高考原子物理

專題十三原子物理 物理 專題十三原子物理 考情精解讀 A 考點(diǎn)幫 知識(shí)全通關(guān) 目錄CONTENTS 考綱要求 命題規(guī)律 命題分析預(yù)測(cè) 考點(diǎn)1光電效應(yīng) 波粒二象性 考點(diǎn)2原子結(jié)構(gòu) 氫原子光譜 考點(diǎn)3天然放射現(xiàn)象 核反應(yīng) 核能 核心素養(yǎng)聚焦 方法1光電效應(yīng)問(wèn)題的求解方法 方法2能級(jí)躍遷問(wèn)題的求解方法 方法3核反應(yīng)與核能問(wèn)題的求解方法 B 方法幫 題型全突破 C 考法幫 考向全掃描 考向1對(duì)重大科學(xué)發(fā)現(xiàn)史的考查 考向2對(duì)光電效應(yīng)的考查 考向3對(duì)能級(jí)和能級(jí)躍遷的綜合考查 物理專題十三 原子物理 考向4對(duì)核反應(yīng)及核能的考查 考情精解讀 考綱要求核心考點(diǎn)命題規(guī)律考向必究核心素養(yǎng)聚焦命題分析預(yù)測(cè) 物理專題十三 原子物理 1 氫原子光譜 2 氫原子的能級(jí)結(jié)構(gòu) 能級(jí)公式 3 原子核的組成 放射性 原子核的衰變 半衰期 4 放射性同位素 5 核力 核反應(yīng)方程 6 結(jié)合能 質(zhì)量虧損 7 裂變反應(yīng)和聚變反應(yīng) 裂變反應(yīng)堆 8 射線的危害和防護(hù) 9 光電效應(yīng) 10 愛(ài)因斯坦光電效應(yīng)方程 考綱要求 命題規(guī)律 物理觀念1 了解光電效應(yīng) 波粒二象性 原子的核式結(jié)構(gòu) 放射性和核衰變 核反應(yīng) 2 掌握光電效應(yīng)方程 核衰變 核反應(yīng)等規(guī)律 3 更好地形成物質(zhì)觀念 運(yùn)動(dòng)與相互作用觀念及能量觀念 科學(xué)思維1 運(yùn)用光電效應(yīng)方程 核衰變 核反應(yīng)等規(guī)律求解問(wèn)題 2 領(lǐng)會(huì)模型建構(gòu) 科學(xué)推理 科學(xué)論證 質(zhì)疑創(chuàng)新等在人類探索微觀世界過(guò)程中的作用 3 運(yùn)用電荷守恒和能量守恒思想分析求解原子物理問(wèn)題 核心素養(yǎng)聚焦 高考對(duì)原子結(jié)構(gòu)和能級(jí)部分的考查重點(diǎn)為 對(duì) 粒子散射實(shí)驗(yàn)的理解 原子的核式結(jié)構(gòu)學(xué)說(shuō) 能級(jí) 光子的發(fā)射與吸收 可以是對(duì)本部分內(nèi)容的單獨(dú)考查 也可以與磁場(chǎng) 動(dòng)量 幾何光學(xué) 光電效應(yīng) 電磁波譜等知識(shí)相結(jié)合進(jìn)行綜合考查 以選擇題或計(jì)算題的形式出現(xiàn) 天然放射現(xiàn)象 核反應(yīng)和核能部分主要是單獨(dú)考查 但試題往往靈活多變 且常與最新時(shí)事相結(jié)合 考查對(duì)相關(guān)知識(shí)的理解和應(yīng)用能力 一般以選擇題的形式出現(xiàn) 命題分析預(yù)測(cè) A 考點(diǎn)幫 知識(shí)全通關(guān) 考點(diǎn)1光電效應(yīng) 波粒二象性考點(diǎn)2原子結(jié)構(gòu) 氫原子光譜考點(diǎn)3天然放射現(xiàn)象 核反應(yīng) 核能 物理專題十三 原子物理 1 光本性學(xué)說(shuō)的發(fā)展簡(jiǎn)史 考點(diǎn)1光電效應(yīng) 波粒二象性 2 光電效應(yīng)現(xiàn)象中的幾個(gè)概念 1 光電效應(yīng) 在光的照射下金屬發(fā)射電子的現(xiàn)象叫做光電效應(yīng) 發(fā)射出來(lái)的電子叫做光電子 2 極限頻率 能使某種金屬發(fā)生光電效應(yīng)的最小頻率叫做該種金屬的極限頻率 3 逸出功 電子從金屬中逸出所需做功的最小值叫做該金屬的逸出功 4 遏止電壓 使光電流減小到零時(shí)的反向電壓稱為遏止電壓 5 光子說(shuō) 在空間傳播的光不是連續(xù)的 而是一份一份的 每一份叫做一個(gè)光量子 簡(jiǎn)稱光子 光子的能量E h 3 光電效應(yīng)方程 Ek h W0 Ek為光電子的最大初動(dòng)能 為入射光的頻率 W0為金屬的逸出功 物理專題十三 原子物理 4 對(duì)光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)規(guī)律的理解 1 任何一種金屬 都有一個(gè)與之對(duì)應(yīng)的極限頻率 用低于這個(gè)頻率的光照射該金屬不能發(fā)生光電效應(yīng) 所以判斷是否發(fā)生光電效應(yīng)應(yīng)該比較題目中給出的入射光頻率和對(duì)應(yīng)金屬的極限頻率的大小 2 光電子的最大初動(dòng)能與入射光的強(qiáng)度無(wú)關(guān) 只隨著入射光頻率的增大而增大 3 入射光照射到金屬上時(shí) 光電子的發(fā)射幾乎是瞬時(shí)的 一般不超過(guò)10 9s 5 光電效應(yīng)中應(yīng)區(qū)分的幾個(gè)概念 1 光子與光電子光子指光在空間傳播時(shí)的每一份能量 光子不帶電 光電子是金屬表面受到光照射時(shí)發(fā)射出來(lái)的電子 光子是光電效應(yīng)的因 光電子是果 物理專題十三 原子物理 2 光電子的動(dòng)能與光電子的最大初動(dòng)能光照射到金屬表面時(shí) 電子吸收光子的能量 可能向各個(gè)方向運(yùn)動(dòng) 向外飛出時(shí) 需克服原子核的引力和其他原子的阻礙作用而損失一部分能量 剩余部分能量為光電子的初動(dòng)能 只有金屬表面的電子直接向外飛出時(shí) 即電子只需克服原子核的引力做功 光電子才具有最大初動(dòng)能 3 光電流和飽和電流從金屬板中飛出的光電子到達(dá)陽(yáng)極 回路中便產(chǎn)生光電流 隨著所加正向電壓的增大 光電流趨于一個(gè)飽和值 這個(gè)飽和值是飽和電流 在一定的光照條件下 飽和電流與所加電壓大小無(wú)關(guān) 4 入射光強(qiáng)度與光子能量入射光強(qiáng)度指單位時(shí)間內(nèi)照射到金屬表面單位面積上的總能量 光子能量即每個(gè)光子的能量 光的總能量等于光子能量與入射光子數(shù)的乘積 物理專題十三 原子物理 6 康普頓效應(yīng) 物理專題十三 原子物理 物理專題十三 原子物理 物理專題十三 原子物理 7 光的波粒二象性 物質(zhì)波 1 光的波粒二象性 物理專題十三 原子物理 考點(diǎn)2原子結(jié)構(gòu) 氫原子光譜 1 原子的核式結(jié)構(gòu)模型 1 1909 1911年 英國(guó)物理學(xué)家盧瑟福進(jìn)行了 粒子散射實(shí)驗(yàn) 提出了核式結(jié)構(gòu)模型 2 粒子散射實(shí)驗(yàn) a 實(shí)驗(yàn)裝置 如圖所示 b 實(shí)驗(yàn)結(jié)果 粒子穿過(guò)金箔后 絕大多數(shù)沿原方向前進(jìn) 少數(shù)發(fā)生較大角度偏轉(zhuǎn) 極少數(shù)偏轉(zhuǎn)角度大于90 甚至被彈回 3 核式結(jié)構(gòu)模型 原子中心有一個(gè)很小的核 叫做原子核 原子的全部正電荷和幾乎全部質(zhì)量都集中在原子核里 帶負(fù)電的電子在核外空間繞核旋轉(zhuǎn) 物理專題十三 原子物理 學(xué)科素養(yǎng) 科學(xué)探究實(shí)驗(yàn)選用金箔的原因 1 金的延展性好 容易做成很薄的箔 實(shí)驗(yàn)用的金箔厚度大約是10 7m 2 金原子帶的正電荷多 與 粒子間的庫(kù)侖力大 3 金原子質(zhì)量大約是 粒子質(zhì)量的50倍 因而慣性大 粒子運(yùn)動(dòng)狀態(tài)容易改變 物理專題十三 原子物理 物理專題十三 原子物理 物理專題十三 原子物理 考點(diǎn)3天然放射現(xiàn)象 核反應(yīng) 核能 1 三種射線的比較 學(xué)科素養(yǎng) 科學(xué)態(tài)度與責(zé)任放射性同位素的應(yīng)用與防護(hù)1 應(yīng)用 1 利用射線 射線具有很強(qiáng)的電離作用 可用于消除有害靜電 還可用于火警報(bào)警器 射線有很強(qiáng)的貫穿本領(lǐng) 可用于工業(yè)探傷 2 作為示蹤原子 同位素具有相同的化學(xué)性質(zhì) 可用放射性同位素代替非放射性同位素作為示蹤原子 2 防護(hù)放射性物質(zhì)對(duì)人體組織是有傷害的 主要應(yīng)用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和疾病診斷 要防止放射性物質(zhì)對(duì)水源 空氣 用具和工作場(chǎng)所的污染 物理專題十三 原子物理 物理專題十三 原子物理 物理專題十三 原子物理 物理專題十三 原子物理 特征 半衰期只由核內(nèi)部自身的因素決定 與原子所處的化學(xué)狀態(tài)和外部條件無(wú)關(guān) 4 四種核反應(yīng)類型的區(qū)分與典例 物理專題十三 原子物理 續(xù)表 物理專題十三 原子物理 掌握核反應(yīng)方程遵循的規(guī)律是正確書寫核反應(yīng)方程或判斷某個(gè)核反應(yīng)方程是否正確的依據(jù) 所以要理解并應(yīng)用好質(zhì)量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒的規(guī)律 熟悉核反應(yīng)的四種基本類型 可以幫助我們理清思路 很快寫出正確的核反應(yīng)方程 2 書寫核反應(yīng)方程的注意事項(xiàng) 必須遵循電荷數(shù)守恒和質(zhì)量數(shù)守恒規(guī)律 有的核反應(yīng)方程還要考慮能量守恒定律 例如 裂變和聚變方程常含能量項(xiàng) 方程中的箭頭 表示核反應(yīng)進(jìn)行的方向 不要把箭頭寫成等號(hào) 寫核反應(yīng)方程必須有實(shí)驗(yàn)依據(jù) 決不能毫無(wú)根據(jù)地編造 6 核能 1 核力的特點(diǎn) 核力是強(qiáng)相互作用 強(qiáng)力 的一種表現(xiàn) 在原子核的尺度內(nèi) 核力比庫(kù)侖力大得多 物理專題十三 原子物理 核力是短程力 作用范圍在1 5 10 15m之內(nèi) 核力在距離大于0 8 10 15m時(shí)表現(xiàn)為吸引力 且隨距離的增大而減小 超過(guò)1 5 10 15m 核力急劇下降 幾乎消失 在距離小于0 8 10 15m時(shí) 核力表現(xiàn)為斥力 因此核子不會(huì)融合在一起 每個(gè)核子只跟相鄰的核子發(fā)生核力作用 這種性質(zhì)稱為核力的飽和性 質(zhì)子間 中子間 質(zhì)子和中子間都存在核力 2 結(jié)合能 結(jié)合能 核子結(jié)合成原子核時(shí)放出一定的能量 原子核分解成核子時(shí)吸收一定能量 這種能量叫結(jié)合能 平均結(jié)合能 比結(jié)合能 原子核的結(jié)合能與其核子數(shù)之比 稱為比結(jié)合能 也叫平均結(jié)合能 說(shuō)明 平均結(jié)合能越大 表示原子核中核子結(jié)合得越牢固 原子核越穩(wěn)定 物理專題十三 原子物理 3 核能的計(jì)算 愛(ài)因斯坦質(zhì)能方程 質(zhì)量虧損 核子結(jié)合生成原子核 所生成的原子核的質(zhì)量比組成它的核子的總質(zhì)量要小些 這種現(xiàn)象叫做質(zhì)量虧損 愛(ài)因斯坦質(zhì)能方程 物體的能量和質(zhì)量之間存在著密切的聯(lián)系 它們之間的關(guān)系是E mc2或 E mc2 這就是著名的愛(ài)因斯坦質(zhì)能方程 在計(jì)算核能時(shí) 可以先計(jì)算虧損質(zhì)量 m 再代入質(zhì)能方程中即可求出核能 物理專題十三 原子物理 B 方法幫 題型全突破 方法1光電效應(yīng)問(wèn)題的求解方法方法2能級(jí)躍遷問(wèn)題的求解方法方法3核反應(yīng)與核能問(wèn)題的求解方法 物理專題十三 原子物理 方法1光電效應(yīng)問(wèn)題的求解方法 方法解讀 1 光電效應(yīng)規(guī)律的兩條線索 1 入射光頻率 決定光子能量 決定光電子的最大初動(dòng)能 2 入射光強(qiáng)度 決定單位時(shí)間內(nèi)接收的光子數(shù) 決定單位時(shí)間內(nèi)發(fā)射的光電子數(shù) 決定飽和電流 即 方法1光電效應(yīng)問(wèn)題的求解方法 方法1光電效應(yīng)問(wèn)題的求解方法 3 光電效應(yīng)的圖象 方法1光電效應(yīng)問(wèn)題的求解方法 續(xù)表 題型1光電管兩端加正向電壓?jiǎn)栴}示例1如圖所示是光電管的原理圖 已知當(dāng)有波長(zhǎng)為 0的光照到陰極K上時(shí) 電路中有光電流 則A 若換用波長(zhǎng)為 1 1 0 的光照射陰極K時(shí) 電路中一定沒(méi)有光電流B 若換用波長(zhǎng)為 2 2 0 的光照射陰極K時(shí) 電路中一定有光電流C 增加光電管兩端電壓 電路中光電流一定增大D 減小光電管兩端電壓 電路中光電流一定減小 物理專題十三 原子物理 數(shù)學(xué)第四章 三角函數(shù) 物理專題十三 原子物理 獲取正能量所謂光電管兩端接正向電壓指的是 陰極K接電源負(fù)極 陽(yáng)極A接電源正極 光電子在陰極K被光子打出來(lái)之后 會(huì)在正向電壓的作用下加速向陽(yáng)極A運(yùn)動(dòng) 從而使電路導(dǎo)通出現(xiàn)光電流 電流表有示數(shù) 這里有兩個(gè)需要注意的地方 一是光電流達(dá)到飽和前 增大電壓 光電流會(huì)增大 之后再增大電壓 光電流保持不變 二是在保持正向電壓不變的情況下 若增加光強(qiáng) 光電流會(huì)增大 數(shù)學(xué)第四章 三角函數(shù) 物理專題十三 原子物理 測(cè)試硬實(shí)力1 多選 如圖所示為光電效應(yīng)的電路圖 分別用波長(zhǎng)為 0 1 2的單色光做實(shí)驗(yàn) 已知 1 0 2 當(dāng)開(kāi)關(guān)閉合后 用波長(zhǎng)為 0的單色光照射光電管的陰極K時(shí) 電流表有示數(shù) 則下列說(shuō)法正確的是 A 光電管陰極材料的逸出功與入射光無(wú)關(guān)B 若用波長(zhǎng)為 1的單色光進(jìn)行實(shí)驗(yàn) 則電流表的示數(shù)一定為零C 若僅增大電源的電動(dòng)勢(shì) 則電流表的示數(shù)一定增大D 若僅將電源的正 負(fù)極對(duì)調(diào) 則電流表的示數(shù)可能為零 數(shù)學(xué)第四章 三角函數(shù) 物理專題十三 原子物理 題型2光電管兩端加反向電壓?jiǎn)栴}示例2如圖所示 當(dāng)開(kāi)關(guān)S斷開(kāi)時(shí) 用光子能量為4 5eV的一束光照射陰極K 發(fā)現(xiàn)電流表讀數(shù)不為零 合上開(kāi)關(guān) 調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器 發(fā)現(xiàn)當(dāng)電壓表讀數(shù)小于1 60V時(shí) 電流表讀數(shù)仍不為零 當(dāng)電壓表讀數(shù)大于或等于1 60V時(shí) 電流表讀數(shù)為零 求 1 此時(shí)光電子的最大初動(dòng)能 2 該陰極材料的逸出功 物理專題十三 原子物理 數(shù)學(xué)第四章 三角函數(shù) 物理專題十三 原子物理 數(shù)學(xué)第四章 三角函數(shù) 物理專題十三 原子物理 題型3光電效應(yīng)的圖象問(wèn)題考法示例3用如圖甲所示的電路研究光電效應(yīng)中光電流大小與照射光的強(qiáng)弱 頻率等物理量的關(guān)系 圖中A K兩極間的電壓大小可調(diào) 電源的正 負(fù)極也可以對(duì)調(diào) 分別用a b c三束單色光照射 調(diào)節(jié)A K間的電壓U 得到光電流I與電壓U的關(guān)系如圖乙所示 由圖可知A 單色光a和c的頻率相同 但a更強(qiáng)些B 單色光a和c的頻率相同 但a更弱些C 單色光b的頻率小于a的頻率D 改變電源的極性不可能有光電流產(chǎn)生圖甲圖乙 物理專題十三 原子物理 解析由題圖乙可知 a c的遏止電壓相同 根據(jù)光電效應(yīng)方程可知單色光a和c的頻率相同 但a產(chǎn)生的光電流大 說(shuō)明a的強(qiáng)度大 選項(xiàng)A正確 B錯(cuò)誤 b的遏止電壓大于a c的遏止電壓 所以單色光b的頻率大于a的頻率 選項(xiàng)C錯(cuò)誤 只要光的頻率不變 改變電源的極性 仍可能有光電流產(chǎn)生 選項(xiàng)D錯(cuò)誤 答案A獲取正能量解答本題要從三個(gè)方面入手 一是明確 遏止電壓 最大初動(dòng)能 光電流 電壓 的意義及影響它們大小的因素 二是明確題給圖象的含義 知道遏止電壓大 光的頻率大 三是明確發(fā)生光電效應(yīng)的條件 數(shù)學(xué)第四章 三角函數(shù) 物理專題十三 原子物理 3 多選 在做光電效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)時(shí) 某金屬被光照射發(fā)生了光電效應(yīng) 實(shí)驗(yàn)測(cè)得光電子的最大初動(dòng)能Ek與入射光的頻率 的關(guān)系如圖所示 其中a b已知 光速為c 由實(shí)驗(yàn)圖線可求出 A 該金屬的極限頻率和極限波長(zhǎng)B 普朗克常量C 該金屬的逸出功D 單位時(shí)間內(nèi)逸出的光電子數(shù) 數(shù)學(xué)第四章 三角函數(shù) 物理專題十三 原子物理 方法2能級(jí)躍遷問(wèn)題的求解方法 方法1勻變速直線運(yùn)動(dòng)規(guī)律的應(yīng)用方法 3 直接躍遷與間接躍遷原子從一個(gè)能量狀態(tài)躍遷到另一個(gè)能量狀態(tài)時(shí) 可能是直接躍遷 也可能是間接躍遷 兩種情況下輻射或吸收光子的頻率可能不同 所謂直接躍遷 就是從一個(gè)定態(tài)直接躍遷至另一個(gè)定態(tài) 輻射一種光子 所輻射的光子能量等于兩個(gè)定態(tài)的能量差 所謂間接躍遷 是指從一定態(tài) 先躍遷到中間某一定態(tài) 再躍遷至另一定態(tài) 輻射兩種以上光子 輻射的每種光子能量都等于躍遷時(shí)兩個(gè)定態(tài)的能量差 4 原子躍遷與電離 1 根據(jù)玻爾的原子理論 當(dāng)原子從低能級(jí)向高能級(jí)躍遷時(shí) 必須吸收光子 能量 才能實(shí)現(xiàn) 相反 從高能級(jí)向低能級(jí)躍遷時(shí) 必定輻射光子 原子躍遷時(shí) 不論是吸收光子還是輻射光子 其光子的能量必須滿足h Em En 方法2能級(jí)躍遷問(wèn)題的求解方法 方法1勻變速直線運(yùn)動(dòng)規(guī)律的應(yīng)用方法 2 原子電離 就是原子中的電子脫離原子核的束縛而成為自由電子 原子電離時(shí) 原子結(jié)構(gòu)被破壞 因而不再遵循原子結(jié)構(gòu)的相關(guān)理論 也不再受 h Em En 這個(gè)條件的限制 但是 要將處于某一定態(tài)的原子的電子電離出去 就必須給原子一定的能量 這個(gè)能量至少為 En 例如 要使基態(tài)氫原子中的電子電離 所給能量至少為氫原子從n 1的基態(tài)變化到n 的狀態(tài)所需的能量 這個(gè)能量的大小為13 6eV 方法2能級(jí)躍遷問(wèn)題的求解方法 方法1勻變速直線運(yùn)動(dòng)規(guī)律的應(yīng)用方法 5 光子與電子激發(fā)若是在光子的激發(fā)下躍遷 則光子能量應(yīng)滿足h E初 E終 若是在電子的碰撞下引起原子躍遷 則要求電子的能量大于或等于原子的某兩個(gè)能級(jí)差即可 例如 用能量為10 2eV的光子照射處于基態(tài)的氫原子 可使基態(tài)的氫原子躍遷到n 2的激發(fā)態(tài) 如果光子的能量是10 3eV 則不能使基態(tài)的氫原子發(fā)生躍遷 但是 用能量為10 3eV的外來(lái)電子就可以將10 2eV的能量傳遞給基態(tài)的氫原子而使其躍遷到n 2的激發(fā)態(tài) 使氫原子躍遷后的電子還剩下0 1eV的能量 方法2能級(jí)躍遷問(wèn)題的求解方法 題型4玻爾原子模型及定態(tài)問(wèn)題分析示例4氫原子輻射出一個(gè)光子后 根據(jù)玻爾理論 正確的判斷是A 電子繞核運(yùn)動(dòng)的軌道半徑增大B 電子的動(dòng)能增大C 氫原子的電勢(shì)能增大D 氫原子的能級(jí)升高 數(shù)學(xué)第四章 三角函數(shù) 物理專題十三 原子物理 數(shù)學(xué)第四章 三角函數(shù) 物理專題十三 原子物理 測(cè)試硬實(shí)力4 玻爾原子理論的軌道量子化條件可以表述為 電子繞原子核 可看作靜止 做圓周運(yùn)動(dòng)的軌道周長(zhǎng)為電子物質(zhì)波波長(zhǎng)的整數(shù)倍 即2 rn n n n 1 2 3 其中rn是第n個(gè)能級(jí)對(duì)應(yīng)的軌道半徑 若已知靜電力常量為k 普朗克常量為h 電子電荷量為e 電子質(zhì)量為m 不考慮相對(duì)論效應(yīng) 試求 1 氫原子第n個(gè)能級(jí)對(duì)應(yīng)的軌道半徑rn的表達(dá)式 2 氫原子第n個(gè)能級(jí)對(duì)應(yīng)的電子環(huán)繞原子核運(yùn)動(dòng)的周期Tn的表達(dá)式 數(shù)學(xué)第四章 三角函數(shù) 物理專題十三 原子物理 題型5氫原子的能級(jí)及躍遷示例5 多選 如圖為氫原子能級(jí)圖 下列說(shuō)法正確的是A 一個(gè)處于n 3能級(jí)的氫原子 可以吸收一個(gè)能量為0 7eV的光子B 大量處于n 3能級(jí)的氫原子 躍遷到基態(tài)的過(guò)程中可以釋放出3種頻率的光子C 氫原子從高能級(jí)向低能級(jí)躍遷的過(guò)程中釋放的光子的能量不可能大于13 6eVD 用能量為10eV和3 6eV的兩種光子同時(shí)照射大量氫原子 有可能使處于基態(tài)的氫原子電離 數(shù)學(xué)第四章 三角函數(shù) 物理專題十三 原子物理 數(shù)學(xué)第四章 三角函數(shù) 物理專題十三 原子物理 測(cè)試硬實(shí)力5 如圖所示為氫原子的能級(jí)圖 以下判斷正確的是 A 用光子能量為13 06eV的光照射一群處于基態(tài)的氫原子時(shí) 氫原子輻射的光子可能有10種B 大量處于n 5能級(jí)的氫原子向基態(tài)躍遷時(shí) 可能輻射出5種不同頻率的光子C 氫原子從n 4能級(jí)躍遷到基態(tài)時(shí) 要吸收光子D 氫原子由較高能級(jí)躍遷到較低能級(jí)時(shí) 會(huì)輻射一定頻率的光子 同時(shí)核外電子的電勢(shì)能增加 動(dòng)能減少 數(shù)學(xué)第四章 三角函數(shù) 物理專題十三 原子物理 方法3核反應(yīng)與核能問(wèn)題的求解方法 方法3核反應(yīng)與核能問(wèn)題的求解方法 方法3核反應(yīng)與核能問(wèn)題的求解方法 3 計(jì)算半衰期時(shí)應(yīng)注意以下兩點(diǎn) 不能認(rèn)為放射性元素的半衰期就是其原子核全部衰變所需時(shí)間的一半 不能認(rèn)為半衰期就是一個(gè)放射性元素的原子核衰變到穩(wěn)定核所經(jīng)歷時(shí)間的一半 因?yàn)榘胨テ谑谴罅康脑雍税l(fā)生衰變的統(tǒng)計(jì)規(guī)律 對(duì)于單個(gè)原子核 半衰期是沒(méi)有意義的 3 對(duì)質(zhì)能方程的理解和應(yīng)用 1 應(yīng)用質(zhì)能方程解題的流程圖 方法3核反應(yīng)與核能問(wèn)題的求解方法 用 E mc2計(jì)算時(shí) m的單位是 kg c的單位是 m s E的單位是 J 用 E m 931 5MeV計(jì)算時(shí) m的單位是 u E的單位是 MeV 1u相當(dāng)于931 5MeV的能量 2 根據(jù)比結(jié)合能來(lái)計(jì)算核能 原子核的結(jié)合能 比結(jié)合能 核子數(shù) 3 利用質(zhì)能方程計(jì)算核能時(shí) 不能用質(zhì)量數(shù)代替質(zhì)量進(jìn)行計(jì)算 物理專題十三 原子物理 物理專題十三 原子物理 物理專題十三 原子物理 題型7半衰期的理解與應(yīng)用示例7 多選 地球的年齡到底有多大 科學(xué)家利用天然放射性元素的衰變規(guī)律 通過(guò)對(duì)目前發(fā)現(xiàn)的最古老的巖石中鈾和鉛含量的測(cè)定 推算出該巖石中含有的鈾是巖石形成初期時(shí) 巖石形成初期時(shí)不含鉛 的一半 鈾238衰變后變成鉛206 鈾238的相對(duì)含量隨時(shí)間變化的規(guī)律如圖所示 圖中N為鈾238的原子數(shù) N0為鈾和鉛的原子總數(shù) 由此可以判斷出致命劑量 A 鈾238的半衰期為90億年B 地球的年齡大致為45億年C 被測(cè)定的古老巖石樣品在90億年時(shí)的鈾 鉛原子數(shù)之比約為1 4D 被測(cè)定的古老巖石樣品在90億年時(shí)的鈾 鉛原子數(shù)之比約為1 3 物理專題十三 原子物理 物理專題十三 原子物理 測(cè)試硬實(shí)力7 2015山東高考 39 1 4分 多選 14C發(fā)生放射性衰變成為14N 半衰期約5700年 已知植物存活期間 其體內(nèi)14C與12C的比例不變 生命活動(dòng)結(jié)束后 14C的比例持續(xù)減少 現(xiàn)通過(guò)測(cè)量得知 某古木樣品中14C的比例正好是現(xiàn)代植物所制樣品的二分之一 下列說(shuō)法正確的是 A 該古木的年代距今約5700年B 12C 13C 14C具有相同的中子數(shù)C 14C衰變?yōu)?4N的過(guò)程中放出 射線D 增加樣品測(cè)量環(huán)境的壓強(qiáng)將加速14C的衰變 物理專題十三 原子物理 題型8核能的計(jì)算示例8兩個(gè)動(dòng)能均為0 35MeV的氘核對(duì)心碰撞 聚變后生成氦核 同時(shí)放出一個(gè)中子 已知氘核的質(zhì)量為3 3436 10 27kg 氦核的質(zhì)量為5 0049 10 27kg 中子質(zhì)量為1 6749 10 27kg 設(shè)聚變中放出的能量全部轉(zhuǎn)化為氦核和中子的動(dòng)能 求氦核的動(dòng)能是多少 數(shù)學(xué)第四章 三角函數(shù) 物理專題十三 原子物理 數(shù)學(xué)第四章 三角函數(shù) 物理專題十三 原子物理 答案1 22MeV獲取正能量解決和核反應(yīng)有關(guān)的動(dòng)力學(xué)和能量問(wèn)題時(shí) 要正確分析題給條件和核反應(yīng)方程 選取合適的研究對(duì)象 列出動(dòng)量守恒方程 找出相關(guān)物理量之間的關(guān)系 再列出能量守恒方程綜合求解 題目中常涉及核能的計(jì)算 先找出質(zhì)量虧損 再運(yùn)用愛(ài)因斯坦質(zhì)能方程求解即可 數(shù)學(xué)第四章 三角函數(shù) 物理專題十三 原子物理 C 考法幫 素養(yǎng)大提升 考向1對(duì)重大科學(xué)發(fā)現(xiàn)史的考查考向2對(duì)光電效應(yīng)的考查考向3對(duì)能級(jí)和能級(jí)躍遷的綜合考查考向4對(duì)核反應(yīng)及核能的考查 物理專題十三 原子物理 本專題高考命題主要涉及光電效應(yīng)現(xiàn)象 愛(ài)因斯坦光電效應(yīng)方程 原子躍遷及能級(jí)問(wèn)題 核反應(yīng)方程 核能的計(jì)算 原子核的衰變等內(nèi)容 以考查知識(shí)的識(shí)記 理解為主 以經(jīng)典物理理論和最新科技成果為背景命題的趨勢(shì)較強(qiáng) 考情揭秘 考向1對(duì)重大科學(xué)發(fā)現(xiàn)史的考查 考向1對(duì)重大科學(xué)發(fā)現(xiàn)史的考查 真題感悟人類探索自然奧秘時(shí)的重大發(fā)現(xiàn)和重大發(fā)明創(chuàng)造 對(duì)社會(huì)文明進(jìn)步做出了巨大貢獻(xiàn) 加強(qiáng)對(duì)這方面的考查 引領(lǐng)學(xué)生形成科學(xué)態(tài)度與責(zé)任 建立科學(xué)世界觀和正確的價(jià)值觀 是核心素養(yǎng)的重要要求 也是高考命題的重要趨勢(shì) 真題鏈接1 2015天津高考 1 6分 物理學(xué)重視邏輯 崇尚理性 其理論總是建立在對(duì)事實(shí)觀察的基礎(chǔ)上 下列說(shuō)法正確的是 A 天然放射現(xiàn)象說(shuō)明原子核內(nèi)部是有結(jié)構(gòu)的B 電子的發(fā)現(xiàn)使人們認(rèn)識(shí)到原子具有核式結(jié)構(gòu)C 粒子散射實(shí)驗(yàn)的重要發(fā)現(xiàn)是電荷是量子化的D 密立根油滴實(shí)驗(yàn)表明核外電子的軌道是不連續(xù)的 考向1對(duì)重大科學(xué)發(fā)現(xiàn)史的考查 示例10 2017全國(guó)卷 19 6分 多選 在光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)中 分別用頻率為 a b的單色光a b照射到同種金屬上 測(cè)得相應(yīng)的遏止電壓分別為Ua和Ub 光電子的最大初動(dòng)能分別為Eka和Ekb h為普朗克常量 下列說(shuō)法正確的是A 若 a b 則一定有Ua b 則一定有Eka EkbC 若Ua b 則一定有h a Eka h b Ekb 考向2對(duì)光電效應(yīng)的考查 思維導(dǎo)引遏止電壓與最大初動(dòng)能的關(guān)系為eU Ek 入射光的頻率與最大初動(dòng)能的關(guān)系為h W0 Ek 聯(lián)立兩個(gè)關(guān)系式即可分析問(wèn)題 解析愛(ài)因斯坦光電效應(yīng)方程Ek h W0 又由動(dòng)能定理有Ek eU 當(dāng) a b時(shí) Eka Ekb Ua Ub A錯(cuò)誤 B正確 若Ua Ub 則有Eka Ekb C正確 同種金屬的逸出功不變 則W0 h Ek不變 D錯(cuò)誤 答案BC 考向2對(duì)光電效應(yīng)的考查 真題感悟光電效應(yīng)現(xiàn)象及其規(guī)律是高考考查的熱點(diǎn) 多以選擇題的形式出現(xiàn) 考查重點(diǎn)在對(duì)其理論要點(diǎn)的理解上 特別要注意如下幾點(diǎn) 1 發(fā)生光電效應(yīng)的條件是入射光的頻率大于金屬的極限頻率 2 光的強(qiáng)弱只影響單位時(shí)間內(nèi)發(fā)出光電子數(shù)目的多少 3 光電子的最大初動(dòng)能和遏止電壓由入射光的頻率和金屬的逸出功決定 4 逸出功由金屬本身決定 與光的頻率無(wú)關(guān) 真題鏈接2 2018全國(guó)卷 17 6分 用波長(zhǎng)為300nm的光照射鋅板 電子逸出鋅板表面的最大初動(dòng)能為1 28 10 19J 已知普朗克常量為6 63 10 34J s 真空中的光速為3 00 108m s 1 能使鋅產(chǎn)生光電效應(yīng)的單色光的最低頻率約為 A 1 1014HzB 8 1014HzC 2 1015HzD 8 1015Hz 考向2對(duì)光電效應(yīng)的考查 示例11 2014山東高考 39 1 4分