高考物理一轮复习 专题十七 近代物理初步课件.ppt

专题十七近代物理初步 考点一光电效应光的波粒二象性 1 波粒二象性 2 区分光电效应中的五组概念 1 光子和光电子 光子指在空间传播时的每一份能量 光子不带电 光电子是金属表面受到光照射时发射出来的电子 其本质是电子 2 光电子的初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界飞出时 才具有最大初动能 3 光电流和饱和光电流 从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 4 入射光强度与光子能量 入射光强度指单位时间内照射到金属表面单位面积上的总能量 5 光的强度与饱和光电流 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的强度之间没有简单的正比关系 正误辨识 1 光子和光电子都是实物粒子 2 只要入射光的强度足够强 就可以使金属发生光电效应 3 要使某金属发生光电效应 入射光子的能量必须大于金属的逸出功 4 光电子的最大初动能与入射光子的频率成正比 5 光的频率越高 光的粒子性越明显 但仍具有波动性 6 德国物理学家普朗克提出了量子假说 成功地解释了光电效应规律 7 美国物理学家康普顿发现了康普顿效应 证实了光的粒子性 8 法国物理学家德布罗意大胆预言了实物粒子在一定条件下会表现为波动性 答案 1 2 3 4 5 6 7 8 形象理解 对光电效应的理解 解题方略 1 光电效应的规律 1 每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 低于这个频率的光不能产生光电效应 2 光电子的最大初动能与入射光的强度无关 只随入射光频率的增大而增大 3 光电效应的发生是瞬时的 一般不超过10 9s 4 当入射光的频率大于极限频率时 饱和光电流的强度与入射光的强度成正比 对光电效应的理解 2 用光电管研究光电效应规律 1 常见电路 甲图是光电管正常工作的电路 乙图是光电管加上反向电压 可以研究光电管的遏止电压 光电子的最大初动能等 2 两条线索 光电管加正向电压时 入射光强度大 光电子数目多 产生的光电子多 光电流大 光电管加反向电压时 光子频率高 光子能量大 产生光电子的最大初动能大 遏止电压大 遏止电压与光强无关 例1 多选 对光电效应的解释正确的是 a 金属钠的每个电子可以吸收一个或一个以上的光子 当它积累的动能足够大时 就能逸出金属b 如果入射光子的能量小于金属表面的电子克服原子核的引力而逸出时所需做的最小功 便不能发生光电效应c 发生光电效应时 入射光越强 光子的能量就越大 光电子的最大初动能就越大d 由于不同金属的逸出功是不相同的 因此使不同金属产生光电效应入射光的最低频率也不同 解析按照爱因斯坦的光子说 光的能量是由光的频率决定的 与光强无关 入射光的频率越大 发生光电效应时产生的光电子的最大初动能越大 但要使电子离开金属须使电子具有足够的动能 而电子增加的动能只能来源于照射光的光子能量 但电子只能吸收一个光子 不能吸收多个光子 否则即使光的频率低 只要照射时间足够长 也会发生光电效应 电子从金属逸出时只有从金属表面向外逸出的电子克服原子核的引力所做的功最小 答案bd 解题方略 1 处理光电效应问题的常用技巧 1 理清三个关系 光电效应的实质 单个光子与单个电子间相互作用产生的 光电子的最大初动能的来源 金属表面的自由电子吸收光子后克服逸出功逸出后具有的动能 入射光强度与光电流的关系 当入射光的频率大于极限频率时光电流的强度与入射光的强度成正比 爱因斯坦光电效应方程 2 抓住三个关系式 爱因斯坦光电效应方程 ek h w0 最大初动能与遏止电压的关系 ek euc 逸出功与极限频率的关系 w0 h 0 2 由ek 图象可以得到的物理量 如图所示 1 极限频率 图线与 轴交点的横坐标 0 2 逸出功 图线与ek轴交点的纵坐标的值w0 e 3 普朗克常量 图线的斜率k h 例2 2016 重庆万州月考 某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 填正确答案标号 a 该金属的逸出功等于h 0b 若已知电子电荷量e 就可以求出普朗克常量hc 遏止电压是确定的 与照射光的频率无关d 入射光的频率为2 0时 产生的光电子的最大初动能为h 0e 入射光的频率为3 0时 产生的光电子的最大初动能为h 0 答案abd 解题方略 光既具有粒子性 又具有波动性 对光的波粒二象性的理解 光的波粒二象性 例3 2016 湖南确山期中 对光的认识 下列说法错误的是 a 个别光子的行为表现出粒了性 大量光子的行为表现出波动性b 光的波动是光子本身的一种属性 不是光子之间的相互作用引起的c 光表现出波动性时 就不具有粒子性了 光表现出粒子性时 就不再具有波动性了d 光的波动二象性应理解为 在某种场合下光的波动性表现得明显 在另外的某种场合下 光的粒子性表现得明显 解析根据波粒二象性可知个别光子的行为表现出粒子性 大量光子的行为表现出波动性 光的波动性是光子本身的一种属性 不是光子之间的相互作用引起的 光的波粒二象性就理解为 在某种场合下光的波动性表现得明显 在另外的某种场合下 光的粒子性表现得明显 但两者不矛盾 不能说光表现出波动性时 就不具有粒子性了 光表现出粒子性时 就不再具有波动性了 c错误 答案c 1 卢瑟福的核式结构学说在原子的中心有一个很小的核 叫原子核 原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在原子核里 带负电的电子在核外空间绕核旋转 2 玻尔理论 三点假设 考点二原子结构氢原子光谱分析 3 氢原子的能级图原子在各个定态时的能量值称为原子的能级 它对应电子在各条可能轨道上运动时的能量en 包括动能和势能 正误辨识 1 原子中绝大部分是空的 原子核很小 2 核式结构学说是卢瑟福在 粒子散射实验的基础上提出的 3 氢原子光谱是由一条一条亮线组成的 4 玻尔理论成功地解释了氢原子光谱 也成功地解释了氦原子光谱 5 按照玻尔理论 核外电子均匀分布在各个不连续的轨道上 6 人们认识原子具有复杂结构是从英国物理学家汤姆孙研究阴极射线发现电子开始的 答案 1 2 3 4 5 6 思维拓展 1 经典理论无法解释原子的稳定性 2 分立轨道示意图 解题方略 核式结构学说对散射现象的解释 由于原子的全部正电荷都集中在原子核里 当 粒子与核十分接近时 会受到很大的库仑斥力而发生大角度偏转 但因为原子内部大部分是空的 核又很小 所以 粒子穿过原子时靠近核的机会很小 绝大多数 粒子离核较远 受到的库仑斥力小 基本上沿直线前进 极少数 粒子离核较近 发生大角度偏转 原子结构 例1 1 关于原子结构理论与 粒子散射实验 下列说法中正确的是 a 卢瑟福做 粒子散射实验是为了验证汤姆孙的枣糕模型是错误的b 卢瑟福认识到汤姆孙的 枣糕模型 的错误后提出了 核式结构 理论c 卢瑟福的 粒子散射实验是为了验证核式结构理论的正确性d 卢瑟福依据 粒子散射实验的现象提出了原子的 核式结构 理论 2 在 粒子散射实验中 粒子的偏转是由于受到原子内正电荷的库仑力而发生的 实验中即使1mm的金箔也大约有3300层原子 但绝大多数的 粒子穿过金箔后仍沿原来的方向前进 只有少数发生了大角度偏转 这说明了什么 解析 1 卢瑟福设计的 粒子散射实验是为了探究原子内电荷的分布 并非为了验证汤姆孙的模型是错误的 a错误 卢瑟福并不是认识到 枣糕模型 的错误而提出 核式结构 理论的 b错误 卢瑟福做了 粒子散射实验后 由实验现象提出了 核式结构 理论 c错误 d正确 2 粒子穿过金箔后绝大多数仍沿原来的方向前进 说明它们距正电荷部分较远 所受库仑力很小 尽管经过若干层原子 但靠近正电荷部分的机会很小 这说明原子内带正电荷的部分在整个原子中占的空间非常小 答案 1 d 2 说明原子内带正电荷的部分在整个原子中占的空间非常小 氢原子的光谱能级跃迁 例2 2016 贵州贵阳模拟 氢原子能级如图所示 当氢原子从n 4跃迁到n 2的能级时 辐射光的波长为486nm 下列判断正确的是 填正确答案标号 a 氢原子从n 3跃迁到n 2的能级时 辐射光的波长等于656nmb 用波长为90nm的光照射 可使基态氢原子电离c 一群处于n 3能级上的氢原子向低能级跃迁时最多产生3种谱线d 一个处于n 4能级上的氢原子向低能级跃迁时最多产生6种谱线e 用波长为633nm的光照射 能使氢原子从n 2跃迂到n 3的能级 答案abc 1 三种射线的比较 考点三天然放射现象核反应核能 2 四种核反应类型的区分与典例 正误辨识 1 如果某放射性元素的原子核有100个 经过一个半衰期后还剩50个 2 质能方程表明在一定条件下 质量可以转化为能量 3 氡的半衰期为3 8天 若取4个氡原子核 经7 6天后就剩下一个原子核了 4 核反应遵循质量数守恒而不是质量守恒 同时遵循电荷数守恒 5 爱因斯坦质能方程反映了物体的质量就是能量 它们之间可以相互转化 答案 1 2 3 4 5 聚变 衰变 裂变 衰变 解题方略 衰变 衰变的比较 衰变和三种放射线 衰变伴随着 衰变 衰变同时发生 是放射性物质在发生 衰变和 衰变过程中辐射出的能量 答案cde 核反应方程 2 书写核反应方程的注意事项 1 必须遵循电荷数守恒和质量数守恒规律 有的核反应方程还要考虑能量守恒定律 例如裂变和聚变方程常含能量项 2 方程中的箭头 表示核反应进行的方向 不要把箭头写成等号 3 写核反应方程必须有实验依据 决不能毫无根据地编造 解析a项表示 衰变 c项表示轻核聚变 d项不是重核裂变 而是 衰变 选项a c正确 d错误 b项中核反应为原子核的人工转变 选项b错误 答案ac 半衰期的计算 2 对半衰期的理解 半衰期是表示放射性元素衰变快慢的物理量 同一放射性元素具有的衰变速度一定 不同的放射性元素半衰期不同 有的差别很大 3 适用条件 半衰期是一个统计规律 是对大量的原子核衰变规律的总结 对于一个特定的原子核 无法确定何时发生衰变 答案abd 解题方略 1 核能的计算是高考的重点 利用质能方程解题的流程为 核能的计算 2 对质能方程的理解 1 物体的质量包括静止质量和运动质量 质量亏损指的是静止质量的减小 减小的静止质量转化为和辐射能量有关的运动质量 2 质量亏