三维设计高考物理二轮复习课件广东专版第一部分专题原子物理市公开课一等奖百校联赛特等奖课件.pptx

专题十一原子物理专题十一原子物理抓抓基基础础探探技技法法研研考考向向提提能能力力第1页备考方向要明了备考方向要明了主要问题主要问题原子结构；原子结构；原子核；原子核；波粒二象性波粒二象性主要考点主要考点氢原子能级结构、能级公式；原子核组成、放射性、原子核衰变、半衰期；核力、核反应方程；裂变反应和聚变反应、裂变反应堆；光电效应主要策略主要策略复习时注意相关概念、规律了解记忆，知道光电效应、放射性、核反应等简单应用第2页第3页第4页一、玻尔理论及氢原子能级一、玻尔理论及氢原子能级1玻尔理论玻尔理论(1)定态：能量不连续，电子绕核运动不向外辐射能量，原定态：能量不连续，电子绕核运动不向外辐射能量，原子处于稳定状态。子处于稳定状态。EnE1/n2(n1,2,3)，E113.6 eV。(2)跃迁：原子从一个定态跃迁到另一个定态时，吸收或辐跃迁：原子从一个定态跃迁到另一个定态时，吸收或辐射光子能量为射光子能量为hE初初E末末。(3)轨道：原子不一样能量状态跟电子沿不一样半径绕核运动轨道：原子不一样能量状态跟电子沿不一样半径绕核运动相对应，半径是不连续。相对应，半径是不连续。第5页2氢原子能级氢原子能级图图111第6页 每个氢原子每次跃迁能吸收或辐射一个特定频率光子。每个氢原子每次跃迁能吸收或辐射一个特定频率光子。吸收能量时，假如光子能量足够大，则吸收后原子发生电离；吸收能量时，假如光子能量足够大，则吸收后原子发生电离；假如光子能量满足量子化条件，则刚好全部吸收；假如光子假如光子能量满足量子化条件，则刚好全部吸收；假如光子能量吸收后不足以产生跃迁或电离，则这种光子不会被吸收。能量吸收后不足以产生跃迁或电离，则这种光子不会被吸收。第7页二、三种射线性质比较二、三种射线性质比较名称名称本质本质电荷量电荷量质量质量速度速度电离电离作用作用穿透本事射线射线氦核氦核(He)2e4 u约约最强最强最最弱弱，用用纸纸能挡住能挡住射线射线电子电子(e)eu约约较弱较弱较强，能穿透几毫米厚铝板射线射线光子光子00c最弱最弱最强，能穿透几厘米厚铅板4 42 2 0 0-1-1第8页三、光电效应及光电效应方程三、光电效应及光电效应方程1光电效应试验规律光电效应试验规律(1)任何一个金属都有一个极限频率，入射光频率必须大任何一个金属都有一个极限频率，入射光频率必须大于这个频率，才能产生光电效应。于这个频率，才能产生光电效应。(2)光电子最大初动能与入射光强度无关，只随入射光光电子最大初动能与入射光强度无关，只随入射光频率增大而增大。频率增大而增大。(3)入射光照射到金属板上时，光电子发射几乎是瞬时，入射光照射到金属板上时，光电子发射几乎是瞬时，普通不会超出普通不会超出109 s。(4)当入射光频率大于极限频率时，光电流强度与入射当入射光频率大于极限频率时，光电流强度与入射光强度成正比。光强度成正比。第9页第10页第11页(1)依据爱因斯坦质能方程，用核子结合成原子核时质量依据爱因斯坦质能方程，用核子结合成原子核时质量亏损亏损(m)千克数乘以真空中光速千克数乘以真空中光速(c3108 m/s)平方，即：平方，即：Emc2(焦耳焦耳)。(2)依据依据1原子质量单位原子质量单位(u)相当于相当于931.5兆电子伏兆电子伏(MeV)能量，能量，用核子结合成原子核时质量亏损原子质量单位乘以用核子结合成原子核时质量亏损原子质量单位乘以931.5 MeV，即，即Em931.5 MeV。第12页(3)计算核能时注意以下两点：计算核能时注意以下两点：应用应用Emc2求核能时，要注意题目中给定核反应前求核能时，要注意题目中给定核反应前后各粒子质量单位及题目结果要求单位。后各粒子质量单位及题目结果要求单位。假如核反应过程中释放核能以粒子动能形式存在，则要假如核反应过程中释放核能以粒子动能形式存在，则要应用动量守恒和能量守恒定律求解应用动量守恒和能量守恒定律求解第13页第14页ABC D第15页答案：答案：D第16页1.光电子光电子在光电效应中，被光从金属中在光电效应中，被光从金属中“打打”出电子。出电子。2光电流光电流光电子形成电流。光电子形成电流。3饱和光电流饱和光电流在一定频率与强度光照射下最大光电流，不再随电压升高而在一定频率与强度光照射下最大光电流，不再随电压升高而增大。增大。所以解光电效应习题时，应注意明确是光电流还是饱和光电所以解光电效应习题时，应注意明确是光电流还是饱和光电流。流。第17页第18页5掌握两条线索，明确各概念间对应关系掌握两条线索，明确各概念间对应关系第19页由上图可知两条线索：一是光频率线，二是光强度线。两条由上图可知两条线索：一是光频率线，二是光强度线。两条对应关系是：对应关系是：(1)光强光强光子数目多光子数目多发射光电子多发射光电子多光电流大。光电流大。(2)光子频率高光子频率高光子能量大光子能量大产生光电子最大初动产生光电子最大初动能大。能大。第20页2双选双选(广东高考广东高考)光电效应试验中，以下表述正确光电效应试验中，以下表述正确是是 ()A光照时间越长光电流越大光照时间越长光电流越大B入射光足够强就能够有光电流入射光足够强就能够有光电流C遏止电压与入射光频率相关遏止电压与入射光频率相关D入射光频率大于极限频率才能产生光电子入射光频率大于极限频率才能产生光电子第21页解析：解析：光电流大小与光照时间无关，光电流大小与光照时间无关，A项错误；假如入项错误；假如入射光频率小于金属极限频率，入射光再强也不会发生射光频率小于金属极限频率，入射光再强也不会发生光电效应，光电效应，B项错误；遏止电压项错误；遏止电压Uc，满足，满足eUchh0，从，从表示式可知，遏止电压与入射光频率相关，表示式可知，遏止电压与入射光频率相关，C项正确；只有项正确；只有当入射光频率大于极限频率，才会有光电子逸出，当入射光频率大于极限频率，才会有光电子逸出，D项正确。项正确。答案：答案：CD第22页第23页命题视角命题视角1图图112第24页第25页答案答案(1)6种种(2)6.151014Hz(3)见规范解题见规范解题第26页命题视角命题视角2图图113氢原子能级如图氢原子能级如图113所表示，所表示，已知可见光光子能量范围已知可见光光子能量范围约为约为1.62 eV3.11 eV，则：，则：(1)若用任意频率紫外线若用任意频率紫外线照射处于照射处于n3能级氢原子，能级氢原子，氢原子能否电离？氢原子能否电离？(2)大量氢原子从高能级向大量氢原子从高能级向n能级跃迁时，发出光含有显著热效应，则能级跃迁时，发出光含有显著热效应，则n最少等于多少？最少等于多少？(3)在能级图上画出大量处于在能级图上画出大量处于n4能级氢原子向低能级跃迁时发出可能能级氢原子向低能级跃迁时发出可能光谱线。光谱线。第27页自主尝试自主尝试(1)可见光能量范围为可见光能量范围为1.62 eV3.11 eV，紫外线光子能量一定大于紫外线光子能量一定大于3.11 eV，而处于而处于n3激发态氢原子发生电离激发态氢原子发生电离需要能量大于等于需要能量大于等于1.51 eV，所以，所以任意频率紫外线均可使任意频率紫外线均可使n3激发激发态氢原子电离。态氢原子电离。(2)发出光含有显著热效应，其光子能量发出光含有显著热效应，其光子能量E1.62 eV，由能级图可知，由能级图可知，n3，即，即n最少等于最少等于3。(3)大量氢原子从大量氢原子从n4能级跃迁时可能发出能级跃迁时可能发出C6种光子，其谱线如图种光子，其谱线如图所表示。所表示。答案答案(1)能电离能电离(2)3(3)图见自主尝试图见自主尝试第28页冲关锦囊冲关锦囊(1)原子在各能级间跃迁时，所吸收或辐射光子能量只原子在各能级间跃迁时，所吸收或辐射光子能量只能等于两能级间能级差。能等于两能级间能级差。原子电离时所吸收光子能量大于或等于原子所处能级能原子电离时所吸收光子能量大于或等于原子所处能级能量绝对值，即量绝对值，即EEEn。(2)计算氢原子能级跃迁放出或吸收光子频率和波长时，计算氢原子能级跃迁放出或吸收光子频率和波长时，要注意能级能量值均为负值，且单位均为要注意能级能量值均为负值，且单位均为“eV”，计算时，计算时必须换算为必须换算为“J”。第29页命题视角命题视角1 设太阳内部连续不停地发生着设太阳内部连续不停地发生着4个质子聚变为个质子聚变为1个氦核放出个氦核放出2个个正电子热核反应，这个核反应释放大量能量就是太阳能源。已知正电子热核反应，这个核反应释放大量能量就是太阳能源。已知mp1.007 276 u，mHe4.002 603 u，me0.000 548 u。(1)写出这个核反应方程。写出这个核反应方程。(2)这一核反应释放能量有多少焦。这一核反应释放能量有多少焦。(3)若太阳向空间辐射总功率为若太阳向空间辐射总功率为3.81026 W，则太阳质量每秒，则太阳质量每秒 钟将降低多少千克？钟将降低多少千克？第30页第31页第32页自主尝试自主尝试衰变各类有衰变各类有和和衰变两类，衰变中放出粒子是衰变两类，衰变中放出粒子是氦核或电子而不会是质子或中子，故氦核或电子而不会是质子或中子，故A、D错误，或从质量错误，或从质量数守恒可知数守恒可知X1、X4质量数分别是质量数分别是138、132，故全心全意不，故全心全意不会是会是131I和和137Cs衰变。衰变。由质量数守恒和电荷数守恒可知由质量数守恒和电荷数守恒可知X2、X3分别是分别是I、Cs，而，而中子数等于质量数与核电荷数差值，故他们中子数分别为中子数等于质量数与核电荷数差值，故他们中子数分别为78、82。答案答案BC788213755第33页冲关锦囊冲关锦囊 核能计算时要注意单位对应，核能计算时要注意单位对应，m用千克，则用千克，则E用焦耳用焦耳作单位，作单位，m用用u作单位，则作单位，则E用电子伏作单位，且记用电子伏作单位，且记1 u对对应应931.5 MeV。假如。假如m用用u作单位，最终要求作单位，最终要求E用用“J”单位，单位，这时要注意对最终结果换算单位。这时要注意对最终结果换算单位。第34页命题视角命题视角1 (1)研究光电效应电路如图研究光电效应电路如图114所表示。用频率相同、强度不所表示。用频率相同、强度不同光分别照射密封真空管钠同光分别照射密封真空管钠极板极板(阴极阴极K)，钠极板发射出，钠极板发射出光电子被阳极光电子被阳极A吸收，在电路中形成光电流。以下光电流吸收，在电路中形成光电流。以下光电流I与与A、K之间电压之间电压UAK关系图像中，正确是关系图像中，正确是_。图图114第35页图图115(2)钠金属中电子吸收光子能量，从金属表面逸出，这就是光电子。钠金属中电子吸收光子能量，从金属表面逸出，这就是光电子。光电子从金属表面逸出过程中，其动量大小光电子从金属表面逸出过程中，其动量大小_(选填选填“增大增大”、“减小减小”或或“不变不变”)，原因是，原因是_。(3)已知氢原子处于第一、第二激发态能级分别为已知氢原子处于第一、第二激发态能级分别为3.4 eV和和1.51 eV，金属钠截止频率为，金属钠截止频率为5.531014 Hz，普朗克常量，普朗克常量h6.631034 Js。请经过计算判断，氢原子从第二激发态跃迁到第一激发。请经过计算判断，氢原子从第二激发态跃迁到第一激发态过程中发出光照射金属钠板，能否发生光电效应。态过程中发出光照射金属钠板，能否发生光电效应。第36页第37页(3)氢原子从第二激发态跃迁到第一激发态过程中，放出光氢原子从第二激发态跃迁到第一激发态过程中，放出光子能量为子能量为EE3E2，带入数据得，带入数据得E1.89 eV，金属钠逸出，金属钠逸出功功W0h0，带入数据得，带入数据得W03.2 eV，因为，因为EW0，所以不，所以不能发生光电效应。能发生光电效应。答案答案(1)C(2)减小光电子从金属表面逸出过程中要减小光电子从金属表面逸出过程中要受到金属表面层中力妨碍作用受到金属表面层中力妨碍作用(或需要克服逸出功或需要克服逸出功)(3)见规范解题见规范解题第38页命题视角命题视角2 双选双选如图如图116所表示光电管所表示光电管试验中，发觉用一定频率试验中，发觉用一定频率A单色光单色光照射光电管时，电流表指针会发生照射光电管时，电流表指针会发生偏转，而用另一频率偏转，而用另一频率B单色光照单色光照射时不发生光电效应，那么射时不发生光电效应，那么()图图116AA光频率大于光频率大于B光频率光频率BB光频率大于光频率大于A光频率光频率C用用A光照射光电管时流过电流计光照射光电管时流过电流计G电流方向是电流方向是a流向流向bD用用A光照射光电管时流过电流计光照射光电管时流过电流计G电流方向是电流方向是b流向流向a第39页自主尝试自主尝试依据光电效应条件可知，依据光电效应条件可知，A光频率高于极限频光频率高于极限频率率0。B光频率小于极限频率光频率小于极限频率0，故，故A光频率大于光频率大于B光频率；光频率；光电管工作时光电子从阴极光电管工作时光电子从阴极(右侧右侧)飞向阳极飞向阳极(左侧左侧)，由此可，由此可知，电路中电流为知，电路中电流为ab。故选。故选AC。第40页冲关锦囊冲关锦囊 处理光电效应规律及光电效应方程应用这类问题时应注处理光电效应规律及光电效应方程应用这类问题时应注意几个方面：意几个方面：(1)了解光电效应四个试验规律。了解光电效应四个试验规律。(2)决定光电子初动能大小是入射光频率，决定光电流决定光电子初动能大小是入射光频率，决定光电流大小是光强大小。大小是光强大小。(3)由光电效应发射出光电子由一极抵达另一极，是电路由光电效应发射出光电子由一极抵达另一极，是电路中产生光电流条件。中产生光电流条件。(4)搞清加在光电管两极间电压对光电子起到了加速作用，搞清加在光电管两极间电压对光电子起到了加速作用，还是减速作用。还是减速作用。第41页点击下列图进入点击下列图进入第42页