【物理】2018届一轮复习人教版专题13近代物理初步学案

【物理】2018届一轮复习人教版专题13近代物理初步学案

专题13 近代物理初步 ‎1. 量子论：①普朗克认为物质的辐射能量并不是无限可分的，其最小的、不可分的能量单元即“能量子”或称“量子”，也就是说组成能量的单元是量子。每一份电磁波的能量②物质的辐射能量不是连续的，而是以量子的整数倍跳跃式变化的1905年，爱因斯坦奖量子概念推广到光的传播中，提出了光量子论。。即：. 其中是电磁波的频率，h为普朗克恒量：h=6.63×10－34‎ ‎2.黑体和黑体辐射：任何物体在任何温度下都要发射各种波长的电磁波，并且其辐射能量的大小及辐射能量按波长的分布都与温度有关。随着温度的升高，黑体的辐射强度都有增加； 随着温度的升高，辐射强度的极大值向波长较短方向移动。‎ ‎3.光电效应：在光的照射下，金属中的电子从表面逸出，发射出来的电子就叫光电子，①任何一种金属都有一个极限频率，入射光的频率必须大于这个极限频率才能发生光电效应，低于极限频率的光不能发生光电效应。②光电子的最大初动能与入射光的强度无关，光随入射光频率的增大而增大。③大于极限频率的光照射金属时，光电流强度（反映单位时间发射出的光电子数的多少），与入射光强度成正比。④ 金属受到光照，光电子的发射一般不超过10－9秒。波动说认为：光的能量即光的强度是由光波的振幅决定的与光的频率无关。所以波动说对解释上述实验规律中的①②④条都遇到困难 ‎4.天然放射现象：1896年法国物理学，贝克勒耳发现放射现象。从而揭示出原子核也有复杂的结构。放射性射线的成分有三种 射 线 种 类 射 线 组 成 性 质 电 离 作 用 贯 穿 能 力 射线 氦核组成的粒子流 很 强 很 弱 射线 高速电子流 较 强 较 强 射线 高频光子 很 弱 很 强 ‎5.原子核衰变和半衰期：衰变过程中电荷数和质量数守恒。‎ 衰 变 类 型 衰 变 方 程 衰 变 规 律 ‎ 衰 变 新 核 ‎ ‎ 衰 变 新 核 ‎ 衰变的实质：，辐射伴随着衰变和衰变产生 半衰期：放射性元素的原子核的半数发生衰变所需要的时间，称该元素的半衰期。放射性元素衰变的快慢是由核内部自身因素决定的，跟原子所处的化学状态和外部条件没有关系。‎ ‎1.【 2017年新课标Ⅰ卷】大科学工程“人造太阳”主要是将氘核聚变反应释放的能量用来发电。氘核聚变反应方程是。已知的质量为2.013 6 u，的质量为3.015 0 u，的质量为1.008 7 u，1 u=931 MeV/c2。氘核聚变反应中释放的核能约为： （ ）‎ A．3.7 MeV B．3.3 MeV C．2.7 MeV D．0.93 MeV ‎【答案】B 答题思路 ‎【解析】根据质能方程，释放的核能，，则 ‎，故B正确，ACD 错误。‎ ‎【点拨】本题考查质能方程，注意原子核的质量单位不是kg，由质能方程求核能时要细心。‎ ‎【命题意图】本题考查近代物理知识中的一个重要考点—玻尔理论，意在考查考生的理解能力。‎ ‎【命题方向】近代物理部分，涉及的考点较多，主要有光电效应、波粒二象性、原子结构、玻尔理论、衰变、核反应和核能等，主要以选择题的形式命题，可能单独命题，但更多的是通过多个选项命制综合题。‎ ‎【得分要点】光电效应 波粒二象性主要考查方向有以下几个方面，其主要破解方法也一并总结如下：‎ ‎1、由Ek－ν图象可以得到的信息:‎ ‎（1）极限频率：图线与ν轴交点的横坐标νc.‎ ‎（2）逸出功：图线与Ek轴交点的纵坐标的值E=W0.‎ ‎（3）普朗克常量：图线的斜率k=h.‎ ‎2、光电效应中两条线索 线索一：通过频率分析：光子频率高→光子能量大→产生光电子的最大初动能大。‎ 线索二：通过光的强度分析：入射光强度大→光子数目多→产生的光电子多→光电流大。‎ ‎3、对光的波粒二象性、物质波的考查 光既有波动性，又有粒子性，两者不是孤立的，而是有机的统一体，其表现规律为：‎ ‎（1）个别光子的作用效果往往表现为粒子性；大量光子的作用效果往往表现为波动性．‎ ‎（2）频率越低波动性越显著，越容易看到光的干涉和衍射现象；频率越高粒子性越显著，越不容易看到光的干涉和衍射现象，贯穿本领越强．‎ ‎（3）光在传播过程中往往表现出波动性；在与物质发生作用时，往往表现为粒子性 ‎（4）由光子的能量E=hν，光子的动量表达式也可以看出，光的波动性和粒子性并不矛盾：表示粒子性的粒子能量和动量的计算式中都含有表示波的特征的物理量——频率ν和波长λ。由以上两式和波速公式c=λν还可以得出：E=pc。‎ 玻尔理论的主要考查方向有以下几个方面，其主要破解方法也一并总结如下：‎ ‎（1）原子从基态跃迁到激发态需要吸收能量，而从激发态跃迁到基态则会以光子的形式向外放出能量。不论是吸收能量还是放出能量，这个能量值不是任意的，而是等于发生跃迁的这两个能级间的能量差，即hν=Em-En。‎ ‎（2）原子从激发态向基态跃迁时发出光子的种类：当单个氢原子自发辐射，由量子数为 n（n＞1）的能级向低能级跃迁时最多只能形成（n-1）条谱线，或者说产生（n-1）种不同频率的光子；当大量处于第n激发态的原子向低能级跃迁时最多可辐射种光子。‎ ‎（3）原子跃迁时电子动能、原子势能和原子能量的变化（与天体运动规律相同）：当轨道半径减小时，库仑引力引力做正功，电子动能增大，原子的电势能减小，原子能量减小；当轨道半径增大时，库仑引力引力做负功，电子动能减小，原子的电势能增大，原子能量增大。‎ 原子核 核反应方程主要考查方向有以下几个方面，其主要破解方法也一并总结如下：‎ ‎1、确定衰变次数的方法 ‎（1）设放射性元素经过n次α衰变和m次β衰变后，变成稳定的新元素，则表示该核反应的方程为 根据电荷数守恒和质量数守恒可列方程：A＝A′＋4n，Z＝Z′＋2n－m ‎（2）确定衰变次数，因为β衰变对质量数无影响，先由质量数的改变确定α衰变的次数，然后再根据衰变规律确定β衰变的次数。‎ ‎2、核能的计算方法 ‎（1）利用爱因斯坦的质能方程计算核能：利用爱因斯坦的质能方程计算核能，关键是求出质量亏损，而求质量亏损主要是利用其核反应方程式，再利用质量与能量相当的关系求出核能。‎ ‎（2）利用阿伏加德罗常数计算核能：求宏观物体原子核发生核反应过程中所释放的核能，一般利用核反应方程及其比例关系和阿伏加德罗常数。‎ ‎（3）由动量守恒和能量守恒计算核能：由动量守恒定律和能量守恒定律来求。‎ ‎（4）说明：‎ ‎①根据ΔE＝Δmc2计算，计算时Δm的单位是“kg”，c的单位是“m/s”，ΔE的单位是“J”．‎ ‎②根据ΔE＝Δm×931.5 MeV计算．因1原子质量单位(u)相当于931.5 MeV的能量，所以计算时Δm的单位是“u”，ΔE的单位是“MeV”．‎ ‎③利用质能方程计算核能时，不能用质量数代替质量进行计算．‎ ‎1.【2017年新课标Ⅲ卷】（多选）在光电效应实验中，分别用频率为νa、νb的单色光a、b照射到同种金属上，测得相应的遏止电压分别为Ua和Ub、光电子的最大初动能分别为Eka和Ekb。h为普朗克常量。下列说法正确的是： （ ）‎ A．若νa>νb，则一定有Uaνb，则一定有Eka>Ekb C．若Uaνb，则一定有hνa–Eka>hνb–Ekb ‎【答案】BC ‎【点拨】本题主要考查光电效应。发生光电效应的条件是入射光的频率大于金属的极限频率，光的强弱只影响单位时间内发出光电子的数目；光电子的最大初动能和遏止电压由照射光的频率和金属的逸出功决定；逸出功由金属本身决定，与光的频率无关。‎ ‎2． 【2017·天津卷】我国自主研发制造的国际热核聚变核心部件在国际上率先通过权威机构认证，这是我国对国际热核聚变项目的重大贡献。下列核反应方程中属于聚变反应的是： （ ）‎ A． B．‎ C． D．‎ ‎【答案】A ‎【点拨】本题的关键是知道核反应的分类，区别衰变和核反应。‎ ‎3． 【2017·江苏卷】（多选）原子核的比结合能曲线如图所示，根据该曲线，下列判断中正确的有： （ ）‎ ‎（A）核的结合能约为14 MeV ‎（B）核比核更稳定 ‎（C）两个核结合成核时释放能量 ‎（D）核中核子的平均结合能比核中的大 ‎【答案】BC ‎【点拨】本题主要是要理解比结合能的含义，知道结合能与比结合能的区分与关系．以及在核反应过程中由比结合能小的反应生成比结合能大的要释放能量． ‎ ‎4． 【2017·北京卷】2017年年初，我国研制的“大连光源”——极紫外自由电子激光装置，发出了波长在100 nm（1 nm=10–9 m）附近连续可调的世界上最强的极紫外激光脉冲。大连光源因其光子的能量大、密度高，可在能源利用、光刻技术、雾霾治理等领域的研究中发挥重要作用。‎ 一个处于极紫外波段的光子所具有的能量可以电离一个分子，但又不会把分子打碎。据此判断，能够电离一个分子的能量约为（取普朗克常量h=6.6×10–34 J·s，真空光速c=3×108 m/s）： （ ）‎ A．10–21 J B．10–18 J C．10–15 J D．10–12 J ‎【答案】B ‎【解析】一个处于极紫外波段的光子的能量约为，由题意可知，光子的能量应比电离一个分子的能量稍大，因此数量级应相同，故选B。‎ ‎【点拨】根据题意可知光子的能量足以电离一个分子，因此该光子的能量应比该分子的电离能大，同时又不能把分子打碎，因此两者能量具有相同的数量级，不能大太多。‎ ‎5．【2016·上海卷】研究放射性元素射线性质的实验装置如图所示。两块平行放置的金属板A、B分别与电源的两极a、b连接，放射源发出的射线从其上方小孔向外射出。则： （ ）‎ A．a为电源正极，到达A板的为α射线 B．a为电源正极，到达A板的为β射线 C．a为电源负极，到达A板的为α射线 D．a为电源负极，到达A板的为β射线 ‎【答案】B ‎【点拨】通过类平抛运动计算粒子在竖直方向的位移关系式，根据公式分析该位移与比荷的关系，再结合图示进行比较判断。‎ ‎ 6． 【2016·江苏卷】贝克勒尔在120年前首先发现了天然放射现象，如今原子核的放射性在众多领域中有着广泛应用．下列属于放射性衰变的是： （ ）‎ A． B．‎ C． D．‎ ‎【答案】A ‎【解析】A为β衰变方程，B为重核裂变，C轻核聚变，D原子核的人工转换，所以A正确．‎ ‎【点拨】区分几种常见的核反应方程。‎ ‎7． 【2016·全国新课标Ⅰ卷】（多选）现用某一光电管进行光电效应实验，当用某一频率的光入射时，有光电流产生。下列说法正确的是： （ ）‎ A．保持入射光的频率不变，入射光的光强变大，饱和光电流变大 B．入射光的频率变高，饱和光电流变大 C．入射光的频率变高，光电子的最大初动能变大 D．保持入射光的光强不变，不断减小入射光的频率，始终有光电流产生 E．遏止电压的大小与入射光的频率有关，与入射光的光强无关 ‎【答案】ACE ‎【解析】根据光电效应实验得出的结论：保持入射光的频率不变，入射光的光强变大，饱和光电流变大，故A正确，B错误；根据爱因斯坦光电效应方程得：入射光的频率变高，光电子的最大初动能变大，故C正确；遏止电压的大小与入射光的频率有关，与入射光的光强无关，保持入射光的光强不变，若低于遏止频率，则没有光电流产生，故D错误，E正确。‎ ‎【点拨】本题主要考查光电效应。发生光电效应的条件是入射光的频率大于金属的极限频率，光的强弱只影响单位时间内发出光电子的数目；本题涉及的光电效应知识较多，很多结论都是识记的，注意把握现象的实质，明确其间的联系与区别；平时积累物理知识。‎ ‎8． 【2016·全国新课标Ⅲ卷】（多选）一静止的铝原子核俘获一速度为m/s的质子p后，变为处于激发态的硅原子核，下列说法正确的是： （ ）‎ A．核反应方程为 B．核反应方程过程中系统动量守恒 C．核反应过程中系统能量不守恒 D．核反应前后核子数相等，所以生成物的质量等于反应物的质量之和 E．硅原子核速度的数量级为m/s，方向与质子初速度方向一致 ‎【答案】ABE ‎【点拨】由质量数、电荷数守恒可知核反应方程；由动量守恒可知硅原子核速度的数量级及速度方向，本大题包含了3-5原子物理的内容，难度不大，但从题目来看考查范围很广，要求能全面掌握。‎ ‎9． 【2016·海南卷】（多选）下列说法正确的是： （ ）‎ A．爱因斯坦在光的粒子性的基础上，建立了光电效应方程 B．康普顿效应表明光子只具有能量，不具有动量 C．玻尔的原子理论成功地解释了氢原子光谱的实验规律 D．卢瑟福根据α粒子散射实验提出了原子的核式结构模型 E．德布罗意指出微观粒子的动量越大，其对应的波长就越长 ‎【答案】ACD ‎【解析】爱因斯坦提出了光子假说，建立了光电效应方程，故选项A正确；康普顿效应表明光不仅具有能量，还具有动量，故选项B错误；玻尔的原子理论成功地解释了氢原子光谱的实验规律，故选项C正确；卢瑟福根据α粒子散射实验提出了原子核式结构模型，故选项D正确；微观粒子的德布罗意波长为，其中p为微观粒子的动量，故动量越大，则对应的波长就越短，选项E错误。‎ ‎【点拨】本题考查了光电效应、康普顿效应、波尔的原子理论、核式结构模型、德布罗意波等基础知识点，难度不大，关键要熟悉教材。‎ ‎10．【2015·上海·10】用很弱的光做单缝衍射实验，改变曝光时间，在胶片上出现的图像如图所示，该实验表明： （ ）‎ A．光的本质是波 B．光的本质是粒子 C．光的能量在胶片上分布不均匀 D．光到达胶片上不同位置的概率相同 ‎【答案】C ‎【点拨】 本题考查光的波粒二象性，意在考查考生对教材内容的掌握情况。只要能简要运用教材相关知识点分析一些现象就行，属于容易题。‎