重难点16 微观粒子-2025年高考物理 热点 重点 难点 专练（上海专用）（原卷版）.docx

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重难点16微观粒子

年度

是否出题

选择型

填空题

计算题

实验题

2024年

√

√

√

√

2025年（预）

☆☆☆☆☆

√

√

√

（2025年预测的可能性仅供参考，每颗☆代表出题的可能性为20%，以此类推）

【思维导图】

【高分技巧】

一、原子的核式结构模型

1．卢瑟福α粒子散射实验装置

2．实验结果：

①绝大多数α粒子穿过金箔后沿原方向前进；

②少数α粒子却发生了较大的偏转；

③极少数α粒子偏转角超过了90°，个别甚至被弹回。

3．实验解释：原子的大部分质量和电荷集中到很小的核上，原子内部很空的。

4．能量变化：α粒子和原子核都带正电，α粒子在碰撞过程中，原子核对α粒子先做负功后做正功，

α粒子电势能先增大后减小，动能先减小后增大。

二、氢原子光谱的经验公式

1．玻尔理论：

①原子只能处在一系列不连续的、稳定的能量状态中，这些状态叫做定态。

②原子的能量状态与电子绕核运动的轨道对应。

电子的动量mv与轨道半径r满足，n称为量子数，h为普朗克常量，h=6.64x10-34J·S。

③当电子从量子数为m的高能态轨道跃迁到量子数为n的低能态轨道时(mn)，发射电磁波。

其能量为：hν=Em-En式中，v为电磁波的频率。

反之，电子吸收电磁波的能量从低能态跃迁到高能态。

【结论】玻尔运用上述量子化假设，计算出氢原子核外电子可能的轨道半径以及相应氢原子的能量：

式中，r1为核外电子第1条可能的轨道半径，E1为轨道半径为r1时氢原子的能量；E1=-13.6eV。

rn表示第n条轨道半径，En分别表示在第n条轨道上氢原子的能量。

2．能级图

rn表示第n条轨道半径，En分别表示在第n条轨道上氢原子的能量。

(1)特点：①n=1为基态，其它称激发态，n越大能量越大；②上密下疏；③能级为负值。

(2)一群处在n能级的电子可发出不同频率光的种类：

(3)电子的电离

①处在n能级的电子电离最少需要吸收的能量：-En

②电离初动能：Ek=吸收的能量-电离所需最小能量

三、光电效应

1．光电效应方程：h叫普朗克常量(h=6.63×10-34J·s)

Ek为=光电子初动能，hν是光子的能量，W0是材料的逸出功，是由材料决定的定值。

(1)截止频率：Ek=0时为恰能产生光电流的条件，此时称截止频率。

(2)使光电流减小到0的反向电压UC称为遏止电压，即：

2．光电效应的图像

(1)保持光频率和光强不变，光电流和电压的关系，如图（1）。

①光电流随电压增大而增大，并趋于一个饱和值Im

②光的频率一定，光强越大，饱和电流越大，但遏止电压相同。

③光频率越大，遏止电压越大。

图（1）图（2）

(2)遏止电压Uc与光的频率v的关系

图线与横坐标轴交点光频称截止频率νc，即Uc=0时的光的频率。结论：

①遏止电压（光电子的最大初动能）与光频成线性关系，与光强无关。

②截止频率（极限频率）的含义是，入射光的频率必须高于某一极限频率才能发生光电效应。

四、波粒二象性

1．光的波粒二象性：光既具有波动性，又具有粒子性。

(1)传播的过程中，表现出波动性；波长较长时，波动性较强。

(2)与物体相互作用时，表现出粒子性；波长较短时，粒子性较强。

光

波动性（电磁波）

粒子性（光子）

描述参量

波长、频率、波速

质量、动量、能量

行为特性

干涉、衍射、横波偏振

黑体辐射、光电效应、康普顿效应

联系

2．德布罗意波

(1)每一个运动的粒子都与一个对应的波相联系。

粒子的能量ε和动量p跟它所对应的波的频率v和波长λ之间，遵从如下关系：

德布罗意波长和频率公式

这种与实物粒子相联系的波叫做德布罗意波，也叫物质波。其波长λ称为德布罗意波长。

(2)任何物体，小到电子、质子，大到行星、太阳都存在波动性。

(3)德布罗意波是一种概率波。

(4)与光子对应的波是电磁波，与实物粒子对应的波是物质波。

(5)实物粒子波动性的验证：电子衍射现象

五、原子核的衰变和放射性

1．三种射线，如图（1），在射线经过的空间施加磁场。

图（1）图（2）

这三种射线分别叫作α射线、β射线和γ射线。

射线与核外电子无关，来自原子核。

三种射线的穿透能力：α射线β射线γ射线。

三种射线的电离能力：α射线β射线γ射线。

2．原子核的衰变：原子核自发地放出α粒子或β粒子而转变为新核的现象。

(1)核反应方程：描述原子核变化的表达式称核反应方程。

核