（A版）高考物理一轮复习 考点考法 第13章 近代物理课件 新人教版

第13章 近代物理考点35量子论初步光电效应波粒二象性必备知识 全面把握核心方法 重点突破 考法1光电效应的理解 考法2光电效应方程的应用 考法3光的波粒二象性考法例析 成就能力 题型1光电效应的理解 题型2光电效应方程的应用 题型3波粒二象性必备知识全面把握u1光电效应(1)光电效应在光的照射下物体发射电子的现象它是光的粒子性的表现，是光量子说的实验基础(2)光电效应中的四条规律存在遏止电压和截止频率使光电流减小到0的反向电压Uc为遏止电压，能使某种金属发生光电效应的最小频率称为截止频率光电子的最大初动能只随入射频率的增大而增大，与入射光的强度无关光电效应的产生几乎是瞬时的，一般不超过109 s.能发生光电效应时，饱和光电流与入射光的强度成正比(3)爱因斯坦光子说在空间传播的光不是连续的，而是一份一份的，每一份叫作一个光量子，光子的能量E跟光的频率成正比即Eh，用光量子说能成功地解释光电效应现象(4)爱因斯坦的光电效应方程EkhW，其中Ek为光电子的最大初动能；h为入射光子的能量；W为逸出功(5)逸出功某种金属中不同电子脱离这种金属所需的功不一样，使电子脱离某种金属所做功的最小值，叫作这种金属的逸出功u2光的波粒二象性与物质波(1)光是一种波，同时也是一种粒子，即光具有波粒二象性(2)光的波动性不是由光子之间的相互作用引起的波动性是光子本身的一种属性(3)在微观世界中，光的波动性和粒子性是矛盾的统一体既不可把光看成宏观概念中的波，也不可把光当成微观概念中的粒子；大量光子的行为显示波动性，少数光子的行为表现粒子性；光在传播过程中往往显示波动性，在与物质作用时往往显示粒子性；频率低的光波动性显著，频率高的光粒子性显著(4)物质波物理学把物质分为两大类，一类是质子、电子等，称为实物；另一类是电场、磁场等，统称场光是传播着的电磁场，具有粒子性德布罗意认为任何一个运动着的物体，小到电子、质子，大到行星、太阳都有一种波和它对应，波长 h/q，其中p是运动物体的动量，h是普朗克常量，数值为6.631034 Js.人们把这种波叫作物质波，也叫德布罗意波与光波一样，物质波也是概率波，电子束的衍射图样中的亮、暗条纹是由电子落点的概率大小所决定的考点35核心方法重点突破u考法1光电效应的理解广东理综201418，6分(多选)在光电效应实验中，用频率为的光照射光电管阴极，发生了光电效应，下列说法正确的是()A增大入射光的强度，光电流增大B减小入射光的强度，光电效应现象消失C改用频率小于的光照射，一定不发生光电效应D改用频率大于的光照射，光电子的最大初动能变大例例1【解析】用频率为的光照射光电管阴极，发生光电效应，改用频率较小的光照射时，有可能发生光电效应，选项C错误；根据EkhW0可知，增大入射光频率，光电子的最大初动能也增大，选项D正确；增大入射光强度，单位时间内从金属中逸出的光电子数增加，则光电流将增大，选项A正确；是否发生光电效应取决于入射光频率，而与入射光强度无关，选项B错误【答案】A、D例例1u考法2光电效应方程的应用课标全国201719，6分(多选)在光电效应实验中，分别用频率为a、b的单色光a、b照射到同种金属上，测得相应的遏止电压分别为Ua和Ub、光电子的最大初动能分别为Eka和Ekb.h为普朗克常量下列说法正确的是()A若ab，则一定有Uab，则一定有EkaEkbC若UaUb，则一定有Ekab，则一定有haEkahbEkb例例2【解析】由爱因斯坦光电效应方程EkhW0可知，若ab，则EkaEkb，遏止电压用于反映最大初动能的大小，UeEk，则UaUb，故选项A错误，选项B正确；若UaUb，则Eka6.34 eV，故选项D正确【答案】D例例22一群氢原子跃迁问题的计算已知氢原子基态的电子轨道半径为r10.531010 m，基态的能量为E113.6 eV.(1)求电子在n2的轨道上运动时所形成的等效电流强度；(2)有一群氢原子处于量子数n3的激发态，画出一能级图并在图上用箭头表示这些氢原子能发出哪几条光谱线；(3)计算出这几条光谱线中最长的波长例例3【解析】【答案】(1)1.3104 A(2)如图所示(3)6.58107 m例例3第13章考点37核反应质能方程必备知识 全面把握核心方法 重点突破 考法6 衰变规律和三种射线 考法7 半衰期 考法8 衰变次数的计算 考法9 核反应方程及核能考法例析 成就能力 题型6 基本概念的考查 题型7 衰变及三种射线 题型8 核反应方程 题型9 核能与质能方程 题型10原子物理与学科内的综合必备知识全面把握u1天然放射现象(1)基本规律较重的原子核(原子序数大于或等于84)普遍有放射性，原子序数小于84的元素，有的也具有放射性元素这种自发地放出射线的现象叫作天然放射现象天然放射现象说明原子核具有复杂结构(2)三种射线u2原子核的衰变(1)原子核衰变指原子核自发地放出某种粒子而转变为新核的过程包括衰变和衰变两种形式在发生、衰变的过程中，由于新核处于不稳定状态，它要通过辐射光子而达到稳定的状态，因此射线总是伴随、衰变而产生(2)半衰期指放射性元素的原子核有半数发生衰变所需要的时间，它是由原子核内部的特性决定的，与原子核所处的物理、化学状态无关用N0、m0分别表示衰变前的原子核数目和质量，N、m分别表示衰变后剩余的原子核的数目和质量，为半衰期，t表示衰变过程所经历的时间，则：(3)其他核反应在核物理学中，原子核在其他粒子的轰击下产生新原子核的过程称为核反应原子核的人工转变就是一种核反应，可以用核反应方程来表示人工转变a概念：原子核在其他粒子的轰击下产生新原子核的过程b三个重要核反应重核的裂变a定义：使重核分裂成中等质量的原子核的核反应，称为裂变b典型裂变 92235U01n 56141Ba3692Kr301n 92235U01n 54139Xe3895Sr201nc链式反应：用中子轰击重核时，重核发生裂变，释放出几个中子，引起其他的重核裂变，从而使裂变不断地进行下去，这就是链式反应，原子弹就是利用链式反应原理d链式反应的条件：铀块的体积大于临界体积轻核的聚变a定义：轻核结合成质量较大的核的过程叫轻核的聚变b条件：使轻核之间的距离达到1015 m的近距离聚变反应需要超高温，因此把聚变反应叫作热核反应c典型聚变：12H13H24He01n.u3核力、结合能(1)核力核子间作用力为短程力作用范围在1.51015 m之内，只在相邻的核子间发生作用，与核子的电性无关(2)结合能核子结合成原子核时放出的能量，或原子核分解成核子时吸收的能量，都叫原子核的结合能原子核的结合能与其核子数之比，称为比结合能比结合能越大，表示原子核中核子结合得越牢固，原子核越稳定(3)质量亏损凡是释放核能的核反应，反应后各原子核(新生核)及微观粒子的质量(即静止质量)之和变小，两者的差值就叫作质量亏损(凡吸收能量的核反应，其生成物质量之和大于反应物质量之和)注意：质量数与质量是两个不同的概念核反应中质量数、电荷数都守恒，但核反应中依然有质量亏损(4)质能方程的含义物体的能量和质量之间存在着简单的正比关系Emc2，物体的能量增大，质量也增大，能量减小，质量也减小核子结合成原子核时出现质量亏损(m)，其能量也要相应地减小，即Emc2.根据1 u相当于931.5兆电子伏(MeV)能量，用核子结合成原子核时质量亏损的原子质量单位(u)乘931.5 MeV，即Em931.5 MeV，可计算释放的核能.考点37核心方法重点突破u考法6衰变规律和三种射线课标全国201435(1)，6分(多选)关于天然放射性，下列说法正确的是()A所有元素都可能发生衰变B放射性元素的半衰期与外界的温度无关C放射性元素与别的元素形成化合物时仍具有放射性D.、和三种射线中，射线的穿透能力最强E一个原子核在一次衰变中可同时放出、和三种射线例例1【解析】并不是所有元素都能发生衰变，A错误；放射性元素的半衰期取决于原子核内部的结构，与外界温度等无关，B正确；放射性元素的放射性来自于原子核内部，与其他元素形成化合物并没有改变其原子核内部结构，所以仍具有放射性，C正确；、和三种射线中，射线能量最高，穿透能力最强，D正确；一个原子核在一次衰变中，要么是衰变，要么是衰变，同时伴随着能量的释放，即射线，E错误【答案】B、C、D例例1u考法7半衰期山东理综201539(1)，6分(多选)14C发生放射性衰变成为14N，半衰期约5 700年已知植物存活期间，其体内14C与12C的比例不变；生命活动结束后，14C的比例持续减少现通过测量得知，某古木样品中14C的比例正好是现代植物所制样品的二分之一下列说法正确的是()A该古木的年代距今约5 700年B12C、13C、14C具有相同的中子数C14C衰变为14N的过程中放出射线D增加样品测量环境的压强将加速14C的衰变例例2【解析】【答案】AC例例2u考法8衰变次数的计算福建四校2016联考天然放射性元素 94239Pu经过_次衰变和_次衰变，最后变成铅的同位素_(填入铅的三种同位素 82206Pb、82207Pb、82208Pb中的一种)例例3【解析】设发生衰变和衰变的次数分别为x、y，最后变成铅的同位素的质量数为m，则2394xm，当x8时，m207；由942xy82可得y4.【答案】8 4 82207Pb例例3u考法9核反应方程及核能课标全国201717，6分大科学工程“人造太阳”主要是将氘核聚变反应释放的能量用来发电氘核聚变反应方程是12H12H23He01n.已知12H的质量为2.013 6 u，23He的质量为3.015 0 u，01n的质量为1.008 7 u，1 u931 MeV/c2.氘核聚变反应中释放的核能约为()A3.7 MeVB3.3 MeVC2.7 MeV D0.93 MeV例例4【解析】反应过程中质量亏损了m22.013 6 u1.008 7 u3.015 0 u0.003 5 u，反应过程中释放的核能E0.003 5931 MeV3.3 MeV，选项B正确，A、C、D错误【答案】B例例4考点37考法例析成就能力u题型6基本概念的考查广东佛山2016联考(多选)在居室装修中经常用到的花岗岩、大理石等装饰材料，都不同程度地含有放射性元素，有些含有铀、钍的花岗岩会释放出、射线，根据有关放射性知识可知，下列说法正确的是()A发生衰变时，生成核与原来的原子核相比，核内质量数减少2B放射性元素与别的元素形成化合物后仍具有放射性C射线是原子的核外电子电离后形成的电子流D在这三种射线中，射线的穿透能力最强，电离能力最弱E升高放射性材料的温度，不能缩短其半衰期例例1【解析】发生衰变时，生成核与原来的原子核相比，核内质量数减少4，选项A错误；放射性元素的放射性与所处的化学状态无关，故与别的元素形成化合物后仍具有放射性，选项B正确；射线是原子核内的中子转化为质子时放出的电子形成的电子流，选项C错误；在这三种射线中，射线的穿透能力最强，电离能力最弱，选项D正确；外部因素不影响放射性材料的半衰期，故升高放射性材料的温度，不能缩短其半衰期，选项E正确【答案】BDE例例1u题型7衰变及三种射线福建理综201430(1)，6分如图，放射性元素镭衰变过程中释放出、三种射线，分别进入匀强电场和匀强磁场中，下列说法正确的是_(填选项前的字母)A表示射线，表示射线B表示射线，表示射线C表示射线，表示射线D表示射线，表示射线例例2【解析】因为射线不带电，所以电场和磁场对其都没有力的作用，表示射线；射线为电子流，带负电，受到电场力向左，受到洛伦兹力向右，代表射线；射线是高速氦核流，带正电，受到的电场力向右，受到的洛伦兹力向左，代表射线，C项正确【答案】C例例2u题型8核反应方程课标全国201635(1)，5分在下列描述核过程的方程中，属于衰变的是_，属于衰变的是_，属于裂变的是_，属于聚变的是_(填正确答案标号)A.614C 714N10eB1532P1632S10eC.92238U 90234Th24He D.714N24He 817O11HE.92235U01n 54140Xe3894Sr201n F13H12H24He01n例例3【解析】(1)A、B是衰变；C是衰变；D是人工转变；E是裂变；F是聚变【答案】CABEF例例3u题型9核能与质能方程江苏物理201512C(2)(3)(2)核电站利用原子核链式反应放出的巨大能量进行发电，92235U是常用的核燃料92235U受一个中子轰击后裂变成 56144Ba和3689Kr两部分，并产生_个中子要使链式反应发生，裂变物质的体积要_(填“大于”或“小于”)它的临界体积(3)取质子的质量mp1.672 61027 kg，中子的质量mn1.674 91027 kg，粒子的质量m6.646 71027 kg，光速c3108 m/s，请计算粒子的结合能(计算结果保留两位有效数字)例例4【解析】(2)由92235U01n56144Ba3689Kr301n可知会产生3个中子，要使裂变持续进行(链式反应)，裂变物质的体积需大于它的临界体积(3)组成粒子的核子与粒子的质量差为m(2mp2mn)m.结合能Emc2，代入数据得E4.31012 J.【答案】(2)3大于(3)4.31012 J例例4u题型10原子物理与学科内的综合静止的放射性原子核A，在匀强磁场中发生衰变，放射出的粒子方向与磁场方向垂直，拍得了如图所示的两个相切的圆形径迹的照片问：(1)A核发生了哪种衰变？(2)、圆所代表的分别是何种核或粒子的径迹？例例5【解析】(1)若为衰变，因粒子带正电，与反冲核具有同种电性，据左手定则可判断出，粒子与新核的径迹为一对外切圆若为衰变，因粒子带负电，与反冲核具有不同的电性，据左手定则可判断出，粒子与新核的径迹应为一对内切圆，如图所示，因此，A核发生了衰变(2)因为新核和粒子在磁场中只受洛伦兹力，它们分别做半径不同的匀速圆周运动由洛伦兹力公式、牛顿第二定律可得R .衰变过程中系统动量守恒，新核和粒子的动量大小相等所以粒子和新核在同一匀强磁场中做圆周运动的半径与带电荷量成反比，即R .因为qq反，所以RR反，即粒子的半径较大，所以图中为粒子的径迹，为新核的径迹【答案】(1)衰变(2)为粒子的径迹，为新核的径迹例例5