2019年高考物理二轮复习 专题六 原子物理与物理学史 第15讲 原子与原子核课件.ppt

专题整合突破 专题六原子物理与物理学史 第15讲原子与原子核 微网构建 一 波粒二象性知识网络 波粒二象性 波粒二象性 二 原子和原子核知识网络 原子和原子核 高考真题 1 2018 全国 17 用波长为300nm的光照射锌板 电子逸出锌板表面的最大初动能为1 28 10 19J 已知普朗克常量为6 63 10 34J s 真空中的光速为3 00 108m s 1 能使锌产生光电效应的单色光的最低频率约为 A 1 1014HzB 8 1014HzC 2 1015HzD 8 1015Hz B B A B 5 2018 天津 5 氢原子光谱在可见光区域内有四条谱线H H H 和H 都是氢原子中电子从量子数n 2的能级跃迁到n 2的能级时发出的光 它们在真空中的波长由长到短 可以判定 A H 对应的前后能级之差最小B 同一介质对H 的折射率最大C 同一介质中H 的传播速度最大D 用H 照射某一金属能发生光电效应 则H 也一定能 A 热点聚焦 一 光电效应 1 在光的照射下物体发射电子的现象 叫做光电效应 2 光电效应的规律 研究发现 光电效应有以下规律 极限频率的存在 各种金属都存在极限频率 0 只有 0才能发生光电效应 与之对应的有极限波长 0 只有 0才能发生光电效应 瞬时性 无论照射光强还是弱 只有超过极限频率 从光照射到有光电子产生 经历的时间不超过10 9s 必乎是瞬时的 热点一光电效应现象及规律 二 光子说光子说的内容是 光是不连续的 是一份一份的 每一份叫做一个光量子 简称光子 光子的能量E跟光的频率 成正比 E h 光子是以电磁波形式存在的一份能量 没有静止质量 爱因斯坦利用光子说解释了光电效应 设每个光子只能被一个电子吸收 一个光子不能被多个电子分开吸收 每个电子每次只能吸收一个光子 一个电子不能同时吸收多个光子 光电效应的物理过程如下 入射光照到金属上 有些光子被电子吸收 有些没有被电子吸收 吸收了光子的电子动能增大 将向各个方向运动 有些电子射出金属表面成为光电子 有些没射出 射出金属表面的电子克服金属中正电荷引力做的功也不相同 只有从金属表面直接飞出的光电子克服正电荷引力做的功最少 飞出时动能最大 如果入射光子的能量比这个功的最小值还小 那就不能发生光电效应 这就解释了极限频率的存在 由于光电效应是由一个光子被一个电子吸收引起的 因此从有光照射到有光电子飞出的时间与照射光的强度无关 几乎是瞬时的 这就解释了光电效应的瞬时性 三 爱因斯坦光电效应方程 1 Ek h W0 Ek是光电子的最大初动能 W0是逸出功 即从金属表面直接飞出的光电子克服正电荷引力所做的功 也就是使电子脱离某种金属所做功的最小值 这个方程和能量守恒定律是完全一致的 2 由于每个光电子从金属中飞出时 克服引力做的功不同 它们的初动能也不同 方程中的W0是逸出功 不是每个电子克服引力做的功 方程中的Ek不是每个光电子的初动能 而是最大初动能 3 从光电效应方程可以看出 极限频率和逸出功间的关系是 h 0 W0 2018 全国 卷高考压轴题 在光电效应实验中 先后用频率相同但光强不同的两束光照射同一个光电管 若实验a中的光强大于实验b中的光强 实验所得光电流I与光电管两端所加电压U间的关系曲线分别以a b表示 则下列图中可能正确的是 典例1 A 光电流恰为零 此时光电管两端加的电压为截止电压 对应的光的频率为截止频率 入射光的频率越高 对应的截止电压U截越大 由于入射光的频率没有变 故截止电压相同 即图线与横轴的交点相同 由于a光的光强大于b光的光强 所以a的饱和电流大于b的饱和电流 故A项符合要求 故B C D错误 方法总结 C 热点二玻尔理论 氢原子能级 5 氢原子还可吸收外来实物粒子的能量而被激发 由于实物粒子的动能可全部或部分地被原子吸收 所以只要入射粒子的能量大于或等于两能级差 均可使原子发生能级跃迁 6 跃迁时电子动能 原子电势能与总能量变化 当轨道半径减小时 库仑引力做正功 原子电势能减小 电子动能增大 原子总能量减小 反之 轨道半径增大时 原子电势能增大 电子动能减小 原子总能量增大 2018 宁夏银川二中高三下学期模拟三试题 图示为氢原子能级示意图 己知大量处于n 2能级的氢原子 当它们受到某种频率的光线照射后 可辐射出6种频率的光子 下面说法中正确的是 典例2 B A n 2能级氢原子受到照射后跃迁到n 5能级B 这6种光子有3种可以让逸出功为10ev的某金属发生光电效应C 频率最高的光子是氢原子从n 3能级跃迁到n 1能级放出的D 波长最大的光子是氢原子从n 4能级跃迁到n 1能级放出的 解析 根据C 6知 n 2能级氢原子受到照射后跃迁到n 4能级 故A错误 从n 4到低能态的跃迁中 其中的4 1 3 1和2 1的跃迁中能级差都大于10eV 则这6种光子有3种可以让逸出功为10eV的某金属发生光电效应 选项B正确 因4 1的能级差最大 则频率最高的光子是氢原子从n 4能级跃迁到n 1能级放出的 故C错误 4 3的能级差最小 辐射光子的频率最小 波长最长 则波长最长的光子是氢原子从n 4能级跃迁到n 3能级放出的 故D错误 故选B 类题演练2 2018 陕西省师大附中二模 子与氢原子核 质子 构成的原子称为 氢原子 hydrogenmuonatom 它在原子核物理的研究中有重要作用 图为 氢原子的能级示意图 假定光子能量为E的一束光照射容器中大量处于n 2能级的 氢原子 氢原子吸收光子后 发出频率为 1 2 3 4 5和 6的不同频率光 且频率依次增大 则E等于 A h 3 1 B h 5 6 C h 3D h 4 C 1 衰变及核反应方程的书写和核能的计算 1 原子核的衰变 衰变实质 衰变是原子核中的2个质子和2个中子结合成一个氦核并射出 衰变是原子核中的中子转化为一个质子和一个电子 再将电子射出 衰变伴随着 衰变或 衰变同时发生 不改变原子核的质量数与电荷数 以光子形式释放出衰变过程中产生的能量 衰变的快慢由原子核内部因素决定 跟原子所处的物理 化学状态无关 半衰期是统计规律 对个别 少数原子无意义 热点三核反应和核能的计算 2 核反应方程的书写 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 核反应方程遵循质量数 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 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 3 核能的计算方法 根据爱因斯坦质能方程 用核反应的质量亏损的千克数乘以真空中光速c的平方 即 E mc2 J 根据1原子质量单位 u 相当于931 5兆电于伏 MeV 能量 用核反应的质量亏损的原子质量单位数乘以931 5MeV 即 E m 931 5 MeV 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 典例3 BC A