高考物理二輪復習專題六原子物理學案

#專題六原子物理:光的浦率H^，止由匹:|母人初動旌］■［光子能討H:光的浦率H^，止由匹:|母人初動旌］■［光子能討H光和放應(yīng)｝EV=Av-用? 總=品4［光的強度］［跑和光電流::K1子動鼠卜［雄杵乳肉蜒卜物質(zhì)費） 乜到不推尤理卜I電子的標同利干礪,版子一結(jié)構(gòu)〕〔契如

___一廂于一一〕一_一近優(yōu)物理)"網(wǎng)投肘戲，U融子敵射次眺.原子模式結(jié)枸:r ~［能繼］L輒旗子光譜.破爾理論J—二^^=民,禺 HMIN天嬲放射現(xiàn)顰、三種射然.原王松的制成：中子、更子:真題感悟*透析考情L薦『（；!比］玷宜的T質(zhì)房'學、椽聞BE-真題感悟*透析考情真題再現(xiàn)考情分析（2（2018?高考全國卷H）用波長為300nm的光照射鋅板，電子逸出鋅板表面的最大初動能為1.28X10-19J.已知普朗克常量為6.63X10-34J?s,真空中的光速為3.00X108m-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.1X1014Hz B.8X1014HzC.2X1015Hz D.8X1015Hz c —解析：選B.根據(jù)愛因斯坦光電效應(yīng)方程號=卜丫一川°=八又一八丫°,代入數(shù)據(jù)解得v0^8X1014Hz,B正確.［命題點分析］光電效應(yīng)方程［思路方法］由愛因斯坦光電效應(yīng)方程Ek=hv-W0可得鋅板的逸出功W0的大小，當Ek=0時即可得出最低頻率?（2018?高考全國卷0）1934年，約里奧一居里夫婦用a粒子轟擊鋁核13Al，產(chǎn)生了第一個人工放射性核素X：a+23Al-n+X.X的原子序數(shù)和質(zhì)量數(shù)分別為（）A.15和28 B.15和30C.16和30 D.17和31解析：選B.據(jù)a粒子和中子的質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)寫出核反應(yīng)方程：4呢+13Al_0n+ZX,結(jié)合質(zhì)量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒得，A=4+27-1=30,Z—2+13-0—15,原子序數(shù)等于核電荷數(shù)，故B正確.［命題點分析］核反應(yīng)方程的書寫［思路方法］核反應(yīng)方程兩邊要滿足質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)守恒的原則，配平方程即可命題規(guī)律研究及預測2017年把本部分內(nèi)容列為必考后，高考中對此都有所體現(xiàn)，畢竟原子物理作為物理的一大分支，考查理所應(yīng)當.但由于考點分散，要求不高，基本以選擇題為主，難度不大.從備考角度看，重點應(yīng)注意以下幾點內(nèi)容：L仲豆高考白題，透析命題規(guī)建1

(1)原子的能級躍遷；(2)原子核的衰變規(guī)律；(3)核反應(yīng)方程的書寫；(4)質(zhì)量虧損和核能的計算；(5)三種射線的特點及應(yīng)用；(6)光電效應(yīng)的規(guī)律及應(yīng)用等.備考應(yīng)加強對基本概念和規(guī)律的理解，抓住光電效應(yīng)和原子核反應(yīng)兩條主線，注意綜合題目的分析思路，強化典型題的訓練［熱考精掛右撥，跑練快速突破■熱考核心，高效突破考光,1光電效應(yīng)現(xiàn)象熱考核心，高效突破［高分快攻］0對光電效應(yīng)規(guī)律的解釋對應(yīng)規(guī)律對規(guī)律的解釋極限頻率vc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,要使照射光子能量不小于W,對應(yīng)的頻率vF即極限頻率0 ch最大初動能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(zhuǎn)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，所以光電子的最大初動能只隨照射光的頻率增大而增大，與照射光強度無關(guān)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飽和電流當發(fā)生光電效應(yīng)時，增大照射光強度，包含的光子數(shù)增多，照射金屬時產(chǎn)生的光電子增多，因而飽和電流變大愛愛因斯坦光電效應(yīng)方程Ek=hv—W0W0為材料的逸出功，指從金屬表面直接飛出的光電子克服正尻電荷引力所做的功；Ek為光電子的最大初動能，由此方程可求得照射光 W+E_ _ . ，.的頻率v=f『.Ek—v圖象如圖所示，由圖象可以得到如下信息： 。⑴橫軸截距表示極限頻率；(2)縱軸截距的絕對值表示逸出功；⑶圖線的斜率表示普朗克常量h.光光電效應(yīng)的研究思路(1)兩條線索照射光3強度一次定著恒秒鐘光源發(fā)射的光子數(shù)^ 1［" ］捌率一決定著每個光孑的他■總 LI芹瓶子（每秒鐘選出的光電子敝一決定著光電流的大小*.‘光電子逃出后的最大物前能￡\=八里-%jT（2）兩條對應(yīng)關(guān)系①光強大一光子數(shù)目多一發(fā)射光電子多一光電流大；②光子頻率高一光子能量大一光電子的最大初動能大.例值（多選）（2017?高考全國卷ni）在光電效應(yīng)實驗中，分別用頻率為va、Vb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、光電子的最大初動能分別為Eka和Ekb.h為普朗克常量.下列說法正確的是（）A.若va>vb,則一定有Ua<UbB.若va>vb,則一定有Eka>EkbC.若Ua<Ub,則一定有Eka<EkbD.若va>vb,則一定有hva_Eka>hvb_Ekb［解析］設(shè)該金屬的逸出功為W,根據(jù)愛因斯坦光電效應(yīng)方程有Ek=hv—W,同種金屬的W不變，則逸出光電子的最大初動能隨v的增大而增大，B項正確；又Ek=eU,則最大初動能與遏止電壓成正比，C項正確；根據(jù)上述有eU=hv—W,遏止電壓U隨v增大而增大，A項錯誤；又有hv—Ek=W,W相同，則D項錯誤.［答案］BC［題組突破］□角度1對光電效應(yīng)規(guī)律的理解1．1905年是愛因斯坦的“奇跡”之年，這一年他先后發(fā)表了三篇具有劃時代意義的論文，其中關(guān)于光量子的理論成功地解釋了光電效應(yīng)現(xiàn)象．關(guān)于光電效應(yīng)，下列說法正確的是（ ）A.當入射光的頻率低于極限頻率時，不能發(fā)生光電效應(yīng)B.光電子的最大初動能與入射光的頻率成正比C光電子的最大初動能與入射光的強度成正比D.某單色光照射一金屬時不發(fā)生光電效應(yīng)，改用波長較短的光照射該金屬一定發(fā)生光電效應(yīng)解析：選A.根據(jù)光電效應(yīng)現(xiàn)象的實驗規(guī)律，只有入射光頻率大于極限頻率才能發(fā)生光電效應(yīng)，故A正確，D錯誤；根據(jù)光電效應(yīng)方程，最大初動能與入射光頻率為線性關(guān)系，但非正比關(guān)系，B錯誤；根據(jù)光電效應(yīng)現(xiàn)象的實驗規(guī)律，光電子的最大初動能與入射光強度無關(guān)，C錯誤.□角度2光電效應(yīng)方程和圖象問題2．小明用金屬銣為陰極的光電管，觀測光電效應(yīng)現(xiàn)象，實驗裝置示意圖如圖甲所示．已知普朗克常量h=6.63X10-34J?s.甲 乙(1)圖甲中電極A為光電管的―(填“陰極”或“陽極”)；⑵實驗中測得銣的遏止電壓1與入射光頻率v之間的關(guān)系如圖乙所示，則銣的截止頻率vc=Hz,逸出功W0=J；⑶如果實驗中入射光的頻率v=7.00X10i4Hz,則產(chǎn)生的光電子的最大初動能E=kJ.解析：(1)在光電效應(yīng)中，電子向A極運動，故電極A為光電管的陽極.⑵由題圖可知，銣的截止頻率vc為5.15X10i4Hz,逸出功W0=hvc=6.63X10-34X5.15X1014J心3.41X10-J.⑶當入射光的頻率為v=7.00X1014Hz時，由Ek=hv-hvc得，光電子的最大初動能為Ek=6.63X10-34X(7.00-5.15)X10i4j心1.23X10-19J.答案：(1)陽極⑵5.15X1014［(5.12?5.18)X1014均視為正確］3.41X10-19[(3.39?3.43)X10-19均視為正確]⑶1.23X10-19[(1.21?1.25)X10-19均視為正確]提［升解決光電效應(yīng)類問題的“3點注意”注意1：決定光電子最大初動能大小的是入射光的頻率,決定光電流大小的是入射光光強的大小.注意2：由光電效應(yīng)發(fā)射出的光電子由一極到達另一極,是電路中產(chǎn)生光電流的條件.注意3：明確加在光電管兩極間的電壓對光電子起到了加速作用還是減速作用.考點2原子能級和能級躍遷［高分快攻］Q玻爾理論的三條假設(shè)(1)軌道量子化：核外電子只能在一些分立的軌道上運動.(2)能量量子化：原子只能處于一系列不連續(xù)的能量狀態(tài).(3)吸收或輻射能量量子化：原子在兩個能級之間躍遷時只能吸收或發(fā)射一定頻率的光子.0躍遷規(guī)律(1)自發(fā)躍遷：高能級一低能級，釋放能量.⑵受激躍遷：低能級一高能級，吸收能量.①光照(吸收光子)：光子的能量等于能級差hv=AE.②碰撞、加熱等：只要入射粒子能量大于或等于能級差即可.E外三AE.③大于電離能的光子可被吸收將原子電離．解解決氫原子能級躍遷問題的四點技巧(1)原子躍遷時，所吸收或釋放的光子能量只能等于兩能級之間的能量差．(2)原子電離時，所吸收的能量可以大于或等于某一能級能量的絕對值，剩余能量為自由電子的動能．⑶一個氫原子躍遷發(fā)出可能的光譜線條數(shù)最多為(n—1),而一群氫原子躍遷發(fā)出可能的光譜線條數(shù)可用N=C2=n⑺11)求解.n2(4)計算能級能量時應(yīng)注意：因一般取無窮遠處為零電勢參考面，故各能級的能量值均為負值；能量單位1eV=1.6X10T9J.例5(2018?高考天津卷)氫原子光譜在可見光區(qū)域內(nèi)有四條譜線1、4、Hy和H6,都是氫原子中電子從量子數(shù)n>2的能級躍遷到n=2的能級時發(fā)出的光，它們在真空中的波長由長到短，可以判定()A.Ha對應(yīng)的前后能級之差最小B.同一介質(zhì)對Ha的折射率最大C同一介質(zhì)中％的傳播速度最大D.用Hy照射某一金屬能發(fā)生光電效應(yīng)，則與也一定能［解析］Ha的波長最長，頻率最低，由躍遷規(guī)律可知，它對應(yīng)的前后能級之差最小，A項正c確；由頻率越低的光的折射率越小知，B項錯誤；由折射率n=v可知，在同一介質(zhì)中，Ha的傳播速度最大，C項錯誤；當入射光頻率大于金屬的極限頻率可以使該金屬發(fā)生光電效應(yīng)現(xiàn)象，因vHB<vHY，所以與不一定能使該金屬發(fā)生光電效應(yīng)現(xiàn)象，D項錯誤.［答案］A［突破訓練］氫原子部分能級的示意圖如圖所示．不同色光的光子能量如下表所示．色光紅橙黃綠藍一靛紫J光子能量1.61?2.00?2.07?2.14?2.53?2.76?范圍(eV)2.002.072.142.532.763.10處于某激發(fā)態(tài)的氫原子，發(fā)射的光的譜線在可見光范圍內(nèi)僅有2條，其顏色分別為( )

H! ri4 0.85ncIIJ—1.312 3.4ilI 13吊A.紅、藍一靛 B.黃、綠C.紅、紫 D.藍一靛、紫解析：選A.原子發(fā)光時放出的光子的能量等于原子能級差，先分別計算各能級差，再由小到大排序.結(jié)合可見光的光子能量表可知，有兩個能量分別為1.89eV和2.55eV的光子屬于可見光，分別屬于紅光和藍一靛光的范圍，故答案為A.考點3原子核的衰變規(guī)律［高分快攻］o衰變規(guī)律及實質(zhì)衰變類型a衰變B衰變衰變方程MX—M-4Y+4HeZ Z-2 2MX^M+iZ+-1e衰變實質(zhì)2個質(zhì)子和2個中子結(jié)合成一個整體射出中子轉(zhuǎn)化為質(zhì)子和電子2田+21n-4He1 0 21n-;H+-1e衰變規(guī)律電荷數(shù)守恒、質(zhì)量數(shù)守恒YY射線：Y射線經(jīng)常是伴隨著a衰變或B衰變同時產(chǎn)生的名稱構(gòu)成符號電荷量質(zhì)量電離能力貫穿本領(lǐng)a射線氦核4He2+2e4u最強最弱B射線電子-F—e11836u較強較強Y射線光子Y00最弱最強半半衰期的理解①半衰期研究對象一定是大量的、具有統(tǒng)計意義的數(shù)量;②半衰期永不變；③半衰期的公式：N尸"＞，m余小原例可（2017?高考全國卷H）—靜止的鈾核放出一個a粒子衰變成釷核，衰變方程為292U—290Th+，He.下列說法正確的是（）2A.衰變后釷核的動能等于a粒子的動能B.衰變后釷核的動量大小等于a粒子的動量大小C.鈾核的半衰期等于其放出一個a粒子所經(jīng)歷的時間D.衰變后a粒子與釷核的質(zhì)量之和等于衰變前鈾核的質(zhì)量［解析］靜止的鈾核在衰變過程中遵循動量守恒，由于系統(tǒng)的總動量為零，因此衰變后產(chǎn)生的釷核和a粒子的動量等大反向，即pTh=Pa，B項正確；因此有恒%=何EZ，由于釷核和a粒子的質(zhì)量不等，因此衰變后釷核和a粒子的動能不等，A項錯誤；半衰期是有半數(shù)鈾核衰變所用的時間，并不是一個鈾核衰變所用的時間，C項錯誤；由于衰變過程釋放能量，根據(jù)愛因斯坦質(zhì)能方程可知，衰變過程有質(zhì)量虧損，因此D項錯誤.［答案］B［題組突破］□角度1對衰變規(guī)律的理解.（多選）2沙是一種放射性元素，能夠自發(fā)地進行一系列放射性衰變，噂U—七理個如圖所示，下列說法正確的是（） 丫2A.圖中a是84,b是206 和 嘴PL282Pb比^U的比結(jié)合能大Y和Z是同一種衰變Y是B衰變，放出電子，電子是由中子轉(zhuǎn)變成質(zhì)子時產(chǎn)生的解析：選ABC.由21。aPo變到202Pb，質(zhì)量數(shù)少4,知發(fā)生了一次a衰變，則電荷數(shù)少2,所以a=84,由2；0Bi變到b81Tl，發(fā)生了一次a衰變，則b=206,選項A、C正確，選項D錯誤；比結(jié)合能小的原子核結(jié)合或分裂成比結(jié)合能大的原子核時會出現(xiàn)質(zhì)量虧損,根據(jù)愛因斯坦質(zhì)能方程得知，一定釋放核能，因此核反應(yīng)放出能量，則202Pb比292U的比結(jié)合能大，選項B正確.□角度2對半衰期的理解2.核能作為一種新能源在現(xiàn)代社會中已不可缺少,我國在完善核電安全基礎(chǔ)上將加大核電站建設(shè).核泄漏中的钚（Pu）是一種具有放射性的超鈾元素，它可破壞細胞基因，提高患癌的