高考物理二輪復(fù)習(xí) 專題19 近代物理課件.ppt

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1 專題19近代物理 考點(diǎn)70光電效應(yīng)波粒二象性 考點(diǎn)71原子結(jié)構(gòu)氫原子光譜分析 考點(diǎn)72天然放射現(xiàn)象核反應(yīng)核能 2 1 光電效應(yīng)現(xiàn)象中的幾個概念 1 光電效應(yīng) 在光的照射下金屬發(fā)射電子的現(xiàn)象叫做光電效應(yīng) 發(fā)射出來的電子叫做光電子 2 極限頻率 能使某種金屬發(fā)生光電效應(yīng)的最小頻率叫做該種金屬的極限頻率 3 逸出功 電子從金屬中逸出所需做功的最小值叫做該金屬的逸出功 4 遏止電壓 使光電流減小到零的反向電壓稱為遏止電壓 5 光子說 在空間傳播的光不是連續(xù)的 而是一份一份的 每一份叫做一個光量子 簡稱光子 光子的能量E h 2 光電效應(yīng)方程 Ek h W0 Ek為光電子的最大初動能 為入射光的頻率 W0為金屬的逸出功 考點(diǎn)70光電效應(yīng)波粒二象性 3 考法1對光電效應(yīng)相關(guān)知識點(diǎn)的考查 光電效應(yīng)是證明光具有粒子性的一個典型現(xiàn)象 愛因斯坦的光量子理論成功地解釋了光電效應(yīng)現(xiàn)象及其規(guī)律 在高考中 光電效應(yīng)是高考的熱點(diǎn) 縱觀近幾年的高考 對光電效應(yīng)的考查 幾乎涵蓋了課本中提到的所有現(xiàn)象和規(guī)律 包括對課本中插圖的考查 解決這類問題需要掌握光電效應(yīng)現(xiàn)象及其規(guī)律 理解光電效應(yīng)曲線 熟練應(yīng)用光電效應(yīng)方程求解有關(guān)問題 考點(diǎn)70光電效應(yīng)波粒二象性 4 1 對光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)規(guī)律的考查 1 任何一種金屬 都有一個極限頻率 入射光的頻率必須大于這個極限頻率 才能產(chǎn)生光電效應(yīng) 低于這個頻率的光不能產(chǎn)生光電效應(yīng) 所以判斷光電效應(yīng)是否發(fā)生應(yīng)該比較題目中給出的入射光頻率和對應(yīng)金屬的極限頻率的大小 2 光電子的最大初動能與入射光的強(qiáng)度無關(guān) 只隨著入射光頻率的增大而增大 3 入射光照射到金屬上時 光電子的發(fā)射幾乎是瞬時的 一般不超過10 9s 4 當(dāng)入射光的頻率大于極限頻率時 光電流的強(qiáng)度與入射光的強(qiáng)度成正比 考點(diǎn)70光電效應(yīng)波粒二象性 5 2 對愛因斯坦光電效應(yīng)方程的考查在光電效應(yīng)中 金屬中的電子吸收一個光子獲得的能量是h 這些能量的一部分用來克服金屬的逸出功W0 剩下的表現(xiàn)為逸出后的電子的初動能 方程Ek h W0 式中W0為金屬的逸出功 Ek為電子的最大初動能 若金屬極限頻率為 0 則金屬的逸出功W0 h 0 愛因斯坦光電效應(yīng)方程能解釋光電效應(yīng)現(xiàn)象規(guī)律 考點(diǎn)70光電效應(yīng)波粒二象性 6 考點(diǎn)70光電效應(yīng)波粒二象性 7 3 光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)光電效應(yīng)是一個實(shí)驗(yàn)規(guī)律 利用光電管可作出光電流I與電壓U的關(guān)系曲線 從金屬板飛出的光電子到達(dá)陽極 回路中便產(chǎn)生光電流 如圖所示電路 隨著所加正向電壓的增大 光電流趨于一個飽和值 這個飽和值就是飽和光電流 返回專題首頁 考點(diǎn)70光電效應(yīng)波粒二象性 8 考點(diǎn)71原子結(jié)構(gòu)氫原子光譜分析 1 盧瑟福的核式結(jié)構(gòu)學(xué)說 在原子的中心有一個很小的核 叫原子核 原子的全部正電荷和幾乎全部質(zhì)量都集中在原子核里 帶負(fù)電的電子在核外空間繞核旋轉(zhuǎn) 2 玻爾理論 三點(diǎn)假設(shè) 1 電子繞核運(yùn)行的可能軌道是不連續(xù)的 各可能軌道的半徑rn r1 n2 n 1 2 3 基態(tài)軌道半徑為r1 2 原子只能處于一系列不連續(xù)的 穩(wěn)定的能量狀態(tài) 定態(tài) 其總能量En 包括動能和電勢能 與基態(tài)總能量的關(guān)系為En E1 n2 n 1 2 3 9 3 原子在兩個定態(tài)之間躍遷時 將輻射 或吸收 一定頻率的光子 光子的能量為h E初 E末 若E初 E末輻射光子 若E初 E末吸收光子 3 氫原子的能級圖 原子在各個定態(tài)時的能量值稱為原子的能級 它對應(yīng)電子在各條可能軌道上運(yùn)動時的能量En 包括動能和勢能 En E1 n2 n 1 2 3 E1代表電子在第一條可能軌道上運(yùn)動時的能量 E1 13 6eV 如圖為氫原子能級示意圖的一部分 考點(diǎn)71原子結(jié)構(gòu)氫原子光譜分析 10 考法2原子結(jié)構(gòu)氫原子光譜分析 原子結(jié)構(gòu)模型和玻爾理論是研究原子物理的基礎(chǔ) 每年高考都會考查此方面的內(nèi)容 試題難度不大 主要是直接考查考生的記憶和理解能力 題目涉及對物理學(xué)史 原子的核式結(jié)構(gòu)理論 粒子散射實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)結(jié)論的認(rèn)識等知識 其中氫原子的能級和躍遷問題是高考對原子物理考查的重點(diǎn) 解決該部分問題時要掌握以下要點(diǎn) 方法和技巧 1 原子的核式結(jié)構(gòu)學(xué)說及對 粒子散射現(xiàn)象的解釋 1 粒子散射實(shí)驗(yàn) 用 粒子轟擊金箔 絕大多數(shù) 粒子穿過金箔后仍沿原來方向前進(jìn) 少數(shù)粒子卻發(fā)生了較大的偏轉(zhuǎn) 極少數(shù)粒子偏轉(zhuǎn)角度超過了90 有的甚至被彈回 偏轉(zhuǎn)角度幾乎達(dá)到180 考點(diǎn)71原子結(jié)構(gòu)氫原子光譜分析 11 2 核式結(jié)構(gòu)學(xué)說對散射現(xiàn)象的解釋 由于原子的全部正電荷都集中在原子核里 當(dāng) 粒子與核十分接近時 會受到很大的庫侖斥力而發(fā)生大角度偏轉(zhuǎn) 但因?yàn)樵觾?nèi)部大部分是空的 核又很小 所以 粒子穿過原子時靠近核的機(jī)會很小 絕大多數(shù) 粒子離核較遠(yuǎn) 受到的庫侖斥力小 基本上沿直線前進(jìn) 極少數(shù) 粒子離核較近 發(fā)生大角度偏轉(zhuǎn) 2 氫原子的能級躍遷問題 1 氫原子能量 氫原子在各個不同的能量狀態(tài)對應(yīng)不同的電子軌道 電子繞核做圓周運(yùn)動的動能和系統(tǒng)的電勢能之和即為原子的能量 即En Ekn Epn 電子繞核做圓周運(yùn)動由庫侖力提供向心力 考點(diǎn)71原子結(jié)構(gòu)氫原子光譜分析 12 電子的動能 系統(tǒng)的電勢能變化根據(jù)庫侖力做功來判斷 靠近核 庫侖力對電子做正功 系統(tǒng)電勢能減小 遠(yuǎn)離核 庫侖力對電子做負(fù)功 系統(tǒng)電勢能增大 2 氫原子在躍遷時輻射或吸收光子的頻率或波長的計算 首先由能級的高低或軌道半徑的大小確定是吸收還是放出光子 然后由玻爾理論Em En h 或Em En 求頻率 或波長 3 輻射的光譜條數(shù) 一個氫原子核外只有一個電子 在一次躍遷時只能輻射或吸收一個光子 因而只能輻射或吸收某一特定頻率的光譜 一個氫原子處于量子數(shù)為n的激發(fā)態(tài)時 可輻射的光譜條數(shù)為N n 1 而一群氫原子處于量子數(shù)為n的激發(fā)態(tài)時 由于向各個低能級躍遷的可能性均存在 因此可輻射的光譜條數(shù)為 考點(diǎn)71原子結(jié)構(gòu)氫原子光譜分析 13 4 吸收能量的選擇性用光子激發(fā)引起原子躍遷跟用電子碰撞引起原子躍遷不同 若是在光子的激發(fā)下引起原子的躍遷 則要求光子的能量必須等于原子的某兩個能級的能量差 能量不等于兩能級的能量差的光子不能被原子吸收而使其發(fā)生躍遷 若是在電子的碰撞下引起原子的躍遷 則要求電子的能量必須大于或等于原子的某兩個能級的能量差 大于該能量差的剩余部分保留為電子的動能 若要使氫原子電離 只要光子能量大于或等于電離能即可 大于電離能的部分 成為逸出電子的初動能 返回專題首頁 考點(diǎn)71原子結(jié)構(gòu)氫原子光譜分析 14 考點(diǎn)72天然放射現(xiàn)象核反應(yīng)核能 1 四種核反應(yīng) 1 衰變 放射性元素的原子核自發(fā)放出某種粒子后變成新的原子核的變化 衰變 衰變 2 原子核的人工轉(zhuǎn)變 原子核在其他粒子的轟擊下產(chǎn)生新原子核的過程叫人工轉(zhuǎn)變核反應(yīng) 3 裂變 一個重核分裂成兩個中等質(zhì)量的核的反應(yīng)過程叫裂變 4 聚變 兩個輕核結(jié)合成質(zhì)量較大的核的過程叫核的聚變 15 2 半衰期放射性元素的原子核有半數(shù)發(fā)生衰變所需要的時間 用T表示 即 t表示經(jīng)歷的時間 半衰期由核內(nèi)部本身因素決定 跟原子所處的物理狀態(tài)或化學(xué)狀態(tài)無關(guān) 3 質(zhì)能方程 1 一定的質(zhì)量m總是跟一定的能量對應(yīng) 即E mc2 2 核子在結(jié)合成原子核時的總質(zhì)量減少了 相應(yīng)的總能量也要減少 根據(jù)能量守恒定律 減少的這部分能量不會憑空消失 它要在核子結(jié)合過程中釋放出去 E mc2 考點(diǎn)72天然放射現(xiàn)象核反應(yīng)核能 16 原子物理包括兩大部分內(nèi)容 原子結(jié)構(gòu)和原子核 前者研究原子核外電子的分布及躍遷規(guī)律 后者研究核的組成及其變化規(guī)律 這部分內(nèi)容是高考命題熱點(diǎn) 高考題目幾乎每年都有 多以選擇題形式出現(xiàn) 解決該部分問題時要掌握以下要點(diǎn) 方法和技巧 考法3天然放射現(xiàn)象 三種射線的成分和性質(zhì) 考點(diǎn)72天然放射現(xiàn)象核反應(yīng)核能 17 考法4核反應(yīng)類型及核反應(yīng)方程的書寫 1 四種核反應(yīng)類型的區(qū)分與典例 考點(diǎn)72天然放射現(xiàn)象核反應(yīng)核能 18 考點(diǎn)72天然放射現(xiàn)象核反應(yīng)核能 19 2 書寫核反應(yīng)方程注意事項(xiàng) 1 必須遵守電荷數(shù)守恒和質(zhì)量數(shù)守恒規(guī)律 有的核反應(yīng)方程還要考慮能量守恒定律 例如裂變和聚變方程常含能量項(xiàng) 2 方程中的箭頭 表示核反應(yīng)進(jìn)行的方向 不要把箭頭寫成等號 3 寫核反應(yīng)方程必須有實(shí)驗(yàn)依據(jù) 決不能毫無根據(jù)地編造 3 確定衰變次數(shù)的方法因?yàn)?衰變對質(zhì)量數(shù)無影響 先由質(zhì)量數(shù)的改變確定 衰變的次數(shù) 然后再根據(jù)衰變規(guī)律確定 衰變的次數(shù) 考點(diǎn)72天然放射現(xiàn)象核反應(yīng)核能 20 考法5對質(zhì)能方程的理解和應(yīng)用 1 應(yīng)用質(zhì)能方程解題的流程圖 考點(diǎn)72天然放射現(xiàn)象核反應(yīng)核能 21 2 對質(zhì)能方程的理解 1 物體的質(zhì)量包括靜止質(zhì)量和運(yùn)動質(zhì)量 質(zhì)量虧損指的是靜止質(zhì)量的減少 減少的靜止質(zhì)量轉(zhuǎn)化為和輻射能量有關(guān)的運(yùn)動質(zhì)量 2 質(zhì)量虧損并不是這部分質(zhì)量消失或轉(zhuǎn)變?yōu)槟芰?只是靜止質(zhì)量的減少 3 在核反應(yīng)中仍然遵循質(zhì)量守恒定律和能量守恒定律 4 質(zhì)量只是物體具有能量多少及能量轉(zhuǎn)變多少的一種量度 3 原子質(zhì)量單位 在原子核物理學(xué)中 核子與核的質(zhì)量通常都是用原子質(zhì)量單位 u 表示 1u 1 660566 10 27kg 而核能通常用兆電子伏表示 按質(zhì)能方程可以求出1u的質(zhì)量虧損所釋放的能量為 E mc2 931 5MeV 考點(diǎn)72天然放射現(xiàn)象核反應(yīng)核能 22 返回專題首頁 考點(diǎn)72天然放射現(xiàn)象核反應(yīng)核能