高考物理二轮复习 备课资料 专题七 原子与原子核课件

专题七 原子与原子核 定位 五年考情分析 2017年2016年2015年2014年2013年 卷T17(核能的计计算) T35(1)(光 电电效应应) T35(1)(光 电电效应应) T35(1)(原子 核的衰变变、 半衰期) T35(1)(核 反应应方程) 卷T15(衰变变方程) T35(1)(核 反应应方程) T35(1)(光 电电效应应、波 粒二象性) T35(1)(物理 学史) T35(1)(核 能的计计算) 卷 T19(光电电效应应 方程) T35(1)(核 反应应方程、 质质量亏损损) 专题定位 本专题专题 是原子和原子核,纵观纵观 近五年的高考题题,全国三套卷,对对于 原子和原子核的考查查,前四年在选选做部分的35题题呈现现,大多以选选 择题择题 或填空题题的形式出现现,但2017年该该部分变为变为 必考后,考查查形 式变为选择题变为选择题 在选择题选择题 部分呈现现,知识识点内容琐琐碎,考点较较多, 但主要考查查的方面是原子核的衰变变、半衰期、核反应应方程、质质 能方程、光电电效应应方程这这些方面. 应考建议 2018年高考复习备习备 考过过程中,应应注意原子物理仍会从以下方面命 题题:(1)原子的能级跃级跃 迁;(2)原子核的衰变规变规 律;(3)核反应应方程 的书书写;(4)质质量亏损损和核能的计计算;(5)三种射线线的特点及应应用; (6)光电电效应应的规规律及应应用.由于本部分内容知识识点多,且与科技 相关,题题目新颖颖,因此,备备考中加强对对基本概念和规规律的理解的同 时时,注意与前沿科技有关的知识识迁移. 整 合 突 破 实 战 整合 网络要点重温 【网络构建】 【要点重温】 1.能级跃迁 (1)辐射条件:h= . (2)辐射光谱线条数:一群处于量子数为n的激发态的氢原子,可辐射出的光谱 线条数N= . 2.光电效应 (1)光电效应的实验规律:存在着 ;存在着 和 . (2)爱因斯坦光电效应方程:Ek=h-W0. 3.核反应、核能的计算 (1)两个守恒: 守恒、 守恒. (2)质能方程:E= . Em-En 饱和电流遏止电压截止频率 质量数 电荷数 mc2 突破 热点考向聚焦 热点考向一 光电效应与光的粒子性 【核心提炼】 1.光电效应的研究思路 (1)两条线索: 2.爱因斯坦光电效应方程Ek=h-W0的研究对象是金属表面的电子,意义是说 ,光电子的最大初动能随入射光频率的增大而增大(如图所示),直线的斜率为 h,直线与轴的交点的物理意义是截止频率c,直线与Ek轴交点的物理意义 是逸出功的负值. 【典例1】 (2017安徽黄山模拟)关于光电效应,下列说法正确的是( ) A.截止频率越大的金属材料逸出功越大 B.只要光照射的时间足够长,任何金属都能产生光电效应 C.从金属表面出来的光电子的最大初动能越大,这种金属的逸出功越小 D.入射光的光强一定时,频率越高,单位时间内逸出的光电子数就越多 解析:由逸出功W=h0知,截止频率越大,逸出功越大,故A正确.光电效应的 条件是入射光的频率大于金属的截止频率,与入射光的强度无关,故B错误. 根据光电效应方程Ek=h-W0知,最大初动能与入射光的频率成一次函数关 系,不会影响金属的逸出功,故C错误.入射光的光强一定时,频率越高,光子 的能量越大,入射光中的光子的数目越少,单位时间内逸出的光电子数就越 少,故D错误. A 【预测练习1】 (2017安徽合肥模拟)从1907年起,密立根就开始测量金属的遏 止电压Uc(即图1所示的电路中电流表G的读数减小到零时加在电极K,A之间的反 向电压)与入射光的频率,由此算出普朗克常量h,并与普朗克根据黑体辐射 得出的h相比较,以检验爱因斯坦光电效应方程的正确性.按照密立根的方法我 们利用图示装置进行实验,得到了某金属的Uc-图像如图2所示.下列说法正确 的是( ) A.该金属的截止频率约为4.271014 Hz B.该金属的截止频率约为5.501014 Hz C.该图线的斜率为普朗克常量 D.该图线的斜率为这种金属的逸出功 A 热点考向二 原子结构和能级跃迁 【核心提炼】 1.原子结构的认识历程 2.原子能级跃迁问题的解题技巧 (1)原子跃迁时,所吸收或释放的光子能量只能等于两能级之间的能量差. (2)原子电离时,所吸收的能量可以大于或等于某一能级能量的绝对值. 【典例2】 (2017四川广元二模)如图所示为氢原子的能级示意图,一群氢原子 处于n=3的激发态,在向较低能级跃迁的过程中向外发出光子,用这些光照射逸 出功为2.49 eV的金属钠,说法正确的是( ) A.这群氢原子能发出三种频率不同的光,其中从n=3跃迁到n=2所发出的光波长 最短 B.这群氢原子能发出两种频率不同的光,其中从n=3跃迁到n=1所发出的光频率 最小 C.金属钠表面所发出的光电子的最大初动能为9.60 eV D.金属钠表面所发出的光电子的最大初动能为11.11 eV C 解析:一群氢原子处于n=3的激发态,可能放出3种不同频率的光子,从n=3跃 迁到n=1辐射的光子频率最大,波长最短.故A,B错误.从n=3跃迁到n=1辐射 的光子能量最大,为12.09 eV.则光电子的最大初动能Ekm=h-W0=(12.09- 2.49)eV=9.60 eV.故C正确,D错误. 【拓展延伸】 在典例2中,假若一个处于n=3的激发态氢原子向低能级跃迁的 情况是怎样的?最多有几种不同频率的光子? 解析:一个处于n=3的激发态氢原子向较低能级跃迁时,可能情况是3到2,2 再到1,或者3到1;产生不同频率的光子是一种或两种,最多有两种. 答案:3到2,2再到1,或者3到1;两种 【预测练习2】 (2017贵州遵义模拟)根据粒子散射实验,卢瑟福提出了 原子的核式结构模型.如图表示了原子核式结构模型的粒子散射图景.图 中实线表示粒子的运动轨迹.其中一个粒子在从a运动到b、再运动到c 的过程中(粒子在b点时距原子核最近),下列判断正确的是( ) A.粒子的动能先增大后减小 B.粒子的电势能先增大后减小 C.粒子的加速度先变小后变大 D.电场力对粒子先做正功后做负功 B 解析:粒子受到斥力作用,根据电场力做功特点可知,从a运动b过程中电 场力做负功,电势能增加,动能减小,从b运动到c过程中,电场力做正功,电 势能减小,动能增加,A,D错误,B正确;根据点电荷周围电场可知,距离原子 核近的地方电场强度大,故越靠近原子核加速度越大,因此粒子加速度先 增大后减小,故C错误. 热点考向三 核反应和核能的计算 【核心提炼】 1.四种核反应 2.半衰期 (1)特点:由原子核本身决定,与原子所处的化学状态和外部环境无关. (3)适用条件:大量原子核. 3.核能的理解与计算 (1)比结合能越大,原子核中核子结合的越牢固. (2)到目前为止,核能发电还只停留在利用裂变核能发电. (3)核能的计算方法: 根据爱因斯坦质能方程,用核反应的质量亏损的千克数乘以真空中光速c的 平方,即E=mc2. 根据1原子质量单位(u)相当于931.5兆电子伏(MeV)能量,用核反应的质量 亏损的原子质量单位数乘以931.5 MeV,即E=m931.5 (MeV). 如果核反应时释放的核能是以动能形式呈现,则核反应过程中系统动能的 增量即为释放的核能. 【典例3】 (2016全国卷,35)在下列描述核过程的方程中,属于衰变的是 ,属于衰变的是 ,属于裂变的是 ,属于聚变的是 .(填正确答案标号) 答案:C AB E F BD 实战 高考真题演练 1.光电效应(2017全国卷,19)在光电效应实验中,分别用频率为a,b 的单色光a,b照射到同种金属上,测得相应的遏止电压分别为Ua和Ub、光电子 的最大初动能分别为Eka和Ekb.h为普朗克常量.下列说法正确的是( ) A.若ab,则一定有Uab,则一定有EkaEkb C.若Uab,则一定有ha-Ekahb-Ekb BC 解析:由爱因斯坦光电效应方程知,Eka=ha-W0,Ekb=hb-W0,当ab时 ,EkaEkb,选项B正确.由最大初动能和遏止电压的关系,eUa=Eka知eUb=Ekb, 若ab,得EkaEkb进而知UaUb,选项A错误;若UaUb,则一定有EkaEkb,选 项C正确;对同一种金属,则有ha-Eka=hb-Ekb=W0,选项D错误. B 解析:氘核聚变反应中亏损的质量m=2.013 6 u2-3.015 0 u-1.008 7u= 0.003 5 u,释放的核能E=0.003 5931 MeV3.3 MeV,选项B正确. B 解析:衰变前后动量守恒,衰变前动量为零,故衰变后钍核与粒子动量大小 相等,方向相反,选项B正确;又Ek= ,钍核与粒子动量大小相等,但质量 不同,故动能不同,选项A错误;半衰期是放射性元素的原子核有半数发生衰 变所需要的时间,而放出粒子所经历的时间是一个原子核的衰变时间,选 项C错误;衰变前后质量数不变,但有质量亏损,选项D错误. 4.波粒二象性(2015全国卷,35)(多选)实物粒子和光都具有波粒二象性. 下列事实中突出体现波动性的是( ) A.电子束通过双缝实验装置后可以形成干涉图样 B.射线在云室中穿过会留下清晰的径迹 C.人