2019届高考物理二轮专题复习专题七原子与原子核课件.ppt

1、专题七 原子与原子核,高考领航,真题剖析,备考跨越,高考领航 过真题 做笔记,真题在线,1.(2018全国卷,17)用波长为300 nm的光照射锌板,电子逸出锌板表面的最大初动能为1.2810-19 J.已知普朗克常量为6.6310-34 Js,真空中的光速为3.00108 ms-1.能使锌产生光电效应的单色光的最低频率约为( ) A.11014 Hz B.81014 Hz C.21015 Hz D.81015 Hz,B,内容排查: 光电效应方程 极限频率 心得笔记:,B,内容排查: 核反应方程的书写规律,心得笔记:,B,解析:氘核聚变反应中亏损的质量m=2.013 6 u2-3.015 0

2、u-1.008 7 u =0.003 5 u,释放的核能E=0.003 5931 MeV3.3 MeV,选项B正确.,内容排查: 爱因斯坦质能方程,心得笔记:,4.(2018天津卷,1)国家大科学工程中国散裂中子源(CSNS)于2017年8月28日首次打靶成功,获得中子束流,可以为诸多领域的研究和工业应用提供先进的研究平台.下列核反应中放出的粒子为中子的是( ),B,内容排查: 动量守恒定律 半衰期 质量亏损,心得笔记:,5.(2018江苏卷,12C)已知A和B两种放射性元素的半衰期分别为T和2T,则相同质量的A和B经过2T后,剩有的A和B质量之比为( ) A.14 B.12 C.21 D.4

3、1,B,内容排查: 衰变剩余质量的计算,心得笔记:,真题剖析 析真题 得技法,考向一 光电效应与光的粒子性,【典例1】 (2018贵州黔东南二模)如图所示电路可研究光电效应规律.图中标有A和K的为光电管,其中A为阳极,K为阴极.理想电流表可检测通过光电管的电流,理想电压表用来指示光电管两端的电压.现接通电源,用光子能量为10.5 eV的光照射阴极K,电流表中有示数,若将滑动变阻器的滑片P缓慢向右滑动,电流表的读数逐渐减小,当滑至某一位置时电流表的读数恰好为零,读出此时电压表的示数为6.0 V,现保持滑片P位置不变,以下判断错误的是( ) A.光电管阴极材料的逸出功为4.5 eV B.若增大入射

4、光的强度,电流表的读数为零 C.若用光子能量为12 eV的光照射阴极K,光电子的最大初动能一定变大 D.若用光子能量为9.5 eV的光照射阴极K,同时把滑片P向左移动少许,电流表的读数一定不为零,D,审题突破,解析:该装置所加的电压为反向电压,发现当电压表的示数大于或等于6.0 V时,电流表示数为0,知道光电子的最大初动能为6.0 eV,根据光电效应方程Ekm=h-W0,W0=10.5 eV-6.0 eV=4.5 eV,故A正确;现保持滑片P位置不变,增大光的强度时仍然发生了光电效应,但光电子的最大初动能不变,所以不会有电流流过电流表,故B正确;若用光子能量为12 eV的光照射阴极K,入射光的

5、频率增大,根据光电效应方程可知,光电子的最大初动能一定增大,故C正确;改用能量为9.5 eV的光子照射,入射光的频率减小,根据光电效应方程可知,光电子的最大初动能一定减小,此时的遏止电压小于6 V,若把滑片P向左移动少许时,电子可能仍然不能到达A极,所以电流表的读数可能为零,故D 错误.,规律总结,1.光电效应的研究思路 (1)两条线索,(2)两条对应关系:2.爱因斯坦光电效应方程Ek=h-W0的研究对象是金属表面的电子,意义是说,光电子的最大初动能随入射光频率的增大而增大(如图所示),直线的斜率为h,直线与轴的交点的物理意义是截止频率c,直线与Ek轴交点的物理意义是逸出功的负值.,光强强,光

6、子数目多,发射光电子多,光电流大,光子频率高,光电子能量大,光电子的最大初动能大,【预测练1】 (2018广西桂林三模)某金属在光的照射下产生光电效应,其遏止电压Uc与入射光频率的关系图像如图所示.则由图像可知( )A.入射光频率越大,该金属的逸出功越大 B.入射光的频率越大,则遏止电压越大 C.由图可求出普朗克常量h= D.光电子的最大初动能与入射光的频率成正比,B,【预测练2】 (2018北京大学附中三模)在光电效应实验中,小明同学用同一实验装置如图(a)在甲、乙、丙三种光的照射下得到了三条电流表与电压表读数之间的关系曲线,如图(b)所示.则下列说法中正确的是( ) A.乙光的频率小于甲光

7、的频率 B.甲光的波长大于丙光的波长 C.丙光的光子能量小于甲光的光子能量 D.乙光对应的光电子最大初动能小于丙光的光电子最大初动能,B,解析:乙丙两种光的遏止电压相等,且大于甲光的遏止电压,根据Ekm=eUc,知乙丙两光照射产生光电子的最大初动能相等,大于甲光照射产生光电子的最大初动能.根据光电效应方程Ekm=h-W0,知乙丙两光的频率相等,大于甲光的频率.所以乙丙两光的光子能量相等大于甲光的光子能量.甲光频率小,则波长长.故B正确,A,C,D错误.,【预测练3】(2018吉林长春三模)在研究光电效应的实验中,从甲、乙两种金属中飞出光电子的最大初动能Ek与入射光频率的关系如图所示,则下列说法

8、正确的是( )A.两条图线与横轴的夹角和一定不相等 B.若增大入射光频率,则遏止电压Uc随之增大 C.某一频率的光可以使甲金属发生光电效应,则一定能使乙金属发生光电 效应 D.若不改变入射光频率,增加入射光的强度,则光电子的最大初动能将增大,B,考向二 原子结构和能级跃迁,【典例2】 (2018贵州遵义二模)如图所示为氢原子的能级示意图,一群氢原子处于n=3的激发态,在向较低能级跃迁的过程中向外放出光子,用这些光照射逸出功为2.49 eV的金属钠,说法正确的是( ) A.这群氢原子能发出三种频率不同的光,其中从n=3跃迁到n=2所发出的光波长最短 B.这群氢原子能发出两种频率不同的光,其中从n

9、=3跃迁到n=1所发出的光频率最小 C.金属钠表面所发出的光电子的最大初动能为9.60 eV D.金属钠表面所发出的光电子的最大初动能为11.11 eV,C,解析:一群氢原子处于n=3的激发态,可能放出3种不同频率的光子,从n=3跃迁到n=1辐射的光子频率最大,波长最短,故A,B错误.从n=3跃迁到n=1辐射的光子能量最大,为12.09 eV.则光电子的最大初动能Ekm=h-W0= (12.09-2.49) eV=9.60 eV,故C正确,D错误.,【拓展变式】 在“典例2”中,假若一个处于n=3的激发态氢原子向较低能级跃迁的可能情况是怎样的?最多有几种不同频率的光子?,解析:一个处于n=3的

10、激发态氢原子向较低能级跃迁时,可能情况是3到2,2再到1;或者3到1.产生不同频率的光子是一种或两种,最多有两种. 答案:3到2,2再到1;或者3到1.两种,规律总结,1.原子结构的认识历程,2.对跃迁的理解 (1)氢原子从低能级向高能级跃迁:吸收一定频率的光子,当光子的能量满足h=E末- E初时,才能被某一个原子吸收,否则不吸收. (2)氢原子从高能级向低能级跃迁:以光子的形式向外辐射能量,所辐射的光子能量恰等于发生跃迁时两能级间的能量差. (3)电离:当光子能量大于等于原子所处的能级的能量值的绝对值时,也可以被氢原子吸收,使氢原子电离,多余的能量作为电子的初动能. (4)光谱线条数:一群氢

11、原子处于量子数为n的激发态时,可能辐射出的光谱线条数为N= . (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,均可使氢原子跃迁.,【预测练4】 氦氖激光器能产生三种波长的激光,其中两种波长分别为1= 0.632 8 m,2=3.39 m.已知波长为1的激光是氖原子在能级间隔为E1 =1.96 eV的两个能级之间跃迁产生的.用E2表示产生波长为2的激光所对应的跃迁的能级间隔,则E2的近似值为( ) A.10.50 eV B.0.98 eV C.0.53 eV D.0.37 eV,D,【预测练5】 (多选)用大

12、量具有一定能量的电子轰击大量处于基态的氢原子,观测到了一定数目的光谱线.调高电子的能量再次进行观测,发现光谱线的数目比原来增加了5条.用n表示两次观测中最高激发态的量子数n之差,E表示调高后电子的能量.根据氢原子的能级图可以判断,n和E的可能值为( )A.n=1,13.22 eVE13.32 eV B.n=2,13.22 eVE13.32 eV C.n=1,12.75 eVE13.06 eV D.n=2,12.75 eVE13.06 eV,AD,考向三 核反应和核能的计算,C,规律总结 1.四种核反应,2.半衰期 (1)特点:由原子核本身决定,与原子所处的化学状态和外部环境无关.,(3)适用条

13、件:大量原子核.,3.核能的理解与计算 (1)比结合能越大,原子核中核子结合得越牢固. (2)到目前为止,核能发电还只停留在利用裂变核能发电. (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. 根据1原子质量单位(u)相当于931.5兆电子伏(MeV)能量,用核反应的质量亏损的原子质量单位数乘以931.5 MeV,即E=m931.5 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.,B,B,【预测练8】 (2018山东临沂三模)下列说法正确的是( ) A.某原子核发生了衰变,说明该原子核

14、中有电子 B.放射性元素一次衰变能同时产生射线和射线 C.放射性元素发生衰变,产生的新核的化学性质不变 D.比结合能越大,原子核中核子结合得越牢固,原子核越稳定,D,解析:衰变是中子转变成质子而放出的电子,所以某原子核发生了衰变,不能说明该原子核中有电子,故A错误;放射性元素一次衰变不可能同时产生射线和射线,只可能同时产生射线和射线或射线和射线,故B错误;放射性元素发生衰变,电荷数少2,原子序数发生改变,化学性质改变,故C错误;比结合能是原子的结合能与核子数之比,比结合能越大,原子核中的核子结合得越牢固,原子核越稳定,故D正确.,备考跨越 构网络 练培优,网络构建,培优精练,【培优练1】 (2

15、018江苏二模)(多选)关于下列四幅图的说法,正确的是( ),BC,A.图(甲)中放射源放出的三种射线是由同一种元素的原子核释放的 B.图(乙)中用紫外光灯照射与验电器相连的锌板,锌板和验电器均带正电 C.图(丙)为黑体辐射规律,普朗克提出能量子概念成功解释了这个规律 D.图(丁)中电子束通过铝箔后的衍射图样说明电子具有粒子性,解析:一个原子核在一次衰变中不可能同时放出,和三种射线,故A错误;用紫外光灯照射与验电器相连的锌板,发生光电效应,电子逃出,此时锌板和验电器均带正电,故B正确;为了解释黑体辐射规律,普朗克提出电磁辐射的能量是量子化的,故C正确;电子束通过铝箔后的衍射图样说明电子具有波动性,并不是粒子性,故D错误.,ABD,【培优练3】 (2018福建宁德质检)氢原子能级图如图所示,用大量处于n=2能 级的氢原子跃迁到基态时,发射出的光照射光电管阴极K,测得光电管电流的遏 止电压为7.6 V,已知普朗克常量h=6.6310-34 Js,电子电荷量e=-1.610-19 C, 下列判断正确的是( )A.电子从阴极K表面逸出的最大初动能为2.6 eV B.阴极K材料的逸出功为7.6 eV C.阴极K材料的极限频率为6.271014 Hz D.氢原子从n=4跃迁到n=2能级,发射出的光照射该光电管阴极K时能发生光电 效应,C,