高考物理二轮复习讲义：近代物理-光电效应、波尔理论、核反应

第页光电效应、波粒二象性高考对光电效应、波粒二象性考查的重点有：光电效应规律的理解、爱因斯坦光电效应方程的理解和应用、光电效应相关图像的理解等，既可以对本部分内容单独考查，也可以与能级跃迁等知识相结合进行综合考查，主要以选择题的形式出现，考查学生的理解和综合应用能力。光电效应规律的理解及其应用如图所示，在研究光电效应的实验中，保持P的位置不变，用单色光a照射阴极K，电流计G的指针不发生偏转；改用另一频率的单色光b照射K，电流计的指针发生偏转，那么（）A．增加a的强度一定能使电流计的指针发生偏转B．用b照射时通过电流计的电流由d到cC．只增加b的强度一定能使通过电流计的电流增大D．a的波长一定小于b的波长从1907年起，美国物理学家密立根用如图所示的实验装置测量光电效应中几个重要的物理量。在这个实验中，若先后用频率为ν1、ν2的单色光照射阴极K均可产生光电流。调节滑片P，当电压表示数分别为U1、U2时，ν1、ν2的光电流恰减小到零。已知U1＞U2，电子电荷量为e，下列说法正确的是（）A．两种单色光光子的动量p1＜p2 B．光电子的最大初动能Ek1＜Ek2C．普朗克常量为 D．逸出功为1.一点光源以113W的功率向周围所有方向均匀地辐射波长约为6×10﹣7m的光，在离点光源距离为R处每秒垂直通过每平方米的光子数为3×1014个。普朗克常量为h＝6.63×10﹣34J•s。R约为（）A．1×102m B．3×102m C．6×102m D．9×102m2.某研究小组用图甲所示光电效应实验的电路图，来研究两个光电管a、b用同一种光照射情况下的光电流与电压的关系，测得两光电管a、b两极间所加电压U与光电流I的关系如图乙所示。则有关这两个光电管的说法正确A.a的饱和光电流大，所以照射光电管a的光子能量大

B.照射光电管b时产生光电子的最大初动能大

C.照射两光电管时光电管b产生光电子需要的时间较长

D.光电管a阴极所用金属的极限频率小1．四点提醒：（1）能否发生光电效应，不取决于光的强度而取决于光的频率。（2）光电效应中的“光”不是特指可见光，也包括不可见光。（3）逸出功的大小由金属本身决定，与入射光无关。（4）光电子不是光子，而是电子。2．两条对应关系：（1）光强大→光子数目多→发射光电子多→光电流饱和值大。（2）光子频率高→光子能量大→光电子的最大初动能大。3．三个关系式：（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光电效应图像的理解和应用如图是密立根于1916年发表的钠金属光电效应的遏止电压Ｕc与入射光频率v的实验曲线，该实验直接证明了爱因斯坦光电效应方程，并且第一次利用光电效应实验测定了普朗克常量h。由图像可知（）A．钠的逸出功为hνc B．钠的截止频率为8.5×1014HzC．图中直线的斜率为普朗克常量h D．遏止电压Uc与入射光频率ν成正比如图甲所示为研究光电效应的实验装置，电源和电表的正负极可以对调，某同学选用a、b、c三束不同的单色光分别照射同一光电管，发现光电流与电压的关系图像如图乙所示，下列说法正确的是（）A．三束光的频率关系为νa＞νb＞νcB．单位时间内产生的光电子数的关系为na＞nb＞ncC．用a、b、c三束光照射时，逸出光电子的最大初动能的关系为Ekb＞Eka＞EkcD．用a、b、c三束光照射时，逸出光电子的动能大小一定为Ekb＞Ekc＞Eka图像名称图线形状由图线直接（间接）得到的物理量最大初动能Ek与入射光频率ν的关系Ek＝hv－W0①斜率表示普朗克常量h②纵截距的绝对值表示逸出功|－E|＝W0③横截距表示极限频率νc遏止电压Uc与入射光频率ν的关系eUc＝hv－W0⇒Uc＝①斜率k＝，则h＝ke（普朗克常量等于图线的斜率与电子电荷量的乘积）②纵截距的绝对值为，则逸出功W0＝eUm③横截距表示极限频率νc颜色不同时，光电流与电压的关系①横截距表示遏止电压Uc1、Uc2②最大值表示饱和光电流③最大初动能Ek1＝eUc1，Ek2＝eUc2颜色相同、强度不同的光，光电流与电压的关系①横截距表示遏止电压Uc②最大值表示饱和光电流③最大初动能Ek＝eUc相等玻尔理论和能级跃迁本专题在高考中主要考查原子的结构、玻尔理论的理解、氢原子的能级跃迁与电离、能级图等问题，有时会与光电效应知识综合命题，题型多为选择题，难度中等。考查对相关知识的理解与应用能力。玻尔理论的理解根据玻尔的原子模型，当氢原子核外电子由离原子核较近的轨道跃迁到离核较远的轨道上时，下列说法中正确的是（）A．核外电子受到的库仑力变小 B．原子的能量减小C．核外电子的动能变大 D．原子核和核外电子的电势能减小关于玻尔的原子模型，下列说法正确的是（）A．按照玻尔的观点，电子在定态轨道上运行时不向外辐射电磁波B．电子只能通过吸收或放出一定频率的光子在轨道间实现跃迁C．电子从外层轨道跃迁到内层轨道时，动能增大，原子能量也增大D．电子绕着原子核做匀速圆周运动。外层轨道运动的周期比在内层轨道运动的周期小解答核外电子在不同轨道上运动状态问题时涉及的主要物理规律（1）库仑定律：F＝，可以用来确定电子和原子核间的相互作用力。（2）牛顿运动定律和圆周运动规律：可以用来分析电子绕原子核做匀速圆周运动的问题。（3）功能关系及能量守恒定律：可以分析由于库仑力做功引起的电子在原子核周围运动时动能、电势能之间的转化问题。氢原子的能级跃迁如图为氢原子的能级图。大量氢原子处于n＝3的激发态，在向低能级跃迁时放出光子，用这些光子照射逸出功为2.29eV的金属钠。正确的是（）A．逸出光电子的最大初动能为10.80eVB．n＝3跃迁到n＝1放出的光电子动量最大C．有3种频率的光子能使金属钠产生光电效应D．用0.85eV的光子照射，氢原子跃迁到n＝4激发态1.a、b两种可见光在同一光电效应装置中测得的光电流和电压的关系如图甲所示。图乙为氢原子能级图，已知可见光的光子能量在1.62eV到3.11eV之间，说法正确的是（）A．a光的波长比b光的小B．单色光a的光子动量比单色光b的光子动量大C．若a光是从n＝4跃迁到n＝2能级时发出的光，则b光可能是从n＝跃迁到n＝2能级时发出的光D．用E＝12.8eV的电子去轰击基态的氢原子，可以得到两种可见光2如图所示，图1为演示光电效应的实验装置，图2为氢原子的能级图．若入射光子能量为2.93 eV，用它照射由金属钾制成的阴极，所产生的大量具有最大初动能的光电子去撞击大量处于n=3激发态的氢原子，可以辐射几种不同频率的光，已知金属钾的逸出功为2.25 eV，以下说法正确的是(

)A.3种 B.6种 C.10种 D.15种1．两类能级跃迁受激跃迁：①光照（吸收光子）：光子的能量必须恰好等于能级差hv＝Em－En。②碰撞、加热等：只要入射粒子能量大于或等于能级差即可，E外≥Em－En。③大于电离能的光子被吸收，将原子电离。电离能：指原子从基态或某一激发态跃迁到电离态所需要吸收的最小能量。2．确定氢原子辐射光谱线数量的方法①一个氢原子跃迁发出可能的光谱线条数最多为（n－1）；②一群氢原子跃迁发出可能的光谱线条数＝；注意：一定要区分氢原子是一个还是一群！核反应与核能本专题主要讲解原子核的两类衰变规律、半衰期、核反应方程以及核能的计算等问题，考试多以选择题的形式命题，命题背景新颖，难度一般；主要考查学生对于知识的理解和应用能力。原子核的衰变及半衰期14C发生放射性衰变为14N，半衰期约为5730年。已知植物存活期间，其体内14C与12C的比例不变，生命活动结束后，14C的比例会持续减少。现测量某古木样品中14C的比例，发现正好是现代植物样品中14C比例的二分之一，则（）A．该古木生命活动结束的年代距今约5730年B．再过约5730年，该样品中的14C将全部衰变殆尽C．14C衰变为14N的本质是D．改变样品测量环境的温度和压强，可以改变C的衰变快慢2020年3月15日中国散裂中子源（CSNS）利用中子成像技术帮助中国科技大学进行了考古方面的研究。散裂中子源是研究中子特性、探测物质微观结构和运动的科研装置。CSNS是我国重点建设的大科学装置，将成为发展中国家拥有的第一台散裂中子源。下列关于中子研究的说法正确的是（）A．α粒子轰击，生成，并产生了中子B．经过4次α衰变，2次β衰变，新核与原来的原子核相比，中子数少了6个C．放射性β射线其实质是高速中子流，可用于医学的放射治疗D．核电站可通过控制中子数目来控制核反应剧烈程度1.两种放射性元素的半衰期分别为t0和2t0，在t＝0时刻这两种元素的原子核总数为N，在t＝2t0时刻，尚未衰变的原子核总数为eq\f(N,3)，则在t＝4t0时刻，尚未衰变的原子核总数为()A．eq\f(N,12) B．eq\f(N,9)C．eq\f(N,8) D．eq\f(N,6)2.医学治疗中常用放射性核素113In产生γ射线，而113In是由半衰期相对较长的113Sn衰变产生的。对于质量为m0的113Sn，经过时间t后剩余的113A.

67.3d

B.

101.0d

C.

115.1d

D.

124.9d1．理清知识体系2．α衰变和β衰变衰变次数的计算方法方法一：由于β衰变不改变质量数，故可以先由质量数改变量确定α衰变的次数，再根据电荷数守恒确定β衰变的次数。方法二：设α衰变次数为x，β衰变次数为y，根据质量数和电荷数守恒列方程组求解。核反应方程与核能的计算我国的“人造太阳”即核聚变实验反应堆技术世界领先。在“人造太阳”中发生的一种核聚变反应方程为。已知氘核（）的质量为2.0136u，中子（）的质量为1.0087u，氦核（）的质量为3.0150u，u为原子质量单位，1u相当于931MeV，下列说法正确的是（）A．氦核（）和中子（）的质量数之和小于两个氘核（）的质量数之和B．核反应过程中的质量亏损Δm＝1.0122uC．核反应过程中释放的核能ΔE＝3.2585MeVD．核反应过程中中子数减少了1个1932年，考克饶夫和瓦尔顿用质子加速器进行人工核蜕变实验，验证了质能关系的正确性。在实验中，锂原子核俘获一个质子后成为不稳定的铍原子核，随后又蜕变为两个相同的原子核，核反应方程为。已知、、X的质量分别为m1＝1.00728u、m2＝7.01601u、m3＝4.00151u，光在真空中的传播速度为c，则该核反应中（）A．质量亏损Δm＝4.02178uB．释放的核能ΔE＝(m1＋m2－2m3)c2C．铍原子核内的中子数是5D．X表示的是氚原子核1.下列核反应方程中，X1，X2，X3，X4代表α粒子的有A． B．C． D．2.如图，一个原子核X经图中所示的一系列、衰变后，生成稳定的原子核Y，在此过程中放射出电子的总个数为（）A.6 B.8 C.10 D.143.原子核与氘核反应生成一个α粒子和一个质子。由此可知A．A=2，Z=1B.A=2，Z=2C.A=3，Z=3D.A=3，Z=21．核反应的四种类型2．核反应方程的书写技巧（1）熟记基本粒子的符号：质子（）、中子（）、α粒子（）、β粒子（）、正电子（）、氘核（）、氚核（）等。（2）牢记两个“守恒”：核反应过程中质量数守恒、电荷数守恒。3．计算核