3-5 第十三章 波粒二象性原子结构 原子核学案.doc

2012届高三物理第一轮复习学案3-5 第十三章 波粒二象性原子结构 原子核学案执笔:王德岐 审核：汪先云 王胜利3-5 波粒二象性基础知识梳理一、光电效应1光电效应现象：在光的照射下物体发射出_的现象叫做光电效应发射出来的电子叫_.2光电效应规律(1)任何一种金属都有一个极限频率，_必须大于这个极限频率，才能产生光电效应；若入射光的频率低于这个频率，不论入射光多么强，也不论光照射时间有多么长，都不能发生光电效应(2)光电子的最大初动能与入射光的强度无关，只随着_的增大而增大(3)入射光照到金属上时，光电子的发射几乎是瞬时的，一般不超过_秒(4)当入射光的频率大于极限频率时，光电流的强度与_成正比3光子说主要内容：在空间传播的光是不连续的，而是一份一份的，每一份叫做一个光子，光子的能量跟它的频率成正比，即4光电效应方程(1)光子说对光电效应现象的解释：当光子照射到金属上时，它的能量可被金属中的某个电子_吸收，电子吸收光子的能量后，动能立刻增加，不需要积累能量的过程如果电子的动能足够大，能够克服内部原子核对它的引力，就可以离开金属表面逃逸出来，成为_.(2)最大初动能和逸出功：金属表面的电子吸收光子后，克服金属原子核的引力做功直接从金属表面逸出的电子所具有的动能称为_，克服金属原子核的引力所做的功的最小值叫_.(3)光电效应方程：_，式中W是逸出功，它与极限频率的关系为_.显然，该方程符合能量守恒定律(4)光电管的工作原理，这是_的实际运用类型题：一、光电效应 光子说 【例1】某种单色光照射某金属时不能产生光电效应，则下述措施中可能使金属产生光电效应的是 A延长光照时间散 B增大光的强度C换用波长较短的光照射 D换用频度较低的光照射【例2】用某种频率的紫外线分别照射铯、锌、铂三种金属，从铯中发射出的光电子的最大初动能是29eV，从锌中发射出的光电子的最大初动能是14eV，铂没有光电子射出，则对这三种金属逸出功大小的判断，下列结论正确的是（ ） A铯的逸出功最大，铂的逸出功最小 B锌的逸出功最大，铂的逸出功最小 C铂的逸出功最大，铯的逸出功最小 D铂的逸出功最大，锌的逸出功最小【跟踪训练1】入射光线照射到某金属表面上发生光电效应，若入射光的强度减弱，而频率保持不变，那么以下说法中正确的是（ ） A从光照到金属表面上到发射出光电子之间的时间间隔将明显增加 B逸出的光电子的最大初动能减小 C单位时间内从金属表面逸出的光电子数目将减小 D有可能不发生光电效应【跟踪训练2】已知能使某金属产生光电效应的极限频率为0 ，则()A当用频率为20的单色光照射该金属时，一定能产生光电子B当用频率为20的单色光照射该金属时，所产生的光电子的最大初动能为 h0C当照射光的频率大于0时，若增大，则逸出功增大D当照射光的频率大于0时，若增大一倍，则光电子的最大初动能也增大一倍【跟踪训练3】有关光的本性的说法正确的是()A关于光的本性，牛顿提出了“微粒说”，惠更斯提出了“波动说”，爱因 斯坦提出了“光子说”，它们都圆满地说明了光的本性B光具有波粒二象性是指：既可以把光看成宏观概念上的波，也可以看成宏 观概念上的粒子C光的干涉、衍射现象说明光具有波动性，光电效应说明光具有粒子性D在光的双缝干涉实验中，如果光通过双缝时显出波动性，如果光只通过一 个缝时显出粒子性【例3】 紫光的波长为4 000 ，金属钠的逸出功为3.51019 J，求：(1)每个紫光光子的能量为多大？(2)若用该紫光照射金属钠时，产生的光电子的最大初动能是多大？【跟踪训练1】关于光电效应，下列几种叙述正确的是A金属电子的逸出功与入射光的频率成正比B光电流的强度与入射光的强度无关C用不可见光照射金属一定比用可见光照射同种金属产生的光电子的初动能要大D对于任何一种金属都存在一个“最大波长”，入射光的波长必须小于这个波长，才能产生光电效应【跟踪训练2】在做光电效应实验中，某金属被光照射发生了光电效应，实验测出了光电子的最大初动能EK与入射光的频率的关系如图所示，由实验图像可求出(A)该金属的逸出功 (B)该金属的极限频率(C)单位时间内逸出的光电子数 (D)普朗克恒量【跟踪训练3】用如图所示的装置研究光电效应现象， 当用光子能量为2.5eV的光照射到光电管上时， 电流表G的读数为0.2mA。 移动变阻器的触点c，当电压表的示数大于或等于0.7V时，电流表读数为0则（ ）A光电管阴极的逸出功为1.8eVB电键k断开后， 有电流流过电流表G C光电子的最大初动能为0.7eV D改用能量为1.5eV的光子照射，电流表G也有电流，但电流较小【跟踪训练4】 紫光的波长为4 000 ，金属钠的逸出功为3.51019 J，求：(1)每个紫光光子的能量为多大？(2)若用该紫光照射金属钠时，产生的光电子的最大初动能是多大？【跟踪训练5】某光电管的阴极是用金属钾制成的，它的逸出功为2.21 eV，用波长为2.5107 m的紫外线照射阴极，已知真空中光速为3.0108 m/s，元电荷为1.61019 C，普朗克常量为 6.631034 Js，求钾的极限频率和该光电管发射的光电子的最大初动能【跟踪训练6】 关于物质的波粒二象性，下列说法中不正确的是() A不仅光子具有波粒二象性，一切运动的微粒都具有波粒二象性 B运动的微观粒子与光子一样，当它们通过一个小孔时，都没有特定的运动轨道 C波动性和粒子性，在宏观现象中是矛盾的、对立的，但在微观高速运动的现象中是统一的D实物的运动有特定的轨道，所以实物不具有波粒二象性3-5原子结构 原子核基础知识梳理一、卢瑟福的核式结构模型1汤姆生在研究阴极射线时发现了_，提出了原子的葡萄干布丁模型：原子是一个球体，_均匀分布在整个球内，而_却像布丁中的葡萄干那样镶嵌在原子里面2卢瑟福的核式结构(1)粒子散射实验：英国物理学家_做了这个实验，结果发现：_粒子沿原方向前进；_粒子发生较大偏转；极少数粒子偏转角度超过了90，有的甚至被弹回，偏转角几乎达到180.(2)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_和几乎全部_都集中在原子核里，带负电的_在核外空间绕核高速旋转(3)原子核的大小：原子的半径大小的数量级大约是_米，原子核的半径大小的数量级大约为_米二、光谱1有些光谱是一条条的亮线叫_，这样的直线叫_.有的光谱看起来是连续在一起的光带，这样的光谱叫_.2卢瑟福的核式结构模型正确地指出了_的存在，很好地解释了_，但是经典的物理学家无法解释原子光谱的_特征3光谱的类型主要有_和_.4不同原子发出的光谱都不同，这样的光谱也叫_.5利用光谱分析可以_.1玻尔理论的主要内容(1)原子只能处于一系列不连续的能量状态中，在这些状态中原子是_，电子虽然绕核高速运动，但不向外辐射能量，这些状态叫做_，对应的能量值叫做能级(2)原子从一个定态跃迁到另一个定态时，它辐射或吸收一定频率的_，其能量由这两个定态的能级差决定公式表示为：_.(3)原子的不同能量状态跟电子的不同轨道相对应，轨道是不连续的2氢原子能级(1)轨道量子化：rnn2r1，其中n为量子数，r10.531010 m.(2)能量量子化：EnE1/n2，其中E113.6 eV.n1时，原子处于_态，此时能量最低，E113.6 eV，处于稳定状态；n1时，原子处于_态，容易发生跃迁，若得到光子，则可到达更高能量状态图1311(3)氢原子能级图：3玻尔理论的局限性玻尔理论成功解释了氢原子光谱，但对其它原子光谱的解释则不成功，主要原因是玻尔理论过多的保留了经典物理学的理论二、天然放射性现象1天然放射现象：有些元素自发地放射出_，这种现象叫天然放射现象_发现天然放射现象，使人们认识到_也有复杂结构，揭开了人类研究原子核结构的序幕通过对天然放射现象的研究，人们发现原子序数大于83的所有天然存在的元素都有放射性，原子序数小于83的天然存在的元素有些也具有放射性，它们放射出来的射线共有三种：_、_、_.2三种射线的本质和特征名称产生本质电离作用贯穿能力射线衰变放出速度约为光速的1/10的_流，带正电2e，质量为4u_最弱，纸能挡住射线衰变放出速度约为光速的9/10的_流，带负电1e，质量为1/1840u_较强，穿几毫米铝板射线伴随衰变或衰变产生_流，不带电，质量为0u_最强，穿几厘米铅板射线的作用：工业探伤、刀、除静电、杀菌消毒、育种、蔬菜保鲜等3.原子核的衰变规律(1)衰变的一般方程为： XYHe.每发生一次衰变，新元素与原元素相比较，核电荷数减小_，质量数减少_.衰变的实质是某元素的原子核同时放出由两个_和两个_组成的粒子(即氦核)(2)衰变的一般方程为：XYe，每发生一次衰变，新元素与原元素相比较，核电荷数增加_，质量数_，衰变的实质是元素的原子核内的一个中子变成质子时放射出一个电子(3)射线：是伴随衰变或衰变同时产生的，射线不改变原子核的电子数和质量数其实质是放射性原子核在发生衰变或衰变时，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_.(4)半衰期放射性元素的原子核有半数发生衰变需要的时间，用希腊字母表示公式：N余_，m余_.半衰期由放射性元素的原子核内部_决定，跟原子所处的_ (如压强、温度等)或_ (如单质或化合物)无关三、原子核的人工核转变1原子核的组成：_和_组成原子核质子和中子统称为_，原子核的质量数等于其_，原子核的电荷数等于其质子数，原子核的中子数N等于其质量数A与电荷数Z之差，即NAZ.质子质量1.007277 u1.67251027 kg；中子质量1.008665 u1.67481027 kg.具有相同的_、不同的_的原子核互称为同位素2原子核的人工转变：用高能粒子轰击靶核，产生另一种新核的反应过程，其核反应方程的一般形式为：XxYy.式中X是_的符号，x为_的符号，Y是_符号，y是放射出的粒子的符号(1)卢瑟福发现质子的核反应方程为：_.(2)查德威克发现中子的核反应方程为：_.(3)约里奥居里夫妇发现放射性同位素和正电子的核反应方程为：_，_.其中，_是放射性同位素，_为正电子3放射性同位素的应用(1)利用其射线_电离性强，用于使空气电离，将静电泄出，从而消除有害静电_贯穿性强，可用于金属探伤，也可用于治疗恶性肿瘤各种射线均可使DNA发生突变，可用于生物工程、基因工程(2)作为示踪原子用于研究农作物化肥需求情况，诊断甲状腺疾病的类型，研究生物大分子结构及其功能(3)进行考古研究利用放射性同位素碳14，判定出土木质文物的产生年代一般都使用人工制造的放射性同位素(种类齐全，半衰期短，可制成各种形状，强度容易控制)四、核力与核能1核力：原子核的半径很小，其中的质子之间的库仑力很大，受到这么大的库仑斥力却能是稳定状态，一定还有另外一种力把各核子紧紧地拉在一起，这种力叫做核力(1)核力是很强的力；(2)核力作用范围小，只在_m短距离内起作用；(3)每个核子只跟它_才有核力作用2核能(1)结合能：核子结合成原子核时_一定的能量，原子核分解成核子时_一定能量，这种能量叫结合能(2)质量亏损：核子结合生成原子核，所生成的原子核的质量比生成其它的核子的总质量要小些，这种现象叫做质量亏损也可以认为，在核反应中，参加核反应的总质量m和核反应后生成的核总质量m之差：mmm.(3)爱因斯坦质能方程：爱因斯坦的相对论提出：物体的能量和质量之间存在着密切的联系，它们的关系是：_，这就是爱因斯坦的质能方程质能方程的另一个表达形式是：_.(4)核能计算：(1)应用公式Emc2时应选用国际单位，即E的单位为_，m的单位为_，c的单位为_；(2)1 u相当于_ MeV，其中u为原子质量单位：1 u1.6605661027 kg,1 MeV_ eV,1 eV_J.应用公式E931.5m时，E的单位为_，m的单位为_.五、重核的裂变与轻核的聚变1重核的裂变(1)所谓重核即为_很大的原子核(2)重核俘获一个中子后分裂为两个或几个中等质量数的原子核的反应过程叫_.在裂变的同时，还会放出几个中子和大量能量裂变方程式例举： UnSrXe10n铀235裂变时，同时放出23个中子，如果这些中子再引起其他铀235核裂变，就可使裂变反应不断地进行下去，这种反应叫_.铀235核能够发生_的铀块的最小体积叫做它的临界体积2轻核的聚变(1)所谓轻核是指_很小的原子核，如氢核、氚核等(2)某些轻核结合成质量数较大的原子核的反应过程叫做_，同时放出大量的能量聚变方程例举：HHHen轻核聚变只能发生在超高温(需要几百万高温)条件下，故轻核聚变也叫做_.类型题：粒子散射实验 【例1】在卢瑟福的粒子散射实验中，有少数粒子发生大角度偏转，其原因是（ ） A原子的正电荷和绝大部分质量集中在一个很小的核上B正电荷在原子中是均匀分布的 C、原子中存在着带负电的电子 D原子只能处于一系列不连续的能量状态中【跟踪训练1】关于粒子散射实验，下列说法中正确的是 （ ） A绝大多数粒子经过重金属箔后，发生了角度不太大的偏转 B粒子在接近原子核的过程中，动能减少，电势能减少 C、粒子离开原子核的过程中，动能增大，电势能增大 D对粒子散射实验的数据进行分析，可以估算出原子核的大小【跟踪训练2】如图312所示为卢瑟福和他的同事们做粒子散射实验的装置示意图，荧光屏和显微镜分别放在图中的A、B、C、D四个位置时，下述对观察到现象的说法中正确的是()A放在A位置时，相同时间内观察到屏上的闪光次数最多B放在B位置时，相同时间内观察到屏上的闪光次数只比 A位置时稍少些C放在C、D位置时，屏上观察不到闪光D放在D位置时，屏上仍能观察到一些闪光，但次数极少类型题：放射性 核反应方程 【例2】如图314甲是、三种射线穿透能力的示意图，图乙是工业上利用射线的穿透性来检查金属内部的伤痕的示意图，请问图乙中的检查是利用了_射线【例3】(2009天津，6)下列说法正确的是() 【跟踪训练1】(2009重庆，16)某科学家提出年轻热星体中核聚变的一种理论，其中的两个核反应方程为方程中Q1、Q2表示释放的能量，相关的原子核质量见下表：以下推断正确的是() 原子核 质量/u1.007 83.016 04.002 612.000 013.005 715.000 1AX是 ，Q2Q1 BX是 ，Q2Q1 CX是 ，Q2Q1 DX是 ，Q22的某一能级跃迁到n2的能级，辐射出能量为2.55 eV的光子问：(1) 最少要给基态的氢原子提供多少电子伏特的能量，(2) 才能使它辐射上述能量的光子？(3) (2)请在图中画出获得该能量后的氢原子可能的辐射跃迁图【跟踪训练1】如图317所示为氢原子最低的四个能级，当 氢原子在这些能级间跃迁时： (1)有可能放出_种能量的光子 (2)在哪两个能级间跃迁时，所放出光子波长最 长？波长是多少？类型题：核反应及核能的计算 【例6】假设两个氘核在一直线上相碰发生聚变反应