高考物理二轮复习 专题五 光电效应原子结构和原子核课件.ppt

专题五光电效应原子结构和原子核 专题复习研究本专题考纲有10个 级考点分别是光电效应 爱因斯坦光电效应方程 氢原子光谱 氢原子的能级结构 能级公式 原子核的组成 放射性 原子核的衰变 半衰期 放射性同位素 核力 核反应方程 结合能 质量亏损 裂变反应和聚变反应 裂变反应堆 射线的危害与防护 2017年把3 5由选修改为必考内容后 2017 2018年全国新课标卷考查了 1 光电效应与光的粒子性 2次 2 核反应和核能的计算 3次 本专题考点一般以选择题的形式命题考查 通过考题和考点的对照来看 命题者特别重视以核反应方程为背景命题考查 对本专题的复习 在复习过程中要重点突出 重点复习 1 光电效应与光的粒子性 2 原子结构和能级跃迁 3 核反应和核能的计算 4 网络构建 要点必备 5 网络构建 要点必备 1 能级跃迁 1 辐射条件 h 2 辐射光谱线条数 一群处于量子数为n的激发态的氢原子 可辐射出的光谱线条数n 2 光电效应 1 光电效应规律 2 光电效应方程 h 3 核反应 核能的计算 1 两个守恒 质量数守恒 电荷数守恒 2 质能方程 e em en ek w0 mc2 6 1 2 3 4 1 2018全国 卷 用波长为300nm的光照射锌板 电子逸出锌板表面的最大初动能为1 28 10 19j 已知普朗克常量为6 63 10 34j s 真空中的光速为3 00 108m s 1 能使锌产生光电效应的单色光的最低频率约为 a 1 1014hzb 8 1014hzc 2 1015hzd 8 1015hz命题能力点 侧重考查理解能力物理学科素养点 科学思维解题思路与方法 由光电效应方程ek h w和w h 0分析求解即可 b 解析对逸出电子 根据光电方程有 h ek w w h 0 其中 ek 1 28 10 19j 300nm 3 10 7m 得 0 8 1014hz 选项b正确 7 1 2 3 4 a 3 7mevb 3 3mevc 2 7mevd 0 93mev考点定位 核反应 核能命题能力点 侧重考查理解能力物理学科素养点 物理观念 科学思维解题思路与方法 根据核反应方程计算出质量亏损 再根据爱因斯坦的质能方程算出释放的核能 b 8 1 2 3 4 解析由方程得 质量亏损为 m 2 2 0136u 3 0150u 1 0087u 0 0035u 由 e mc2得 e 0 0035 931mev 3 3mev 故选b 9 1 2 3 4 3 2017全国 卷 一静止的铀核放出一个 粒子衰变成钍核 衰变方程为 下列说法正确的是 a 衰变后钍核的动能等于 粒子的动能b 衰变后钍核的动量大小等于 粒子的动量大小c 铀核的半衰期等于其放出一个 粒子所经历的时间d 衰变后 粒子与钍核的质量之和等于衰变前铀核的质量考点定位 衰变 半衰期 动量守恒命题能力点 侧重考查理解能力物理学科素养点 科学思维解题思路与方法 衰变过程动量守恒 质量数守恒 但是衰变过程中有质量亏损 b 10 1 2 3 4 解析静止的铀核发生衰变 衰变过程中动量守恒 所以衰变后 粒子的动量和钍核的动量大小相等 方向相反 故选项b正确 由于m钍 m 根据可知 钍核的动能小于 粒子的动能 故选项a错误 半衰期是指放射性元素的原子核有半数发生衰变所需要的时间 并不是放出一个 粒子所经历的时间 故选项c错误 铀核发生 衰变过程中有质量亏损 衰变后 粒子与钍核的质量和小于衰变前铀核的质量 故选项d错误 11 1 2 3 4 4 多选 2017全国 卷 在光电效应实验中 分别用频率为 a b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 a b 则一定有ua b 则一定有eka ekbc 若ua b 则一定有h a eka h b ekb考点定位 光电效应方程命题能力点 侧重考查理解能力物理学科素养点 科学思维解题思路与方法 由光电效应方程ek h w和光电子的最大初动能与遏止电压的关系 eu 0 ek 分析求解即可 bc 12 1 2 3 4 解析根据光电效应方程ek h w和光电子的最大初动能与遏止电压的关系 eu 0 ek 得eu h w a错 b c正确 若 a b 则一定有h a eka h b ekb w d错 13 1 2 3 4 命题规律研究及预测 这部分内容在高考题中一般以选择题的形式出现 重点考查考生对知识的理解能力 2019年备考过程中要重点掌握氢原子能级结构和能级公式 光电效应规律和爱因斯坦光电效应方程 核反应方程式的书写 原子核的衰变及半衰期 结合能和核能的计算等 14 考点一 考点二 考点三 光电效应与光的粒子性 h 规律方法1 处理光电效应问题的两条线索一是光的频率 二是光的强度 两条线索对应的关系是 1 光子频率高 光子能量大 产生光电子的最大初动能大 2 光强 光子数目多 发射光电子数多 光电流大 2 爱因斯坦光电效应方程ek h w0的研究对象是金属表面的电子 光电子的最大初动能随入射光频率的增大而增大 如图所示 直线的斜率为h 直线与 轴的交点的物理意义是极限频率 c 直线与ek轴交点的物理意义是逸出功w0的负值 15 考点一 考点二 考点三 典例1 2018山东青岛二中模考 用如图所示的装置研究光电效应现象 闭合开关s 用频率为 的光照射光电管时发生了光电效应 下图是该光电管发生光电效应时光电子的最大初动能ek与入射光频率 的关系图象 图线与横轴的交点坐标为 a 0 与纵轴的交点坐标为 0 b 下列说法中正确的是 a 普朗克常量为b 断开开关s后 电流表g的示数不为零c 仅增加照射光的强度 光电子的最大初动能将增大d 保持照射光频率不变 仅提高照射光强度 电流表g的示数保持不变 b 16 考点一 考点二 考点三 思维点拨解决本题的关键是掌握光电效应方程 知道最大初动能与入射光频率的关系 同时理解光电子的最大初动能ek与入射光频率 图象的含义 解析根据ekm h w0得 纵轴截距的绝对值等于金属的逸出功 等于b 当最大初动能为零时 入射光的频率等于截止频率 所以金属的截止频率为 0 a 那么普朗克常量为 故a错误 开关s断开后 因光电效应现象中 光电子存在最大初动能 因此电流表g的示数不为零 故b正确 根据光电效应方程可知 最大初动能与入射光的频率有关 与光的强度无关 故c错误 若保持照射光频率不变 仅提高照射光强度 则光子数目增大 那么电流表g的示数会增大 故d错误 故选b 17 考点一 考点二 考点三 1 2018安徽宿州一模 某实验小组用图甲所示的电路研究a b两种单色光的光电效应规律 通过实验得到的光电流i与电压u的关系如图乙所示 则 a a b两种光的频率 awbc a b两种光照射出的光电子的最大初动能eka ekbd a b两种光对应的遏止电压ua ub a 18 考点一 考点二 考点三 解析单色光b照射后遏止电压较大 根据ekm euc知 b光照射后产生的光电子最大初动能较大 根据光电效应方程ekm h w0得 b光的频率大于a光的频率 故a正确 cd错误 根据逸出功w0 h 0 可知同一金属极限频率相同 故逸出功相同 故b错误 故选a 19 考点一 考点二 考点三 2 2018广西桂林 百色和崇左联考 金属在光的照射下产生光电效应 其遏止电压uc与入射光频率 的关系图象如图所示 则由图象可知 a 入射光频率越大 该金属的逸出功越大b 入射光的频率越大 则遏止电压越大c 由图可求出普朗克常量d 光电子的最大初动能与入射光的频率成正比 b 20 考点一 考点二 考点三 21 考点一 考点二 考点三 3 2018河南濮阳三模 用如图甲所示的电路研究光电效应中光电流强度与照射光的强弱 频率等物理量的关系 图中a k两极间的电压大小可调 电源的正负极也可以对调 分别用a b c三束单色光照射 调节a k间的电压u 得到光电流i与电压u的关系如图乙所示 由图可知 a 单色光a和c的频率相同 且a光更弱些 b光频率最大b 单色光a和c的频率相同 且a光更强些 b光频率最大c 单色光a和c的频率相同 且a光更弱些 b光频率最小d 单色光a和c的频率不同 且a光更强些 b光频率最小 b 22 考点一 考点二 考点三 解析a c两光照射后遏止电压相同 根据ekm euc 可知产生的光电子最大初动能相等 可知a c两光的频率相等 光子能量相等 由于a光的饱和电流较大 则a光的强度较大 单色光b照射后遏止电压较大 根据ekm euc 可知b光照射后产生的光电子最大初动能较大 根据光电效应方程ekm h w0得 b光的频率大于a光的频率 故acd错误 b正确 故选b 23 考点一 考点二 考点三 原子结构和能级跃迁 m 规律方法原子能级跃迁问题的解题技巧 1 原子跃迁时 所吸收或释放的光子能量只能等于两能级之间的能量差 即 e h e初 e末 2 原子电离时 所吸收的能量可以大于或等于某一能级能量的绝对值 3 一群氢原子和一个氢原子不同 氢原子核外只有一个电子 这个电子在某时刻只能处在某一个确定的轨道上 在某段时间内 由这一轨道跃迁到另一轨道时 可能的情况只有一种 但是如果有大量的氢原子 它们的核外电子向基态跃迁时就会有各种情况出现了 发射光子的种类 24 考点一 考点二 考点三 4 计算氢原子能级跃迁放出或吸收光子的频率和波长时 要注意各能级的能量值均为负值 且单位为电子伏特 计算时需换算单位 1ev 1 6 10 19j 25 考点一 考点二 考点三 典例2 2018陕西宝鸡二模 氢原子能级图如图所示 当氢原子从n 3的能级跃迁到n 2的能级时 辐射光的波长为656nm 下列判断正确的是 a 氢原子从n 2跃迁到n 1的能级时 辐射光的波长大于656nmb 当氢原子从n 4的能级跃迁到n 2的能级时 辐射出的光子不能使逸出功为2 25ev的钾发生光电效应c 一群处于n 4能级上的氢原子向低能级跃迁时最多产生3种谱线d 用能量为1 0ev的光子照射处于n 4能级上的氢原子 可以使氢原子电离 d 26 考点一 考点二 考点三 解析氢原子从n 2跃迁到n 1的能级时 辐射光的能量大于氢原子从n 3跃迁到n 2的能级时辐射光的能量 根据 可知 辐射光的波长一定小于656nm 故a错误 从n 4能级跃迁到n 2能级时辐射出的光子能量为2 55ev 大于金属钾的逸出功 能使钾发生光电效应 故b错误 一群处于n 4能级上的氢原子向低能级跃迁时最多产生6种谱线 故c错误 当处于n 4的氢原子吸收的能量大于或等于0 85ev时 将会被电离 故d正确 故选d 27 考点一 考点二 考点三 4 2018河南中原名校四模 如图所示为氢原子的能级分布图 已知可见光光子的能量在1 61 3 10ev范围内 由图可知 a 基态氢原子吸收能量为10 3ev的光子能从n 1能级跃迁到n 2能级b 基态氢原子的电离能为13 6evc 一群处于n 5能级的氢原子向低能级跃迁时 可辐射6种不同频率的光子d 氢原子从n 4能级跃迁到n 3能级 辐射的光子是可见光 b 28 考点一 考点二 考点三 解析根据玻尔理论可知 氢原子能级跃迁时 吸收的光子能量必须严格等于能级差 a项错误 基态氢原子电离时的电离能为13 6ev b项正确 一群处于n 5能级的氢原子向低能级跃迁时 可辐射种不同频率的光子 c项错误 氢原子从n 4能级跃迁到n 3能级 辐射的光子的能量为 0 85ev 1 51ev 0 66ev 能量比可见光光子的能量小 不可能是可见光光子 d项错误 故选b 29 考点一 考点二 考点三 5 2018湖北4月调研 在氢原子光谱中 电子从较高能级跃迁到n 3能级发出的谱线属于帕邢系 若一群氢原子自发跃迁时发出的谱线中只有两条属于帕邢系 则这群氢原子自发跃迁时最多发出不同频率的谱线的条数为 a 3b 6c 10d 15 c 30 考点一 考点二 考点三 6 多选 2018福建龙岩3月模拟 氢原子的能级图如图所示 可见光的光子能量范围约为1 61 3 10ev 金属钠的逸出功为2 29ev 下列说法中正确的是 a 大量处于n 3能级的氢原子向低能级跃迁时 可发出1种频率的可见光b 大量处于n 3能级的氢原子向低能级跃迁时 可发出2种频率的可见光c 大量处于n 3能级的氢原子向低能级跃迁时发出的光当中有1种频率的光能使钠产生光电效应d 大量处于n 3能级的氢原子向低能级跃迁时发出的光当中有2种频率的光能使钠产生光电效应 ad 31 考点一 考点二 考点三 32 考点一 考点二 考点三 核反应和核能的计算 h 规律方法 1 原子核的衰变 衰变实质 衰变是原子核中的2个质子和2个中子结合成一个氦核并射出 衰变是原子核中的中子转化为一个质子和一个电子 再将电子射出 衰变伴随着 衰变或 衰变同时发生 不改变原子核的质量数与电荷数 以光子形式释放出衰变过程中产生的能量 衰变的快慢由原子核内部因素决定 跟原子所处的物理 化学状态无关 半衰期是统计规律 对个别 少数原子核无意义 33 考点一 考点二 考点三 2 核反应方程的书写 核反应过程一般不可逆 所以核反应方程中用 表示方向而不能用等号代替 核反应方程遵循质量数 电荷数守恒 但核反应前后的总质量一般会发生变化 质量亏损 且释放出核能 核反应的生成物一定要以实验为基础 不能只依据两个守恒规律凭空杜撰出生成物来写核反应方程 3 应用质能方程解题的流程图书写核反应方程 计算质量亏损 m 利用 e mc2计算释放的核能 根据 e mc2计算时 m的单位是 kg c的单位是 m s e的单位是 j 根据 e m 931 5mev计算时 m的单位是 u e的单位是 mev 34 考点一 考点二 考点三 典例3 2018全国 卷 1934年 约里奥 居里夫妇用 粒子轰击铝核 产生了第一个人工放射性核素x n x x的原子序数和质量数分别为 a 15和28b 15和30c 16和30d 17和31思维点拨本题考查核反应方程遵循的规律及其相关的知识点 b 解析已知 粒子的质量数是4 核电荷数为2 中子的质量数为1 不带电 原核反应方程可以写为 根据核电荷数守恒 可知x的核电荷数即原子序数为15 根据质量数守恒 可知x的质量数为30 选项b正确 35 考点一 考点二 考点三 7 2018北京卷 在核反应方程中 x表示的是 a 质子b 中子c 电子d 粒子 a 解析根据质量数守恒和电荷数守恒可得 质量数 4 14 17 1 电荷数 2 7 8