1、2017屆高考二輪專題八 波粒二象性 原子和原子核學(xué)習(xí)目標(biāo)1、掌握光電效應(yīng)與光的粒子性2、掌握原子能級躍遷和原子核的衰變規(guī)律3、學(xué)會(huì)核反應(yīng)方程的書寫、質(zhì)量虧損和核能的計(jì)算知識(shí)梳理1.氫原子能級圖(1)能級圖如圖所示.知識(shí)梳理衰變類型衰變衰變衰變方程衰變實(shí)質(zhì)2個(gè)質(zhì)子和2個(gè)中子結(jié)合成一整體射出中子轉(zhuǎn)化為質(zhì)子和電子衰變規(guī)律電荷數(shù)守恒、_守恒2.原子核的衰變質(zhì)量數(shù)知識(shí)梳理3.核能(1)原子核的結(jié)合能：克服核力做功，使原子核分解為單個(gè)核子時(shí)吸收的能量，或若干單個(gè)核子在核力的作用下結(jié)合成原子核時(shí)放出的能量.(2)質(zhì)量虧損：組成原子核的核子的質(zhì)量與原子核的質(zhì)量之差，注意質(zhì)量數(shù)與質(zhì)量是兩個(gè)不同的概念.(3)質(zhì)

2、能方程：emc2，即一定的能量和一定的質(zhì)量相聯(lián)系，物體的總能量與它的質(zhì)量成正比.4.光電效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)規(guī)律(1)任何一種金屬都有一個(gè)_，入射光的頻率必須大于這個(gè)頻率，才能產(chǎn)生光電效應(yīng).極限頻率知識(shí)梳理(2)光電子的最大初動(dòng)能與入射光的強(qiáng)度無關(guān)，只隨入射光的_增大而增大.(3)入射光照射到金屬板上時(shí)，光電子的發(fā)射幾乎是瞬時(shí)的，一般不會(huì)超過109s.(4)當(dāng)入射光的頻率大于極限頻率時(shí)，光電流的強(qiáng)度與入射光的強(qiáng)度成_比.5.光電效應(yīng)方程(1)光電子的最大初動(dòng)能跟入射光子的能量h和逸出功w0的關(guān)系為： mv2hw0.(2)極限頻率c .21hw0頻率正難點(diǎn)突破高考題型1光電效應(yīng)與光的粒子性1.處理光電效應(yīng)

3、問題的兩條線索一是光的頻率，二是光的強(qiáng)度，兩條線索對應(yīng)的關(guān)系是：(1)光子頻率高光子能量大產(chǎn)生光電子的最大初動(dòng)能大.(2)光強(qiáng)光子數(shù)目多發(fā)射光電子數(shù)多光電流大.2.愛因斯坦光電效應(yīng)方程ekhw0的研究對象是金屬表面的電子，光電子的最大初動(dòng)能隨入射光頻率的增大而增大(如圖所示)，直線的斜率為h，直線與軸的交點(diǎn)的物理意義是極限頻率c，直線與ek軸交點(diǎn)的物理意義是逸出功的負(fù)值.難點(diǎn)突破【例1】(多選)(2016 全國乙卷 35(1)改編)現(xiàn)用某一光電管進(jìn)行光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)，當(dāng)用某一頻率的光入射時(shí)，有光電流產(chǎn)生.下列說法正確的是()a.保持入射光的頻率不變，入射光的光強(qiáng)變大，飽和光電流變大b.入射光的頻率

4、變高，飽和光電流變大c.入射光的頻率變高，光電子的最大初動(dòng)能變大d.保持入射光的光強(qiáng)不變，不斷減小入射光的頻率，始終有光電流產(chǎn)生典例精析難點(diǎn)突破【解析】在發(fā)生光電效應(yīng)時(shí)，飽和光電流大小由光照強(qiáng)度來決定，與頻率無關(guān)，光照強(qiáng)度越大飽和光電流越大，因此a正確，b錯(cuò)誤；根據(jù)ekhw0可知，對于同一光電管，逸出功w0不變，當(dāng)頻率變高時(shí)，最大初動(dòng)能ek變大，因此c正確；由光電效應(yīng)規(guī)律可知，當(dāng)頻率低于截止頻率時(shí)無論光照強(qiáng)度多大，都不會(huì)有光電流產(chǎn)生，因此d錯(cuò)誤.【答案】ac難點(diǎn)突破1、(多選)在光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)中，用同一種單色光，先后照射鋅和銀的表面，都能產(chǎn)生光電效應(yīng).對于這兩個(gè)過程，下列四個(gè)物理量中，一定不同的

5、是()a.遏制電壓 b.飽和光電流c.光電子的最大初動(dòng)能 d.逸出功高考預(yù)測【答案】acd難點(diǎn)突破高考題型2原子結(jié)構(gòu)和能級躍遷1.湯姆孫發(fā)現(xiàn)了電子，密立根測出了電子的電荷量，盧瑟福根據(jù)粒子散射實(shí)驗(yàn)構(gòu)建了原子的核式結(jié)構(gòu)模型.玻爾提出的原子模型很好地解釋了氫原子光譜的規(guī)律.盧瑟福用粒子轟擊氮核實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)了質(zhì)子，查德威克用粒子轟擊鈹核發(fā)現(xiàn)了中子.貝可勒爾發(fā)現(xiàn)了天然放射現(xiàn)象，揭示了原子核是有結(jié)構(gòu)的.居里夫婦首次發(fā)現(xiàn)了放射性同位素.2.原子的核式結(jié)構(gòu)模型(1)在原子的中心有一個(gè)體積很小、帶正電荷的核，叫做原子核，而電子在核外繞核運(yùn)動(dòng)；(2)原子的全部正電荷和幾乎全部的質(zhì)量都集中在原子核上，帶負(fù)電的電子在核

6、外空間繞核旋轉(zhuǎn). 難點(diǎn)突破3.能級和能級躍遷：(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)rnn2r1(n1,2,3，)(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)en (n1,2,3，)(3)吸收或輻射能量量子化原子在兩個(gè)能級之間躍遷時(shí)只能吸收或輻射一定頻率的光子，該光子的能量由前后兩個(gè)能級的能量差決定，即hemen(mn).21ne難點(diǎn)突破【例2】 (多選)如圖所示為氫原子的能級圖.用光子能量為13.06 ev的光照射一群處于基態(tài)的氫原子，下列說法正確的是()a.氫原子可以輻射出連續(xù)的各種波長的光b.氫原子可能輻射出10種不同波長的光c.氫原子從n4的能級向n3的能級躍遷時(shí)輻射

7、 光的波長最短d.輻射光中，光子能量為0.31 ev的光波長最長 典例精析難點(diǎn)突破【解析】氫原子只能輻射出不連續(xù)的幾種波長的光.故a錯(cuò)誤；從n5能級躍遷到n1能級輻射的光子能量最大，波長最短.故c錯(cuò)誤；從n5能級躍遷到n4能級輻射的光子能量最小，波長最長.光子能量為e5e40.54(0.85) ev0.31 ev.故d正確.【答案】bd難點(diǎn)突破高考預(yù)測2、(多選)下列的若干敘述中，正確的是()a.黑體輻射電磁波的強(qiáng)度只與黑體的溫度有關(guān)b.對于同種金屬產(chǎn)生光電效應(yīng)時(shí)，逸出光電子的最大初動(dòng)能與照射光的頻率成線性關(guān)系c.一塊純凈的放射性元素的礦石，經(jīng)過一個(gè)半衰期以后，它的總質(zhì)量僅剩下一半d.按照玻爾

8、理論，氫原子核外電子從半徑較小的軌道躍遷到半徑較大的軌道時(shí)，電子的動(dòng)能減小，原子的能量也減小了難點(diǎn)突破【解析】由黑體輻射規(guī)律可知，輻射電磁波的強(qiáng)度按波長的分布只與黑體的溫度有關(guān)，故a正確；根據(jù)光電效應(yīng)方程ekhw0可知，逸出光電子的最大初動(dòng)能ek與照射光的頻率成線性關(guān)系，故b正確；經(jīng)過一個(gè)半衰期以后，有一半的質(zhì)量發(fā)生衰變，但產(chǎn)生新核，故c錯(cuò)誤；氫原子核外電子從半徑較小的軌道躍遷到半徑較大的軌道時(shí)，庫侖力對電子做負(fù)功，所以動(dòng)能變小，電勢能變大(動(dòng)能轉(zhuǎn)為電勢能)，而因?yàn)槲樟斯庾?，總能量變?故d錯(cuò)誤.【答案】ab難點(diǎn)突破高考題型3核反應(yīng)和核能的計(jì)算1.射線、射線、射線之間的區(qū)別名稱射線射線射線實(shí)

9、質(zhì)氦核流電子流光子速度約為光速的1/10約為光速的99%光速電離作用很強(qiáng)較弱很弱貫穿能力很弱較強(qiáng)最強(qiáng)難點(diǎn)突破2.核反應(yīng)、核能、裂變、輕核的聚變(1)在物理學(xué)中，原子核在其他粒子的轟擊下產(chǎn)生新原子核的過程，稱為核反應(yīng).核反應(yīng)方程遵循質(zhì)量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒的規(guī)律.(2)質(zhì)能方程：一定的能量和一定的質(zhì)量相聯(lián)系，物體的總能量和它的質(zhì)量成正比，即emc2或emc2.(3)把重核分裂成質(zhì)量較小的核，釋放出核能的反應(yīng)，稱為裂變；把輕核結(jié)合成質(zhì)量較大的核，釋放出核能的反應(yīng)，稱為聚變.(4)核能的計(jì)算：emc2，其中m為核反應(yīng)方程中的質(zhì)量虧損；em931.5 mev，其中質(zhì)量虧損m以原子質(zhì)量單位u為單位.難點(diǎn)突

10、破難點(diǎn)突破典例精析【例3】(2016 全國甲卷 35(1)在下列描述核過程的方程中，屬于衰變的是_，屬于衰變的是_，屬于裂變的是_，屬于聚變的是_.(填正確答案標(biāo)號(hào))難點(diǎn)突破【答案】 c a、b e f難點(diǎn)突破3、(多選)下列說法中正確的是()a.質(zhì)子與中子結(jié)合成氘核的過程中需要吸收能量c.射線是原子核外電子掙脫原子核的束縛后而形成的電子流d.放射性元素的半衰期是指大量該元素的原子核中有半數(shù)發(fā)生衰變所需要的時(shí)間高考預(yù)測難點(diǎn)突破【解析】質(zhì)子與中子結(jié)合成氘核有質(zhì)量虧損，釋放能量，故a錯(cuò)誤；核反應(yīng)方程遵循質(zhì)量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒，故b正確；射線是原子核中的中子轉(zhuǎn)化為質(zhì)子時(shí)產(chǎn)生的，故c錯(cuò)誤；放射性元素的半衰期是指大量該元素的原子核中有半數(shù)發(fā)生