近代物理学

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1、专题13近代物理初步【2018年高考考点定位】作为选择题和填空题，本考点的涉及面广，选项可能涉及近代物理学史，波尔模型，光电效应和原子核结构，而 填空题可能涉及衰变、核反应方程的书写、光电效应的极限频率和最大初动能等，既是备考的重点也是命题的热 门选项。【考点pk】名师考点透析考点一、波粒二象性【名师点睛】1. 量子论：普朗克认为物质的辐射能量并不是无限可分的，其最小的、不可分的能量单元即“能量子”或称 “量子”，也就是说组成能量的单元是量子。每一份电磁波的能量 = hv物质的辐射能量不是连续的，而是 以量子的整数倍跳跃式变化的1905年，爱因斯坦奖量子概念推广到光的传播中，提出了光量子论。即

2、： = hv .其中是电磁波的频率，h为普朗克恒量：h=6.63X 10-34 J - s2. 黑体和黑体辐射：&任何物体在任何温度下都要发射各种波长的电磁波，并且其辐射能 量的大小及辐射能量按波长的分布都与温度有关。随着温度的升高，黑体的辐射强度都 有增加；随着温度的升高，辐射强度的极大值向波长较短方向移动。3. 光电效应：在光的照射下，金属中的电子从表面逸出，发射出来的电子就叫光电子，任何一种金属都有一个极限频率，入射光的频率必须大于这个极限频率 才能发生光电效应，低于极限频率的光不能发生光电效应。光电子的 最大初动能与入射光的强度无关，光随入射光频率的增大而增大。大 于极限频率的光照射金

3、属时，光电流强度（反映单位时间发射出的光电 子数的多少），与入射光强度成正比。金属受到光照，光电子的发 射一般不超过10-9秒。波动说认为：光的能量即光的强度是由光波的振 幅决定的与光的频率无关。所以波动说对解释上述实验规律中的条都遇到困难考点二、原子结构1. 汤姆生原子结构模型：1897年英国物理学家汤姆生发现了电子，从而打破了原子不可再分的观念，揭示出原 子也有复杂的结构。汤姆生的原子模型：1903年汤姆生设想原子是一个带电小球，它的正电荷均匀分布在整个球体内，而带负电的电子镶嵌在正电荷中。2. 原子核式结构模型：实验结构图如下，实验现象：a.绝大多数粒子穿过金 箔后，仍沿原来方向运动，不

4、发生偏转。b.有少数粒子发生较大角度的偏转c. 有极少数粒子的偏转角超过了90，有的几乎达到180，即被反向弹回。结 论-否定了汤姆生原子结构模型，提出核式结构模型即在原子中心存在一个很 小的核，称为原子核，原子核集中了原子所有正电荷和几乎全部的质量，带负 电荷的电子在核外空间绕核旋转。a电子绕核作圆周运动3. 波尔的原子机构模型：&原子核式结构模型与经典电磁理论的矛盾（两方面） 是加速运动，按照经典理论，加速运动的电荷，要不断地向周围发射电磁波，电子的能量就要不断减少，最后电子要落到原子核上，这与原子通常是稳定的事实相矛盾。b电子绕核旋转时辐射电磁波的频率应等于电子绕核旋 转的频率，随着旋转

5、轨道的连续变小，电子辐射的电磁波的频率也应是连续变化，因此按照这种推理原子光谱应 是连续光谱，这种原子光谱是线状光谱事实相矛盾。上述两个矛盾说明，经典电磁理论已不适用原子系统，玻尔 从光谱学成就得到启发，利用普朗克的能量量了化的概念，提了三个假设: 定态假设：原子只能处于一系列不连续的能量状态中，在这些状态中原子是稳定的，电子虽然做加速运动，但并不向外在辐射能量，这些状态叫定态。 跃迁假设：原子从一个定态（设能量为 ）跃迁到另一定态（设能量为En ）时，它 辐射成吸收一定频率的光子，光子的能量由这两个定态的能量差决定，即hv=Em_En量不连续因而电子可能轨道的分布也是不连续的。 轨道量子化假

6、设，原子的不同能量状态，跟电子不同的运行轨道相对应。原子的能总结：&能级：各个状态的能量值。基态即能量值最低的状态，距离原子核最近的运行轨道。氢原子能级公式E = E n n 2 1考点三、原子核结构1. 天然放射现象：1896年法国物理学，贝克勒耳发现放射现象。从而揭示出原子核也有复杂的结构。放射性射线的成分有三种射线种类射线组成性质电离作用贯穿能力a射线氦核组成的粒子流很强很弱0射线高速电子流较强较强射线高频光子很弱很强2.原子核衰变和半衰期：衰变过程中电荷数和质量数守恒。衰变类型衰变方程衰变规律a衰变mX乌-2Y + He、/电荷数减少2 新核l质量数减少40衰变m X mY + 0 e

7、、/电荷数增加 新核质量数不变P衰变的实质：n- iH+_0e，辐射伴随着口衰变和0衰变产生半衰期：放射性元素的原子核的半数发生衰变所需要的时间，称该元素的半衰期。放射性元素衰变的快慢是由核 内部自身因素决定的，跟原子所处的化学状态和外部条件没有关系。3. 1934年，约里奥居里夫妇发现经过a粒子轰击的铝片中含有放射性磷3?P，即：4 He+27 Al T30 P + in4核反应方程：卢瑟福用a粒子轰击氦核打出质子：号N+；HeT 17。+H贝克勒耳和居里夫人发现天然放射现象:a 衰变：238UT234Th + 4He92902B 衰变：234ThT 234Pa + 0e9091-1查德威克

8、用a粒子轰击铍核打出中子：9Be + HTC + m27 Al + 4HeT 30 P + in居里夫人发现正电子：13215030 Pt 30 Si+0 e15141轻核聚变：Jn + 1HT2H +y235 U + 1nT136 Xe +101 n+ 90Sr重核裂变：92054038235 U + 1nT144 Ba + 89 Kr +31 n920563605.重核裂变核聚变I释放核能的途径一一裂变和聚变裂变反应： 裂变：重核在一定条件下转变成两个中等质量的核的反应，叫做原子核的裂变反应。例如：235 U + 1n T144 Ba + 89 Kr + 31 n92056360 链式反应

9、：在裂变反应用产生的中子，再被其他铀核浮获使反应继续下去。链式反应的条件：临界体积，极高的温度. 235U裂变时平均每个核子放能约200Mev能量 921kg 235U全部裂变放出的能量相当于2800吨煤完全燃烧放出能量！ 92聚变反应： 聚变反应：轻的原子核聚合成较重的原子核的反应，称为聚变反应。例如：2 H+3H T4 He + 1n + 17.6MeV 一个氘核与一个氤核结合成一个氦核时（同时放出一个中子），释放出17.6MeV的能量，平均每个核子放 出的能量3MeV以上。比列变反应中平均每个核子放出的能量大34倍。 聚变反应的条件；几百万摄氏度的高温。【三年高考】15、16、17年高考

10、真题及其解析2017年亩考真瓶1.12017 新课标I卷】大科学工程“人造太阳”主要是将氘核聚变反应释放的能量用来发电。氘核聚变反应方程是2H + 2H3He +1 n。已知2H的质量为2.013 6 u, 3He的质量为3.015 0 u, 1n的质量为1.008 7 u, 1120121 u=931 MeV/c2氘核聚变反应中释放的核能约为：（）A. 3.7 MeVB. 3.3 MeVC. 2.7 MeVD. 0.93 MeV2. 【2017 天津卷】我国自主研发制造的国际热核聚变核心部件在国际上率先通过权威机构认证，这是我国对国际热核聚变项目的重大贡献。下列核反应方程中属于聚变反应的是:

11、A. 2H + 3H T 4He + inC. 4He + 27Al 30P + in213150B. 14 N + 4 He 17 O + iHD. 235U + m 144Ba + 89Kr + 3 m920563603. 【2017 江苏卷】(多选)原子核的比结合能曲线如图所示，根据该曲线，下列判断中正确的有：()(A) 4He核的结合能约为14 MeV 2(B) 2He核比6Li核更稳定(C) 两个2H核结合成4He核时释放能量12(D) 235U核中核子的平均结合能比89Kr核中的大92364. 【2017 新课标III卷】(多选)在光电效应实验中，分别用频率为va、vb的单色光a、

12、b照射到同种金属上，测得相应的遏止电压分别为U和U、光电子的最大初动能分别为E和E。h为普朗克常量。下列说法正确a bka kb的是：()A. 若V，则一定有Uavb，则一定有 EkaEkbC. 若 UaUb，则一定有 Eka v，则一定有 hv -E hv - Ea ba kab kb5. 【2017北京卷】2017年年初，我国研制的“大连光源”一一极紫外自由电子激光装置，发出了波长在100nm (1 nm=10-9 m)附近连续可调的世界上最强的极紫外激光脉冲。大连光源因其光子的能量大、密度高，可在能源利用、光刻技术、雾霾治理等领域的研究中发挥重要作用。一个处于极紫外波段的光子所具有的能量

13、可以电离一个分子，但又不会把分子打碎。据此判断，能够电离一个分子的能量约为(取普朗克常量h=6.6X10-34 Js，真空光速c=3X108 m/s)：()A. 10-21 JB. 10-18 JC. 10-15 JD. 10-12 J电源A. 16 C 14 N + 0eC. 2H+3H 4He+ m洲6年亩考炙巍1. 【2016-上海卷】研究放射性元素射线性质的实验装置如图所示。两块平行放置的金属板A. B分别与电源的两极a、b连接，放射源发出的射线从其上方小孔向外射出。则：()A. a为电源正极，到达A板的为a射线 B. a为电源正极，到达A板的为B射线C. a为电源负极，到达A板的为a

14、射线 D. a为电源负极，到达A板的为B射线2. 【2016 江苏卷】贝克勒尔在120年前首先发现了天然放射现象，如今原子核的放射性在众多领域中有着广泛应用.下列属于放射性衰变的是：()B. 235U + m 1391 + 95 Y + 2 m92053390D. 4He + 27Al 30P+ 1n2131503. 【2016 全国新课标I卷】（多选）现用某一光电管进行光电效应实验，当用某一频率的光入射时，有光电流产生。下列说法正确的是： （）A保持入射光的频率不变，入射光的光强变大，饱和光电流变大B-入射光的频率变高，饱和光电流变大C-入射光的频率变高，光电子的最大初动能变大D. 保持入射

15、光的光强不变，不断减小入射光的频率，始终有光电流产生E. 遏止电压的大小与入射光的频率有关，与入射光的光强无关4. 【2016 全国新课标III卷】（多选）一静止的铝原子核27A1俘获一速度为1.0x107m/s的质子p后，变为处于激发态的硅原子核*Si*，下列说法正确的是：（）A. 核反应方程为p +27 A1 28 Si*1314B. 核反应方程过程中系统动量守恒C. 核反应过程中系统能量不守恒D. 核反应前后核子数相等，所以生成物的质量等于反应物的质量之和E. 硅原子核速度的数量级为105 m/s，方向与质子初速度方向一致5. 【2016 海南卷】（多选）下列说法正确的是： （）A. 爱因斯坦