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

2、光的强度成正比。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

3、忆和理解光电效应，是复习光电效应的窍门。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。

4、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－

5、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）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

6、（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

7、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→He＋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