高考物理二轮复习专题复习篇专题5近代物理初步学案

专5近物初[建体系·知关]

[析考情·明策略]考情分析素养呈现素养落

分析近年高考试,光电效应、氢原子能级跃迁、核反应方程与核能的计算是命题重点,一般选题为主难不大,考查学生对基知识的掌握。1.光电效应方程及其规律2.原子结构与玻尔理论3.原子核及其衰变1.掌握光电效应现象的两个重要系2.氢原子的能级跃迁规律3.核反应方程的书写及分类实4.α衰衰次数的确定方法5.核能的计算考点光电应1．两条主线(1)光照强度大→光子数目多→射光电子多→光电流大；(2)光子频率高→光子能量大→电子的最大初动能大。2．三个关系式(1)爱因斯坦光电效应方程E＝－。(2)最大初动能与遏止电压的关E＝。(3)逸出功与极限频率的关系W＝。3．光电效应的三类图象-1-

最大初动能(与射光频率()的关系图线W＝|E＝E图线斜率kh

光电流与光的颜色度和电压关系图线E＝eU

遏止电压U与入光频率ν的关系图线h＝ke[题组训练1．(2019·北京卷·T光管一种利用光照射产生电流的装置当射光照在管中金属板上时可能形成光电流。表给出了6次验的结果。组第一组第二组

次123456

入射光子的能量eV4.04.04.06.06.06.0

相对光强弱中强弱中强

光电流大小mA294360274055

逸出光电子的最大动能/eV0.90.90.92.92.92.9由表中数据得出的论断中不正确的()A．两组实验采用了不同频率的射光B．两组实验所用的金属板材质同C．若入射光子的能量为5.0eV,出光电子的最大的动能为1.9eVD．若入射光子的能量为5.0eV,对光强越,光电流越大B[光子的能量＝入射光子的能量不,故入射光子的频率不,正确爱因斯坦的光电效应方程h＝＋,求出两组实验的逸出功W均为3.1eV,故两组实验所用的金属板材质相,B错；由h＝＋,＝3.1eV；当hν＝5.0eV时E＝1.9eV,C正；光强越强,单位时间内射出的光数目越多,单位时间内逸出的光电子数越多,形的电流也就越大D正确]21907年起,美国物理学家密立根就开始以精湛的技术测量光电效应中几个重要的物理量通过如图甲所示的实验置测量某金属的遏止电压U与射光频率,作出如图乙所示的U的象由算出普克常量h并与普朗克根据黑体辐射测出的相比较以检验爱因斯坦光电效应方程的正确性。已知电子的电荷量为则下列普朗克常量的达式正确的是()-2-

甲

乙e－A．＝－ν

B．＝

U－e－－νC．＝e－

eν－D．＝U－hA[根据爱因斯坦光电效应方程E＝－及能定理＝E,得＝－所以图eU－e－象的斜率k＝＝,＝,故A项确]－νν－ν3武市高三调研)用率为的紫外线分别照射甲两块金属均可发生光32电效应此金属甲的遏止电压为金属乙的遏止电压为属的截止频率为＝ν23金属乙的截止频率为,则ν∶ν为)A∶3C∶3

B∶4D∶2C[设金属甲的逸出功为逸出的光电子的最大初动能为E,金属乙的逸出功为W,逸出的光电子的最大初动能为E,由爱因斯坦光电效应方程,对金属＝h－而23＝,＝,ν＝ν对金属乙＝h－,E＝,＝ν联立解得32∶ν＝4∶3,选项C正。考点2|原结构及能级跃迁1．定态间的跃迁——满足能级跃迁(1)从低能级(n)高级吸收能量ν＝E－。n跃迁(2)从高能级(n)低能级n)→放出能量＝－。2．氢原子电离电离态：＝E＝0。基态→电离态：＝0－(－13.6eV)＝13.6。n＝2→电离态：E＝0－＝3.4eV。如吸收能量足够,克服电离能,获得自由的电子还具有动能。-3-

nn3．解决氢原子能级跃迁问题的点技巧(1)原子跃迁时,所吸收或释放的子能量只能等于两能级之间的能量差。(2)原电离时,所吸收的能量可大于或等于某一能级能量的绝对值,剩能量为自由电子的动能。(3)一群原子和一个原子不,一群原子从n能级基态跃迁时辐射光子的种类N＝C＝nn－12

,一个氢原子从n能级基态跃时可能产生的光谱线条数最多(－1)(4)计能级能量时应注意,因般取无穷远处为零电势参考面,故各个能级的能量值均为负值。[题组训练1．(2019·全国卷Ⅰ·T)氢原子能级示意图如图所示。光子能量在1.63eVeV的光为可见光。要使处于基(＝1)的氢原子被激发后可辐射出可见光光,最少应给氢原子提供的能量()A．12.09eVC．1.89eV

B．10.20eVD．1.51eVA[因为可见光光子的能量范围1.63eV～3.10eV,以氢原子至少要被激发到n能级,要给氢原子提供的能量最为E＝(＋13.60)eVeV,选项确]2.(2019·常德一模如所示为原子能级示意图有量的氢原子处于＝4激发态当低能级跃迁时辐射出若干种不同频率的光,列说法正确的是()A．最多可辐射出3种同频率光子B．由＝2跃迁到＝1能级产生的光的频率最C．由＝4跃迁到＝1能级产生的光的波长最D．用＝3跃迁到＝2能级辐射的光照射逸出为eV的金属铂能发生光电效应-4-

nn－1C[处于n＝4能级氢原子能发射2

＝6种率的光子,选项错误核外电子从高能级n向低级m跃时辐射的光子能量Δ＝－E＝能级差越,光子的能量也mc越大,即光子的频率越大,根据ν＝可知频率越,波长越小；图可知当核外电子从n＝4λ能级跃迁到＝3级能级差最,所以放出光子的能量最,率最小；由n＝4跃迁到n＝1能时能级差最大所以放光子的能量最,频率最大波长最短选项C正,错；由n＝3能跃到n＝2能辐射出的光的能为＝－1.51eV－(－3.4)eV＝1.89eV,小于6.34eV,不使该金属发光电效,选项D错误]3．氢原子光谱如甲图所,图中出了谱线对应的波,已知普朗克常量h＝6.63×10J·s,玻尔的氢原子能级图如乙所,则下列说法错误的()甲乙A谱对应光子的能量小于H谱对应光子的能量B．甲图所示的四种光均属于可光范畴C对光子的能量约为eVD谱对应的跃迁是从＝3能到n＝2级C[H谱线的波长大于H谱的波,故H谱线的频率较,H谱对应光子的能量小于H谱线对应光子的能,故A正确可见光的波长范围在380～780左,故B正Hhc6.63×108谱线对应光子的能量＝＝λ486.27×10

JJ≈2.56eV,故C错误hcH谱对应光子的能量为E＝≈3.03×10λ

J≈1.89从n＝3级到能释放的光子能量为－1.51eV)－(eV)eV,H谱对应的跃迁是从＝3能到＝2能级,故D正。考点3|核应方程及核能的计算-5-

11111．核反应的四种类型方程类型

核反应方程示例衰变人工核转变

α衰：U→Th＋He(核2H＋2n→He)β衰：Th→Pa＋e(核n＋e)P→Si＋e(核内H→n＋e)γ辐：原子核处于较高能,射光子后跃迁到低能级N＋He→O＋H(发质子的核反)Be＋He→＋n(发现中子的核反应)He→P＋nP→e(人工制造放射性同位素重核的裂变

n→Ba＋

Krn轻核的聚变

H＋H→n(需要几百万度高,所以又叫热核反)2.核反应方程的书写(1)核反应过程一般不可逆,所核反应方程中用“→”表示方向而不能用等号代替。(2)核反方程遵循质量数守恒电荷数守恒,但反应前后的总质量一般会发生变化(质量亏损且放出核能。(3)核反应的生成物一定要以实为基础,能只依据两个守恒规律凭空杜撰出生成物来写核反应方程。3．核衰变问题t(1)核衰变规律：＝N＝(2)α衰变β衰次数的确定方法①方法一：由于β衰变改变质量,故可以先由质量数改变确定α衰的次数再据电荷数守恒确定β衰的次数。②方法二α衰次数为,β衰变次数为y,根据质量数和电荷数守恒列方程求解。4．核能的计算方法(1)根Δ＝Δ计算时Δ的单位是“”,单位是“m/s”ΔE的位是“J”。(2)根据Δ＝Δm×931.5MeV计时Δ的位是“u”,E的单位是“MeV”。(3)根据核子比结合能来计算核：原子核的结合能＝核子比结合能×核子数。[题组训练1．核能是人类开发和利用的一新能源,用核能发电过程中产生的核废料的处理给人-6-

11类带来极大的困,例如日本在不久前宣布将把数万吨核反应中的污水排放到太平洋中。污水中含有放射性物Cs等,PuU衰变而产,

Cs的衰期为30年射物质衰变时产生大量射线,会造辐射污染放射物质还可通过呼吸吸入,或通过皮肤伤口及消化道进入体内,引起内辐射,使体受到辐射伤害。下列判断正确的()A．经过60年铯原子核将不复存B．温度升高,Cs的半期减小C．U经2次β衰产PuD．U经1次α衰产PutC[由半衰期公式＝知选项A错；放射性元素的半衰期由元素本身决定与度无关选B错误一β衰变核子数不,质子数增加1,所以衰变产Pu,故选项正,误。

U经过2次β2．(2019·全国卷Ⅱ·T)太阳内部核反应的主要模式之一是质子－质子循环,循环的结果可表示为4H→＋2e＋2ν已知H和He的质量分别为m8和＝4.0026u,1＝931MeV/c,为速。在4个H转为1个He的过程,释放的能量约()AMeVC．26MeV

B．16MeVD．52MeVC[核反应质量亏损Δ＝4×1.0078u－4.0026u＝0.0286u,放的能量Δ＝0.0286×931MeV＝26.6MeV,选确]3．(2020·全国卷Ⅱ·T)氘核H可过一系列聚变反应释放能,其总效果可用反应式6

H→2＋2H1

nMeV表。海水中富氘,已1kg海中含有的氘核约为1.0×10若全都发生聚变反,其释放的能量与质量为M标准煤燃烧时释放的热量相等；已知1kg标准煤燃烧释放的热约为2.9×10J,1

J,则约为)A．40kgC．400kg

B．100kgD000kgC

[由核应方程知,1kg海中氘核全部发生聚变反应放出的能量

E＝

1.0×106E1.15×10×43.15×1.6×10J≈1.15×10J,据题意得＝＝×1kg≈400kg,故A、E2.9×10B、D项误C项确。]4.(2020·淄博一模)在匀磁场中,一个来静止的原子核,于衰变放射出某种粒子,结果得到一张两个相切圆1和2径迹照片如图所,已知两个相切圆半径分别为r、。下列说法正确的是()-7-

A．原子核可能发生的是α衰变也可能发生的是β衰B．径迹2可是衰变后新核的迹C．若是α衰变则1和2的径均是逆时针方向D．若衰变方程是U→Th＋

He,则r∶＝1∶45D[原子核衰变过程系统动量守,动量守恒定律可知衰变生成的两粒子动量方向相反粒速度方向相,由左手定知：若生成的两粒子电性相反则在磁场中的轨迹为内切,若电性相同则在磁场中的轨迹为外切所以为电性相同的粒,可发生的是α衰变不β衰；若是α衰变生