最全高考第一題物理選修

1、2015屆高考備考物理二輪復(fù)習(xí)資料（選修 3-5知識點(diǎn)梳理）天津翔宇中學(xué)-高三物理組高中物理選修3-5知識點(diǎn)梳理普朗克量子假說黑體和黑體輻射I一、量子論1 .創(chuàng)立標(biāo)志：1900年普朗克在德國的物理年刊上發(fā)表論正常光譜能量分布定律的論文，標(biāo)志著量子 論的誕生。2 .量子論的主要內(nèi)容：普朗克認(rèn)為物質(zhì)的輻射能量并不是無限可分的，其最小的、不可分的能量單元即“能量子”或稱“量子” 也就是說組成能量的單元是量子。物質(zhì)的輻射能量不是連續(xù)的，而是以量子的整數(shù)倍跳躍式變化的。3 .量子論的發(fā)展1905年，愛因斯坦獎(jiǎng)量子概念推廣到光的傳播中，提出了光量子論。1913年，英國物理學(xué)家玻爾把量子概念推廣到原子內(nèi)部的

2、能量狀態(tài)，提出了一種量子化的原子結(jié)構(gòu)模型，豐富了量子論。到1925年左右，量子力學(xué)最終建立。二、黑體和黑體輻射1 .熱輻射現(xiàn)象任何物體在任何溫度下都要發(fā)射各種波長的電磁波，并且其輻射能量的大小及輻射能量按波長的分布都與溫 度有關(guān)。這種由于物質(zhì)中的分子、原子受到熱激發(fā)而發(fā)射電磁波的現(xiàn)象稱為熱輻射。 .物體在任何溫度下都會輻射能量。 .物體既會輻射能量，也會吸收能量。物體在某個(gè)頻率范圍內(nèi)發(fā)射電磁波能力越大，則它吸收該頻率范圍內(nèi) 電磁波能力也越大。輻射和吸收的能量恰相等時(shí)稱為熱平衡。此時(shí)溫度恒定不變。實(shí)驗(yàn)表明：物體輻射能多少決定于物體的溫度 波長、時(shí)間的長短和發(fā)射的面積。2 .黑體物體具肩向四周輻射

3、能量的本領(lǐng)，又有吸收外界 量的本領(lǐng)。黑體是指在任何溫度卜，全部吸收任何波長的輻3 .實(shí)驗(yàn)規(guī)律：1）隨著溫度的升高，黑體的輻射強(qiáng)度都有增加； 2）隨著溫度的升高，輻射強(qiáng)度的極大佝向波長較（T）、輻射的，（凡 ?。?1*0犬輻射來的能/：'；射的物體。/ ! / 15Q0 K ./ J短萬向移動。五、光電效應(yīng) I01、光電效應(yīng)光電效應(yīng)在光（包括不可見光）的照射下，從物體發(fā)射出電子的現(xiàn)象稱為效應(yīng)。光電效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)規(guī)律：裝置：如右圖。-任何一種金屬都有一個(gè)極限頻率,入射光的頻率必須大于這個(gè)極限頻率才t生光電效應(yīng)，彳氐于極限頻率的光不能發(fā)生光電效應(yīng)。光電子的最大初動能與入射光的強(qiáng)度無關(guān)，光隨入射光

4、頻率的增大而增k大于極限頻率的光照射金屬時(shí)，光電流強(qiáng)度（反映單位時(shí)間發(fā)射出的光電的多少），與入射光強(qiáng)度成正比。 金屬受到光照，光電子的發(fā)射一般不超過 109秒。2、波動說在光電效應(yīng)上遇到的困難_/光電C f PI、）1 能發(fā)IT J+ 大0子數(shù)一波動說認(rèn)為：光的能量即光的強(qiáng)度是由光波的振幅決定的與光的頻率無關(guān)。所以波動說對解釋上述實(shí)驗(yàn)規(guī)律中的條都遇到困難3、光子說量子論：1900年德國物理學(xué)家普朗克提出：電磁波的發(fā)射和吸收是不連續(xù)的，而是一份一份的，每一份電 磁波的能量, =h、.光子論：1905年愛因斯坦提出：空間傳播的光也是不連續(xù)的，而是一份一份的，每一份稱為一個(gè)光子，光 子具有的能量與光

5、的頻率成正比。即： ；=h、.其中v是電磁波的頻率，h為普朗克恒量：h=6.63 X 10 34J s4、光子論對光電效應(yīng)的解釋金屬中的自由電子，獲得光子后其動能增大，當(dāng)功能大于脫出功時(shí)，電子即可脫離金屬表面，入射光的頻率越大，光子能量越大，電子獲得的能量才能越大，飛出時(shí)最大初功能也越大。5.光電效應(yīng)方程：Ek=h"-W0R是光電子的最大初動能，當(dāng) R =0時(shí)，,為極限頻率，vc=W0. h六、光的波粒二象性物質(zhì)波 I光既表現(xiàn)出波動性，又表現(xiàn)出粒子性大量光子表現(xiàn)出的波動性強(qiáng)，少量光子表現(xiàn)出的粒子性強(qiáng)；頻率高的光子表現(xiàn)出的粒子性強(qiáng)，頻率低的光子 表現(xiàn)出的波動性強(qiáng).實(shí)物粒子也具有波動性，

6、這種波稱為 德布羅意波,也叫物質(zhì)波。滿則下列關(guān)系：k=-h P從光子的概念上看，光波是一種概率波.七、原子核式結(jié)構(gòu)模型I1、電子的發(fā)現(xiàn)和湯姆生的原子模型：電子的發(fā)現(xiàn)：1897年英國物理學(xué)家湯姆生，對陰極射線進(jìn)行了一系列研究，從而發(fā)現(xiàn)了電子 電子的發(fā)現(xiàn)表明：原子存在精細(xì)結(jié)構(gòu)，從而打破了原子不可再分的觀念。湯姆生的原子模型：均勻分布在整個(gè)球頓完成的.發(fā)生偏轉(zhuǎn)。1903年湯姆生設(shè)想原子是一個(gè)帶電小球，它的正電荷體內(nèi)，而帶負(fù)電的電子鑲嵌在正電荷中。2、粒子散射實(shí)驗(yàn)和原子核結(jié)構(gòu)模型粒子散射實(shí)驗(yàn)：1909年，盧瑟福及助手蓋革和馬斯裝置：如右圖?，F(xiàn)象：a.絕大多數(shù)粒子穿過金箔后，仍沿原來方向運(yùn)動，不b.有少

7、數(shù)粒子發(fā)生較大角度的偏轉(zhuǎn)c.有極少數(shù)粒子的偏轉(zhuǎn)角超過了 90° ,有的幾乎達(dá)到原子的核式結(jié)構(gòu)模型：由于粒子的質(zhì)量是電子質(zhì)量的七千多倍， 所以電子不會使粒子運(yùn)動方向發(fā)生明顯的改變， 只有原子中的正電荷才有可能對粒子的運(yùn)動產(chǎn)生明顯的影響。如果正電荷在原子中的分布，像湯姆生模型那模均勻分布，穿 過金箔的粒了所受正電荷的作用力在各方向平衡，粒了運(yùn)動將不發(fā)生明顯改變。散射實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象證明，原子中 正電荷不是均勻分布在原子中的。1911年，盧瑟福通過對粒子散射實(shí)驗(yàn)的分析計(jì)算提出原子核式結(jié)構(gòu)模型：在原子中心存在一個(gè)很小的核, 稱為原子核，原子核集中了原子所有正電荷和幾乎全部的質(zhì)量，帶負(fù)電荷的電子在核外

8、空間繞核旋轉(zhuǎn)。原子核半徑約為10-15m原子軌道半徑約為10-10mi 光譜觀察光譜的儀器，分光鏡 光譜的分類，產(chǎn)生和特征發(fā)射光譜連續(xù)光譜產(chǎn) 生特征由熾熱的固體、液體 和高壓氣體發(fā)光產(chǎn) 生的由連續(xù)分布的，一切 波長的光組成明線光譜由稀薄氣體發(fā)光產(chǎn) 生的由不連續(xù)的一些亮 線組成吸收光譜高溫物體發(fā)出的白 光，通過物質(zhì)后某些 波長的光被吸收而 產(chǎn)生的在連續(xù)光譜的背景 上，由一些不連續(xù)的 暗線組成的光譜光譜分析：一種元素，在高溫下發(fā)出一些特點(diǎn)波長的光，在低溫下， 也吸收這些波長的光，所以把明線光波中的亮線 和吸收光譜中的暗線都稱為該種元素的特征譜線，用來進(jìn)行光譜分析。八、氫原子光譜 I氫原子是最簡單的

9、原子，其光譜也最簡單。1885年，巴耳末對當(dāng)時(shí)已知的，在可見光區(qū)的14條譜線作了分析，發(fā)現(xiàn)這些譜線的波長可以用一個(gè)公式表示：1_ 11、-=r（_） n=3, 4, 5,2 n式中R叫做里德伯常量，這個(gè)公式成為巴爾末公式。氫原子光譜是線狀譜，具有分 電磁理論無法解釋。九、原子的能級 I玻爾的原子模型原子核式結(jié)構(gòu)模型與經(jīng)典:-：: :4102g立特征，用經(jīng)典的397.12 I 434.17486.27656.471 / nm除了巴耳末系，后來發(fā)現(xiàn)的氫光譜在紅外和紫個(gè)光區(qū)的其它譜線也都滿足與巴耳末公式類似的關(guān)系式。He H yH B Ha H電磁理論的矛盾（兩方面）a電子繞核作圓周運(yùn)動是加速運(yùn)動，

10、按照經(jīng)典理論，加速運(yùn)動的電荷，要不斷地向周圍發(fā)射電磁波，電子 的能量就要不斷減少，最后電子要落到原子核上，這與原子通常是穩(wěn)定的事實(shí)相矛盾。b電子繞核旋轉(zhuǎn)時(shí)輻射電磁波的頻率應(yīng)等于電子繞核旋轉(zhuǎn)的頻率，隨著旋轉(zhuǎn)軌道的連續(xù)變小，電子輻射的電磁波的頻率也應(yīng)是連續(xù)變化，因此按照這種推理原子光譜應(yīng)是連續(xù)光譜，這種原子光譜是線狀光譜事實(shí)相 矛盾。玻爾理論上述兩個(gè)矛盾說明，經(jīng)典電磁理論已不適用原子系統(tǒng)，玻爾從光譜學(xué)成就得到啟發(fā)，利用普朗克的能量量 了化的概念，提了三個(gè)假設(shè)：定態(tài)假設(shè)：原子只能處于一系列不連續(xù)的能量狀態(tài)中， 在這些狀態(tài)中原子是穩(wěn)定的，電子雖然做加速運(yùn) 動，但并不向外在輻射能量，這些狀態(tài)叫定態(tài)。第-

11、9 -頁共6頁躍遷假設(shè)：原子從一個(gè)定態(tài)（設(shè)能量為 Em）躍遷到另一定態(tài)（設(shè)能量為En）時(shí)，它輻射成吸收一定頻率的光子，光子的能量由這兩個(gè)定態(tài)的能量差決定,軌道量子化假設(shè)，原子的不同能量狀態(tài)，跟電 軌道相對應(yīng)。原子的能量不連續(xù)因而電子可能軌道 連續(xù)的。玻爾的氫子模型：氫原子的能級公式和軌道半徑公式：玻爾在三 利用經(jīng)典電磁理論和牛頓力學(xué)，計(jì)算出氫原子核外 能軌道的半徑，以及電子在各條軌道上運(yùn)行時(shí)原子 電子的動能和原子的熱能。）氫原子的能級圖：氫原子的各個(gè)定態(tài)的能量 能級。按能量的大小用圖開像的表示出來即能級圖。其中n=1的定態(tài)稱為基態(tài)。n=2以上的定態(tài)，稱十、原子核的組成I原子核1、天然放射現(xiàn)象天

12、然放射現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)：1896年法國物理學(xué)，貝克勒耳發(fā)條假設(shè)基礎(chǔ)上， 電子的各條可 的能量，（包括值，叫氫原子的為激發(fā)態(tài)。即 hV=Em En子不同的運(yùn)行 的分布也是不能放射出某種人眼看不見的射線。這種射線可穿透黑紙而使放射性：物質(zhì)能發(fā)射出上述射線的性質(zhì)稱放射性放射性元素：具有放射性的元素稱放射性元素天然放射現(xiàn)象：某種元素自發(fā)地放射射線的現(xiàn)象，叫天然放 原子核存在精細(xì)結(jié)構(gòu)，是可以再分的。放射線的成份和性質(zhì)：用電場和磁場來研究放射性元素射 場中軌跡，如：圖1現(xiàn)鈾或鈾礦石 照相底片感光。放射源（圖1 ）射現(xiàn)象。這表明出的射線，在電射線種類射線組成性質(zhì)電離作用貫穿能力口射線氮核組成的粒子流很強(qiáng)很弱B射線

13、高速電子流較強(qiáng)較強(qiáng)尸射線同頻），了很弱很強(qiáng)2、原子核的組成原子核的組成：原子核是由質(zhì)子和中子組成，質(zhì)子和中子統(tǒng)稱為核子在原子核中有：質(zhì)子數(shù)等于電荷數(shù)、核子數(shù)等于質(zhì)量數(shù)、中子數(shù)等于質(zhì)量數(shù)減電荷數(shù)H一、原子核的衰變半衰期 I衰變：原子核由于放出某種粒子而轉(zhuǎn)變成新核的變化稱為衰變在原子核的衰變過程中, 守恒電荷數(shù)和質(zhì)量數(shù)衰變類型衰變方程衰變規(guī)律衰變MXt MZ：Y+4He加隹/電荷數(shù)減少2 前人（質(zhì)量數(shù)減少4P衰變MM0z X t z 書Y 十 j_e新核（電荷數(shù)增加 ，質(zhì)量數(shù)/、父在P衰變中新核質(zhì)子數(shù)多一個(gè)，而質(zhì)量數(shù)不變是由于反映中有一個(gè)中子變?yōu)橐粋€(gè)質(zhì)子和一個(gè)電子，即:"T；H+:e.不

14、輻射伴隨著1a衰變和P衰變產(chǎn)生，這時(shí)放射性物質(zhì)發(fā)出的射線中就會同時(shí)具有 a、P和¥三種射線。半衰期：放射性元素的原子核的半數(shù)發(fā)生衰變所需要的時(shí)間，稱該元素的半衰期。放射性元素衰變的快慢是由核內(nèi)部自身因素決定的，跟原子所處的化學(xué)狀態(tài)和外部條件沒有關(guān)系。十二、放射性的應(yīng)用與防護(hù)放射性同位素 I放射性同位素：有些同位素具有放射性，叫做放射性同位素同位素：具有相同的質(zhì)子和不同中子數(shù)的原子互稱同位素，放射性同位素：具有放射性的同位素叫放射性同 位素。正電子的發(fā)現(xiàn)：用粒子轟擊鋁時(shí)，發(fā)生核反應(yīng)。1934年，約里奧一居里夫婦發(fā)現(xiàn)經(jīng)過a粒子轟擊的鋁片中含有放射性磷3；P,4He 27Al > 3

15、0P 1n2 He 13 Al 1 15 P o n反應(yīng)生成物p是磷的一種同位素，自然界沒有天然的30p,它是通過核反應(yīng)生成的人工放射性同位素。與天然的放射性物質(zhì)相比，人造放射性同位素：1、放射強(qiáng)度容易控制2、可以制成各種需要的形狀3、半衰期更短4、放射性廢料容易處理放射性同位素的應(yīng)用：利用它的射線A、由于丫射線貫穿本領(lǐng)強(qiáng)，可以用來丫射線檢查金屬內(nèi)部有沒有砂眼或裂紋，所用的設(shè)備叫丫射線探傷儀.B、利用射線的穿透本領(lǐng)與物質(zhì)厚度密度的關(guān)系，來檢查各種產(chǎn)品的厚度和密封容器中液體的高度等，從而實(shí) 現(xiàn)自動控制C、利用射線使空氣電離而把空氣變成導(dǎo)電氣體，以消除化纖、紡織品上的靜電D利用射線照射植物，引起植

16、物變異而培育良種，也可以利用它殺菌、治病等作為示蹤原子：用于工業(yè)、農(nóng)業(yè)及生物研究等 .棉花在結(jié)桃、開花的時(shí)候需要較多的磷肥，把磷肥噴在棉花葉子上，磷肥也能被吸收.但是，什么時(shí)候的吸 收率最高、磷在作物體內(nèi)能存留多長時(shí)間、磷在作物體內(nèi)的分布情況等，用通常的方法很難研究.如果用磷 的放射性同位素制成肥料噴在棉花葉面上，然后每隔一定時(shí)間用探測器測量棉株各部位的放射性強(qiáng)度，上面 的問題就很容易解決.放射性的防護(hù)：在核電站的核反應(yīng)堆外層用厚厚的水泥來防止放射線的外泄用過的核廢料要放在很厚很厚的重金屬箱內(nèi)，并埋在深海里在生活中要有防范意識，盡可能遠(yuǎn)離放射源十三、核反應(yīng)方程I1 .熟記一些實(shí)驗(yàn)事實(shí)的核反應(yīng)方

17、程式。盧瑟福用a粒子轟擊氮核打出質(zhì)子：14N；He >17O 1H貝克勒耳和居里夫人發(fā)現(xiàn)天然放射現(xiàn)象：a 衰變：2；U . 290ThHeB 衰變：2341Th >23：Pa ；e查德威克用a粒子轟擊鍍核打出中子：9Be+；H112c+0n274301居里夫人發(fā)現(xiàn)正電子:13Al2He> 15P on3030015 P > 14 Si1e國）鏗核巢亦1 n 1H 、2H少干工侈亦.0 n 1 H T 1 H r2351136190 c重核裂變：92U 0n，54Xe100n噂 235. .114489192U 0n > 56Ba 36Kr30n2 .熟記一些粒子的符號a粒子（4He ）、質(zhì)子（1H ）、事子（；n）、電子（；e）、笊核（2H ）、然核（3H ） 3.注意在核反應(yīng)方程式中，質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)是守恒的。處理有關(guān)核反應(yīng)方程式的相關(guān)題目時(shí)，只要做到了以上幾點(diǎn)，即可順利解決問題十四、重核裂變 核聚變 I釋放核能的途徑一一裂變和聚變裂變反應(yīng)：裂變：重核在一定條件下轉(zhuǎn)變成兩個(gè)中等質(zhì)量的核的反應(yīng)，叫做原子核的裂變反應(yīng)。例如 235U 1n）144Ba 89Kr 31n 920n 56