【物理】2018届二轮复习专题六近代物理学案

【物理】2018届二轮复习专题六近代物理学案

¥ 考点一　　　　波粒二象性 知识归纳 ‎(一)知识网络构建 ‎(二)必须掌握的三个要点 ‎1．对光电效应规律的解释 对应规律 对规律的解释 极限频率νc ‎　电子从金属表面逸出，首先必须克服金属原子核的引力做功W0，要使照射光子能量不小于W0，对应的频率νc＝即极限频率 最大初动能 ‎　电子吸收光子能量后，一部分克服阻碍作用做功，剩余部分转化为光电子的初动能，只有直接从金属表面飞出的光电子才具有最大初动能，对于确定的金属，W0是一定的，所以光电子的最大初动能只随照射光的频率增大而增大，与照射光强度无关 瞬时性 ‎　光照射金属时，电子吸收一个光子的能量后，动能立即增大，不需要能量积累的过程 饱和电流 ‎　当发生光电效应时，增大照射光强度，包含的光子数增多，照射金属时产生的光电子增多，因而饱和电流变大 ‎2．爱因斯坦光电效应方程 Ek＝hν－W0‎ W0为材料的逸出功，指从金属表面直接飞出的光电子克服正电荷引力所做的功；Ek为光电子的最大初动能，由此方程可求得照射光的频率ν＝.‎ Ekν图像如图141所示，由图像可以得到如下信息：‎ 图141‎ ‎(1)横轴截距表示极限频率；‎ ‎(2)纵轴截距的绝对值表示逸出功；‎ ‎(3)图线的斜率表示普朗克常量h.‎ ‎3．光的波粒二象性的理解 光既具有波的性质，又具有粒子的性质．光的干涉、衍射、偏振现象证明光具有波动性，光电效应和康普顿效应说明光具有粒子性．‎ ‎(1)个别光子的作用效果往往表现为粒子性，大量光子的作用效果往往表现为波动性．‎ ‎(2)光的频率越低，波动性越显著，越容易看到光的干涉和衍射现象；光的频率越高，粒子性越显著，越不容易看到光的干涉和衍射现象，其贯穿本领越强．‎ ‎(3)光在传播过程中往往表现出波动性，在与物质发生作用时往往表现出粒子性．‎ ‎(4)光的波动性与粒子性是统一的：光子的能量反映光的粒子性，但其公式E＝hν中的频率却是光的波动特征，光的波动性和粒子性并不矛盾．‎ 题组演练 ‎1．在某次光电效应实验中，得到的遏止电压Uc与入射光的频率ν的关系如图142所示．若该直线的斜率和纵截距分别为k和b，电子电荷量的绝对值为e，则普朗克常量可表示为__________________，所用材料的逸出功可表示为________________．‎ 图142‎ ‎2．(多选)在光电效应实验中，飞飞同学用同一光电管在不同实验条件下得到了三条光电流与电压之间的关系曲线(甲光、乙光、丙光)如图143所示，则可判断出(　　)‎ 图143‎ A．甲光的频率等于乙光的频率 B．乙光的波长大于丙光的波长 C．乙光对应的截止频率大于丙光对应的截止频率 D．甲光对应的光电子最大初动能大于丙光对应的光电子最大初动能 ‎3．(多选)关于物质的波粒二象性，下列说法中正确的是(　　)‎ A．不仅光子具有波粒二象性，一切运动的微粒都具有波粒二象性 B．高速运动的微观粒子与光子一样，当它们通过一个小孔时，都没有特定的运动轨道 C．波动性和粒子性是矛盾的、对立的，微观粒子不可能具有波粒二象性 D．高速电子束通过小孔后，在荧光屏上得到衍射的图样，证实了电子具有波动性 ‎4．(多选)关于光的波粒二象性的理解正确的是(　　)‎ A．大量光子的效果往往表现出波动性，个别光子的行为往往表现出粒子性 B．光在传播时是波，而与物质相互作用时就转变成粒子 C．高频光是粒子，低频光是波 D．波粒二象性是光的根本属性，有时它的波动性显著，有时它的粒子性显著 ‎5．(多选)波粒二象性是微观世界的基本特征，以下说法正确的有(　　)‎ A．光电效应现象揭示了光的粒子性 B．热中子束射到晶体上产生衍射图样说明中子具有波动性 C．黑体辐射的实验规律可用光的波动性解释 D．动能相等的质子和电子，它们的德布罗意波长也相等 ¥ 考点二　　　　原子物理 知识归纳 ‎(一)知识网络构建 ‎(二)必须掌握的三个要点 ‎1．氢原子能级结构要点 ‎ (1)自发跃迁：高能级→低能级，释放能量，发出光子．‎ 光子的频率ν＝＝.‎ ‎(2)受激跃迁：低能级→高能级，吸收能量．‎ ‎①光照(吸收光子)：光子的能量必须恰等于能级差ΔE.‎ ‎②粒子碰撞：只要入射粒子能量大于或等于能级差即可，E外≥ΔE.‎ ‎③大于电离能的光子被吸收，原子被电离．‎ ‎(3)谱线条数的确定方法 若是“一个氢原子”跃迁发出可能的光谱线条数最多为(n－1)．‎ 若是“一群氢原子”跃迁发出可能的光谱线条数最多为N＝C＝.‎ ‎2．原子核的衰变及半衰期 ‎(1)衰变规律及实质 衰变类型 α衰变 β衰变 衰变方程 X→Y＋He X→Z＋e 衰变实质 ‎　2个质子和2个中子结合成一个整体射出 ‎　中子转化为质子和电子 ‎　2H＋2n→He ‎　n→H＋e 衰变规律 电荷数守恒、质量数守恒 ‎(2)γ射线：γ射线经常是伴随着α衰变或β衰变同时产生的．‎ 名称 构成 符号 电荷量 质量 电离能力 贯穿本领 α射线 氦核 He ‎＋2e ‎4 u 最强 最弱 β射线 电子 e ‎－e u 较强 较强 γ射线 光子 γ ‎0‎ ‎0‎ 最弱 最强 ‎(3)半衰期的理解 ‎①半衰期研究对象一定是大量的、具有统计意义的数量；‎ ‎②半衰期永不变；‎ ‎③半衰期的公式：N余＝N原，m余＝m原.‎ ‎3．核反应类型及计算 ‎(1)四种常见核反应 类型 可控性 核反应方程典例 衰变 α衰变 自发 U→Th＋He β衰变 自发 Th→Pa＋e 人工转变 人工控制 N＋He →O＋H(卢瑟福发现质子)‎ He＋Be→C＋n(查德威克发现中子)‎ Al＋He→P＋n 约里奥·居里夫妇发现放射性同位素，同时发现正电子 P→Si＋e 重核裂变 较容易控制 U＋n→Ba＋Kr＋3n 实际应用：原子弹、核电站、核航母等 轻核聚变 很难控制 H＋H→He＋n 实际应用：氢弹、某些恒星内核反应 ‎(2)对质能方程的理解 ‎①一定的能量和一定的质量相联系，物体的总能量和它的质量成正比，即E＝mc2.‎ 方程的含义：物体具有的能量与它的质量之间存在简单的正比关系，物体的能量增大，质量也增大；物体的能量减少，质量也减少．‎ ‎②核子在结合成原子核时出现质量亏损Δm，其能量也要相应减少，即ΔE＝Δmc2.‎ ‎③原子核分解成核子时要吸收一定的能量，相应的质量增加Δm，吸收的能量为ΔE＝Δmc2.‎ 题组演练 ‎1．(多选)以下关于玻尔原子理论的说法正确的是(　　)‎ A．电子绕原子核做圆周运动的轨道半径不是任意的 B．电子在绕原子核做圆周运动时，稳定地产生电磁辐射 C．电子从量子数为2的能级跃迁到量子数为3的能级时要辐射光子 D．不同频率的光照射处于基态的氢原子时，只有某些频率的光可以被氢原子吸收 ‎2．(多选)在人类对微观世界进行探索的过程中，科学实验起到了非常重要的作用．下列说法符合历史事实的是(　　)‎ A．密立根通过油滴实验测出了基本电荷的数值 B．贝可勒尔通过对天然放射现象的研究，发现了原子中存在原子核 ‎ C．居里夫妇从沥青铀矿中分离出了钋(Po)和镭(Ra)两种新元素 D．卢瑟福通过α粒子散射实验证实了在原子核内部存在质子 ‎3．(多选)氢原子的能级如图144所示．氢原子从n＝4能级直接向n＝1能级跃迁所放出的光子，恰能使某金属产生光电效应，下列判断正确的是(　　)‎ 图144‎ A．氢原子辐射出光子后，氢原子能量变大 B．该金属的逸出功W0＝12.75 eV C．用一群处于n＝3能级的氢原子向低能级跃迁时所发出的光照射该金属，该金属仍有光电子逸出 D．氢原子处于n＝1能级时，其核外电子在最靠近原子核的轨道上运动 ‎4．(多选)科学家使用核反应获取氚，再利用氘和氚的核反应获得能量，核反应方程分别为：X＋Y―→He＋H＋4.9 MeV和H＋H―→He＋X＋17.6 MeV，下列表述正确的有(　　)‎ A．X是中子 B．Y的质子数是3，中子数是6‎ C．两个核反应都没有质量亏损 D．氘和氚的核反应是核聚变反应 ‎5．(多选)关于核反应方程Th―→Pa＋X＋ΔE(ΔE为释放出的核能，X为新生成粒子)，已知Th的半衰期为T，则下列说法正确的是(　　)‎ A．Pa没有放射性 B．X粒子是从原子核中射出的，此核反应为β衰变 C．N0个Th经2T时间因发生上述核反应而放出的核能为N0ΔE(N0数值很大)‎ D．Th的比结合能为 专题六　近代物理 ‎ 高频考点探究 考点一 ‎1．ek　－eb ‎[解析] 在光电效应现象中，入射光子能量为hν，这些能量的一部分用于克服逸出功W0，多余的能量转化为电子的最大初动能，由动能定理得eUc＝hν－W0，整理得Uc＝ν－.图线斜率k＝，所以普朗克常量h＝ek；纵截距为b，即eb＝－W0，所以逸出功W0＝－eb.‎ ‎2．AB　[解析] 由题图可知丙光对应的光电子的最大初动能最大，即丙光的频率最高(波长最小)，选项B正确，选项D错误；甲光和乙光的频率相同，选项A正确；由于是同一光电管，所以乙光、丙光截止频率是一样的，选项C错误．‎ ‎3．ABD　[解析] 与光子具有波粒二象性类似，微观粒子也具有波粒二象性，波动性和粒子性是在不同的情况下的不同表现，选项A正确，选项C错误；高速运动的微观粒子通过小孔时没有特定的轨道，选项B正确；衍射现象是波特有的现象，电子的衍射现象充分说明电子等微观粒子具有波动性，选项D正确．‎ ‎4．AD　[解析] 波粒二象性是光所具有的性质，在不同的情况下有不同的表现，大量光子往往表现出波动性，少量光子往往表现出粒子性，光在传播过程中通常表现为波动性，在与物质作用时通常表现为粒子性，选项A、D正确．‎ ‎5．AB　[解析] 光电效应说明光的粒子性，A正确；热中子束在晶体上产生衍射图样，即运动的实物粒子具有波的特性，即说明中子具有波动性，B正确；黑体辐射的实验规律说明电磁辐射的量子化，即黑体辐射是不连续的、一份一份的，所以黑体辐射用光的粒子性解释，C错误；根据德布罗意波长公式λ＝，p2＝2mEk，又质子的质量大于电子的质量，所以动能相等的质子和电子，质子的德布罗意波长较短，D错误．‎ 考点二 ‎1．AD　[解析] 由于氢原子的轨道是不连续的，故A正确；电子在绕原子核做圆周运动时，不会产生电磁辐射，只有跃迁时才会产生电磁辐射，故B错误；氢原子在不同的轨道上的能级En＝E1，电子从量子数为2的能级跃迁到量子数为3的能级时要吸收光子，故C错误；由于氢原子吸收的光子的能量E＝En－Em＝E1－E1＝hν，不同频率的光照射处于基态的氢原子时，只有某些频率的光可以被氢原子吸收，故D正确．‎ ‎2．AC　[解析] 密立根通过油滴实验测出了基本电荷的数值为1.6×10－19 C，选项A正确；贝可勒尔通过对天然放射性的研究发现了放射性元素，选项B错误；居里夫妇从沥青铀矿中分离出了钋(Po)和镭(Ra)两种新元素，选项C正确；卢瑟福通过α粒子散射实验，得出了原子的核式结构理论，选项D错误．‎ ‎3．BD　[解析] 氢原子发生跃迁，辐射出光子后，氢原子能量变小，故A错误．根据恰能使某金属产生光电效应，由n＝4能级跃迁到n＝1能级，辐射的光子能量ΔE＝13.6 eV－0.85 eV＝12.75 eV，则逸出功W0＝12.75 eV，故B正确．一群处于n＝3能级的氢原子向低能级跃迁时，辐射的光子能量小于从n＝4能级直接向n＝1能级跃迁所辐射的光子能量，则不会发生光电效应，故C错误．根据玻尔原子模型可知，处于n＝1能级时，其核外电子在最靠近原子核的轨道上运动，故D正确．‎ ‎4．AD　[解析] 核反应方程遵守电荷数守恒和质量数守恒，则由H＋H―→He＋X＋17.6 MeV知X为n，由X＋Y―→He＋H＋4.9 MeV知Y为Li，其中Y的质子数是3，中子数也是3，选项A正确，选项B错误．两个核反应都释放出核能，故都有质量亏损，选项C错误．X＋Y―→He＋H＋4.9 MeV是原子核的人工转变，H＋H―→He＋n＋17.6 MeV为轻核聚变，选项D正确．‎ ‎5．BC　[解析]Pa具有放射性，A错误；由电荷数和质量数守恒可以判断X为β粒子，B正确；经过2T时间，核反应释放的核能为N0ΔE，C正确；比结合能中的ΔE应为核子结合为原子核时释放的核能，而不是衰变释放的核能，D错误．‎