2018届二轮复习专题五　波粒二象性　原子结构和原子核课件（32张）（全国通用） 32页

专题五　波粒二象性　 原子结构 和原子核 - 2 - 网络构建 要点必备 - 3 - 网络构建 要点必备 1 . 能级跃迁 (1) 辐射条件 : h ν = 　　　　　　　　 。   (2) 辐射光谱线条数 : 一群处于量子数为 n 的激发态的氢原子 , 可辐射出的光谱线条数 N= 　　　　 。   2 . 光电效应 (1) 光电效应规律。 (2) 光电效应方程 : h ν = 　　　　　　　 。   3 . 核反应、核能的计算 (1) 两个守恒 : 质量数守恒、电荷数守恒。 (2) 质能方程 : E= 　　　　 。   E m -E n E k +W 0 mc 2 - 4 - 1 2 3 B 考点定位 : 核反应 　 核能 命题能力点 : 侧重考查理解能力 解题思路与方法 : 根据核反应方程计算出质量亏损 , 再根据爱因斯坦的质能方程算出释放的核能。 - 5 - 1 2 3 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 α 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 ; 由于 m 钍 >m α , 根据 可知 , 钍核的动能小于 α 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 α 粒子所经历的时间 , 故选项 C 错误 ; 铀核发生 α 衰变过程中有质量亏损 , 衰变后 α 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。 - 6 - 1 2 3 考点定位 : 衰变 　 半衰期 　 动量守恒 命题能力点 : 侧重考查理解能力 解题思路与方法 : 衰变过程动量守恒 , 质量数守恒但是衰变过程中有质量亏损。 - 7 - 1 2 3 3 . ( 多选 )(2017 全国 Ⅲ 卷 ) 在光电效应实验中 , 分别用频率为 ν a 、 ν 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 U a 和 U b 、光电子的最大初动能分别为 E ka 和 E kb 。 h 为普朗克常量。下列说法正确的是 ( 　　 ) A. 若 ν a > ν b , 则一定有 U a ν b , 则一定有 E ka >E kb C. 若 U a ν b , 则一定有 h ν a -E ka >h ν b -E kb BC 解析 根据光电效应方程 E k =h ν -W 和光电子的最大初动能与遏止电压的关系 -eU= 0 -E k , 得 eU=h ν -W ,A 错 ,B 、 C 正确 ; 若 ν a > ν b , 则一定有 h ν a -E ka =h ν b -E kb =W ,D 错。 - 8 - 1 2 3 考点定位 : 光电效应方程 命题能力点 : 侧重考查理解能力 解题思路与方法 : 由光电效应方程 E k =h ν -W 和光电子的最大初动能与遏止电压的关系 -eU= 0 -E k , 分析求解即可。 - 9 - 1 2 3 命题规律研究及预测 这部分内容在高考题中一般以选择题的形式出现 , 重点考查考生对知识的理解能力。 2018 年备考过程中要重点掌握氢原子能级结构和能级公式 ; 光电效应规律和爱因斯坦光电效应方程 ; 核反应方程式的书写 ; 原子核的衰变及半衰期 ; 结合能和核能的计算等。 - 10 - 考点一 考点二 考点三 光电效应与光的粒子性 (H) 典题 1 ( 多选 )(2017 陕西西安模拟 )2009 年诺贝尔物理学奖得主威拉德 · 博伊尔和乔治 · 史密斯主要成就是发明了电荷耦合器件 (CCD) 图象传感器。他们的发明利用了爱因斯坦的光电效应原理。如图所示电路可研究光电效应规律。图中标有 A 和 K 的为光电管 , 其中 K 为阴极 ,A 为阳极。理想电流计可检测通过光电管的电流 , 理想电压表用来指示光电管两端的电压。现接通电源 , 用光子能量为 10.5 eV 的光照射阴极 K, 电流计中有示数 , 若将滑动变阻器的滑片 P 缓慢向右滑动 , 电流计的读数逐渐减小 , 当滑至某一位置时电流计的读数恰好为零 , 读出此时电压表的示数为 6 . 0 V; 现保持滑片 P 位置不变 , 以下判断正确的是 ( 　　 ) - 11 - 考点一 考点二 考点三 A. 光电管阴极材料的逸出功为 4 . 5 eV B. 若增大入射光的强度 , 电流计的读数不为零 C. 若用光子能量为 12 eV 的光照射阴极 K, 光电子的最大初动能一定变大 D. 若用光子能量为 9 . 5 eV 的光照射阴极 K, 同时把滑片 P 向左移动少许 , 电流计的读数一定不为零 答案 AC 　 - 12 - 考点一 考点二 考点三 解析 由电路图可知图中所加电压为反向减速电压 , 根据题意可知遏止电压为 6 V, 由 E km =h ν -W 0 =eU c 得 W 0 = 4 . 5 eV, 选项 A 正确 ; 当电压达到遏止电压时 , 所有电子都不能到达 A 极 , 无论光强如何变化 , 电流计示数仍为零 , 选项 B 错 ; 若用光子能量增大 , 根据光电效应方程知 , 光电子的最大初动能一定变大 , 选项 C 正确 ; 若用光子能量为 9 . 5 eV 的光照射阴极 K, 则遏止电压为 5 V, 滑片 P 向左移动少许 , 电流计的读数仍可能为零 , 选项 D 错。 - 13 - 考点一 考点二 考点三 典题 2 (2017 湖北武汉模拟 ) 下列说法错误的是 ( 　　 ) A. 光电效应和康普顿效应都揭示了光的粒子性 B. 物质波的波长与其动量成反比 C. 研究原子核的结构是从 α 粒子的散射实验开始的 D. 组成原子核的核子数目越多 , 其结合能就越大 C 解析 光电效应、康普顿效应都揭示了光的粒子性 , 故 A 说法正确 ; 根据 可知 , 物质波的波长与其动量成反比 ,B 说法正确 ; 天然放射现象说明原子核还有复杂的内部结构 ,C 说法错误 ; 分散的核子组成原子核时放出的能量叫作原子核的结合能 , 组成原子核的核子数目越多 , 其结合能就越大 ,D 说法正确。本题选择错误的说法 , 故选 C 。 - 14 - 考点一 考点二 考点三 典题 3 ( 多选 ) 用某单色光照射金属钛表面 , 发生光电效应。从钛表面放出光电子的最大初动能与入射光频率的关系图线如图所示。则下列说法正确的是 ( 　　 )   A. 钛的逸出功为 6 . 63 × 10 - 19 J B. 钛的极限频率为 1 . 0 × 10 15 Hz C. 光电子的最大初动能为 1 . 0 × 10 - 18 J D. 光电子的最大初动能与入射光的频率成正比 AB 解析 当最大初动能为零时 , 入射光的频率等于金属的极限频率 , 则 ν c = 1 . 0 × 10 15 Hz, 可知逸出功 W 0 =h ν c ≈6 . 63 × 10 - 19 J, 故 A 、 B 正确。入射光的频率越大 , 光电子的最大初动能越大 , 根据该图无法得出光电子的最大初动能 , 故 C 错误。由题图可知 , 光电子的最大初动能与入射光的频率成一次函数关系 , 不是正比关系 , 故 D 错误。 - 15 - 考点一 考点二 考点三 规律方法 1 . 处理光电效应问题的两条线索 一是光的频率 , 二是光的强度 , 两条线索对应的关系是 : (1) 光子频率高 → 光子能量大 → 产生光电子的最大初动能大。 (2) 光强 → 光子数目多 → 发射光电子数多 → 光电流大 。   2 . 爱因斯坦光电效应方程 E k =h ν -W 0 的研究对象是金属表面的电子 , 光电子的最大初动能随入射光频率的增大而增大 ( 如图所示 ), 直线的斜率为 h , 直线与 ν 轴的交点的物理意义是极限频率 ν c , 直线与 E k 轴交点的物理意义是逸出功 W 0 的负值。 - 16 - 考点一 考点二 考点三 原子结构和能级跃迁 (M) 典题 4 人们在研究原子结构时提出过许多模型 , 其中比较有名的是枣糕模型和核式结构模型 , 它们的模型示意图如图所示。下列说法正确的是 ( 　　 ) A. α 粒子散射实验与枣糕模型和核式结构模型的建立无关 B. 科学家通过 α 粒子散射实验否定了枣糕模型 , 建立了核式结构模型 C. 科学家通过 α 粒子散射实验否定了核式结构模型 , 建立了枣糕模型 D. 科学家通过 α 粒子散射实验否定了枣糕模型和核式结构模型 , 建立了玻尔的原子模型 B - 17 - 考点一 考点二 考点三 解析 α 粒子散射实验与核式结构模型的建立有关 , 通过该实验 , 否定了枣糕模型 , 建立了核式结构模型。 - 18 - 考点一 考点二 考点三 B - 19 - 考点一 考点二 考点三 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 Δ E=h ν =|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 ,1 eV = 1 . 6 × 10 - 19 J 。 - 20 - 考点一 考点二 考点三 核反应和核能的计算 (H) 典题 6 (2017 湖南衡阳联考 ) 以下有关近代物理内容的若干叙述正确的是 ( 　　 ) A. 比结合能越小 , 表示原子核中核子结合得越牢固 , 原子核越稳定 B. 光电效应和康普顿效应深入揭示了光的粒子性 , 前者表明光子具有能量 , 后者表明光子既具有能量 , 也具有动量 C. 某原子核经过一次 α 衰变和两次 β 衰变后 , 核内中子数减少 6 个 B - 21 - 考点一 考点二 考点三 - 22 - 考点一 考点二 考点三 BC - 23 - 考点一 考点二 考点三 - 24 - 考点一 考点二 考点三 规律方法衰变及核反应方程的书写 (1) 原子核的衰变 ① 衰变实质 : α 衰变是原子核中的 2 个质子和 2 个中子结合成一个氦核并射出 ; β 衰变是原子核中的中子转化为一个质子和一个电子 , 再将电子射出 ; γ 衰变伴随着 α 衰变或 β 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。 ② 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。 - 25 - 考点一 考点二 考点三 (2) 核反应方程的书写 ① 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。 ② 核反应方程遵循质量数、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。 ③ 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。 - 26 - 考点一 考点二 考点三 光电效应与光的粒子性 1 . (2017 山东泰安模拟 ) 下图是光电管的原理图 , 已知当有波长为 λ 0 的光照到阴极 K 上时 , 电路中有光电流 , 则 ( 　　 )   A. 若增加电路中电源电压 , 电路中光电流一定增大 B. 若将电源极性反接 , 电路中一定没有光电流产生 C. 若换用波长为 λ 1 ( λ 1 > λ 0 ) 的光照射阴极 K 时 , 电路中一定没有光电流 D. 若换用波长为 λ 2 ( λ 2 < λ 0 ) 的光照射阴极 K 时 , 电路中一定有光电流 D - 27 - 考点一 考点二 考点三 解析 光电流的大小与入射光的强度有关 , 当光越强时 , 光电子数目会越多 , 初始时电压增大光电流可能会增大 , 当达到饱和光电流后 , 再增大电压 , 则光电流也不会增大了 , 故 A 错误 ; 将电路中电源的极性反接 , 电子受到电场阻力 , 到达 A 极的数目会减小 , 则电路中电流会减小 , 甚至没有电流 , 但不是一定没有光电流。故 B 错误 ; 波长为 λ 1 ( λ 1 > λ 0 ) 的光的频率有可能大于极限频率 , 电路中可能有光电流 , 故 C 错误 ; 波长为 λ 2 ( λ 2 < λ 0 ) 的光的频率一定大于极限频率 , 电路中一定有光电流 , 故 D 正确。 - 28 - 考点一 考点二 考点三 原子结构和能级跃迁 2 . 根据氢原子的能级图 , 现让一束单色光照射到大量处于基态 ( 量子数 n= 1) 的氢原子上 , 受激的氢原子能自发地发出 6 种不同频率的光 , 则照射氢原子的单色光的光子能量为 ( 　　 )   　　　　　　　　　　 　　　　　 A.12 . 75 eV B.13 . 06 eV C.13 . 6 eV D.0 . 85 eV A 解析 受激的氢原子能自发地发出 6 种不同频率的光 , 知跃迁到第 4 能级 , 则吸收的光子能量为 Δ E=- 0 . 85 eV + 13 . 6 eV = 12 . 75 eV 。 A 正确 ,B 、 C 、 D 错误。故选 A 。 - 29 - 考点一 考点二 考点三 3 . (2017 湖南怀化模拟 ) 下列说法错误的是 ( 　　 ) A. α 粒子散射实验说明光具有粒子性 B. 光电效应中光电子的最大动能与入射光频率有关 , 与入射光强度无关 C. 通过 α 粒子散射实验卢瑟福提出了原子核式结构模型 D. 太阳辐射能量主要来自于太阳内部的裂变反应 D 解析 光电效应和康普顿效应都说明光具有粒子性 , 选项 A 正确 ; 光电效应中光电子的最大初动能与入射光频率有关 , 与入射光强度无关 , 选项 B 正确 ; 通过 α 粒子散射实验卢瑟福提出了原子核式结构模型 , 选项 C 正确 ; 太阳辐射能量主要来自于太阳内部的聚变反应 , 选项 D 错误 ; 此题选择错误的选项 , 故选 D 。 - 30 - 考点一 考点二 考点三 核反应和核能的计算 4 . 下列描述正确的是 ( 　　 ) A. 质子与中子结合成氘核的过程中需要吸收能量 B. 某原子核经过一次 α 衰变和两次 β 衰变后 , 核内中子数减小 2 C 要经过 3 次 α 衰变 ,4 次 β 衰变 D. 发生光电效应时入射光波长相同 , 从金属表面逸出的光电子最大初动能越大 , 这种金属的逸出功越小 D - 31 - 考点一 考点二 考点三 - 32 - 考点一 考点二 考点三 5 . (2017 山东济宁模拟 ) 铀核裂变的产物是多样的 , 一种典型的铀核裂变的核反应方程是 , 则下列叙述正确的是 ( 　　 ) A.X 原子核中含有 86 个中子 B.X 原子核中含有 144 个核子 C. 因为裂变时释放能量 , 出现质量亏损 , 所以裂变后的总质量数减少 D. 因为裂变时释放能量 , 出现质量亏损 , 所以裂变后的总质量数增加 B 解析 根据质量数与电荷数守恒 , 可得 X 的质量数为 144, 电荷数为 56, 所以中子数为 144 - 56 = 88, 所以 A 错误 ,B 正确 ; 裂变时释放能量 , 出现质量亏损 , 所以裂变后的质量减小 , 质量数不变 , 所以 C 、 D 错误。