【物理】2019届一轮复习人教版 近代物理初步 学案

【物理】2019届一轮复习人教版 近代物理初步 学案

一、三种射线在电场和磁场中偏转时的特点 ‎（1）不论在电场还是在磁场中，γ射线总是做匀速直线运动，不发生偏转；‎ ‎（2）在匀强电场中，α粒子和β粒子沿相反方向做类平抛运动，且在同样的条件下，β粒子的偏移大； : xx ]‎ ‎（3）在匀强磁场中，α粒子和β粒子沿相反方向做匀速圆周运动，且在同样条件下，β粒子的轨道半径小，偏转大。 ‎ 二、用光子说解释光电效应 ‎（1）光照射金属时，电子吸收一个光子（形成光电子）的能量后，动能立即增大，不需要累计能量的过程；‎ ‎（2）电子从金属表面逸出，首先需克服金属表面原子核的引力做功（逸出功W），要使入射光子的能量不小于W，对应频率为极限频率；‎ ‎（3）电子吸收光子的能量hν后，一部分消耗于克服核的引力做功（即W），剩余部分转化为初动能，即。只有直接从金属表面飞出的光电子才具有最大初动能。对于确定的金属，W是一定的，故光电子的最大初动能只随入射光频率的增大而增大。‎ 三、氢原子能级图及原子跃迁 氢原子的能级图（如图所示）‎ ‎（1）能级图中的横线表示氢原子可能的能量状态——定态；‎ ‎（2）横线左端的数字“1、2、3···”表示量子数，右端的数字“–13.6、–3.4···”表示氢原子的能级；‎ ‎（3）相邻横线间的间距，表示相邻的能级差，量子数越大，相邻的能极差越小；‎ ‎（4）带箭头的竖线表示原子由较高能级向较低能级跃迁，原子跃迁条件为：；‎ ‎（5）能级越高，量子数越大，轨道半径越大，电子的动能越小，但原子的能量肯定随能级的升高而变大；‎ ‎（6）原子跃迁发出的光谱线条数，是对于一群氢原子而言，而不是一个。‎ 四、原子核的衰变规律 ‎1．衰变：设想元素的原子核由于放出某种粒子而转变为新核的变化称为衰变。‎ ‎2．衰变规律：电荷数和质量数都守恒。‎ ‎（1）α衰变：，α衰变的实质是某元素的原子核放出由两个质子和两个中子组成的粒子（即氮）。‎ ‎（2）β衰变：，β衰变的实质是某元素的原子核内一个中子变为一个质子时放射出一个电子；‎ ‎（3）γ辐射；γ辐射是伴随α和β衰变发生的。γ辐射不改变原子核的电荷数和质量数。其实质是放射性原子核在发生α衰变和β衰变时，产生的某些新核由于具有过多的能量（核处于激发态）而辐射出光子。‎ ‎3．半衰期及确定衰变次数的方法 ‎（1）半衰期：放射性元素的原子核有半数发生衰变需要的时间，叫做这种元素的半衰期；‎ ‎（2）确定衰变次数的方法：设放射性元素经过m次α衰变、n次β衰变后，变成稳定的新元素，则表示核反应的方程为。‎ 根据电荷数守恒和质量数守恒可列方程 ‎，‎ 两式联立得，‎ 由此可见确定衰变次数可归结为解一个二元一次方程组。‎ 五、核反应类型及核反应方程的书写 类型 可控性 核反应方程 衰变 α衰变[ : ][ : _ _ ]‎ 自发[ : XX ]‎ ‎[ : _ _ _X_X_ ]‎ β衰变 自发 人工转变 人工控制 重核裂变 比较容易进行人工控制 轻核聚变 很难控制 如图所示，P为放在匀强电场中的天然放射源，其放出的射线在电场的作用下分成a、b、c三束，下列判断正确的是 A．a为α射线、b为β射线 B．a为β射线、b为γ射线 C．若增大放射源的温度，则其半衰期减小 D．若增大放射源的温度，则其半衰期增大 不清楚三种射线带点情况导致本题错解。‎ 根据三种射线的带电性质以及带电粒子在电场中受力特点；半衰期由原子核本身决定。射线为氦核，带正电，射线为电子流，带负电，射线为高频电磁波，故根据电荷所受电场力特点可知：a为射线、b为射线、c为 射线，故A错误B正确；半衰期由原子核本身决定，与外界因素无关，故CD错误。答案：B。 ‎ ‎1．如图，天然放射性元素放出的射线通过电场后分成三束，则 A．①电离作用最强，是一种电磁波 B．②贯穿本领最弱，用一张白纸就可以把它挡住 C．原子核放出一个①粒子后，形成的新核比原来的电荷数多1个 D．原子核放出一个③粒子后，质子数比原来少4，中子数比原来少2个 ‎【答案】C 质子数比原来少2，质量数少4，则中子数少2，故D错误。‎ 如图甲所示为研究光电效应中入射光的频率、强弱与光电子发射情况的实验电路，阴极 受到光照时可以发射光电子，电源正负极可以对调。实验中得到如图乙所示的实验规律，下列表述错误的是 A．在光照条件不变的情况下，随着所加电压的增大，光电流趋于一个饱和值 B．在光的频率不变的情况下，入射光越强饱和电流越大 C．一定频率的光照射光电管，不论光的强弱如何，遏止电压不变 D．蓝光的遏止电压大于黄光的遏止电压是因为蓝光强度大于黄光强度 不知道光照频率与光电流大小的关系导致本题错解。‎ 在光照条件不变的情况下，随着所加电压的增大，则从 极发射出的电子射到阳极的电子越来越多，则光电流趋于一个饱和值，选项A正确；在光的频率不变的情况下，入射光越强，则单位时间射 ‎1．如图所示是某金属在光的照射下，光电子最大初动能E 与入射光频率ν的关系图象，由图象可知 A．该金属的逸出功等于E B．该金属的逸出功等于hν0‎ C．入射光的频率为ν0时，产生的光电子的最大初动能为E D．入射光的频率为2ν0时，产生的光电子的最大初动能为2E ‎【答案】AB ‎【解析】根据光电效应方程：，可知图线的斜率表示普朗克常量h，当ν=0时，，由图象知纵轴截距–E，所以，即该金属的逸出功E，故A正确；图线与ν轴交点的横坐标是，该金属的逸出功，故B正确；入射光的频率时，等于极限频率，恰能发生光电效应，最大初动能为0，故C错误；根据光电效应方程可知，入射光的频率变为原来的2倍，由于逸出功不变，最大初动能为E，故D错误。 ‎ 氢原子的部分能级如图所示，已知可见光的光子能量在1.62 eV到3.11 eV之间，下列说法正确的是 A．大量氢原子从n=4能级向n=1能级跃迁时，会发出4种不同频率的光 B．一个氢原子从n=4能级跃迁到n=1能级时，吸收的能量为12.75 eV C．从高能级向n=3能级跃迁时，发出的光的频率比可见光的频率高 D．基态氢原子发生电离时至少需要吸收13.6 eV的能量 不能正确理解原子跃迁时释放能量的问题导致本题错解。‎ 大量氢原子从n=4能级向n=1能级跃迁时，会发出种不同频率的光，选项A错误；一个氢原子从n=4能级跃迁到n=1能级时，辐射的能量为(–0.85)–(–13.6)=12.75 eV，选项B错误；从n=4能级 ‎1．根据氢原子能级图（如图）可判断 A．电子的轨道半径越小，氢原子能量越大 B．大量处于能级的氢原子向低能级跃迁时，可能发出3种不同频率的光 C．欲使处于基态的氢原子电离，可以用的光子照射 D．用的电子碰撞处于基态的氢原子，氢原子不可能激发到能级 ‎【答案】C 发到n=3能级，故D选项错误。‎ 某些放射性元素如的半衰期很短，在自然界很难被发现，可以在实验室使用人工的方法发现。已知经过一系列α衰变和β衰变后变成，下列说法正确的是 A．的原子核比的原子核少28个中子 B．衰变过程中共发生了4次α衰变和7次β衰变 C．衰变过程中共有4个中子转变为质子 D．若继续衰变成新核，需放出一个α粒子 不清楚衰变之间的规律导致本题错解。‎ 的原子核比少10个质子，质子数和中子数总共少237–209=28，所以的原子核比少18个中子，故A错误；令衰变为需要经过x次α衰变和y次β衰变，根据质量数和电荷数守恒则有：93=2x–y+83，4x=237–209，所以解得：x=7，y=4，即衰变过程中共发生了7次α衰变和4次β衰变，故B错误；衰变过程中共发生了7次α衰变和4次β衰变，所以衰变过程中共有4个中子转变为质子，故C正确；根据衰变前后质量数守恒可知，不可能放出一个α粒子，故D错误。答案：C。 ‎ ‎1．关于天然放射现象，以下叙述正确的是 A．若使放射性物质的温度升高，其半衰期将减小 B．衰变所释放的电子是原子核内的中子转变为质子时所产生的 C．在、、这三种射线中，射线的穿透能力最强，射线的电离能力最强 D．铀核（）衰变为铅核（）的过程中，要经过8次衰变和6次衰变 ‎【答案】BCD 次α衰变，再由电荷数守恒知92=82–2×8+6，经过6次β衰变，故D正确。‎ 前不久，新华社评出2017年国际十大新闻：朝鲜核导试验半岛局势趋紧列第五。有关核反应方程，下列说法正确的是 A．U→Th+He属于衰变 B．N+He→O+H是衰变 C．核反应方程Po→X+He中的，X的中子个数为128‎ D．铀核裂变的核反应方程为U→Ba+ r+2n 不能正确书写反应方程式导致本题错解。‎ α衰变是重核自发的放出α粒子的天然放射现象，其中α粒子是，故A正确；是发现质子的原子核人工转变，故B错误；根据质量数守恒：y=210–4=206，X中中 ‎1．下列说法正确的是 A．+→+是α衰变方程 B．+→+γ是核聚变反应方程 C．→+是核裂变反应方程 D．+→+是原子核的人工转变方程 ‎【答案】BD 转变方程，故D项正确。‎ ‎1．与光电效应有关的几组易混概念对比 ‎（1）光电子的动能与光电子的最大初动能：光照射到金属表面时，电子吸收光子的全部能量，可能向各个方向运动，需克服原子核和其他原子的阻碍而损失一部分能量，剩余部分为光电子的初动能；只有金属表面的电子直接向外飞出时，只需克服原子核的引力做功的情况，才具有最大初动能。光电子的初动能小于等于光电子的最大初动能。 ‎ ‎（2）光电流与饱和电流：金属板飞出的光电子到达阳极，回路中便产生光电流，随着所加正向电压的增大，光电流趋于一个饱和值，这个饱和值是饱和光电流，在一定的光照条件下，饱和光电流与所加电压大小无关。‎ ‎（3）入射光强与光子能量：入射光强度指单位之间内照射到金属表面单位面积上的总能量。‎ ‎（4）光的强度与光子能量：饱和光电流与入射光强度成正比的规律是对频率相同的光照射金属产生光电效应而言的，对于不同频率的光，由于每个光子的能量不同，饱和光电流与入射光强度之间没有简单的正比关系。‎ ‎2．核反应书写规范要求 ‎（1）必须遵守电荷数守恒、质量数守恒定律。有些核反应方程还要考虑到能量守恒及动量守恒。‎ ‎（2）核反应方程中的箭头“→”表示核反应进行的方向，不能把箭头写成等号。‎ ‎（3）书写核反应方程必须要有实验依据，决不能毫无根据地编造。‎ ‎（4）在写核反应方程时，应先将已知原子核与已知粒子符号填入核反应方程一般形式的适当位置上，然后根据质量数守恒和电荷数守恒计算出未知核（或未知粒子）的电荷数和质量数，最后根据未知核（或未知粒子）的电荷数确定它们是哪种元素（或哪种粒子），并在核反应方程一般形式中的适当位置填写上它们的符号。‎ ‎1．放射性元素放出的射线，在电场中分成A、B、C三束，如图所示，其中 A．C为氦核组成的粒子流 B．A的电离能力最强 C．B的穿透能力最弱 D．B为比X射线波长更长的光子流 ‎【答案】B ‎【解析】根据带电粒子在电场中的受力方向和曲线运动的条件可以判断，C带负电，为电子流，A错误；A带正电，为氦核组成的粒子流，电离能力最强，B正确；B不带电，为光子，穿透能力最强，C错误；B比X射线的频率高，比X射线的波长短，D错误。 ‎ ‎2．如图所示，当氢原子从n=4跃迁到n=2的能级和从n=3迁到n=1的能级时，分别辐射出光子a和光子b，则 A．由于放出光子，原子的能量增加 B．光子a的能量小于光子b的能量 C．光子a的波长小于光子b的波长 D．若光子a能使某金属发生光电效应，则光子b也一定能使该金属发生光电效应 ‎【答案】BD 能使某金属发生光电效应，则光子b也能使某种金属发生光电效应，故D正确。‎ ‎3．如图甲所示，在光电效应实验中，某同 用相同频率的单色光，分别照射阴极材料为锌和铜的两个不同的光电管，结果都能发生光电效应。图乙为其中一个光电管的遏止电压随入射光频串ν变化的函数关系图象。对于这两个光电管，下列判断正确的是 A．因为材料不同，逸出功不同，所以遏止电压不同 B．光电子的最大初动能不同 C．两个光电管的–ν图象的斜率不同 D．两个光电管的饱和光电流一定相同 ‎【答案】AB ‎【解析】根据光电效应方程有，根据能量守恒定律得：，联立得：，即，可知入射光的频率相同，因为材料不同，逸出功不同，则遏止电压也不同，故A正确；根据光电效应方程得，相同的频率，不同的逸出功，则光电子的最大初动能也不同，故B正确。由，可知图象的斜率为一常数，所以两个光电管的图象的斜率一定相同，C错误。虽然光的频率相同，但光强不确定，所以单位时间逸出的光电子数可能相同，而饱和光电流不一定相同，故D错误。 ‎ ‎4．贝可勒尔发现天然放射现象，揭开了人类研究原子核结构的序幕。如图中P为放在匀强电场中的天然放射源，其放出的射线在电场中分成A、B、C三束。‎ ‎（1）构成A射线的粒子是_______；构成B射线的粒子是_________；‎ ‎（2）三种射线中，电离作用最强，动量最大，经常用来轰击原子核的是______射线；当原子核中的一个核子由中子转化为质子时将放出一个______粒子。‎ ‎【答案】（1）β射线 γ射线 （2） β 用来轰击原子核的是α射线；当原子核中的一个核子由中子转化为质子时将放出一个β粒子。‎ ‎5．在光电效应中，电子获得光子的能量后最终成为光电子，其中一部分能量用于克服金属的阻碍做功，剩下的能量就是光电子的初动能。能量为6.0 eV的光子射入某金属表面后，逸出光电子的最大初动能为2.5 eV，已知h=6.6× J·s，元电荷电荷量为e=1.6× C。求：‎ ‎（1）金属的逸出功W；‎ ‎（2）该条件下的遏止电压Ue；‎ ‎（3）这种金属发生光电效应的极限频率v。（结果保留2位有效数字）‎ ‎【答案】（1）3.5 eV （2）3.5 V （3）‎ ‎【解析】（1）由光电效应方程E =hν–W可知，‎ 金属的逸出功W=hν–E =6.0 eV–2.5 eV=3.5 eV；‎ ‎（2）根据eUe=E 可知，那么遏止电压的大小为Ue==3.5 V，‎ ‎（3）根据hv0=W0；得金属发生光电效应的极限频率v==8.4×1014 H ‎ ‎6．已知氢原子处于基态时，原子的能量E1=–13.6 eV，电子轨道半径r1=0.53×10–10 m；氢原子处于n=2能级时，原子的能量E2=–3.4 eV，此时电子轨道半径r2=4r1，元电荷e=1.6×10–19 C，静电力常量 =9.0×109 N·m2·C–2。‎ ‎（1）氢原子处于基态时，电子的动能是多少?原子系统的电势能是多少?‎ ‎（2）氢原子处于n=2能级时，电子的动能是多少?原子系统的电势能又是多少?‎ ‎（3）你能否根据计算结果猜想处于n能级的氢原子系统的电势能表达式?‎ ‎【答案】（1）13.6 eV　–27.2 eV （2）3.40 eV　–6.80 eV （3）Epn=– ‎ ‎【解析】（1）设氢原子处于基态时核外电子的速度为 根据库仑力提供向心力：‎ 电子的动能 根据氢原子在基态时能量等于势能与动能之和，‎ 所以原子的电势能 ‎（3）故从上面的推导可知 ‎7．一个静止的铀核（原子质量为232.037 2 u）放出一个α粒子（原子质量为4.002 6 u）后衰变成钍核型（原子质量为228.028 7 u）。已知：原子质量单位1 u=1.67×10–27 g，1 u相当于931 MeV（计算结果均保留两位小数）。‎ ‎（1）写出核衰变反应方程并计算该核反应释放出的核能；‎ ‎（2）假设反应中释放出的核能全部转化为钍核和α粒子的动能，请计算钍核的动能大小。‎ ‎【答案】（1）5.50 MeV （2）0.09 MeV ‎【解析】（1）‎ 质量亏损Δm=0.005 9 u 由爱因斯坦质能方程得：ΔE=Δmc2‎ ΔE≈5.50 MeV ‎（2）系统动量守恒，钍核和α粒子的动量大小相等，即 由，‎ 所以钍核获得的动能