高三人教版选修3-5知识整理背诵

选修3-5 原子物理 XHJ第十七章 光的波粒二象性1各种色光的频率：从红到紫的频率依次变 2光的波长与频率的关系： 3黑体与黑体辐射(普朗克用能量量子化成功解释了黑体辐射规律)(1)热辐射：物体在任何温度下，都会发射电磁波，温度不同，所发射的电磁波的频率、强度也不同(2)黑体：能 吸收投射到其表面的电磁波而不产生反射的物体，也称之为 (3)黑体辐射的实验规律如图1所示图1随着温度的升高，黑体辐射各种波长电磁波的辐射本领都 ；随着温度的升高，辐射本领的最大值向波长 的方向移动4能量子(1)定义：黑体辐射的能量E只能是某一最小能量值h的整数倍，即Enh(n1,2,3，)这样的一份最小能量h叫做能量子，是振子的频率，h叫做普朗克常量(2)能量的量子化：在微观世界中能量 ，只能取 5光电效应(爱因斯坦的光电效应方程成功地解释了光电效应实验现象,证明了光具有能量Eh,光具有粒子性)(1)光电效应：在光的照射下物体发射电子的现象叫做光电效应，发射出来的电子叫 (2)光电效应的实验规律：对于各种金属都存在着一个极限频率，当入射光的频率 这个极限频率时，才能产生光电效应；光电子的最大动能随着 的增加而增加，与入射光的强度 ；当产生光电效应时，单位时间内从金属表面逸出的电子数与 有关；入射光射到金属表面时，光电子的产生几乎是 的，不超过1109 s.6爱因斯坦光电效应方程(1)光子说：光在空间传播时是 的，而是一份一份的，一份叫做一个光量子，简称光子光子的能量E (2)爱因斯坦光电效应方程： ，其中W0为电子脱离某种金属的 (3)最大初动能Ek与遏止电压Uc的关系： (4)逸出功W0与极限频率c、极限波长c的关系： .3.由Ek图象可以得到的信息(1)极限频率：图线与轴交点的横坐标c.(2)逸出功：图线与Ek轴交点的纵坐标的绝对值EW0.(3)普朗克常量：图线的斜率kh.4.由IU图象可以得到的信息(1)遏止电压Uc：图线与横轴的交点的绝对值.(2)饱和光电流Im：电流的最大值.(3)最大初动能：EkmeUc.5.由Uc图象可以得到的信息(1)截止频率c：图线与横轴的交点.(2)遏止电压Uc：随入射光频率的增大而增大.(3)普朗克常量h：等于图线的斜率与电子电荷量的乘积，即hke.(注：此时两极之间接反向电压)7康普顿效应(康普顿效应表明光子除了具有能量外还具有 ，进一步为光的粒子性提供了证据)(1)概念：美国物理学家康普顿发现在散射的X射线中，除有与入射线波长相同的射线外，还有波长比入射线波长 的射线，这个波长变化的现象叫做康普顿效应(2)光子的动量：表达式：p.8.光的波粒二象性波粒二象性现象代表人物性质明显波动性粒子性9. 概率波光的干涉现象是大量光子的运动遵守波动规律的表现，亮条纹是光子到达概率 的地方，暗条纹是光子到达概率 的地方，因此光波又叫概率波.10. 物质波（戴维逊和汤姆逊分别利用了电子的晶格衍射实验证明了电子的波动性）德布罗意提出:任何一个运动着的物体，小到微观粒子大到宏观物体都有一种波与它对应，其波长 又称为： 波 波粒二象性的“三个易错”1.光子表现为波动性，并不否认光子具有粒子性.2.宏观物体也具有波动性.3.微观粒子的波动性与机械波不同，微观粒子的波是概率波.第十八章 原子结构1.电子的发现英国物理学家 在研究阴极射线时发现了电子，提出了原子的“枣糕模型”.2.原子的核式结构(1)19091911年，英籍物理学家 进行了粒子散射实验，提出了 模型.(2) 粒子散射实验的结果： 粒子穿过金箔后，基本上仍沿原来的方向前进，但有 粒子发生了大角度偏转，偏转的角度甚至大于90，也就是说它们几乎被“撞了回来”，如图1所示.图1(3)原子的核式结构模型：原子中带正电部分的体积 ，但几乎占有全部 ，电子在正电体的外面运动. 但是经典物理学无法解释原子的 和原子光谱的 特征1.氢原子光谱(1)光谱：用光栅或棱镜可以把各种颜色的光按波长展开，获得光的波长(频率)和 的记录，即光谱.(2)光谱分类(3)氢原子光谱的实验规律：巴耳末系是氢光谱在可见光区的谱线，其波长公式R()(n3,4,5，R是里德伯常量，R1.10107 m1).(4)光谱分析：利用每种原子都有自己的 谱线可以用来鉴别物质和确定物质的组成成分，且灵敏度很高.在发现和鉴别化学元素上有着重大的意义.2.氢原子的能级结构、能级公式(1)玻尔理论(玻尔借助核式结构模型提出了玻尔原子结构模型成功地解释了原子光谱的分立特征)定态：原子只能处于一系列 的能量状态中，在这些能量状态中原子是稳定的，电子虽然绕核运动，但并不向外辐射能量.跃迁：电子从能量较高的定态轨道跃迁到能量较低的定态轨道时，会 能量为h的光子，这个光子的能量由前后两个能级的能量差决定，即hEmEn.(h是普朗克常量，h6.631034 Js)轨道：原子的不同能量状态跟电子在不同的圆周轨道绕核运动相对应.原子的定态是 的，因此电子的可能轨道也是 .(2)几个概念能级：在玻尔理论中，原子的能量是量子化的，这些量子化的能量值，叫做 .基态：原子能量 的状态.激发态：在原子能量状态中除基态之外的其他的状态.(3)氢原子的能级公式：EnE1(n1,2,3，)，其中E1为基态能量，其数值为E113.6 eV.(4)氢原子的半径公式：rnn2r13.氢原子的能级图第十九章 原子核1.原子核的组成(1)原子核由质子和中子组成，质子和中子统称为 .质子带正电，中子不带电.(2)X元素的原子核的符号为X，其中A表示 ，Z表示 2.天然放射现象(1)天然放射现象：元素 地放出射线的现象，首先由 发现.天然放射现象的发现，说明原子核具有 的结构.(2)三种射线名称构成符号电荷量质量电离能力贯穿本领射线氦核 u最强最弱（用 能挡住）射线电子 u较强较强（能穿透几毫米的 板）射线光子最弱最强（能穿透几毫米的 板或几十厘米的 ）(3)放射性同位素的应用与防护放射性同位素：有 放射性同位素和 放射性同位素两类，放射性同位素的化学性质相同.应用： 、 、 、 等.3.原子核的衰变、半衰期(1)原子核的衰变原子核放出粒子或粒子，变成另一种原子核的变化称为原子核的衰变.分类：衰变：UThHe 衰变：ThPae. 衰变：衰变或衰变时往往会伴随着辐射(2)半衰期定义：放射性元素的原子核有 发生衰变所需的时间.影响因素：放射性元素衰变的快慢是由 的因素决定的，跟原子所处的化学状态（比如：单质、化合物 ）和外部条件没有关系.（比如： 、 ）(3) 公式：N余N原() m余m原() t表示 表示 .4.核力与四种基本相互作用(1)核力：原子核里的 间存在着相互作用的核力，核力把核子紧紧地束缚在核内，形成稳定的原子核(2)核力特点核力是核子间的 的一种表现，在它的作用范围内，核力比库仑力 核力是 力，作用范围在 之内每个核子只跟邻近的核子发生核力作用，这也称为核力的 核力与核子是否带电无关，质子之间、质子与中子间、中子之间都可以有核力作用（3）四种基本相互作用长程力：万有引力、 ，在相同距离上， 要比万有引力强1035倍短程力：发生在原子核内的强相互作用和弱相互作用弱相互作用是引起原子核 的原因，其力程比强力 ，为1018 m.（4）结合能：克服核力束缚，使原子核分解为单个核子时需要的能量；或若干个核子在核力作用下结合成原子核时放出的能量（5）比结合能：原子核的结合能与 之比，也叫平均结合能，比结合能越大，表示原子核中核子结合得越牢固，原子核越 ， 大小的核的比结合能最大、最稳定5. 裂变反应和聚变反应、裂变反应堆核反应方程(1)重核裂变定义：质量数较大的原子核受到高能粒子的轰击而 成几个质量数较小的原子核的过程.典型的裂变反应方程 UnKrBa3n.链式反应：由重核裂变产生的 使裂变反应一代接一代继续下去的过程.裂变的应用： 、核反应堆.反应堆构造：核燃料（ ）、减速剂（ ）、控制调节系统（ ）、 冷却剂（ ）、防护层.(2)轻核聚变：HHHen17.6 MeV(3)人工转变卢瑟福发现质子：NHeOH查德威克发现中子：HeBeCn居里夫妇发现放射性同位素：AlHePn原子物理题组训练【光电效应与光子说】1(2015新课标全国35)(1)在某次光电效应实验中，得到的遏止电压Uc与入射光的频率的关系如图1所示若该直线的斜率和截距分别为k和b，电子电荷量的绝对值为e，则普朗克常量可表示为_，所用材料的逸出功可表示为_2用光照射某种金属时，从该金属逸出的光电子的最大初动能随入射光频率的变化图线如图所示，由图可知_(填正确答案标号)A该金属的极限频率4.21014HzB该图线的斜率表示普朗克常量C该金属的逸出功为0.5eVD光电子的最大初动能随入射光频率增大而增大3(2015新余二模)下列说法中正确的是()A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大B按照玻尔理论，氢原子核外电子从半径较小的轨道跃迁到半径较大的轨道时，电子的动能减小，但原子的能量增大C电子云说明电子并非在一个特定的圆轨道上运动D在光照条件不变的情况下，对发射出来的光电子加上正向电压对光电子加速，所加电压不断增大，光电流也不断增大【氢原子光谱与能级】4以下关于玻尔原子理论的说法正确的是()A电子绕原子核做圆周运动的轨道半径不是任意的B电子在绕原子核做圆周运动时，稳定地产生电磁辐射C电子从量子数为2的能级跃迁到量子数为3的能级时要辐射光子D不同频率的光照射处于基态的氢原子时，只有某些频率的光可以被氢原子吸收5(1)若一个电子的德布罗意波长和一个质子的相等，则它们的_相等A速度B动能C动量D总能量(2)如果电子显微镜中将电子流改用相同速率的质子流工作，分辨本领将_(填“提高”或“降低”)(3)根据玻尔原子结构理论，氦离子(He)的能级图如图所示，电子从n3轨道向n5轨道跃迁需_(填“吸收”或“放出”)光子的能量为_当大量He处在n4的激发态时，由于跃迁所发射的谱线有_条【核反应与核能】6下列核反应方程中属于“两弹一星”的核反应方程式和反应种类是()A.NHeOH裂变B.UnSrXe10n裂变C.UThHe衰变D.HHHen聚变7自然界中有的放射性元素半衰期很短，很难被发现，放射性元素镎237(Np)就是用人工的方法发现镎237是不稳定的，它经过一系列衰变、衰变后变成铋209(Bi)，这些衰变是()A7次衰变 B4次衰变C5次衰变 D4次衰变8下列说法不正确的是()A在核反应堆中，为使快中子减速，在铀棒周围要放“慢化剂”，常用慢化剂有石墨、重水和普通水B按照玻尔理论，氢原子核外电子从半径较小的轨道跃迁到半径较大的轨道时，电子的动能减少，原子总能量增大C当用蓝色光照射某金属表面时有电子逸出，则改用红光照射也一定会有电子逸出D原子从a能级状态跃迁到b能级状态时发射波长为1的光子，原子从b能级状态跃迁到c能级状态时吸收波长为2的光子，已知12，那么原子从a能级状态跃迁到c能级状态时将要吸收波长的光子9用中子轰击锂核(Li)发生核反应，生成氘核(H)和粒子，同时释放出4.8MeV的核能(1eV1.61019J)(1)写出上述核反应方程(2)计算核反应过程中的质量亏损(以千克为单位，计算结果保留两位有效数字)(3)若反应前中子以0.3MeV的动能和锂核发生正碰，且碰撞前中子和锂核具有等大反向的动量，核反应过程中释放出的核能全部转化为动能，则反应后生成的氘核和粒子的动能各为多大？【综合题组】1(2015广东理综18)科学家使用核反应获取氚，再利用氘和氚的核反应获得能量，核反应方程分别为：XYHeH4.9MeV和HHHeX17.6MeV，下列表述正确的有()AX是中子BY的质子数是3，中子数是6C两个核反应都没有质量亏损D氘和氚的核反应是核聚变反应2(2015江苏单科12C)(1)波粒二象性是微观世界的基本特征，以下说法正确的有_A光电效应现象揭示了光的粒子性B热中子束射到晶体上产生衍射图样说明中子具有波动性C黑体辐射的实验规律可用光的波动性解释D动能相等的质子和电子，它们的德布罗意波长也相等(2)核电站利用原子核链式反应放出的巨大能量进行发电，U是核电站常用的核燃料.U受一个中子轰击后裂变成Ba和Kr两部分，并产生_个中子要使链式反应发生，裂变物质的体积要_(选填“大于”或“小于”)它的临界体积(3)取质子的质量mp1.67261027kg，中子的质量mn1.67491027kg，粒子的质量m6.64671027kg，光速c3.0108m/s.请计算粒子的结合能(计算结果保留两位有效数字)3(2015浙江五校第二次联考)(1)下列说法正确的是()A若氢原子核外电子从激发态n3跃迁到基态发出的光子刚好能使某金属发生光电效应，则从激发态n2跃迁到基态发出的光子一定能使该金属发生光电效应B卢瑟福用粒子打击金箔得出了原子的核式结构模型C任何原子核在衰变过程中质量数和电荷数都守恒D玻尔的能级不连续和电子轨道不连续的观点，成功地解释了原子光谱的实验规律，和现代量子理论是一致的(3)用能量为15eV的光子照到某种金属，能发生光电效应，测得其光电子的最大初动能为12.45eV，则该金属的逸出功为_eV.氢原子的能级如图10所示，现有一群处于n3能级的氢原子向低能级跃迁，在辐射出的各种频率的光子中，能使该金属发生光电效应的频率共有_种4以下说法正确的是()A原子核放出粒子后，转变成的新核所对应的元素是原来的同位素B卢瑟福的粒子散射实验揭示了原子核具有复杂的结构C光电效应实验揭示了光的粒子性D玻尔在研究原子结构中引进了量子化的观念5(2015浙江师大附中模拟)(1)氢原子从能级m跃迁到能级n时辐射红光的频率为1，从能级n跃迁到能级k时吸收紫光的频率为2，已知普朗克常量为h，若氢原子从能级k跃迁到能级m，则()A吸收光子的能量为h1h2B辐射光子的能量为h1h2C吸收光子的能量为h2h1D辐射光子的能量为h2h1(2)核电站核泄漏的污染物中含有碘131和铯137.碘131的半衰期约为8天，会释放射线；铯137是铯133的同位素，半衰期约为30年，发生衰变时会辐射射线下列说法正确的是()A碘131释放的射线由氦组成B铯137衰变时辐射出的光子能量小于可见光光子能量C与铯137相比，碘131衰变更慢D铯133和铯137含有相同的质子数6(2015诸暨市5月模拟)(1)秦山核电站是我国第一座自己研究、设计和建造的核电站，1984年破土动工.1991年12月15号，秦山核电站正式并网发电，结束了我国大陆无核电的历史秦山核电站的能量来自于_A重核裂变放出的能量B轻核聚变产生的能量C人工放射性同位素放出的能量D天然放射性元素衰变放出的能量(3)已知锌板的极限波长0372nm.今用处于n2激发态的氢原子发出的光照射锌板，已知氢原子基态能量E113.6eV，电子质量me9.11031kg，普朗克常量h6.631034Js，光速c3.0108m/s.求氢原子发出光子的能量；锌板发生光电效应时，求光电子的最大初动能7(2015余姚三模)(1)下列说法中正确的是()A天然放射现象的发现揭示了原子的核式结构B汤姆孙发现电子并提出了原子核式结构模型C查德威克通过实验证实了原子核内存在的中子D放射性元素放出的粒子就是原子的核外电子(2)根据玻尔理论，某原子的电子从能量为E的轨道跃迁到能量为E的轨道，辐射出波长为的光，以h表示普朗克常量，c表示真空中的光速，则E等于()AEhBEhCEhDEh(3)室内装修污染四大有害气体是苯系物、甲醛、氨气和氡氡存在于建筑水泥、矿渣砖、装饰石材及土壤中氡看不到，嗅不到，既使在氡浓度很高的环境里，人们对它也毫无感觉氡进入人的呼吸系统能诱发肺癌，是除吸烟外导致肺癌的第二大因素静止的氡核Rn放出某种粒子x后变成钋核Po