1、1专题七 近代物理初步一、主干知法必记1.氢原子光谱(1)氢原子光谱线是最早发现并进行研究的光谱线,这些光谱线可用一个统一的公式表示:=R1 (1m2-1n2)式中:m=1,2,3,对每一个 m,有 n=m+1,m+2,m+3,构成一个谱线系R=1.10107 m-1(里德伯常量)。(2)巴耳末系:巴耳末系是氢原子光谱在可见光区的谱线,其公式: =R (n=3,4,)。1 (122-1n2)2.氢原子的能级结构、能级公式(1)玻尔理论轨道量子化:电子绕核运动的轨道是不连续的。能量量子化:原子只能处于一系列不连续的能量状态中。能量最低的状态叫基态,其他状态叫激发态。跃迁假说:原子从一种定态跃迁到
2、另一种定态要辐射(或吸收)一定频率的光子,即 h=E m-En(mn)。(2)氢原子的能级和轨道半径氢原子的能级公式:E n= E1(n=1,2,3,),其中 E1为基态能量,E 1=-13.6 eV。1n2氢原子的半径公式:r n=n2r1(n=1,2,3,),其中 r1为基态半径,r 1=0.5310-10 m。氢原子的能级图,如图所示。3.放射性、原子核的衰变、半衰期(1)放射性物质放出的射线有: 射线、 射线、 射线。2(2)半衰期是表征放射性元素大量原子核衰变快慢的物理量,是一种统计规律。半衰期对于少量原子核是无意义的。用 表示半衰期,m 表示某时刻放射性元素的质量,则经过时间 t,
3、剩下的该放射性元素的质量 m 余 =m 。(12)t/4.核力、核反应方程(1)人工转变的典型方程:卢瑟福发现质子N He O H 147 +42 178 +11查德威克发现中子He Be C n 42 +94 126 +10约里奥居里夫妇发现放射性同位素,同时发现正电子Al He P n P Si e 2713 +42 3015+10 3015 3014 +01(2)衰变典型方程:U Th He 23892 23490 +42Th Pa e 23490 23491 + 0-1(3)核力的特点:核力是强相互作用力,在它的作用范围内核力比库仑力大得多。核力是短程力,作用范围在 1.510-15
4、m 之内。每个核子只跟相邻的核子发生核力作用,这种性质称为核力的饱和性。无论是质子间、中子间、质子和中子间均存在核力。5.结合能、质量亏损(1)结合能:由于核力的存在,核子结合成原子核时要放出一定的能量,原子核分解成核子时,要吸收同样多的能量,这就是原子核的结合能。(2)质量亏损:组成原子核的核子的总质量与原子核的质量之差叫核的质量亏损。(3)质能方程:E=mc 2;E=mc 2。6.光电效应(1)光电效应的规律任何一种金属都有一个极限频率 c,入射光的频率必须大于或者等于 c,才能发生光电效应。光电子的最大初动能与入射光的强度无关,与入射光的频率有关。3光电效应几乎是瞬时的,发生的时间一般不
5、超过 10-9 s。发生光电效应时,饱和电流与入射光强度成正比。(2)爱因斯坦的光电效应方程: mv2=h-W 0或 Ek=h-W 0,其中 h 为普朗克常量,h=6.6310 -34 12Js。二、易错知识点拨1.在氢原子跃迁中,混淆一个和一群处于激发态的氢原子发出的频率。2.研究能级跃迁问题时,将光子和实物粒子混淆。3.对半衰期的统计规律不理解。4.书写核反应方程时误将“”写成“=”。5.混淆质量数与质量两个不同的概念。6.对光电效应图像的意义不理解。三、保温训练1.(粤教教材节选题)(多选)如图所示,是工业生产中大部分光电控制设备(如夜亮昼熄的路灯)用到的光控继电器的示意图,它由电源、光
6、电管、放大器、电磁继电器等几部分组成。当用绿光照射光电管阴极 K 时,可以发生光电效应,则下列说法中正确的是( )A.增大绿光照射强度,光电子最大初动能增大B.增大绿光照射强度,电路中的光电流增大C.改用波长比绿光波长大的光照射光电管阴极 K 时,电路中一定有光电流D.改用频率比绿光频率大的光照射光电管阴极 K 时,电路中一定有光电流答案 BD2.(人教教材改编题)(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
7、照射,光电子的最大初动能变大4答案 AD3.如图为氢原子能级示意图的一部分,则氢原子( )A.从 n=4 能级跃迁到 n=3 能级比从 n=3 能级跃迁到 n=2 能级辐射出电磁波的波长长B.从 n=5 能级跃迁到 n=1 能级比从 n=5 能级跃迁到 n=4 能级辐射出电磁波的速度大C.处于不同能级时,核外电子在各处出现的概率是一样的D.从高能级向低能级跃迁时,氢原子核一定向外放出能量答案 A4.(多选)据新华社报道,由我国自行设计、研制的世界上第一套全超导核聚变实验装置(又称“人造太阳”)已完成了首次工程调试。下列关于“人造太阳”的说法正确的是( )A.“人造太阳”的核反应方程是 H H
8、He n 21 +31 42 +10B.“人造太阳”的核反应方程是 U n Ba Kr+ n 23592+10 14456 +8936 310C.“人造太阳”释放能量大小的计算公式是 E=mc 2D.“人造太阳”释放能量大小的计算公式是 E= mc 212答案 AC5.(多选)能源是社会发展的基础,发展核能是解决能源问题的途径之一。下列释放核能的反应方程,表述正确的有( )A. H H He n 是核聚变反应 31 +21 42 +10B H H He n 是 衰变.31 +21 42 +10C U n Ba Kr+ n 是核裂变反应.23592+10 14456 +8936 310D U n
9、 Xe Sr+ n 是 衰变.23592+10 14054 +9438 210答案 AC6.某放射性元素的原子核发生 2 次 衰变和 6 次 衰变,关于它的原子核的变化,下列说法中正确的是( )5A.中子数减少 8 B.质子数减少 2C.质子数增加 2 D.核子数减少 10答案 C7.(多选)下面是铀核裂变反应中的一个 U n Xe+ Sr+1 n。已知铀 235 的质量为 235.043 :23592+10 13654 9038 0109 u,中子质量为 1.008 7 u,锶 90 的质量为 89.907 7 u,氙 136 的质量为 135.907 2 u,则此核反应中 ( )A.质量亏
10、损为 m=235.043 9 u+1.008 7 u-89.907 7 u-135.907 2 uB.质量亏损为 m=(235.043 9+1.008 7-89.907 7-135.907 2-101.008 7)uC.释放的总能量为 E=(235.043 9+1.008 7-89.907 7-135.907 2-101.008 7)(310 8)2 JD.释放的总能量为 E=(235.043 9+1.008 7-89.907 7-135.90 72-101.008 7)931.5 MeV答案 BD8.(多选)如图所示,国际原子能机构 2007 年 2 月 15 日公布核辐射警示新标志,内有一个辐射波标记、一个骷髅头标记和一个逃跑的人形。核辐射会向外释放三种射线: 射线带正电, 射线带负电, 射线不带电。现有甲、乙两个原子核原来都静止在同一匀强磁场中,其中一个核放出一个 粒子,另一个核放出一个 粒子,得出如图所示的四条径迹,则( )A.磁场的方向一定垂直于纸面向里B.甲核放出的是 粒子,乙核放出的是 粒子C.a 为 粒子的径迹,d 为 粒子的径迹D.b 为 粒子的径迹,c 为 粒子的径迹答案 BD
