高三第二轮复习专题复习POWERPOINT课件13近代物理综合题(可直接用于上课).ppt

近代物理综合题 例1 按照玻尔理论可以确定 a 用波长为60nm的光照射 可使氢原子电离b 用10 2ev的光子可以激发处于基态的氢原子c 用能量12 5ev的光子照射 可使氢原子激发 d 用能量11 0ev的外来电子碰撞 可以激发处于基态的氢原子 提示 e hc 6 63 10 34 3 108 0 6 10 7 3 32 10 18j 21ev 13 6ev 原子的跃迁公式只适用于光子和原子作用而使原子在各定态之间跃迁的情况 光子和原子作用使原子电离时则不受此条件的限制 实物粒子与原子相互作用而使原子激发时 粒子的能量也不受上述条件的限制 abd 1 能级公式 en e1 n2 13 6 n2 ev 玻尔理论的几个重要推论 2 跃迁公式h e2 e1 3 半径公式 rn n2r1 0 53 10 10n2 m 4 动能跟n的关系 由ke2 rn2 mv2 rn 得ekn 1 2mvn2 ke2 2rn 1 n2 5 速度跟n的关系 6 周期跟n的关系 关系式 5 6 跟卫星绕地球运转的情况相似 例2 根据玻尔玻尔理论 氢原子的核外电子在第一和第二可能轨道上的 a 半径之比为1 4b 速率之比为2 1c 周期之比为1 2d 动能之比为4 1 解 半径公式rn n2r1 0 53 10 10n2 m 由ke2 rn2 mv2 rn 得ekn 1 2mvn2 ke2 2rn 1 n2 速度跟n的关系 周期跟n的关系 abd 例 氢原子的能级示意图如图示 现有每个电子的动能都为eke 12 89ev的电子束与处在基态的氢原子束射入同一区域 使电子与氢原子发生迎头正碰 已知碰前一个电子与一个氢原子的总动量为0 碰撞后 氢原子受激 跃迁到n 4的能级 求碰撞后一个电子与一个受激氢原子的总动能 已知电子的质量me与氢原子的质量mh之比为me mh 5 445 10 4 解 由动量守恒定律meve mhvh 0 ekh eke me mh 0 007ev 所以碰前一个电子与一个基态氢原子的总动能为ek总 12 897ev 氢原子受激 跃迁到n 4的能级要吸收能量 e 0 85 13 6 12 75ev 碰撞后一个电子与一个受激氢原子的总动能为 ek总 ek总 e 12 897 12 75 0 147ev 练习 下列关于波粒二象性的叙述中正确的是 a 任何频率的光都具有波动性和粒子性 二者是互相统一的b 大量光子产生的效果往往显示出波动性c 个别光子不具有波动性d 从光电效应现象看 光的频率越高 它的粒子性越强 abd 2000年高考13 假设在nacl蒸气中存在由钠离子na 和氯离子ci 靠静电相互作用构成的单个氯化钠nacl分子 若取na 与ci 相距无限远时其电势能为零 一个nacl分子的电势能为 6 1ev 已知使一个中性钠原子na最外层的电子脱离钠原子而形成钠离子na 所需的能量 电离能 为5 1ev 使一个中性氯原子cl结合一个电子形成氯离子所放出的能量 亲和能 为3 8ev 由此可算出 在将一个nacl分子分解成彼此远离的中性钠原子na和中性氯原子cl的过程中 外界供给的总能量等于 ev e 6 1 3 8 5 1 4 8ev 4 8 例3 已知每秒钟从太阳射到地球上垂直于太阳光的每平方米截面上的辐射能为1 4 103j 其中可见光约占45 设可见光的波长均为0 55 m 太阳向各个方向的辐射是均匀的 太阳与地球间距离为1 5 1011m 则太阳每秒辐射出的可见光的光子数大约为 只要求二位有效数字 解 太阳每秒辐射出来的能量 e 4 r2 1 4 103j 4 3 14 1 5 1011 2 1 4 103 4 1026j 根据题意有 e 45 n hc n e 45 hc 4 1026 0 45 0 55 10 6 6 6 10 34 3 108 4 9 1044 4 9 1044 苏州04年调研7 设氢原子的核外电子从高能级b向低能级a跃迁时 电子动能的增量 ek eka ekb 电势能的增量 ep epa epb 则下列表述正确的是 a ek 0 ep 0 ek ep 0b ek 0 ep 0 ek ep 0c ek 0 ep 0 ek ep 0d ek 0 ep 0 ek ep 0 解 电场力做正功 电势能减少 合外力做正功 动能增加 发射出光子 动能与电势能之和减少 d 03年江苏高考9 原子从一个能级跃迁到一个较低的能级时 有可能不发射光子 例如在某种条件下 铬原子的n 2能级上的电子跃迁到n 1能级上时并不发射光子 而是将相应的能量转交给n 4能级上的电子 使之能脱离原子 这一现象叫做俄歇效应 以这种方式脱离了原子的电子叫做俄歇电子 已知铬原子的能级公式可简化表示为式中n 1 2 3 表示不同能级 a是正的已知常数 上述俄歇电子的动能是 a 3a 16b 7a 16c 11a 16d 13a 16 解 n 2跃迁到n 1能级时放出能量为 e0 3a 4 处于n 4能级的电子吸收能量为a 16可以电离 ek 3a 4 a 16 11a 16 c 原子核俘获一个 子 子的质量是电子质量的207倍 而电荷量与电子相同 可形成 原子 原子中电子的第一轨道半径为re 电子的动能为ee 若电子换成 子而形成 原子 第一轨道半径为re n 子的动能为e 则e ee等于 a n 1b n2 1c 1 1d 207 1 解 对于原子 kqe re2 meve2 re ee 1 2 meve2 kqe 2re 对于 原子 kqe r 2 m v 2 r e 1 2 m v 2 kqe 2r e ee re r n 1选a a 盐城04年调研三6 15 5分 在下图所示的光电管的实验中 发现用一定频率的a单色光照射光电管时 电流表指针会发生偏转 而用另一频率的b单色光照射时不发生光电效应 那么 a a光的频率大于b光的频率b b光的频率大于a光的频率c 用a光照射光电管时流过电流表g的电流方向是a流向bd 用a光照射光电管时流过电流表g的电流方向是b流向a 2003年上海高考 ac 例 新教材2003天津理综 如图 当电键k断开时 用光子能量为2 5ev的一束光照射阴极p 发现电流表读数不为零 合上电键 调节滑线变阻器 发现当电压表读数小于0 60v时 电流表读数仍不为零 当电压表读数大于或等于0 60v时 电流表读数为零 由此可知阴极材料的逸出功为 a1 9evb0 6evc2 5evd3 1ev 解 反向截止电压为0 60v ekm 0 60evw h ekm 2 5 0 6 1 9ev a 阅读如下资料并回答问题 自然界中的物体由于具有一定的温度 会不断向外辐射电磁波 这种辐射因与温度有关 称为热辐射 热辐射具有如下特点 辐射的能量中包含各种波长的电磁波 物体温度越高 单位时间从物体表面单位面积上辐射的能量越大 在辐射的总能量中 各种波长所占的百分比不同 处于一定温度的物体在向外辐射电磁能量的同时 也要吸收由其他物体辐射的电磁能量 如果它处在平衡状态 则能保持不变 若不考虑物体表面性质对辐射与吸收的影响 我们定义一种理想的物体 它能100 地吸收入射到其表面的电磁辐射 这样的物体称为黑体 单位时间内从黑体表面单位面积辐射的电磁波的总能量与黑体绝对温度的四次方成正比 即其中常量 2000年上海24 在下面的问题中 把研究对象都简单地看作黑体 有关数据及数学公式 太阳半径rs 696000km 太阳表面温度t 5770k 火星半径r 3395km 球面积s 4 r2 其中r为球半径 1 太阳热辐射能量的绝大多数集中在波长为的范围内 求相应的频率范围 2 每小时从太阳表面辐射的总能量为多少 3 火星受到来自太阳的辐射可认为垂直射到面积为 r2 r为火星半径 的圆盘上 已知太阳到火星的距离约为太阳半径的400倍 忽略其他天体及宇宙空间的辐射 试估算火星的平均温度 解 1 频率范围为 上页 3 解 太阳单位时间单位面积发射的功率为p0 火星单位时间单位面积接收的功率为p1 火星单位时间接收的总功率为p2 火星单位时间单位面积发射的功率为p3 题目 上页 返回 2002年广东高考16 如下一系列核反应是在恒星内部发生的 其中p为质子 为 粒子 e 为正电子 为一种中微子 已知质子的质量为mp 1 672648 10 27kg 粒子的质量为m 6 644929 10 27kg 正电子的质量为me 9 11 10 31kg 中微子的质量可忽略不计 真空中的光速c 3 108m s 试计算该系列核反应完成后释放的能量 解 将六个方程式相加 得到 e mc2 4mp m 2me c2 代入数字 经计算得到 e 3 95 10 12j 例4 两个动能均为1mev的氘核发生正面碰撞 引起了如下的核反应 试求 此核反应中放出的能量 等于多少 若放出的能量全部变成核的动能 则生成的氢核具有的动能是多少 已知 的原子核的质量分别为1 0073u 2 0136u 3 0156u 解 m 2 2 0136u 3 0156u 1 0073u 0 0043u e 931 5 0 0043 4 0mev 由动量守恒定律 m3v3 m1v1 0 ek1 ek3 3 1 ek1 ek3 e 2ek2 6mev ek1 4 5mevek3 1 5mev 例5 原来静止的质量为m0的原子核 放出 粒子后转变成质量为m1的原子核 该新核在其运动方向上又放出 粒子 而衰变成静止的质量为m2的原子核 试求两个 粒子的动能 设放出的能量全部变成核的动能 解 由动量守恒定律m1v1 mv 0 由质能方程 e m0 m1 m c2 由能量守恒ek1 ek e m0 m1 m c2 ek p2 2m 1 2m ek1 ek m m1 ek m1 e m1 m ek m1 m0 m1 m c2 m1 m 第二次放出粒子 由动量守恒定律m1v1 0 mv 可见两次放出的粒子动量相等 所以动能也相等 1930年发现 在真空条件下用 射线轰击铍9时 会产生一种看不见的 贯穿能力极强的不知名射线和另一种粒子 经过研究发现 这种不知名射线具有如下特点 在任意方向的磁场中均不发生偏转 这种射线的速度不到光速的十分之一 用它轰击含有氢核的物质 可以把氢核打出来 用它轰击含有氮核的物质 可以把氮核打出来 并且被打出的氢核和氮核的最大速度之比vh vn近似等于15 2 若该射线中的粒子均具有相同的能量 与氢核和氮核碰前氢核和氮核可认为静止 碰撞过程没有机械能损失 已知氢核和氮核的质量之比等于1 14 写出 射线轰击铍核的反应方程 试根据上面所述的各种情况 通过具体分析说明该射线是不带电的 但它不是 射线 而是由中子组成 中子的发现 解 核反应方程为 在任意方向的磁场中均不发生偏转 则它不带电 射线是电磁波 速度为光速c 这种射线的速度不到光速的1 10 所以它不是 射线 对打出氢核的实验 由弹性碰撞关系 mhvh是氢核的质量和速度 由动量守恒定律mv mv1 mhvh 由动能守恒1 2mv2 1 2mv12 1 2mhvh2 对于打出氮核的实验 同理 mnvn是氮核的质量和速度 m mhm为中子 频率 0的光子由地球表面某处竖直向上运动 当它上升 h的高度时 由于地球引力作用 它的波长变长 我们称此为引力红移 设光速为c 该光子频率的红移 0与原有频率 0之比为 a b c d 例6 解 光子的能量为h 0 mc2质量为m h 0 c2 由能量守恒定律 上升 h重力势能增加mg h h 0 h mg h 0 0 g h c2 b 目前普遍认为 质子和中子都是由被称为u夸克和d夸克的两类夸克组成 u夸克带电量为 d夸克带电量为 e为基元电荷 2002年高考15 下列论断可能正确的是 a 质子由1个u夸克和1个d夸克组成 中子由1个u夸克和2个d夸克组成b 质子由2个u夸克和1个d夸克组成 中子由1个u夸克和2个d夸克组成c 质子由1个u夸克和2个d夸克组成 中子由2个u夸克和1个d夸克组成d 质子由2个u夸克和1个d夸克组成 中子由1个u夸克和1个d夸克组成 b 有一种衰变叫ec衰变 ec衰变发生于核内中子数相对较少的放射性原子核中 核内的一个质子可以俘获一个核外电子并发射出一个中微子而转变为一个中子 经过一次ec衰变后的原子核的 a 质量数不变 原子序数减少1b 质量数增加1 原子序数不变c 质量数不变 原子序数不变d 质量数减少1 原子序数减少1 盐城04年调研四2 a 04年江苏高考1 下列说法正确的是 a 光波是一种概率波b 光波是一种电磁波单色光从光密介质进入光疏介质时 光子的能量改变d 单色光从光密介质进入光疏介质时 光的波长不变 ab 04年江苏高考3 下列说法正确的是 a 射线与 射线都是电磁波b 射线为原子的核外电子电离后形成的电子流用加温 加压或改变其化学状态的方法都不能改变原子核衰变的半衰期d 原子核经过衰变生成新核 则新核的质量总等于原核的质量 c 04年江苏高考7 雷蒙德 戴维斯因研究来自太阳的电子中微子 e 而获得了2002年度诺贝尔物理学奖 他探测中微子所用的探测器的主体是一个贮满615t四氯乙烯 c2cl4 溶液的巨桶 电子中微子可以将氯核转变为一个氩核 其核反应方程式为已知核的质量为36 95658u 核的质量为36 95691u 的质量为0 00055u 1u质量对应的能量为931 5mev 根据以上数据 可以判断参与上述反应的电子中微子的最小能量为 a 0 82mevb 0 31mevc 1 33mevd 0 51mev 解 m 36 95691 0 00055 36 95658 8 8 10 4u e 931 5mev m 0 82mev a 04年江苏高考10 10 若原子的某内层电子被电离形成空