高三物理二輪復(fù)習(xí)專題

1、高三物理二輪復(fù)習(xí)專題3-5重難點突破一、關(guān)于光電效應(yīng)問題1、分析方法（1）常見電路（2）兩條線索(a)通過頻率分析：光子頻率高光子能量大產(chǎn)生光電子的最大初動能大(b)通過光的強度分析：由i光強=nh可知，頻率一定時，入射光強度大光子數(shù)目多產(chǎn)生的光電子多光電流大；光強一定時，頻率越高光子數(shù)目少產(chǎn)生的光電子數(shù)越少光電流小2、典型圖象（1）光電流與電壓的關(guān)系 說明：頻率的比較：ekmhw0= euc可知遏止電壓越大，頻率越高，遏止電壓相同，頻率相同，從圖可知甲=乙<丙。 光強的比較：飽和光電流與單位時間逸出的光電子數(shù)有關(guān)，單位時間逸出的光電子數(shù)與光強和光的頻率有關(guān)，由i光強=nh可知，甲的強度

2、大于乙的強度。（2）反向遏止電壓與入射光頻率的關(guān)系 說明：由可知,根據(jù)橫坐標(biāo)交點可求金屬的極限頻率0=w0/h，根據(jù)斜率可以算出普朗克恒量，斜率h/e,根據(jù)縱軸截距可以推算出金屬的逸出功，w0/e。（3）最大初動能與入射光頻率的關(guān)系 說明：由可知，圖線與橫軸的交點坐標(biāo)是極限頻率0，圖線與縱軸的交點數(shù)值是逸出功w0，圖象的斜率就是普朗克恒量h。 例、如圖所示電路可研究光電效應(yīng)規(guī)律。圖中標(biāo)有a和k的為光電管，其中a為陰極，k為陽極。理想電流計可檢測通過光電管的電流，理想電壓表用來指示光電管兩端的電壓。現(xiàn)接通電源，用光子能量為10.5ev的光照射陰極a，電流計中有示數(shù)，若將滑動變阻器的滑片p緩慢向右

3、滑動，電流計的讀數(shù)逐漸減小，當(dāng)滑至某一位置時電流計的讀數(shù)恰好為零，讀出此時電壓表的示數(shù)為6.0v；現(xiàn)保持滑片p位置不變，以下判斷正確的是（ac） a.光電管陰極材料的逸出功為4.5ev b若增大入射光的強度，電流計的讀數(shù)不為零 c若用光子能量為12ev的光照射陰極a，光電子的最大初動能一定變大 d若用光子能量為9.5ev的光照射陰極a，同時把滑片p向左移動少許，電流計的讀數(shù)一定不為零二、關(guān)于原子躍遷問題1、注意“一個原子”還是“一群原子”一群氫原子處于量子數(shù)為n的激發(fā)態(tài)時，可能輻射出的光譜條數(shù)為nc，而一個氫原子處于量子數(shù)為n的激發(fā)態(tài)上時，最多可輻射出n1條光譜線 例、現(xiàn)有1200個氫原子被激

4、發(fā)到量子數(shù)為4的能級上，若這些受激氫原子最后都回到基態(tài)，則在此過程中發(fā)出的光子總數(shù)是多少？假定處在量子數(shù)為n的激發(fā)態(tài)的氫原子躍遷到各較低能級的原子數(shù)都是處在該激發(fā)態(tài)能級上的原子總數(shù)的（a）a. 2200b. 2000c. 1200d. 24002、注意是“躍遷”還是“電離”不管是吸收還是輻射光子，其光子的能量都必須等于這兩個能級的能量差，欲想把處于某一定態(tài)的原子的電子電離出去，就需要給原子一定的能量。如使氫原子從n1的基態(tài)躍遷到的狀態(tài)，這個能量的大小至少為13.6ev。 例、當(dāng)用具有1.87ev能量的光子照射n3激發(fā)態(tài)的氫原子時，氫原子（b）a. 不會吸收這個光子b. 吸收該光子后被電離，電離

5、后的動能為0.36evc. 吸收該光子后被電離，電離后電子的動能為零d. 吸收該光子后不會被電離3、注意是“直接躍遷”還是“間接躍遷”原子從一種定態(tài)躍遷到另一種定態(tài)時，有的可能是直接躍遷，有的可能是間接躍遷。兩種情況下輻射（或吸收）光子的可能性及其頻率可能不同。 例、處于基態(tài)的氫原子在某單色光照射下，只能發(fā)出頻率分別為v1、v2、v3的三種光，且v1v2v3，則該照射光的光子能量為(c ) ahv1 bhv2 chv3 dh(v1v2v3)4、注意是“入射的光子”還是“實物粒子”若是在光子的激發(fā)下引起原子的躍遷，則要求光子的能量必須等于原子的某兩個定態(tài)的能級差，或等于或大于原子的某個定態(tài)的電離

6、能；若是在電子、質(zhì)子等實物粒子的碰撞下引起原子的躍遷，則要求電子的能量必須等于或大于原子的某兩個定態(tài)的能級差。 例、用總能量為13ev的一個自由電子與處于基態(tài)的氫原子發(fā)生碰撞（不計氫原子的動量變化），則電子可能剩余的能量（碰撞中無能量損失）是（bc ）a. 10.2evb. 2.8ev c. 0.91evd. 12.75ev5、躍遷時電子動能、原子勢能與原子能量的變化當(dāng)軌道半徑減小時，庫侖引力做正功，原子的電勢能ep減小，電子動能增大，原子能量減小向外輻射能量反之，軌道半徑增大時，原子電勢能增大，電子動能減小，原子能量增大，從外界吸收能量三、關(guān)于結(jié)合能和比結(jié)合能1、結(jié)合能：核子結(jié)合成原子核時，

7、要釋放能量；原子核分解成核子時，要吸收能量這個能量叫做原子核的結(jié)合能。結(jié)合能并不是由于原子核具有的能量，而是為把核子分開而需要的能量。組成原子核的核子越多，它的結(jié)合能越高。2、 平均結(jié)合能：結(jié)合能與核子數(shù)之比，稱做為平均結(jié)合能。也叫比結(jié)合能。比結(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。 例:如果把168o分成4個42he，需要多少能量？已知168o的平均結(jié)合能是7.98mev，42he的平均結(jié)合能是7.07mev。 解：把168o分成質(zhì)子和中子需提供能量e1=16×7.98mev=127.68mev，將質(zhì)子和中子結(jié)合成42he所放出的能量e2=4×7.07me

8、v=28.28mev，則將168o分成4個42he需提供的能量e=e1-4e2=14.56mev。4、 關(guān)于質(zhì)能方程 e=mc2，e是指物體具有的各種形式的能的總和，m代表質(zhì)量，c代表真空中光速。e=mc2說明當(dāng)一個系統(tǒng)的質(zhì)量變化了m時，相應(yīng)變化的能量為e。 1、質(zhì)量和能量是物質(zhì)的兩個重要屬性，質(zhì)能方程揭示了這兩個物理量之間在量值上存在著簡單的正比關(guān)系，即一定的質(zhì)量總是和一定的能量相對應(yīng)，或者理解為物體所蘊藏的能量與物體的質(zhì)量成正比。 2、物質(zhì)的質(zhì)量增加了，與之相對應(yīng)的能量就會增加，反之，物質(zhì)的質(zhì)量減少了，與之相對應(yīng)的能量也隨之減小，二者不能相互轉(zhuǎn)化。 3、原子核反應(yīng)時，質(zhì)量虧損是靜止質(zhì)量的減

9、少，減少的靜止質(zhì)量轉(zhuǎn)化為和輻射能量相聯(lián)系的運動質(zhì)量(光子的動質(zhì)量)，減少的靜質(zhì)能以射線的形式輻射出來，并不是這部分質(zhì)量消失或質(zhì)量轉(zhuǎn)化為能量。在核反應(yīng)中，分別遵循能量轉(zhuǎn)化與守恒和質(zhì)量守恒這兩大基本規(guī)律。 例、為紀(jì)念愛因斯坦對物理學(xué)的巨大貢獻(xiàn)，聯(lián)合國將2005年定為國際物理年。對于愛因斯坦提出的質(zhì)能方程e=mc2 ，下列說法中不正確的是（d） a. e=mc2表明物體具有的能量與質(zhì)量成正比 b. 根據(jù)e=mc2可以計算核反應(yīng)中釋放的核能 c. 一個中子和一個質(zhì)子結(jié)合成氘核時，釋放出核能，表明此過程中出現(xiàn)了質(zhì)量虧損 d. e=mc2中的e是發(fā)生核反應(yīng)中釋放的核能 例、關(guān)于質(zhì)能方程的說法，下列正確的是

10、（cdef） a.質(zhì)量和能量可以相互轉(zhuǎn)化 b.物體的核能可以用mc2來表示 c.當(dāng)物體向外釋放能量時，其質(zhì)量必定減少，且放出的能量等于減少的質(zhì)量與光速的平方的乘積 d.一定量的質(zhì)量一定會與一定量的能量相對應(yīng) e.物體獲得一定的能量，它的質(zhì)量也一定增加 f.e=mc2是物體各種形式能的總和5、 關(guān)于核能的計算 1、根據(jù)質(zhì)量虧損計算 根據(jù)核反應(yīng)方程，計算核反應(yīng)前和核反應(yīng)后的質(zhì)量虧損m。根據(jù)愛因斯坦質(zhì)能方程e=mc2或e=mc2計算核能。計算過程中m的單位是千克，e的單位是焦耳。 例、一個鈾核衰變?yōu)殁Q核時釋放出一個粒子，已知鈾核的質(zhì)量為3.853131×10-25kg,釷核的質(zhì)量為3.78

11、6567×10-25kg，粒子的質(zhì)量為6.64672×10-27kg。在這個衰變過程中釋放的能量等于_j。(保留兩位有效數(shù)字) 解析：由題設(shè)條件求出質(zhì)量虧損m為m=mu-mth-m=9.7×10-30kg,根據(jù)質(zhì)能方程e=mc2求出釋放的能量為e=mc2=9.7×10-30×(3×108)2=8.7×10-13j 2、利用原子質(zhì)量單位u和電子伏特計算 因1u=1.6606×10-27kg,e=mc2=1.6606×10-27×(3×108)2=1.494×10-10j,1ev

12、=1.6×10-19j,e=931.5mev，根據(jù)1原子質(zhì)量單位(u)相當(dāng)于931.5mev能量,用核子結(jié)合成原子核時質(zhì)量虧損的原子質(zhì)量單位乘以931.5mev,即e=m 931.5mev，上式中,m的單位是u,e單位是mev。 例、 已知氮核質(zhì)量mn=14.00753u,氧17核的質(zhì)量為m0=17.00454u,氦核質(zhì)量mhe=4.00387u,氫核質(zhì)量為mh=1.00815u。試判斷:147n+ 42he 178o這一核反應(yīng)吸收能量還是放出能量? 能量變化為多少? 解析：反應(yīng)前總質(zhì)量，mn + mhe=18.01140u, 反應(yīng)后總質(zhì)量mo + mh =18.01269u,反應(yīng)后

13、總質(zhì)量增加,故該反應(yīng)是吸收能量的反應(yīng)。吸收的能量利用e=mc2 來計算, e=(18.01269-18.01140)× 931.5mev=1.2mev 3、利用平均結(jié)合能計算核能 原子核的結(jié)合能=核子的平均結(jié)合能×核子數(shù)。核反應(yīng)中反應(yīng)前系統(tǒng)內(nèi)所有原子核的總結(jié)合能與反應(yīng)后生成的所有新核的總結(jié)合能之差，就是該次核反應(yīng)所釋放(或)吸收的核能。 例、氘核和氚核聚變時的核反應(yīng)方程為 21h+ 31h 42h+ 10n，已知 31h的平均結(jié)合能是2.78mev,21h的平均結(jié)合能是1.09mev, 42h的平均結(jié)合能是7.03mev,試計算核反應(yīng)時釋放的能量。 解析：聚變反應(yīng)前氘核和氚

14、核的總結(jié)合能e1=(1.09×2+2.78×3)mev=10.52mev，反應(yīng)后生成的氦核的結(jié)合能e2=7.03×4mev=28.12mev，由于單個核子無結(jié)合能,所以聚變過程釋放出的能量，e=e2-e1=(28.12-10.52)mev=17.6mev。 4、根據(jù)能量守恒和動量守恒計算核能參與核反應(yīng)的粒子所組成的系統(tǒng),在核反應(yīng)過程中的動量和能量是守恒的。因此,在題給條件中沒有涉及到質(zhì)量虧損,或者核反應(yīng)所釋放的核能全部轉(zhuǎn)化為生成的新粒子的動能而無光子輻射的情況下,從能量守恒和動量守恒可以計算出核能。 例、兩個動能均為1mev的氘核發(fā)生正面碰撞,引起如下反應(yīng): 21

15、h+ 21h 31h+ 11h試求: (1)此核反應(yīng)中放出的能量e為多少? (2)若放出的能量全部變成新生核的動能,則新生的氫核具有的動能是多少? (21h的質(zhì)量為2.0136u，31h的質(zhì)量為3.0156u，11h的質(zhì)量為1.0073u，1u=931.5mev） 解析 (1)此核反應(yīng)中的質(zhì)量虧損和放出的能量分別為m=(2×2.0136-3.0156-1.0073)u=0.0043u，e=mc2=0.0043×931.5mev =4.005mev (2)設(shè)碰后質(zhì)子和氚核的動能分別為ek1 和ek2 ，質(zhì)量分別為m1和m2 則故新生的氫核的動能為5、應(yīng)用阿伏加德羅常數(shù)計算核能若要計算具有宏觀質(zhì)量的物質(zhì)中所有原子核都發(fā)生核反應(yīng)所放出的總能量,應(yīng)用阿伏加德羅常數(shù)計算核能較為方便。根據(jù)物體的質(zhì)量m和摩爾質(zhì)量m,由