【精品】2011届高中物理二轮复习第17讲 专题8量子论初步和原子物理

物理 广东 2 专题一量子论初步和原子物理 3 1 光电效应现象和光量子学说 1 光电效应 极限频率的存在 才发生 光电子产生的瞬时性 不超过10 9s 单位时间内逸出的光电子数与入射光的强度成正比 光电子的最大初动能Ekm随入射光频率的增大而增大 与光强无关 2 光子说 空间传播的光是不连续的 是一份一份的 每一份 即一个光子 具有的能量为 4 3 爱因斯坦光电效应方程 对应如图8 1所示 纵截距的绝对值 逸出功W 横截距 极限频率 0 斜率 普朗克常量h光电效应方程实质上是能量转化和守恒定律在光电效应现象中的反映 图8 1 5 例一 2009 上海卷 光电效应的实验结论是 对于某种金属 A 无论光强多强 只要光的频率小于极限频率就不能产生光电效应B 无论光的频率多低 只要光照时间足够长就能产生光电效应C 超过极限频率的入射光强度越弱 所产生的光电子的最大初动能就越小D 超过极限频率的入射光频率越高 所产生的光电子的最大初动能就越大 6 解析 每种金属都有它的极限频率 只有入射光子的频率大于极限频率时 才会发生光电效应 且入射光的强度越大则产生的光子数越多 光电流越强 由光电效应方程可知入射光子的频率越大 产生的光电子的最大初动能也越大 与入射光的强度无关 所以AD正确 答案 AD 7 点评 有关光电效应的问题主要是两个方面 一个是关于光电效应现象判断 另一个就是运用光电效应方程进行简单的计算 解题的关键在于掌握光电效应规律 明确各概念之间的决定关系 8 2 氢原子的能级结构 1 玻尔原子模型的三点假设 原子处于不同的状态时 电子在不同半径的轨道上运行 电子运行的轨道半径只能是一些不连续的数值 这些轨道的不连续性称为轨道量子化 电子在运行过程中 虽然做加速运动 但并不向外辐射能量 因此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稳定的这些状态叫做定态 9 原子从一种定态 设能量为E2 跃迁到另一种定态 设能量为E1 时 它辐射或吸收一定频率的光子 光子的能量由这两种定态的能量差决定 即 10 2 能级 在玻尔原子模型中 原子的状态是不连续的 因此各状态对应的能量也是不连续的 这些能量值叫做能级 能量最低的状态叫基态 其他状态叫做激发态 基态和各激发态的能量分别用E1 E2 E3 代表 标号1 2 3 叫做量子数 11 例二 2009 全国 卷 氢原子的部分能级如图8 2所示 已知可见光的光子能量在1 62eV到3 11eV之间 由此可推知 氢原子 A 从高能级向n 1能级跃迁时发出的光的波长比可见光的短B 从高能级向n 2能级跃迁时发出的光均为可见光C 从高能级向n 3能级跃迁时发出的光的频率比可见光的高D 从n 3能级向n 2能级跃迁时发出的光为可见光 12 解析 从高能级向n 1的能级跃迁的过程中辐射出的最大光子能量为10 20eV 不在1 62eV到3 11eV之间 所对应光的波长最短 A正确 已知可见光子能量在1 62eV到3 11eV之间 从高能级向n 2能级跃迁时发出的光的能量 3 40eV B错 从高能级向n 3能级跃迁时发出的光的能量 1 51eV 1 62eV 只有能量大于3 11eV的光的频率才比可见光高 C错 从n 3到n 2的过程中释放的光子的能量等于1 89eV 介于1 62到3 11之间 所以是可见光D对 答案 AD 13 点评 本题考查玻尔的原子理论 原子从一种定态 设能量为E2 跃迁到另一种定态 设能量为E1 时 它辐射或吸收一定频率的光子 光子的能量由这两种定态的能量差决定 即 14 3 原子核的组成 放射性 原子核衰变 1 原子核的组成 原子核是由质子和中子组成的 质子和中子统称为核子 中子不带电 质子带正电 质子和中子的质量几乎相等 同位素 具有相同质子数而中子数不同的原子 在元素周期表中处于同一位置 而互称同位素 15 2 天然放射现象三个概念 天然放射现象 原子核自发地放出射线的现象叫天然放射现象 放射性 物质具有发射一些看不见的射线 通过射线与其他物质作用而表现出来 的性质叫放射性 放射性元素 具有放射性的元素 Z 83的所有天然存在的元素都具有放射性 Z 83的元素 有的也具有放射性 16 衰变的规律 衰变前后质量数和电荷数都守恒 衰变的方程 17 半衰期 放射性元素的原子核有半数发生衰变所需的时间 叫做这种元素的半衰期 放射性元素的半衰期大小与它所处的物理状态或化学状态无关 放射性元素的质量或原子核数与半衰期的关系 18 例三 如图8 3所示中P为放在匀强电场中的天然放射源 其放出的射线在电场的作用下分成a b c三束 以下判断正确的是 图8 3 答案 C 解析 19 同类变式1 如图8 4所示中R是一种放射性物质 虚线方框是匀强磁场 LL 是厚纸板 MM 是荧光屏 实验时发现在荧光屏的O P两点处有亮斑 则此时磁场的方向 到达O点的射线 到达P点的射线应为 A 向上 B 向下 C 由外向里 D 由里向外 图8 4 解析 a粒子不能穿透LL 厚纸板 到达O点的射线是不带电的 射线 到达P点的射线应为射线 它带负电 由左手定则判定 磁场的方向由外向里 答案 C 20 4 核反应 核力和核能 例四 三个原子核X Y Z X核放出一个正电子后变为Y核 Y核与质子发生核反应后生成Z核并放出一个氦 He 则下面说法正确的是 A X核比Z核多一个质子B X核比Z核少一个中子C X核的质量数比Z核质量数大3D X核与Z核的总电荷是Y核电荷的2倍 21 解析 根据质量数守恒 电荷数守恒 写出核反应方程式为 显然 A是错误的 X核的中子数为 m n Z核的中子数为 m 3 n 2 m n m 3 n 2 1 可见X核比Z核多一个中子 B错误 X核的质量数m比Z核质量数 m 3 大3 选项C正确 X核与Z核的总电荷数是n n 2 2 n 1 Y核电荷是 n 1 选项D正确 答案 CD 22 点评 无论写哪种核反应方程 都应注意以下几点 1 必须遵守电荷数守恒 质量数守恒规律 有的还要考虑能量守恒规律 如裂变和聚变方程常含能量项 2 核反应方程中的箭头 表示反应进行的方向 不能把箭头写成等号 3 写核反应方程必须要有实验依据 绝不能毫无根据地编造 23 同类变式2 2009 天津卷 下列说法正确的是 解析 A选项中N在质子的轰击下发生的核反应 属于人工转变 A错 C选项是衰变 不是裂变 C错 答案 BD 24 例五 2009 重庆卷 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 A X是 Q2 Q1B X是 Q2 Q1C X是 Q2 Q1D X是 Q2 Q1 25 解析 中质量亏损为 m1 1 0078 12