2018届高考物理二轮复习板块一专题突破复习专题五近代物理初步学案

1、，结网建体把脉考向 专题五近代物理初步 知识建构 加t!效应亦理) 咼考调研 考查的重点.核反应方程、质能方程综合 答案(1)光电效应规律 每种金属都有发生光电效应的极限频率 (limiti ng freque ncy) . 光电子(photo-electron) 的最大初动能与入射光的强度无关， 随入射光的频率增大而 增大. 光电效应的产生几乎是瞬间的. 饱和光电流与入射光强度成正比. (2)玻尔原子理论的三条假说 nL 原子能量的量子化假设：原子只能处于一系列不连续的能量状态中， 在这些状态中原 子是稳定的，电子虽做变速运动，但并不向外辐射能量， 态叫做定态. 原子能级的跃迁(transi

2、tion) 假设：原子从一个定态(原子能量记为 E初)跃迁到另 种定态(原子能量记为E末)时，原子辐射(或吸收)一定频率的光子，光子的能量由这两种定 态的能量差决定，即 hv = E初一E末. 原子中电子运动轨道量子化假设：原子的不同能量状态对应于电子的不同运行轨 道.由于原子的能量状态是不连续的， 因此电子运动的可能轨道也是不连续的， 即电子不能 在任意半径的轨道上运动. (3) a、3衰变及其规律 知识网络构建Zh ishiwangluogouiidn 矗F佶 1.考查方向：光电效应、能级跃迁是高考 1 檳反应 n L 考查.结合动量守恒考查衰变规律. VI 2. 常用的思想方法：核能的计

3、算方法. 谱线条数的计算方法.衰变次数的计算方 一个能量值对应一种状态，这些状 法. ，结网建体把脉考向 衰变类型 a衰变 3衰变 3 衰变方程 - MX 一 M： 4丫+ 4He -ZX 一 ZM 0e 衰变实质 2 个质子和 2 个中子结合成 一整体射出 中子转化为质子和电 子 2；H+ 2；n ；He 1 0 on iH+ ie 衰变规律 电荷数守恒，质量数守恒 （4）核反应类型及核反应方程的书写 类型 可控性 核反应方程 衰变 a衰变 自发 2.3耳 丫 T 234 rpi 4 T j 0衰变 自发 妙坯厲、乱+ e 9010 91 + - 1 e 重核裂变 比较容易 进行人 工控制

4、驚U+A：B：Kr + 3： 92 0 56 36 0 U+； -+ + 10；n 轻核聚变 很难控制 :H+；H-：He+；n 核心要点突破H exinyaodiantupo ”A 透析重难题型突破 :N+；H；0 + ；H （卢瑟福发现质子） :Hc+A 人工转变 人工控制 :N+：Hi；O + ；H （卢瑟福发现质子） :HeT：BeT；C+；n （查德威克发现中子） ：A1+：HL；P+A （约里奧争居里夫妇发现放射 程同位素，同时发现正电子） 4 考向一 光电效应规律和光电效应方程 归纳提炼 光电效应中应区分 4 组概念 1. 光子与光电子 光子指光在空间传播时的每一份能量， 光子不

5、带电，光电子是金属表面受到光照射时发 射出来的电子，光子是光电效应的因，光电子是果. 2光电子的动能与光电子的最大初动能 光照射到金属表面时，电子吸收光子的能量，可能向各个方向运动，除了做逸出功外， 有时还要克服原子的其他束缚的作用力， 剩余部分为光电子的初动能； 只有金属表面的电子 直接向外飞出时，只需克服原子核的引力做功的情况，才具有最大初动能. 3. 光电流和饱和光电流 金属板飞出的光电子到达阳极， 回路中便产生光电流， 随着所加正向电压的增大， 光电 流趋于一个饱和值， 这个饱和值是饱和光电流， 在一定的光照条件下， 饱和光电流与所加电 压大小无关. 4入射光强度与光子能量 入射光强度

6、指单位时间内照射到金属表面单位面积上的总能量， 光子能量即每个光子的 能量.光的总能量等于光子能量与入射光子数的乘积. （多选）（2017 全国卷川）在光电效应实验中，分别用频率 为V a、v 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 U和Ub、光电子 的最大初动能分别为 乐和E V b,则一定有U V b,贝V 定有 EkaEkb C. 若 U V b,贝V 疋h V a Ekah V b Ekb 思路点拨光电子的最大初动能 Ek = h V - W该动能又会在遏止电压做功下恰好减 为零. 解析设该金属的逸出功为 W根据爱因斯坦光电效应方程有 Ek= hv - W同种金属

7、的W不变，则逸出光电子的最大初动能随 V的增大而增大，B 项正确；又Ek = eU,则最大 初动能与遏止电压成正比， C 项正确；根据上述有 eU= h V W遏止电压 U随V增大而增 大，A 项错误；又有hv 6= W W相同，则 D 项错误. 答案BC5 拓展延伸 A 光电效应的图象 图线形状 图象名称 由图线直接（间接）得到的物理量 rr* * 1* 最大初动能Ek与入射光 频率v的关系图线 极限频率：图线与 v轴交点的横坐标 v 0 逸出功：图线与 丘轴交点的纵坐标的值 W=| -E| = E = 普朗克常量：图线的斜率 k= h C 0 / - - 强光（黄 * - 翱光彳黄 ? U

8、 ) j 颜色相同、强度不同的 光，光电流与电压的关 系 遏止电压uc：图线与横轴的交点 饱和光电流Im：电流的最大值 最大初动能：Ekm= eu 1 L/ - - - U J 颜色不冋时，光电流与 电压的关系 遏止电压UCi、UI2 饱和光电流 最大初动能 Eki= eUCi, Ek2= eUh C)晞 * F # F * Y 遏止电压uc与入射光频 率v的关系图线 截止频率v 0：图线与横轴的交点 遏止电压UC：随入射光频率的增大而增大 普朗克常量h：等于图线的斜率与电子电量的 乘积，即h= ke.（ 注:此时两极之间接反向电压 ） 熟练强化 Jr 1. （2017 贵阳六校第三次联考 ）

9、用不同频率的紫外线分别照射钨和锌的表面而产生光 电效应，可得到光电子最大初动能 6 随入射光频率 v变化的 E - v图象.已知钨的逸出功 是 3.28 eV，锌的逸出功是 3.34 eV，若将二者的图线画在同一个 所示，用实线表示钨，虚线表示锌，则正确反映这一过程的是 （ Ek- v坐标系中，如下图 6 解析依据光电效应方程 Ek = hv - W,可知Ek- v图线的斜率代表普朗克常量 h, 7 因此钨和锌的Ek- v图线应该平行.图线的横轴截距代表截止频率 v。，而v 0= h,因此钨 的截止频率小些，综上所述， A 图正确. 答案A 2. （多选）（2017 广州期中统考）如下图所示是

10、用光照射某种金属时逸出的光电子的最 大初动能随入射光频率的变化图线，普朗克常量 h= 6.63 X 10 -34 J s,由图可知（ ） A. 该金属的极限频率为 4.27 X 1014 Hz B. 该金属的极限频率为 5.5 X 10 14 Hz C. 该图线的斜率表示普朗克常量 D. 该金属的逸出功为 0.5 eV 解析由光电效应方程 丘=hv W,知图线与横轴交点为金属的极限频率，即 =4.27 X 1014 Hz, A 正确，B 错误；由E= hv W,可知该图线的斜率为普朗克常量， C 正 34 14 6.63 X 10 X 4.27 X 10 W= hv c= eV 1.8 eV

11、, D 错误. 1.6 X 10 答案AC 3. （2017 盐城三模）如图甲所示的装置研究光电效应现象，当用光子能量为 5 eV 的光 确；金属的逸出功 8 照射到光电管上时，测得电流计上的示数随电压变化的图象如图乙所示. 则光电子的最大初 动能为 _ J，金属的逸出功为 _ J.9 知道光电子的最大初动能为 2 eV= 3.2 X 10 9 J，根据光电效应方程 Ekm= h v VW, W= 3 eV =4.8 X 10 19 J. 答案3.2 X 10 19 4.8 X 10 19 考向二能级跃迁的分析与计算 归纳提炼 1 原子跃迁时发出光谱线条数的计算方法 2.跃迁与电离 * XI*

12、 XV 跃 迁; 根据玻尔理论，当原子从低能态向高能态跃迁时， 必须吸收光子才能实现； 相反， 当原子从高能态向低能态跃迁时，必须辐射光子才能实现跃迁时不管是吸收还 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 光朿 窗口 解析 0, 10 电 离 原子一旦电离，原子结构将被破坏，而不再遵守有关原子结构理论，如基态氢原 子的电离能为 13.6 eV，只要能量大于或等于 13.6 eV 的光子，都能使基态的氢 原子吸收而电离，只不过入射光子的能量越大，原子电离后产生的自由电子的动 能就越大，不论原子处于什么状态，只要入射光子的能量大于该状态的电离所需 要的能量就可使之电离 3.激发的方式

13、11 光致激 发 入射光子的能量 hv = E终一E初 （引起电离时入射光子的能量 h v = H + | E初| , Ek是电离后电子的动能，E 初是光子入射前原子所处的能级，则 h v | E初|即可） 碰撞激 发 入射粒子若是电子时， Ee E终一E初（因电子质量远小于原子质量，其动 能不小于相应能级差即可引起激发，多余的能量仍以入射电子的动能形 式存在） 入射粒子右是与质子质量等大的粒子时， EkpE终一己初（因碰撞中动量寸恒， 入射粒子的动能不能全部被吸收转化为原子能量 ） 熟练强化 角度一跃迁时光谱条数的计算 1.（多选）根据玻尔原子结构理论，氦离子 （He +）的能级图如图所示当

14、某个 He*处在n =4 的激发态时，由于跃迁所释放的光子可能有几个 （ ） n He+ E（eV） 6 - 1.51 5 - 2J8 4 - -340 3 - -6.04 2 - -13.6 1 - -54.4 A. 1 个 B. 2 个 C. 3 个 D. 6 个 解析本题考查能级图、 激发态、玻尔原子理论中的跃迁假设， 意在考查学生对原子 物理学基本概念和规律的理解能力、分析判断能力本题研究是某个 He*,若从n=4 到n =1 能级跃迁，则只放出一个光子， A 项正确；若从n= 4 能级跃迁到n= 2 能级，可以从n =2 能级跃迁到n= 1 能级，则有 2 个光子放出，B 项正确；同

15、理，若从 n= 4 能级先跃迁到 n= 3 能级，则还可从n= 3 能级向n= 2 能级跃迁，也可从 n= 2 能级向n= 1 能级跃迁，则 放出 3 个光子，C 项正确. 答案ABC 角度二氦离子能级跃迁问题 2. （多选）（2017 贵州三校联考）氦原子被电离出一个核外电子，形成类氢结构的氦离 12 子.已知基态的氦离子能量为 Ei= 54.4 eV，氦离子的能级示意图如右图所示.在具有下列能量的粒子中，能被基态氦离子吸收而发生跃迁的是 （ ） 13 E . （ Q - -34（） eV - -6.0 eV _ -13.60 eV _ -54.4 eV B. 50.4 eV（光子） D.

16、42.8 eV（光子） 解析由玻尔理论可知，基态的氦离子要实现跃迁，入射光子的能量 (光子能量不可 分)应该等于氦离子在某激发态与基态的能量差，因此只有能量恰好等于两能级差的光子才 能被氦离子吸收；而实物粒子 (如电子)只要能量不小于两能级差，均可能被吸收. 氦离子在图示的各激发态与基态的能量差为： E =氐E = 0 ( 54.4 eV) = 54.4 eV , E2 =曰E = 3.4 eV ( 54.4 eV)斗=51.0 eV , 曰=曰E = 6.0 eV ( 54.4 eV) = 48.4 eV , 吕=Ea E = 13.6 eV ( 54.4 eV) = 40.8 eV. 可见

17、，42.8 eV 和 50.4 eV 的光子不能被基态氦离子吸收而发生跃迁.选项 A、C、E 正 ZVX、 确. 答案ACE 丄、亠 角度三氢原子能级跃迁问题 3. (2017 河北名校联盟)如右图所示为氢原子能级示意图，现有大量的氢原子处于 n f =4 的激发态，当向低能级跃迁时辐射出若干种不同频率的光，下列说法正确的是 ( )A. 54.4 eV（光子） C. 48.4 eV（电子） E. 41.8 eV（电子） 0 14 /eV - 13.6 A. 这些氢原子总共可辐射出 3 种不同频率的光 B. 由n= 2 能级跃迁到n= 1 能级产生的光频率最小 C. 由n= 4 能级跃迁到n=

18、1 能级产生的光最容易发生衍射现象 D. 用n= 2 能级跃迁到n= 1 能级辐射出的光照射逸出功为 6.34 eV 的金属铂能发生光 电效应 解析由原子跃迁、光电效应的规律分析.这些氢原子向低能级跃迁时可辐射出 6 种光子，A 错误；由n=4 能级跃迁到n= 3 能级产生的光子能量最小，所以频率最小， B 错 误；由n= 4 能级跃迁到n= 1 能级产生的光子能量最大， 频率最大，波长最小，最不容易发 生衍射现象，C 错误；由n = 2 能级跃迁到n= 1 能级辐射出的光子能量为 10.20 eV6.34 eV, 所以能使金属铂发生光电效应， D 正确. 答案D 规律总结 解决氢原子能级跃迁

19、问题的技巧 (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. (3) 一群原子和一个原子不同，它们的核外电子向基态跃迁时发射光子的种类 N C2 = 2 . 考向三 核反应和核能的计算 归纳提炼 0 15 n n 1 1.几种常见核反应 (1)天然衰变 16 a衰变： 亦 Z ；Y+ ；He. B衰变： 亦 z+ AY+ ?e. (2)人工转变 质子的发现：1；N+ ；He 18O+ 1H. 中子的发现：Be+ 4He 16C+ in. 放射性同位素的发现：2；AI + He 15P+ 0n 15PT

20、1Si + e. 重核裂变 2925U+ in 4Xe+38Sr + 1O0n 235. 1 141 92 1 92U+ onf 56 Ba+ 36Kr + 3on. 2 3 4 1 (4) 轻核聚变：1H+1H 2He+ on. 2核能的计算方法 (1)若A m以 kg 为单位，则 A E= A mC, A E的单位为焦耳. 若A m以原子的质量单位 u为单位，则 A E= A mx 931.5 MeV. C. 235U+ on 36Kr + 嗥 Ba+ 30n 是裂变反应 D. uNa i2Mgj+ ie 是裂变反应 解析在核反应过程中，反应前后电荷数和质量数分别守恒.选项 a衰变；选项

21、D 中的核反应是人工转变，选项 B D 错误，选项 A、C 正确. J 1已知氦原子的质量为 Me u，电子的质量为 m u、质子的质量为 m u，中子的质量为 m u , u为原子质量单位，且由爱因斯坦质能方程 E= mC可知：1 u对应于 931.5 MeV 的能 量，若取光速c = 3x 108m/s，则两个质子和两个中子聚变成一个氦核， 释放的能量为( ) A. 熟练强化 2 B. 2 C. 2 x( mp+ m) Me x 931.5 MeV x( mp+ m+ me) Me x 931.5 MeV ? J D. x( m+ m+ m) Me x 1 x( mp+ m) Me x c

22、J 2 解析 核反应方程为 2；H+ 20 nf ；He,质量亏损 A m 2x( m + m) (Me 2me) = 2x( m + m+ m) Me,所以释放的能量为 MeV 选项 B 正确. 答案B 2.(多选)(2017 河北名校联盟)下列核反应方程及其表述完全正确的是 ( ) 3 2 4 1 A. 2He+ 1卜卜f 2He+ 1H 是聚变反应 E= A 931.5 MeV= 2 x( mp+ mn+ me) MHe| x 931.5 B 中的核反应是 17 答案AC 3. (2017 全国卷I )大科学工程“人造太阳”主要是将氘核聚变反应释放的能量用来 2 2 3 1 2 3 发电.氘核聚变反应方程是：1H+ iHR2He+ on.已知iH 的质量为 2.0136 u, 2He 的质量为 3.0150 u, On的质量为 1.0087 u,1 u = 931 MeV/c2.氘核聚变反应中释放的核能约为 （ ） A. 3.7 MeV B. 3.3 MeV C. 2.7 MeV D. 0.93 MeV 解析轻核在发生聚变过程时质量会亏损， 结合核反应方程，可得 mr 2X 2.0136 u 3.0