫原子的能級圖(1)氫原子的能級圖如圖所示．三對玻爾理論的理解(2)能級圖中相關量意義的說明相關量表示意義能級圖中的橫線表示氫原子可能的能量狀態(tài)——定態(tài)橫線左端的數字“1,2,3，…”表示量子數橫線右端的數字“－13.6，－3.40，…”表示氫原子的能級所對應的能量值相鄰橫線間的距離表示相鄰的能級差，量子數越大相鄰的能級差越小帶箭頭的豎線表示原子由較高能級向較低能級躍遷，原子躍遷的條件為hν＝Em－En(m>n)2.對氫原子躍遷的理解(1)原子從低能級向高能級躍遷，吸收一定能量的光子，當一個光子的能量滿足hν＝E末－E初時，才能被某一個原子吸收，使原子從低能級E初向高能級E末躍遷，而當光子能量hν大于或小于E末－E初時都不能被原子吸收．(2)原子從高能級向低能級躍遷，以光子的形式向外輻射能量，所輻射的光子能量恰等于發(fā)生躍遷時的兩能級間的能量差．(4)原子還可吸收外來實物粒子(例如自由電子)的能量而被激發(fā)．由于實物粒子的動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的能量差值(E＝Em－En)，均可使原子發(fā)生能級躍遷．

如圖所示，是氫原子四個能級的示意圖．當氫原子從n＝4的能級躍遷到n＝3的能級時，輻射出光子a.當氫原子從n＝3的能級躍遷到n＝2的能級時，輻射出光子b.則以下判斷正確的是(

)例2題型二能級躍遷與光譜A．光子a的能量大于光子b的能量B．光子a的頻率大于光子b的頻率C．光子a的波長大于光子b的波長D．在真空中光子a的傳播速度大于光子b的傳播速度【思路指導】

氫原子從高能級躍遷到低能級，釋放光子的能量ΔE是兩個定態(tài)的能量差決定，即ΔE＝En－Em，而光子的能量E＝hν，在真空中各種頻率的光傳播速度相同．【解析】

Ea＝E4－E3＝0.66eV，Eb＝E3－E2＝1.89eV，Ea<Eb，選項A錯誤；根據E＝hν可得ν＝E/h，因為Ea<Eb，所以νa<νb，選項B錯誤；根據λ＝c/ν，νa<νb，可得λa>λb，選項C正確；在真空中光子的傳播速度相同，均是3×108m/s，選項D錯誤．本題答案為C.【答案】

C

如圖為氫原子能級示意圖的一部分，則氫原子(

)變式訓練2A．從n＝4能級躍遷到n＝3能級比從n＝3能級躍遷到n＝2能級輻射出電磁波的波長長B．從n＝5能級躍遷到n＝1能級比從n＝5能級躍遷到n＝4能級輻射出電磁波的速度大C．處于不同能級時，核外電子在各處出現的概率是一樣的D．從高能級向低能級躍遷時，氫原子核一定向外放出能量答案：A四三種射線的比較種類α射線β射線γ射線速度0.1c0.99cc(光速)

在電磁場中偏轉偏轉不偏轉貫穿本領最弱，用薄紙能擋住較強，穿透幾毫米的鋁板最強，穿透幾厘米的鉛板對空氣的電離作用很強較弱很弱在空氣中的徑跡粗、短、直細、較長曲折最長1．原子核衰變規(guī)律五對原子核衰變的理解衰變類型α衰變β衰變勻強磁場中軌跡形狀衰變規(guī)律電荷數守恒、質量數守恒、動量守恒(2)影響因素：放射性元素衰變的快慢是由原子核內部因素決定的，跟原子所處的物理狀態(tài)(如溫度、壓強)或化學狀態(tài)(如單質、化合物)無關．特別提醒(1)誤認為少量的原子核衰變一半經過的時間也是一個半衰期，實際半衰期是一個統(tǒng)計規(guī)律，對大量的原子核才成立．(2)誤認為既然衰變前后質量數守恒，質量也守恒．實際上因為衰變中放出能量，一定存在質量虧損．例3題型三原子核的衰變規(guī)律【思路指導】

根據原子核發(fā)生α、β衰變的規(guī)律，以及衰變前后質量數和電荷數守恒來確定發(fā)生α、β衰變的次數；由圖象確定15P，獲得相關信息，計算其半衰期．【解析】

(1)設α衰變次數為x，β衰變次數為y，由質量數守恒和電荷數守恒得232＝208＋4x90＝82＋2x－y解得x＝6，y＝4，C錯