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1、专题十二 近代物理初步考点内容要求热点考向1.氢原子光谱1.从近年高考试题来看，高考对本章内容的考查涉及的考点较多，具有不确定性.考题可能根据某一考点命题，也可以同时涉及多个考点，题型为选择题的概率很高，很少出现计算题.2.从整体命题趋势上看，高考对本部分的命题基本会保持原有命题思路，仍将以光电效应、能级跃迁、核反应方程、核能的分析与计算为命题重点，在高考复习中应多加关注.2.氢原子的能级结构、能级公式3.原子核的组成、放射性、原子核的衰变、半衰期4.放射性同位素5.核力、核反应方程6.结合能、质量亏损7.裂变反应和聚变反应、裂变反应堆8.射线的危害与防护9.光电效应10.爱因斯坦光电效应方程
2、第1讲光电效应 原子结构考点 1光电效应1.光电效应光电子如图 12-1-1 所示，在光的照射下物体发射电子的现象叫光电效应，发射出来的电子叫_.图 12-1-12.光电效应的规律0(1) 任何一种金属都有一个极限频率0 ，入射光的频率 _，才能产生光电效应.(2)光电子的最大初动能与入射光的强度_关，随入射光频率的增大而_.无增大瞬时(3)入射光照到金属上时，光电子的发射几乎是_的，一般不超过 109 s.(4)当入射光的频率大于极限频率时，入射光越强光电流_.越大3.爱因斯坦的光子说：光的能量_连续的，而是一份一份的，每一份叫做一个光子，光子的能量 E 跟光的频率成正比：E_(h 是普朗克
3、常量).不是h4.爱因斯坦光电效应方程(1)最大初动能和逸出功金属表面的电子吸收光子后，克服金属原子核的引力做功.直接从金属表面逸出的电子所具有的最大动能称为最大初动能，克服金属原子核的引力逃逸出而成为光电子所做的功的最小值叫_.逸出功EkhW0(2)光电效应方程：_，h极限 W0.(Ek 是光电子的最大初动能；W0 是_，即从金属表面直接飞出的光电子克服原子核的引力所做的功).逸出功考点 2卢瑟福核式结构模型1.汤姆生的“枣糕”模型汤姆生(1)1897 年_发现电子，提出原子的“枣糕”模型，揭开了人类研究原子结构的序幕.均匀(2)“枣糕”模型：原子是一个球体，正电荷_分布在整个球内，电子像枣
4、糕里的枣子那样镶嵌在原子里.2.卢瑟福的“核式结构”模型(1)粒子散射实验装置：如图 12-1-2 所示.图 12-1-2实验规律卢瑟福的分析_粒子仍沿原来的方向前进原子中绝大部分是空隙少数粒子发生了较大的偏转，极少数的偏转角超过了90，有的甚至被弹回，偏转角几乎达到180粒子碰到了质量比自己大得多的带正电的物质，原子的全部正电荷和几乎全部的质量都集中在一个很小的范围内(2)粒子散射实验规律及卢瑟福对实验现象的分析绝大多数(3)原子核式结构模型原子核在原子的中心有一个很小的核，叫_.原子的全部正电荷和几乎全部的质量都集中在原子核里.带负电的电子在核外空间里绕着核旋转.(4)原子核的大小：从 粒
5、子散射实验的数据估算出原子核的半径约为 10151014 m；原子的半径约为1010 m.3.质子和中子统称_，原子核的电荷数等于其质子数，原子核的_数等于其质子数与中子数的和.具有相同_数的原子属于同一种元素；具有相同的质子数和不同的中子数的原子互称_.核子质量质子同位素考点 3玻尔原子模型不连续稳定1.定态：原子只能处于一系列_的能量状态中，在这些能量状态中原子是_的，电子虽然绕核运动，但并不向外辐射能量.辐射吸收 EmEn2.跃迁：原子从一种定态跃迁到另一种定态时，它_或_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 h_.(h 是普朗克常量，h6.6261034 Js)3.轨
6、道：原子的不同能量状态跟电子在不同的圆周轨道绕核运动相对应.原子的定态是不连续的，因此电子的可能轨道也是_的.不连续4.氢原子的能级、能级公式(1)氢原子的能级图(如图 12-1-3 所示)图 12-1-3(2)氢原子的能级和轨道半径氢原子的能级公式：En_(n1,2,3，)，其中E1 为基态能量，其数值为 E1_.13.6 eV氢原子的半径公式：rn_(n1,2,3，)，其中r1 为基态半径，又称玻尔半径，其数值为 r1_.n2r10.531010 m【基础自测】1.关于粒子散射实验，下列说法正确的是()A.绝大多数粒子经过重金属箔后，发生了角度很大的偏转B.粒子在接近原子核的过程中，动能减
7、少，电势能减少C.粒子在离开原子核的过程中，动能增大，电势能增大D.对粒子散射实验的数据进行分析，可以估算出原子核的大小答案：D2.(2016 年北京卷)处于 n3 能级的大量氢原子，向低能级跃迁时，辐射光的频率有()A.1 种B.2 种C.3 种D.4 种答案：C3.(多选，2015 年新课标卷)实物粒子和光都具有波粒二象性，下列事实中突出体现波动性的是()A.电子束通过双缝实验后可以形成干涉图样B.射线在云室中穿过会留下清晰的径迹C.人们利用中子衍射来研究晶体的结构D.人们利用电子显微镜观测物质的微观结构答案：ACD4.(2016 年河北邢台模拟)用强度相同的红光和蓝光分别照射同一种金属，
8、均能使该金属发生光电效应.下列判断正确的是()A.用红光照射时，该金属的逸出功小，用蓝光照射时该金属的逸出功大B.用红光照射时，该金属的截止频率低，用蓝光照射时该金属的截止频率高C.用红光照射时，逸出光电子所需时间长，用蓝光照射时逸出光电子所需时间短D.用红光照射时，逸出的光电子最大初动能小，用蓝光照射时逸出的光电子最大初动能大答案：D热点 1光电效应及其方程热点归纳1.光电效应的实质：光子照射到金属表面，某个电子吸收光子的能量后动能变大，当电子的动能增大到足以克服原子核的引力时，便飞出金属表面成为光电子.光电效应现象中，每个电子只能吸收一个光子的能量.2.对光电效应规律的解释：(1)光照射金
9、属时，电子吸收一个光子(形成光电子)的能量后，动能立即增大，不需要积累能量的过程.(2)电子从金属表面逸出，首先需克服金属表面原子核的引力做功(逸出功 W0).要使照射光子的能量不小于 W0，对应频率cW0h为极限频率.(3)光电子的最大初动能只随照射光频率的增大而增大.(4)照射光越强，单位时间内照射到金属表面的光子数越多，产生的光电子越多，射出的光电子做定向移动时形成的光电流越大.3.概念辨析：4.用图象表示光电效应方程：(1)最大初动能 Ek 与入射光频率的关系图线如图 12-1-4 所示.图 12-1-4(2)由图线可以得到的物理量：极限频率：图线与轴交点的横坐标c.逸出功：图线与 E
10、k 轴交点的纵坐标的绝对值W0|E|E.普朗克常量：图线的斜率 kh.考向 1光电效应现象【典题 1】(多选)如图 12-1-5 所示，用导线把验电器与锌板)相连接，当用紫外线照射锌板时，发生的现象是(图 12-1-5A.有光子从锌板逸出C.验电器指针张开一个角度B.有光电子从锌板逸出D.锌板带负电解析：用紫外线照射锌板是能够发生光电效应的，锌板上的电子吸收紫外线的能量从锌板表面逸出，称之为光电子，故A 错误，B 正确；锌板与验电器相连，带有相同电性的电荷，锌板失去电子应该带正电，且失去电子越多，带正电的电荷量越多，验电器指针张角越大，故 C 正确，D 错误.答案：BC考向 2光电效应的规律【
11、典题 2】入射光照到某金属表面发生光电效应，若入射光的强度减弱，而频率保持不变，则下列说法正确的是()A.从光照射到金属表面上到金属发射出光电子之间的时间间隔将明显增加B.逸出的光电子的最大初动能减小C.单位时间内从金属表面逸出的光电子数目将减少D.有可能不发生光电效应解析：光电效应瞬时(一般不超过109 s)发生，与光强无关，A 错误.光电子的最大初动能只与入射光的频率有关，入射光的频率越大，最大初动能越大，B 错误.光电子数目多少与入射光的强度有关，光强减弱，单位时间内从金属表面逸出的光电子数目减少，C 正确.能否发生光电效应，只取决于入射光的频率是否大于极限频率，与光强无关，D 错误.答
12、案：C考向 3光子说【典题 3】(2017 年北京卷)2017 年初，我国研制的“大连光源”极紫外自由电子激光装置，发出了波长在 100 nm(1 nm109 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 h6.61034 Js，真空光速 c3108 m/s)()A.1021 J B.1018 J C.1015 J D.1012 J21018J，由题意可知，光子的能量应比电离一
13、个分子的能量稍大，因此数量级应相同，故选 B.答案：B考向 4光电效应方程【典题 4】(多选，2017 年新课标卷)在光电效应实验中，分别用频率为a、b 的单色光 a、b 照射到同种金属上，测得相应的遏止电压分别为 Ua 和 Ub、光电子的最大初动能分别为 Eka)和 Ekb.h 为普朗克常量.下列说法正确的是(A.若ab，则一定有Uab，则一定有EkaEkbC.若UaUb，则一定有Ekab，则一定有haEkahbEkb解析：由爱因斯坦光电效应方程 EkmhW，又由动能定理有 EkmeU，当 ab 时，则 EkaEkb，UaUb，A 错误，B 正确；若 UaUb，则有 EkaEkb，C 正确；
14、同种金属的逸出功不变，则 WhEkm不变，D 错误.答案：BC【迁移拓展】爱因斯坦提出了光量子概念并成功地解释了光电效应的规律而获得 1921 年诺贝尔物理学奖.某种金属逸出光电子的最大初动能 Ekm 与入射光频率的关系如图 12-1-6 所示，其中0 为截止频率.从图中可以确定的是(A.逸出功与有关B.Ekm 与入射光强度成正比C.当0 时，会逸出光电子D.图中直线的斜率与普朗克常量有关)图 12-1-6解析：逸出功由金属材料本身决定，A 错误；由 Ekm hW0 可知 B 错误，D 正确；由图象可知，当0 时会逸出光电子，C 错误.答案：D热点 2原子的核式结构模型热点归纳粒子散射实验结果
15、分析：(1)核外电子不会使粒子的速度发生明显改变.(2)汤姆生模型不能解释粒子的大角度散射.(3)绝大多数粒子沿直线穿过金箔，说明原子中绝大部分是空的；少数粒子发生较大角度偏转，反映了原子内部集中存在着对粒子有斥力的正电荷；极少数粒子甚至被“撞了回来”，反映了个别粒子正对着质量比粒子大得多的物体运动时，受到该物体很大的斥力作用.【典题 5】卢瑟福的粒子散射实验装置如图 12-1-7 所示，在一个小铅盒里放有少量的放射性元素钋，它发出的粒子从铅盒的小孔射出，形成很细的一束射线，射到金箔上，最后打在)荧光屏上产生闪烁的光点.下列说法正确的是(图 12-1-7A.该实验是卢瑟福建立原子核式结构模型的
16、重要依据B.该实验证实了汤姆生原子模型的正确性C.粒子与原子中的电子碰撞会发生大角度偏转D.绝大多数的粒子发生大角度偏转解析：卢瑟福根据粒子散射实验，提出了原子核式结构模型，选项 A 正确，B 错误；电子质量太小，对粒子的影响不大，选项 C 错误；绝大多数粒子穿过金箔后，基本上仍沿原方向前进，D 错误.答案：A热点 3氢原子能级及能级跃迁热点归纳1.两类能级跃迁：(1)自发跃迁：高能级低能级，释放能量，发出光子.光子的频率EhE高E低h.(2)受激跃迁：低能级高能级，吸收能量.光照(吸收光子)：光子的能量必须恰等于能级差 hE.碰撞、加热等：只要入射粒子能量大于或等于能级差即可，E外E.大于电
17、离能的光子被吸收，将原子电离.2.谱线条数的确定方法：(1)一个氢原子跃迁发出可能的光谱线条数最多为(n1).(2)一群氢原子跃迁发出可能的光谱线条数的两种求解方法：利用能级图求解：在氢原子能级图中将氢原子跃迁的各种可能情况一一画出，然后相加.考向 1氢原子跃迁过程中的特点【典题 6】(多选)氢原子能级如图 12-1-8 所示，当氢原子从n3 跃迁到 n2 的能级时，辐射光的波长为 656 nm.以下判断正确的是()图 12-1-8A.氢原子从 n2 跃迁到 n1 的能级时，辐射光的波长大于 656 nmB.用波长为 325 nm 的光照射，可使氢原子从 n1 跃迁到n2 的能级C.一群处于
18、n3 能级上的氢原子向低能级跃迁时最多产生 3 种谱线D.用波长为 633 nm 的光照射，不能使氢原子从 n2 跃迁到 n3 的能级解析：根据氢原子的能级图和能级跃迁规律，当氢原子从n2 能级跃迁到 n1 的能级时，辐射光的波长一定小于 656nm，因此 A 选项错误；根据发生跃迁只能吸收和辐射一定频率的光子，可知 B 选项错误，D 选项正确；一群处于 n3 能级上的氢原子向低能级跃迁时可以产生 3 种频率的光子，所以 C 选项正确.答案：CD考向 2氢原子跃迁过程中光谱线的能量关系【典题 7】处于激发态的氢原子从 n4 跃迁到 n3 时，辐射的光子波长为1，从 n3 跃迁到 n2 时，辐射
19、的光子波长为2，那么从 n4 跃迁到 n2 时辐射的光子的波长为()答案：A热点 4对波粒二象性的理解热点归纳分析波粒二象性应注意的“三个”问题：(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)频率越低波动性越显著，越容易看到光的干涉和衍射现象；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，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，往往表现为粒子性.【典题 8】用很弱的光做双缝干涉实验，把入射光减弱到可以认为光源和感光胶片之间不可能同时有两个光子存在，图12-1-9 是不同数量的光子照射到感光胶片上得到的照片.这些照片说明()图 12-1-9A.光只有粒子性没有波动性B.光只有波动性没有粒子性C.少量光子的运动显示波动性，大量光子的运动显示粒子性D.少量光子的运动显示粒子性，大量光子的运动显示波动性解析：光具有波粒二象性，这些照片说明少量光子的运动显示粒子性，大量光子的运动显示波动性，故 D 正确.答案：D
