專題七近代物理初步一、主干知法必記1.氫原子光譜(1)氫原子光譜線是最早發(fā)現(xiàn)并進行研究的光譜線,這些光譜線可用一個統(tǒng)一的公式表示:1=R1m2-1n2式中:m=1,2,3,對每一個m,有n=m+1,m+2,m+3,構(gòu)成一個譜線系R=1.10×107 m-1(里德伯常量)。(2)巴耳末系:巴耳末系是氫原子光譜在可見光區(qū)的譜線,其公式:1=R122-1n2(n=3,4,)。2.氫原子的能級結(jié)構(gòu)、能級公式(1)玻爾理論軌道量子化:電子繞核運動的軌道是不連續(xù)的。能量量子化:原子只能處于一系列不連續(xù)的能量狀態(tài)中。能量最低的狀態(tài)叫基態(tài),其他狀態(tài)叫激發(fā)態(tài)。躍遷假說:原子從一種定態(tài)躍遷到另一種定態(tài)要輻射(或吸收)一定頻率的光子,即h=Em-En(m>n)。(2)氫原子的能級和軌道半徑氫原子的能級公式:En=1n2E1(n=1,2,3,),其中E1為基態(tài)能量,E1=-13.6 eV。氫原子的半徑公式:rn=n2r1(n=1,2,3,),其中r1為基態(tài)半徑,r1=0.53×10-10 m。氫原子的能級圖,如圖所示。3.放射性、原子核的衰變、半衰期(1)放射性物質(zhì)放出的射線有:射線、射線、射線。(2)半衰期是表征放射性元素大量原子核衰變快慢的物理量,是一種統(tǒng)計規(guī)律。半衰期對于少量原子核是無意義的。用表示半衰期,m表示某時刻放射性元素的質(zhì)量,則經(jīng)過時間t,剩下的該放射性元素的質(zhì)量m余=m12t/。4.核力、核反應(yīng)方程(1)人工轉(zhuǎn)變的典型方程:盧瑟福發(fā)現(xiàn)質(zhì)子 714N+24He817O+11H查德威克發(fā)現(xiàn)中子 24He+49Be612C+01n約里奧·居里夫婦發(fā)現(xiàn)放射性同位素,同時發(fā)現(xiàn)正電子 1327Al+24He1530P+01n1530P1430Si+10e(2)衰變典型方程: 92238U90234Th+24He 90234Th91234Pa+-10e(3)核力的特點:核力是強相互作用力,在它的作用范圍內(nèi)核力比庫侖力大得多。核力是短程力,作用范圍在1.5×10-15 m之內(nèi)。每個核子只跟相鄰的核子發(fā)生核力作用,這種性質(zhì)稱為核力的飽和性。無論是質(zhì)子間、中子間、質(zhì)子和中子間均存在核力。5.結(jié)合能、質(zhì)量虧損(1)結(jié)合能:由于核力的存在,核子結(jié)合成原子核時要放出一定的能量,原子核分解成核子時,要吸收同樣多的能量,這就是原子核的結(jié)合能。(2)質(zhì)量虧損:組成原子核的核子的總質(zhì)量與原子核的質(zhì)量之差叫核的質(zhì)量虧損。(3)質(zhì)能方程:E=mc2;E=mc2。6.光電效應(yīng)(1)光電效應(yīng)的規(guī)律任何一種金屬都有一個極限頻率c,入射光的頻率必須大于或者等于c,才能發(fā)生光電效應(yīng)。光電子的最大初動能與入射光的強度無關(guān),與入射光的頻率有關(guān)。光電效應(yīng)幾乎是瞬時的,發(fā)生的時間一般不超過10-9 s。發(fā)生光電效應(yīng)時,飽和電流與入射光強度成正比。(2)愛因斯坦的光電效應(yīng)方程:12mv2=h-W0或Ek=h-W0,其中h為普朗克常量,h=6.63×10-34 J·s。二、易錯知識點撥1.在氫原子躍遷中,混淆一個和一群處于激發(fā)態(tài)的氫原子發(fā)出的頻率。2.研究能級躍遷問題時,將光子和實物粒子混淆。3.對半衰期的統(tǒng)計規(guī)律不理解。4.書寫核反應(yīng)方程時誤將“”寫成“=”。5.混淆質(zhì)量數(shù)與質(zhì)量兩個不同的概念。6.對光電效應(yīng)圖像的意義不理解。三、保溫訓(xùn)練1.(粵教教材節(jié)選題)(多選)如圖所示,是工業(yè)生產(chǎn)中大部分光電控制設(shè)備(如夜亮?xí)兿ǖ穆窡?用到的光控繼電器的示意圖,它由電源、光電管、放大器、電磁繼電器等幾部分組成。當用綠光照射光電管陰極K時,可以發(fā)生光電效應(yīng),則下列說法中正確的是()A.增大綠光照射強度,光電子最大初動能增大B.增大綠光照射強度,電路中的光電流增大C.改用波長比綠光波長大的光照射光電管陰極K時,電路中一定有光電流D.改用頻率比綠光頻率大的光照射光電管陰極K時,電路中一定有光電流答案BD2.(人教教材改編題)(多選)在光電效應(yīng)實驗中,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.增大入射光的強度,光電流增大B.減小入射光的強度,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,光電子的最大初動能變大答案AD3.如圖為氫原子能級示意圖的一部分,則氫原子()A.從n=4能級躍遷到n=3能級比從n=3能級躍遷到n=2能級輻射出電磁波的波長長B.從n=5能級躍遷到n=1能級比從n=5能級躍遷到n=4能級輻射出電磁波的速度大C.處于不同能級時,核外電子在各處出現(xiàn)的概率是一樣的D.從高能級向低能級躍遷時,氫原子核一定向外放出能量答案A4.(多選)據(jù)新華社報道,由我國自行設(shè)計、研制的世界上第一套全超導(dǎo)核聚變實驗裝置(又稱“人造太陽”)已完成了首次工程調(diào)試。下列關(guān)于“人造太陽”的說法正確的是()A.“人造太陽”的核反應(yīng)方程是 12H+13H24He+01nB.“人造太陽”的核反應(yīng)方程是 92235U+01n56144Ba+3689Kr+301nC.“人造太陽”釋放能量大小的計算公式是E=mc2D.“人造太陽”釋放能量大小的計算公式是E=12mc2答案AC5.(多選)能源是社會發(fā)展的基礎(chǔ),發(fā)展核能是解決能源問題的途徑之一。下列釋放核能的反應(yīng)方程,表述正確的有()A. 13H+12H24He+01n是核聚變反應(yīng)B.13H+12H24He+01n是衰變C.92235U+01n56144Ba+3689Kr+301n是核裂變反應(yīng)D.92235U+01n54140Xe+3894Sr+201n是衰變答案AC6.某放射性元素的原子核發(fā)生2次衰變和6次衰變,關(guān)于它的原子核的變化,下列說法中正確的是() A.中子數(shù)減少8B.質(zhì)子數(shù)減少2C.質(zhì)子數(shù)增加2D.核子數(shù)減少10答案C7.(多選)下面是鈾核裂變反應(yīng)中的一個:92235U+01n54136Xe+ 3890Sr+1001n。已知鈾235的質(zhì)量為235.043 9 u,中子質(zhì)量為1.008 7 u,鍶90的質(zhì)量為89.907 7 u,氙136的質(zhì)量為135.907 2 u,則此核反應(yīng)中()A.質(zhì)量虧損為m=235.043 9 u+1.008 7 u-89.907 7 u-135.907 2 uB.質(zhì)量虧損為m=(235.043 9+1.008 7-89.907 7-135.907 2-10×1.008 7)uC.釋放的總能量為E=(235.043 9+1.008 7-89.907 7-135.907 2-10×1.008 7)×(3×108)2 JD.釋放的總能量為E=(235.043 9+1.008 7-89.907 7-135.90 72-10×1.008 7)×931.5 MeV答案BD8.(多選)如圖所示,國際原子能機構(gòu)2007年2月15日公布核輻射警示新標志,內(nèi)有一個輻射波標記、一個骷髏頭標記和一個逃跑的人形。核輻射會向外釋放三種射線:射線帶正電,射線帶負電,射線不帶電?，F(xiàn)有甲、乙兩個原子核原來都靜止在同一勻強磁場中,其中一個核放出一個粒子,另一個核放出一個粒子,得出如圖所示的四條徑跡,則()A.磁場的方向一定垂直于紙面向里B.甲核放出的是粒子,乙核放出的是粒子C.a為粒子的徑跡,d為粒子的徑跡D.b為粒子的徑跡,c為粒子的徑跡答案BD5