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1、專題五近代物理考情分析考情分析備考定向備考定向 第13講近代物理-4-命題熱點(diǎn)一命題熱點(diǎn)二命題熱點(diǎn)三原子結(jié)構(gòu)例1下列有關(guān)原子結(jié)構(gòu)和原子核的認(rèn)識(shí),其中正確的是()A.射線是高速運(yùn)動(dòng)的電子流B.氫原子輻射光子后,其繞核運(yùn)動(dòng)的電子動(dòng)能增大C.太陽輻射能量的主要來源是太陽中發(fā)生的重核裂變B -5-命題熱點(diǎn)一命題熱點(diǎn)二命題熱點(diǎn)三例2(多選)右圖為氫原子的能級(jí)圖?，F(xiàn)有大量處于n=3激發(fā)態(tài)的氫原子向低能級(jí)躍遷,下列說法正確的是()A.氫原子由n=3躍遷到n=2能級(jí)時(shí),其核外電子的動(dòng)能將減小B.這些氫原子總共可輻射出三種不同頻率的光C.這些氫原子躍遷時(shí)輻射出光子能量的最大值為10.2 eVD.氫原子由n=3躍

2、遷到n=1產(chǎn)生的光照射逸出功為6.34 eV的金屬鉑能發(fā)生光電效應(yīng)BD -6-命題熱點(diǎn)一命題熱點(diǎn)二命題熱點(diǎn)三解析 根據(jù)玻爾理論,核外電子軌道半徑越小,則速度越大,動(dòng)能越大,氫原子由n=3躍遷到n=2能級(jí)時(shí),軌道半徑減小,則動(dòng)能將增大,A錯(cuò)誤;由于有大量處于n=3激發(fā)態(tài)的氫原子向低能級(jí)躍遷,故可產(chǎn)生 種不同頻率的光,B正確;這些氫原子躍遷時(shí)輻射出光子能量的最大值為-1.51 eV-(-13.6 eV)=12.09 eV,C錯(cuò)誤;氫原子由n=3躍遷到n=1輻射出的光子能量為-1.51 eV-(-13.6 eV)=12.09 eV,大于最大逸出功為6.34 eV的金屬鉑,能發(fā)生光電效應(yīng),D正確。-7

3、-命題熱點(diǎn)一命題熱點(diǎn)二命題熱點(diǎn)三規(guī)律方法原子能級(jí)躍遷問題的解題技巧(1)原子躍遷時(shí),所吸收或釋放的光子能量只能等于兩能級(jí)之間的能量差,即E=h=|E初-E末|。(2)原子電離時(shí),所吸收的能量可以大于或等于某一能級(jí)能量的絕對(duì)值。(3)一群氫原子和一個(gè)氫原子不同,氫原子核外只有一個(gè)電子,這個(gè)電子在某時(shí)刻只能處在某一個(gè)確定的軌道上,在某段時(shí)間內(nèi),由這一軌道躍遷到另一軌道時(shí),可能的情況只有一種,但是如果有大量的氫原子,它們的核外電子向基態(tài)躍遷時(shí)就會(huì)有各種情況出現(xiàn)了,發(fā)射光子的種類(4)計(jì)算氫原子能級(jí)躍遷放出或吸收光子的頻率和波長時(shí),要注意各能級(jí)的能量值均為負(fù)值,且單位為電子伏特,計(jì)算時(shí)需換算單位,1

4、eV=1.610-19 J。-8-命題熱點(diǎn)一命題熱點(diǎn)二命題熱點(diǎn)三光電效應(yīng)例3(多選)在光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)中,用頻率為的光照射光電管陰極,發(fā)生了光電效應(yīng),下列說法正確的是()A.增大入射光的強(qiáng)度,光電流增大B.減小入射光的強(qiáng)度,光電效應(yīng)現(xiàn)象消失C.改用頻率小于的光照射,一定不發(fā)生光電效應(yīng)D.改用頻率大于的光照射,光電子的最大初動(dòng)能變大AD 解析 增大入射光強(qiáng)度,使單位時(shí)間內(nèi)逸出的光電子數(shù)增加,因此光電流增大,選項(xiàng)A正確;能否發(fā)生光電效應(yīng)與照射光的頻率有關(guān),與強(qiáng)度無關(guān),選項(xiàng)B錯(cuò)誤;當(dāng)照射光的頻率小于,但大于極限頻率時(shí)仍能發(fā)生光電效應(yīng),選項(xiàng)C錯(cuò)誤;由Ekm=h-W,增加入射光的頻率,光電子的最大初動(dòng)能變大

5、,選項(xiàng)D正確。-9-命題熱點(diǎn)一命題熱點(diǎn)二命題熱點(diǎn)三例4(多選)(2017全國卷)在光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)中,分別用頻率為a、b的單色光a、b照射到同種金屬上,測(cè)得相應(yīng)的遏止電壓分別為Ua和Ub、光電子的最大初動(dòng)能分別為Eka和Ekb。h為普朗克常量。下列說法正確的是()A.若ab,則一定有Uab,則一定有EkaEkbC.若UaUb,則一定有Ekab,則一定有ha-Ekahb-EkbBC解析 根據(jù)光電效應(yīng)方程Ek=h-W和光電子的最大初動(dòng)能與遏止電壓的關(guān)系-eU=0-Ek,得eU=h-W,A錯(cuò),B、C正確;若ab,則一定有ha-Eka=hb-Ekb=W,D錯(cuò)。-10-命題熱點(diǎn)一命題熱點(diǎn)二命題熱點(diǎn)三規(guī)律方法

6、光電效應(yīng)的研究思路(1)兩條線索:(2)兩條對(duì)應(yīng)關(guān)系:光照強(qiáng)光子數(shù)目多發(fā)射光電子多光電流大光子頻率高光子能量大光電子的最大初動(dòng)能大-11-命題熱點(diǎn)一命題熱點(diǎn)二命題熱點(diǎn)三核反應(yīng)與核能例5(2017全國卷)一靜止的鈾核放出一個(gè)粒子衰變成釷核,衰變方程為 。下列說法正確的是()A.衰變后釷核的動(dòng)能等于粒子的動(dòng)能B.衰變后釷核的動(dòng)量大小等于粒子的動(dòng)量大小C.鈾核的半衰期等于其放出一個(gè)粒子所經(jīng)歷的時(shí)間D.衰變后粒子與釷核的質(zhì)量之和等于衰變前鈾核的質(zhì)量B解析 靜止的鈾核發(fā)生衰變,衰變過程中動(dòng)量守恒,所以衰變后粒子的動(dòng)量和釷核的動(dòng)量大小相等、方向相反,故選項(xiàng)B正確;由于m釷m,根據(jù) 可知,釷核的動(dòng)能小于粒子

7、的動(dòng)能,故選項(xiàng)A錯(cuò)誤;半衰期是指放射性元素的原子核有半數(shù)發(fā)生衰變所需要的時(shí)間,并不是放出一個(gè)粒子所經(jīng)歷的時(shí)間,故選項(xiàng)C錯(cuò)誤;鈾核發(fā)生衰變過程中有質(zhì)量虧損,衰變后粒子與釷核的質(zhì)量和小于衰變前鈾核的質(zhì)量,故選項(xiàng)D錯(cuò)誤。-12-命題熱點(diǎn)一命題熱點(diǎn)二命題熱點(diǎn)三例6在某些恒星內(nèi)部,發(fā)生3個(gè)氦核 結(jié)合成1個(gè)碳核的 反應(yīng)。已知1個(gè)氦核的質(zhì)量為m1、1個(gè)碳核的質(zhì)量為m2,1個(gè)質(zhì)子的質(zhì)量為mp,1個(gè)中子的質(zhì)量為mn,真空中的光速為c。(1)寫出核反應(yīng)方程式;(2)求核反應(yīng)的質(zhì)量虧損;(3)求碳核的比結(jié)合能為。-13-命題熱點(diǎn)一命題熱點(diǎn)二命題熱點(diǎn)三思維導(dǎo)引1.核反應(yīng)前后質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)守恒。2.比結(jié)合能為組成原子的

8、所有核子的質(zhì)量虧損和核子數(shù)的比值。-14-命題熱點(diǎn)一命題熱點(diǎn)二命題熱點(diǎn)三規(guī)律方法衰變及核反應(yīng)方程的書寫(1)原子核的衰變衰變實(shí)質(zhì):衰變是原子核中的2個(gè)質(zhì)子和2個(gè)中子結(jié)合成一個(gè)氦核;衰變是原子核中的中子轉(zhuǎn)化為一個(gè)質(zhì)子和一個(gè)電子;衰變伴隨著衰變或衰變同時(shí)發(fā)生,不改變?cè)雍说馁|(zhì)量數(shù)與電荷數(shù),以光子形式釋放出衰變過程中產(chǎn)生的能量。衰變的快慢由原子核內(nèi)部因素決定,跟原子所處的物理、化學(xué)狀態(tài)無關(guān);半衰期是統(tǒng)計(jì)規(guī)律,對(duì)個(gè)別、少數(shù)原子核無意義。-15-命題熱點(diǎn)一命題熱點(diǎn)二命題熱點(diǎn)三(2)核反應(yīng)方程的書寫核反應(yīng)過程一般不可逆,所以核反應(yīng)方程中用“”表示方向而不能用等號(hào)代替。核反應(yīng)方程遵循質(zhì)量數(shù)、電荷數(shù)守恒,但核

9、反應(yīng)前后的總質(zhì)量一般會(huì)發(fā)生變化(質(zhì)量虧損)且釋放出核能。核反應(yīng)的生成物一定要以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ),不能只依據(jù)兩個(gè)守恒規(guī)律憑空杜撰出生成物來寫核反應(yīng)方程。-16-13451.下列說法不正確的是()A.原子中的電子繞原子核高速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí),運(yùn)行軌道的半徑不是任意的B.粒子散射實(shí)驗(yàn)中,發(fā)現(xiàn)少數(shù)粒子發(fā)生了較大偏轉(zhuǎn),因?yàn)樵拥膸缀跞抠|(zhì)量和所有負(fù)電荷主要集中在很小空間范圍內(nèi)C.光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)和康普頓效應(yīng)實(shí)驗(yàn)說明了光具有粒子性D.平時(shí)我們?cè)诳諝庵锌吹降姆烹娀鸹?就是氣體電離導(dǎo)電的結(jié)果2B-17-134522.圖甲所示為氫原子的能級(jí),圖乙為氫原子的光譜。已知譜線a是氫原子從n=4的能級(jí)躍遷到n=2能級(jí)時(shí)的輻射光,則譜線b可

10、能是氫原子在下列哪種情形躍遷時(shí)的輻射光()-18-13452A.從n=5的能級(jí)躍遷到n=3的能級(jí)B.從n=4的能級(jí)躍遷到n=3的能級(jí)C.從n=5的能級(jí)躍遷到n=2的能級(jí)D.從n=3的能級(jí)躍遷到n=2的能級(jí)答案 C -19-13453.下圖是光電管的原理圖,已知當(dāng)有波長為0的光照到陰極K上時(shí),電路中有光電流,則() A.若換用波長為1(10)的光照射陰極K時(shí),電路中一定沒有光電流B.若換用波長為2(20)的光照射陰極K時(shí),電路中一定有光電流C.增加電路中電源電壓,電路中光電流一定增大D.若將電源極性反接,電路中一定沒有光電流產(chǎn)生2B-20-13452B-21-13452C-22-核反應(yīng)方程及核能

11、的計(jì)算核反應(yīng)方程及核能的計(jì)算【典例示范】 一個(gè)靜止的氡核 放出一個(gè)粒子后衰變?yōu)獒暫?。假設(shè)放出的核能完全轉(zhuǎn)變?yōu)獒暫伺c粒子的動(dòng)能,不計(jì)光子的動(dòng)量。已知m氡=222.086 63 u、m=4.002 6 u、m釙=218.076 6 u,1 u相當(dāng)于931.5 MeV的能量。(1)寫出上述衰變方程;(2)求出發(fā)生上述衰變放出的能量;(3)確定釙核與粒子的動(dòng)能。分析推理:能量守恒定律和動(dòng)量守恒定律。 -23-思維流程 -24-25-以題說法核反應(yīng)方程及核能的計(jì)算(1)掌握核反應(yīng)方程中的守恒。質(zhì)量數(shù)守恒。電荷數(shù)守恒。(2)核能的計(jì)算方法。根據(jù)愛因斯坦質(zhì)能方程,即E=mc2(J)。根據(jù)1原子質(zhì)量單位(u)相當(dāng)于931.5 MeV能量,即E=m931.5(MeV)。如果核反應(yīng)時(shí)釋放的核能是以動(dòng)能形式呈現(xiàn),則核反應(yīng)過程中系統(tǒng)動(dòng)能的增量即為釋放的核能。-26-B 解析 由方程 得,質(zhì)量虧損為m=22.013 6 u-3.015 0 u-1.008 7 u=0.003 5 u,由E=mc2得,E=0.003 5931 MeV3.3 MeV,故選B。