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1、专题五专题五近代物理近代物理考情分析考情分析备考定向备考定向 第第1313讲讲近代物理近代物理-4-知识脉络梳理规律方法导引-5-知识脉络梳理规律方法导引-6-命题热点一命题热点二命题热点三原子结构例1下列有关原子结构和原子核的认识,其中正确的是()A.射线是高速运动的电子流B.氢原子辐射光子后,其绕核运动的电子动能增大C.太阳辐射能量的主要来源是太阳中发生的重核裂变B-7-命题热点一命题热点二命题热点三例2(多选)右图为氢原子的能级图。现有大量处于n=3激发态的氢原子向低能级跃迁,下列说法正确的是()A.氢原子由n=3跃迁到n=2能级时,其核外电子的动能将减小B.这些氢原子总共可辐射出三种不
2、同频率的光C.这些氢原子跃迁时辐射出光子能量的最大值为10.2eVD.氢原子由n=3跃迁到n=1产生的光照射逸出功为6.34eV的金属铂能发生光电效应BD-8-命题热点一命题热点二命题热点三解析根据玻尔理论,核外电子轨道半径越小,则速度越大,动能越大,氢原子由n=3跃迁到n=2能级时,轨道半径减小,则动能将增大,A错误;由于有大量处于n=3激发态的氢原子向低能级跃迁,故可产生种不同频率的光,B正确;这些氢原子跃迁时辐射出光子能量的最大值为-1.51eV-(-13.6eV)=12.09eV,C错误;氢原子由n=3跃迁到n=1辐射出的光子能量为-1.51eV-(-13.6eV)=12.09eV,大
3、于最大逸出功为6.34eV的金属铂,能发生光电效应,D正确。-9-命题热点一命题热点二命题热点三规律方法原子能级跃迁问题的解题技巧(1)原子跃迁时,所吸收或释放的光子能量只能等于两能级之间的能量差,即E=h=|E初-E末|。(2)原子电离时,所吸收的能量可以大于或等于某一能级能量的绝对值。(3)一群氢原子和一个氢原子不同,氢原子核外只有一个电子,这个电子在某时刻只能处在某一个确定的轨道上,在某段时间内,由这一轨道跃迁到另一轨道时,可能的情况只有一种,但是如果有大量的氢原子,它们的核外电子向基态跃迁时就会有各种情况出现了,发射光子的种类(4)计算氢原子能级跃迁放出或吸收光子的频率和波长时,要注意
4、各能级的能量值均为负值,且单位为电子伏特,计算时需换算单位,1eV=1.610-19J。-10-命题热点一命题热点二命题热点三光电效应例3(多选)在光电效应实验中,用频率为的光照射光电管阴极,发生了光电效应,下列说法正确的是()A.入射光增强,光电流增大B.入射光减弱,光电效应现象消失C.改用频率小于的光照射,一定不发生光电效应D.改用频率大于的光照射,光电子的最大初动能变大AD解析增大入射光强度,使单位时间内逸出的光电子数增加,因此光电流增大,选项A正确;能否发生光电效应与照射光的频率有关,与强度无关,选项B错误;当照射光的频率小于,但大于极限频率时仍能发生光电效应,选项C错误;由Ekm=h
5、-W,增加入射光的频率,光电子的最大初动能变大,选项D正确。-11-命题热点一命题热点二命题热点三例4(多选)(2017全国卷)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ha-Ekahb-EkbBC解析根据光电效应方程Ek=h-W和光电子的最大初动能与遏止电压的关系-eU=0-Ek,得eU=h-W,A错,B、C正确;若ab,则一定有ha-Eka=hb-Ekb=W,D错。
6、-12-命题热点一命题热点二命题热点三规律方法光电效应的研究思路(1)两条线索:(2)两条对应关系:光照强光子数目多发射光电子多光电流大光子频率高光子能量大光电子的最大初动能大-13-命题热点一命题热点二命题热点三核反应与核能例5(2017全国卷)一静止的铀核放出一个粒子衰变成钍核,衰变方程为。下列说法正确的是()A.衰变后钍核的动能等于粒子的动能B.衰变后钍核的动量大小等于粒子的动量大小C.铀核的半衰期等于其放出一个粒子所经历的时间D.衰变后粒子与钍核的质量之和等于衰变前铀核的质量B解析静止的铀核发生衰变,衰变过程中动量守恒,所以衰变后粒子的动量和钍核的动量大小相等、方向相反,故选项B正确;
7、由于m钍m,根据可知,钍核的动能小于粒子的动能,故选项A错误;半衰期是指放射性元素的原子核有半数发生衰变所需要的时间,并不是放出一个粒子所经历的时间,故选项C错误;铀核发生衰变过程中有质量亏损,衰变后粒子与钍核的质量和小于衰变前铀核的质量,故选项D错误。-14-命题热点一命题热点二命题热点三例6在某些恒星内部,发生3个氦核结合成1个碳核的反应。已知1个氦核的质量为m1、1个碳核的质量为m2,1个质子的质量为mp,1个中子的质量为mn,真空中的光速为c。(1)写出核反应方程式;(2)求核反应的质量亏损;(3)求碳核的比结合能。-15-命题热点一命题热点二命题热点三思维导引1.核反应前后质量数和电
8、荷数守恒。2.比结合能为组成原子的所有核子的质量亏损和核子数的比值。-16-命题热点一命题热点二命题热点三规律方法衰变及核反应方程的书写(1)原子核的衰变衰变实质:衰变是原子核中的2个质子和2个中子结合成一个氦核;衰变是原子核中的中子转化为一个质子和一个电子;衰变伴随着衰变或衰变同时发生,不改变原子核的质量数与电荷数,以光子形式释放出衰变过程中产生的能量。衰变的快慢由原子核内部因素决定,跟原子所处的物理、化学状态无关;半衰期是统计规律,对个别、少数原子核无意义。-17-命题热点一命题热点二命题热点三(2)核反应方程的书写核反应过程一般不可逆,所以核反应方程中用“”表示方向而不能用等号代替。核反
9、应方程遵循质量数、电荷数守恒,但核反应前后的总质量一般会发生变化(质量亏损)且释放出核能。核反应的生成物一定要以实验为基础,不能只依据两个守恒规律凭空杜撰出生成物来写核反应方程。-18-134521.(2018全国卷)用波长为300nm的光照射锌板,电子逸出锌板表面的最大初动能为1.2810-19J,已知普朗克常量为6.6310-34Js,真空中的光速为3.00108ms-1,能使锌产生光电效应的单色光的最低频率约为()A.11014HzB.81014HzC.21015HzD.81015HzB中,Ek=1.2810-19J,=300nm=310-7m,得081014Hz,选项B正确。-19-1
10、34522.图甲所示为氢原子的能级,图乙为氢原子的光谱。已知谱线a是氢原子从n=4的能级跃迁到n=2能级时的辐射光,则谱线b可能是氢原子在下列哪种情形跃迁时的辐射光()-20-13452A.从n=5的能级跃迁到n=3的能级B.从n=4的能级跃迁到n=3的能级C.从n=5的能级跃迁到n=2的能级D.从n=3的能级跃迁到n=2的能级答案C-21-13453.下图是光电管的原理图,已知当有波长为0的光照到阴极K上时,电路中有光电流,则()A.若换用波长为1(10)的光照射阴极K时,电路中一定没有光电流B.若换用波长为2(20)的光照射阴极K时,电路中一定有光电流C.增加电路中电源电压,电路中光电流一
11、定增大D.若将电源极性反接,电路中一定没有光电流产生2B-22-13452下说法正确的是()A.每经过一次衰变原子核的质量数会减少2B.每经过一次衰变原子核的质子会增加1个B-23-13452-24-13452序数和质量数分别为()A.15和28B.15和30C.16和30D.17和31B解析:已知粒子的质量数是4,核电荷数为2,中子的质量数为1,不可知X的核电荷数即原子序数为15,根据质量数守恒,可知X的质量数为30,选项B正确。-25-核反应方程及核能的计算核反应方程及核能的计算【典例示范】一个静止的氡核放出一个粒子后衰变为钋核。假设放出的核能完全转变为钋核与粒子的动能,不计光子的动量。已
12、知m氡=222.08663u、m=4.0026u、m钋=218.0766u,1u相当于931.5MeV的能量。(1)写出上述衰变方程;(2)求出发生上述衰变放出的能量;(3)确定钋核与粒子的动能。分析推理:能量守恒定律和动量守恒定律。-26-思维流程 -27-28-以题说法核反应方程及核能的计算(1)掌握核反应方程中的守恒。质量数守恒。电荷数守恒。(2)核能的计算方法。根据爱因斯坦质能方程,即E=mc2(J)。根据1原子质量单位(u)相当于931.5MeV能量,即E=m931.5(MeV)。如果核反应时释放的核能是以动能形式呈现,则核反应过程中系统动能的增量即为释放的核能。-29-B解析由方程得,质量亏损为m=22.0136u-3.0150u-1.0087u=0.0035u,由E=mc2得,E=0.0035931MeV3.3MeV,故选B。
