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新教材适用2024版高考物理二轮总复习第1部分核心主干复习专题专题6热学原子物理第16讲原子物理课件
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这是一份新教材适用2024版高考物理二轮总复习第1部分核心主干复习专题专题6热学原子物理第16讲原子物理课件，共33页。PPT课件主要包含了第16讲原子物理，核心知识·固双基，命题热点·巧突破，核心知识•固双基，命题热点•巧突破，〔真题研究2〕等内容，欢迎下载使用。
专题六 热学 原子物理
“必备知识”解读 一、光电效应及其规律1.爱因斯坦光电效应方程：Ek＝hν－W0。2.最大初动能与遏止电压的关系：Ek＝eUc。3.逸出功与极限频率的关系：W0＝hνc。
4.Ek-ν图线：是一条倾斜直线，但不过原点，如图所示。(1)横轴截距表示极限频率；(2)纵轴截距的绝对值表示逸出功；(3)图线的斜率表示普朗克常量h。
二、原子结构与玻尔理论知识体系
三、原子核及其衰变知识体系
四、核反应 核能的计算知识体系
“关键能力”构建 一、光电效应的研究思路
二、一个氢原子能级跃迁与一群氢原子能级跃迁的区别2.一个处于较高能级n的氢原子向低能级跃迁时，释放出的光谱线条数最多为n－1。
三、计算核能的几种思路1.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ΔE＝Δmc2。2.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ΔE＝Δm×931.5 MeV。 3.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。
〔真题研究1〕 (2023·辽宁高考卷)原子处于磁场中，某些能级会发生劈裂。某种原子能级劈裂前后的部分能级图如图所示，相应能级跃迁放出的光子分别设为①②③④。若用①照射某金属表面时能发生光电效应，且逸出光电子的最大初动能为Ek，则( )
题型1 光电效应 能级跃迁
A．①和③的能量相等B．②的频率大于④的频率C．用②照射该金属一定能发生光电效应D．用④照射该金属逸出光电子的最大初动能小于Ek
【解析】 由图可知①和③对应的跃迁能级差相同，可知①和③的能量相等，选项A正确；因②对应的能级差小于④对应的能级差，可知②的能量小于④的能量，根据E＝hν可知②的频率小于④的频率，选项B错误；因②对应的能级差小于①对应的能级差，可知②的能量小于①，②的频率小于①，则若用①照射某金属表面时能发生光电效应，用②照射该金属不一定能发生光电效应，选项C错误；因④对应的能级差大于①对应的能级差，可知④的能量大于①，即④的频率大于①，因用①照射某金属表面时能逸出光电子的最大初动能为Ek，根据Ekm＝hν－W逸出功则用④照射该金属逸出光电子的最大初动能大于Ek，选项D错误，故选A。
〔对点训练〕1. (2023·山东高考真题)“梦天号”实验舱携带世界首套可相互比对的冷原子钟组发射升空，对提升我国导航定位、深空探测等技术具有重要意义。如图所示为某原子钟工作的四能级体系，原子吸收频率为ν0的光子从基态能级Ⅰ跃迁至激
发态能级Ⅱ，然后自发辐射出频率为ν1的光子，跃迁到钟跃迁的上能级2，并在一定条件下可跃迁到钟跃迁的下能级1，实现受激辐射，发出钟激光，最后辐射出频率为ν3的光子回到基态。该原子钟产生的钟激光的频率ν2为( )A．ν0＋ν1＋ν3 B．ν0＋ν1－ν3C．ν0－ν1＋ν3 D．ν0－ν1－ν3
【解析】 原子吸收频率为ν0的光子从基态能级Ⅰ跃迁至激发态能级Ⅱ时有EⅡ－EⅠ＝hν0，且从激发态能级Ⅱ向下跃迁到基态I的过程有EⅡ－EⅠ＝hν1＋hν2＋hν3，联立解得ν2＝ν0－ν1－ν3，故选D。
2. (2023·四川绵阳三诊)用如图甲所示的电路研究光电效应，先后用两种不同频率的光1、2照射相同的阴极K，并根据电流表和电压表测得的示数，绘制出电流与电压的关系图像如图乙所示，则( )
A．光1的频率小于光2的频率B．光1的频率大于光2的频率C．用光1照射时，阴极K的截止频率较大D．用光2照射时，阴极K的截止频率较大
【解析】 根据光电效应方程有hν－W＝Ek＝eU可知截止电压大，光的频率高，由图像可知光1的截止电压大，则光1的频率大于光2的频率，故A错误，B正确；逸出功和截止频率由金属本身决定，阴极K的截止频率不变，故C、D错误。
题型2 原子核的衰变规律
〔对点训练〕1. (2022·河南开封二模)在匀强磁场中，有一个原来静止的C原子核发生衰变，它放出的粒子与反冲核的径迹是两个相内切的圆，两圆的直径之比为71，那么C的衰变方程为( )
2. (2023·浙江温州模拟)轧钢厂的热轧机上安装射线测厚仪，仪器探测到的γ射线强度与钢板的厚度有关。如图所示，某射线测厚仪采用放射性同位素铱192作为放射源，其化学符号是Ir，原子序数为77，放射源在进行β衰变产生新核X的同时会释放出γ射线，放射性元素的半衰期为74天，下列说法正确的是( )
B．衰变放射出的β粒子来自于原子的核外电子C．若有4.0 g铱192，经过148天有1.0 g发生了衰变D．若探测器测得的射线强度变弱时，说明钢板厚度变小
〔真题研究3〕(2023·湖南高考卷)2023年4月13日，中国“人造太阳”反应堆中科院环流器装置(EAST)创下新纪录，实现403秒稳态长脉冲高约束模等离子体运行，为可控核聚变的最终实现又向前迈出了重要的一步，下列关于核反应的说法正确的是( )A．相同质量的核燃料，轻核聚变比重核裂变释放的核能更多C．核聚变的核反应燃料主要是铀235D．核聚变反应过程中没有质量亏损
题型3 核反应与核能的计算
【解析】 核聚变是轻核的聚变，相同质量的核燃料，轻核聚变比重核裂变释放的核能更多，A正确，C错误；氘氚核聚变反应遵守电荷数守恒和质量数守恒，B错误；核聚变反应有质量亏损，D错误。
〔对点训练〕1. (2023·全国甲卷)在下列两个核反应方程中X和Y代表两种不同的原子核，以Z和A分别表示X的电荷数和质量数，则( )A．Z＝1，A＝1 B．Z＝1，A＝2C．Z＝2，A＝3 D．Z＝2，A＝4
【解析】 设Y的电荷数为Z1，质量数为A1，由质量数守恒和电荷数守恒得A＋14＝A1＋17，Z＋7＝Z1＋8，A1＋7＝2A，Z1＋3＝2Z，解得Z＝2，A＝4，选项D正确。
专题六 热学 原子物理
“必备知识”解读 一、光电效应及其规律1.爱因斯坦光电效应方程：Ek＝hν－W0。2.最大初动能与遏止电压的关系：Ek＝eUc。3.逸出功与极限频率的关系：W0＝hνc。
4.Ek-ν图线：是一条倾斜直线，但不过原点，如图所示。(1)横轴截距表示极限频率；(2)纵轴截距的绝对值表示逸出功；(3)图线的斜率表示普朗克常量h。
二、原子结构与玻尔理论知识体系
三、原子核及其衰变知识体系
四、核反应 核能的计算知识体系
“关键能力”构建 一、光电效应的研究思路
二、一个氢原子能级跃迁与一群氢原子能级跃迁的区别2.一个处于较高能级n的氢原子向低能级跃迁时，释放出的光谱线条数最多为n－1。
三、计算核能的几种思路1.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ΔE＝Δmc2。2.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ΔE＝Δm×931.5 MeV。 3.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。
〔真题研究1〕 (2023·辽宁高考卷)原子处于磁场中，某些能级会发生劈裂。某种原子能级劈裂前后的部分能级图如图所示，相应能级跃迁放出的光子分别设为①②③④。若用①照射某金属表面时能发生光电效应，且逸出光电子的最大初动能为Ek，则( )
题型1 光电效应 能级跃迁
A．①和③的能量相等B．②的频率大于④的频率C．用②照射该金属一定能发生光电效应D．用④照射该金属逸出光电子的最大初动能小于Ek
【解析】 由图可知①和③对应的跃迁能级差相同，可知①和③的能量相等，选项A正确；因②对应的能级差小于④对应的能级差，可知②的能量小于④的能量，根据E＝hν可知②的频率小于④的频率，选项B错误；因②对应的能级差小于①对应的能级差，可知②的能量小于①，②的频率小于①，则若用①照射某金属表面时能发生光电效应，用②照射该金属不一定能发生光电效应，选项C错误；因④对应的能级差大于①对应的能级差，可知④的能量大于①，即④的频率大于①，因用①照射某金属表面时能逸出光电子的最大初动能为Ek，根据Ekm＝hν－W逸出功则用④照射该金属逸出光电子的最大初动能大于Ek，选项D错误，故选A。
〔对点训练〕1. (2023·山东高考真题)“梦天号”实验舱携带世界首套可相互比对的冷原子钟组发射升空，对提升我国导航定位、深空探测等技术具有重要意义。如图所示为某原子钟工作的四能级体系，原子吸收频率为ν0的光子从基态能级Ⅰ跃迁至激
发态能级Ⅱ，然后自发辐射出频率为ν1的光子，跃迁到钟跃迁的上能级2，并在一定条件下可跃迁到钟跃迁的下能级1，实现受激辐射，发出钟激光，最后辐射出频率为ν3的光子回到基态。该原子钟产生的钟激光的频率ν2为( )A．ν0＋ν1＋ν3 B．ν0＋ν1－ν3C．ν0－ν1＋ν3 D．ν0－ν1－ν3
【解析】 原子吸收频率为ν0的光子从基态能级Ⅰ跃迁至激发态能级Ⅱ时有EⅡ－EⅠ＝hν0，且从激发态能级Ⅱ向下跃迁到基态I的过程有EⅡ－EⅠ＝hν1＋hν2＋hν3，联立解得ν2＝ν0－ν1－ν3，故选D。
2. (2023·四川绵阳三诊)用如图甲所示的电路研究光电效应，先后用两种不同频率的光1、2照射相同的阴极K，并根据电流表和电压表测得的示数，绘制出电流与电压的关系图像如图乙所示，则( )
A．光1的频率小于光2的频率B．光1的频率大于光2的频率C．用光1照射时，阴极K的截止频率较大D．用光2照射时，阴极K的截止频率较大
【解析】 根据光电效应方程有hν－W＝Ek＝eU可知截止电压大，光的频率高，由图像可知光1的截止电压大，则光1的频率大于光2的频率，故A错误，B正确；逸出功和截止频率由金属本身决定，阴极K的截止频率不变，故C、D错误。
题型2 原子核的衰变规律
〔对点训练〕1. (2022·河南开封二模)在匀强磁场中，有一个原来静止的C原子核发生衰变，它放出的粒子与反冲核的径迹是两个相内切的圆，两圆的直径之比为71，那么C的衰变方程为( )
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B．衰变放射出的β粒子来自于原子的核外电子C．若有4.0 g铱192，经过148天有1.0 g发生了衰变D．若探测器测得的射线强度变弱时，说明钢板厚度变小
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题型3 核反应与核能的计算
【解析】 核聚变是轻核的聚变，相同质量的核燃料，轻核聚变比重核裂变释放的核能更多，A正确，C错误；氘氚核聚变反应遵守电荷数守恒和质量数守恒，B错误；核聚变反应有质量亏损，D错误。
〔对点训练〕1. (2023·全国甲卷)在下列两个核反应方程中X和Y代表两种不同的原子核，以Z和A分别表示X的电荷数和质量数，则( )A．Z＝1，A＝1 B．Z＝1，A＝2C．Z＝2，A＝3 D．Z＝2，A＝4
【解析】 设Y的电荷数为Z1，质量数为A1，由质量数守恒和电荷数守恒得A＋14＝A1＋17，Z＋7＝Z1＋8，A1＋7＝2A，Z1＋3＝2Z，解得Z＝2，A＝4，选项D正确。
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