高三物理二轮复习专题

1、高三物理二轮复习专题3-5重难点突破一、关于光电效应问题1、分析方法（1）常见电路（2）两条线索(a)通过频率分析：光子频率高光子能量大产生光电子的最大初动能大(b)通过光的强度分析：由i光强=nh可知，频率一定时，入射光强度大光子数目多产生的光电子多光电流大；光强一定时，频率越高光子数目少产生的光电子数越少光电流小2、典型图象（1）光电流与电压的关系 说明：频率的比较：ekmhw0= euc可知遏止电压越大，频率越高，遏止电压相同，频率相同，从图可知甲=乙<丙。 光强的比较：饱和光电流与单位时间逸出的光电子数有关，单位时间逸出的光电子数与光强和光的频率有关，由i光强=nh可知，甲的强度

2、大于乙的强度。（2）反向遏止电压与入射光频率的关系 说明：由可知,根据横坐标交点可求金属的极限频率0=w0/h，根据斜率可以算出普朗克恒量，斜率h/e,根据纵轴截距可以推算出金属的逸出功，w0/e。（3）最大初动能与入射光频率的关系 说明：由可知，图线与横轴的交点坐标是极限频率0，图线与纵轴的交点数值是逸出功w0，图象的斜率就是普朗克恒量h。 例、如图所示电路可研究光电效应规律。图中标有a和k的为光电管，其中a为阴极，k为阳极。理想电流计可检测通过光电管的电流，理想电压表用来指示光电管两端的电压。现接通电源，用光子能量为10.5ev的光照射阴极a，电流计中有示数，若将滑动变阻器的滑片p缓慢向右

3、滑动，电流计的读数逐渐减小，当滑至某一位置时电流计的读数恰好为零，读出此时电压表的示数为6.0v；现保持滑片p位置不变，以下判断正确的是（ac） a.光电管阴极材料的逸出功为4.5ev b若增大入射光的强度，电流计的读数不为零 c若用光子能量为12ev的光照射阴极a，光电子的最大初动能一定变大 d若用光子能量为9.5ev的光照射阴极a，同时把滑片p向左移动少许，电流计的读数一定不为零二、关于原子跃迁问题1、注意“一个原子”还是“一群原子”一群氢原子处于量子数为n的激发态时，可能辐射出的光谱条数为nc，而一个氢原子处于量子数为n的激发态上时，最多可辐射出n1条光谱线 例、现有1200个氢原子被激

4、发到量子数为4的能级上，若这些受激氢原子最后都回到基态，则在此过程中发出的光子总数是多少？假定处在量子数为n的激发态的氢原子跃迁到各较低能级的原子数都是处在该激发态能级上的原子总数的（a）a. 2200b. 2000c. 1200d. 24002、注意是“跃迁”还是“电离”不管是吸收还是辐射光子，其光子的能量都必须等于这两个能级的能量差，欲想把处于某一定态的原子的电子电离出去，就需要给原子一定的能量。如使氢原子从n1的基态跃迁到的状态，这个能量的大小至少为13.6ev。 例、当用具有1.87ev能量的光子照射n3激发态的氢原子时，氢原子（b）a. 不会吸收这个光子b. 吸收该光子后被电离，电离

5、后的动能为0.36evc. 吸收该光子后被电离，电离后电子的动能为零d. 吸收该光子后不会被电离3、注意是“直接跃迁”还是“间接跃迁”原子从一种定态跃迁到另一种定态时，有的可能是直接跃迁，有的可能是间接跃迁。两种情况下辐射（或吸收）光子的可能性及其频率可能不同。 例、处于基态的氢原子在某单色光照射下，只能发出频率分别为v1、v2、v3的三种光，且v1v2v3，则该照射光的光子能量为(c ) ahv1 bhv2 chv3 dh(v1v2v3)4、注意是“入射的光子”还是“实物粒子”若是在光子的激发下引起原子的跃迁，则要求光子的能量必须等于原子的某两个定态的能级差，或等于或大于原子的某个定态的电离

6、能；若是在电子、质子等实物粒子的碰撞下引起原子的跃迁，则要求电子的能量必须等于或大于原子的某两个定态的能级差。 例、用总能量为13ev的一个自由电子与处于基态的氢原子发生碰撞（不计氢原子的动量变化），则电子可能剩余的能量（碰撞中无能量损失）是（bc ）a. 10.2evb. 2.8ev c. 0.91evd. 12.75ev5、跃迁时电子动能、原子势能与原子能量的变化当轨道半径减小时，库仑引力做正功，原子的电势能ep减小，电子动能增大，原子能量减小向外辐射能量反之，轨道半径增大时，原子电势能增大，电子动能减小，原子能量增大，从外界吸收能量三、关于结合能和比结合能1、结合能：核子结合成原子核时，

7、要释放能量；原子核分解成核子时，要吸收能量这个能量叫做原子核的结合能。结合能并不是由于原子核具有的能量，而是为把核子分开而需要的能量。组成原子核的核子越多，它的结合能越高。2、 平均结合能：结合能与核子数之比，称做为平均结合能。也叫比结合能。比结合能越大，表示原子核中核子结合得越牢固，原子核越稳定。 例:如果把168o分成4个42he，需要多少能量？已知168o的平均结合能是7.98mev，42he的平均结合能是7.07mev。 解：把168o分成质子和中子需提供能量e1=16×7.98mev=127.68mev，将质子和中子结合成42he所放出的能量e2=4×7.07me

8、v=28.28mev，则将168o分成4个42he需提供的能量e=e1-4e2=14.56mev。4、 关于质能方程 e=mc2，e是指物体具有的各种形式的能的总和，m代表质量，c代表真空中光速。e=mc2说明当一个系统的质量变化了m时，相应变化的能量为e。 1、质量和能量是物质的两个重要属性，质能方程揭示了这两个物理量之间在量值上存在着简单的正比关系，即一定的质量总是和一定的能量相对应，或者理解为物体所蕴藏的能量与物体的质量成正比。 2、物质的质量增加了，与之相对应的能量就会增加，反之，物质的质量减少了，与之相对应的能量也随之减小，二者不能相互转化。 3、原子核反应时，质量亏损是静止质量的减

9、少，减少的静止质量转化为和辐射能量相联系的运动质量(光子的动质量)，减少的静质能以射线的形式辐射出来，并不是这部分质量消失或质量转化为能量。在核反应中，分别遵循能量转化与守恒和质量守恒这两大基本规律。 例、为纪念爱因斯坦对物理学的巨大贡献，联合国将2005年定为国际物理年。对于爱因斯坦提出的质能方程e=mc2 ，下列说法中不正确的是（d） a. e=mc2表明物体具有的能量与质量成正比 b. 根据e=mc2可以计算核反应中释放的核能 c. 一个中子和一个质子结合成氘核时，释放出核能，表明此过程中出现了质量亏损 d. e=mc2中的e是发生核反应中释放的核能 例、关于质能方程的说法，下列正确的是

10、（cdef） a.质量和能量可以相互转化 b.物体的核能可以用mc2来表示 c.当物体向外释放能量时，其质量必定减少，且放出的能量等于减少的质量与光速的平方的乘积 d.一定量的质量一定会与一定量的能量相对应 e.物体获得一定的能量，它的质量也一定增加 f.e=mc2是物体各种形式能的总和5、 关于核能的计算 1、根据质量亏损计算 根据核反应方程，计算核反应前和核反应后的质量亏损m。根据爱因斯坦质能方程e=mc2或e=mc2计算核能。计算过程中m的单位是千克，e的单位是焦耳。 例、一个铀核衰变为钍核时释放出一个粒子，已知铀核的质量为3.853131×10-25kg,钍核的质量为3.78

11、6567×10-25kg，粒子的质量为6.64672×10-27kg。在这个衰变过程中释放的能量等于_j。(保留两位有效数字) 解析：由题设条件求出质量亏损m为m=mu-mth-m=9.7×10-30kg,根据质能方程e=mc2求出释放的能量为e=mc2=9.7×10-30×(3×108)2=8.7×10-13j 2、利用原子质量单位u和电子伏特计算 因1u=1.6606×10-27kg,e=mc2=1.6606×10-27×(3×108)2=1.494×10-10j,1ev

12、=1.6×10-19j,e=931.5mev，根据1原子质量单位(u)相当于931.5mev能量,用核子结合成原子核时质量亏损的原子质量单位乘以931.5mev,即e=m 931.5mev，上式中,m的单位是u,e单位是mev。 例、 已知氮核质量mn=14.00753u,氧17核的质量为m0=17.00454u,氦核质量mhe=4.00387u,氢核质量为mh=1.00815u。试判断:147n+ 42he 178o这一核反应吸收能量还是放出能量? 能量变化为多少? 解析：反应前总质量，mn + mhe=18.01140u, 反应后总质量mo + mh =18.01269u,反应后

13、总质量增加,故该反应是吸收能量的反应。吸收的能量利用e=mc2 来计算, e=(18.01269-18.01140)× 931.5mev=1.2mev 3、利用平均结合能计算核能 原子核的结合能=核子的平均结合能×核子数。核反应中反应前系统内所有原子核的总结合能与反应后生成的所有新核的总结合能之差，就是该次核反应所释放(或)吸收的核能。 例、氘核和氚核聚变时的核反应方程为 21h+ 31h 42h+ 10n，已知 31h的平均结合能是2.78mev,21h的平均结合能是1.09mev, 42h的平均结合能是7.03mev,试计算核反应时释放的能量。 解析：聚变反应前氘核和氚

14、核的总结合能e1=(1.09×2+2.78×3)mev=10.52mev，反应后生成的氦核的结合能e2=7.03×4mev=28.12mev，由于单个核子无结合能,所以聚变过程释放出的能量，e=e2-e1=(28.12-10.52)mev=17.6mev。 4、根据能量守恒和动量守恒计算核能参与核反应的粒子所组成的系统,在核反应过程中的动量和能量是守恒的。因此,在题给条件中没有涉及到质量亏损,或者核反应所释放的核能全部转化为生成的新粒子的动能而无光子辐射的情况下,从能量守恒和动量守恒可以计算出核能。 例、两个动能均为1mev的氘核发生正面碰撞,引起如下反应: 21

15、h+ 21h 31h+ 11h试求: (1)此核反应中放出的能量e为多少? (2)若放出的能量全部变成新生核的动能,则新生的氢核具有的动能是多少? (21h的质量为2.0136u，31h的质量为3.0156u，11h的质量为1.0073u，1u=931.5mev） 解析 (1)此核反应中的质量亏损和放出的能量分别为m=(2×2.0136-3.0156-1.0073)u=0.0043u，e=mc2=0.0043×931.5mev =4.005mev (2)设碰后质子和氚核的动能分别为ek1 和ek2 ，质量分别为m1和m2 则故新生的氢核的动能为5、应用阿伏加德罗常数计算核能若要计算具有宏观质量的物质中所有原子核都发生核反应所放出的总能量,应用阿伏加德罗常数计算核能较为方便。根据物体的质量m和摩尔质量m,由