高考物理二輪復習 專題十三 選考3-5 動量、原子物理 第二講 原子與原子核課件.ppt

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第二講 原子與原子核,真題模擬體驗,名師詮釋高考,1,2,3,4,5,6,7,8,9,真題模擬體驗,名師詮釋高考,1,2,3,4,5,6,7,8,9,,真題模擬體驗,名師詮釋高考,1,2,3,4,5,6,7,8,9,2.(2015江蘇單科,12C(1))波粒二象性是微觀世界的基本特征,以下說法正確的有( ) A.光電效應現象揭示了光的粒子性 B.熱中子束射到晶體上產生衍射圖樣說明中子具有波動性 C.黑體輻射的實驗規(guī)律可用光的波動性解釋 D.動能相等的質子和電子,它們的德布羅意波長也相等 解析:光具有波粒二象性,光電效應揭示了光的粒子性,選項A正確;干涉和衍射是波所具有的特征,選項B正確;黑體輻射的實驗規(guī)律可利用普朗克提出的能量子觀點來解釋,選項C錯誤;根據動量和動能的關系 知,質子和電子的動能相等時,質子的動量大,由 知,質子的德布羅意波的波長小,選項D錯誤. 答案:AB,,,真題模擬體驗,名師詮釋高考,1,2,3,4,5,6,7,8,9,3.(多選)(2014廣東理綜,18)在光電效應實驗中,用頻率為ν的光照射光電管陰極,發(fā)生了光電效應.下列說法正確的是( ) A.增大入射光的強度,光電流增大 B.減小入射光的強度,光電效應現象消失 C.改用頻率小于ν的光照射,一定不發(fā)生光電效應 D.改用頻率大于ν的光照射,光電子的最大初動能變大 解析:增大入射光的強度,單位時間內逸出的光電子數目增多,光電流增大,A項正確;光電效應的發(fā)生與入射光的強度無關,B項錯誤;入射光頻率小于ν時,若仍大于金屬的截止頻率,仍能發(fā)生光電效應,C項錯誤;增大入射光的頻率時,由愛因斯坦光電效應方程Ek=hν-W0可知,光電子的最大初動能變大,D項正確. 答案:AD,,,真題模擬體驗,名師詮釋高考,1,2,3,4,5,6,7,8,9,4.(多選)(2014山東理綜,39(1))氫原子能級如圖,當氫原子從n=3躍遷到n=2的能級時,輻射光的波長為656 nm.以下判斷正確的是( ) A.氫原子從n=2躍遷到n=1的能級時,輻射光的波長大于656 nm B.用波長為325 nm的光照射,可使氫原子從n=1躍遷到n=2的能級 C.一群處于n=3能級上的氫原子向低能級躍遷時最多產生3種譜線 D.用波長為633 nm的光照射,不能使氫原子從n=2躍遷到n=3的能級,真題模擬體驗,名師詮釋高考,1,2,3,4,5,6,7,8,9,解析:由 及氫原子能級關系可知,從n=2躍遷到n=1時釋放光子波長為122 nm,故選項A錯誤.波長325 nm光子能量小于波長122 nm光子能量,不能使氫原子從n=1躍遷到n=2的能級,選項B錯誤.一群處于n=3能級的氫原子向低能級躍遷時最多有3種可能,因此最多產生3種譜線,選項C正確.從n=3躍遷到n=2時輻射光的波長λ=656 nm,所以,只有當入射光波長為656 nm時,才能使氫原子從n=2躍遷到n=3的能級,選項D正確. 答案:CD,,真題模擬體驗,名師詮釋高考,1,2,3,4,5,6,7,8,9,5.(多選)(2013課標全國Ⅱ,35(1))關于原子核的結合能,下列說法正確的是( ) A.原子核的結合能等于使其完全分解成自由核子所需的最小能量 B.一重原子核衰變成α粒子和另一原子核,衰變產物的結合能之和一定大于原來重核的結合能 D.比結合能越大,原子核越不穩(wěn)定 E.自由核子組成原子核時,其質量虧損所對應的能量大于該原子核的結合能 解析:核子結合為原子核時釋放的能量叫作原子核的結合能,則原子核分解為核子時需要的最小能量等于結合能,A項正確;重核衰變時,同時向外釋放能量,因此衰變產物的結合能大于原來重核的結合能,B項正確;鉛原子核中的核子數量多,結合能也就大,C項正確;比結合能越大,原子核越穩(wěn)定,D項錯誤;核子組成原子核時,質量虧損對應的能量等于原子核的結合能,E項錯誤. 答案:ABC,,,真題模擬體驗,名師詮釋高考,1,2,3,4,5,6,7,8,9,,,真題模擬體驗,名師詮釋高考,1,2,3,4,5,6,7,8,9,,,真題模擬體驗,名師詮釋高考,1,2,3,4,5,6,7,8,9,8.(2015江蘇單科,12C(3))取質子的質量mp=1.672 6×10-27 kg,中子的質量mn=1.674 9×10-27 kg,α粒子的質量mα=6.646 7×10-27 kg,光速c=3.0×108 m/s.請計算α粒子的結合能.(計算結果保留兩位有效數字) 解析:組成α粒子的核子與α粒子的質量差Δm=(2mp+2mn)-mα 結合能ΔE=Δmc2 代入數據得ΔE=4.3×10-12 J. 答案:4.3×10-12 J,,,真題模擬體驗,名師詮釋高考,1,2,3,4,5,6,7,8,9,9.(2014海南單科,20)一靜止原子核發(fā)生α衰變,生成一α粒子及一新核,α粒子垂直進入磁感應強度大小為B的勻強磁場,其運動軌跡是半徑為R的圓.已知α粒子的質量為m,電荷量為q;新核的質量為M;光在真空中的速度大小為c.求衰變前原子核的質量.,,,真題模擬體驗,名師詮釋高考,1.在本講中,高考命題主要涉及:(1)盧瑟福原子結構模型、玻爾原子模型中氫原子的能級圖及躍遷規(guī)律;(2)原子核的衰變及其規(guī)律;(3)質量虧損和核能的計算;(4)光電效應規(guī)律及光電管電路. 2.重點考查對上述知識的理解、有關物理學史、研究微觀世界的方法,如科學假說、實驗探究等.,考點一,考點二,考點三,考點四,1.玻爾原子理論 (1)電子的軌道半徑大小不是任意的,是量子化的. (2)原子的能量不是任意的,是量子化的. (3)躍遷條件:原子從一種定態(tài)躍遷到另一種定態(tài)時,它輻射或吸收一定頻率的光子,光子的能量由這兩個定態(tài)的能量差決定.即hν=Em-En.(h是普朗克常量,h=6.63×10-34 J·s) 2.氫原子的能級和軌道半徑,,,,,,,考點一,考點二,考點三,考點四,3.氫原子的能級圖,如圖所示 (1)相鄰橫線間的距離,表示相鄰的能級差,量子數越大,相鄰的能級差越小. (2)帶箭頭的豎線表示原子由較高能級向較低能級躍遷,豎線的長度表示輻射(或吸收)光子的能量(或頻率)大小.,考點一,考點二,考點三,考點四,4.躍遷、電離條件 (1)光子與原子作用時,①原子躍遷條件:hν=Em-En.②電離條件:只要入射光的能量大于或等于各能級的電離能,原子就能吸收電離. (2)實物粒子與原子作用時,躍遷、電離條件:粒子能量大于或等于能級差. 5.一群氫原子躍遷發(fā)出的光譜線條數 .一個氫原子向低能級躍遷時最多輻射(n-1)種不同頻率的光子.,,,,,,考點一,考點二,考點三,考點四,(2014福建泉州一模)如圖所示,為氫原子的能級圖,氫原子從第3能級躍遷到第2能級時,輻射的光子照射到某種金屬,剛好發(fā)生光電效應.現有大量的氫原子處于n=4的激發(fā)態(tài),在向低能級躍遷時所輻射的各種能量的光子中,可使這種金屬產生光電效應的有( ) A.3種 B.4種 C.5種 D.6種,考點一,考點二,考點三,考點四,解析:由剛好發(fā)生光電效應得逸出功W0=ΔE=E3-E2=1.89 eV,由高能級到低能級躍遷的光子能量大于逸出功的有4→1、4→2、3→1、3→2、2→1五種光子,C正確. 答案:C,,考點一,考點二,考點三,考點四,考點一,考點二,考點三,考點四,對點訓練1 1.已知氫原子的基態(tài)能量為E1,激發(fā)態(tài)能量 ,其中n=2,3,….用h表示普朗克常量,c表示真空中的光速.能使氫原子從第一激發(fā)態(tài)電離的光子的最大波長為( ),,,考點一,考點二,考點三,考點四,2.氫原子的能級圖如圖所示.用某種單色光照射容器中大量處于n=2能級的氫原子,氫原子吸收這種光子后,能發(fā)出波長分別為λ1、λ2、λ3的三種光子(λ1λ2λ3),則照射光光子的波長為( ) A.λ1 B.λ3 C.λ1-λ2 D.λ2+λ3 解析:能發(fā)出波長分別為λ1、λ2、λ3的三種光子,說明有大量光子在能級3上,入射光使原子由2能級躍遷到3能級,因為λ1λ2λ3,所以對應的能級躍遷為3→2、2→1、3→1.照射光光子的波長為λ1,選項A正確. 答案:A,,,考點一,考點二,考點三,考點四,3.(多選)如圖為氫原子的能級示意圖,鋅的逸出功是3.34 eV,那么對氫原子在能級躍遷過程中發(fā)射或吸收光子的特征認識正確的是( ) A.用氫原子從高能級向基態(tài)躍遷時發(fā)射的光照射鋅板一定不能產生光電效應 B.一群處于n=3能級的氫原子向基態(tài)躍遷時,能放出3種不同頻率的光 C.一群處于n=3能級的氫原子向基態(tài)躍遷時,發(fā)出的光照射鋅板,鋅板表面所發(fā)出的光電子的最大初動能為8.75 eV D.用能量為10.3 eV的光子照射,可使處于基態(tài)的氫原子躍遷到激發(fā)態(tài) E.用能量為14.0 eV的光子照射,可使處于基態(tài)的氫原子電離,考點一,考點二,考點三,考點四,解析:氫原子從n=2躍遷到基態(tài)時,發(fā)射光子的能量為(13.6-3.4) eV=10.2 eV3.34 eV,其照射鋅板時就能發(fā)生光電效應,選項A錯誤;選項B中,發(fā)出n=3→2,2→1,3→1共3種不同頻率的光,其中3→1發(fā)出的光子能量最大,為(13.6-1.51) eV=12.09 eV,根據光電效應方程可知光電子的最大初動能為Ek=hν-W=(12.09-3.34) eV=8.75 eV,選項B、C正確;原子從基態(tài)躍遷到n=2能級時,需吸收光子的能量為10.2 eV,躍遷到其他能級需要能量更高的光子,根據玻爾理論可知,原子不吸收10.3 eV的光子,選項D錯誤;原子從基態(tài)電離至少需要13.6 eV的能量,因此用14.0 eV的光子照射,可使其電離,選項E正確. 答案:BCE,,考點一,考點二,考點三,考點四,2.半衰期公式,,,,,,,,,,,考點一,考點二,考點三,考點四,,,考點一,考點二,考點三,考點四,考點一,考點二,考點三,考點四,對點訓練2 1.(多選)(2014課標全國Ⅰ,35(1))關于天然放射性,下列說法正確的是( ) A.所有元素都可能發(fā)生衰變 B.放射性元素的半衰期與外界的溫度無關 C.放射性元素與別的元素形成化合物時仍具有放射性 D.α、β和γ三種射線中,γ射線的穿透能力最強 E.一個原子核在一次衰變中可同時放出α、β和γ三種射線 解析:只有放射性元素才能發(fā)生衰變,A項錯誤;半衰期由原子核的內部自身的因素決定,與原子核所處的化學狀態(tài)和外部條件無關,B、C兩項正確;γ射線的穿透力最強,D項正確;原子核衰變時,不能同時放出α、β射線,E項錯誤. 答案:BCD,,,考點一,考點二,考點三,考點四,2.(2014福建理綜,30(1))如圖,放射性元素鐳衰變過程中釋放出α、β、γ三種射線,分別進入勻強電場和勻強磁場中,下列說法正確的是( ) A.①表示γ射線,③表示α射線 B.②表示β射線,③表示α射線 C.④表示α射線,⑤表示γ射線 D.⑤表示β射線,⑥表示α射線 解析:α射線帶正電,β射線帶負電,γ射線不帶電,在如題圖所示的電場中,α射線向右偏,β射線向左偏,γ射線不偏轉;在如題圖所示的磁場中,α射線向左偏,β射線向右偏,γ射線不偏轉,選項C正確. 答案:C,,,考點一,考點二,考點三,考點四,,,考點一,考點二,考點三,考點四,1.核反應的四種類型,,,,,考點一,考點二,考點三,考點四,,,,,,考點一,考點二,考點三,考點四,2.核能的計算方法 (1)ΔE=Δmc2(J);(2)ΔE=Δm×931.5(MeV); (3)根據核反應前后能量守恒求解.,,,,,,,,,考點一,考點二,考點三,考點四,考點一,考點二,考點三,考點四,,考點一,考點二,考點三,考點四,考點一,考點二,考點三,考點四,,,考點一,考點二,考點三,考點四,,,考點一,考點二,考點三,考點四,1.產生條件:入射光的頻率大于金屬的截止頻率. 2.光電效應方程:Ek=hν-W0,金屬的截止頻率 .,,,考點一,考點二,考點三,考點四,,,,,,,考點一,考點二,考點三,考點四,4.兩條思路:(1)光強→光子數目多→發(fā)射光電子多→光電流大. (2)光子頻率高→光子能量大→產生光電子的最大初動能大.,考點一,考點二,考點三,考點四,某光電管的陰極K用截止頻率為ν0,的金屬鈉制成,光電管陽極A和陰極K之間的正向電壓為U,普朗克常量為h,電子的電荷量為e.用頻率為ν的紫外線照射陰極,有光電子逸出,光電子到達陽極的最大動能是 ;若在光電管陽極A和陰極K之間加反向電壓,要使光電子都不能到達陽極,反向電壓至少為 .,考點一,考點二,考點三,考點四,,考點一,考點二,考點三,考點四,考點一,考點二,考點三,考點四,對點訓練4 1.研究光電效應電路如圖所示,用頻率相同、強度不同的光分別照射密封真空管的鈉極板(陰極K),鈉極板發(fā)射出的光電子被陽極A吸收,在電路中形成光電流.下列關于光電流I與A、K之間的電壓UAK的關系圖象中,正確的是( ),考點一,考點二,考點三,考點四,,考點一,考點二,考點三,考點四,2.(2015課標全國Ⅰ,35(1)) 在某次光電效應實驗中,得到的遏止電壓Uc與入射光的頻率ν的關系如圖所示.若該直線的斜率和截距分別為k和b,電子電荷量的絕對值為e,則普朗克常量可表示為 ,所用材料的逸出功可表示為 .,,,考點一,考點二,考點三,考點四,3. (2014湖北武漢模擬)如圖所示是研究光電效應的電路,陰極K和陽極A是密封在真空玻璃管中的兩個電極,K在受到光照時能夠發(fā)射光電子.陽極A吸收陰極K發(fā)出的光電子,在電路中形成電流.如果用單色光a照射陰極K,電流表的指針發(fā)生偏轉;用單色光b照射光電管陰極K時,電流表的指針不發(fā)生偏轉.下列說法不正確的是( ) A.a光的波長一定小于b光的波長 B.只增加a光的強度可能使通過電流表的電流增大 C.只增加a光的強度可使逸出的電子最大初動能變大 D.用單色光a照射陰極K,當電源的正、負極對調時,電流表的讀數可能減為零,考點一,考點二,考點三,考點四,解析:用單色光b照射光電管陰極K時,電流表的指針不發(fā)生偏轉,說明b光不能使陰極K發(fā)生光電效應,即a光的波長一定小于b光的波長;只增加a光的強度可使陰極K單位時間內逸出的光電子數量增加,故通過電流表的電流增大;只增加a光的強度不能使逸出的電子最大初動能變大;用單色光a照射陰極K,當電源的正、負極對調時,兩極間加的是反抗電壓,則可能使電子不能到達負極板,從而電流表的讀數可能減為零.選項C不正確. 答案:C,,