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專題五近代物理 考情分析 備考定向 第13講近代物理 知識脈絡(luò)梳理 規(guī)律方法導(dǎo)引 知識脈絡(luò)梳理 規(guī)律方法導(dǎo)引 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 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 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圖 現(xiàn)有大量處于n 3激發(fā)態(tài)的氫原子向低能級躍遷 下列說法正確的是 A 氫原子由n 3躍遷到n 2能級時(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 2eVD 氫原子由n 3躍遷到n 1產(chǎn)生的光照射逸出功為6 34eV的金屬鉑能發(fā)生光電效應(yīng) BD 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 51eV 13 6eV 12 09eV 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 51eV 13 6eV 12 09eV 大于最大逸出功為6 34eV的金屬鉑 能發(fā)生光電效應(yīng) D正確 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能量的絕對值 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)算氫原子能級躍遷放出或吸收光子的頻率和波長時(shí) 要注意各能級的能量值均為負(fù)值 且單位為電子伏特 計(jì)算時(shí)需換算單位 1eV 1 6 10 19J 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 入射光增強(qiáng) 光電流增大B 入射光減弱 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 選項(xiàng)D正確 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 a b 則一定有Ua b 則一定有Eka EkbC 若Ua b 則一定有h a Eka h b Ekb BC 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 a b 則一定有h a Eka h b Ekb W D錯(cuò) 命題熱點(diǎn)一 命題熱點(diǎn)二 命題熱點(diǎn)三 規(guī)律方法光電效應(yīng)的研究思路 1 兩條線索 2 兩條對應(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 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 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 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)合能為組成原子的所有核子的質(zhì)量虧損和核子數(shù)的比值 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 不改變原子核的質(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 對個(gè)別 少數(shù)原子核無意義 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代替 核反應(yīng)方程遵循質(zhì)量數(shù) 電荷數(shù)守恒 但核反應(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 1 3 4 5 2 1 2018 全國卷 用波長為300nm的光照射鋅板 電子逸出鋅板表面的最大初動(dòng)能為1 28 10 19J 已知普朗克常量為6 63 10 34J s 真空中的光速為3 00 108m s 1 能使鋅產(chǎn)生光電效應(yīng)的單色光的最低頻率約為 A 1 1014HzB 8 1014HzC 2 1015HzD 8 1015Hz B 中 Ek 1 28 10 19J 300nm 3 10 7m 得 0 8 1014Hz 選項(xiàng)B正確 1 3 4 5 2 2 圖甲所示為氫原子的能級 圖乙為氫原子的光譜 已知譜線a是氫原子從n 4的能級躍遷到n 2能級時(shí)的輻射光 則譜線b可能是氫原子在下列哪種情形躍遷時(shí)的輻射光 1 3 4 5 2 A 從n 5的能級躍遷到n 3的能級B 從n 4的能級躍遷到n 3的能級C 從n 5的能級躍遷到n 2的能級D 從n 3的能級躍遷到n 2的能級 答案C 1 3 4 5 3 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 1 0 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 2 0 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 2 B 1 3 4 5 2 下說法正確的是 A 每經(jīng)過一次 衰變原子核的質(zhì)量數(shù)會(huì)減少2B 每經(jīng)過一次 衰變原子核的質(zhì)子會(huì)增加1個(gè) B 1 3 4 5 2 1 3 4 5 2 序數(shù)和質(zhì)量數(shù)分別為 A 15和28B 15和30C 16和30D 17和31 B 解析 已知 粒子的質(zhì)量數(shù)是4 核電荷數(shù)為2 中子的質(zhì)量數(shù)為1 不 可知X的核電荷數(shù)即原子序數(shù)為15 根據(jù)質(zhì)量數(shù)守恒 可知X的質(zhì)量數(shù)為30 選項(xiàng)B正確 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 08663u m 4 0026u m釙 218 0766u 1u相當(dāng)于931 5MeV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 思維流程 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 5MeV能量 即 E m 931 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 B 解析由方程得 質(zhì)量虧損為 m 2 2 0136u 3 0150u 1 0087u 0 0035u 由 E mc2得 E 0 0035 931MeV 3 3MeV 故選B