1、1近代物理初步专题突破【考点定位】作为选择题和填空题，本考点的涉及面广，选项可能涉及近代物理学史，波尔模型，光电效应和原子核结构，而填空题可能涉及衰变、核反应方程的书写、光电效应的极限频率和最大初动能等，既是备考的重点也是命题的热门选项。考点一、波粒二象性1量子论：普朗克认为物质的辐射能量并不是无限可分的，其最小的、不可分的能量单元即“能量子”或称“量子”，也就是说组成能量的单元是量子。每一份电磁波的能量h物质的辐射能量不是连续的，而是以量子的整数倍跳跃式变化的1905 年，爱因斯坦奖量子概念推广到光的传播中，提出了光量子论。即： h. 其中 是电磁波的频率，h 为普朗克恒量：h=6.6310
2、 34 sJ2黑体和黑体辐射：任何物体在任何温度下都要发射各种波长的电磁波，并且其辐射能量的大小及辐射能量按波长的分布都与温度有关；随着温度的升高，黑体的辐射强度都有增加；随着温度的升高，辐射强度的极大值向波长较短方向移动。23光电效应：在光的照射下，金属中的电子从表面逸出，发射出来的电子就叫光电子，任何一种金属都有一个极限频率，入射光的频率必须大于这个极限频率才能发生光电效应，低于极限频率的光不能发生光电效应。光电子的最大初动能与入射光的强度无关，光随入射光频率的增大而增大。大于极限频率的光照射金属时，光电流强度（反映单位时间发射出的光电子数的多少），与入射光强度成正比。金属受到光照，光电子
3、的发射一般不超过 109 秒。波动说认为：光的能量即光的强度是由光波的振幅决定的与光的频率无关。所以波动说对解释上述实验规律中的条都遇到困难考点二、原子结构1汤姆生原子结构模型：1897 年英国物理学家汤姆生发现了电子，从而打破了原子不可再分的观念，揭示出原子也有复杂的结构。汤姆生的原子模型：1903 年汤姆生设想原子是一个带电小球，它的正电荷均匀分布在整个球体内，而带负电的电子镶嵌在正电荷中。2原子核式结构模型：实验结构图如下，实验现象：a. 绝大多数粒子穿过金箔后，仍沿原来方向运动，不发生偏转。b. 有少数粒子发生较大角度的偏转 c. 有极少数粒子的偏转角超过了 90，有的几乎达到 180
4、，即被反向弹回。结论 否定了汤姆生原子结构模型，提出核式结构模型即在原子中心存在一个很小的核，称为原子核，原子核集中了原子所有正电荷和几乎全部的质量，带负电荷的电子在核外空间绕核旋转。3波尔的原子机构模型：原子核式结构模型与经典电磁理论的矛盾（两方面）。a电子绕核作圆周运动是加速运动，按照经典理论，加速运动的电荷，要不断地向周围发射电磁波，电子的能量就要不断减少，最后电子要落到原子核上，这与原子通常是稳定的事实相3矛盾。b电子绕核旋转时辐射电磁波的频率应等于电子绕核旋转的频率，随着旋转轨道的连续变小，电子辐射的电磁波的频率也应是连续变化，因此按照这种推理原子光谱应是连续光谱，这种原子光谱是线状
5、光谱事实相矛盾。上述两个矛盾说明，经典电磁理论已不适用原子系统，玻尔从光谱学成就得到启发，利用普朗克的能量量了化的概念，提了三个假设：定态假设：原子只能处于一系列不连续的能量状态中，在这些状态中原子是稳定的，电子虽然做加速运动，但并不向外在辐射能量，这些状态叫定态。跃迁假设：原子从一个定态（设能量为 Em）跃迁到另一定态（设能量为 En）时，它辐射成吸收一定频率的光子，光子的能量由这两个定态的能量差决定，即 hv=E m En轨道量子化假设，原子的不同能量状态，跟电子不同的运行轨道相对应。原子的能量不连续因而电子可能轨道的分布也是不连续的。总结：能级：各个状态的能量值。基态即能量值最低的状态，
6、距离原子核最近的运行轨道。氢原子能级公式 12nE考点三、原子核结构1天然放射现象：1896 年法国物理学，贝克勒耳发现放射现象。从而揭示出原子核也有复杂的结构。放射性射线的成分有三种性质射线种类 射线组成电离作用 贯穿能力射线 氦核组成的粒子流 很强 很弱4射线 高速电子流 较强 较强射线 高频光子 很弱 很强2原子核衰变和半衰期：衰变过程中电荷数和质量数守恒。衰变类型 衰变方程 衰变规律衰变 HeYXMZ42新核 42质 量 数 减 少电 荷 数 减 少衰变 Z01新核 质 量 数 不 变电 荷 数 增 加衰变的实质： eHn0110， 辐射伴随着 衰变和 衰变产生半衰期：放射性元素的原子
7、核的半数发生衰变所需要的时间，称该元素的半衰期。放射性元素衰变的快慢是由核内部自身因素决定的，跟原子所处的化学状态和外部条件没有关系。31934 年，约里奥居里夫妇发现经过 粒子轰击的铝片中含有放射性磷 P3015，即： nPAlHe103527144核反应方程：卢瑟福用 粒子轰击氦核打出质子： HOeN1784217 贝克勒耳和居里夫人发现天然放射现象： 衰变： HeThU4239028 衰变： Pa14 查德威克用 粒子轰击铍核打出中子： nCHeB102649 居里夫人发现正电子： eSiPnAl0134015527轻核聚变： Hn210 5重核裂变： nKrBanUSXe1089361
8、45023595重核裂变 核聚变 释放核能的途径裂变和聚变裂变反应：裂变：重核在一定条件下转变成两个中等质量的核的反应，叫做原子核的裂变反应。例如： nKrBanU10893614502359链式反应：在裂变反应用产生的中子，再被其他铀核浮获使反应继续下去。链式反应的条件： 临界体积，极高的温度. U2359裂变时平均每个核子放能约 200Mev 能量1kg 2全部裂变放出的能量相当于 2800 吨煤完全燃烧放出能量！聚变反应：聚变反应：轻的原子核聚合成较重的原子核的反应，称为聚变反应。例如： MeV6.17042312nHe一个氘核与一个氚核结合成一个氦核时（同时放出一个中子），释放出 17
9、.6MeV 的能量，平均每个核子放出的能量 3MeV 以上。比列变反应中平均每个核子放出的能量大 34倍。聚变反应的条件；几百万摄氏度的高温。【例题演练】1下列几种说法中有一种是错误的，它是（ ）A大如太阳、地球等这些宏观的运动物体也具有波动性，这种波是物质波 B光子与物质微粒发生相互作用时，不仅遵循能量守恒，还遵循动量守恒 6C光子与光电子是同一种粒子，它们对应的波也都是概率波 D核力是一种强相互作用力，热核反应中库仑力做功与核力做功相比能忽略【答案】C2 U 的衰变有多种途径，其中一种途径是先衰变成 Bi，然后可以经一次衰变变成23892 21083X（ X 代表某种元素），也可以经一次衰
10、变变成 Ti，最后都衰变变成 Pb，衰变路210a b81 20682径如右图所示，下列说法中正确的是（ ）A过程是 衰变，过程是 衰变；过程是 衰变，过程是 衰变B过程是 衰变，过程是 衰变；过程是 衰变，过程是 衰变C过程是 衰变，过程是 衰变；过程是 衰变，过程是 衰变D过程是 衰变，过程是 衰变；过程是 衰变，过程是 衰变【答案】B3（多选）关于近代物理学的下列说法正确的是（ ）A由玻尔理论可知，氢原子的核外电子由较高能级跃迁到较低能级 时，要释放一定频率的光子，同时电子的动能增大，电势能减小B对于同一种金属来说，其极限频率恒定，与入射光的频率及光的强度均无关C卢瑟福通过 粒子散射实验
11、提出了原子核内部由核子构成D 23490Th核发生 衰变时，新核与原来的原子核相比，中子数不变，质量数不变【答案】AB4【2017新课标卷】大科学工程“人造太阳”主要是将氘核聚变反应释放的能量用来发电。氘核聚变反应方程是231120Hen。已知21H的质量为 2.013 6 u，32He的质量为 3.015 0 u， n的质量为 1.008 7 u，1 u=931 MeV/ c2。氘核聚变反应中释放的核7能约为（ ）A3.7 MeV B3.3 MeV C2.7 MeV D0.93 MeV【答案】B5【2017天津卷】我国自主研发制造的国际热核聚变核心部件在国际上率先通过权威机构认证，这是我国对
12、国际热核聚变项目的重大贡献。下列核反应方程中属于聚变反应的是（ ）A2341120HenB1417728NHeOC47312150elPD3514919205630UnBaKrn【答案】A6【2017江苏卷】（多选）原子核的比结合能曲线如图所示，根据该曲线，下列判断中正确的有（ ）A42He核的结合能约为 14 MeVB42核比63Li核更稳定C两个 1核结合成42e核时释放能量D2359U核中核子的平均结合能比8936Kr核中的大8【答案】BC7【2017新课标卷】（多选）在光电效应实验中，分别用频率为 a、 b的单色光a、 b 照射到同种金属上，测得相应的遏止电压分别为 Ua和 Ub、光电
13、子的最大初动能分别为 Eka和 Ekb。 h 为普朗克常量。下列说法正确的是（ ）A若 a b，则一定有 Ua b，则一定有 EkaEkbC若 Ua b，则一定有 h aEkah bEkb【答案】BC8【2017北京卷】2017 年年初，我国研制的“大连光源”极紫外自由电子激光装置，发出了波长在 100 nm（1 nm=10 9 m）附近连续可调的世界上最强的极紫外激光脉冲。大连光源因其光子的能量大、密度高，可在能源利用、光刻技术、雾霾治理等领域的研究中发挥重要作用。一个处于极紫外波段的光子所具有的能量可以电离一个分子，但又不会把分子打碎。据此判断，能够电离一个分子的能量约为（取普朗克常量 h=6.61034 Js，真空光速c=3108 m/s）（ ）A10 21 J B10 18 J C10 15 J D10 12 J【答案】B
