专题13 原子结构、原子核和波粒二象性-三年（2020-2022）高考真题物理分项汇编（山东专用）

2020-2022年三年山东卷高考汇编 专题13 原子结构、原子核和波粒二象性 【考纲定位】 内容 要求 1.原子核式结构和能级结构 了解人类探索原子及其结构的历史．知道原子的核式结构模型．通过对氢原子光谱的分析，了解原子的能级结构. 2.原子核与核反应 了解原子核的组成和核力的性质．知道四种基本相互作用．能根据质量数守恒、电荷数守恒写出核反应方程. 3.放射性和原子核衰变 了解放射性和原子核衰变．知道半衰期及其统计意义．了解放射性同位素的应用，知道射线的危害与防护. 2022·山东·高考 T1 2020·山东·高考 T2 4.原子核的结合能　核裂变反应和核聚变反应 认识原子核的结合能，了解核裂变反应和核聚变反应．关注核技术应用对人类生活和社会发展的影响．了解人类对物质结构的探索历程. 2021·山东·高考 T1 5.光电效应现象 通过实验，了解光电效应现象．知道爱因斯坦光电效应方程及其意义．能根据实验结论说明光的波粒二象性. 6.波粒二象性　量子化 知道实物粒子具有波动性，了解微观世界的量子化特征．体会量子论的建立对人们认识物质世界的影响. 【知识重现】 一、波粒二象性 1．光电效应 (1)光电效应的规律 ①任何一种金属都有一个截止频率，低于这个截止频率则不能发生光电效应． ②光电子的最大初动能与入射光的强度无关，随入射光频率的增大而增大． ③光电效应的发生几乎是瞬时的． ④大于截止频率的光照射金属时，光电流强度与入射光强度成正比． (2)光电流与电压的关系 给光电管加反向电压时，随电压的增大，光电流逐渐减小，当电压大于或等于遏止电压时，光电流为0.如图所示，给光电管加正向电压时，随电压的增大光电流逐渐增大，当电压增大到某一值时，光电流达到饱和值，再增大电压，光电流不再增加． 2．光子说 (1)光子：在空间传播的光是不连续的，而是一份一份的，每一份称为一个光量子，简称光子． (2)光子的能量： E＝hν，h为普朗克常量，h＝6.63×10－34 J·s.每个光子的能量只取决于光的频率． 3．光电效应方程 (1)最大初动能与入射光子频率的关系：Ek＝hν－W0. (2)若入射光子的能量恰等于金属的逸出功W0，则光电子的最大初动能为零，入射光的频率就是金属的截止频率．此时有hνc ＝W0，即νc＝，可求出截止频率． (3)Ek－ν曲线：如图所示，由Ek＝hν－W0可知，横轴上的截距是金属的截止频率或极限频率，纵轴上的截距是金属的逸出功的负值，斜率为普朗克常量h. 4．光的波粒二象性 实验基础 表现 光的波 动性 干涉和衍射 ①光是概率波，即光子在空间各点出现的概率可用波动规律来描述； ②足够数量的光子在传播时，表现出波的性质. 说明：光的波动性不同于宏观概念的波 光的粒 子性 光电效应 和康普顿 效应 ①当光同物质发生作用时，这种作用是“一份一份”进行的，表现出粒子的性质； ②少量或个别光子显示出光的粒子性. 说明：光子不同于宏观概念的粒子 波动性 和粒子 性的对 立与统一 ①大量光子易显示出波动性，而少量光子易显示出粒子性； ②波长长(频率低)的光波动性强，而波长短(频率高)的光粒子性强； ③光子说并未否定波动性，光子能量E＝hν＝中，ν和λ就是与波有关的物理量； ④波和粒子在宏观世界是不能统一的，而在微观世界却是统一的 5.物质波(德布罗意波) 由光的波粒二象性的思想推广到微观粒子和任何运动着的物体上去，得出物质波(德布罗意波)的概念：任何一个运动着的物体都有一种波与它对应，该波的波长 λ＝. 二、原子的结构 1．原子的核式结构 (1)电子的发现 汤姆孙发现了电子，并提出了原子的枣糕式模型． (2)α粒子散射实验 1909～1911年，英国物理学家卢瑟福和他的助手进行了用α粒子轰击金箔的实验，发现绝大多数α粒子穿过金箔后基本上仍沿原来方向前进，但有少数α粒子发生了大角度偏转，偏转的角度甚至大于90°，也就是说它们几乎被“撞”了回来．为了解释α粒子的大角度散射，卢瑟福提出了原子的核式结构模型：在原子中心有一个很小的核，原子全部正电荷和几乎全部的质量都集中在核里，带负电的电子在核外空间绕核旋转． 2．玻尔原子模型 (1)玻尔假说的内容 ①轨道量子化：原子的不同能量状态跟电子在不同的圆轨道绕核运动相对应．原子的定态是不连续的，因此电子的轨道也是不连续的． ②能量状态量子化：原子只能处于一系列不连续的能量状态中，在这些能量状态中原子是稳定的，电子虽然绕核运动，但并不向外辐射能量． ③跃迁假说：原子从一种定态跃迁到另一种定态时，它辐射或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hν＝Em－En. (2)氢原子的能级结构及能级公式 ①原子各定