学年高考物理二轮复习专题5原子物理学与物理学史物理图象教学案.docx
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学年高考物理二轮复习专题5原子物理学与物理学史物理图象教学案
专题5原子物理学与物理学史、物理图象
高考研究(十九)聚焦选择题考法——原子物理学
1.[多选](2017·全国Ⅲ卷T19)在光电效应实验中,分别用频率为νa、νb的单色光a、b照射到同种金属上,测得相应的遏止电压分别为Ua和Ub、光电子的最大初动能分别为Eka和Ekb。
h为普朗克常量。
下列说法正确的是( )
A.若νa>νb,则一定有Ua B.若νa>νb,则一定有Eka>Ekb C.若Ua D.若νa>νb,则一定有hνa-Eka>hνb-Ekb 解析: 选BC 设该金属的逸出功为W,根据爱因斯坦光电效应方程有Ek=hν-W,同种金属的W不变,则逸出光电子的最大初动能随ν的增大而增大,B项正确;又Ek=eU,则最大初动能与遏止电压成正比,C项正确;根据上述有eU=hν-W,遏止电压U随ν增大而增大,A项错误;又有hν-Ek=W,W相同,D项错误。 2.[多选](2016·全国Ⅰ卷T35 (1))现用某一光电管进行光电效应实验,当用某一频率的光入射时,有光电流产生。 下列说法正确的是( ) A.保持入射光的频率不变,入射光的光强变大,饱和光电流变大 B.入射光的频率变高,饱和光电流变大 C.入射光的频率变高,光电子的最大初动能变大 D.保持入射光的光强不变,不断减小入射光的频率,始终有光电流产生 E.遏止电压的大小与入射光的频率有关,与入射光的光强无关 解析: 选ACE 产生光电效应时,光的强度越大,单位时间内逸出的光电子数越多,饱和光电流越大,说法A正确;饱和光电流大小与入射光的频率无关,说法B错误;光电子的最大初动能随入射光频率的增加而增加,与入射光的强度无关,说法C正确;减小入射光的频率,如低于极限频率,则不能发生光电效应,没有光电流产生,说法D错误;遏止电压的大小与入射光的频率有关,与光的强度无关,说法E正确。 3.[多选](2015·全国Ⅱ卷T35 (1))实物粒子和光都具有波粒二象性。 下列事实中突出体现波动性的是( ) A.电子束通过双缝实验装置后可以形成干涉图样 B.β射线在云室中穿过会留下清晰的径迹 C.人们利用慢中子衍射来研究晶体的结构 D.人们利用电子显微镜观测物质的微观结构 E.光电效应实验中,光电子的最大初动能与入射光的频率有关,与入射光的强度无关 解析: 选ACD 电子束具有波动性,通过双缝实验装置后可以形成干涉图样,选项A正确;β射线在云室中高速运动时,径迹又细又直,表现出粒子性,选项B错误;人们利用慢中子衍射来研究晶体的结构,体现出波动性,选项C正确;电子显微镜是利用电子束工作的,体现了波动性,选项D正确;光电效应实验,体现的是波的粒子性,选项E错误。 4.(2017·全国Ⅱ卷T15)一静止的铀核放出一个α粒子衰变成钍核,衰变方程为 U→ Th+ He。 下列说法正确的是( ) A.衰变后钍核的动能等于α粒子的动能 B.衰变后钍核的动量大小等于α粒子的动量大小 C.铀核的半衰期等于其放出一个α粒子所经历的时间 D.衰变后α粒子与钍核的质量之和等于衰变前铀核的质量 解析: 选B 静止的铀核在衰变过程中遵循动量守恒,由于系统的总动量为零,因此衰变后产生的钍核和α粒子的动量等大反向,即pTh=pα,B项正确;因此有 = ,由于钍核和α粒子的质量不等,因此衰变后钍核和α粒子的动能不等,A项错误;根据半衰期的定义可知,C项错误;由于衰变过程释放能量,根据爱因斯坦质能方程可知,衰变过程有质量亏损,D项错误。 5.[多选](2016·全国Ⅲ卷T35 (1))一静止的铝原子核 Al俘获一速度为1.0×107m/s的质子p后,变为处于激发态的硅原子核 Si*。 下列说法正确的是( ) A.核反应方程为p+ Al→ Si* B.核反应过程中系统动量守恒 C.核反应过程中系统能量不守恒 D.核反应前后核子数相等,所以生成物的质量等于反应物的质量之和 E.硅原子核速度的数量级为105m/s,方向与质子初速度的方向一致 解析: 选ABE 核反应过程中遵循质量数守恒和电荷数守恒,核反应方程为p+ Al→ Si*,A正确;核反应过程中遵从动量守恒和能量守恒,B正确,C错误;核反应中发生质量亏损,生成物的质量小于反应物的质量之和,D错误;根据动量守恒定律有mpvp=mSivSi,碰撞后硅原子核速度的数量级为105m/s,方向与质子初速度方向一致,E正确。 6.(2017·全国Ⅰ卷T17)大科学工程“人造太阳”主要是将氘核聚变反应释放的能量用来发电。 氘核聚变反应方程是: H+ H―→ He+ n。 已知 H的质量为2.0136u, He的质量为3.0150u, n的质量为1.0087u,1u=931MeV/c2。 氘核聚变反应中释放的核能约为( ) A.3.7MeV B.3.3MeV C.2.7MeVD.0.93MeV 解析: 选B 氘核聚变反应的质量亏损为Δm=(2×2.0136-3.0150-1.0087)u=0.0035u,释放的核能为ΔE=Δmc2=0.0035×931MeV/c2×c2≈3.3MeV,选项B正确。 高考题型 典型试题 难度 1.光电效应、波粒二象性 2017·全国Ⅲ卷T19 ★★★ 2016·全国Ⅰ卷T35 (1) ★★☆ 2015·全国Ⅱ卷T35 (1) ★★☆ 2.核反应方程 2017·全国Ⅱ卷T15 ★★★ 2016·全国Ⅲ卷T35 (1) ★★★ 3.核能的计算 2017·全国Ⅰ卷T17 ★★☆ 题型 (一)光电效应、波粒二象性 高考定位: 常考题型 解题关键: 重在对光电效应现象的理解,正确区分“四组概念、四类图象” [必备知能] 1.光电效应中应区分的四组概念 (1)光子与光电子 光子指光在空间传播时的每一份能量,光子不带电;光电子是金属表面受到光照射时发射出来的电子,其本质是电子;光子是光电效应的因,光电子是果。 (2)光电子的初动能与光电子的最大初动能 光照射到金属表面时,金属中的电子吸收光子的能量,可能向各个方向运动,除了要克服逸出功外,有时还要克服原子的其他束缚,剩余部分为光电子的初动能;只有金属表面的电子直接向外飞出时,只需克服原子核的引力做功,才具有最大初动能。 光电子的初动能小于或等于光电子的最大初动能。 (3)光电流和饱和光电流 金属板飞出的光电子到达阳极,回路中便产生光电流,随着所加正向电压的增大,光电流趋于一个饱和值,这个饱和值是饱和光电流,在一定的光照条件下,饱和光电流与所加电压大小无关。 (4)入射光强度与光子能量 入射光强度指单位时间内照射到金属表面单位面积上的总能量。 光子能量即每个光子的能量。 光的总能量等于光子能量与入射光子数的乘积。 2.四类图象对比 图象名称 图线形状 由图线直接(间接)得到的物理量 最大初动能Ek与入射光频率ν的关系图线 ①极限频率νc: 横轴截距 ②逸出功W0: 纵轴截距的绝对值 ③普朗克常量h: 图线的斜率 颜色相同、强度不同的光,光电流与电压的关系图线 ①遏止电压Uc: 图线与横轴的交点 ②饱和光电流Im: 电流的最大值 ③最大初动能: Ekm=eUc 颜色不同时,光电流与电压的关系图线 ①遏止电压Uc1、Uc2 ②饱和光电流 ③最大初动能: Ek1=eUc1,Ek2=eUc2 遏止电压Uc与入射光频率ν的关系图线 ①截止频率νc: 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量的乘积,即h=ke(注: 此时两极之间接反向电压) [演练冲关] 1.[多选](2017·云南部分名校模拟)关于光电效应和康普顿效应的规律,下列说法正确的是( ) A.在光电效应中,金属板向外发射的光电子又可以叫光子 B.用光照射金属不能发生光电效应,是因为该入射光的频率小于金属的截止频率 C.石墨对X射线散射时,部分X射线的散射光波长会变大,这个现象称为康普顿效应 D.康普顿效应说明光具有粒子性 解析: 选BCD 在光电效应中,金属板向外发射的光电子是电子,A错误;只有入射光的频率大于金属的截止频率,才能发生光电效应,B正确;石墨对X射线散射时,在散射的X射线中,除了与入射波长λ0相同的成分外,还有波长大于λ0的成分,这种现象称为康普顿效应,C正确;康普顿效应说明光具有粒子性,D正确。 2.[多选](2018届高三·河南天一大联考)1905年,爱因斯坦把普朗克的量子化概念进一步推广,成功地解释了光电效应现象,提出了光子说。 对于与光电效应有关的四个图象,下列说法正确的是( ) A.图1中,当紫外线照射锌板时,发现验电器指针发生了偏转,说明锌板带正电,验电器带负电 B.图2中,从光电流与电压的关系图象中可以看出,电压相同时,光照越强,光电流越大,说明遏止电压和光的强度有关 C.图3中,若电子电量用e表示,ν1、νc、U1已知,由Ucν图象可求得普朗克常量的表达式为h= D.图4中,由光电子最大初动能Ek与入射光频率ν的关系图象可知,该金属的逸出功为E或hνc 解析: 选CD 用紫外线灯发出的紫外线照射锌板,锌板失去电子带正电,验电器与锌板相连,则验电器的金属球和金属指针带正电,故A错误;由题图2可知电压相同时,光照越强,光电流越大,只能说明光电流强度与光的强度有关,遏止电压只与入射光的频率有关,与入射光的强度无关,故B错误;根据爱因斯坦光电效应方程Uce=hν-W0,可知Uc= ν- ,Ucν图象的斜率表示 ,即 = ,解得h= ,故C正确;根据光电效应方程Ekm=hν-W0知,Ekν图线的纵轴截距的绝对值表示逸出功,则逸出功为E,当最大初动能为零时,入射光的频率等于金属的极限频率,则金属的逸出功等于hνc,故D正确。 3. [多选](2017·河北保定模拟)如图所示为一个研究光电效应的电路图,下列有关叙述中正确的是( ) A.只调换电源的极性,移动滑片P,当电流表示数为零时,电压表示数为遏止电压Uc的数值 B.保持光照条件不变,滑片P向右滑动的过程中,电流表示数将一直增大 C.不改变光束颜色和电路,增大入射光束强度,电流表示数会增大 D.阴极K需要预热,光束照射后需要一定的时间才会有光电流 解析: 选AC 只调换电源的极性,移动滑片P,电场力对电子做负功,当电流表示数为零时,则有qU= mv2-0,那么电压表示数为遏止电压Uc的数值,故A正确;保持光照条件不变,滑片P向右滑动的过程中,导致电压增大,则电场力做功增大,则电流表示数会增大,若电流达到饱和电流,则电流表示数不再增大,故B错误;不改变光束颜色和电路,增大入射光束强度,则光电子数目增多,那么电流表示数会增大,故C正确;光束照射后不需要一定的时间,几乎同时就有光电流,故D错误。 题型 (二)玻尔理论 氢原子能级 [必备知能] 1.氢原子的能级跃迁 (1)氢原子从低能级向高能级跃迁: 吸收一定频率的光子,当光子的能量满足hν=E末-E初时,才能被某一个原子吸收,否则不吸收。 (2)氢原子从高能级向低能级跃迁: 以光子的形式向外辐射能量,所辐射的光子能量恰等于发生跃迁时两能级间的能量差。 2.电离 当光子能量大于等于原子所处的能级的能量值的绝对值时,也可以被氢原子吸收,使氢原子电离,多余的能量作为电子的初动能。 3.光谱线条数 一群氢原子处于量子数为n的激发态时,可能辐射出的光谱线条数为N= 。 4.激发跃迁 氢原子还可吸收外来实物粒子的能量而被激发,由于实物粒子的动能可全部或部分地被原子吸收,所以只要入射粒子的能量大于或等于两能级差,均可
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- 学年 高考 物理 二轮 复习 专题 原子 物理学 图象 教学