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1,專題19 近代物理,考點70 光電效應 波粒二象性,考點71 原子結構 氫原子光譜分析,考點72 天然放射現(xiàn)象 核反應 核能,2,1. 光電效應現(xiàn)象中的幾個概念 (1) 光電效應：在光的照射下金屬發(fā)射電子的現(xiàn)象叫做光電效應，發(fā)射出來的電子叫做光電子． (2) 極限頻率：能使某種金屬發(fā)生光電效應的最小頻率叫做該種金屬的極限頻率． (3) 逸出功：電子從金屬中逸出所需做功的最小值叫做該金屬的逸出功． (4) 遏止電壓：使光電流減小到零的反向電壓稱為遏止電壓． (5) 光子說：在空間傳播的光不是連續(xù)的，而是一份一份的，每一份叫做一個光量子，簡稱光子，光子的能量E＝hν. 2．光電效應方程：Ek＝hν－W0.Ek為光電子的最大初動能，ν為入射光的頻率，W0為金屬的逸出功．,考點70 光電效應 波粒二象性,3,考法1 對光電效應相關知識點的考查★★ 光電效應是證明光具有粒子性的一個典型現(xiàn)象，愛因斯坦的光量子理論成功地解釋了光電效應現(xiàn)象及其規(guī)律．在高考中，光電效應是高考的熱點．縱觀近幾年的高考，對光電效應的考查，幾乎涵蓋了課本中提到的所有現(xiàn)象和規(guī)律，包括對課本中插圖的考查，解決這類問題需要掌握光電效應現(xiàn)象及其規(guī)律、理解光電效應曲線、熟練應用光電效應方程求解有關問題．,考點70 光電效應 波粒二象性,4,1．對光電效應實驗規(guī)律的考查 (1) 任何一種金屬，都有一個極限頻率，入射光的頻率必須大于這個極限頻率，才能產(chǎn)生光電效應；低于這個頻率的光不能產(chǎn)生光電效應．所以判斷光電效應是否發(fā)生應該比較題目中給出的入射光頻率和對應金屬的極限頻率的大小． (2) 光電子的最大初動能與入射光的強度無關，只隨著入射光頻率的增大而增大． (3) 入射光照射到金屬上時，光電子的發(fā)射幾乎是瞬時的，一般不超過10－9 s. (4) 當入射光的頻率大于極限頻率時，光電流的強度與入射光的強度成正比．,考點70 光電效應 波粒二象性,5,2．對愛因斯坦光電效應方程的考查 在光電效應中，金屬中的電子吸收一個光子獲得的能量是hν，這些能量的一部分用來克服金屬的逸出功W0，剩下的表現(xiàn)為逸出后的電子的初動能．方程Ek＝hν－W0. 式中W0為金屬的逸出功，Ek為電子的最大初動能， . 若金屬極限頻率為ν0，則金屬的逸出功W0＝hν0，愛因斯坦光電效應方程能解釋光電效應現(xiàn)象規(guī)律．,考點70 光電效應 波粒二象性,6,考點70 光電效應 波粒二象性,7,3．光電效應實驗 光電效應是一個實驗規(guī)律，利用光電管可作出光電流I與電壓U的關系曲線，從金屬板飛出的光電子到達陽極，回路中便產(chǎn)生光電流，如圖所示電路，隨著所加正向電壓的增大，光電流趨于一個飽和值，這個飽和值就是飽和光電流．,返回專題首頁,考點70 光電效應 波粒二象性,8,考點71 原子結構 氫原子光譜分析,1. 盧瑟福的核式結構學說：在原子的中心有一個很小的核，叫原子核，原子的全部正電荷和幾乎全部質(zhì)量都集中在原子核里，帶負電的電子在核外空間繞核旋轉(zhuǎn)． 2．玻爾理論(三點假設) (1) 電子繞核運行的可能軌道是不連續(xù)的．各可能軌道的半徑rn＝r1/n2(n＝1，2，3，…)，基態(tài)軌道半徑為r1. (2) 原子只能處于一系列不連續(xù)的、穩(wěn)定的能量狀態(tài)(定態(tài))，其總能量En(包括動能和電勢能)與基態(tài)總能量的關系為En＝E1/n2(n＝1，2，3，…)．,9,(3) 原子在兩個定態(tài)之間躍遷時，將輻射(或吸收)一定頻率的光子，光子的能量為hν＝E初－E末．若E初＞E末輻射光子，若E初＜E末吸收光子． 3．氫原子的能級圖：原子在各個定態(tài)時的能量值稱為原子的能級．它對應電子在各條可能軌道上運動時的能量En(包括動能和勢能)． En＝E1/n2(n＝1，2，3，…)，E1代表電子在第一條可能軌道上運動時的能量，E1＝－13.6 eV，如圖為氫原子能級示意圖的一部分．,考點71 原子結構 氫原子光譜分析,10,考法2 原子結構 氫原子光譜分析★★★ 原子結構模型和玻爾理論是研究原子物理的基礎，每年高考都會考查此方面的內(nèi)容．試題難度不大，主要是直接考查考生的記憶和理解能力．題目涉及對物理學史、原子的核式結構理論、α粒子散射實驗的實驗結論的認識等知識，其中氫原子的能級和躍遷問題是高考對原子物理考查的重點．解決該部分問題時要掌握以下要點、方法和技巧． 1．原子的核式結構學說及對α粒子散射現(xiàn)象的解釋 (1) α粒子散射實驗：用α粒子轟擊金箔，絕大多數(shù)α粒子穿過金箔后仍沿原來方向前進；少數(shù)粒子卻發(fā)生了較大的偏轉(zhuǎn)；極少數(shù)粒子偏轉(zhuǎn)角度超過了90；有的甚至被彈回，偏轉(zhuǎn)角度幾乎達到180.,考點71 原子結構 氫原子光譜分析,11,(2) 核式結構學說對散射現(xiàn)象的解釋：由于原子的全部正電荷都集中在原子核里，當α粒子與核十分接近時，會受到很大的庫侖斥力而發(fā)生大角度偏轉(zhuǎn)；但因為原子內(nèi)部大部分是空的，核又很小，所以α粒子穿過原子時靠近核的機會很小，絕大多數(shù)α粒子離核較遠，受到的庫侖斥力小，基本上沿直線前進，極少數(shù)α粒子離核較近，發(fā)生大角度偏轉(zhuǎn)． 2．氫原子的能級躍遷問題 (1) 氫原子能量：氫原子在各個不同的能量狀態(tài)對應不同的電子軌道，電子繞核做圓周運動的動能和系統(tǒng)的電勢能之和即為原子的能量，即En＝Ekn＋Epn. 電子繞核做圓周運動由庫侖力提供向心力， .,考點71 原子結構 氫原子光譜分析,12,電子的動能 . 系統(tǒng)的電勢能變化根據(jù)庫侖力做功來判斷：靠近核，庫侖力對電子做正功，系統(tǒng)電勢能減??；遠離核，庫侖力對電子做負功，系統(tǒng)電勢能增大． (2) 氫原子在躍遷時輻射或吸收光子的頻率或波長的計算：首先由能級的高低或軌道半徑的大小確定是吸收還是放出光子，然后由玻爾理論Em－En＝hν或Em－En＝ ，求頻率ν或波長λ. (3)輻射的光譜條數(shù)：一個氫原子核外只有一個電子，在一次躍遷時只能輻射或吸收一個光子，因而只能輻射或吸收某一特定頻率的光譜．一個氫原子處于量子數(shù)為n的激發(fā)態(tài)時，可輻射的光譜條數(shù)為N＝n－1；而一群氫原子處于量子數(shù)為n的激發(fā)態(tài)時，由于向各個低能級躍遷的可能性均存在，因此可輻射的光譜條數(shù)為 .,考點71 原子結構 氫原子光譜分析,13,(4) 吸收能量的選擇性 用光子激發(fā)引起原子躍遷跟用電子碰撞引起原子躍遷不同．若是在光子的激發(fā)下引起原子的躍遷，則要求光子的能量必須等于原子的某兩個能級的能量差，能量不等于兩能級的能量差的光子不能被原子吸收而使其發(fā)生躍遷；若是在電子的碰撞下引起原子的躍遷，則要求電子的能量必須大于或等于原子的某兩個能級的能量差，大于該能量差的剩余部分保留為電子的動能． 若要使氫原子電離，只要光子能量大于或等于電離能即可，大于電離能的部分，成為逸出電子的初動能．,返回專題首頁,考點71 原子結構 氫原子光譜分析,14,考點72 天然放射現(xiàn)象 核反應 核能,1. 四種核反應 (1) 衰變：放射性元素的原子核自發(fā)放出某種粒子后變成新的原子核的變化． ①α衰變： ②β衰變： (2) 原子核的人工轉(zhuǎn)變：原子核在其他粒子的轟擊下產(chǎn)生新原子核的過程叫人工轉(zhuǎn)變核反應． (3) 裂變：一個重核分裂成兩個中等質(zhì)量的核的反應過程叫裂變． (4) 聚變：兩個輕核結合成質(zhì)量較大的核的過程叫核的聚變．,15,2．半衰期 放射性元素的原子核有半數(shù)發(fā)生衰變所需要的時間．用T表示，即 (t表示經(jīng)歷的時間)．半衰期由核內(nèi)部本身因素決定，跟原子所處的物理狀態(tài)或化學狀態(tài)無關． 3．質(zhì)能方程 (1) 一定的質(zhì)量m總是跟一定的能量對應，即E＝mc2. (2) 核子在結合成原子核時的總質(zhì)量減少了，相應的總能量也要減少，根據(jù)能量守恒定律，減少的這部分能量不會憑空消失，它要在核子結合過程中釋放出去，ΔE＝Δmc2.,考點72 天然放射現(xiàn)象 核反應 核能,16,原子物理包括兩大部分內(nèi)容，原子結構和原子核．前者研究原子核外電子的分布及躍遷規(guī)律，后者研究核的組成及其變化規(guī)律．這部分內(nèi)容是高考命題熱點，高考題目幾乎每年都有，多以選擇題形式出現(xiàn)．解決該部分問題時要掌握以下要點、方法和技巧． 考法3 天然放射現(xiàn)象★★ 三種射線的成分和性質(zhì),考點72 天然放射現(xiàn)象 核反應 核能,17,考法4 核反應類型及核反應方程的書寫★★ 1．四種核反應類型的區(qū)分與典例,考點72 天然放射現(xiàn)象 核反應 核能,18,考點72 天然放射現(xiàn)象 核反應 核能,19,2．書寫核反應方程注意事項 (1) 必須遵守電荷數(shù)守恒和質(zhì)量數(shù)守恒規(guī)律，有的核反應方程還要考慮能量守恒定律(例如裂變和聚變方程常含能量項)； (2) 方程中的箭頭(→)表示核反應進行的方向，不要把箭頭寫成等號； (3) 寫核反應方程必須有實驗依據(jù)，決不能毫無根據(jù)地編造． 3．確定衰變次數(shù)的方法 因為β衰變對質(zhì)量數(shù)無影響，先由質(zhì)量數(shù)的改變確定α衰變的次數(shù)，然后再根據(jù)衰變規(guī)律確定β衰變的次數(shù)．,考點72 天然放射現(xiàn)象 核反應 核能,20,考法5 對質(zhì)能方程的理解和應用★★ 1．應用質(zhì)能方程解題的流程圖,考點72 天然放射現(xiàn)象 核反應 核能,21,2．對質(zhì)能方程的理解 (1) 物體的質(zhì)量包括靜止質(zhì)量和運動質(zhì)量，質(zhì)量虧損指的是靜止質(zhì)量的減少，減少的靜止質(zhì)量轉(zhuǎn)化為和輻射能量有關的運動質(zhì)量． (2) 質(zhì)量虧損并不是這部分質(zhì)量消失或轉(zhuǎn)變?yōu)槟芰浚皇庆o止質(zhì)量的減少． (3) 在核反應中仍然遵循質(zhì)量守恒定律和能量守恒定律； (4) 質(zhì)量只是物體具有能量多少及能量轉(zhuǎn)變多少的一種量度． 3．原子質(zhì)量單位：在原子核物理學中，核子與核的質(zhì)量通常都是用原子質(zhì)量單位(u)表示，1 u＝1.660 56610－27 kg，而核能通常用兆電子伏表示．按質(zhì)能方程可以求出1 u的質(zhì)量虧損所釋放的能量為ΔE＝Δmc2＝931.5 MeV.,考點72 天然放射現(xiàn)象 核反應 核能,22,返回專題首頁,考點72 天然放射現(xiàn)象 核反應 核能,