高考物理二輪復(fù)習(xí) 考前三個月 專題12 波粒二象性 原子和原子核課件

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1、知識專題 網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建 考題二氫原子光譜與能級考題三核反應(yīng)與核能欄目索引 考題一光電效應(yīng)與光子說 考題一光電效應(yīng)與光子說1.愛因斯坦光電效應(yīng)方程EkhW0.2.用圖象表示光電效應(yīng)方程，如圖1所示(1)極限頻率：圖線與軸的交點(diǎn)的橫坐標(biāo)0.(2)逸出功：圖線與Ek交點(diǎn)的縱坐標(biāo)的值W0.(3)普朗克常量：圖線的斜率kh.3.處理光電效應(yīng)問題的兩條線索：光強(qiáng)和光的頻率(1)光強(qiáng)光子數(shù)目多發(fā)射光電子數(shù)多光電流大(2)光子頻率高光子能量大產(chǎn)生光電子的最大初動能大知識精講圖1 解析 例1愛因斯坦因提出了光量子概念并成功地解釋光電效應(yīng)的規(guī)律而獲得1921年諾貝爾物理學(xué)獎.某種金屬逸出光電子的最大初動能Ekm與入射

2、光頻率的關(guān)系如圖2所示，其中0為極限頻率.從圖中可以確定的是()A.逸出功與有關(guān)B.當(dāng)0時，會逸出光電子C.Ekm與入射光強(qiáng)度成正比D.圖中直線的斜率與普朗克常量有關(guān)圖2典例剖析 解析金屬的逸出功是由金屬自身決定的，與入射光頻率無關(guān)，故A錯誤；當(dāng)0時會有光電子逸出，故B正確；由光電效應(yīng)方程EkmhW0，知光電子的最大初動能Ekm與入射光的強(qiáng)度無關(guān)，故C錯誤；由光電效應(yīng)方程EkmhW0，知h ，故D正確. 1.一光電管的陰極K用截止頻率為的金屬銫制成，光電管陽極A和陰極K之間的正向電壓為U.用波長為的單色光射向陰極，產(chǎn)生了光電流.已知普朗克常量為h，電子電荷量為e，真空中的光速為c.求：(1)金

3、屬銫的逸出功W0；解析由題知，金屬銫的逸出功W0h答案h 解析答案 變式訓(xùn)練 (2)光電子到達(dá)陽極的最大動能Ek.解析根據(jù)光電效應(yīng)方程知，光電子的最大初動能 解析答案根據(jù)動能定理得：eUEkEkm 2.如圖3所示電路可研究光電效應(yīng)規(guī)律.圖中標(biāo)有A和K的為光電管，其中K為陰極，A為陽極.理想電流計可檢測通過光電管的電流，理想電壓表用來指示光電管兩端的電壓.現(xiàn)接通電源，用光子能量為10.5 eV的光照射陰極K，電流計中有示數(shù)；若將滑動變阻器的滑片P緩慢向右滑動，電流計的讀數(shù)逐漸減小，當(dāng)滑至某一位置時電流計的讀數(shù)恰好為零，讀出此時電壓表的示數(shù)為 6.0 V；現(xiàn)保持滑片P位置不變，光電管陰極材料的逸出

4、功為_，若增大入射光的強(qiáng)度，電流計的讀數(shù)_(選填“為零”或“不為零” ). 答案圖3解析4.5 eV為零 解析由題知，當(dāng)電流計的電流為0時，U6.0 V，則光電子的最大初動能為6.0 eV.由光電效應(yīng)方程EkmhW0，得W0hEkm4.5 eV.光電子的最大初動能與入射光的強(qiáng)度無關(guān)，與入射光的頻率有關(guān)，故增大入射光的強(qiáng)度，電流計的讀數(shù)仍為零. 3.用同一實(shí)驗(yàn)裝置如圖4甲研究光電效應(yīng)現(xiàn)象，分別用A、B、C三束光照射光電管陰極，得到光電管兩端電壓與相應(yīng)的光電流的關(guān)系如圖乙所示，其中A、C兩束光照射時對應(yīng)的遏止電壓相同，均為Uc1，下列論述正確的是()圖4 A.B光束光子的能量最小B.A、C兩束光的

5、波長相同，且比B光的波長長C.三個光束中B光束照射時單位時間內(nèi)產(chǎn)生的光電子數(shù)量最多D.三個光束中B光束照射時光電管發(fā)出的光電子最大初動能最大解析當(dāng)光電流為零時光電管兩端的電壓為截止電壓，對應(yīng)光的頻率為截止頻率，由eU截 hW0知，入射光的頻率越高，對應(yīng)的截止電壓U截越大，A光、C光的截止電壓相等，故A光、C光的頻率相等，它們的最大初動能也相等，而B光的頻率最大，能量最大，故最大初動能也最大，對應(yīng)的波長最小，故A、C錯誤，B、D正確. 返回 解析 考題二氫原子光譜與能級知識精講 2.解決氫原子能級躍遷問題的四點(diǎn)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

6、時，所吸收的能量可以大于或等于某一能級的絕對值.(3)一群氫原子處于量子數(shù)為n的激發(fā)態(tài)時，可能輻射光子的種類N .(4)計算能級能量時應(yīng)注意：因一般取無窮遠(yuǎn)處為零電勢參考面，故各個能級的能量值均為負(fù)值. 例2如圖5所示是氫原子的能級圖，大量處于n4激發(fā)態(tài)的氫原子向低能級躍遷時，一共可以輻射出6種不同頻率的光子，其中巴耳末系是指氫原子由高能級向n2能級躍遷時釋放的光子，則()A.6種光子中有2種屬于巴耳末系B.6種光子中波長最長的是n4激發(fā)態(tài)躍遷到基態(tài)時 產(chǎn)生的C.使n4能級的氫原子電離至少要0.85 eV的能量D.在6種光子中，n4能級躍遷到n1能級釋放的光子 康普頓效應(yīng)最明顯 解析 典例剖析

7、圖5 解析巴耳末系是指氫原子由高能級向n2能級躍遷時釋放的光子，大量處于n4激發(fā)態(tài)的氫原子向低能級躍遷時，可以從n4躍遷到n2，可以從n3躍遷到n2，可知產(chǎn)生的6種光子中有2種屬于巴爾末系，故A正確；從n4躍遷到基態(tài)時，輻射的光子能量最大，波長最短，故B錯誤；n4能級，氫原子具有的能量為0.85 eV，可知使n4能級的氫原子電離至少要0.85 eV的能量，故C正確；在6種光子中，n4躍遷到n1能級，光子能量最大，康普頓效應(yīng)最明顯，故D正確.故選A、C、D. 4.如圖6所示為氫原子的四個能級，其中E1為基態(tài)，若一群氫原子A處于激發(fā)態(tài)E2，一群氫原子B處于激發(fā)態(tài)E3，B從E3躍遷到E2所發(fā)出的光波

8、長為1，A從E2躍遷到E1所發(fā)出的光波長為2.已知普朗克常量為h，真空中光速為c，其中兩個能量差E3E2_，若B從E3直接躍遷到E1所發(fā)出的光波長為_. 解析答案 變式訓(xùn)練圖6 5.在探究光電效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)中，用光照射某種金屬，測得該金屬表面有光電子逸出的最大入射光波長為0.若用氫原子發(fā)出的光照射該金屬，已知?dú)湓訌哪芗?躍遷到能級2時發(fā)出的光可使該金屬發(fā)生光電效應(yīng)，但從能級4躍遷到能級3發(fā)出的光不能使該金屬發(fā)生光電效應(yīng).已知?dú)湓幽芗壢鐖D7所示，真空中的光速為c.則下列說法正確的是()圖7 A.該金屬的極限頻率為B.該金屬的逸出功大于0.66 eVC.當(dāng)用氫原子從能級5躍遷到能級3發(fā)出的光照射該

9、金屬時，該金屬一定 會發(fā)生光電效應(yīng)D.當(dāng)用氫原子從其他能級躍遷到能級1發(fā)出的光照射該金屬時，該金屬 一定會發(fā)生光電效應(yīng) 解析 解析由題知該金屬的極限頻率為 ，故A正確；由題知該金屬的逸出功大于從能級4躍遷到能級3發(fā)出的光子能量，故該金屬的逸出功大于0.66 eV，故B正確；由題知從能級3躍遷到能級2時發(fā)出的光可使該金屬發(fā)生光電效應(yīng)，故該金屬的逸出功小于1.89 eV，當(dāng)用氫原子從能級5躍遷到能級3發(fā)出的光照射該金屬時，該金屬不一定會發(fā)生光電效應(yīng)，故C錯誤；當(dāng)用氫原子從其他能級躍遷到能級1發(fā)出的光照射該金屬時，發(fā)出的光子能量大于等于10.20 eV，則該金屬一定會發(fā)生光電效應(yīng)，故D正確.故選A、

10、B、D. 6.如圖8所示為氫原子光譜中的三條譜線，對這三條譜線的描述中正確的是()A.乙譜線光子能量最大B.甲譜線是電子由基態(tài)向激發(fā)態(tài)躍遷發(fā)出的C.丙譜線可能是電子在兩個激發(fā)態(tài)間躍遷發(fā)出的D.每條譜線對應(yīng)核外電子繞核旋轉(zhuǎn)的一條軌道，任一譜線的頻率等于 電子做圓周運(yùn)動的頻率 解析返回圖8 解析根據(jù)Eh ，故甲譜線光子能量最大，故A錯誤；譜線是電子由激發(fā)態(tài)向基態(tài)躍遷發(fā)出的，而電子由基態(tài)向激發(fā)態(tài)躍遷需要吸收光子的，故B錯誤；丙譜線可以是電子在兩個激發(fā)態(tài)間躍遷發(fā)出的，故C正確；電子躍遷時輻射的光子的頻率等于能級差值，與電子繞核做圓周運(yùn)動的頻率無關(guān)，故D錯誤.故選C. 返回 考題三核反應(yīng)與核能知識精講1

11、.核反應(yīng)方程的書寫要求(1)核反應(yīng)過程一般不可逆，所以核反應(yīng)方程中用“ ”表示方向而不能用等號代替.(2)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)量會發(fā)生質(zhì)量虧損且釋放能量.(3)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)兩個守恒規(guī)律而憑空杜撰出生成物. 典例剖析例3靜止的原子核X，自發(fā)發(fā)生反應(yīng)X YZ，分裂成運(yùn)動的新核Y和Z，同時產(chǎn)生一對彼此向相反方向運(yùn)動的光子，光子的能量均為E.已知X、Y、Z的質(zhì)量分別為m1、m2、m3，真空中的光速為c，求：(1)反應(yīng)放出的核能E；解析由題知，質(zhì)量虧損mm1m2m3由愛因斯坦質(zhì)能方程：Emc2，得：釋放的核能E(m 1m2m3)c2答案(m

12、1m2m3)c2解析答案 (2)新核Y的動能EkY.解析由動量守恒定律知，初狀態(tài)總動量為零則末狀態(tài)兩個新核的動量大小相等，方向相反，有：m2v2m3v3 解析答案由能量守恒得：新核Y的動能 變式訓(xùn)練 解析答案 解析由題意知，衰變的衰變方程為：根據(jù)動量守恒定律得：mvmThvTh 式中，m和mTh分別為粒子和Th核的質(zhì)量，v和vTh分別為粒子和Th核的速度的大小，由題設(shè)條件知 解析答案 式中Ek4.27 MeV是粒子與Th核的總動能答案0.07 MeV 8.核裂變和核聚變的過程中能夠放出巨大核能.核裂變中經(jīng)常使用的 具有天然放射性，若 經(jīng)過7次衰變和m次衰變，變成 ，則m_.核聚變中，最常見的反應(yīng)就是一個氘核與一個氚核結(jié)合成一個氦核.已知氘核的比結(jié)合能是1.09 MeV；氚核的比結(jié)合能是2.78 MeV；氦核的比結(jié)合能是7.03 MeV，則氫核聚變的方程是_；一次氫核聚變釋放出的能量是_MeV. 417.6 解析答案 1 1( )4 2 tT 11 460返回解析答案