高三物理总复习指导-第十三章 近代物理知识

高三物理总复习指导-第十三章 近代物理知识内容摘要：

1、光世昌老师高中物理精品资源免费下载地址 、原子核、相对论简介一、知识目标内 容 要 求 说 明1普朗克能量子假说 黑体和黑体辐射 2光电效应 康普顿效应 3光的波粒二象性物质波 概率波 不确定性关系 4原子核式结构模型 5氢原子光谱 6原子的能级 7原子核的组成 8原子核的衰变半衰期 9放射性的应用与防护 放射性同位素 10核力与结合能质量亏损 11核反应方程 12重核裂变 核聚变 二、能力要求1理解光电效应中极限频率的概念，光电效应的瞬时性及其与光的电磁理论的矛盾理解光子说及其对光电效应的解释理解爱因斯坦光电效应方程并会用来解释简单的现象2了解光既具有波动性又具有粒子性了解光是一种概率波3知 2、道实物粒子和光子一样具有波粒二象性知道德布罗意波长和粒子动量的关系4知道 粒子散射实验，知道原子的核式结构模型的主要内容，理解模型提出的主要思想5理解能级的概念，氢原子发射与吸收光子的频率与能级差的关系6知道原子核的组成，知道核子和同位素的概念7了解天然放射现象及其规律，知道天然放射现象的原因是核的衰变知道三种射线的本质，以及如何利用磁场区分它们知道 衰变、衰变，知道衰变规律了解半衰期的概念8知道什么是放射性同位素了解放射性同位素的特点及应用9知道原子核的人工转变，知道核能的概念了解爱因斯坦的质能方程，知道质量亏损的概念会根据质能方程和质量亏损的概念计算核反应中释放的核能10知道重核的裂变和链 3、式反应知道什么是聚变知道核反应堆和核电站11了解聚变反应的特点，知道可控热核反应三、解题示例例1 氢原子的能级图如图所示，欲使一处于基态的氢原子释放出一个电子而变成氢离子，该氢原子需要吸收的能量至少是 ( )光世昌老师高中物理精品资源免费下载地址 使氢原子变成氢离子，是使氢原子由基态向高能级跃迁，需要吸收能量大小等于EE nE 1 0(13.6) 选项正确例 2 某核电站装机容量为 60 万 果 1g 铀 235 010J，并且假定产生的能量都变成了电能，那么，每年要消耗多少千克铀 235。 (一年按 365 天计算)解析：核电站每天的发电量为 W10 8243600J0 13J每年的发电量 W 4、 总 365W0 16J 而 1g 010J所以，每年消耗的铀的量为 m0 16J/010J0 5g0 2 如图所示，静止在匀强磁场中的 俘获一个速度为 0 4m/s 的中子63而发生核反应， n H 已知 速度为 0 4m/s，其方向跟中631034242子反应前的速度方向相同，求：(1) H 的速度是多大。 31(2)求粒子 H 和 轨道半径之比42(3)当粒子 转了 3 周时，粒子 H 旋转几周。 31解析：(1) 俘获 n 的过程，系统动量守恒，则 m m 每个核子质量为 m，则 m，m m，m H3m，得 0 3m/s，负号表示跟 方向相反(2) H 和 磁场中半径之比为3142 40: 5、2) H 和 周期之为 32: 粒子转 3 周时， H 转了 2 周31例 4 红宝石激光器发射的激光是不连续的一道道闪光，每道闪光称为一个光脉冲现有一发射功率为 10W 的红宝石激光器，011 s，所发光的波长为 朗克常量 h 034 Js求(1)激光器发射的激光的频率；(2)激光中每一个光子的能量；(3)激光中每一个光子的动量；(4)每个激光脉冲中含有的光子数分析：由于激光传播的速度 c0 8m/s，波长 07 m，根据波长、波速、频率之间的关系 v ，得所以激光器发射激光每一个光子的能量为E0 34 0140 19 m/ W0 10 n 0 8 个1)激光器发射的激光的频率为 0142) 6、激光器发射激光每一个光子的能量为 019 J；(3)每一个光子的动量为 028 kgm/s；(4)每个激光脉冲中含有的光子数为 08 个例 5 分别用波长为 和 的单色光照射同一金属板，发出的光子的最大初动能之43比为 12以 h 表示普朗克常量，c 表示真空中的光速，则此金属板的逸出功为 ( )A B C D4分析：光世昌老师高中物理精品资源免费下载地址 0 和波长、波速、频率之间的关系 可知，子的最大初动能 0由于波长为 和 的单色光照射同一金属板，发出的光子的最大初动能之比为4312，所以 0043)(2解得此金属板的逸出功 20解答：正确答案为选项 研究光电效应规律的实验装置如图所示， 7、以频率为 v 的光照射光电管阴极 K 时，有光电子产生由于光电管 K、A 间加的是反向电压，光电子从阴极 K 发出后将向 A 做减速运动光电流 i 由图中电流计 G 测出，反向电压 U 由电压表 V 测出当电流计的示数恰好为零时，电压表的示数称为遏止电压 下列表示光电效应实验规律的图象中，错误的是 ( )分析：根据光电效应实验规律可知，在反向电压 U 和频率 v 一定时，光强 I 越大，照射在金属表面的光子数越多，从金属表面逸出的电子数也越多，光电流 i 就越大，而且光电流 成正比选项 A 正确地描述了光电流 i 与光强 I 的关系；根据遏止电压的物理意义有 2001据爱因斯坦光电效应方程 2 8、世昌老师高中物理精品资源免费下载地址 显然，遏止电压 频率 v 的关系不是正比例关系选项 B 没有正确地描述遏止电压 频率 v 的关系；在光强和频率 v 一定时，反向电压 U 越大，光电流 i 越小，选项 C 正确地描述了光电流 i 与反向电压 U 的关系；当入射光频率大于截止频率时，无论入射光怎样微小，光电流几乎都在光照射的瞬间(小于 109 s)产生选项 D 的描述也是正确的解：正确答案为选项 2005 年 7 月欧洲向金星发射首枚探测器“金星快车” ，我国也将在 2020 年以前向火星发射探测器在太空探测中，动力问题是一个关键问题，现在研究出一种比较可行的方法是利用太阳帆推进器根据量子理 9、论，光子不但有动能，还有动量，其计算式为p ，其中 h 是普朗克常量， 是光子的波长既然光子有动量，那么光照到物体表面，光子被物体吸收或反射时，光都会对物体产生压强，这就是“光压” 一台二氧化碳气体激光器发出的激光功率为 000W，射出的光束的横截面积为S当它垂直照射到某一物体表面时，对该物体产生的光压最大是多少。 (不考虑其他任何力的影响且不计太阳光反射时频率的变化普朗克常量 h0 34 Js)分析与解答：由 EP 以及真空中光速 cv ，不难得出光子的能量和动量之光照射到物体表面时，光子和物体碰撞产生力的作用，力的大小可以通过动量定理进行求解，从而计算出光压当光子被物体完全反射时，产生的光 10、压最大设单位时间内激光器发出的光子数为 n，每个光子的能量为 E，动量为 激光器的功率为 P 功率 位时间内到达物体表面的光子总动量为p 总动量 nE/c P 功率 /单位时间内的动量改变量为p2p 总动量 2P 功率 /光束对物体表面的作用力为F2P 功率 /光束在物体表面引起的光压为 合练习1如右图所示，1、2、3、4 为玻尔理论中氢原子最低的四个能级处在 n4 能级的一群氢原子向低能级跃迁时，能发出若干种频率不同的光子，在这些光子中，波长最长的是( )光世昌老师高中物理精品资源免费下载地址 n4 跃迁到 n1 时辐射的光子Bn4 跃迁到 n3 时辐射的光子Cn2 跃迁到 n1 时辐射的光 11、子Dn3 跃迁到 n2 时辐射的光子2用一束单色光照射处于基态的一群氢原子，这些氢原子吸收光子后处于激发态，并能发射光子，现测得这些氢原子发射的光子频率仅有三种，分别为 v1、v 2 和 v1v 2v 3则入射光子的能量应为 ( )A B Ch(v 1v 2) D3下列四个方程中，表示衰变的是 ( )A U 1201C n n D H H 前，在居室装修中经常用到花岗岩、大理石等装修材料，这些岩石都不同程度地含有放射性元素，比如，有些含有铀、钍的花岗岩等岩石会释放出放射性惰性气体氡，而氡会发生放射性衰变，放出 、 射线，这些射线会导致细胞发生癌变及呼吸道等方面的疾病，根据有关放射性知识可知，下列说法正确的是 ( )A氡的半衰期为 ，若取 4 个氡原子核，经 后就只剩下一个原子核了B 衰变所释放的电子是原子核内的中子转化成质子和电子所产生的C 射线一般伴随着 或 射线产生，在这三种射线中， 射线的穿透能力最强，电离能力也最强D发生 衰变时，生成核与原来的原子核相比，中子数减少了 45某。