第十六章 原子結(jié)構(gòu)　波粒二象性　原子核-2026版大一輪高中物理（原卷版）

第十六章原子結(jié)構(gòu)波粒二象性原子核卷別/年份新課標(biāo)江西湖南黑吉遼海南浙江安徽湖北山東全國(guó)甲廣東河北202420242024202420242023202420232024202420242023202420242024黑體輻射、能量子、物質(zhì)波T4T2T1T10光電效應(yīng)T8T8T15玻爾理論、能級(jí)T10T1T1原子核的衰變、半衰期T4T5T1核反應(yīng)、核能T2T1T2T1試題情境生活實(shí)踐類(lèi)醫(yī)用放射性元素、霓虹燈、氖管、光譜儀、原子鐘、威耳遜云室、射線(xiàn)測(cè)厚儀、原子彈、反應(yīng)堆與核電站、太陽(yáng)、氫彈、環(huán)流器裝置等學(xué)習(xí)探索類(lèi)光電效應(yīng)現(xiàn)象、光的波粒二象性、原子的核式結(jié)構(gòu)模型、氫原子光譜、原子能級(jí)結(jié)構(gòu)、射線(xiàn)的危害與防護(hù)、原子核的結(jié)合能、核裂變和核聚變等考向預(yù)測(cè)高考對(duì)本章知識(shí)的考查主要有黑體輻射、能量子、光電效應(yīng)、玻爾理論、能級(jí)、原子核的衰變、核反應(yīng)和核能,均為選擇題,試題的難度較小第1講能量量子化光電效應(yīng)■目標(biāo)要求1.掌握黑體輻射的定義及其實(shí)驗(yàn)規(guī)律,理解能量量子化的意義。2.理解光電效應(yīng)現(xiàn)象及光電效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)規(guī)律,會(huì)利用光電效應(yīng)方程計(jì)算逸出功、截止頻率、最大初動(dòng)能等物理量。3.會(huì)分析光電效應(yīng)常見(jiàn)的三類(lèi)圖像?？键c(diǎn)1黑體及黑體輻射必|備|知|識(shí)1.熱輻射。(1)定義:周?chē)囊磺形矬w都在輻射電磁波,這種輻射與物體的有關(guān),所以叫熱輻射。

(2)特點(diǎn):熱輻射強(qiáng)度按波長(zhǎng)的分布情況隨物體溫度的不同而有所不同。2.黑體、黑體輻射的實(shí)驗(yàn)規(guī)律。(1)黑體:能夠完全吸收入射的各種波長(zhǎng)的電磁波而不發(fā)生的物體。

(2)黑體輻射的實(shí)驗(yàn)規(guī)律。①對(duì)于一般材料的物體,輻射電磁波的情況除與溫度有關(guān)外,還與材料的種類(lèi)及表面狀況有關(guān)。②黑體輻射電磁波的強(qiáng)度按波長(zhǎng)的分布只與黑體的有關(guān)。隨著溫度的升高,一方面,各種波長(zhǎng)的輻射強(qiáng)度都有增加;另一方面,輻射強(qiáng)度的極大值向波長(zhǎng)較短的方向移動(dòng),如圖所示。

3.能量子。(1)定義:普朗克認(rèn)為,當(dāng)帶電微粒輻射或吸收能量時(shí),只能輻射或吸收某個(gè)最小能量值ε的,這個(gè)不可再分的最小能量值ε叫作能量子。

(2)能量子大小:ε=,其中ν是帶電微粒吸收或輻射電磁波的頻率,h稱(chēng)為普朗克常量。h=6.626×10-34J·s(一般取h=6.63×10-34J·s)。

(1)黑體一定是黑色的()(2)隨著溫度的升高,黑體輻射電磁波強(qiáng)度的極大值向頻率較大的方向移動(dòng)()關(guān)|鍵|能|力【典例1】在能量量子化研究的歷程中,下列說(shuō)法正確的是()A.物質(zhì)發(fā)射(或吸收)能量時(shí),能量不是連續(xù)的,而是一份一份進(jìn)行的B.黑體既不反射電磁波,也不向外輻射電磁波C.能量子假說(shuō)中的能量子的能量ε=hν,ν為帶電微粒的運(yùn)動(dòng)速率,h為普朗克常量D.一切物體都在輻射電磁波,這種輻射與物體的溫度無(wú)關(guān)【典例2】(多選)(2023·海南卷)已知一個(gè)激光發(fā)射器功率為P,發(fā)射波長(zhǎng)為λ的光,光速為c,普朗克常量為h,則()A.光的頻率為cB.光子的能量為hC.光子的動(dòng)量為hD.在時(shí)間t內(nèi)激光器發(fā)射的光子數(shù)為Ptc考點(diǎn)2光電效應(yīng)的規(guī)律必|備|知|識(shí)1.光電效應(yīng)及其規(guī)律。(1)光電效應(yīng)現(xiàn)象。照射到金屬表面的光,能使金屬中的從表面逸出,這個(gè)現(xiàn)象稱(chēng)為光電效應(yīng),這種電子稱(chēng)為光電子。

(2)光電效應(yīng)規(guī)律。①每種金屬都有一個(gè)截止頻率νc,入射光的頻率必須大于或等于這個(gè)才能產(chǎn)生光電效應(yīng)。

②光電子的最大初動(dòng)能與入射光的強(qiáng)度無(wú)關(guān),只隨入射光頻率的增大而。

③光電效應(yīng)的發(fā)生幾乎是瞬時(shí)的,一般不超過(guò)10-9s。④當(dāng)入射光的頻率大于或等于截止頻率時(shí),在光的顏色不變的情況下,入射光越強(qiáng),飽和光電流越大,逸出的光電子數(shù)越多,逸出光電子的數(shù)目與入射光的強(qiáng)度成正比,飽和光電流的大小與入射光的強(qiáng)度成。

2.愛(ài)因斯坦光電效應(yīng)方程。(1)光電效應(yīng)方程。①表達(dá)式:Ek=。

②物理意義:金屬表面的電子吸收一個(gè)光子獲得的能量是hν,這些能量的一部分用來(lái)克服金屬的逸出功W0,剩下的表現(xiàn)為逸出后電子的。

(2)逸出功W0:電子從金屬中逸出所需做功的最小值,W0=hνc=hcλ(3)最大初動(dòng)能:發(fā)生光電效應(yīng)時(shí),金屬表面上的電子吸收光子后克服原子核的引力逸出時(shí)所具有的動(dòng)能的最大值。(1)光子和光電子都不是實(shí)物粒子()(2)只要入射光的強(qiáng)度足夠大,照射時(shí)間足夠長(zhǎng),就可以使金屬發(fā)生光電效應(yīng)()(3)光電子的最大初動(dòng)能與入射光子的頻率成正比()關(guān)|鍵|能|力1.與光電效應(yīng)有關(guān)的五組概念對(duì)比。(1)光子與光電子:光子指光在空間傳播時(shí)的每一份能量,光子不帶電;光電子是金屬表面受到光照射時(shí)發(fā)射出來(lái)的電子,其本質(zhì)是電子。光子是光電效應(yīng)的因,光電子是光電效應(yīng)的果。(2)光電子的初動(dòng)能與光電子的最大初動(dòng)能:光照射到金屬表面時(shí),電子吸收光子的全部能量,可能向各個(gè)方向運(yùn)動(dòng),需克服原子核和其他原子的阻礙而損失一部分能量,剩余部分為光電子的初動(dòng)能;只有金屬表面的電子直接向外飛出,只需克服原子核的引力做功的情況,光電子才具有最大初動(dòng)能。光電子的初動(dòng)能小于或等于光電子的最大初動(dòng)能。(3)光電流與飽和光電流:金屬板飛出的光電子到達(dá)陽(yáng)極,回路中便產(chǎn)生光電流,隨著所加正向電壓的增大,光電流趨于一個(gè)飽和值,這個(gè)飽和值是飽和光電流,在一定的光照條件下,飽和光電流與所加電壓大小無(wú)關(guān)。(4)入射光的強(qiáng)度與光子的能量:入射光的強(qiáng)度指單位時(shí)間內(nèi)照射到金屬表面單位面積上的總能量,即I=nhν,n是單位時(shí)間照射到單位面積上的光子數(shù)。(5)光的強(qiáng)度與飽和光電流:飽和光電流與入射光的強(qiáng)度成正比的規(guī)律是對(duì)頻率相同的光照射金屬產(chǎn)生光電效應(yīng)而言的,對(duì)于不同頻率的光,由于每個(gè)光子的能量不同,飽和光電流與入射光的強(qiáng)度之間沒(méi)有簡(jiǎn)單的正比關(guān)系。2.四點(diǎn)提醒。(1)能否發(fā)生光電效應(yīng),不取決于光的強(qiáng)度而取決于光的頻率。(2)光電效應(yīng)中的“光”不是特指可見(jiàn)光,也包括不可見(jiàn)光。(3)逸出功的大小由金屬本身決定,與入射光無(wú)關(guān)。(4)光電子不是光子,而是電子。3.三個(gè)關(guān)系式。(1)愛(ài)因斯坦光電效應(yīng)方程:Ek=hν-W0。(2)最大初動(dòng)能與遏止電壓的關(guān)系:Ek=eUc。(3)逸出功與截止頻率的關(guān)系W0=hνc。4.兩條對(duì)應(yīng)關(guān)系。(1)光強(qiáng)大(頻率一定時(shí))→光子數(shù)目多→發(fā)射光電子多→飽和光電流大。(2)光子頻率高→光子能量大→光電子的最大初動(dòng)能大?！镜淅?】(多選)(2024·黑吉遼卷)X射線(xiàn)光電子能譜儀是利用X光照射材料表面激發(fā)出光電子,并對(duì)光電子進(jìn)行分析的科研儀器,用某一頻率的X光照射某種金屬表面,逸出了光電子,若增加此X光的強(qiáng)度,則()A.該金屬的逸出功增大B.X光的光子能量不變C.逸出的光電子最大初動(dòng)能增大D.單位時(shí)間逸出的光電子增多【典例4】(2024·海南卷)利用如圖所示的裝置研究光電效應(yīng),閉合單刀雙擲開(kāi)關(guān)S接1,用頻率為ν1的光照射光電管,調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器,使電流表的示數(shù)剛好為0,此時(shí)電壓表的示數(shù)為U1,已知電子電荷量為e,普朗克常量為h,下列說(shuō)法正確的是()A.其他條件不變,增大光強(qiáng),電壓表示數(shù)增大B.改用比ν1更大頻率的光照射,調(diào)整電流表的示數(shù)為零,此時(shí)電壓表示數(shù)仍為U1C.其他條件不變,使開(kāi)關(guān)S接2,電流表示數(shù)仍為零D.光電管陰極材料的截止頻率νc=ν1-e考點(diǎn)3光電效應(yīng)的圖像關(guān)|鍵|能|力考向1最大初動(dòng)能Ek與入射光頻率ν的關(guān)系圖像(Ek-ν圖像)(1)對(duì)應(yīng)關(guān)系:Ek=hν-W0。(2)截止頻率(極限頻率):橫軸截距。(3)逸出功:縱軸截距的絕對(duì)值W0=|-E|=E。(4)普朗克常量:圖線(xiàn)的斜率k=h?！镜淅?】用如圖甲所示的裝置研究光電效應(yīng)現(xiàn)象。閉合開(kāi)關(guān)S,用頻率為ν的光照射光電管時(shí)發(fā)生了光電效應(yīng)。圖乙是該光電管發(fā)生光電效應(yīng)時(shí)光電子的最大初動(dòng)能Ek與入射光頻率ν的關(guān)系圖像,圖線(xiàn)與橫軸的交點(diǎn)坐標(biāo)為(a,0),與縱軸的交點(diǎn)坐標(biāo)為(0,-b),下列說(shuō)法正確的是()甲乙A.普朗克常量為h=aB.斷開(kāi)開(kāi)關(guān)S后,電流表G的示數(shù)不為零C.僅增加照射光的強(qiáng)度,光電子的最大初動(dòng)能將增大D.保持照射光強(qiáng)度不變,僅提高照射光頻率,電流表G的示數(shù)保持不變考向2遏止電壓Uc與入射光頻率ν的關(guān)系圖像(Uc-ν圖像)(1)對(duì)應(yīng)關(guān)系:Uc=heν-W(2)截止頻率νc:橫軸截距。(3)遏止電壓Uc:隨入射光頻率的增大而增大。(4)普朗克常量h:等于圖線(xiàn)的斜率與電子電荷量的乘積,即h=ke?！镜淅?】(2022·河北卷)如圖是密立根于1916年發(fā)表的鈉金屬光電效應(yīng)的遏止電壓Uc與入射光頻率ν的實(shí)驗(yàn)曲線(xiàn),該實(shí)驗(yàn)直接證明了愛(ài)因斯坦光電效應(yīng)方程,并且第一次利用光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)測(cè)定了普朗克常量h。由圖像可知()A.鈉的逸出功為hνcB.鈉的截止頻率為8.5×1014HzC.圖中直線(xiàn)的斜率為普朗克常量hD.遏止電壓Uc與入射光頻率ν成正比考向3光電流與電壓的關(guān)系圖像(I-U圖像)1.顏色相同、強(qiáng)度不同的光。(1)遏止電壓Uc:橫軸截距。(2)飽和光電流Im:光強(qiáng)越強(qiáng),飽和光電流越大。(3)最大初動(dòng)能:Ek=eUc。2.強(qiáng)度相同、顏色不同的光(以黃光和藍(lán)光為例)。(1)遏止電壓|Uc1|>|Uc2|,理由:ν藍(lán)>ν黃。(2)飽和光電流I黃>I藍(lán),理由:光強(qiáng)=光子個(gè)數(shù)×單個(gè)光子能量。(3)最大初動(dòng)能Ek1>Ek2,理由:Ek=eUc?！镜淅?】在光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)中,某同學(xué)用同一光電管在不同實(shí)驗(yàn)條件下得到了三條光電流與電壓之間的關(guān)系曲線(xiàn)(甲光、乙光、丙光),如圖所示。則下列說(shuō)法正確的是()A.甲光的頻率大于乙光的頻率B.乙光的波長(zhǎng)大于丙光的波長(zhǎng)C.乙光對(duì)應(yīng)的截止頻率大于丙光對(duì)應(yīng)的截止頻率D.甲光對(duì)應(yīng)的光電子最大初動(dòng)能大于丙光對(duì)應(yīng)的光電子最大初動(dòng)能把握高考微點(diǎn),實(shí)現(xiàn)素能提升完成P461微練54

第2講波粒二象性物質(zhì)波原子結(jié)構(gòu)玻爾理論■目標(biāo)要求1.理解波粒二象性的特征。2.了解實(shí)物粒子的波動(dòng)性,知道物質(zhì)波的概念。3.掌握原子的核式結(jié)構(gòu)及玻爾的原子理論,理解氫原子能級(jí)圖及原子受激躍遷條件?？键c(diǎn)1光的波粒二象性物質(zhì)波必|備|知|識(shí)1.光的波粒二象性。(1)光的干涉、衍射、偏振現(xiàn)象證明光具有性。

(2)光電效應(yīng)說(shuō)明光具有性。

(3)光既具有波動(dòng)性,又具有粒子性,稱(chēng)為光的性。

2.物質(zhì)波。(1)概率波:光的干涉現(xiàn)象是大量光子的運(yùn)動(dòng)遵循波動(dòng)規(guī)律的表現(xiàn),亮條紋是光子到達(dá)概率的地方,暗條紋是光子到達(dá)概率的地方,因此光波又叫概率波。

(2)物質(zhì)波:任何一個(gè)運(yùn)動(dòng)著的物體,小到微觀粒子大到宏觀物體都有一種波與它對(duì)應(yīng),其波長(zhǎng)λ=hp,p為運(yùn)動(dòng)物體的動(dòng)量,h(1)光的頻率越高,光的粒子性越明顯,就不具有波動(dòng)性了()(2)實(shí)物粒子也具有波動(dòng)性的一面()關(guān)|鍵|能|力1.從數(shù)量上看。個(gè)別光子的作用效果往往表現(xiàn)為粒子性;大量光子的作用效果往往表現(xiàn)為波動(dòng)性。2.從頻率上看。頻率越低波動(dòng)性越顯著,越容易看到光的干涉和衍射現(xiàn)象;頻率越高粒子性越顯著,貫穿本領(lǐng)越強(qiáng),越不容易看到光的干涉和衍射現(xiàn)象。3.從傳播與作用上看。光在傳播過(guò)程中往往表現(xiàn)出波動(dòng)性;在與物質(zhì)發(fā)生作用時(shí)往往表現(xiàn)出粒子性。4.波動(dòng)性與粒子性的統(tǒng)一。由光子的能量、光子的動(dòng)量表達(dá)式E=hν、p=hλ也可以看出,光的波動(dòng)性和粒子性并不矛盾,表示粒子性的能量和動(dòng)量的計(jì)算式中都含有描述波動(dòng)性的物理量——頻率ν和波長(zhǎng)λ【典例1】(2024·新課標(biāo)卷)三位科學(xué)家由于在發(fā)現(xiàn)和合成量子點(diǎn)方面的突出貢獻(xiàn),榮獲了2023年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)。不同尺寸的量子點(diǎn)會(huì)發(fā)出不同顏色的光。現(xiàn)有兩種量子點(diǎn)分別發(fā)出藍(lán)光和紅光,下列說(shuō)法正確的是()A.藍(lán)光光子的能量大于紅光光子的能量B.藍(lán)光光子的動(dòng)量小于紅光光子的動(dòng)量C.在玻璃中傳播時(shí),藍(lán)光的速度大于紅光的速度D.藍(lán)光在玻璃中傳播時(shí)的頻率小于它在空氣中傳播時(shí)的頻率【典例2】(多選)用極微弱的可見(jiàn)光做雙縫干涉實(shí)驗(yàn),隨著時(shí)間的延長(zhǎng),在屏上先后出現(xiàn)如圖甲、乙、丙所示的圖像,則()A.圖像甲表明光具有粒子性B.圖像丙表明光具有波動(dòng)性C.用紫外光觀察不到類(lèi)似的圖像D.實(shí)驗(yàn)表明光是一種概率波考點(diǎn)2電子的發(fā)現(xiàn)原子核式結(jié)構(gòu)模型必|備|知|識(shí)1.電子的發(fā)現(xiàn):英國(guó)物理學(xué)家發(fā)現(xiàn)了電子。

2.α粒子散射實(shí)驗(yàn):1909年,英國(guó)物理學(xué)家和他的助手進(jìn)行了用α粒子轟擊金箔的實(shí)驗(yàn),實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn),絕大多數(shù)α粒子穿過(guò)金箔后,基本上仍沿原來(lái)的方向前進(jìn),但有少數(shù)α粒子發(fā)生了大角度偏轉(zhuǎn),極少數(shù)偏轉(zhuǎn)的角度甚至大于90°,也就是說(shuō),它們幾乎被“撞了回來(lái)”。

3.原子的核式結(jié)構(gòu)模型:在原子中心有一個(gè)很小的核,原子全部的和幾乎全部都集中在核里,帶負(fù)電的在核外空間繞核旋轉(zhuǎn)。

(1)在α粒子散射實(shí)驗(yàn)中,少數(shù)α粒子發(fā)生大角度偏轉(zhuǎn)是由于它跟金原子中的電子發(fā)生了碰撞()(2)原子中絕大部分是空的,原子核很小()(3)原子核式結(jié)構(gòu)是盧瑟福在α粒子散射實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上提出的()關(guān)|鍵|能|力【典例3】下列說(shuō)法正確的是()A.電子的發(fā)現(xiàn)說(shuō)明了原子核內(nèi)部還有復(fù)雜結(jié)構(gòu)B.α粒子散射實(shí)驗(yàn)揭示了原子的核式結(jié)構(gòu)C.α粒子散射實(shí)驗(yàn)中絕大多數(shù)α粒子都發(fā)生了較大偏轉(zhuǎn)D.α粒子散射實(shí)驗(yàn)中有的α粒子發(fā)生較大偏轉(zhuǎn),是α粒子與原子核發(fā)生碰撞所致考點(diǎn)3玻爾原子理論能級(jí)躍遷必|備|知|識(shí)1.光譜:用光柵或棱鏡可以把物質(zhì)發(fā)出的光按波長(zhǎng)(頻率)展開(kāi),獲得光的波長(zhǎng)(頻率)和強(qiáng)度分布的記錄,即光譜。2.光譜分類(lèi)。3.氫原子光譜的實(shí)驗(yàn)規(guī)律:巴耳末系是氫光譜的譜線(xiàn),其波長(zhǎng)公式1λ=R∞122-1n2(n=3,4,5,…),R∞叫作里德伯常量,R∞4.光譜分析:利用每種原子都有自己的可以用來(lái)鑒別物質(zhì)和確定物質(zhì)的組成成分,且靈敏度很高。在發(fā)現(xiàn)和鑒別化學(xué)元素上有著重大的意義。

5.玻爾原子理論。(1)定態(tài):原子只能處于一系列的能量狀態(tài)中,在這些能量狀態(tài)中原子是的,電子雖然繞核運(yùn)動(dòng),但并不向外輻射能量。

(2)躍遷:原子從一種定態(tài)躍遷到另一種定態(tài)時(shí),它輻射或吸收一定頻率的光子,光子的能量由這兩個(gè)定態(tài)的能量差決定,即hν=Em-En(h是普朗克常量,h=6.63×10-34J·s)。(3)軌道:原子的不同能量狀態(tài)跟電子在不同的圓周軌道繞核運(yùn)動(dòng)相對(duì)應(yīng)。原子的定態(tài)是的,因此電子的可能軌道也是的。

6.氫原子的能級(jí)、能級(jí)公式。(1)氫原子的能級(jí)(能級(jí)圖如圖所示)。(2)氫原子的能級(jí)和軌道半徑。①氫原子的能級(jí)公式:En=1n2E1(n=1,2,3,…),其中E1為基態(tài)能量,其數(shù)值為E1=-13.②氫原子的半徑公式:rn=n2r1(n=1,2,3,…),其中r1為基態(tài)半徑,又稱(chēng)玻爾半徑,其數(shù)值為r1=0.53×10-10m。(1)處于基態(tài)的氫原子可以吸收能量為11eV的光子而躍遷到高能級(jí)()(2)氫原子吸收或輻射光子的頻率條件是hν=En-Em(n>m)()(3)氫原子各能級(jí)的能量指電子繞核運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能()關(guān)|鍵|能|力1.兩類(lèi)能級(jí)躍遷。(1)自發(fā)躍遷:高能級(jí)→低能級(jí),釋放能量,發(fā)射光子。光子的頻率ν=ΔEh=E(2)受激躍遷:低能級(jí)→高能級(jí),吸收能量。吸收光子的能量必須恰好等于能級(jí)差hν=ΔE。2.光譜線(xiàn)條數(shù)的確定方法。(1)一個(gè)氫原子躍遷發(fā)出可能的光譜線(xiàn)條數(shù)最多為n-1。(2)一群氫原子躍遷發(fā)出可能的光譜線(xiàn)條數(shù)N=Cn2=3.電離。(1)電離態(tài):n=∞,E=0。(2)電離能:指原子從基態(tài)或某一激發(fā)態(tài)躍遷到電離態(tài)所需要吸收的最小能量。例如:氫原子從基態(tài)→電離態(tài),吸收能量E吸=0-(-13.6eV)=13.6eV。(3)若吸收能量足夠大,克服電離能后,獲得自由的電子還具有動(dòng)能?！镜淅?】(2025·合肥模擬)1885年瑞士科學(xué)家巴耳末對(duì)氫原子可見(jiàn)光區(qū)的譜線(xiàn)做了分析,總結(jié)出其波長(zhǎng)公式1λ=R∞122-1n2(n=3,4,5,…),稱(chēng)為巴爾末系。1906年,賴(lài)曼發(fā)現(xiàn)了氫原子紫外區(qū)的賴(lài)曼系譜線(xiàn),其波長(zhǎng)滿(mǎn)足公式:1λ=R∞1-1n2(n=2,3,4,5,A.5∶36 B.5∶27 C.3∶4 D.1∶4【典例5】(2024·浙江卷)玻爾氫原子電子軌道示意圖如圖所示,處于n=3能級(jí)的原子向低能級(jí)躍遷,會(huì)產(chǎn)生三種頻率為ν31、ν32、ν21的光,下標(biāo)數(shù)字表示相應(yīng)的能級(jí)。已知普朗克常量為h,光速為c。下列說(shuō)法正確的是()A.頻率為ν31的光,其動(dòng)量為EB.頻率為ν31和ν21的兩種光分別射入同一光電效應(yīng)裝置,均產(chǎn)生光電子,其最大初動(dòng)能之差為hν32C.頻率為ν31和ν21的兩種光分別射入雙縫間距為d,雙縫到屏的距離為L(zhǎng)的干涉裝置,產(chǎn)生的干涉條紋間距之差為L(zhǎng)cD.若原子n=3躍遷至n=4能級(jí),入射光的頻率ν34>E把握高考微點(diǎn),實(shí)現(xiàn)素能提升完成P463微練55

第3講原子核■目標(biāo)要求1.了解天然放射現(xiàn)象及三種射線(xiàn)的性質(zhì)。2.了解原子核的衰變,掌握半衰期的概念,并會(huì)進(jìn)行有關(guān)計(jì)算。3.了解四種核反應(yīng)類(lèi)型,能根據(jù)質(zhì)量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒書(shū)寫(xiě)核反應(yīng)方程。4.認(rèn)識(shí)原子核的結(jié)合能與比結(jié)合能,能進(jìn)行有關(guān)核能的計(jì)算?？键c(diǎn)1原子核的衰變半衰期必|備|知|識(shí)1.原子核的組成:原子核是由和組成的,原子核的電荷數(shù)等于核內(nèi)的。

2.天然放射現(xiàn)象:放射性元素自發(fā)地發(fā)出射線(xiàn)的現(xiàn)象,首先由發(fā)現(xiàn)。天然放射現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn),說(shuō)明具有復(fù)雜的結(jié)構(gòu)。

3.三種射線(xiàn)的比較。名稱(chēng)構(gòu)成符號(hào)電荷量質(zhì)量電離能力貫穿本領(lǐng)α射線(xiàn)核

2+2e4u最

最

β射線(xiàn)

-1-e11837較強(qiáng)較強(qiáng)γ射線(xiàn)光子γ00最

最

4.原子核的衰變。(1)衰變:原子核自發(fā)地放出α粒子或β粒子,變成另一種原子核的變化稱(chēng)為原子核的衰變。(2)α衰變、β衰變。衰變類(lèi)型α衰變?chǔ)滤プ兯プ兎匠蘘AXZA衰變實(shí)質(zhì)2個(gè)質(zhì)子和2個(gè)中子結(jié)合成一個(gè)整體射出中子轉(zhuǎn)化為質(zhì)子和電子211H+2001n衰變規(guī)律電荷數(shù)守恒、質(zhì)量數(shù)守恒(3)γ射線(xiàn):γ射線(xiàn)經(jīng)常是伴隨著α衰變或β衰變同時(shí)產(chǎn)生的。5.半衰期。(1)公式:N余=N原12tτ,m余=m(2)影響因素:放射性元素衰變的快慢是由決定的,跟原子所處的外部條件(如溫度、壓強(qiáng))或化學(xué)狀態(tài)(如單質(zhì)、化合物)(填“有關(guān)”或“無(wú)關(guān)”)。

6.放射性同位素的應(yīng)用與防護(hù)。(1)放射性同位素:有天然放射性同位素和人工放射性同位素兩類(lèi),放射性同位素的化學(xué)性質(zhì)(填“相同”或“不同”)。

(2)應(yīng)用:消除靜電、工業(yè)探傷、作示蹤原子等。(3)防護(hù):防止放射性對(duì)人體組織的傷害。(1)三種射線(xiàn)按穿透能力由強(qiáng)到弱的排列順序是γ射線(xiàn)、β射線(xiàn)、α射線(xiàn)()(2)β衰變中的電子來(lái)源于原子核外電子()(3)發(fā)生β衰變時(shí),新核的電荷數(shù)不變()關(guān)|鍵|能|力考向1原子核的衰變【典例1】(2025·九江模擬)碘131是碘元素的人工放射性同位素，醫(yī)學(xué)上常用碘131(53131I)標(biāo)記的玫瑰紅鈉鹽和馬尿酸鈉作為肝、膽和腎等檢查的掃描顯像劑，其發(fā)生衰變的方程為53131Im131X+-1A.碘131發(fā)生的是β衰變B.碘131的原子核內(nèi)中子數(shù)比X粒子的原子核內(nèi)中子數(shù)少一個(gè)C.碘131在玫瑰紅鈉鹽和馬尿酸鈉中的半衰期可能不相同D.碘131原子核內(nèi)有68個(gè)中子考向2半衰期【典例2】(2025·廣州模擬))鉍是一種金屬元素，元素符號(hào)為Bi，原子序數(shù)為83，位于元素周期表第六周期VA族，在現(xiàn)代消防、電氣、工業(yè)、醫(yī)療等領(lǐng)域有廣泛的用途。一個(gè)鉍210核(83210Bi)放出一個(gè)β粒子后衰變成一個(gè)釙核(84210Po)，并伴隨產(chǎn)生了γ射線(xiàn)。已知t=0時(shí)刻有質(zhì)量為m的鉍210核，t1時(shí)刻測(cè)得剩余23m沒(méi)有衰變，t2時(shí)刻測(cè)得剩余16m沒(méi)有衰變，A.3t12 C.t2-t1 D.t考點(diǎn)2核反應(yīng)及核反應(yīng)類(lèi)型關(guān)|鍵|能|力1.核反應(yīng)的四種類(lèi)型。類(lèi)型可控性核反應(yīng)方程典例衰變?chǔ)了プ冏园l(fā)92238U→90234Tβ衰變自發(fā)90234Th人工轉(zhuǎn)變?nèi)斯た刂?14N+24He(盧瑟福發(fā)現(xiàn)質(zhì)子)24He+49Be(查德威克發(fā)現(xiàn)中子)1327Al+24H約里奧·居里夫婦發(fā)現(xiàn)放射性同位素,同時(shí)發(fā)現(xiàn)正電子1530P重核裂變比較容易進(jìn)行人工控制92235U+01n→56144Ba92235U+01n輕核聚變很難控制12H+13H→24H2.核反應(yīng)方程式的書(shū)寫(xiě)規(guī)范。(1)熟記常見(jiàn)基本粒子的符號(hào),是正確書(shū)寫(xiě)核反應(yīng)方程的基礎(chǔ)。如質(zhì)子(11H)、中子(01n)、α粒子(24He)、β粒子(-10e)、正電子(10e)(2)掌握核反應(yīng)遵循的規(guī)律,是正確書(shū)寫(xiě)核反應(yīng)方程或判斷某個(gè)核反應(yīng)方程是否正確的依據(jù)。由于核反應(yīng)不可逆,所以書(shū)寫(xiě)核反應(yīng)方程式時(shí)只能用“”表示反應(yīng)方向。(3)核反應(yīng)過(guò)程中質(zhì)量數(shù)守恒,電荷數(shù)守恒。注意:質(zhì)量數(shù)守恒不是質(zhì)量守恒,核反應(yīng)過(guò)程中伴隨著能量的釋放,反應(yīng)前后質(zhì)量會(huì)變化,一般質(zhì)量會(huì)虧損?！镜淅?】(2024·廣東卷)我國(guó)正在建設(shè)的大科學(xué)裝置——“強(qiáng)流重離子加速器”,其科學(xué)目標(biāo)之一是探尋神秘的“119號(hào)”元素,科學(xué)家嘗試使用核反應(yīng)Y+95243Am→119AX+201n產(chǎn)生該元素。關(guān)于原子核YA.Y為2658Fe，B.Y為2658Fe，C.Y為2454Cr，D.Y為2454Cr，【典例4】(多選)能源是社會(huì)發(fā)展的基礎(chǔ),發(fā)展核能是解決能源問(wèn)題的途徑之一。下列釋放核能的反應(yīng)方程,表述正確的有()A.13H+12H→B.13H+12H→2C.92235U+01n→56D.92235U+01n→54140Xe

考點(diǎn)3質(zhì)量虧損及核能的計(jì)算必|備|知|識(shí)1.核力:原子核內(nèi)部,核子間所特有的相互作用力。2.結(jié)合能:原子核是核子憑借結(jié)合在一起構(gòu)成的,要把它們分開(kāi)需要的能量,叫作原子的結(jié)合能,也叫核能。

3.比結(jié)合能:原子核的結(jié)合能與之比,叫作比結(jié)合能,也叫平均結(jié)合能。比結(jié)合能越,原子核中核子結(jié)合得越牢固,原子核越穩(wěn)定。

4.核子在結(jié)合成原子核時(shí)出現(xiàn)質(zhì)量虧損Δm,其對(duì)應(yīng)的能量ΔE=。原子核分解成核子時(shí)要吸收一定的能量,相應(yīng)的質(zhì)量增加Δm,吸收的能量為ΔE=。

(1)核力就是庫(kù)侖力()(2)原子核的結(jié)合能越大,原子核越穩(wěn)定()(3)核反應(yīng)中,出現(xiàn)質(zhì)量虧損,一定有核能產(chǎn)生()關(guān)|鍵|能|力核能的計(jì)算方法。(1)根據(jù)ΔE=Δmc2計(jì)算,計(jì)算時(shí)Δm的單位是“kg”,c的單位是“m/s”,ΔE的單位是“J”。(2)根據(jù)ΔE=Δm×931.5MeV計(jì)算。因1原子質(zhì)量單位(u)相當(dāng)于931.5MeV的能量,所以計(jì)算時(shí)Δm的單位是“u”,ΔE的單位是“MeV”。(3)根據(jù)核子比結(jié)合能來(lái)計(jì)算核能:原子核的結(jié)合能=核子比結(jié)合能×核子數(shù)?！镜淅?】(多選)(2025·臺(tái)州模擬)有研究發(fā)現(xiàn)中子n衰變后可轉(zhuǎn)化成質(zhì)子p和電子e,同時(shí)放出質(zhì)量可視為零的反中微子ve。已知中子質(zhì)量mn=939.57MeV/c2,質(zhì)子質(zhì)量mp=938.27MeV/c2,電子質(zhì)量me=0.51MeV/c2,c為光速,不考慮粒子之間的相互作用及中子的初動(dòng)能。若質(zhì)子的動(dòng)量p=3×10-8MeV·s·m-1。關(guān)于中子的衰變,下列說(shuō)法正確的是(A.強(qiáng)相互作用是中子衰變成質(zhì)子和電子的原因B.中子衰變的核反應(yīng)式為01n→1C.質(zhì)子和電子的動(dòng)量大小相等,方向相反D.電子和反中微子的總動(dòng)能約為0.747MeV【典例6】(2024·浙江卷)已知氘核質(zhì)量為2.0141u,氚核質(zhì)量為3.0161u,氦核質(zhì)量為4.0026u,中子質(zhì)量為1.0087u,阿伏加德羅常數(shù)NA取6.0×1023mol-1,氘核摩爾質(zhì)量為2g·mol-1,1u相當(dāng)于931.5MeV。關(guān)于氘與氚聚變成氦,下列說(shuō)法正確的是()A.核反應(yīng)方程式為12H+13HB.氘核的比結(jié)合能比氦核的大C.氘核與氚核的間距達(dá)到10-10m就能發(fā)生核聚變D.4g氘完全參與聚變釋放出能量的數(shù)量級(jí)為1025MeV審題指導(dǎo)序號(hào)信息讀取信息加工1氘與氚聚變成氦核反應(yīng)中質(zhì)量數(shù)守恒、電荷數(shù)守恒2已知氘核、氚核、氦核及中子質(zhì)量質(zhì)量虧損3氘核與氚核的間距達(dá)到10-10m就能發(fā)生核聚變判斷核聚變發(fā)生的條件失分剖析只重視核聚變發(fā)生的宏觀條件,不熟悉微觀條件把握高考微點(diǎn),實(shí)現(xiàn)素能提升完成P465微練56

附錄:高中物理常用公式集萃直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)平均速度定義式:v=Δx平均速率定義式:v=Δs加速度定義式:a=Δv基本公式速度公式:v=v0+at位移公式:x=v0t+12at重要推論速度—位移關(guān)系式:v2-v02平均速度等于中間時(shí)刻的瞬時(shí)速度:v=vt2位移差公式:Δx=aT21T末、2T末、3T末…瞬時(shí)速度之比為1∶2∶3∶…∶n初速度為零的勻加速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)1T內(nèi)、2T內(nèi)、3T內(nèi)…位移之比為1∶22∶32∶…∶n2第1個(gè)T內(nèi)、第2個(gè)T內(nèi)、第3個(gè)T內(nèi)…位移之比為1∶3∶5∶…∶(2n-1)x、2x、3x…位置處的速度之比為1∶2∶3∶…∶nx、2x、3x…位移內(nèi)的時(shí)間之比為1∶2∶3∶…∶n通過(guò)連續(xù)相等的位移所用時(shí)間之比為1∶(2-1)∶(3-2)∶…∶(n-n-1)速度公式:v=gt自由落體運(yùn)動(dòng)是初速度為0、加速度為g的勻變速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)位移公式:x=12gt速度—位移關(guān)系式:v2=2gh

續(xù)表速度公式:v=v0-gt以豎直向上的方向?yàn)檎较蛭灰乒?x=v0t-12gt速度—位移關(guān)系式:v2-v02相互作用重力G=mgg為重力加速度,一般取9.8m/s2或10m/s2胡克定律F=kxk為勁度系數(shù),x為形變量滑動(dòng)摩擦力F=μFNμ為動(dòng)摩擦因數(shù),無(wú)單位牛頓運(yùn)動(dòng)定律牛頓第二定律F=ma牛頓第三定律F=-F'曲線(xiàn)運(yùn)動(dòng)平拋運(yùn)動(dòng)水平方向?yàn)閯蛩僦本€(xiàn)運(yùn)動(dòng):vx=v0,x=v0t采用“化曲為直”的方法解決平拋運(yùn)動(dòng)豎直方向?yàn)樽杂陕潴w運(yùn)動(dòng):vy=gt,y=12gt圓周運(yùn)動(dòng)概念定義式:v=ΔsΔt、ω=計(jì)算式:v=2πrT、ω=2πT、v=向心加速度an=v2r=ω向心力Fn=ma=mv2r=mω2r=

萬(wàn)有引力與宇宙航行開(kāi)普勒第三定律a3TG=6.67×10-11N·m2/kg2萬(wàn)有引力定律F=Gm天體或衛(wèi)星的運(yùn)動(dòng)規(guī)律GMmr2=mv2r=mω2機(jī)械能及其守恒定律功W=Flcosαα是F與l的夾角功率定義式:P=W用于計(jì)算平均功率計(jì)算式:P=Fvcosα①α是F與v的夾角②可計(jì)算平均功率,也可計(jì)算瞬時(shí)功率動(dòng)能Ek=12mv標(biāo)量重力勢(shì)能Ep=mgh與零勢(shì)能面的選取有關(guān)動(dòng)能定理W總=12mv22-W總為合外力的功或各外力的總功機(jī)械能守恒定律E1=E2或Ek1+Ep1=Ek2+Ep2守恒條件:系統(tǒng)內(nèi)只有重力或彈力做功能量守恒定律ΔE增=ΔE減動(dòng)量及動(dòng)量守恒定律動(dòng)量p=mv矢量沖量I=FΔt動(dòng)量定理FΔt=mv'-mv矢量式動(dòng)量守恒定律m1v1+m2v2=m1v1'+m2v2'適用條件:系統(tǒng)不受外力或所受合外力為零

機(jī)械振動(dòng)和機(jī)械波簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的回復(fù)力F=-kx“-”表示F與x反向簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的表達(dá)式y(tǒng)=Asin(ωt+φ0)ωt+φ0為相位,φ0為初相單擺周期公式T=2πl(wèi)l為單擺的擺長(zhǎng),不是擺線(xiàn)長(zhǎng)波長(zhǎng)、波速、周期(頻率)的關(guān)系v=λf=λ適用于一切波靜電場(chǎng)庫(kù)侖定律F=kq適用條件:①真空中;②點(diǎn)電荷電場(chǎng)強(qiáng)度E=F定義式,適用于任何電場(chǎng)E=kQ只適用于點(diǎn)電荷產(chǎn)生的電場(chǎng)E=U只適用于勻強(qiáng)電場(chǎng),d為沿電場(chǎng)線(xiàn)方向兩點(diǎn)間距離電場(chǎng)力F=qE①若為正電荷,F與E方向相同;②若為負(fù)電荷,F與E方向相反電勢(shì)和電勢(shì)能φ=E電勢(shì)與電勢(shì)能與電勢(shì)零點(diǎn)的選取有關(guān)電勢(shì)差UAB=φA-φB=W電勢(shì)差與電勢(shì)零點(diǎn)的選取無(wú)關(guān)電容C=Q定義式,適用任何電容器C=ε決定式,只適用于平行板電容器電路與電能電流I=Q定義式,適用于任何電路I=nqSv微觀