（全國通用）2019屆高考物理二輪復習 專題12 波粒二象性 原子和原子核課件.ppt

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1、專題12波粒二象性原子和 原子核,知識專題,,網絡構建,考題二氫原子光譜與能級,考題三核反應與核能,,欄目索引,考題一光電效應與光子說,,,,考題一光電效應與光子說,1.愛因斯坦光電效應方程 EkhW0. 2.用圖象表示光電效應方程，如圖1所示 (1)極限頻率：圖線與軸的交點的橫坐標0. (2)逸出功：圖線與Ek交點的縱坐標的值W0. (3)普朗克常量：圖線的斜率kh. 3.處理光電效應問題的兩條線索：光強和光的頻率 (1)光強光子數(shù)目多發(fā)射光電子數(shù)多光電流大 (2)光子頻率高光子能量大產生光電子的最大初動能大,知識精講,圖1,,解析,例1愛因斯坦因提出了光量子概念并成功地解釋光電效應

2、的規(guī)律而獲得1921年諾貝爾物理學獎.某種金屬逸出光電子的最大初動能Ekm與入射光頻率的關系如圖2所示，其中0為極限頻率.從圖中可以確定的是() A.逸出功與有關 B.當0時，會逸出光電子 C.Ekm與入射光強度成正比 D.圖中直線的斜率與普朗克常量有關,圖2,,典例剖析,,解析金屬的逸出功是由金屬自身決定的，與入射光頻率無關，故A錯誤； 當0時會有光電子逸出，故B正確； 由光電效應方程EkmhW0，知光電子的最大初動能Ekm與入射光的強度無關，故C錯誤； 由光電效應方程EkmhW0，知h ，故D正確.,1.一光電管的陰極K用截止頻率為的金屬銫制成，光電管陽極A和陰極K之間的正向電壓為U.

3、用波長為的單色光射向陰極，產生了光電流.已知普朗克常量為h，電子電荷量為e，真空中的光速為c.求： (1)金屬銫的逸出功W0； 解析由題知，金屬銫的逸出功W0h 答案h,,解析答案,變式訓練,1,2,3,(2)光電子到達陽極的最大動能Ek. 解析根據(jù)光電效應方程知，光電子的最大初動能,1,2,3,,解析答案,根據(jù)動能定理得：eUEkEkm,2.如圖3所示電路可研究光電效應規(guī)律.圖中標有A和K的為光電管，其中K為陰極，A為陽極.理想電流計可檢測通過光電管的電流，理想電壓表用來指示光電管兩端的電壓.現(xiàn)接通電源，用光子能量為10.5 eV的光照射陰極K，電流計中有示數(shù)；若將滑動變阻器的滑片P緩慢向右

4、滑動，電流計的讀數(shù)逐漸減小，當滑至某一位置時電流計的讀數(shù)恰好為零，讀出此時電壓表 的示數(shù)為 6.0 V；現(xiàn)保持滑片P位置不變，光電管陰極材料 的逸出功為______，若增大入射光的強度，電流計的讀數(shù) _____(選填“為零”或“不為零”).,,1,2,3,答案,圖3,解析,4.5 eV,為零,解析由題知，當電流計的電流為0時，U6.0 V，則光電子的最大初動能為6.0 eV.由光電效應方程EkmhW0，得W0hEkm4.5 eV.光電子的最大初動能與入射光的強度無關，與入射光的頻率有關，故增大入射光的強度，電流計的讀數(shù)仍為零.,1,2,3,3.用同一實驗裝置如圖4甲研究光電效應現(xiàn)象，分別用A、

5、B、C三束光照射光電管陰極，得到光電管兩端電壓與相應的光電流的關系如圖乙所示，其中A、C兩束光照射時對應的遏止電壓相同，均為Uc1，下列論述正確的是(),1,2,3,圖4,A.B光束光子的能量最小 B.A、C兩束光的波長相同，且比B光的波長長 C.三個光束中B光束照射時單位時間內產生的光電子數(shù)量最多 D.三個光束中B光束照射時光電管發(fā)出的光電子最大初動能最大 解析當光電流為零時光電管兩端的電壓為截止電壓，對應光的頻率為截止頻率，由eU截 hW0知，入射光的頻率越高，對應的截止電壓U截越大，A光、C光的截止電壓相等，故A光、C光的頻率相等，它們的最大初動能也相等，而B光的頻率最大，能量最大，

6、故最大初動能也最大，對應的波長最小，故A、C錯誤，B、D正確.,,返回,1,2,3,,,解析,考題二氫原子光譜與能級,知識精講,2.解決氫原子能級躍遷問題的四點技巧 (1)原子躍遷時，所吸收或釋放的光子能量只能等于兩能級之間的能量差. (2)原子電離時，所吸收的能量可以大于或等于某一能級的絕對值. (3)一群氫原子處于量子數(shù)為n的激發(fā)態(tài)時，可能輻射光子的種類N . (4)計算能級能量時應注意：因一般取無窮遠處為零電勢參考面，故各個能級的能量值均為負值.,例2如圖5所示是氫原子的能級圖，大量處于n4激發(fā)態(tài)的氫原子向低能級躍遷時，一共可以輻射出6種不同頻率的光子，其中巴耳末系是指氫原子

7、由高能級向n2能級躍遷時釋放的光子，則() A.6種光子中有2種屬于巴耳末系 B.6種光子中波長最長的是n4激發(fā)態(tài)躍遷到基態(tài)時 產生的 C.使n4能級的氫原子電離至少要0.85 eV的能量 D.在6種光子中，n4能級躍遷到n1能級釋放的光子 康普頓效應最明顯,,解析,,典例剖析,圖5,,,解析巴耳末系是指氫原子由高能級向n2能級躍遷時釋放的光子，大量處于n4激發(fā)態(tài)的氫原子向低能級躍遷時，可以從n4躍遷到n2，可以從n3躍遷到n2，可知產生的6種光子中有2種屬于巴爾末系，故A正確； 從n4躍遷到基態(tài)時，輻射的光子能量最大，波長最短，故B錯誤； n4能級，氫原子具有的能量為0.85 eV，可知

8、使n4能級的氫原子電離至少要0.85 eV的能量，故C正確； 在6種光子中，n4躍遷到n1能級，光子能量最大，康普頓效應最明顯，故D正確.故選A、C、D.,4.如圖6所示為氫原子的四個能級，其中E1為基態(tài)，若一群氫原子A處于激發(fā)態(tài)E2，一群氫原子B處于激發(fā)態(tài)E3，B從E3躍遷到E2所發(fā)出的光波長為1，A從E2躍遷到E1所發(fā)出的光波長為2.已知普朗克常量為h，真空中光速為c，其中 兩個能量差E3E2___，若B從E3直接躍遷到E1所發(fā)出的光波長為______.,,解析答案,4,5,變式訓練,6,圖6,5.在探究光電效應的實驗中，用光照射某種金屬，測得該金屬表面有光電子逸出的最大入射光波長為0.若

9、用氫原子發(fā)出的光照射該金屬，已知氫原子從能級3躍遷到能級2時發(fā)出的光可使該金屬發(fā)生光電效應，但從能級4躍遷到能級3發(fā)出的光不能使該金屬發(fā)生光電 效應.已知氫原子能級如圖7所示，真空中的光速為c. 則下列說法正確的是(),4,5,6,圖7,A.該金屬的極限頻率為 B.該金屬的逸出功大于0.66 eV C.當用氫原子從能級5躍遷到能級3發(fā)出的光照射該金屬時，該金屬一定 會發(fā)生光電效應 D.當用氫原子從其他能級躍遷到能級1發(fā)出的光照射該金屬時，該金屬 一定會發(fā)生光電效應,4,5,6,,,,,解析,解析由題知該金屬的極限頻率為 ，故A正確； 由題知該金屬的逸出功大于從能級4躍遷到能級3發(fā)出的光子能

10、量，故該金屬的逸出功大于0.66 eV，故B正確； 由題知從能級3躍遷到能級2時發(fā)出的光可使該金屬發(fā)生光電效應，故該金屬的逸出功小于1.89 eV，當用氫原子從能級5躍遷到能級3發(fā)出的光照射該金屬時，該金屬不一定會發(fā)生光電效應，故C錯誤； 當用氫原子從其他能級躍遷到能級1發(fā)出的光照射該金屬時，發(fā)出的光子能量大于等于10.20 eV，則該金屬一定會發(fā)生光電效應，故D正確.故選A、B、D.,4,5,6,6.如圖8所示為氫原子光譜中的三條譜線，對這三條譜線的描述中正確的是() A.乙譜線光子能量最大 B.甲譜線是電子由基態(tài)向激發(fā)態(tài)躍遷發(fā)出的 C.丙譜線可能是電子在兩個激發(fā)態(tài)間躍遷發(fā)出的 D.每條譜線

11、對應核外電子繞核旋轉的一條軌道，任一譜線的頻率等于 電子做圓周運動的頻率,,,解析,返回,4,5,6,圖8,解析根據(jù)Eh ，故甲譜線光子能量最大，故A錯誤； 譜線是電子由激發(fā)態(tài)向基態(tài)躍遷發(fā)出的，而電子由基態(tài)向激發(fā)態(tài)躍遷需要吸收光子的，故B錯誤； 丙譜線可以是電子在兩個激發(fā)態(tài)間躍遷發(fā)出的，故C正確； 電子躍遷時輻射的光子的頻率等于能級差值，與電子繞核做圓周運動的頻率無關，故D錯誤.故選C.,,返回,4,5,6,考題三核反應與核能,知識精講,1.核反應方程的書寫要求 (1)核反應過程一般不可逆，所以核反應方程中用“”表示方向而不能用等號代替. (2)核反應方程遵循質量數(shù)、電荷數(shù)守恒，但核反應前

12、后的總質量會發(fā)生質量虧損且釋放能量. (3)核反應的生成物一定要以實驗為基礎，不能只依據(jù)兩個守恒規(guī)律而憑空杜撰出生成物.,典例剖析,例3靜止的原子核X，自發(fā)發(fā)生反應XYZ，分裂成運動的新核Y和Z，同時產生一對彼此向相反方向運動的光子，光子的能量均為E.已知X、Y、Z的質量分別為m1、m2、m3，真空中的光速為c，求： (1)反應放出的核能E； 解析由題知，質量虧損mm1m2m3 由愛因斯坦質能方程：Emc2， 得：釋放的核能E(m1m2m3)c2 答案(m1m2m3)c2,,解析答案,(2)新核Y的動能EkY. 解析由動量守恒定律知，初狀態(tài)總動量為零 則末狀態(tài)兩個新核的動量大小相等，方向相反，

13、有： m2v2m3v3,,解析答案,由能量守恒得：新核Y的動能,,7,8,變式訓練,9,解析答案,,解析由題意知，衰變的衰變方程為：,7,8,9,根據(jù)動量守恒定律得：mvmThvTh 式中，m和mTh分別為粒子和Th核的質量，v和vTh分別為粒子和Th核的速度的大小，由題設條件知,解析答案,式中Ek4.27 MeV是粒子與Th核的總動能,7,8,9,答案0.07 MeV,,8.核裂變和核聚變的過程中能夠放出巨大核能.核裂變中經常使用的 具有天然放射性，若 經過7次衰變和m次衰變，變成 ，則m___.核聚變中，最常見的反應就是一個氘核與一個氚核結合成一個氦核.已知氘核的比結合能是1.09 MeV；氚核的比結合能是2.78 MeV；氦核的比結合能是7.03 MeV，則氫核聚變的方程是_______________；一次氫核聚變釋放出的能量是______MeV.,7,8,9,4,17.6,解析答案,,7,8,9,,11 460,返回,解析答案,