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1、第13章 近代物理l 考點36原子結(jié)構(gòu)能級l 考點35量子論初步光電效應(yīng)波粒二象性l 考點37核反應(yīng)質(zhì)能方程考點35量子論初步光電效應(yīng)波粒二象性必備知識 全面把握核心方法 重點突破 考法1光電效應(yīng)的理解 考法2光電效應(yīng)方程的應(yīng)用 考法3光的波粒二象性考法例析 成就能力 題型1光電效應(yīng)的理解 題型2光電效應(yīng)方程的應(yīng)用 題型3波粒二象性必備知識全面把握u1光電效應(yīng)(1)光電效應(yīng)在光的照射下物體發(fā)射電子的現(xiàn)象它是光的粒子性的表現(xiàn)，是光量子說的實驗基礎(chǔ)(2)光電效應(yīng)中的四條規(guī)律存在遏止電壓和截止頻率使光電流減小到0的反向電壓Uc為遏止電壓，能使某種金屬發(fā)生光電效應(yīng)的最小頻率稱為截止頻率光電子的最大初動

2、能只隨入射頻率的增大而增大，與入射光的強度無關(guān)光電效應(yīng)的產(chǎn)生幾乎是瞬時的，一般不超過109 s.能發(fā)生光電效應(yīng)時，飽和光電流與入射光的強度成正比(3)愛因斯坦光子說在空間傳播的光不是連續(xù)的，而是一份一份的，每一份叫作一個光量子，光子的能量E跟光的頻率成正比即Eh，用光量子說能成功地解釋光電效應(yīng)現(xiàn)象(4)愛因斯坦的光電效應(yīng)方程EkhW，其中Ek為光電子的最大初動能；h為入射光子的能量；W為逸出功(5)逸出功某種金屬中不同電子脫離這種金屬所需的功不一樣，使電子脫離某種金屬所做功的最小值，叫作這種金屬的逸出功u2光的波粒二象性與物質(zhì)波(1)光是一種波，同時也是一種粒子，即光具有波粒二象性(2)光的波

3、動性不是由光子之間的相互作用引起的波動性是光子本身的一種屬性(3)在微觀世界中，光的波動性和粒子性是矛盾的統(tǒng)一體既不可把光看成宏觀概念中的波，也不可把光當(dāng)成微觀概念中的粒子；大量光子的行為顯示波動性，少數(shù)光子的行為表現(xiàn)粒子性；光在傳播過程中往往顯示波動性，在與物質(zhì)作用時往往顯示粒子性；頻率低的光波動性顯著，頻率高的光粒子性顯著(4)物質(zhì)波物理學(xué)把物質(zhì)分為兩大類，一類是質(zhì)子、電子等，稱為實物；另一類是電場、磁場等，統(tǒng)稱場光是傳播著的電磁場，具有粒子性德布羅意認(rèn)為任何一個運動著的物體，小到電子、質(zhì)子，大到行星、太陽都有一種波和它對應(yīng)，波長 h/q ，其中p是運動物體的動量，h是普朗克常量，數(shù)值為6

4、.631034 Js.人們把這種波叫作物質(zhì)波，也叫德布羅意波與光波一樣，物質(zhì)波也是概率波，電子束的衍射圖樣中的亮、暗條紋是由電子落點的概率大小所決定的考點35核心方法重點突破u考法1光電效應(yīng)的理解廣東理綜201418，6分(多選)在光電效應(yīng)實驗中，用頻率為的光照射光電管陰極，發(fā)生了光電效應(yīng)，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(yīng)現(xiàn)象消失C改用頻率小于的光照射，一定不發(fā)生光電效應(yīng)D改用頻率大于的光照射，光電子的最大初動能變大例例1【解析】用頻率為的光照射光電管陰極，發(fā)生光電效應(yīng)，改用頻率較小的光照射時，有可能發(fā)生光電效應(yīng)，選項C錯誤；根據(jù)EkhW0可知，增

5、大入射光頻率，光電子的最大初動能也增大，選項D正確；增大入射光強度，單位時間內(nèi)從金屬中逸出的光電子數(shù)增加，則光電流將增大，選項A正確；是否發(fā)生光電效應(yīng)取決于入射光頻率，而與入射光強度無關(guān)，選項B錯誤【答案】A、D例例1u考法2光電效應(yīng)方程的應(yīng)用課標(biāo)全國201719，6分(多選)在光電效應(yīng)實驗中，分別用頻率為a、b的單色光a、b照射到同種金屬上，測得相應(yīng)的遏止電壓分別為Ua和Ub、光電子的最大初動能分別為Eka和Ekb.h為普朗克常量下列說法正確的是()A若ab，則一定有Uab，則一定有EkaEkbC若UaUb，則一定有Ekab，則一定有haEkahbEkb例例2【解析】由愛因斯坦光電效應(yīng)方程E

6、khW0可知，若ab，則EkaEkb，遏止電壓用于反映最大初動能的大小，UeEk，則UaUb，故選項A錯誤，選項B正確；若UaUb，則Eka6.34 eV ，故選項D正確【答案】D例例22一群氫原子躍遷問題的計算已知氫原子基態(tài)的電子軌道半徑為r10.531010 m，基態(tài)的能量為E113.6 eV.(1)求電子在n2的軌道上運動時所形成的等效電流強度；(2)有一群氫原子處于量子數(shù)n3的激發(fā)態(tài)，畫出一能級圖并在圖上用箭頭表示這些氫原子能發(fā)出哪幾條光譜線；(3)計算出這幾條光譜線中最長的波長例例3【解析】【答案】(1)1.3104 A(2)如圖所示(3)6.58107 m例例3第13章考點37核反

7、應(yīng)質(zhì)能方程必備知識 全面把握核心方法 重點突破 考法6 衰變規(guī)律和三種射線 考法7 半衰期 考法8 衰變次數(shù)的計算 考法9 核反應(yīng)方程及核能考法例析 成就能力 題型6 基本概念的考查 題型7 衰變及三種射線 題型8 核反應(yīng)方程 題型9 核能與質(zhì)能方程 題型10原子物理與學(xué)科內(nèi)的綜合必備知識全面把握u1天然放射現(xiàn)象(1)基本規(guī)律較重的原子核(原子序數(shù)大于或等于84)普遍有放射性，原子序數(shù)小于84的元素，有的也具有放射性元素這種自發(fā)地放出射線的現(xiàn)象叫作天然放射現(xiàn)象天然放射現(xiàn)象說明原子核具有復(fù)雜結(jié)構(gòu)(2)三種射線u2原子核的衰變(1)原子核衰變指原子核自發(fā)地放出某種粒子而轉(zhuǎn)變?yōu)樾潞说倪^程包括衰變和衰

8、變兩種形式在發(fā)生、衰變的過程中，由于新核處于不穩(wěn)定狀態(tài)，它要通過輻射光子而達(dá)到穩(wěn)定的狀態(tài)，因此射線總是伴隨、衰變而產(chǎn)生(2)半衰期指放射性元素的原子核有半數(shù)發(fā)生衰變所需要的時間，它是由原子核內(nèi)部的特性決定的，與原子核所處的物理、化學(xué)狀態(tài)無關(guān)用N0、m0分別表示衰變前的原子核數(shù)目和質(zhì)量，N、m分別表示衰變后剩余的原子核的數(shù)目和質(zhì)量，為半衰期，t表示衰變過程所經(jīng)歷的時間，則：(3)其他核反應(yīng)在核物理學(xué)中，原子核在其他粒子的轟擊下產(chǎn)生新原子核的過程稱為核反應(yīng)原子核的人工轉(zhuǎn)變就是一種核反應(yīng)，可以用核反應(yīng)方程來表示人工轉(zhuǎn)變a概念：原子核在其他粒子的轟擊下產(chǎn)生新原子核的過程b三個重要核反應(yīng)重核的裂變a定義

9、：使重核分裂成中等質(zhì)量的原子核的核反應(yīng)，稱為裂變b典型裂變 92235U01n 56141Ba3692Kr301n 92235U01n 54139Xe3895Sr201nc鏈?zhǔn)椒磻?yīng)：用中子轟擊重核時，重核發(fā)生裂變，釋放出幾個中子，引起其他的重核裂變，從而使裂變不斷地進行下去，這就是鏈?zhǔn)椒磻?yīng)，原子彈就是利用鏈?zhǔn)椒磻?yīng)原理d鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的條件：鈾塊的體積大于臨界體積輕核的聚變a定義：輕核結(jié)合成質(zhì)量較大的核的過程叫輕核的聚變b條件：使輕核之間的距離達(dá)到1015 m的近距離聚變反應(yīng)需要超高溫，因此把聚變反應(yīng)叫作熱核反應(yīng)c典型聚變：12H13H24He01n.u3核力、結(jié)合能(1)核力核子間作用力為短程力作用

10、范圍在1.51015 m之內(nèi)，只在相鄰的核子間發(fā)生作用，與核子的電性無關(guān)(2)結(jié)合能核子結(jié)合成原子核時放出的能量，或原子核分解成核子時吸收的能量，都叫原子核的結(jié)合能原子核的結(jié)合能與其核子數(shù)之比，稱為比結(jié)合能比結(jié)合能越大，表示原子核中核子結(jié)合得越牢固，原子核越穩(wěn)定(3)質(zhì)量虧損凡是釋放核能的核反應(yīng)，反應(yīng)后各原子核(新生核)及微觀粒子的質(zhì)量(即靜止質(zhì)量)之和變小，兩者的差值就叫作質(zhì)量虧損(凡吸收能量的核反應(yīng)，其生成物質(zhì)量之和大于反應(yīng)物質(zhì)量之和)注意：質(zhì)量數(shù)與質(zhì)量是兩個不同的概念核反應(yīng)中質(zhì)量數(shù)、電荷數(shù)都守恒，但核反應(yīng)中依然有質(zhì)量虧損(4)質(zhì)能方程的含義物體的能量和質(zhì)量之間存在著簡單的正比關(guān)系Emc2

11、，物體的能量增大，質(zhì)量也增大，能量減小，質(zhì)量也減小核子結(jié)合成原子核時出現(xiàn)質(zhì)量虧損(m)，其能量也要相應(yīng)地減小，即Emc2.根據(jù)1 u相當(dāng)于931.5兆電子伏(MeV)能量，用核子結(jié)合成原子核時質(zhì)量虧損的原子質(zhì)量單位(u)乘931.5 MeV，即Em931.5 MeV，可計算釋放的核能.考點37核心方法重點突破u考法6衰變規(guī)律和三種射線課標(biāo)全國201435(1)，6分(多選)關(guān)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(guān)C放射性元素與別的元素形成化合物時仍具有放射性D. 、和三種射線中，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、和三種

12、射線例例1【解析】并不是所有元素都能發(fā)生衰變，A錯誤；放射性元素的半衰期取決于原子核內(nèi)部的結(jié)構(gòu)，與外界溫度等無關(guān)，B正確；放射性元素的放射性來自于原子核內(nèi)部，與其他元素形成化合物并沒有改變其原子核內(nèi)部結(jié)構(gòu)，所以仍具有放射性，C正確；、和三種射線中，射線能量最高，穿透能力最強，D正確； 一個原子核在一次衰變中，要么是衰變，要么是衰變，同時伴隨著能量的釋放，即射線，E錯誤【答案】B、C、D例例1u考法7半衰期山東理綜201539(1)，6分(多選)14C發(fā)生放射性衰變成為14N，半衰期約5 700年已知植物存活期間，其體內(nèi)14C與12C的比例不變；生命活動結(jié)束后，14C的比例持續(xù)減少現(xiàn)通過測量得知

13、，某古木樣品中14C的比例正好是現(xiàn)代植物所制樣品的二分之一下列說法正確的是()A該古木的年代距今約5 700年B12C、13C、14C具有相同的中子數(shù)C14C衰變?yōu)?4N的過程中放出射線D增加樣品測量環(huán)境的壓強將加速14C的衰變例例2【解析】【答案】AC例例2u考法8衰變次數(shù)的計算福建四校2016聯(lián)考天然放射性元素 94239Pu經(jīng)過_次衰變和_次衰變，最后變成鉛的同位素_(填入鉛的三種同位素 82206Pb、 82207Pb、 82208Pb中的一種)例例3【解析】設(shè)發(fā)生衰變和衰變的次數(shù)分別為x、y，最后變成鉛的同位素的質(zhì)量數(shù)為m，則2394xm，當(dāng)x8時，m207；由942xy82可得y4

14、.【答案】8 4 82207Pb例例3u考法9核反應(yīng)方程及核能課標(biāo)全國201717，6分大科學(xué)工程“人造太陽”主要是將氘核聚變反應(yīng)釋放的能量用來發(fā)電氘核聚變反應(yīng)方程是12H12H23He01n.已知12H的質(zhì)量為2.013 6 u，23He的質(zhì)量為3.015 0 u，01n的質(zhì)量為1.008 7 u，1 u931 MeV/c2.氘核聚變反應(yīng)中釋放的核能約為()A3.7 MeVB3.3 MeVC2.7 MeV D0.93 MeV例例4【解析】反應(yīng)過程中質(zhì)量虧損了m22.013 6 u1.008 7 u3.015 0 u0.003 5 u，反應(yīng)過程中釋放的核能E0.003 5931 MeV3.3

15、MeV，選項B正確，A、C、D錯誤【答案】B例例4考點37考法例析成就能力u題型6基本概念的考查廣東佛山2016聯(lián)考(多選)在居室裝修中經(jīng)常用到的花崗巖、大理石等裝飾材料，都不同程度地含有放射性元素，有些含有鈾、釷的花崗巖會釋放出、射線，根據(jù)有關(guān)放射性知識可知，下列說法正確的是()A發(fā)生衰變時，生成核與原來的原子核相比，核內(nèi)質(zhì)量數(shù)減少2B放射性元素與別的元素形成化合物后仍具有放射性C射線是原子的核外電子電離后形成的電子流D在這三種射線中，射線的穿透能力最強，電離能力最弱E升高放射性材料的溫度，不能縮短其半衰期例例1【解析】發(fā)生衰變時，生成核與原來的原子核相比，核內(nèi)質(zhì)量數(shù)減少4，選項A錯誤；放射

16、性元素的放射性與所處的化學(xué)狀態(tài)無關(guān)，故與別的元素形成化合物后仍具有放射性，選項B正確；射線是原子核內(nèi)的中子轉(zhuǎn)化為質(zhì)子時放出的電子形成的電子流，選項C錯誤；在這三種射線中，射線的穿透能力最強，電離能力最弱，選項D正確；外部因素不影響放射性材料的半衰期，故升高放射性材料的溫度，不能縮短其半衰期，選項E正確【答案】BDE例例1u題型7衰變及三種射線福建理綜201430(1)，6分如圖，放射性元素鐳衰變過程中釋放出、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_(填選項前的字母)A表示射線，表示射線B表示射線，表示射線C表示射線，表示射線D表示射線，表示射線例例2【解析】因為射線不帶電，所

17、以電場和磁場對其都沒有力的作用，表示射線；射線為電子流，帶負(fù)電，受到電場力向左，受到洛倫茲力向右，代表射線；射線是高速氦核流，帶正電，受到的電場力向右，受到的洛倫茲力向左，代表射線，C項正確【答案】C例例2u題型8核反應(yīng)方程課標(biāo)全國201635(1)，5分在下列描述核過程的方程中，屬于衰變的是_，屬于衰變的是_，屬于裂變的是_，屬于聚變的是_(填正確答案標(biāo)號)A. 614C 714N10eB1532P1632S10eC. 92238U 90234Th24He D. 714N24He 817O11HE. 92235U01n 54140Xe3894Sr201n F13H12H24He01n例例3【

18、解析】(1)A、B是衰變； C是衰變；D是人工轉(zhuǎn)變； E是裂變；F是聚變【答案】CABEF例例3u題型9核能與質(zhì)能方程江蘇物理201512C(2)(3)(2)核電站利用原子核鏈?zhǔn)椒磻?yīng)放出的巨大能量進行發(fā)電，92235U是常用的核燃料92235U受一個中子轟擊后裂變成 56144Ba和3689Kr兩部分，并產(chǎn)生_個中子要使鏈?zhǔn)椒磻?yīng)發(fā)生，裂變物質(zhì)的體積要_(填“大于”或“小于”)它的臨界體積(3)取質(zhì)子的質(zhì)量mp1.672 61027 kg，中子的質(zhì)量mn1.674 91027 kg，粒子的質(zhì)量m6.646 71027 kg，光速c3108 m/s，請計算粒子的結(jié)合能(計算結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)例

19、例4【解析】(2)由92235U01n56144Ba3689Kr301n可知會產(chǎn)生3個中子，要使裂變持續(xù)進行(鏈?zhǔn)椒磻?yīng))，裂變物質(zhì)的體積需大于它的臨界體積(3)組成粒子的核子與粒子的質(zhì)量差為m(2mp2mn)m.結(jié)合能Emc2，代入數(shù)據(jù)得E4.31012 J.【答案】(2)3大于(3)4.31012 J例例4u題型10原子物理與學(xué)科內(nèi)的綜合靜止的放射性原子核A，在勻強磁場中發(fā)生衰變，放射出的粒子方向與磁場方向垂直，拍得了如圖所示的兩個相切的圓形徑跡的照片問：(1)A核發(fā)生了哪種衰變？(2)、圓所代表的分別是何種核或粒子的徑跡？例例5【解析】(1)若為衰變，因粒子帶正電，與反沖核具有同種電性，據(jù)左手定則可判斷出，粒子與新核的徑跡為一對外切圓若為衰變，因粒子帶負(fù)電，與反沖核具有不同的電性，據(jù)左手定則可判斷出，粒子與新核的徑跡應(yīng)為一對內(nèi)切圓，如圖所示，因此，A核發(fā)生了衰變(2)因為新核和粒子在磁場中只受洛倫茲力，它們分別做半徑不同的勻速圓周運動由洛倫茲力公式、牛頓第二定律可得R .衰變過程中系統(tǒng)動量守恒，新核和粒子的動量大小相等所以粒子和新核在同一勻強磁場中做圓周運動的半徑與帶電荷量成反比，即R .因為qq反，所以RR反，即粒子的半徑較大，所以圖中為粒子的徑跡，為新核的徑跡【答案】(1)衰變(2)為粒子的徑跡，為新核的徑跡例例5