专题18 近代物理（讲义）（解析版）-2024年高考物理二轮复习讲练测（新教材新高考）

专题18近代物理目录TOC\o"1-4"\h\z\u考点一近代物理 4 4 41.解答光电效应及其图像类问题的两条规律及分析技巧 42.解决氢原子能级跃迁问题的三点技巧 53.解答原子结构问题的三大规律 54.核能的计算方法 6 6考向一光电效应与波粒二象性物质波 6考向二原子结构与原子核核能 6

考点要求考题统计近代物理考向一光电效应与波粒二象性物质波：2023•辽宁•高考真题、2023•浙江•高考真题、2023•海南•高考真题、2023•浙江•高考真题、2023•江苏•高考真题、2022•全国•高考真题、2022•河北•高考真题、2022•浙江•高考真题、2022•天津•高考真题、2022•浙江•高考真题、2021•江苏•高考真题、2021•海南•高考真题、2021•辽宁•高考真题、2021•辽宁•高考真题、2021•浙江•高考真题、2021•浙江•高考真题考向二原子结构与原子核核能：2023•全国•高考真题(2题)、2023•河北•高考真题、2023•重庆•高考真题、2023•广东•高考真题、2023•天津•高考真题、2023•北京•高考真题、2023•山东•高考真题、2023•浙江•高考真题(2题)、2023•湖北•高考真题、2023•海南•高考真题、2023•山西•高考真题、2023•湖南•高考真题、2023•福建•高考真题、2022•全国•高考真题、2022•天津•高考真题、2022•福建•高考真题、2022•重庆•高考真题、2022•北京•高考真题、2022•海南•高考真题、2022•辽宁•高考真题、2022•湖北•高考真题、2022•广东•高考真题、2022•湖南•高考真题、2022•山东•高考真题、2022•海南•高考真题、2022•浙江•高考真题(2题)、2021•全国•高考真题(2题)、2021•重庆•高考真题、2021•江苏•高考真题、2021•海南•高考真题、2021•湖北•高考真题、2021•北京•高考真题、2021•山东•高考真题、2021•广东•高考真题、2021•河北•高考真题(2题)、2021•湖南•高考真题、2021•浙江•高考真题(2题)、2021•福建•高考真题考情分析【命题规律及方法指导】1.命题重点：本专题就是高考的基础热点问题，光电效应的几条规律及图像是考察热点，原子物理中，核反应式、半衰期及核能计算也是常考热点2.常用方法：守恒3.常考题型：选择题．【命题预测】1.本专题属于热点、基础内容；2.高考命题考察方向①光电效应与波粒二象性物质波：光电效应的规律、光电效应的图像问题、波粒二象性、物质波②原子结构与原子核核能：能级跃迁、核反应式、半衰期、核能计算

考点一近代物理1．（2023·浙江·高考真题）（多选）氢原子从高能级向低能级跃迁时，会产生四种频率的可见光，其光谱如图1所示。氢原子从能级6跃迁到能级2产生可见光I，从能级3跃迁到能级2产生可见光Ⅱ。用同一双缝干涉装置研究两种光的干涉现象，得到如图2和图3所示的干涉条纹。用两种光分别照射如图4所示的实验装置，都能产生光电效应。下列说法正确的是（）A．图1中的对应的是ⅠB．图2中的干涉条纹对应的是ⅡC．Ⅰ的光子动量大于Ⅱ的光子动量D．P向a移动，电流表示数为零时Ⅰ对应的电压表示数比Ⅱ的大【考向】光电效应的规律波粒二象性【答案】CD【详解】根据题意可知。氢原子发生能级跃迁时，由公式可得，可知，可见光I的频率大，波长小，可见光Ⅱ的频率小，波长大。A．可知，图1中的对应的是可见光Ⅱ，故A错误；，由图可知，图2中间距较小，则波长较小，对应的是可见光I，故B错误；C．根据题意，由公式可得，光子动量为，可知，Ⅰ的光子动量大于Ⅱ的光子动量，故C正确；D．根据光电效应方程及动能定理可得，可知，频率越大，遏止电压越大，则P向a移动，电流表示数为零时Ⅰ对应的电压表示数比Ⅱ的大，故D正确。故选CD。2．（2022·河北·高考真题）如图是密立根于1916年发表的钠金属光电效应的遏止电压与入射光频率的实验曲线，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 B．钠的截止频率为C．图中直线的斜率为普朗克常量h D．遏止电压与入射光频率成正比【考向】光电效应的规律【答案】A【详解】A．根据遏止电压与最大初动能的关系有，根据电效应方程有，当结合图像可知，当为0时，解得，A正确；B．钠的截止频率为，根据图像可知，截止频率小于，B错误；C．结合遏止电压与光电效应方程可解得，可知，图中直线的斜率表示，C错误；D．根据遏止电压与入射光的频率关系式可知，遏止电压与入射光频率成线性关系，不是成正比，D错误。故选A。3．（2023·全国·高考真题）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．， B．， C．， D．，【考向】核反应【答案】D【详解】设Y电荷数和质量数分别为m和n，根据核反应方程质量数和电荷数守恒可知第一个核反应方程的核电荷数和质量数满足，，第二个核反应方程的核电荷数和质量数满足，，联立解得，。故选D。4．（2023·浙江·高考真题）“玉兔二号”装有核电池，不惧漫长寒冷的月夜。核电池将衰变释放的核能一部分转换成电能。的衰变方程为，则（）A．衰变方程中的X等于233 B．的穿透能力比γ射线强C．比的比结合能小 D．月夜的寒冷导致的半衰期变大【考向】衰变与半衰期【答案】C【详解】A．根据质量数和电荷数守恒可知，衰变方程为，即衰变方程中的X=234，故A错误；B．是α粒子，穿透能力比γ射线弱，故B错误；C．比结合能越大越稳定，由于衰变成为了，故比稳定，即比的比结合能小，故C正确；D．半衰期由原子核本身决定的，与温度等外部因素无关，故D错误。故选C。5．（2023·全国·高考真题）2022年10月，全球众多天文设施观测到迄今最亮伽马射线暴，其中我国的“慧眼”卫星、“极目”空间望远镜等装置在该事件观测中作出重要贡献。由观测结果推断，该伽马射线暴在1分钟内释放的能量量级为。假设释放的能量来自于物质质量的减少，则每秒钟平均减少的质量量级为（光速为）（）A． B． C． D．【考向】核能【答案】C【详解】根据质能方程可知，则每秒钟平均减少的质量为则每秒钟平均减少的质量量级为。故选C。1.解答光电效应及其图像类问题的两条规律及分析技巧1）两条对应关系①光子频率高→光子能量大→光电子的最大初动能大；②光照强度大（同种频率的光）→光子数目多→发射光电子多→光电流大2）光电效应的四类图像分析Ⅰ、最大初动能与入射光频率的关系图线①截止频率(极限频率)：图线与ν轴交点的横坐标②逸出功：图线与轴交点的纵坐标的绝对值③普朗克常量：图线的斜率Ⅱ、遏止电压与入射光频率的关系图线①截止频率：图线与横轴的交点的横坐标②遏止电压：随入射光频率的增大而增大③普朗克常量：等于图线的斜率与电子电荷量的乘积，即(注：此时两极之间接反向电压)Ⅲ、颜色相同、强度不同的光，光电流与电压的关系①遏止电压：图线与横轴的交点的横坐标的绝对值②饱和电流：电流的最大值③最大初动能：Ⅳ、颜色不同时，光电流与电压的关系①遏止电压、②饱和电流③最大初动能，2.解决氢原子能级跃迁问题的三点技巧1）原子跃迁时,所吸收或辐射的光子能量只能等于两能级的能量差。2）原子从某一能级电离时,所吸收的能量可以大于或等于这一能级能量的绝对值,剩余能量为自由电子的动能。3）光谱线条数的确定方法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3.核能的计算方法1）根据计算时,的单位是“kg”,c的单位是“m/s”,的单位是“J”.2）根据计算时,的单位是“u”,的单位是“MeV”.3）根据核子比结合能来计算核能:原子核的结合能=核子的比结合能×核子数.核反应前系统内所有原子核的总结合能与反应后生成的所有新核的总结合能之差,就是该核反应所释放(或吸收)的核能.考向一光电效应与波粒二象性物质波1．（2024·浙江绍兴·浙江省新昌中学校考模拟预测）（多选）如图甲所示是用光照射某种金属时逸出的光电子的最大初动能随入射光频率的变化图像（直线与横轴的交点的横坐标为4.29，与纵轴的交点的纵坐标为0.5），如图乙所示是氢原子的能级图，下列说法正确的是（）A．根据该图像能求出普朗克常量B．该金属的逸出功为1.82eVC．该金属的极限频率为5.50×1014HzD．用n=4能级的氢原子跃迁到n=2能级时所辐射的光照射该金属能使该金属发生光电效应【答案】AD【详解】A．根据爱因斯坦光电效应方程，知该图线的斜率表示普朗克常量，得普朗克常量为，故A正确；BC．根据爱因斯坦光电效应方程，可知图像的横轴的截距大小等于截止频率，由图知该金属的截止频率为，逸出功为，故BC错误；D．n=4能级的氢原子跃迁到n=2能级时所辐射的光子能量为，明显，得所辐射的光照射该金属能使该金属发生光电效应，故D正确。故选AD。2．（2024·浙江·校联考模拟预测）（多选）如图甲所示为光电效应实验装置，图乙为a、b、c三种光分别照射图甲装置得到的电流表与电压表读数的关系曲线，图丙为氢原子能级图，图丁是几种金属的逸出功和极限频率。已知c光子能量为2.81eV。则（

）几种金属逸出功和极限频率金属W0/eVv/1014Hz钠2.295.33钾2.255.44铷2.135.15A．若b为绿光，a不可能是紫光B．若a为绿光，c可能是紫光C．用c照射大量n=2激发态氢原子可产生6种不同频率光D．用c照射铷阴极产生的光电子撞击大量n=3激发态氢原子可产生6种不同频率光【答案】AD【详解】A．因b的截止电压大于a，根据，可知，b的频率大于a的频率，则若b为绿光，a不可能是紫光，选项A正确；B．因a、c的截止电压相等，可知a、c的频率相等，即若a为绿光，c也肯定为绿光，选项B错误；C．已知c光子能量为2.81eV，则用c照射大量n=2激发态氢原子不能被氢原子吸收，从而不会产生跃迁，也不会辐射光子，选项C错误；D．用c照射铷阴极产生的光电子最大初动能为，光子撞击大量n=3激发态氢原子，因0.68eV>(-0.85eV)-(-1.51eV)=0.66eV，则可使铷原子核跃迁到n=4的能级，然后向低能级跃迁时可产生种不同频率光。选项D错误。故选AD。考向二原子结构与原子核核能3．（2024·浙江嘉兴·统考一模）如图所示是氢原子的能级图。已知可见光的波长范围为，普朗克常量，真空中的光速，关于大量氢原子的能级跃迁，下列说法正确的是（）A．氢原子处在能级，会辐射可见光B．氢原子从高能级向能级跃迁时，辐射的光具有显著的热效应C．氢原子从能级向能级和能级跃迁时辐射的两种光，在同一介质中传播时前者速度小于后者D．氢原子从能级向低能级跃迁，辐射的光子的最大动量是【答案】AB【详解】A．可见光的波长范围为，根据,可得可见光的光子能量范围约为,氢原子从能级向能级跃迁，辐射的光子能量为,属于可见光，故A正确；B．氢原子从高能级向能级跃迁时，辐射的光子能量小于，属于红外线，具有显著的热效应，故B正确；C．氢原子从能级向能级和能级跃迁时辐射的两种光，前者频率低，在同一介质中传播时前者速度大于后者，故C错误；D．氢原子从能级向低能级跃迁，,得辐射的光子的最大动量故D错误。故选AB。4．（2024·吉林白山·统考一模）心脏起搏器使用“氚电池”供电，这是一种利用氚核衰变产生的能量的新型核能电池，其使用寿命长达20年。氚核（）发生衰变的半衰期为12.5年。下列说法正确的是（

）A．氚核发生衰变时，电荷数守恒、质量数守恒B．氚核发生衰变产生的新核为C．环境温度升高时，核的半衰期会缩短D．100个经过12.5年后一定剩余50个【答案】A【详解】A．核反应方程遵循电荷数守恒、质量数守恒，故A正确；B．氚核发生衰变方程为，所以新核为，故B错误；C．环境温度升高时，核的半衰期不变，故C错误；D．半衰期是大量放射性原子衰变的统计规律，对个别的放射性氘原子核没有意义，故D错误。故选A。5．