高考物理二轮复习 专题19 近代物理课件.ppt

1 专题19近代物理 考点70光电效应波粒二象性 考点71原子结构氢原子光谱分析 考点72天然放射现象核反应核能 2 1 光电效应现象中的几个概念 1 光电效应 在光的照射下金属发射电子的现象叫做光电效应 发射出来的电子叫做光电子 2 极限频率 能使某种金属发生光电效应的最小频率叫做该种金属的极限频率 3 逸出功 电子从金属中逸出所需做功的最小值叫做该金属的逸出功 4 遏止电压 使光电流减小到零的反向电压称为遏止电压 5 光子说 在空间传播的光不是连续的 而是一份一份的 每一份叫做一个光量子 简称光子 光子的能量E h 2 光电效应方程 Ek h W0 Ek为光电子的最大初动能 为入射光的频率 W0为金属的逸出功 考点70光电效应波粒二象性 3 考法1对光电效应相关知识点的考查 光电效应是证明光具有粒子性的一个典型现象 爱因斯坦的光量子理论成功地解释了光电效应现象及其规律 在高考中 光电效应是高考的热点 纵观近几年的高考 对光电效应的考查 几乎涵盖了课本中提到的所有现象和规律 包括对课本中插图的考查 解决这类问题需要掌握光电效应现象及其规律 理解光电效应曲线 熟练应用光电效应方程求解有关问题 考点70光电效应波粒二象性 4 1 对光电效应实验规律的考查 1 任何一种金属 都有一个极限频率 入射光的频率必须大于这个极限频率 才能产生光电效应 低于这个频率的光不能产生光电效应 所以判断光电效应是否发生应该比较题目中给出的入射光频率和对应金属的极限频率的大小 2 光电子的最大初动能与入射光的强度无关 只随着入射光频率的增大而增大 3 入射光照射到金属上时 光电子的发射几乎是瞬时的 一般不超过10 9s 4 当入射光的频率大于极限频率时 光电流的强度与入射光的强度成正比 考点70光电效应波粒二象性 5 2 对爱因斯坦光电效应方程的考查在光电效应中 金属中的电子吸收一个光子获得的能量是h 这些能量的一部分用来克服金属的逸出功W0 剩下的表现为逸出后的电子的初动能 方程Ek h W0 式中W0为金属的逸出功 Ek为电子的最大初动能 若金属极限频率为 0 则金属的逸出功W0 h 0 爱因斯坦光电效应方程能解释光电效应现象规律 考点70光电效应波粒二象性 6 考点70光电效应波粒二象性 7 3 光电效应实验光电效应是一个实验规律 利用光电管可作出光电流I与电压U的关系曲线 从金属板飞出的光电子到达阳极 回路中便产生光电流 如图所示电路 随着所加正向电压的增大 光电流趋于一个饱和值 这个饱和值就是饱和光电流 返回专题首页 考点70光电效应波粒二象性 8 考点71原子结构氢原子光谱分析 1 卢瑟福的核式结构学说 在原子的中心有一个很小的核 叫原子核 原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在原子核里 带负电的电子在核外空间绕核旋转 2 玻尔理论 三点假设 1 电子绕核运行的可能轨道是不连续的 各可能轨道的半径rn r1 n2 n 1 2 3 基态轨道半径为r1 2 原子只能处于一系列不连续的 稳定的能量状态 定态 其总能量En 包括动能和电势能 与基态总能量的关系为En E1 n2 n 1 2 3 9 3 原子在两个定态之间跃迁时 将辐射 或吸收 一定频率的光子 光子的能量为h E初 E末 若E初 E末辐射光子 若E初 E末吸收光子 3 氢原子的能级图 原子在各个定态时的能量值称为原子的能级 它对应电子在各条可能轨道上运动时的能量En 包括动能和势能 En E1 n2 n 1 2 3 E1代表电子在第一条可能轨道上运动时的能量 E1 13 6eV 如图为氢原子能级示意图的一部分 考点71原子结构氢原子光谱分析 10 考法2原子结构氢原子光谱分析 原子结构模型和玻尔理论是研究原子物理的基础 每年高考都会考查此方面的内容 试题难度不大 主要是直接考查考生的记忆和理解能力 题目涉及对物理学史 原子的核式结构理论 粒子散射实验的实验结论的认识等知识 其中氢原子的能级和跃迁问题是高考对原子物理考查的重点 解决该部分问题时要掌握以下要点 方法和技巧 1 原子的核式结构学说及对 粒子散射现象的解释 1 粒子散射实验 用 粒子轰击金箔 绝大多数 粒子穿过金箔后仍沿原来方向前进 少数粒子却发生了较大的偏转 极少数粒子偏转角度超过了90 有的甚至被弹回 偏转角度几乎达到180 考点71原子结构氢原子光谱分析 11 2 核式结构学说对散射现象的解释 由于原子的全部正电荷都集中在原子核里 当 粒子与核十分接近时 会受到很大的库仑斥力而发生大角度偏转 但因为原子内部大部分是空的 核又很小 所以 粒子穿过原子时靠近核的机会很小 绝大多数 粒子离核较远 受到的库仑斥力小 基本上沿直线前进 极少数 粒子离核较近 发生大角度偏转 2 氢原子的能级跃迁问题 1 氢原子能量 氢原子在各个不同的能量状态对应不同的电子轨道 电子绕核做圆周运动的动能和系统的电势能之和即为原子的能量 即En Ekn Epn 电子绕核做圆周运动由库仑力提供向心力 考点71原子结构氢原子光谱分析 12 电子的动能 系统的电势能变化根据库仑力做功来判断 靠近核 库仑力对电子做正功 系统电势能减小 远离核 库仑力对电子做负功 系统电势能增大 2 氢原子在跃迁时辐射或吸收光子的频率或波长的计算 首先由能级的高低或轨道半径的大小确定是吸收还是放出光子 然后由玻尔理论Em En h 或Em En 求频率 或波长 3 辐射的光谱条数 一个氢原子核外只有一个电子 在一次跃迁时只能辐射或吸收一个光子 因而只能辐射或吸收某一特定频率的光谱 一个氢原子处于量子数为n的激发态时 可辐射的光谱条数为N n 1 而一群氢原子处于量子数为n的激发态时 由于向各个低能级跃迁的可能性均存在 因此可辐射的光谱条数为 考点71原子结构氢原子光谱分析 13 4 吸收能量的选择性用光子激发引起原子跃迁跟用电子碰撞引起原子跃迁不同 若是在光子的激发下引起原子的跃迁 则要求光子的能量必须等于原子的某两个能级的能量差 能量不等于两能级的能量差的光子不能被原子吸收而使其发生跃迁 若是在电子的碰撞下引起原子的跃迁 则要求电子的能量必须大于或等于原子的某两个能级的能量差 大于该能量差的剩余部分保留为电子的动能 若要使氢原子电离 只要光子能量大于或等于电离能即可 大于电离能的部分 成为逸出电子的初动能 返回专题首页 考点71原子结构氢原子光谱分析 14 考点72天然放射现象核反应核能 1 四种核反应 1 衰变 放射性元素的原子核自发放出某种粒子后变成新的原子核的变化 衰变 衰变 2 原子核的人工转变 原子核在其他粒子的轰击下产生新原子核的过程叫人工转变核反应 3 裂变 一个重核分裂成两个中等质量的核的反应过程叫裂变 4 聚变 两个轻核结合成质量较大的核的过程叫核的聚变 15 2 半衰期放射性元素的原子核有半数发生衰变所需要的时间 用T表示 即 t表示经历的时间 半衰期由核内部本身因素决定 跟原子所处的物理状态或化学状态无关 3 质能方程 1 一定的质量m总是跟一定的能量对应 即E mc2 2 核子在结合成原子核时的总质量减少了 相应的总能量也要减少 根据能量守恒定律 减少的这部分能量不会凭空消失 它要在核子结合过程中释放出去 E mc2 考点72天然放射现象核反应核能 16 原子物理包括两大部分内容 原子结构和原子核 前者研究原子核外电子的分布及跃迁规律 后者研究核的组成及其变化规律 这部分内容是高考命题热点 高考题目几乎每年都有 多以选择题形式出现 解决该部分问题时要掌握以下要点 方法和技巧 考法3天然放射现象 三种射线的成分和性质 考点72天然放射现象核反应核能 17 考法4核反应类型及核反应方程的书写 1 四种核反应类型的区分与典例 考点72天然放射现象核反应核能 18 考点72天然放射现象核反应核能 19 2 书写核反应方程注意事项 1 必须遵守电荷数守恒和质量数守恒规律 有的核反应方程还要考虑能量守恒定律 例如裂变和聚变方程常含能量项 2 方程中的箭头 表示核反应进行的方向 不要把箭头写成等号 3 写核反应方程必须有实验依据 决不能毫无根据地编造 3 确定衰变次数的方法因为 衰变对质量数无影响 先由质量数的改变确定 衰变的次数 然后再根据衰变规律确定 衰变的次数 考点72天然放射现象核反应核能 20 考法5对质能方程的理解和应用 1 应用质能方程解题的流程图 考点72天然放射现象核反应核能 21 2 对质能方程的理解 1 物体的质量包括静止质量和运动质量 质量亏损指的是静止质量的减少 减少的静止质量转化为和辐射能量有关的运动质量 2 质量亏损并不是这部分质量消失或转变为能量 只是静止质量的减少 3 在核反应中仍然遵循质量守恒定律和能量守恒定律 4 质量只是物体具有能量多少及能量转变多少的一种量度 3 原子质量单位 在原子核物理学中 核子与核的质量通常都是用原子质量单位 u 表示 1u 1 660566 10 27kg 而核能通常用兆电子伏表示 按质能方程可以求出1u的质量亏损所释放的能量为 E mc2 931 5MeV 考点72天然放射现象核反应核能 22 返回专题首页 考点72天然放射现象核反应核能