高考物理二輪復(fù)習(xí)專(zhuān)題六原子物理學(xué)案

#專(zhuān)題六原子物理:光的浦率H^，止由匹:|母人初動(dòng)旌］■［光子能討H:光的浦率H^，止由匹:|母人初動(dòng)旌］■［光子能討H光和放應(yīng)｝EV=Av-用? 總=品4［光的強(qiáng)度］［跑和光電流::K1子動(dòng)鼠卜［雄杵乳肉蜒卜物質(zhì)費(fèi)） 乜到不推尤理卜I電子的標(biāo)同利干礪,版子一結(jié)構(gòu)〕〔契如

___一廂于一一〕一_一近優(yōu)物理)"網(wǎng)投肘戲，U融子敵射次眺.原子模式結(jié)枸:r ~［能繼］L輒旗子光譜.破爾理論J—二^^=民,禺 HMIN天嬲放射現(xiàn)顰、三種射然.原王松的制成：中子、更子:真題感悟*透析考情L(zhǎng)薦『（；!比］玷宜的T質(zhì)房'學(xué)、椽聞BE-真題感悟*透析考情真題再現(xiàn)考情分析（2（2018?高考全國(guó)卷H）用波長(zhǎng)為300nm的光照射鋅板，電子逸出鋅板表面的最大初動(dòng)能為1.28X10-19J.已知普朗克常量為6.63X10-34J?s,真空中的光速為3.00X108m-s-1.能使鋅產(chǎn)生光電效應(yīng)的單色光的最低頻率約為（）A.1X1014Hz B.8X1014HzC.2X1015Hz D.8X1015Hz c —解析：選B.根據(jù)愛(ài)因斯坦光電效應(yīng)方程號(hào)=卜丫一川°=八又一八丫°,代入數(shù)據(jù)解得v0^8X1014Hz,B正確.［命題點(diǎn)分析］光電效應(yīng)方程［思路方法］由愛(ài)因斯坦光電效應(yīng)方程Ek=hv-W0可得鋅板的逸出功W0的大小，當(dāng)Ek=0時(shí)即可得出最低頻率?（2018?高考全國(guó)卷0）1934年，約里奧一居里夫婦用a粒子轟擊鋁核13Al，產(chǎn)生了第一個(gè)人工放射性核素X：a+23Al-n+X.X的原子序數(shù)和質(zhì)量數(shù)分別為（）A.15和28 B.15和30C.16和30 D.17和31解析：選B.據(jù)a粒子和中子的質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)寫(xiě)出核反應(yīng)方程：4呢+13Al_0n+ZX,結(jié)合質(zhì)量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒得，A=4+27-1=30,Z—2+13-0—15,原子序數(shù)等于核電荷數(shù)，故B正確.［命題點(diǎn)分析］核反應(yīng)方程的書(shū)寫(xiě)［思路方法］核反應(yīng)方程兩邊要滿足質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)守恒的原則，配平方程即可命題規(guī)律研究及預(yù)測(cè)2017年把本部分內(nèi)容列為必考后，高考中對(duì)此都有所體現(xiàn)，畢竟原子物理作為物理的一大分支，考查理所應(yīng)當(dāng).但由于考點(diǎn)分散，要求不高，基本以選擇題為主，難度不大.從備考角度看，重點(diǎn)應(yīng)注意以下幾點(diǎn)內(nèi)容：L仲豆高考白題，透析命題規(guī)建1

(1)原子的能級(jí)躍遷；(2)原子核的衰變規(guī)律；(3)核反應(yīng)方程的書(shū)寫(xiě)；(4)質(zhì)量虧損和核能的計(jì)算；(5)三種射線的特點(diǎn)及應(yīng)用；(6)光電效應(yīng)的規(guī)律及應(yīng)用等.備考應(yīng)加強(qiáng)對(duì)基本概念和規(guī)律的理解，抓住光電效應(yīng)和原子核反應(yīng)兩條主線，注意綜合題目的分析思路，強(qiáng)化典型題的訓(xùn)練［熱考精掛右撥，跑練快速突破■熱考核心，高效突破考光,1光電效應(yīng)現(xiàn)象熱考核心，高效突破［高分快攻］0對(duì)光電效應(yīng)規(guī)律的解釋對(duì)應(yīng)規(guī)律對(duì)規(guī)律的解釋極限頻率vc電子從金屬表面逸出，首先必須克服金屬原子核的引力做功W0,要使照射光子能量不小于W,對(duì)應(yīng)的頻率vF即極限頻率0 ch最大初動(dòng)能電子吸收光子能量后，一部分克服阻礙作用做功，剩余部分轉(zhuǎn)化為光電子的初動(dòng)能，只有直接從金屬表面飛出的光電子才具有最大初動(dòng)能，對(duì)于確定的金屬，W0是一定的，所以光電子的最大初動(dòng)能只隨照射光的頻率增大而增大，與照射光強(qiáng)度無(wú)關(guān)瞬時(shí)性光照射金屬時(shí)，電子吸收一個(gè)光子的能量后，動(dòng)能立即增大，不需要能量積累的過(guò)程飽和電流當(dāng)發(fā)生光電效應(yīng)時(shí)，增大照射光強(qiáng)度，包含的光子數(shù)增多，照射金屬時(shí)產(chǎn)生的光電子增多，因而飽和電流變大愛(ài)愛(ài)因斯坦光電效應(yīng)方程Ek=hv—W0W0為材料的逸出功，指從金屬表面直接飛出的光電子克服正尻電荷引力所做的功；Ek為光電子的最大初動(dòng)能，由此方程可求得照射光 W+E_ _ . ，.的頻率v=f『.Ek—v圖象如圖所示，由圖象可以得到如下信息： 。⑴橫軸截距表示極限頻率；(2)縱軸截距的絕對(duì)值表示逸出功；⑶圖線的斜率表示普朗克常量h.光光電效應(yīng)的研究思路(1)兩條線索照射光3強(qiáng)度一次定著恒秒鐘光源發(fā)射的光子數(shù)^ 1［" ］捌率一決定著每個(gè)光孑的他■總 LI芹瓶子（每秒鐘選出的光電子敝一決定著光電流的大小*.‘光電子逃出后的最大物前能￡\=八里-%jT（2）兩條對(duì)應(yīng)關(guān)系①光強(qiáng)大一光子數(shù)目多一發(fā)射光電子多一光電流大；②光子頻率高一光子能量大一光電子的最大初動(dòng)能大.例值（多選）（2017?高考全國(guó)卷ni）在光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)中，分別用頻率為va、Vb的單色光a、b照射到同種金屬上，測(cè)得相應(yīng)的遏止電壓分別為Ua和Ub、光電子的最大初動(dòng)能分別為Eka和Ekb.h為普朗克常量.下列說(shuō)法正確的是（）A.若va>vb,則一定有Ua<UbB.若va>vb,則一定有Eka>EkbC.若Ua<Ub,則一定有Eka<EkbD.若va>vb,則一定有hva_Eka>hvb_Ekb［解析］設(shè)該金屬的逸出功為W,根據(jù)愛(ài)因斯坦光電效應(yīng)方程有Ek=hv—W,同種金屬的W不變，則逸出光電子的最大初動(dòng)能隨v的增大而增大，B項(xiàng)正確；又Ek=eU,則最大初動(dòng)能與遏止電壓成正比，C項(xiàng)正確；根據(jù)上述有eU=hv—W,遏止電壓U隨v增大而增大，A項(xiàng)錯(cuò)誤；又有hv—Ek=W,W相同，則D項(xiàng)錯(cuò)誤.［答案］BC［題組突破］□角度1對(duì)光電效應(yīng)規(guī)律的理解1．1905年是愛(ài)因斯坦的“奇跡”之年，這一年他先后發(fā)表了三篇具有劃時(shí)代意義的論文，其中關(guān)于光量子的理論成功地解釋了光電效應(yīng)現(xiàn)象．關(guān)于光電效應(yīng)，下列說(shuō)法正確的是（ ）A.當(dāng)入射光的頻率低于極限頻率時(shí)，不能發(fā)生光電效應(yīng)B.光電子的最大初動(dòng)能與入射光的頻率成正比C光電子的最大初動(dòng)能與入射光的強(qiáng)度成正比D.某單色光照射一金屬時(shí)不發(fā)生光電效應(yīng)，改用波長(zhǎng)較短的光照射該金屬一定發(fā)生光電效應(yīng)解析：選A.根據(jù)光電效應(yīng)現(xiàn)象的實(shí)驗(yàn)規(guī)律，只有入射光頻率大于極限頻率才能發(fā)生光電效應(yīng)，故A正確，D錯(cuò)誤；根據(jù)光電效應(yīng)方程，最大初動(dòng)能與入射光頻率為線性關(guān)系，但非正比關(guān)系，B錯(cuò)誤；根據(jù)光電效應(yīng)現(xiàn)象的實(shí)驗(yàn)規(guī)律，光電子的最大初動(dòng)能與入射光強(qiáng)度無(wú)關(guān)，C錯(cuò)誤.□角度2光電效應(yīng)方程和圖象問(wèn)題2．小明用金屬銣為陰極的光電管，觀測(cè)光電效應(yīng)現(xiàn)象，實(shí)驗(yàn)裝置示意圖如圖甲所示．已知普朗克常量h=6.63X10-34J?s.甲 乙(1)圖甲中電極A為光電管的―(填“陰極”或“陽(yáng)極”)；⑵實(shí)驗(yàn)中測(cè)得銣的遏止電壓1與入射光頻率v之間的關(guān)系如圖乙所示，則銣的截止頻率vc=Hz,逸出功W0=J；⑶如果實(shí)驗(yàn)中入射光的頻率v=7.00X10i4Hz,則產(chǎn)生的光電子的最大初動(dòng)能E=kJ.解析：(1)在光電效應(yīng)中，電子向A極運(yùn)動(dòng)，故電極A為光電管的陽(yáng)極.⑵由題圖可知，銣的截止頻率vc為5.15X10i4Hz,逸出功W0=hvc=6.63X10-34X5.15X1014J心3.41X10-J.⑶當(dāng)入射光的頻率為v=7.00X1014Hz時(shí)，由Ek=hv-hvc得，光電子的最大初動(dòng)能為Ek=6.63X10-34X(7.00-5.15)X10i4j心1.23X10-19J.答案：(1)陽(yáng)極⑵5.15X1014［(5.12?5.18)X1014均視為正確］3.41X10-19[(3.39?3.43)X10-19均視為正確]⑶1.23X10-19[(1.21?1.25)X10-19均視為正確]提［升解決光電效應(yīng)類(lèi)問(wèn)題的“3點(diǎn)注意”注意1：決定光電子最大初動(dòng)能大小的是入射光的頻率,決定光電流大小的是入射光光強(qiáng)的大小.注意2：由光電效應(yīng)發(fā)射出的光電子由一極到達(dá)另一極,是電路中產(chǎn)生光電流的條件.注意3：明確加在光電管兩極間的電壓對(duì)光電子起到了加速作用還是減速作用.考點(diǎn)2原子能級(jí)和能級(jí)躍遷［高分快攻］Q玻爾理論的三條假設(shè)(1)軌道量子化：核外電子只能在一些分立的軌道上運(yùn)動(dòng).(2)能量量子化：原子只能處于一系列不連續(xù)的能量狀態(tài).(3)吸收或輻射能量量子化：原子在兩個(gè)能級(jí)之間躍遷時(shí)只能吸收或發(fā)射一定頻率的光子.0躍遷規(guī)律(1)自發(fā)躍遷：高能級(jí)一低能級(jí)，釋放能量.⑵受激躍遷：低能級(jí)一高能級(jí)，吸收能量.①光照(吸收光子)：光子的能量等于能級(jí)差hv=AE.②碰撞、加熱等：只要入射粒子能量大于或等于能級(jí)差即可.E外三AE.③大于電離能的光子可被吸收將原子電離．解解決氫原子能級(jí)躍遷問(wèn)題的四點(diǎn)技巧(1)原子躍遷時(shí)，所吸收或釋放的光子能量只能等于兩能級(jí)之間的能量差．(2)原子電離時(shí)，所吸收的能量可以大于或等于某一能級(jí)能量的絕對(duì)值，剩余能量為自由電子的動(dòng)能．⑶一個(gè)氫原子躍遷發(fā)出可能的光譜線條數(shù)最多為(n—1),而一群氫原子躍遷發(fā)出可能的光譜線條數(shù)可用N=C2=n⑺11)求解.n2(4)計(jì)算能級(jí)能量時(shí)應(yīng)注意：因一般取無(wú)窮遠(yuǎn)處為零電勢(shì)參考面，故各能級(jí)的能量值均為負(fù)值；能量單位1eV=1.6X10T9J.例5(2018?高考天津卷)氫原子光譜在可見(jiàn)光區(qū)域內(nèi)有四條譜線1、4、Hy和H6,都是氫原子中電子從量子數(shù)n>2的能級(jí)躍遷到n=2的能級(jí)時(shí)發(fā)出的光，它們?cè)谡婵罩械牟ㄩL(zhǎng)由長(zhǎng)到短，可以判定()A.Ha對(duì)應(yīng)的前后能級(jí)之差最小B.同一介質(zhì)對(duì)Ha的折射率最大C同一介質(zhì)中％的傳播速度最大D.用Hy照射某一金屬能發(fā)生光電效應(yīng)，則與也一定能［解析］Ha的波長(zhǎng)最長(zhǎng)，頻率最低，由躍遷規(guī)律可知，它對(duì)應(yīng)的前后能級(jí)之差最小，A項(xiàng)正c確；由頻率越低的光的折射率越小知，B項(xiàng)錯(cuò)誤；由折射率n=v可知，在同一介質(zhì)中，Ha的傳播速度最大，C項(xiàng)錯(cuò)誤；當(dāng)入射光頻率大于金屬的極限頻率可以使該金屬發(fā)生光電效應(yīng)現(xiàn)象，因vHB<vHY，所以與不一定能使該金屬發(fā)生光電效應(yīng)現(xiàn)象，D項(xiàng)錯(cuò)誤.［答案］A［突破訓(xùn)練］氫原子部分能級(jí)的示意圖如圖所示．不同色光的光子能量如下表所示．色光紅橙黃綠藍(lán)一靛紫J光子能量1.61?2.00?2.07?2.14?2.53?2.76?范圍(eV)2.002.072.142.532.763.10處于某激發(fā)態(tài)的氫原子，發(fā)射的光的譜線在可見(jiàn)光范圍內(nèi)僅有2條，其顏色分別為( )

H! ri4 0.85ncIIJ—1.312 3.4ilI 13吊A.紅、藍(lán)一靛 B.黃、綠C.紅、紫 D.藍(lán)一靛、紫解析：選A.原子發(fā)光時(shí)放出的光子的能量等于原子能級(jí)差，先分別計(jì)算各能級(jí)差，再由小到大排序.結(jié)合可見(jiàn)光的光子能量表可知，有兩個(gè)能量分別為1.89eV和2.55eV的光子屬于可見(jiàn)光，分別屬于紅光和藍(lán)一靛光的范圍，故答案為A.考點(diǎn)3原子核的衰變規(guī)律［高分快攻］o衰變規(guī)律及實(shí)質(zhì)衰變類(lèi)型a衰變B衰變衰變方程MX—M-4Y+4HeZ Z-2 2MX^M+iZ+-1e衰變實(shí)質(zhì)2個(gè)質(zhì)子和2個(gè)中子結(jié)合成一個(gè)整體射出中子轉(zhuǎn)化為質(zhì)子和電子2田+21n-4He1 0 21n-;H+-1e衰變規(guī)律電荷數(shù)守恒、質(zhì)量數(shù)守恒YY射線：Y射線經(jīng)常是伴隨著a衰變或B衰變同時(shí)產(chǎn)生的名稱構(gòu)成符號(hào)電荷量質(zhì)量電離能力貫穿本領(lǐng)a射線氦核4He2+2e4u最強(qiáng)最弱B射線電子-F—e11836u較強(qiáng)較強(qiáng)Y射線光子Y00最弱最強(qiáng)半半衰期的理解①半衰期研究對(duì)象一定是大量的、具有統(tǒng)計(jì)意義的數(shù)量;②半衰期永不變；③半衰期的公式：N尸"＞，m余小原例可（2017?高考全國(guó)卷H）—靜止的鈾核放出一個(gè)a粒子衰變成釷核，衰變方程為292U—290Th+，He.下列說(shuō)法正確的是（）2A.衰變后釷核的動(dòng)能等于a粒子的動(dòng)能B.衰變后釷核的動(dòng)量大小等于a粒子的動(dòng)量大小C.鈾核的半衰期等于其放出一個(gè)a粒子所經(jīng)歷的時(shí)間D.衰變后a粒子與釷核的質(zhì)量之和等于衰變前鈾核的質(zhì)量［解析］靜止的鈾核在衰變過(guò)程中遵循動(dòng)量守恒，由于系統(tǒng)的總動(dòng)量為零，因此衰變后產(chǎn)生的釷核和a粒子的動(dòng)量等大反向，即pTh=Pa，B項(xiàng)正確；因此有恒%=何EZ，由于釷核和a粒子的質(zhì)量不等，因此衰變后釷核和a粒子的動(dòng)能不等，A項(xiàng)錯(cuò)誤；半衰期是有半數(shù)鈾核衰變所用的時(shí)間，并不是一個(gè)鈾核衰變所用的時(shí)間，C項(xiàng)錯(cuò)誤；由于衰變過(guò)程釋放能量，根據(jù)愛(ài)因斯坦質(zhì)能方程可知，衰變過(guò)程有質(zhì)量虧損，因此D項(xiàng)錯(cuò)誤.［答案］B［題組突破］□角度1對(duì)衰變規(guī)律的理解.（多選）2沙是一種放射性元素，能夠自發(fā)地進(jìn)行一系列放射性衰變，噂U—七理個(gè)如圖所示，下列說(shuō)法正確的是（） 丫2A.圖中a是84,b是206 和 嘴PL282Pb比^U的比結(jié)合能大Y和Z是同一種衰變Y是B衰變，放出電子，電子是由中子轉(zhuǎn)變成質(zhì)子時(shí)產(chǎn)生的解析：選ABC.由21。aPo變到202Pb，質(zhì)量數(shù)少4,知發(fā)生了一次a衰變，則電荷數(shù)少2,所以a=84,由2；0Bi變到b81Tl，發(fā)生了一次a衰變，則b=206,選項(xiàng)A、C正確，選項(xiàng)D錯(cuò)誤；比結(jié)合能小的原子核結(jié)合或分裂成比結(jié)合能大的原子核時(shí)會(huì)出現(xiàn)質(zhì)量虧損,根據(jù)愛(ài)因斯坦質(zhì)能方程得知，一定釋放核能，因此核反應(yīng)放出能量，則202Pb比292U的比結(jié)合能大，選項(xiàng)B正確.□角度2對(duì)半衰期的理解2.核能作為一種新能源在現(xiàn)代社會(huì)中已不可缺少,我國(guó)在完善核電安全基礎(chǔ)上將加大核電站建設(shè).核泄漏中的钚（Pu）是一種具有放射性的超鈾元素，它可破壞細(xì)胞基因，提高患癌的