2022屆全國(guó)新高考物理沖刺復(fù)習(xí)：近代物理

2022屆全國(guó)新高考物理沖刺復(fù)習(xí)

近代物理

一、光電效應(yīng)

研究光電效應(yīng)的電路圖(如圖)

其中A是陽(yáng)極.K是陰極.

二、區(qū)分光電效應(yīng)中的概念

(1)光子與光電子：光子指光在空間傳播時(shí)的每一份能量，光子不帶電；光電子是金屬表面

受到光照射時(shí)發(fā)射出來(lái)的電子，其本質(zhì)是電子.

(2)入射光強(qiáng)度與光子能量:入射光強(qiáng)度指單位時(shí)間內(nèi)照射到金屬表面單位面積上的總能量.

2.逸出功時(shí)與功、截止頻率

逸出功：使電子脫離某種金屬所做功的最小值.

截止頻率：能使某種金屬發(fā)生光電效應(yīng)的量小頻率叫作該種金屬的截止頻率(又叫極限頻

率).不同的金屬對(duì)應(yīng)著不同的極限頻率.

3.光電子的動(dòng)能與光電子的最大初動(dòng)能

光電子的最大初動(dòng)能：發(fā)生光電效應(yīng)時(shí)，金屬表面上的虹吸收光子后克服原,子核的引力

逸出時(shí)所具有的動(dòng)能的最大值.

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.

4、光電流和飽和光電流：金屬板飛出的光電子到達(dá)陽(yáng)極，回路中便產(chǎn)生光電流，隨著所加

正向電壓的增大，光電流趨于一個(gè)飽和值，這個(gè)飽和值是飽和光電流，在一定的光照條件下，

飽和光電流與所加電壓大小無(wú)關(guān).

5.遏止電壓與光電子的最大初動(dòng)能

(1)遏止電壓：使光電流減小到零的反向電壓反

三.四類圖象

圖象名稱圖線形狀讀取信息

瓦j(1)截止頻率(極限頻率)：橫軸截距

最大初動(dòng)能笈與入

(2)逸出功：縱軸截距的絕對(duì)值|—￡|=

射光頻率L的關(guān)系

E

圖線

-E(3)普朗克常量：圖線的斜率在=力

(1)截止頻率九：橫軸截距

遏止電壓〃與入射.Uc(2)遏止電壓以：隨入射光頻率的增大而增

光頻率”的關(guān)系圖大

線(3)普朗克常量等于圖線的斜率與電子電

v

Jc

荷量的乘積，即力=的

顏色相同、強(qiáng)度不同'/強(qiáng)光(黃)(1)遏止電壓以：橫軸截距

7弱光(黃)

的光，光電流與電壓4(2)飽和光電流入：電流的最大值

的關(guān)系d1U(3)最大初動(dòng)能：笈n,=e"

i黃光⑴遏止電壓心、以2

顏色不同時(shí)，光電流

(2)飽和光電流

與電壓的關(guān)系

V(3)最大初動(dòng)能&=e%,區(qū)2=就2

四.光電效應(yīng)中的兩條對(duì)應(yīng)關(guān)系

(1)光照強(qiáng)度大T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產(chǎn)生光電子的最大初動(dòng)能大.

五.光電效應(yīng)的“三個(gè)關(guān)系”

(1)愛(ài)因斯坦光電效應(yīng)方程笈=方「一做

(2)光電子的最大初動(dòng)能區(qū)可以利用光電管實(shí)驗(yàn)的方法測(cè)得，即氏=e〃，其中以是遏止電

壓.

(3)光電效應(yīng)方程中的踞為逸出功，它與極限頻率八的關(guān)系是%=力囁.

六、求解光電效應(yīng)問(wèn)題的五個(gè)決定關(guān)系

(1)逸出功Wo一定時(shí)，入射光的頻率決定著能否產(chǎn)生光電效應(yīng)以及光電子的最大初動(dòng)能.

(2)入射光的頻率一定時(shí)，入射光的強(qiáng)度決定著單位時(shí)間內(nèi)發(fā)射出來(lái)的光電子數(shù).

(3)愛(ài)因斯坦光電效應(yīng)方程Ek=〃v—Wo.

(4)光電子的最大初動(dòng)能Ek可以利用光電管用實(shí)驗(yàn)的方法測(cè)得，即Ek=eU,.,其中a是遏止

電壓.

(5)光電效應(yīng)方程中的用)為逸出功，它與極限頻率力的關(guān)系是Wa=hvc

二、玻爾理論的基本內(nèi)容

氫原子的能級(jí)、能級(jí)公式

(D氫原子的能級(jí)

能級(jí)圖如圖所示

718E/eV

5E-0.54

4

3-0.85

-1.51

2-3.40

I--------------------------------------13.60

1.幾個(gè)概念

(1)能級(jí)：在玻爾理論中，原子各個(gè)狀態(tài)的能量值.

(2)基態(tài)：原子能量最低的狀態(tài).

(3)激發(fā)態(tài)：在原子能量狀態(tài)中除基態(tài)之外的其他能量較高的狀態(tài).

氫原子能量：氫原子在各個(gè)不同的能量狀態(tài)對(duì)應(yīng)不同的電子軌道，電子繞核做圓周運(yùn)動(dòng)的動(dòng)

能和系統(tǒng)的電勢(shì)能之和即為原子的能量，即&=Ek“+Ep“.

2.定態(tài)間的躍遷一一滿足能級(jí)差

(1)從低能級(jí)(〃小)工高能級(jí)(〃大)一吸收能量.hv=Ek5、

①若入射的是光子,要引起原子的激發(fā)，則要求光子的能量必須等于原子的某兩個(gè)能級(jí)差；

能量不等于兩能級(jí)的能量差的光子不能被原子吸收而使其發(fā)生躍遷；

②若入射的是電子,要引起原子的激發(fā)，則要求電子的能量必須大于或等于原子的某兩個(gè)能

級(jí)差；

③若入射的是其他粒子如質(zhì)子,要引起原子的激發(fā)，則要求質(zhì)子的能量必須大于某兩個(gè)能級(jí)

差值，需要考慮碰撞中動(dòng)量守恒，質(zhì)子的能量不能全部被吸收用來(lái)引起能級(jí)的躍遷.

(2)從高能級(jí)("大)里里低能級(jí)(〃小)一放出能量.h■=￡，大一￡,小

一個(gè)氫原子處于量子數(shù)為n的激發(fā)態(tài)時(shí)，可能輻射的光譜條數(shù)為N=附一1；

而一群氫原子處于量子數(shù)為”的激發(fā)態(tài)時(shí)，由于向各個(gè)低能級(jí)躍遷的可能性均存在，因此可

n(n-l)

能輻射的光譜條數(shù)為N=C；=

~2~

系統(tǒng)的電勢(shì)能變化根據(jù)庫(kù)侖力做功來(lái)判斷:靠近核,庫(kù)侖力對(duì)電子做正功，系統(tǒng)電勢(shì)能減小;

遠(yuǎn)離核，庫(kù)侖力對(duì)電子做負(fù)功，系統(tǒng)電勢(shì)能增大.

4.電離

電離態(tài)：〃=8,E—Q

基態(tài)f電離態(tài)：￡啖=0—(一13.6eV)=13.6eV.

力=2-電離態(tài)：￡啖=0—反=3.4eV

如吸收能量足夠大，克服電離能后，獲得自由的電子還具有一定的動(dòng)能.

(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.

若入射光子引起的是原子核外電子的電離，則要求光子能量大于或等于原子所處的能級(jí)絕對(duì)

值均可.

若要使氫原子電離，只要光子能量大于或等于電離能即可，大于電離能的部分，成為逸出電

子的初動(dòng)能.

二、原子核的組成、放射性、原子核的衰變、半衰期、放射性同位素

1.原子核的組成

原子核是由質(zhì)子和中子組成的,原子核的電荷數(shù)等于核內(nèi)的質(zhì)子數(shù).

2.天然放射現(xiàn)象

(1)天然放射現(xiàn)象

元素巨龍地放出射線的現(xiàn)象，首先由貝克勒爾發(fā)現(xiàn).天然放射現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)，說(shuō)明原子核具有

復(fù)雜的結(jié)構(gòu).

(2)放射性和放射性元素

物質(zhì)發(fā)射某種看不見(jiàn)的射線的性質(zhì)叫放射性.具有放射性的元素叫放射性元素.

(3)三種射線：放射性元素放射出的射線共有三種，分別是a射線、(射線、丫射線.

(4)放射性同位素的應(yīng)用與防護(hù)

①放射性同位素：有天然放射性同位素和人工放射性同位素兩類，放射性同位素的化學(xué)性質(zhì)

相同.

②應(yīng)用：消除靜電、工業(yè)探傷、作示蹤原子等.

③防護(hù)：防止放射性對(duì)人體組織的傷害.

3.原子核的衰變

(1)衰變：原子核放出。粒子或B粒子，變成另一種虹核的變化稱為虹核的衰變.

(2)分類

a衰變:

P衰變：/丫+盤.

兩個(gè)典型的衰變方程

①a衰變:2%Uf2330Th+梟；

②B衰變：2%Th，為pa+_：e；

(3)半衰期：大量放射性元素的原子核有生數(shù)發(fā)生衰變所需的時(shí)間.半衰期由原子核內(nèi)部的

因素決定，跟原子所處的物理、化學(xué)狀態(tài)無(wú)關(guān).

(1)原子核的衰變實(shí)質(zhì)

①衰變實(shí)質(zhì)：a衰變是原子核中的2個(gè)質(zhì)子和2個(gè)中子結(jié)合成一個(gè)氮核并射出；夕衰變是原

子核中的中子轉(zhuǎn)化為一個(gè)質(zhì)子和一個(gè)電子，再將電子射出；y衰變伴隨著a衰變或夕衰變同

時(shí)發(fā)生，不改變?cè)雍说馁|(zhì)量數(shù)與電荷數(shù)，以光子形式釋放出衰變過(guò)程中產(chǎn)生的能量.

②衰變的快慢由原子核內(nèi)部因素決定，跟原子所處的物理、化學(xué)狀態(tài)無(wú)關(guān)；半衰期是統(tǒng)計(jì)規(guī)

律，對(duì)個(gè)別、少數(shù)原子無(wú)意義.

1.a衰變、B衰變的比較

衰變類型a衰變B衰變

衰變方程架-＞復(fù)丫+振zX-*z+iY+-ie

2個(gè)質(zhì)子和2個(gè)中子結(jié)合成一個(gè)整1個(gè)中子轉(zhuǎn)化為1個(gè)

衰變實(shí)質(zhì)體射出質(zhì)子和1個(gè)電子

2；H+2；n-*；Heon-*iH+-ie

cQ

勻強(qiáng)磁場(chǎng)中軌跡形狀

衰變規(guī)律電荷數(shù)守恒、質(zhì)量數(shù)守恒、動(dòng)量守恒

2.半衰期公式及衰變次數(shù)的計(jì)算

(1)半衰期公式

］上1J.

N余-N原(歹)，.=叫京(歹)，.

(2)確定a、6衰變次數(shù)的方法

而質(zhì)疝數(shù)守恒和詞、公式＜

、心亦/鈦?zhàn)?B衰變不改變鼠

(荷數(shù)守恒，列一元一月嬴(方法工爵量數(shù))確定a衰變次數(shù)

方程組求町/丁舁瓜,j特點(diǎn)法、再由電荷數(shù)守恒確定;

7［呼變的夢(mèng)7

原

子

核

f(質(zhì)能方程：E=md)

—｛核能)-->｛重核裂變：嶗U+jn—Ba+累Kr+*i?]

->(輕核聚變：；H+；H-；He+jn)

(2)核反應(yīng)方程的書(shū)寫(xiě)

①核反應(yīng)過(guò)程一般不可逆，所以核反應(yīng)方程中用“1”表示方向而不能用等號(hào)代替.

②核反應(yīng)方程遵循質(zhì)量數(shù)、電荷數(shù)守恒，但核反應(yīng)前后的總質(zhì)量一般會(huì)發(fā)生變化(質(zhì)量虧損)

且釋放出核能.

③核反應(yīng)的生成物一定要以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)，不能只依據(jù)兩個(gè)守恒規(guī)律憑空杜撰出生成物來(lái)寫(xiě)核

反應(yīng)方程.

(3)核能的計(jì)算方法

①根據(jù)愛(ài)因斯坦質(zhì)能方程，用核反應(yīng)的質(zhì)量虧損的千克數(shù)乘以真空中光速c的平方，即/E

=Jwc2(J).

②根據(jù)1原子質(zhì)量單位u相當(dāng)于931.5兆電子伏MeV能量，用核反應(yīng)的質(zhì)量虧損的原子質(zhì)量

單位數(shù)乘以931.5MeV,即J￡=JWx931.5MeV.

三、核力、結(jié)合能、質(zhì)量虧損

1.核力

(1)定義

原子核內(nèi)部，核子間所特有的相互作用力.

(2)特點(diǎn)

①核力是強(qiáng)相互作用的一種表現(xiàn)；

②核力是短程力，作用范圍在1.5X10-15m之內(nèi)；

③每個(gè)核子只跟它的相鄰核子間才有核力作用.

2.結(jié)合能

核子結(jié)合為原子核時(shí)整放的能量或原子核分解為核子時(shí)吸收的能量，叫作原子核的結(jié)合能.

3.比結(jié)合能

(1)定義

原子核的結(jié)合能與核子數(shù)之比,稱作比結(jié)合能，也叫平均結(jié)合能.

⑵特點(diǎn)

不同原子核的比結(jié)合能不同，原子核的比結(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.

4.質(zhì)能方程、質(zhì)量虧損

愛(ài)因斯坦質(zhì)能方程￡=座，原子核的質(zhì)量必然比組成它的核子的質(zhì)量和要小這就是質(zhì)

量虧損.由質(zhì)量虧損可求出釋放的核能△△me：

四、裂變反應(yīng)和聚變反應(yīng)、裂變反應(yīng)堆核反應(yīng)方程

1.重核裂變

(1)定義：質(zhì)量數(shù)較大的原子核受到高能粒子的轟擊而分裂成幾個(gè)質(zhì)量數(shù)較小的原子核的過(guò)

程.

(2)典型的裂變反應(yīng)方程：

*副+；n北Kr+'seBa+3；n.

(3)鏈?zhǔn)椒磻?yīng)：由重核裂變產(chǎn)生的虹使裂變反應(yīng)一代接一代繼續(xù)下去的過(guò)程.

(4)臨界體積和臨界質(zhì)量：裂變物質(zhì)能夠發(fā)生鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的最小體積及其相應(yīng)的質(zhì)量.

(5)裂變的應(yīng)用：原子彈、核反應(yīng)堆.

(6)反應(yīng)堆構(gòu)造：核燃料、減速劑、輻棒、防護(hù)層.

2.輕核聚變

(1)定義：兩輕核結(jié)合成質(zhì)量較大的核的反應(yīng)過(guò)程.輕核聚變反應(yīng)必須在高溫下進(jìn)行，因此

又叫熱核反應(yīng).

(2)典型的聚變反應(yīng)方程：

?H+?H^He+Jn+17.6MeV

核反應(yīng)及核能

1.核反應(yīng)的四種類型

類型可控性核反應(yīng)方程典例

238iT234TLI4iT

衰a衰變自發(fā)92U—>90Th十2He

234TL234?0

變B衰變自發(fā)90Th*$nPa十

人工轉(zhuǎn)變?nèi)斯た刂?盧瑟福發(fā)現(xiàn)質(zhì)子)

^He+iBe—^^C+on

(查德威克發(fā)現(xiàn)中子)

1+；He—>15P+on(約里奧?居里

夫婦發(fā)現(xiàn)人工

3030?10

lonP**1o401+16

放射性)