专题 量子论初步与原子物理

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1、专题 量子论初步与原子物理体系构建考向分析近代物理包括光电效应、原子和原子核,这一部分的复习要点:①光电效应及其规律;②原子的能级跃迁;③原子核的衰变规律;④核反应方程的配平与书写;⑤质量亏损和核能的计算;⑥原子物理部分的物理学史和α、β、γ三种射线的特点及应用等。本专题在广东高考中占8%,以识记性的选择题形式考查,如2012广东理综18题。热点例析题型一、光电效应的规律与应用1.光电效应的规律:(1)每种金属都有一个极限频率。(2)光子的最大初动能与入射光的强度无关,只随入射光的频率增大而增大。(3)光照射到金属表面时,光电子的发射几乎是瞬时的。(4)光电流的强度与入射光的强度成正比。2.

2、光子说:空间传播的光是一份一份的,每一份叫一个光子,一个光子的能量与频率成正比,E=hν。光电效应说明光具有粒子性。光既具有波动性,又具有粒子性,称为光的波粒二象性。【例1】(2011·福建理综,29(1))爱因斯坦提出了光量子概念并成功地解释光电效应的规律而获得1921年的诺贝尔物理学奖。某种金属逸出光电子的最大初动能Ekm与入射光频率ν的关系如图所示,其中ν0为极限频率。从图中可以确定的是(  )A.逸出功与ν有关B.Ekm与入射光强度成正比C.ν<ν0时,会逸出光电子D.图中直线的斜率与普朗克常量有关规律总结通过光电效应方程hν=W0+Ekm来记忆和理解光电效应,是复习光电效应的窍门。

3、拓展练习1在演示光电效应的实验中,原来不带电的一块锌板与灵敏验电器相连,用弧光灯照射锌板时,验电器指针张开一个角度,如图所示,这时(  )A.锌板带正电,指针带负电B.锌板带正电,指针带正电C.锌板带负电,指针带正电D.锌板带负电,指针带负电题型二、玻尔模型 能级概念1.定态假设:原子只能处于一系列的不连续的能量状态中,在这些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,这些状态叫定态。2.跃迁假设:原子从一定态跃迁到另一种定态,它要辐射(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值决定,即hν=Em-En。3.量子化假设:原子的不同能量状态跟电子沿不同的圆形轨道绕核

4、运动相对应,原子的定态是不连续的,因此电子所处的可能轨道的分布也是不连续的。4.对氢原子:轨道量子化rn=n2r1 r1=0.53×10-10m能量量子化 En=(E1=-13.6eV,n=1,2,3,…)(定义无穷远处电势能为零)【例2】(2011·四川理综,18)氢原子从能级m跃迁到能级n时辐射红光的频率为ν1,从能级n跃迁到能级k时吸收紫光的频率为ν2,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hν1+hν2B.辐射光子的能量为hν1+hν2C.吸收光子的能量为hν2-hν1D.辐射光子的能量为hν2-hν1规律总结对于氢原子①原子由定态n(n≥2

5、)向低能级跃迁时可能辐射的光子频率的种类为。②原子跃迁时,所吸收或释放的光子能量只能等于两能级之间的能量差。③原子电离时,所吸收的能量必须大于或等于某一能级能量的绝对值。④计算时应注意:因一般取∞远处为零电势参考面,故各能级的能量值均为负值;能量单位1eV=1.6×10-19J。拓展练习2(2012·北京理综,13)一个氢原子从n=3能级跃迁到n=2能级,该氢原子(  )A.放出光子,能量增加B.放出光子,能量减少C.吸收光子,能量增加D.吸收光子,能量减少题型三、衰变、裂变、聚变以及人工转变(1)衰变:α衰变:U→Th+He(核内2H+2n→He)β衰变:Th→Pa+e(核内n→H+e)γ

6、衰变:原子核处于较高能级,辐射光子后跃迁到低能级。(2)人工转变:N+He→O+H(卢瑟福发现质子的核反应)Be+He→C+n(查德威克发现中子的核反应)Al+He→P+n P→Si+e(居里夫妇发现人工制造放射性同位素)(3)重核的裂变:U+n→Ba+Kr+3n 在一定条件下(超过临界体积),裂变反应会连续不断地进行下去,这就是链式反应。(4)轻核的聚变:H+H→He+n(需要几百万度高温,所以又叫热核反应)。【例3】(2012·广东理综,18)能源是社会发展的基础,发展核能是解决能源问题的途径之一。下列释放核能的反应方程,表述正确的有(  )A.H+H→He+n是核聚变反应B.H+H→H

7、e+n是β衰变C.U+n→Ba+Kr+3n是核裂变反应D.U+n→Xe+Sr+2n是α衰变规律总结①原子核自发地放出某种粒子成为新的原子核,叫做衰变;原子序数较大的重核分裂成原子序数较小的原子核,叫做重核裂变;原子序数很小的原子核聚合成原子序数较大的原子核,叫做轻核聚变。②所有核反应都遵循质量数和电荷数守恒的规律,情况复杂时可列方程组求解。拓展练习3(2012·重庆理综,19)以下是物理学史上3个著名的核反应

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