2019届二轮复习原子与原子核课件（共42张）（全国通用） 42页

专题整合突破 专题六　原子物理与物理学史 第 15 讲　原子与原子核 要点解读 备考对策 本专题考查的重点和热点： ① 光电效应的规律及应用 ② 原子的能级跃迁 ③ 原子核的衰变规律 ④ 核反应方程的书写 ⑤ 质量亏损和核能的计算 ⑥ 三种射线的特点及应用等 由于本专题涉及的知识点与科技相关，题目新颖，但难度不大，因此，备考中应加强对基本概念和规律的理解，强化典题的训练。 1 微网构建 2 高考真题 3 热点聚焦 4 复习练案 微 网 构 建 一、波粒二象性知识网络 波 粒 二 象 性 波 粒 二 象 性 二、原子和原子核知识网络 原 子 和 原 子 核 高 考 真 题 1 ． (2018 · 全国 Ⅱ ， 17) 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 1.28×10 － 19 J 。已知普朗克常量为 6.63×10 － 34 J · s ，真空中的光速为 3.00×10 8 m · s － 1 。能使锌产生光电效应的单色光的最低频率约为 ( 　　 ) A ． 1×10 14 Hz 　　 B ． 8×10 14 Hz C ． 2×10 15 Hz 　　 D ． 8×10 15 Hz B 　 B 　 A 　 B 　 5 ． (2018 · 天津， 5) 氢原子光谱在可见光区域内有四条谱线 H α 、 H β 、 H γ 和 H δ ，都是氢原子中电子从量子数 n >2 的能级跃迁到 n ＝ 2 的能级时发出的光，它们在真空中的波长由长到短，可以判定 ( 　　 ) A ． H α 对应的前后能级之差最小 B ．同一介质对 H α 的折射率最大 C ．同一介质中 H δ 的传播速度最大 D ．用 H γ 照射某一金属能发生光电效应，则 H β 也一定能 A 　 热 点 聚 焦 一、光电效应 (1) 在光的照射下物体发射电子的现象，叫做光电效应。 (2) 光电效应的规律：研究发现，光电效应有以下规律： ①极限频率的存在：各种金属都存在极限频率 ν 0 ，只有 ν ≥ ν 0 才能发生光电效应 ( 与之对应的有极限波长 λ 0 ，只有 λ ≤ λ 0 才能发生光电效应 ) 。 ②瞬时性：无论照射光强还是弱，只有超过极限频率，从光照射到有光电子产生，经历的时间不超过 10 － 9 s ，必乎是瞬时的。 热点一　光电效应现象及规律 二、光子说 光子说的内容是：光是不连续的，是一份一份的，每一份叫做一个光量子，简称光子。光子的能量 E 跟光的频率 ν 成正比： E ＝ hν 。 ( 光子是以电磁波形式存在的一份能量，没有静止质量 ) 爱因斯坦利用光子说解释了光电效应。设每个光子只能被一个电子吸收 ( 一个光子不能被多个电子分开吸收 ) ；每个电子每次只能吸收一个光子 ( 一个电子不能同时吸收多个光子 ) 。 光电效应的物理过程如下：入射光照到金属上，有些光子被电子吸收，有些没有被电子吸收；吸收了光子的电子动能增大，将向各个方向运动；有些电子射出金属表面成为光电子，有些没射出；射出金属表面的电子克服金属中正电荷引力做的功也不相同；只有从金属表面直接飞出的光电子克服正电荷引力做的功最少，飞出时动能最大。 如果入射光子的能量比这个功的最小值还小，那就不能发生光电效应。这就解释了极限频率的存在；由于光电效应是由一个光子被一个电子吸收引起的，因此从有光照射到有光电子飞出的时间与照射光的强度无关，几乎是瞬时的。这就解释了光电效应的瞬时性。 三、爱因斯坦光电效应方程 (1) E k ＝ hν － W 0 ( E k 是光电子的最大初动能； W 0 是逸出功，即从金属表面直接飞出的光电子克服正电荷引力所做的功，也就是使电子脱离某种金属所做功的最小值。 ) 这个方程和能量守恒定律是完全一致的。 (2) 由于每个光电子从金属中飞出时，克服引力做的功不同，它们的初动能也不同。方程中的 W 0 是逸出功，不是每个电子克服引力做的功；方程中的 E k 不是每个光电子的初动能，而是最大初动能。 (3) 从光电效应方程可以看出：极限频率和逸出功间的关系是： hν 0 ＝ W 0 。 (2018 · 全国 Ⅰ 卷高考压轴题 ) 在光电效应实验中，先后用频率相同但光强不同的两束光照射同一个光电管。若实验 a 中的光强大于实验 b 中的光强，实验所得光电流 I 与光电管两端所加电压 U 间的关系曲线分别以 a 、 b 表示，则下列图中可能正确的是 ( 　　 ) 典例 1 A 　 光电流恰为零，此时光电管两端加的电压为截止电压，对应的光的频率为截止频率，入射光的频率越高，对应的截止电压 U 截 越大，由于入射光的频率没有变，故截止电压相同，即图线与横轴的交点相同。由于 a 光的光强大于 b 光的光强，所以 a 的饱和电流大于 b 的饱和电流。故 A 项符合要求，故 B 、 C 、 D 错误。 方法总结 C 　 热点二　玻尔理论、氢原子能级 (5) 氢原子还可吸收外来实物粒子的能量而被激发，由于实物粒子的动能可全部或部分地被原子吸收，所以只要入射粒子的能量大于或等于两能级差，均可使原子发生能级跃迁。 (6) 跃迁时电子动能、原子电势能与总能量变化：当轨道半径减小时，库仑引力做正功，原子电势能减小，电子动能增大，原子总能量减小；反之，轨道半径增大时，原子电势能增大，电子动能减小，原子总能量增大。 (2018 · 宁夏银川二中高三下学期模拟三试题 ) 图示为氢原子能级示意图，己知大量处于 n ＝ 2 能级的氢原子，当它们受到某种频率的光线照射后，可辐射出 6 种频率的光子，下面说法中正确的是 ( 　　 ) 典例 2 B 　 A ． n ＝ 2 能级氢原子受到照射后跃迁到 n ＝ 5 能级 B ．这 6 种光子有 3 种可以让逸出功为 10ev 的某金属发生光电效应 C ．频率最高的光子是氢原子从 n ＝ 3 能级跃迁到 n ＝ 1 能级放出的 D ．波长最大的光子是氢原子从 n ＝ 4 能级跃迁到 n ＝ 1 能级放出的 [ 解析 ] 　 根据 C ＝ 6 知， n ＝ 2 能级氢原子受到照射后跃迁到 n ＝ 4 能级，故 A 错误；从 n ＝ 4 到低能态的跃迁中，其中的 4 → 1,3 → 1 和 2 → 1 的跃迁中能级差都大于 10eV ，则这 6 种光子有 3 种可以让逸出功为 10eV 的某金属发生光电效应，选项 B 正确；因 4 → 1 的能级差最大，则频率最高的光子是氢原子从 n ＝ 4 能级跃迁到 n ＝ 1 能级放出的，故 C 错误； 4 → 3 的能级差最小，辐射光子的频率最小，波长最长，则波长最长的光子是氢原子从 n ＝ 4 能级跃迁到 n ＝ 3 能级放出的，故 D 错误。故选 B 。 〔 类题演练 2〕 (2018 · 陕西省师大附中二模 ) μ 子与氢原子核 ( 质子 ) 构成的原子称为 μ 氢原子 (hydrogenmuonatom) ，它在原子核物理的研究中有重要作用，图为 μ 氢原子的能级示意图。假定光子能量为 E 的一束光照射容器中大量处于 n ＝ 2 能级的 μ 氢原子， μ 氢原子吸收光子后，发出频率为 ν 1 、 ν 2 、 ν 3 、 ν 4 、 ν 5 和 ν 6 的不同频率光，且频率依次增大，则 E 等于 ( 　　 ) A ． h ( ν 3 － ν 1 ) 　　 B ． h ( ν 5 ＋ ν 6 ) C ． hν 3 　　 D ． hν 4 C 　 1 ．衰变及核反应方程的书写和核能的计算 (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、少数原子无意义。 热点三　核反应和核能的计算 (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。 (3) 核能的计算方法 ①根据爱因斯坦质能方程。用核反应的质量亏损的千克数乘以真空中光速 c 的平方，即 Δ E ＝ Δ mc 2 (J) 。 ②根据 1 原子质量单位 (u) 相当于 931.5 兆电于伏 (MeV) 能量，用核反应的质量亏损的原子质量单位数乘以 931.5MeV ，即 Δ E ＝ Δ m ×931.5(MeV) 。 ③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。 典例 3 BC 　 A