XX届高考物理近代物理知识网络复习教案文档格式.docx
- 文档编号:19846817
- 上传时间:2023-01-10
- 格式:DOCX
- 页数:20
- 大小:34.71KB
XX届高考物理近代物理知识网络复习教案文档格式.docx
《XX届高考物理近代物理知识网络复习教案文档格式.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《XX届高考物理近代物理知识网络复习教案文档格式.docx(20页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
上式称为爱因斯坦光电效应方程,式中W称为逸出功,其值等于电子为挣脱周围原子的束缚形成光电子所需的最小能量.
如果入射光子的能量小于W,电子即使俘获了光子,也不能挣脱周围原子的束缚形成光电子,这就是极限频率的存在的原因;
否则如果入射光的频率较高,一个光子的能量能被一个电子完全吸收而不需要能量的积累过程即可形成光电子,这就解释了光电效应的瞬时性;
在入射光的频率一定时,入射光的强度越大,单位时间内射入的光子数就越多,因而被电子俘获的机会也就越大,这样就解释了单位时间内逸出的光子数与入射光的强度成正比;
至于光电子的最大初动能决定于入射光的频率从光电方程中即可看出这点.
[例题精析]
例题1下列关于光电效应规律说法中正确的是(
)
A.入射光的频率加倍,光电子的最大初动能也加倍
B.增大入射光的波长,一定可增大单位时间内逸出的光电子数
C.提高光电管两端的电压,可增大逸出光电子的最大初动能
D.保持入射光的强度不变而增大其频率,则单位时间内逸出的光电子数将减少
解析:
本题主要考查对爱因斯坦光子说及光电方程的理解.光电效应方程表明:
光电子的最大初动能随着入射光频率的增大而增大,但不是成正比,所以A选项错.波长增大,频率降低,可能不发生光电效应,况且单位时间内逸出的光电子数与入射光的波长并没有直接关系,所以B选项错.光电管两端的电压对光电效应中光电子的逸出没有影响,它只能改变光电子逸出后的动能而不能影响光电子刚逸出时的初动能,所以C选项也是错的.表面上看来,根据光电效应规律中的“当入射光的频率大于极限频率时,单位时间内逸出的光电子数与入射光的强度成正比”判断,D选项也不对,但实际上,上述规律应是在频率一定的条件下结论才能成立,在该条件下,入射光的强度增大,也就增大了单位时间内入射的光子数,这样才能导致光电子数的增加.也就是说单位时间内逸出的光电子数正比于单位时间内射入的光子数,而该题D选项是在保持强度不变的情况下增大入射光的频率,这样就会使得单位时间内射入的光子数减少,因而必将导致单位时间内逸出的光电子数减少,所以本题正确选项为D.
思考与拓宽:
如果某种金属的极限频率在红外区,现在分别用相同功率的绿光灯和紫光灯在相同的距离下照射该金属,试分析两种情况下单位时间内逸出的光电子数是否相同?
例题2
一般情况下,植物的叶在进行光合作用的过程中,最不易吸收下列哪种颜色的光的光子?
(
A.红色光
B.绿色光
C.蓝色光
D.紫色光
本题主要考查知识的迁移能力及推理能力.初看题目,给人的感觉似乎是一道生物题,但仔细分析一下,该题实际上是一道物理题.我们都知道:
物体在接收光的照射时往往表现出两个方面的反应,即反射和吸收,物体的颜色往往取决于其反射光的颜色,植物的叶一般都呈绿色说明植物的叶对绿光的反射较强烈,因而对绿色光的吸收也就较差,因此本题的正确选项应为B.
[能力提升]
Ⅰ知识与技能
1.三种不同的入射光A、B、C分别照射在三种不同的金属a、b、c的表面,均恰可使金属中逸出光电子,若三种入射光的波长满足下列关系λA>λB>λc,则:
(
A.用入射光A照射金属b或c,则金属b和c均可发生光电效应
B.用入射光A和B同时照射金属c,则金属c可发生光电效应
C.用入射光C照射金属a或b,则金属a和b均不能发生光电效应
D.用入射光B和C照射金属a,则均可使金属a可发生光电效应
2.光电效应的四条规律中,波动说仅能解释的一条是(
A.入射光的频率大于极限频率才能产生光电效应
B.单位时间内逸出的光子数与入射光强度成正比
C.光电子最大初动能只与入射光的频率有关
D.当入射光照射到金属上时,光电子的发射几乎是瞬时的
3.关于光电效应下列说法正确的是(
A.金属的逸出功与入射光的频率成正比
B.单位时间内产生的光电子数与入射光的强度无关
c.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最大初动能大
D.对任何金属都存在一个“最大波长”,入射光的波长大于此波长时,就不能产生光电效应
4.对爱因斯坦光子说的理解,下列说法正确的是
A.光子能量能被电子吸收一部分,使光子频率降低
B.光子能量不能被吸收一部分,被吸收时,要么全部被吸收,要么不被吸收
C.在光电效应中,金属板表面的电子可吸收多个光子,然后逸出
D.原子吸收光子,只能一次性全部吸收一个光子的能量,且任何光子都被吸收
5.有关光的波粒二象性,下列说法中正确的是(
A.光子能量越大,光的波动性越显著
B.光的波长越长,光的粒子性越显著
c.少数光子行为表现光的粒子性,大量光子行为表现光的波动性
D.光的粒子性表明光是由一些小颗粒组成的
6.入射光照到某金属表面并发生光电效应,若把光强度减弱而频率不变,则(
A.从光照到金属上到发射出电子的时间间隔将增长
B.光电子最大初动能会减小
C.单位时间内逸出的电子数将减少
D.可能不发生光电效应
Ⅱ能力与素质
7.用红色光照射光电管阴极发生光电效应时,光电子的最大初动能为E1,光电流为
I1,若改用强度相同的紫光照射同一光电管,产生光电子的最大初动能和光电流分别为E2和I2,则下列关系正确的是:
A.E1>E2
I1=I2
B.E1<E2
C.E1<E2
I1>I2
D.E1>E2
8.在研究光的波动性所做的双缝干涉实验中,如果无限减弱入射光的强度,以至于可认为光子只能一个一个地通过狭缝,并将光屏换上感光底片,则将出现下列结果:
①短时间曝光,底片上将出现一些不规律排列的点子,这些点子是光子打到底片上形成的;
②短时间曝光,底片上将出现干涉条纹,只不过条纹不是很清晰;
③如果长时间曝光,底片上将出现干涉条纹,表现出光的波动性;
④不论曝光时间长短,底片上都将出现清晰的干涉条纹.
上述判断中正确的是:
A.只有①②
B.只有②③
C.只有①③
D.只有④
9.一个功率为100w的正在工作的电灯主要向外辐射红外线和可见光,两者的比例大约为4∶1,如果可见光的平均波长按500nm计算,试估算每秒钟一个该灯泡辐射出的可见光光子数目为_____________.
hν=Em-En.
原子在吸收了光子后则从较低能级向较高能级跃迁.
3.原子光谱:
稀薄气体通电后能够发光(稀薄气体放电).利用分光镜可看到稀薄气体放电产生的光谱只有几条分立的亮线,理论和实验均表明,不同气体产生的光谱的亮线位置不同,因此这些亮线称为原子的特征谱线,又叫做原子光谱.实际中利用光谱分析可判明物质的组成.
4.物质波:
自然界中的事物往往都是正反两方面的.例如电可生磁,反过来磁也可生电.既然光(电磁波)具有粒子性(量子化),反过来,电子、质子,以至原子、分子等实物粒子是否会在一定条件下表现出波动性呢?
1924年法国物理学家德布罗意做了肯定的回答:
任何一个运动着的物体,小到电子、质子,大到行星、太阳,都有一种波与之相对应,波长为:
上式中P是运动物体的动量,h是普朗克常量.这种波叫物质波,也叫德布罗意波.德布罗意波的这一理论于1927年被美国的物理学家(戴维孙和革末等人)所做的电子衍射实验所证实.
例题1已知氢原子光谱在可见光范围内有四条谱线,一条红色,一条蓝色,另外两条是紫色,它们分别是从n=3、4、5、6能级向n=2能级跃迁时产生的.则(
A.红色光谱线是氢原子从n=6能级向n=2能级跃迁时产生的
B.蓝色光谱线是氢原子从n=5能级向n=2能级跃迁时产生的
C.紫色光谱线是氢原子从n=4能级向n=2能级跃迁时产生的
D.如果氢原子从n=6能级向n=3能级跃迁,将辐射红外线
本题主要考查理三个方面的理解能力:
①对玻尔理论的理解;
②对光子说的理解;
③对光谱的理解.由玻尔理论可知,当氢原子从高能级向某一低能级跃迁时,要向外辐射一定频率的光子,且初态能级越高,辐射光子的能量就越大,辐射的光子能量等于两能级的差.又根据爱因斯坦的光子说,光子的能量越大,频率就越高.从对光谱的研究中获知:
光的颜色决定于光的频率,在可见光范围内,从红光到紫光频率依次升高.将上述三点综合起来且考虑题中所给信息不难判断:
氢原子从n=3跃迁到n=2的能级时应辐射红光;
氢原子从n=4跃迁到n=2的能级时应辐射蓝光;
氢原子从n=5、6跃迁到n=2的能级时应辐射紫光.这样就排除了A、B、C选项.由于氢光谱中只有上述四条谱线属于可见光范围,则其它谱线不是红外线即是紫外线.从玻尔理论中获知:
氢原子从n=6跃迁到n=3能级时辐射光子的能量小于n=3跃迁到n=2能级时辐射光子的能量.所以上述辐射应为红外线.故本题正确答案为D.
用下述那种射线照射氢原子可使氢原子从基态跃迁到n=2的激发态.
A.γ射线
B.紫外线
C.可见光
D.红外线
答案:
B
例题2
一个氢原子中的电子从一半径为ra的圆轨道直接跃迁到另一半径为rb(ra<rb)的圆轨道上,则在此过程中(
A.原子要发出某一频率的光子,电子动能减小,原子的电势能减小
B.原子要发出某一频率的光子,电子动能增大,原子的电势能减小
C.原子要吸收某一频率的光子,电子动能减小,原子的电势能增大
D.原子要吸收某一频率的光子,电子动能增大,原子的电势能增大
本题主要考查对玻尔理论的理解及应用牛顿定律和库仑定律解决圆周运动的问题.根据玻尔理论,一个氢原子中的电子从半径较小的轨道跃迁到半径较大的轨道时要吸收某一频率的光子,这样就排除了A、B选项.由于电子跃迁时原子核对它的引力做负功,所以原子的电势能增大.又根据库仑定律和牛顿定律有:
整理后可得:
从上式即可看出,随着半径增大,电子动能减小.故本题正确选项为C.
例题3
若某光子的能量为10ev,则其波长是多少?
若某电子的动能也是10ev,则其德布罗意波长是多少?
根据
得:
所以,光子的波长为:
因为电子的动能也是10ev,则其动量为:
所以其德布罗意波长是:
比较以上两结果可以看出:
电子的德布罗意波长比可见光的波长在数量级上小很多,这也就是为什么电子的波动性长期未被发现的原因.
用做光的双缝干涉实验的装置能否研究电子的干涉现象?
1.卢瑟福根据下列哪个实验或事件提出了原子核式结构学说(
A.光电效应实验
B.X射线使气体电离
C.α粒子散射实验
D.电子的发现
2.氢原子发生下列能级跃迁时,辐射光子波长最短的是(
A.从n=6跃迁到n=4
B.从n=5跃迁到n=3
C.从n=4跃迁到n=2
D.从n=3跃迁到n=1
3.下列哪个发现使人类开始认识道原子是由带正电的物质和带负电的电子组成的(
A.汤姆生发现电子
B.放射现象的发现
C.中子的发现
D.质子的发现
4.一群氢原子处于同一能级值较高的激发态,当它们向能级值较低的激发态或基态跃迁时,下列说法正确的是(
A.可能吸收一系列频率不同的光子,形成光谱中若干条暗线
B.可能辐射一系列频率不同的光子,形成光谱中若干条明线
C.只能吸收某一频率的光子,形成光谱中的一条暗线
D.只能辐射某一频率的光子,形成光谱中的一条明线
5.如图18-2所示是氢原子处于量子数n=4的状态时的能级图,当它向低能级跃迁时,辐射的光子的能量可能有
A.0.85eV
B.2.55eV
C.3.4eV
D.13.6eV
6.速度相同的质子和α粒子的德布罗意波长之比为
;
动能相同的质子和α粒子的德布罗意波长之比为
从静止开始经过相同的电压加速以后的质子和α粒子的德布罗意波长之比为
.
7.已知氢原子从n=4的激发态直接跃迁到n=2的激发态时辐射蓝光,则当氢原子从n=5直接跃迁到n=2的激发态时,可能辐射的是(
A.红外线
B.红色光
C.紫色光
D.伦琴射线
8.如果某金属的极限频率刚好等于氢原子从n=3能级跃迁到n=2能级所发出的光子的频率,则处于n=2能级的氢原子辐射出的光子是否能使这种金属发生光电效应?
答_______________.
9.氢原子从能级A跃迁到能级B时,辐射频率为的光子;
从能级B跃迁到能级C时,吸收频率为的光子.若,则氢原子从能级C跃迁到能级A时(
A.吸收频率为的光子
B.吸收频率为的光子
C.辐射频率为的光子
D.辐射频率为的光子
0.光具有波粒二象性,光子的能量,其中频率表征波的特性.在爱因斯坦提出光子说之后,法国物理学家德布罗意提出了光子动量p与光波波长λ的关系式:
.若某激光管以Pw=60w的功率发射波长为λ=6.63×
10-7m的光束,试根据上述理论计算:
(普朗克常数h=6.63×
10-34j&
s)
(1)该激光管在1秒内发射出多少光子?
(2)该光束全部被某黑体表面吸收,那么该黑体表面受到光束对它的作用力F为多大?
专题三
原子的核式结构
原子核
一、本专题考点α粒子散射实验、原子的核式结构、天然放射现象、半衰期、α射线、β射线、γ射线、原子核的人工转变、核反应方程均为Ⅰ类要求。
1.α粒子散射实验:
1911年英国物理学家卢瑟福用α粒子轰击金箔做α粒子散射实验,卢瑟福发现:
α粒子通过金箔时,绝大多数不发生偏转,仍沿原方向前进,少数发生较大的偏转,极少数偏转角超过90o,有的甚至被弹回,偏转角几乎达到180o.据此卢瑟福提出了原子核式结构学说.卢瑟福还通过实验数据估算出了原子核半径的大小和原子半径的大小,其数量级分别是10-15~10-14m和10-10m.
2.天然放射现象:
贝克勒尔天然放射现象的发现揭示出原子核是具有复杂结构的.原子序数大于83所有天然存在的元素都具有放射性.原子序数小于83的元素有些也具有放射性.放射线有三种:
α射线:
速度约为光速十分之一的氦核,贯穿本领很小,电离能力很强.
β射线:
高速运动的电子流,贯穿本领很强,电离作用较弱.
γ射线:
波长极短的光子流(电磁波),贯穿本领最强,电离作用最弱.
3.α衰变和β衰变:
原子核由于放出某种粒子而转变为新核的变化叫做原子核的衰变.放出α粒子衰变叫α衰变,放出β粒子的衰变叫β衰变.γ射线是伴随两种衰变产生的.
①衰变规律:
衰变前后质量数和核电荷数均相等,其衰变方程模式为:
α衰变方程模式:
β衰变方程模式:
②半衰期:
放射性元素的原子核有半数发生衰变所用的时间叫半衰期.半衰期由原子核内部本身的因素决定,与原子所处的物理状态和化学状态无关;
半衰期是对大量原子核衰变过程的统计规律,对少数原子核衰变无意义.
4.原子核的人工转变:
科学家们用放射性元素放出的α射线轰击元素的原子核,从而探究原子核的组成.
①质子的发现:
卢瑟福用α粒子轰击氮原子核发现了质子.其核反应方程为:
②中子的发现:
查德威克用α粒子轰击铍原子核发现了中子.其核反应方程为:
③放射性同位素:
居里夫妇首先用人工方法得到放射性同位素,核方程为:
④放射性同位素的应用:
利用它的射线进行探伤、育种、杀菌等;
作为示踪原子.
4.原子核的组成:
质子和中子组成原子核.质子和中子统称为核子.原子核的电荷数等于质子数,质量数等于核子数,中子数等于质量数与质子数之差.
例题1
卢瑟福α粒子散射实验结果,证明了下列哪些结论(
A.原子是由电子和带正电的部分组成的,原子本身是电中性的
B.原子核是由带正电的质子和不带电的中子组成的
C.原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在一个很小的核上
D.原子中的电子只能在某些不连续的轨道上绕核做圆周运动
解析:
本题主要考查两个方面的内容:
①对α粒子散射实验的理解;
②散射实验现象与结论的因果关系的分析推理.本题的四个选项具有很大的迷惑性,如果撇开与卢瑟福α粒子散射实验的联系而将题干改成“下列说法正确的是”,则上述四个选项无一不是正确的.但题目中提出的问题是α粒子散射结果说明了什么?
这就要求对α粒子散射实验结果有深刻的理解:
绝大多数α粒子仍沿原方向前进,只有极少数α粒子发生大角度偏转,只能说明原子内部大部分区域是空阔的.我们可以这样设想:
如果原子内部有一个极小的核,它集中了原子的全部正电荷和几乎全部质量,α粒子接近这个核时由于受到强大的库仑斥力,运动方向就会发生明显改变,但由于这个核很小,α粒子接近核的机会就会很少,因此只有少数α粒子偏转明显而大多数α粒子能从原子内部穿过而不改变运动方向,这样就与实验结果完全吻合.卢瑟福正是据此提出原子核式结构学说的,故而本题选项应为C.
卢瑟福在研究α粒子散射实验时,为什么没有考虑电子对α粒子的影响呢?
A.电子体积很小,α粒子根本就碰不到
B.电子电量很小,α粒子所受电子的库仑力可以忽略
C.电子带负电,α粒子所受电子的库仑力为引力
D.电子质量很小,对α粒子运动的影响很小
提示:
电子质量约为α粒子质量的1/7200左右,α粒子即便碰到电子,也就像飞行的子弹碰到一粒尘埃一样,运动方向不会明显改变,A选项错.对于B选项,电子的电量并不是很小,等于α粒子电量的1/2,况且原子内的电子并非一个,也就是说电子对α粒子库仑力并不小,关键是电子的质量很小,因而运动状态发生明显变化的应是电子而不应是α粒子,B选项错.至于C选项,不论是斥力还是引力,都能改变α粒子的运动方向,因此也不是忽略电子对α粒子影响的原因.因此本体正确选项为D.
例题2如图18-3所示,在垂直纸面向外的匀强磁场中,一个静止的镭核发生α衰变而成为氡核,那么氡核和α粒子在磁场中运动的径迹分别是
A.Ⅰ为氡核,Ⅱ为α粒子
B.Ⅱ为氡核,Ⅰ为α粒子
C.Ⅲ为氡核,Ⅳ为α粒子
D.Ⅳ为氡核,Ⅲ为α粒子
本题的功能是考查原子核的衰变、动量守恒定律及带电粒子在匀强磁场中的匀速圆周运动等知识的综合运用.由于镭核原来处于静止状态,根据动量守恒定律,衰变后的氡核和α粒子将获得大小相等、方向相反的动量,因此两者所受洛仑兹力方向相反.结合带电粒子在磁场中的运动规律可判断出氡核和α粒子的运动轨迹应为外切圆,这样就排除了A、B两选项.又根据洛仑兹力的计算式和牛顿定律可得到:
由于氡核和α粒子动量大小相等,但氡核的电量大于α粒子,故氡核的半径应小于α粒子的半径,所以本题的正确答案应为D.
①在一个匀强磁场中,一个原来静止的原子核U238由于放出一个α粒子而转变成另一原子核A,已知核A和α粒子在磁场中均做匀速圆周运动,求A核和α粒子做圆周运动的半径之比.
45∶1
②在一个匀强磁场中,一个原来静止碳14原子核释放一粒子在磁场中形成两个相内切的圆,圆的直径之比为7∶1,那么碳14的衰变方程应为下列核方程中的哪一个
A.
B.
C.
D.
D
例题31920年卢瑟福发现质子后曾预言:
可能有一种质量与质子相近的不带电的中性粒子存在,他把它叫做中子.1930年发现,在真空条件下用α射线轰击铍时,会产生一种看不见的、贯穿能力极强的不知名的射线.经研究发现这种不知名射线具有如下特点:
①在任意方向的磁场中均不发生偏转;
②这种射线的速度小于光速的十分之一;
③用它轰击含有氢核的物质,可以把氢核打出来;
用它轰击含有氮核的物质,可以把氮核打出来,并且被打出的氢核的最大速度VH和被打出的氮核的最大速度VN之比近似等于15∶2.若该射线中的粒子均具有相同的能量,与氢核和氮核碰前氢核和氮核均可看成静止且碰撞没有机械能损失,氢核与氮核质量之比为MH∶MN=1∶14.试根据上面给出的信息,通过分析计算说明上述不知名的射线即为卢瑟福所预言的中子.
本题主要考查两种能力:
①分析推理能力;
②灵活运用经典力学规律解决微观领域中的碰撞问题的能力.根据信息①可作出判断:
该射线不带电;
利用信息②可排除该射线为电磁波的可能性,这样就得出该射线应是由中性粒子组成的粒子流的结论.下面只须证明组成该射线的粒子的质量与质子的质量相等即可证实卢瑟福的预言.
设该粒子的质量为m,与氢核碰撞前速度为Vo,与氢核碰撞后速度为V1,根据题目中的假设,当该粒子与氢核碰撞时,可列出下列方程:
mV0=mV1+MHVH………………………………
(1)
………………………
(2)
联立
(1)和
(2)可解得:
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- XX 高考 物理 近代 知识 网络 复习 教案