1、专题五原子物理 高考总复习大二轮 物 理 三年考情分析高考命题规律三年考题考查内容 核心素养卷 14T 能级跃迁 物理观念2019卷 15T原子核物理观念 从近几年高考题来看，本专题部分命题难度不大，大多直接考查对基本知识点的理解和记忆，用新情境和新名词包装试题，常考点有：卷 17T光电效应物理观念2018卷 14T 核反应方程 物理观念卷 17T核能计算能量观念卷 15T 哀变能量观念2017卷 19T光电效应物理观念光电效应现象及其规律的认识与理解；对光的波粒二象性的认识；卢瑟福的原子核式结构模型；玻尔的原子结构模型和氢原子光谱；能级及能级跃迁规律；原子核的衰变、人工核转变、裂变和聚变等.
2、考向一 波粒二象性知识必备提核心 通技法1光的粒子性(1)光电效应照射到金属表面的光，能使金属中的电子从表面逸出，这个现象称为光电效应这种电子常被称为光电子(2)光子的能量光子本身具有的能量，光子的能量取决于对应光的频率，即 Eh.(3)光电效应方程hWEkm，即入射光的每个光子的能量 h，全部被金属表面的电子吸收，一部分用来克服原子核对电子的引力做功(即逸出功)W，另一部分转化为光电子的动能，从金属表面脱离的最大初动能 Ekm12mv2.2粒子的波动性(1)光的波粒二象性光既具有波动特性，又具有粒子特性光子的能量：Eh，光子的动量：ph.h 是架起粒子性与波动性之间的桥梁(2)粒子的波动性实
3、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这种与实物粒子相联系的波后来称为德布罗意波也叫做物质波物质波波长：hp，频率 Eh.跟进题组练考题 提能力1(2018全国卷，17T)用波长为 300 nm 的光照射锌板，电子逸出锌板表面的最大初动能为 1.281019J.已知普朗克常量为6.631034Js，真空中的光速为 3.00108ms1.能使锌产生光电效应的单色光的最低频率约为()A11014 Hz B81014 HzC21015 Hz D81015 Hz解析：B 由光电效应方程式得：EkmhW0W0h0联立得：0Ekmh cEkmh 81014Hz.2(2017新课标，1
4、9)(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 ab，则一定有 UaUbB若 ab，则一定有 EkaEkbC若 UaUb，则一定有 EkaEkbD若 ab，则一定有 h aEkahbEkb解析：BC 由爱因斯坦光电效应方程 EkmhW，由动能定理可得：EkmeU，所以当 ab 时，UaUb，EkaEkb，故 A 错误，B 正确；若 UaUb，则一定有 EkaEkb，故 C 正确；由光电效应方程可得：金属的逸出功 WhaEkah
5、bEkb，故 D 错误3如图所示为光电管的使用原理图已知当有波长为 0 的光照射到阴极 K 上时，电路中有光电流，则()A若换用波长为 1(10)的光照射阴极 K 时，电路中一定没有光电流B若换用波长为 2(20)的光照射阴极 K 时，电路中光电流一定增大C若将电源极性反接，电路中仍可能有光电流产生D增加电路中电源两极电压，电路中光电流一定增大解析：C 题给条件 0 的光照射阴极 K 有电流，不是恰有光电流，故 A 项错；达到饱和值后，光电流与入射光的强度成正比，故B 项错；增加电路中电源两极电压达饱和电流后，电流不变，可判断D 项错；若将电源极性反接，只要光电子的最大初动能 EkeU，就有光
6、电子到达另一极形成光电流，故 C 项正确规律方法知规律 握方法怎样解决有关光电效应规律应用的题目解决有关光电效应规律的应用的题目，只需理解并熟记以下规律即可：(1)入射光强度决定着 单位时间内发射出来的电子数；(2)入射光的频率决定着 能否产生光电效应、发生光电效应时光电子的最大初动能.考向二 原子结构与能级知识必备提核心 通技法 原子能级跃迁1公式rnn2r1 r10.53 EnE1n2 E113.6 eV式中，n1,2，称为量子数2公式的适用条件只适用于氢原子，此即玻尔理论的局限性3能级跃迁规律原子光谱是大量原子的电子跃迁形成的，一个氢原子跃迁只能对应一条特征谱线一群氢原子处于量子数为 n
7、 的激发态时，可能辐射出的光谱线条数为 Nnn12C2n.4原子吸收能量的原则原子吸收能量的原则是吸收的能量恰好等于某两个能级之差，即 hE 初E 终，或者是吸收能量大于或等于其电离能，使电子成为自由电子当原子吸收光子时，由于光子不可分，故其必须选择能量满足上述原则的光子当原子吸收实物粒子(如电子)能量时，原子可以根据“需要”吸收其中的一部分能量，也即对电子的能量没有条件限制5能级的理解主要是以氢原子为例讨论，且认为氢原子核是静止的原子的能量指电子所具有的动能及电子与原子核共有的电势能之和，即 EnEkEp，En 代表任一条可能轨道的总能量由 mv2rnke2r2n知 Ek12mv2ke22r
8、n跟进题组练考题 提能力1(2019课标，14)氢原子能级示意图如图所示光子能量在1.63 eV3.10 eV 的光为可见光要使处于基态(n1)的氢原子被激发后可辐射出可见光光子，最少应给氢原子提供的能量为()A12.09 eV B10.20 eVC1.89 eV D1.51 eV解析：A 本题考查原子的能级跃迁问题，体现了模型建构的核心素养由题图数据分析可知，只有氢原子从 n3 能级跃迁到 n2 能级辐射出的光子能量在可见光光子能量范围内，所以处于基态(n1)的氢原子最少也要跃迁到 n3 能级，氢原子吸收的能量最少为 EE3E112.09 eV，故选 A.2氢原子的能级是氢原子处于各个状态时
9、的能量值，它包括氢原子系统的电势能和电子在轨道上运动的动能氢原子的电子由外层轨道跃迁到内层轨道时()A氢原子的能量减小，电子的动能增加B氢原子的能量增加，电子的动能增加C氢原子的能量减小，电子的动能减小D氢原子的能量增加，电子的动能减小解析：B 由 EnE1n2，知 n 减小，En 增大由 Ekke22rn ke22n2r1，知 n 减小，Ek 增大，故选 B 项3(2020河北石家庄检测)(多选)已知金属钙的逸出功为 2.7 eV，氢原子的能级图如图所示，一群氢原子处于量子数为 n4 的能级状态，则下列说法中正确的是()A氢原子可能辐射 6 种频率的光子B氢原子可能辐射 5 种频率的光子C有
10、 3 种频率的辐射光子能使钙发生光电效应D有 4 种频率的辐射光子能使钙发生光电效应解析：AC 从 n4 能级跃迁可能产生的光子为 6 种；若产生光电效应，则光子的能量需要大于 2.7 eV，此时只有第 4 能级跃迁到第 1 能级、第 3 能级跃迁到第 1 能级、第 2 能级跃迁到第 1 能级，这 3 种频率的光子能使钙发生光电效应规律方法知规律 握方法能使原子能级跃迁的两种方式(1)吸收光子能量：原子若是吸收光子能量而被激发，光子的能量必须等于两能级差，否则不被吸收，即 hEmEn.(2)吸收外来实物粒子：原子若吸收外来的实物粒子，由于实物粒子的动能可全部或部分地被原子吸收，所以只要实物粒子
11、的能量大于等于两能级差值(EEmEn)，均可使原子发生跃迁考向三 原子核与核能知识必备提核心 通技法1三种射线的性质射线本质机理符号 穿透能力 电离速度高速氦核流原子核衰变时两个中子和两个质子结合在一起而从原子核中释放出来42He一张纸就能挡住最强最小(0.1c)高速电子流核中一个中子转化成一个质子同时释放一个高速电子01e穿透几毫米厚的铝板较强较大(接近 c)光子原子核发生 衰变和 衰变时产生的能量以 光子的形式释放穿透几厘米厚的铅板最弱光速 c2.半衰期公式式中 m0、N0 为初态原子核的质量或个数，m 余、N 余为经 t 时间后，剩余的原子核的质量或个数，t为半衰期的个数，为半衰期时间3
12、质能方程Emc2 即一定的能量和一定的质量相联系，物体的总能量和它的质量成正比核子在结合成原子核时出现质量亏损 m，其能量也要相应的减小，即 Emc2.跟进题组练考题 提能力1(2019课标，15)太阳内部核反应的主要模式之一是质子质子循环，循环的结果可表示为411H42He201e2已知11H 和42He 的质量分别为 mp1.007 8 u 和 m4.002 6 u，1 u931 MeV/c2，c 为光速在 4 个11H 转变成 1 个42He 的过程中，释放的能量约为()A8 MeV B16 MeVC26 MeV D52 MeV解析：C 本题考查了学生对核反应中核能的计算能力，体现了学科
13、素养中的物理观念由核反应方程可知，4 个11H 转变成 1 个42He 的过程中的质量亏损 m41.007 8 u4.002 6 u0.028 6 u，释放的核能 Emc20.028 6931 MeV26.6 MeV，故选项 C 正确2(2018全国卷，14T)1934 年，约里奥-居里夫妇用 粒子轰击铝核2713Al，产生了第一个人工放射性核素 X：2713AlnX.X 的原子序数和质量数分别为()A15 和 28 B15 和 30C16 和 30 D17 和 31解析：B 粒子轰击铝核的核反应方程为42He2713Al10n3015X，所以 X 的原子序数为 15，质量数为 30，故 B
14、对，A、C、D 错误3(2020山西晋城一模，1)一静止的磷原子核3215P 发生 衰变转变成3216S，核反应方程为3215P3216S01e，下列说法正确的是()A核反应产生的3216S 与01e 动能相等B核反应产生的3216S 与01e 速度等大反向C核反应产生的3216S 与01e 动量等大反向D核反应产生的3216S 与01e 的质量之和与3215P 相等解析：C 核反应前后动量守恒，核反应前3215P 是静止的，动量等于零，可知核反应后两生成物的动量等大反向，选项 C 正确；根据动能和动量的关系 Ek p22m可知3216S 与01e 的动能不相等，选项 A 错误；因为3216S 与01e 质量不相等，动量大小相等，所以速度大小不相等，选项 B 错误；由于核反应存在质量亏损，选项 D 错误规律方法知规律 握方法核反应方程及核能的计算(1)掌握核反应方程中的两守恒：质量数守恒；电荷数守恒(2)核能的计算方法根据爱因斯坦质能方程，用核反应的质量亏损的千克数乘以真空中光速 c 的平方，即 Emc2(J)根据 1 原子质量单位(u)相当于 931.5 兆电子伏(MeV)能量，用核反应的质量亏损的原子质量单位数乘以 931.5 MeV，即 Em931.5(MeV)如果核反应时释放的核能是以动能形式呈现，则核反应过程中系统动能的增量即为释放的核能
