高2020届高2017级高三物理二轮复习全品学案课件专题六近代物理听课正文

2020全品高考第二轮专题 物理1.牢记光电效应、α粒子散射实验、天然放射现象、核裂变和核聚变的典型特征;2.弄清光电效应的本质及影响光电效应现象的因素; 3.牢记玻尔理论解释氢原子能级结构的重要结论及电子跃迁的两种类型;4.弄清两种衰变的本质和三种射线在电磁场中的特性;5.知道结合能与比结合能的区别,会计算核反应的质量亏损和能量.一、光电效应的实验规律1.任何一种金属都有一个极限频率,入射光的频率低于这个频率时不发生光电效应.2.光电子的最大初动能与入射光的强度无关,只随入射光频率的增大而增大.3.入射光照射到金属板上时,光电子的发射几乎是瞬时的,一般不会超过10-9 s.4.当入射光的频率大于极限频率时,饱和光电流的大小与入射光的强度成正比.二、光电效应方程1.光电子的最大初动能E k跟入射光子的能量hν和逸出功W0的关系为E k=hν-W0.2.极限频率νc=.图14-1三、氢原子能级图1.氢原子能级图如图14-1所示.2.一群氢原子处于量子数为n的激发态时,最多可能辐射出的光谱线条数:N==-.四、原子核的衰变五、核能1.原子核的结合能:克服核力做功,使原子核分解为单个核子时吸收的能量,或若干单个核子在核力的作用下结合成原子核时放出的能量.2.质量亏损:原子核的质量小于组成它的核子的质量之和的现象.注意质量数与质量是两个不同的概念.3.质能方程:E=mc2,即一定的能量和一定的质量相联系,物体的总能量与它的质量成正比.高考题型1光电效应1[2018·全国卷Ⅱ]用波长为300 nm的光照射锌板,电子逸出锌板表面的最大初动能为1.28×10-19 J.已知普朗克常量为6.63×10-34 J·s,真空中的光速为3.0×108 m·s-1.能使锌产生光电效应的单色光的最低频率约为()A.1×1014 HzB.8×1014 HzC.2×1015 HzD.8×1015 Hz[技法点拨]对光电效应的四点提醒(1)能否发生光电效应,不取决于光的强度而取决于光的频率.(2)光电效应中的“光”不是特指可见光,也包括不可见光.(3)逸出功的大小由金属本身决定,与入射光无关.(4)光电子不是光子,而是电子.■考向预测1.如图14-2所示,在研究光电效应的实验电路中,设光电管阴极K的逸出功为W0,电源的电动势E=4.0 V,内阻可忽略.滑动变阻器的金属丝电阻均匀,总长度为L.滑动触头P置于金属电阻丝的正中央c点,闭合开关,用光子能量为3.5 eV的一束单色光照射光电管阴极K,发现灵敏电流计示数不为零;将滑动触头P从c点向左移动L,电流计示数刚好减小到零.若将滑动触头P从c点向右移动L,光电子到达阳极A的最大动能为E kmax,则()图14-2A.W0=2.5 eV,E kmax=1.0 eVB.W0=2.5 eV,E kmax=2.0 eVC.W0=1.0 eV,E kmax=1.0 eVD.W0=1.0 eV,E kmax=2.0 eV2.(多选)在“光电效应”实验中,飞飞同学用同一光电管在不同实验条件下得到了三条光电流与电压之间的关系曲线(甲光、乙光、丙光),如图14-3所示,则可判断出()图14-3A.甲光的频率等于乙光的频率B.乙光的波长大于丙光的波长C.乙光对应的截止频率大于丙光对应的截止频率D.甲光对应的光电子最大初动能大于丙光对应的光电子最大初动能3.利用如图14-4甲所示装置进行实验,得到了某金属的U c-ν图像如图乙所示.下列说法正确的是()图14-4A.该金属的截止频率约为4.30×1014 HzB.该金属的截止频率约为5.50×1014 HzC.该图线的斜率为普朗克常量D.该图线的斜率为这种金属的逸出功高考题型2原子结构与氢原子光谱2[2019·全国卷Ⅰ]氢原子能级示意图如图14-5所示.光子能量在1.63 eV~3.10 eV的光为可见光.要使处于基态(n=1)的氢原子被激发后可辐射出可见光光子,最少应给氢原子提供的能量为()图14-5A.12.09 eVB.10.20 eVC.1.89 eVD.1.51 eV[技法点拨]掌握电子跃迁的方式(1)自发跃迁:高能级→低能级,释放能量,发出光子.光子的频率ν==高-低.(2)受激跃迁:低能级→高能级,吸收能量.①光照(吸收光子):光子的能量必须恰好等于能级差ΔE.②粒子碰撞:只要入射粒子能量大于或等于能级差即可,E外≥ΔE.③大于电离能的光子被吸收,原子被电离.(3)谱线条数的确定方法若是“一个氢原子”从第n能级跃迁可能发出的光谱线条数最多为(n-1).若是“一群氢原子”从第n能级跃迁可能发出的光谱线条数有两种求解方法:①用数学中的组合知识求解:N==-.②利用能级图求解:在氢原子能级图中将氢原子跃迁的各种可能情况一一画出,然后相加.■考向预测1.氢原子第n能级的能量为E n=(n=1,2,3,…),其中E1是基态能量.若氢原子从第k能级跃迁到第p能级,辐射的能量为-E1,第p能级比基态能量高-E1,则()A.k=3,p=2B.k=4,p=3C.k=5,p=3D.k=6,p=22.(多选)如图14-6所示为氢原子的能级示意图,则下列说法正确的是()图14-6A.大量处于n=3能级的氢原子向基态跃迁时,能发出3种不同频率的光B.一个处于n=4能级的氢原子最多只能放出6种光子C.用能量为10.3 eV的光子照射,可使处于基态的氢原子跃迁到激发态D.金属钾的逸出功是2.25 eV,大量处于n=4能级的氢原子跃迁时能放出使金属钾发生光电效应的光子3.已知氢原子的基态能量为E1,激发态能量为E n=,其中n=2,3,4,….1885年,巴耳末对当时已知的在可见光区的四条谱线做了分析,发现这些谱线的波长能够用一个公式表示,这个公式写作=R -,n=3,4,5,….式中R叫作里德伯常量,这个公式称为巴耳末公式.用h表示普朗克常量,c表示真空中的光速,则里德伯常量R可以表示为()A.-B.C.-D.高考题型3原子核的衰变及半衰期3[2017·全国卷Ⅱ]一静止的铀核放出一个α粒子衰变成钍核,衰变方程为→Th He.下列说法正确的是()A.衰变后钍核的动能等于α粒子的动能B.衰变后钍核的动量大小等于α粒子的动量大小C.铀核的半衰期等于其放出一个α粒子所经历的时间D.衰变后α粒子与钍核的质量之和等于衰变前铀核的质量[技法点拨] 1.三种射线的成分和性质2.半衰期(1)影响因素:放射性元素衰变的快慢是由核内部自身的因素决定的,跟原子所处的化学状态和外部条件没有关系.(2)公式:N余=N原·,m余=m原·(t表示衰变时间,τ表示半衰期)3.衰变次数的确定方法先由质量数的改变确定α衰变的次数,然后根据衰变规律确定β衰变的次数.■考向预测1.将四份半衰期为5天、质量为16 g的铋分别:①投入开口容器中;②投入100 atm的密封容器中;③投入沸水中;④与别的元素形成化合物.经10天后,四种情况下剩下的铋的质量分别为m1、m2、m3、m4,则()A.m1=m2=m3=m4=4 gB.m1=m2=m3=4 g,m4<4 gC.m1>m2>m3>m4,m1=4 gD.m1=4 g,其余无法知道2.Cu是铜的一种同位素,研究发现Cu具有放射性,其发生衰变时伴有γ光子辐射,衰变方程为Cu→Co He,则下列说法中正确的是()A.γ光子是衰变过程中Cu核辐射的B.8个Cu核在经过2个半衰期后,一定还有2个Cu核未发生衰变C.由于衰变时有能量释放,所以Co比Cu的比结合能小D.原子核的天然放射现象说明原子核是可再分的3.下列说法不正确的是()A.U经过一次α衰变后变为ThB.由核反应方程Cs→Ba+X可以判断X为电子C.核反应He N→O H为轻核聚变D.16 g铋210经过15天时间,还剩2 g未衰变,则铋210的半衰期为5天4.如图14-7所示是卢瑟福设计的一个实验:他在铅块上钻了一个小孔,孔内放入一点镭,使射线只能从这个小孔里发出,随后他将射线引入磁场中,发现射线立即分成三束,他把三束射线分别命名为α射线、β射线、γ射线.以下对这三束射线描述正确的是()图14-7A.α射线的穿透能力最弱,容易被物体吸收B.β射线在真空中的运动速度是光速C.γ射线本质上是波长极短的电磁波,电离能力极强D.β射线带负电,是来自镭原子的核外电子高考题型4核反应方程与核能的计算4[2019·全国卷Ⅱ]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H→He+e+2ν.已知H和He的质量分别为m p=1.007 8 u和mα=4.002 6 u,1 u=931 MeV/c2,c为光速.在4个H转变成1个He的过程中,释放的能量约为() A.8 MeV B.16 MeVC.26 MeVD.52 MeV[技法点拨] 1.核反应方程的书写(1)核反应过程一般不可逆,所以核反应方程中用“→”表示方向而不能用等号代替.(2)核反应方程遵循质量数守恒、电荷数守恒,但核反应前后的总质量一般会发生变化(质量亏损)且释放出核能.(3)核反应的生成物一定要以实验为基础,不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.2.核能的计算方法(1)根据爱因斯坦质能方程,用核反应的质量亏损的千克数乘真空中光速c的平方,即ΔE=Δmc2(J).(2)根据1原子质量单位(u)相当于931.5兆电子伏(MeV)能量,用核反应的质量亏损的原子质量单位数乘931.5 MeV,即ΔE=Δm×931.5(MeV).(3)如果核反应时释放的核能是以动能形式呈现,则核反应过程中系统动能的增量即为释放的核能.■考向预测1.(多选)科学家使用核反应获取氚,再利用氘和氚的核反应获得能量,核反应方程分别为:X+Y→He H+4.9 MeV和H H→He+X+17.6 MeV,下列表述正确的有()A.X是中子B.Y的质子数是3,中子数是6C.两个核反应都没有质量亏损D.氘和氚的核反应是核聚变反应2.(多选)原子核的比结合能随质量数的变化图像如图14-8所示,根据该曲线,下列判断正确的是()图14-8A.中等质量核的比结合能大,这些核较稳定B.H核比Li核更稳定C.U核裂变成两个中等质量的核时释放能量D.Kr核的结合能比U核的大3.(多选)静止的Bi原子核在磁场中发生衰变后运动轨迹如图14-9所示,大、小圆半径分别为R1、R2,则下列关于此核衰变方程和两圆轨迹半径比值判断正确的是()图14-9A.Bi→Tl HeB.Bi→Poe-C.R1∶R2=84∶1D.R1∶R2=207∶44.(多选)我国首次将核电池用于“嫦娥三号”的着陆器和月球车上.核电池是通过半导体换能器,将放射性同位素衰变过程中释放出的能量转变为电能.“嫦娥三号”采用放射性同位素Pu,静止的Pu衰变为铀核U和α粒子,并放出频率为ν的γ光子.已知Pu、U和α粒子的质量分别为m Pu、m U和mα.下列说法正确的是()A.Pu的衰变方程为Pu→U He+γB.此核反应过程中的质量亏损为Δm=m Pu-m U-mαC.释放出的γ光子的能量为(m Pu-m U-mα)c2D.释放出的γ光子的能量为hν。