2024届一轮复习新人教版 第十五章第1讲 原子结构和波粒二象性 学案.docx

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1、第十五章原子结构和波粒二象性原子核细研考题明晰考什么提炼规律忖测怎么考高考年份命题轨迹考查点1.命题难度:原子结构与波粒二象性、原子核的相关内容题目命题点较为单一,多以选择全国对半衰题的形式出现,难度较为基础。甲卷期的理2.命题频率:从内容来看,原子结构与波粒二T17(6解和应象性在近几年高考命题中考查频率不高,对分）用于光电效应、氢原子的能级结构、核反应方全国对光子程的书写、核能的计算问题的命题比较频繁。乙卷的能量从整体命题趋势上看,常考类型有:光电效T17(6E=hV应现象与光电效应方程的应用;原子核式2023分）的考查结构;氢原子光谱规律、能级跃迁;核衰山东对半衰变与核反应方程;核能与爱

2、因斯坦质能方卷期的理程。T1(3解和应3.命题情境:对于光电效应、能级跃迁、原子分）用结构等考查知识点单一,但也可能会结合电广东提供按场、动量等知识考查综合性问题。天然放射卷能量排现象、半衰期、核反应和核能等知识点是主T5(4列的电要命题点,命题往往灵活多变,且常与最新时分）磁波事和科技前沿相结合,联系医用放射性核素、谱,考查吸收的光子能量考查原湖南子结构卷和微观T1(4粒子波分）粒二象性考查光电效应方程，河北以及对卷遏止电T4(4压UC与分）入射光频率V图线的理解2023全国甲卷衰变次数的计解和应用能力。4.模型图示霓虹灯、颊管、光谱仪、原子钟、威耳逊云室、射线测厚仪、原子弹、反应堆与核电站

3、、太阳、氢弹、环流器装置等考查对知识的理红外线I紫外线X射线IO2WIO010IO210,T17（6分）算全国乙卷T17（6分）对半衰期的理解和应用山东卷T1（3分）对衰变的实质、衰变方程的书写、半衰期和质量亏损的理解广东卷T1（4分）衰变方程的书写、对半衰期的理解和应用福建卷T9（4分）衰变方程的书写及对半衰期的理解对半衰湖南期的理卷解、射T1(4线的危分）害与防护河北卷T1（4分）衰变、半衰期的理解梳理必备知识回归教材第1讲原子结构和波粒二象性填一填回顾基础一、光电效应1 .光电效应的定义照射到金属表面的光,能使金属中的电壬从表面逸出。这个现象称为光电效应,这种电子常称为光电子。2 .光电

4、效应的实验规律(1)存在截止频率。当入射光的频率减小到某一数值VC时,光电流道去，VC称为截止频率或极限频率。当入射光的频率低壬截止频率时不发生光电效应。不同金属的截止频率丕回,截止频率与金属自身的性质有关。存在饱和电流。在一定的光照条件下,单位时间内发射的光电子的数目是二的，电压增加到一定值时,光电流达到饱和。在光的频率不变的情况下,入射光越强,单位时间内发射的光电子数越多,饱和电流越大。存在遏止电压。使光电流减小到O的反向电压UC称为遏止电压。光电子的初速度上限VC与遏止电压的关系为扣名2=叫。同一种金属对于一定频率的光,遏止电压都是二的。光的频率V改变时,遏止电压UC也会改变。对于同一种

5、金属，光电子的能量只与入射光的频生有关,而与入射光的强弱无关。(4)光电效应具有瞬时性。当频率超过截止频率VC时,无论入射光怎样微弱，照到金属时会立即产生光电流。光电效应几乎是蛔发生的。3 .爱因斯坦的光电效应理论逸出功:要使电子脱离某种金属，需要外界对它做功,做功的皿值叫作这种金属的逸出功,用w。表示。光子说:光本身就是由一个个不可分割的能量工组成的,频率为V的光的能量子为止,其中，h为普朗克常量。这些能量子称为光子爱因斯坦光电效应方程内容:当光子照到金属上时,它的能量可以被金属中的某个电子全部吸收,金属中的电子吸收一个光子获得的能量是立,在这些能量中,一部分大小为此的能量被电子用来脱离金属

6、,剩下的是逸出后电子的初动能。表达式:EEv-Wo,式中Ek为光电子的最大初动能,Ek=mevc2o遏止电压与光子频率、金属逸出功的关系:V-%。ee二、光的波粒二象性与物质波1 .光的波粒二象性(1)光的干涉、衍射、偏振现象证明光具有波动性。光电效应说明光具有拉壬性。光既具有波动性,又具有粒子性,称为光的波粒二象性。2 .物质波物质波：实物粒子也具有波动性,即每一个运动的粒子都与一个对应的波相联系。粒子的能量和动量P跟它所对应的波的频率V和波长之间,遵从的关系是VW，这种与实物粒子相联系的波后来被称为德布罗意波,也叫作物质波。(2)物质波的实验验证。电子束衍射的实验。电子德布罗意波的干涉现象

7、。德布罗意提出物质波的观念被实验证实,表明电子、质子、原子等粒子不但具有粒子的性质，而且具有波动的性质。它们和光一样,也具有波粒二象性。四、原子的核式结构模型1 .电子的发现:英国物理学家汤姆孙发现了电子。2 .粒子散射实验装置：19091911年,英国物理学家史瑟逼和他的助手进行了用粒子轰击金箔的实验,实验装置如图所示。（X粒子散射的实验装置示意图现象:实验发现绝大多数粒子穿过金箔后基本上仍沿原来方向前进,但有少数粒子发生了大血度偏转,偏转的角度甚至大于90,也就是说它们几乎被“撞”了回来。（如图所示）:乙；：核/、.3 .卢瑟福原子核式结构模型原子中带正电部分的体积很小,但几乎占有全部质量

8、,电子在正电体的外面运动。正电体的尺度是很小的,称为虹核。卢瑟福的原子模型因而称为核式结构模型。四、氢原子光谱1 .光谱:用光栅或棱镜可以把各种颜色的光按波长展开,获得光的波长（频率）和强度分布的记录，即光谱。2 .光谱分类Iri连续谱1n发射光谱-光.1线状谱谱I-1原子的特征谱线U吸收光谱I113 .氢原子光谱的实验规律：巴耳末系是氢光谱在可见光区的谱线,其波长公式;呻8仁二）（n=3,4,5,Rs是里德伯常量,R=1.10107f）。2zn24 .光谱分析析IJ用每种原子都有自己的特征谱线可以用来鉴别物质和确定物质的组成成分,且灵敏度很高。在发现和鉴别化学元素上有着重大的意义。五、玻尔的

9、原子模型1 .玻尔原子模型的基本假设轨电子只能在特定轨道上运动,原子的能量也只能取一系列特定的值。这些量子化的能量值叫作能级。原子中这些具有确定能量子化与定态量的稳定状态,称为定态。能量最低的状态叫作基态,其他的状态叫作激发态频率条件当电子从能量较高的定态轨道（其能量记为En）跃迁到能量较低的定态轨道（能量记为Em,mn）时,会放出能量为hV的光子（h是普朗克常量），这个光子的能量由前后两个能级的能量差决定，即hV=En-Em,这个式子称为频率条件,又称辐射条件。反之,当电子吸收光子时会从能量较低的定态轨道跃迁到能量较高的定态轨道,圆区的光子的能量同样由频率条件决定2 .氢原子的能量和能级跃迁

10、氢原子的能级图:如图所示。巴耳几赖曼系末系帕邢系布喇开系EZeV8T105432激发态.-0.54-0.85-1.51-3.4（2）能级和半径公式能级公式E*E（n=1,2,3,），其中K为基态能量，其数值为E.=-13.6eVo半径公式:斗二迨1（n=1,2,3,），其中n为基态轨道半径,其数值为r1=0.53X1010mo做一做情境自测1 .正误辨析光子和光电子都是实物粒子。（X）光电子的最大初动能与入射光子的频率成正比。（）原子中绝大部分是空的,原子核很小。（）氢原子光谱是由一条一条亮线组成的。（）光的频率越高,光的粒子性越明显,但仍具有波动性。（）（6）处于基态的氢原子可以吸收能量为1

11、1eV的光子而跃迁到高能级。（X）2 .光电效应是一个非常神奇的现象，由德国物理学家赫兹于1887年在研究电磁波的实验中偶然发现。下列关于光电效应的叙述,正确的是（D）A.遏止电压只与入射光频率有关,与金属种类无关B.单一频率的光照射金属表面发生光电效应时,所有光电子的速度一定相同C.入射光频率越大,饱和光电流越大D.若红光照射到金属表面能发生光电效应,则紫光照射到该金属表面上也一定能发生光电效应解析:根据动能定理和光电效应方程有eUc=Ekn=hV-W0,由上式可知遏止电压UC和入射光频率以及金属的逸出功（由金属种类决定）均有关,故A错误;单一频率的光照射金属表面发生光电效应时,光电子从金属

12、表面逸出时不仅要克服金属的束缚做功,还有可能受到某些其他外界因素影响而损失能量,所以光电子的速度不一定相同，故B错误;饱和光电流与入射光强度有关,入射光强度越大,饱和光电流越大,而与入射光频率无关,故C错误;紫光的频率比红光的频率大,若红光照射到金属表面能发生光电效应,则紫光照射到该金属表面上也一定能发生光电效应,故D正确。3 .如图为氢原子的能级图。现有两束光,a光由图中跃迁辐射的光子组成,b光由图中跃迁辐射的光子组成，已知a光照射X金属时刚好能发生光电效应。则下列说法正确的是（B）nE/eVOO-05-0.5440.85113.6A.a光的波长小于b光的波长B.X金属的逸出功为2.86eV

13、C.氢原子发生跃迁后,原子的能量将减小3.4eVD.用b光照射X金属,逸出的光电子的最大初动能为10.2eV解析：由题图可知,跃迁辐射的光子的能量为Ea=E5-E2=2.86eV,跃迁辐射的光子的能量为Eb=E2-E1=IO.2eV,由上述分析可知,b光的能量大于a光,则a光的频率小于b光的频率,则a光的波长大于b光的波长,故A错误；已知a光照射X金属时刚好能发生光电效应,根据光电效应方程Ek=hVTO可知,X金属的逸出功为W0=2.86eV,故B正确;氢原子发生跃迁后,原子的能量将减小2.86eV,故C错误;用b光照射X金属，由光电效应方程Ek=hV-W。可得,逸出的光电子的最大初动能为EkmEb-W0=7.34eV,故D错误。提升关键能力突破考点考点一光电效应的规律及应用想一想提炼核心1.光电效应的分析思路2.光电效应图像图像名称图线形状获取信息最大初动能Ek与入射光频率V的关系图线卜(1)截止频率(极限频率)VC：图线与V轴交点的横坐标。(2)逸出功W。:图线与Ek轴交点的纵坐标的绝对值W0=I-E1=Eo(3)普朗克常量h:图线的斜率k二h遏止电压UC与入射光频率V的关系图线0IZVrtV(1)截止频率VC：图线与横轴的交点的横坐标。(2)遏止电压U:随入射光频率的增大而增大。(3)普朗克常量h:等于图线的斜率