201考前3个月（通用版）物理课件：知识专题12 波粒二象性 原子和原子核31张PPT

课件31张PPT。专题12　波粒二象性　原子和
原子核知识专题网络构建考题二　氢原子光谱与能级考题三　核反应与核能栏目索引考题一　光电效应与光子说考题一　光电效应与光子说1.爱因斯坦光电效应方程
Ek＝hν－W0.
2.用图象表示光电效应方程，如图1所示
(1)极限频率：图线与ν轴的交点的横坐标ν0.
(2)逸出功：图线与Ek交点的纵坐标的值W0.
(3)普朗克常量：图线的斜率k＝h.
3.处理光电效应问题的两条线索：光强和光的频率
(1)光强→光子数目多→发射光电子数多→光电流大
(2)光子频率高→光子能量大→产生光电子的最大初动能大知识精讲图1解析例1　爱因斯坦因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2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.当ν＞ν0时，会逸出光电子
C.Ekm与入射光强度成正比
D.图中直线的斜率与普朗克常量有关图2√典例剖析√解析　金属的逸出功是由金属自身决定的，与入射光频率ν无关，故A错误；
当ν＞ν0时会有光电子逸出，故B正确；
由光电效应方程Ekm＝hν－W0，知光电子的最大初动能Ekm与入射光的强度无关，故C错误；
由光电效应方程Ekm＝hν－W0，知h＝ ，故D正确.1.一光电管的阴极K用截止频率为ν的金属铯制成，光电管阳极A和阴极K之间的正向电压为U.用波长为λ的单色光射向阴极，产生了光电流.已知普朗克常量为h，电子电荷量为e，真空中的光速为c.求：
(1)金属铯的逸出功W0；
解析　由题知，金属铯的逸出功W0＝hν
答案　hν　解析答案[变式训练]123(2)光电子到达阳极的最大动能Ek.
解析　根据光电效应方程知，光电子的最大初动能123解析答案根据动能定理得：eU＝Ek－Ekm2.如图3所示电路可研究光电效应规律.图中标有A和K的为光电管，其中K为阴极，A为阳极.理想电流计可检测通过光电管的电流，理想电压表用来指示光电管两端的电压.现接通电源，用光子能量为10.5 eV的光照射阴极K，电流计中有示数；若将滑动变阻器的滑片P缓慢向右滑动，电流计的读数逐渐减小，当滑至某一位置时电流计的读数恰好为零，读出此时电压表
的示数为 6.0 V；现保持滑片P位置不变，光电管阴极材料
的逸出功为______，若增大入射光的强度，电流计的读数
_____(选填“为零”或“不为零”).123答案图3解析4.5 eV为零解析　由题知，当电流计的电流为0时，U＝6.0 V，则光电子的最大初动能为6.0 eV.由光电效应方程Ekm＝hν－W0，得W0＝hν－Ekm＝4.5 eV.光电子的最大初动能与入射光的强度无关，与入射光的频率有关，故增大入射光的强度，电流计的读数仍为零.1233.用同一实验装置如图4甲研究光电效应现象，分别用A、B、C三束光照射光电管阴极，得到光电管两端电压与相应的光电流的关系如图乙所示，其中A、C两束光照射时对应的遏止电压相同，均为Uc1，下列论述正确的是(　　)123图4A.B光束光子的能量最小
B.A、C两束光的波长相同，且比B光的波长长
C.三个光束中B光束照射时单位时间内产生的光电子数量最多
D.三个光束中B光束照射时光电管发出的光电子最大初动能最大
解析　当光电流为零时光电管两端的电压为截止电压，对应光的频率为截止频率，由eU截＝ ＝hν－W0知，入射光的频率越高，对应的截止电压U截越大，A光、C光的截止电压相等，故A光、C光的频率相等，它们的最大初动能也相等，而B光的频率最大，能量最大，故最大初动能也最大，对应的波长最小，故A、C错误，B、D正确.返回123√√解析考题二　氢原子光谱与能级知识精讲2.解决氢原子能级跃迁问题的四点技巧
(1)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.
(2)原子电离时，所吸收的能量可以大于或等于某一能级的绝对值.
(3)一群氢原子处于量子数为n的激发态时，可能辐射光子的种类N＝
.
(4)计算能级能量时应注意：因一般取无穷远处为零电势参考面，故各个能级的能量值均为负值.例2　如图5所示是氢原子的能级图，大量处于n＝4激发态的氢原子向低能级跃迁时，一共可以辐射出6种不同频率的光子，其中巴耳末系是指氢原子由高能级向n＝2能级跃迁时释放的光子，则(　　)
A.6种光子中有2种属于巴耳末系
B.6种光子中波长最长的是n＝4激发态跃迁到基态时
产生的
C.使n＝4能级的氢原子电离至少要0.85 eV的能量
D.在6种光子中，n＝4能级跃迁到n＝1能级释放的光子
康普顿效应最明显解析√典例剖析图5√√解析　巴耳末系是指氢原子由高能级向n＝2能级跃迁时释放的光子，大量处于n＝4激发态的氢原子向低能级跃迁时，可以从n＝4跃迁到n＝2，可以从n＝3跃迁到n＝2，可知产生的6种光子中有2种属于巴尔末系，故A正确；
从n＝4跃迁到基态时，辐射的光子能量最大，波长最短，故B错误；
n＝4能级，氢原子具有的能量为－0.85 eV，可知使n＝4能级的氢原子电离至少要0.85 eV的能量，故C正确；
在6种光子中，n＝4跃迁到n＝1能级，光子能量最大，康普顿效应最明显，故D正确.故选A、C、D.4.如图6所示为氢原子的四个能级，其中E1为基态，若一群氢原子A处于激发态E2，一群氢原子B处于激发态E3，B从E3跃迁到E2所发出的光波长为λ1，A从E2跃迁到E1所发出的光波长为λ2.已知普朗克常量为h，真空中光速为c，其中
两个能量差E3－E2＝___，若B从E3直接跃迁到E1所发出的光波长为______.解析答案45[变式训练]6图65.在探究光电效应的实验中，用光照射某种金属，测得该金属表面有光电子逸出的最大入射光波长为λ0.若用氢原子发出的光照射该金属，已知氢原子从能级3跃迁到能级2时发出的光可使该金属发生光电效应，但从能级4跃迁到能级3发出的光不能使该金属发生光电
效应.已知氢原子能级如图7所示，真空中的光速为c.
则下列说法正确的是(　　)456图7A.该金属的极限频率为
B.该金属的逸出功大于0.66 eV
C.当用氢原子从能级5跃迁到能级3发出的光照射该金属时，该金属一定
会发生光电效应
D.当用氢原子从其他能级跃迁到能级1发出的光照射该金属时，该金属
一定会发生光电效应456√√√解析解析　由题知该金属的极限频率为 ，故A正确；
由题知该金属的逸出功大于从能级4跃迁到能级3发出的光子能量，故该金属的逸出功大于0.66 eV，故B正确；
由题知从能级3跃迁到能级2时发出的光可使该金属发生光电效应，故该金属的逸出功小于1.89 eV，当用氢原子从能级5跃迁到能级3发出的光照射该金属时，该金属不一定会发生光电效应，故C错误；
当用氢原子从其他能级跃迁到能级1发出的光照射该金属时，发出的光子能量大于等于10.20 eV，则该金属一定会发生光电效应，故D正确.故选A、B、D.4566.如图8所示为氢原子光谱中的三条谱线，对这三条谱线的描述中正确的是(　　)
A.乙谱线光子能量最大
B.甲谱线是电子由基态向激发态跃迁发出的
C.丙谱线可能是电子在两个激发态间跃迁发出的
D.每条谱线对应核外电子绕核旋转的一条轨道，任一谱线的频率等于
电子做圆周运动的频率√解析返回456图8解析　根据E＝hν＝ ，故甲谱线光子能量最大，故A错误；
谱线是电子由激发态向基态跃迁发出的，而电子由基态向激发态跃迁需要吸收光子的，故B错误；
丙谱线可以是电子在两个激发态间跃迁发出的，故C正确；
电子跃迁时辐射的光子的频率等于能级差值，与电子绕核做圆周运动的频率无关，故D错误.故选C.返回456 考题三　核反应与核能知识精讲1.核反应方程的书写要求
(1)核反应过程一般不可逆，所以核反应方程中用“→”表示方向而不能用等号代替.
(2)核反应方程遵循质量数、电荷数守恒，但核反应前后的总质量会发生质量亏损且释放能量.
(3)核反应的生成物一定要以实验为基础，不能只依据两个守恒规律而凭空杜撰出生成物.典例剖析例3　静止的原子核X，自发发生反应X→Y＋Z，分裂成运动的新核Y和Z，同时产生一对彼此向相反方向运动的光子，光子的能量均为E.已知X、Y、Z的质量分别为m1、m2、m3，真空中的光速为c，求：
(1)反应放出的核能ΔE；
解析　由题知，质量亏损Δm＝m1－m2－m3
由爱因斯坦质能方程：ΔE＝Δmc2，
得：释放的核能ΔE＝(m1－m2－m3)c2
答案　(m1－m2－m3)c2　解析答案(2)新核Y的动能EkY.
解析　由动量守恒定律知，初状态总动量为零
则末状态两个新核的动量大小相等，方向相反，有：
m2v2＝m3v3解析答案由能量守恒得：新核Y的动能78[变式训练]9解析答案解析　由题意知，α衰变的衰变方程为：789根据动量守恒定律得：mαvα＝mThvTh ①
式中，mα和mTh分别为α粒子和Th核的质量，vα和vTh分别为α粒子和Th核的速度的大小，由题设条件知解析答案式中Ek＝4.27 MeV是α粒子与Th核的总动能789答案　0.07 MeV8.核裂变和核聚变的过程中能够放出巨大核能.核裂变中经常使用的 具有天然放射性，若 经过7次α衰变和m次β衰变，变成 ，则m＝___.核聚变中，最常见的反应就是一个氘核与一个氚核结合成一个氦核.已知氘核的比结合能是1.09 MeV；氚核的比结合能是2.78 MeV；氦核的比结合能是7.03 MeV，则氢核聚变的方程是_______________；一次氢核聚变释放出的能量是______MeV.789417.6解析答案78911 460返回解析答案