高考物理总复习第十六章近代物理课件练习题

第1讲光电效应波粒二象性高考总复习2025课程标准1.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。2.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。3.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。4.了解原子核的组成和核力的性质。知道四种基本相互作用。能根据质量数守恒和电荷数守恒写出核反应方程。5.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。6.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核心素养试题情境生活实践类霓虹灯、氖管、光谱仪、原子钟、威耳逊云室、射线测厚仪、原子弹、反应堆与核电站、太阳、氢弹、环流器装置等学习探索类光电效应现象、爱因斯坦光电效应方程及其意义、光的波粒二象性、原子的核式结构模型、氢原子光谱、原子的能级结构、原子核的组成、核反应方程、放射性和原子核衰变、半衰期及其统计意义、放射性同位素的应用、射线的危害与防护、原子核的结合能、核裂变反应和核聚变反应等考点一黑体辐射及实验规律强基础•固本增分1.热辐射(1)定义:周围的一切物体都在辐射

,这种辐射与物体的

有关,所以叫热辐射。

(2)特点:热辐射强度按波长的分布情况随物体

的不同而有所不同。

电磁波温度温度2.黑体、黑体辐射的实验规律(1)黑体:能够

入射的各种波长的电磁波而不发生反射的物体。

(2)黑体辐射的实验规律:①对于一般材料的物体,辐射电磁波的情况除了与

有关,还与材料的

及表面状况有关。

②黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与黑体的

有关。随着温度的升高,一方面,各种波长的辐射强度都有

;另一方面,辐射强度的极大值向波长较

的方向移动,如图所示。

完全吸收温度种类温度增加短3.能量子(1)定义:普朗克认为,当带电微粒辐射或吸收能量时,只能辐射或吸收某个最小能量值ε的

,这个不可再分的最小能量值ε叫作能量子。

(2)能量子大小:ε=

,其中ν是带电微粒吸收或辐射电磁波的频率,h称为普朗克常量,h=6.626×10-34J·s(一般取h=6.63×10-34J·s)。

整数倍hν×√×研考点•精准突破典题1(多选)关于黑体辐射的实验规律如图所示,下列说法正确的是(

)A.黑体能够完全吸收照射到它上面的光波B.随着温度的降低,各种波长的光辐射强度都有所增加C.随着温度的升高,辐射强度极大值向波长较长的方向移动D.黑体辐射的强度只与它的温度有关,与形状和黑体材料无关AD解析

能完全吸收照射到它上面的各种频率的电磁波而不发生反射的物体称为黑体,选项A正确;由题图可知,随温度的降低,各种波长的光辐射强度都有所减小,选项B错误;随着温度的升高,黑体辐射强度的极大值向波长较短的方向移动,选项C错误;一般物体辐射电磁波的情况除了与温度有关,还与材料的种类及表面情况有关,但黑体辐射电磁波的情况只与它的温度有关,选项D正确。考点二光电效应规律的理解及应用强基础•固本增分1.光电效应及其规律(1)光电效应现象照射到金属表面的光,能使金属中的

从表面逸出,这个现象称为光电效应,这种电子常称为

。

本质是电子,而不是光子

(2)光电效应的产生条件入射光的频率

金属的截止频率。

电子光电子大于或等于(3)光电效应规律①每种金属都有一个截止频率νc,入射光的频率必须

这个截止频率才能产生光电效应。

②光电子的最大初动能与入射光的强度

,只随入射光

的增大而增大。

③光电效应的发生几乎是瞬时的,一般不超过10-9s。④当入射光的频率大于或等于截止频率时,在光的颜色不变的情况下,入射光越强,饱和电流越大,逸出的光电子数越

,逸出光电子的数目与入射光的强度成正比,饱和电流的大小与入射光的强度成

。

大于或等于无关频率多正比2.爱因斯坦光电效应方程(1)光电效应方程①表达式:hν=Ek+W0或Ek=

。

②物理意义:金属表面的电子吸收一个光子获得的能量是hν,这些能量的一部分用来克服金属的逸出功W0,剩下的表现为逸出后电子的

。

(2)逸出功W0:电子从金属中逸出所需做功的

,W0=hνc=。

(3)最大初动能:发生光电效应时,金属表面上的

吸收光子后克服原子核的引力逸出时所具有的动能的最大值。

hν-W0最大初动能最小值电子××√×研考点•精准突破1.研究光电效应的两条思路(1)两条线索(2)两条对应关系

2.光电效应中三个重要关系(1)爱因斯坦光电效应方程:Ek=hν-W0。(2)光电子的最大初动能Ek与遏止电压Uc的关系:Ek=eUc。(3)逸出功W0与截止频率νc的关系:W0=hνc。典题2(多选)(2024天津模拟)光电效应的实验结论是对于某种金属(

)A.无论光的强度多强,只要光的频率小于截止频率就不能产生光电效应B.用频率大于截止频率的入射光照射,所产生的光电子的最大初动能与入射光的频率成正比C.无论照射时间多长,只要光的频率小于截止频率就不能产生光电效应D.用频率大于截止频率的入射光照射,频率越高,所产生的光电子的初动能就越大AC解析

发生光电效应的条件是入射光的频率大于金属的截止频率,与入射光的强度、光照时间无关,所以光的频率小于截止频率就不能产生光电效应,故A、C正确;根据光电效应方程Ek=hν-W0,可知入射光的频率大于截止频率时,频率越高,光电子的最大初动能越大,但不是成正比,故B错误;用频率大于截止频率的入射光照射,频率越高,产生的光电子的最大初动能越大,光电子的初动能不一定大,故D错误。典题3(多选)(2023山东烟台模拟)某校实验小组用如图所示的电路研究“光电效应”现象,现用频率为ν的红光照射光电管,有光电子从K极逸出。下列说法正确的是(

)A.使用蓝光照射比红光照射需要克服的逸出功更大B.仅增大入射光的强度,从K极逃逸出的电子的最大初动能可能增大C.当滑动变阻器的滑片从左向右滑动时,电流表示数可能一直增大D.将电源正负极反接后,当滑动变阻器的滑片从左向右滑动时,电流表示数可能一直减小CD解析

同种材料的逸出功相同,与入射光的颜色无关,是由材料本身的性质决定的,故A错误;由爱因斯坦光电效应方程Ek=hν-W0可知,光电子的最大初动能与入射光的频率有关,而与入射光的强度无关,故B错误;光电管两端所加电压为正向电压,当滑动变阻器的滑片从左向右滑动时,正向电压不断增大,可能滑片滑到最右端时电流尚未达到饱和电流,此过程中电流表示数一直增大,故C正确;将电源正负极反接后,所加电压为反向电压,逸出的光电子要克服静电力做功才能到达A板形成电流,可能滑动变阻器的滑片滑到最右端时电流表的示数还未减小到零,此过程中电流表示数一直减小,故D正确。考点三光电效应中常见的四类图像图像名称图线形状获取的信息最大初动能Ek与入射光频率ν的关系图像(1)截止频率(极限频率)νc:横轴截距;(2)逸出功W0:纵轴截距的绝对值,W0=|-E|=E;(3)普朗克常量:图像的斜率k=h遏止电压Uc与入射光频率ν的关系图像(1)截止频率νc:横轴截距;(2)遏止电压Uc:随入射光频率的增大而增大;(3)普朗克常量h:等于图像的斜率与电子电荷量的乘积,即h=ke图像名称图线形状获取的信息光电流I与电压U的关系图像(1)颜色(频率ν)相同(1)遏止电压Uc:横轴截距;(2)饱和光电流Im:光电流的最大值;照射光越强,Im越大;(3)最大初动能:Ek=eUc(2)颜色(频率ν)不同(1)遏止电压:Uc1>Uc2(频率ν越高,Uc越大);(2)饱和光电流;(3)最大初动能Ek1=eUc1,Ek2=eUc2典题4(多选)探究光电效应规律的实验装置图如图甲所示,在实验中测得遏止电压Uc与入射光频率ν之间的关系图像如图乙所示,已知电子的电荷量为e,下列说法正确的是(

)A.光电子的最大初动能与入射光频率成正比B.电源的左端为正极C.该金属的截止频率为ν2BD解析

根据光电效应方程hν-W0=Ek可知,光电子的最大初动能与入射光频率为线性关系,并不成正比,故A错误;测量遏止电压时电子受到的静电力方向与电子初始运动方向相反,则电源左端为正极,故B正确;根据图乙可知,该金属截止频率为ν1,故C错误;根据光电效应方程结合动能定理有hν-W0=eUc,变形可得典题5(多选)(2023河北张家口一模)光照射到钠金属板上时,遏止电压Uc与入射光频率ν的函数关系图线如图所示,已知元电荷e=1.6×10-19C。普朗克常量h=6.63×10-34J·s,由图中信息可知(

)A.遏止电压与入射光的频率成正比B.图像的斜率为C.钠的逸出功约为2.3eVD.用频率为8×1014Hz的光照射钠金属板时,光电子的最大初动能约为2.9×10-19JBC解析

遏止电压与入射光的频率成线性关系,不是正比关系,A错误;根据eUc=hν-W0,可知图线斜率为

,B正确;由图可知截止频率ν0为5.5×1014

Hz,逸出功W0=hν0,可计算出钠的逸出功约为2.3

eV,C正确;用频率为8×1014

Hz的光照射钠金属板时,光电子的最大初动能Ek=hν-W0=hν-hν0=1.66×10-19

J,D错误。典题6(多选)(2023山东济南期末)照射到金属表面的光可能使金属中的电子逸出,可以用甲图所示的电路研究电子逸出的情况。阴极K在受到光照时能够逸出电子,阳极A吸收阴极K逸出的电子,在电路中形成光电流。在光照条件不变的情况下改变光电管两端的电压得到乙图。断开开关换用不同频率的单色光照射阴极K,得到电子最大初动能与入射光波长倒数的关系图像如丙图所示。下列说法正确的是(

)A.由丙图可知普朗克常量B.丙图中的λ0是产生光电效应的最小波长C.乙图中遏止电压的存在意味着光电子具有一定的初动能,且有最大值D.乙图中电压由0到U1,光电流越来越大,说明单位时间内逸出光电子的个数越来越多答案

AC

越大,即入射光波长越小,电子最大初动能越大,结合丙图可知,λ0是产生光电效应的最大波长,B错误;遏止电压满足

,它的存在意味着光电子具有一定的初动能,且有最大值,即光电子有最大初动能,C正确;单位时间内逸出光电子的个数是由入射光的强度决定的,当入射光的强度一定时,单位时间内逸出光电子的个数是一定的,只不过当电压较小时,不是所有的光电子都能到达阳极,电压越大到达阳极的光电子数越多,D错误。考点四光的波粒二象性与物质波强基础•固本增分1.光的波粒二象性(1)光的干涉、衍射、偏振现象证明光具有

性。

(2)光电效应说明光具有

性。

(3)光既具有波动性,又具有粒子性,称为光的

性。

2.物质波任何一个运动的粒子,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ν和波长λ之间,遵从关系ν=

,λ=

。

波动

粒子波粒二象√√√研考点•精准突破1.对光的波粒二象性的理解

从数量上看个别光子的作用效果往往表现为粒子性;大量光子的作用效果往往表现为波动性从频率上看频率越低波动性越显著,越容易看到光的干涉和衍射现象;频率越高粒子性越显著,越不容易看到光的干涉和衍射现象,贯穿本领越强从传播与作用上看光在传播过程中往往表现出波动性;在与物质发生作用时往往表现出粒子性波动性与粒子性的统一由粒子的能量和动量表达式ε=hν、

也可以看出,光的波动性和粒子性并不矛盾,表示粒子性的粒子能量和动量的计算式中都含有表示波的特征的物理量——频率ν和波长λ典题7

某电磁波的频率为ν、波长为λ、传播速度为c,这种电磁波光子的能量为E、动量为p,普朗克常量为h,则下面关系正确的是(

)A.E=hν,p=hcB解析

电磁波的频率为ν,能量为E=hν,光子的动量p,根据德布罗意波长公式可得

,故选B。典题8(2023辽宁抚顺模拟)德布罗意认为实物粒子也具有波动性,他给出了德布罗意波长的表达式

。现用同样的直流电压加速原来静止的一价氢离子H+和二价钙离子Ca2+,已知氢离子与钙离子的质量比为1∶40,加速后的氢离子和钙离子的德布罗意波的波长之比为(

)D第2讲原子结构原子核高考总复习2025考点一原子结构和氢原子光谱强基础•固本增分1.原子结构(1)电子的发现:英国物理学家J·J·汤姆孙发现了电子。(2)α粒子散射实验:1909年,英国物理学家

和他的助手进行了用α粒子轰击金箔的实验,实验发现绝大多数α粒子穿过金箔后基本上仍沿

方向前进,但有少数α粒子发生了大角度偏转,极少数α粒子偏转的角度甚至大于90°,也就是说它们几乎被“撞”了回来。

(3)原子的核式结构模型:在原子中心有一个很小的核,原子全部的_______

和几乎全部

都集中在核里,带负电的电子在核外空间绕核旋转。

卢瑟福原来正电荷质量2.氢原子光谱(1)光谱:用棱镜或光栅可以把光按波长(频率)展开,获得光的

(频率)和强度分布的记录,即光谱。

(2)光谱分类:①线状谱是一条条的

。

②连续谱是连在一起的

。

波长亮线光带(3)氢原子光谱的实验规律:②氢光谱在红外和紫外光区的其他谱线也都满足与巴耳末公式类似的关系式。×√√√研考点•精准突破典题1(多选)关于卢瑟福的原子核式结构,下列叙述正确的是(

)A.原子是一个质量分布均匀的球体B.原子的质量几乎全部集中在原子核内C.原子的正电荷和负电荷全部集中在一个很小的核内D.原子直径的数量级大约是10-10m,原子核直径的数量级是10-15mBD解析

原子的质量几乎全部集中在原子核内,A错误,B正确;原子中,原子核带正电,核外电子带负电,C错误;原子直径的数量级是10-10

m,原子核直径的数量级是10-15

m,D正确。典题2

关于α粒子散射实验,下述说法正确的是(

)A.在实验中观察到的现象是绝大多数α粒子穿过金箔后,仍沿原来方向前进,少数发生了较大偏转,极少数偏转超过90°,有的甚至被弹回接近180°B.使α粒子发生明显偏转的力来自带正电的核及核外电子,当α粒子接近核时是核的排斥力使α粒子发生明显偏转,当α粒子接近电子时,是电子的吸引力使之发生明显偏转C.实验表明原子中心有一个极小的核,它占有原子体积的极小部分,实验事实肯定了汤姆孙的原子结构模型D.实验表明原子中心的核带有原子的全部正电及全部质量A解析

在实验中观察到的现象是绝大多数α粒子穿过金箔后,仍沿原来方向前进,少数发生了较大偏转,极少数偏转超过90°,有的甚至被弹回接近180°,所以A正确;使α粒子发生明显偏转的力是来自带正电的核,当α粒子接近核时,核的排斥力使α粒子发生明显偏转,电子对α粒子的影响忽略不计,所以B错误;实验表明原子中心有一个极小的核,它占有原子体积的极小部分,实验事实否定了汤姆孙的原子结构模型,所以C错误;实验表明原子中心的核带有原子的全部正电及绝大部分质量,所以D错误。考点二玻尔理论能级跃迁强基础•固本增分1.玻尔理论(1)定态假设:电子只能处于一系列

的能量状态中,在这些能量状态中电子绕核的运动是

的,电子虽然绕核运动,但并不产生电磁辐射。(2)跃迁假设:电子从能量较高的定态轨道(其能量记为En)跃迁到能量较低的定态轨道(能量记为Em,m<n)时,会放出能量为hν的光子,这个光子的能量由前后两个能级的能量差决定,即hν=

。(h是普朗克常量,h=6.63×10-34J·s)

(3)轨道量子化假设:原子的不同能量状态跟电子在不同的圆周轨道绕核运动相对应。原子的定态是

,因此电子的可能轨道也是

。

不连续

稳定En-Em不连续的

不连续的

2.能级跃迁(1)能级和半径公式①能级公式:En=E1(n=1,2,3,…),其中E1为基态能量,其数值为E1=

eV。

②半径公式:rn=n2r1(n=1,2,3,…),其中r1为基态轨道半径,其数值为r1=0.53×10-10m。-13.6(2)氢原子的能级图,如图所示

×√××研考点•精准突破1.两类能级跃迁(1)自发跃迁:高能级→低能级,释放能量,发射光子。(2)受激跃迁:低能级→高能级,吸收能量。①吸收光子的能量必须恰好等于能级差hν=ΔE。(注意:当入射光子能量大于该能级的电离能时,原子对光子吸收不再具有选择性,而是吸收以后发生电离)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≥ΔE。2.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.电离(1)电离态:n=∞,E=0。(2)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。例如:氢原子从基态→电离态E吸=0-(-13.6eV)=13.6eV(3)若吸收能量足够大,克服电离能后,获得自由的电子还具有动能。典题3(2023山东卷)“梦天号”实验舱携带世界首套可相互比对的冷原子钟组发射升空,对提升我国导航定位、深空探测等技术具有重要意义。如图所示为某原子钟工作的四能级体系,原子吸收频率为ν0的光子从基态能级Ⅰ跃迁至激发态能级Ⅱ,然后自发辐射出频率为ν1的光子,跃迁到钟跃迁的上能级2,并在一定条件下可跃迁到钟跃迁的下能级1,实现受激辐射,发出钟激光,最后辐射出频率为ν3的光子回到基态。该原子钟产生的钟激光的频率ν2为(

)A.ν0+ν1+ν3 B.ν0+ν1-ν3C.ν0-ν1+ν3 D.ν0-ν1-ν3D解析

根据能级图可得hν0=hν1+hν2+hν3,解得ν2=ν0-ν1-ν3,选项A、B、C错误,D正确。典题4(2023湖北卷)2022年10月,我国自主研发的“夸父一号”太阳探测卫星成功发射。该卫星搭载的莱曼阿尔法太阳望远镜可用于探测波长为121.6nm的氢原子谱线(对应的光子能量为10.2eV)。根据如图所示的氢原子能级图,可知此谱线来源于太阳中氢原子(

)A.n=2和n=1能级之间的跃迁B.n=3和n=1能级之间的跃迁C.n=3和n=2能级之间的跃迁D.n=4和n=2能级之间的跃迁A解析

由能级图可知n=2和n=1的能级之间的能量差为ΔE=E2-E1=-3.4

eV-(-13.6

eV)=10.2

eV,与探测到的谱线对应的光子能量相等,故可知此谱线来源于太阳中氢原子n=2和n=1能级之间的跃迁。选项A正确。考点三原子核的衰变及半衰期强基础•固本增分1.天然放射现象放射性元素自发地放出

的现象,首先由贝克勒尔发现。天然放射现象的发现,说明原子核内部是有结构的。

2.原子核的组成:原子核是由质子和中子组成的,原子核的电荷数等于核内的质子数。射线

3.原子核的衰变

质量数和电荷数守恒(1)衰变:原子核自发地放出α粒子或β粒子,变成另一种

的变化。(2)分类

半衰期是统计学概念,对少数原子核不成立(3)半衰期:放射性元素的原子核有

发生衰变所需的时间。半衰期由原子核内部自身的因素决定,跟原子所处的化学状态和外部条件无关。

原子核

半数

4.放射性同位素的应用与防护(1)放射性同位素:有天然放射性同位素和人工放射性同位素两类,放射性同位素的化学性质相同。(2)应用:射线测厚仪,放射治疗,培优、保鲜,作

原子等。

(3)防护:防止放射性对人体组织的破坏。示踪

√×××研考点•精准突破1.α衰变、β衰变的比较

2.半衰期的理解(1)半衰期是大量原子核衰变时的统计规律,对个别或少量原子核,无半衰期可言。(2)根据半衰期的概念,可总结出公式

。式中N原、m原表示衰变前的放射性元素的原子数和质量,N余、m余表示衰变后尚未发生衰变的放射性元素的原子数和质量,t表示衰变时间,τ表示半衰期。3.衰变次数的计算方法则A=A'+4n,Z=Z'+2n-m解以上两式即可求出m和n。考向一

原子核的衰变

A解析

原子核

衰变成为稳定的原子核

,质量数减小了28,则经过了7次α衰变,中间生成的新核的质量数可能为231,227,223,219,215,211,则发生β衰变的原子核的质量数为上述各数,B、C、D错误,根据核反应的质量数和电荷数守恒可知,A正确。考向二

半衰期

D考点四核反应及核能的计算强基础•固本增分1.核力和核能(1)核力

短程力,只存在于相邻的核子间原子核内部,

所特有的相互作用力。

(2)核能①核子在结合成原子核时出现质量亏损Δm,其对应的能量ΔE=

。

②原子核分解成核子时要吸收一定的能量,相应的质量增加Δm,吸收的能量为ΔE=Δmc2。核子间

Δmc2

2.裂变反应和聚变反应(1)重核裂变①定义:质量数较大的原子核受到高能粒子的轰击而分裂成几个质量数较小的原子核的过程。③链式反应:重核裂变产生的

使核裂变反应一代接一代继续下去的过程。

④临界体积和临界质量:核裂变物质能够发生链式反应的

体积及其相应的质量。

⑤裂变的应用:原子弹、核电站。⑥反应堆构造:核燃料、减速剂、

、防护层。

中子

最小镉棒(2)轻核聚变①定义:两个轻核结合成质量较大的核的反应过程。轻核聚变反应必须在

下进行,因此又叫热核反应。

高温×√提示

4.2×109

kg解析

根据核反应过程中,释放的核能与质量亏损的关系得ΔE=Δmc2太阳每秒释放的能量为ΔE=PΔt则太阳每秒失去质量为研考点•精准突破1.核反应的四种类型

2.核能的计算方法(1)根据ΔE=Δmc2计算,计算时Δm的单位是“kg”,c的单位是“m/s”,ΔE的单位是“J”。(2)根据ΔE=Δm×931.5MeV/u计算。因1原子质量单位(1u)相当于931.5MeV的能量,所以计算时Δm的单位是“u”,ΔE的单位是“MeV”。考向一

核反应方程典题7(2024七省适应性测试江西物理)在恒星演化末期会发生俗称“烧石头”的核聚变反应,其核反应方程为,则(

)A.Z=26,A=52B.Z=26,A=28C.Z=14,A=52D.Z=14,A=28D解析

在核反应过程中,由核电荷数守恒和质量数守恒得Z+7×2=28,A+7×4=56,解得Z=14,A=28,故选D。考向二

核能的计算典题8

花岗岩、砖砂、水泥等建筑材料是室内氡的最主要来源。人呼吸时,氡气会随气体进入肺脏,氡衰变放出的α射线像小“炸弹”一样轰击肺细胞,使肺细胞受损,从而引发肺癌、白血病等。一静止的氡核

发生一次α衰变生成新核钋(Po),此过程动量守恒且释放的能量全部转化为α粒子和钋核的动能,已知m氡=222.0866u,mα=4.0026u,m钋=218.0766u,1u相当于931MeV的能量。(结果均保留3位有效数字)(1)写出上述核反应方程;(2)求上述核反应放出的能量ΔE;(3)求α粒子的动能Ekα。(2)质量亏损

Δm=222.086

6

u-4.002

6

u-218.076

6

u=0.007

4

uΔE=Δm×931

MeV,解得ΔE≈6.89

MeV。(3)设α粒子、钋核的动能分别为Ekα、Ek钋,动量分别为pα、p钋由能量守恒定律得ΔE=Ekα+Ek钋由动量守恒定律得0=pα+p钋,又故Ekα∶Ek钋=218∶4解得Ekα≈6.77

MeV。第1讲光电效应波粒二象性高考总复习20251234567891011基础对点练题组一

黑体辐射及实验规律1.“测温枪”(学名“红外线辐射测温仪”)具有响应快、非接触和操作方便等优点,它是根据黑体辐射规律设计出来的,能将接收到的人体热辐射转换成温度显示。若人体温度升高,则人体热辐射强度I及其极大值对应的波长λ的变化情况是(

)A.I增大,λ增大 B.I增大,λ减小C.I减小,λ增大 D.I减小,λ减小B解析

若人体温度升高,则人体的热辐射强度I增大,由ε=hν可知,对应的频率ν变大,由c=λν知对应的波长λ变小,选项B正确。12345678910112.(2022全国乙卷)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.3×102mC.6×102m D.9×102mB12345678910111234567891011题组二

光电效应规律的理解及应用3.(多选)在光电效应实验中,分别用频率为νa、νb的单色光a、b照射到同种金属上,测得相应的遏止电压分别为Ua和Ub,光电子的最大初动能分别为Eka和Ekb,h为普朗克常量,下列说法正确的是(

)A.若νa>νb,则一定有Ua<UbB.若νa>νb,则一定有Eka>EkbC.若Ua<Ub,则一定有Eka<EkbD.若νa>νb,则一定有hνa-Eka>hνb-EkbBC1234567891011解析

由爱因斯坦光电效应方程得Ek=hν-W0,由动能定理得Ek=eU,用a、b单色光照射同种金属时,逸出功W0相同。当νa>νb时,一定有Eka>Ekb,Ua>Ub,故选项A错误,选项B正确;若Ua<Ub,则一定有Eka<Ekb,故选项C正确;因逸出功相同,有W0=hνa-Eka=hνb-Ekb,故选项D错误。12345678910114.利用如图所示的电路研究光电效应现象,滑片的位置在O点的正上方。已知入射光的频率大于阴极K的截止频率,且光的强度较大,则(

)A.减弱入射光的强度,遏止电压变小B.滑片不移动时,微安表的示数为零C.滑片向a端移动,微安表的示数增大D.滑片向b端移动,光电子到达阳极A的最大动能增大D1234567891011解析

光电效应产生光电子的最大初动能与入射光的强度无关,与入射光的频率有关,减弱入射光的强度,光电子的最大初动能不变,遏止电压不变,故A错误;入射光的频率大于阴极K的截止频率,则能够发生光电效应,根据光电效应方程可知这时光电子的最大初动能不等于零,所以滑片的位置在O点的正上方时,微安表的示数不等于零,故B错误;若将滑片向a移动,此时所加电压为反向电压,反向电压会阻碍光电子向极板A运动,所以微安表内电流将减小,微安表的示数减小,故C错误;若将滑片向b移动,此时所加电压为正向电压,正向电压会使光电子向极板A做加速运动,所以光电子到达极板A的最大动能增大,故D正确。12345678910115.(多选)(2024海南海口模拟)用如图所示的装置研究光电效应现象,闭合开关S,当用能量为2.5eV的光子照射到光电管上时,电流表示数不为零。移动滑动变阻器的滑片,当电压表的示数大于或等于0.7V时,电流表示数为0,则(

)A.光电管阴极的逸出功为1.8eVB.开关S断开后,没有电流流过电流表C.光电子的最大初动能为0.7eVD.用能量为1.7eV的光子照射,电流表有电流流过AC1234567891011解析

图示电路为光电管施加了反向电压,当电压表的示数大于或等于0.7

V时,电流表的示数为0,则光电子的最大初动能为0.7

eV,根据光电效应方程Ekm=hν-W0,可得光电管阴极的逸出功为W0=hν-Ekm=1.8

eV,故A、C正确;开关S断开后,光电管阴极受到2.5

eV的光子照射,发生了光电效应,有光电子逸出,则有电流流过电流表,故B错误;用能量为1.7

eV的光子照射,由于光子的能量小于逸出功,不能发生光电效应,所以电流表没有电流流过,故D错误。1234567891011题组三

光电效应中常见的四类图像6.(2023湖南衡阳模拟)某实验小组研究光电效应规律时,用不同频率的光照射同一光电管并记录数据,得到遏止电压与频率的关系图线如图甲所示,当采用绿色强光、绿色弱光、紫色弱光三种光照射同一光电管时,得到的光电流与电压的关系如图乙所示。已知电子的电荷量为e,结合图中数据可知(

)C.a光为紫色弱光D.c光为绿色强光A12345678910111234567891011题组四

光的波粒二象性与物质波7.(2023江苏苏州二模)2021年5月17日,由中国科学院高能物理研究所牵头的中国高海拔宇宙线观测站(LHAASO拉索)国际合作组在北京宣布,在银河系内发现大量超高能宇宙加速器,并记录到1.4×1015eV的伽马光子,这是人类观测到的最高能量光子,则该光子动量约为(

)A.7×10-13kg·m/s B.7×10-12kg·m/sC.7×10-10kg·m/s D.7×10-9kg·m/sA1234567891011综合提升练8.(多选)(2023河北唐山模拟)关于近代物理学,下列说法正确的是(

)A.如图甲所示,由黑体的辐射强度与辐射光波长的关系可知,随温度的升高,辐射强度的极大值向波长较长方向移动B.如图乙所示,发生光电效应时,入射光越强,光电子的最大初动

能也就越大1234567891011C.如图丙所示,金属的遏止电压Uc与入射光的频率ν的图像中,该直线的D.同一光电管在不同实验条件下得到了三条光电流与电压之间的关系曲线(a光、b光、c光),如图丁所示。则可判断a、b、c光的频率关系为νa=νb<νc答案

CD

1234567891011解析

如图甲所示,由黑体的辐射强度与辐射光波长的关系可知,随温度的升高,各种波长的辐射强度都有增加,且辐射强度的极大值向波长较短方向移动,故A错误;如图乙所示,光电子的最大初动能Ek=hν-E,当入射光的频率大于ν0时发生光电效应,入射光的频率越大,光电子的最大初动能也就越大,最大初动能与入射光的强度大小无关,故B错误;如图丙所示,由光电效应方程可得eUc=Ek=hν-W逸,遏止电压Uc与入射光的频率ν的图像中,该直线的斜率为

,故C正确;根据eUc=Ek=hν-W逸,入射光的频率越高,对应的遏止电压Uc越大。a光、b光的遏止电压相等,所以a光、b光的频率相等;c光的遏止电压最大,所以c光的频率最大,则可判断a、b、c光的频率关系为νa=νb<νc,故D正确。12345678910119.一款光电烟雾探测器的原理图如图1所示。当有烟雾进入时,来自光源S的光被烟雾散射后进入光电管C,光射到光电管中的金属钠表面时会产生光电流。如果产生的光电流大于10-8A,便会触发报警系统。金属钠的遏止电压Uc随入射光的频率ν的变化规律如图2所示,则(

)A.要使该探测器正常工作,光源S发出的光的波长不能小于5.0×107mB.图2中图像斜率的物理意义为普朗克常量hC.触发报警系统时钠表面每秒释放出的光电子数最少是6.25×1010个D.通过调节光源发光的强度来调整光电烟雾探测器的灵敏度是不可行的C1234567891011123456789101110.(多选)(2023浙江卷)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Hα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.滑片向a移动,电流表示数为零时Ⅰ对应的电压表示数比Ⅱ对应的电压表示数大CD1234567891011123456789101111.(2024山东淄博模拟)用不同波长的光照射光电管阴极探究光电效应的规律时,根据光电管的遏止电压Uc与对应入射光的波长λ的倒数作出的Uc-图像如图所示。已知光电子的电荷量大小为e,光速为c,下列说法正确的是(

)B1234567891011第2讲原子结构原子核高考总复习2025123456789101112基础对点练题组一

原子结构和氢原子光谱1.(2022湖南卷)关于原子结构和微观粒子波粒二象性,下列说法正确的是(

)A.卢瑟福的核式结构模型解释了原子光谱的分立特征B.玻尔的原子理论完全揭示了微观粒子运动的规律C.光电效应揭示了光的粒子性D.电子束穿过铝箔后的衍射图样揭示了电子的粒子性C解析

卢瑟福的核式结构模型解释了α粒子散射实验,故A错误;玻尔的原子理论解释了氢原子光谱,故B错误;光电效应揭示了光的粒子性,故C正确;电子的衍射揭示了电子的波动性,故D错误。1234567891011122.α粒子散射实验的示意图如图所示,放射源发出α射线打到金箔上,带有荧光屏的放大镜转到不同位置进行观察,图中1、2、3为其中的三个位置。下列对实验结果的叙述或依据实验结果做出的推理正确的是(

)A.在位置2接收到的α粒子最多B.在位置1接收到α粒子说明正电荷不可能均匀分布在原子内C.位置2接收到的α粒子一定比位置1接收到的α粒子所受金原子核斥力的冲量更大D.若正电荷均匀分布在原子内,则1、2、3三个位置接收到α粒子的比例应相差不多B123456789101112解析

由于原子中大部分是空的,故大部分α粒子会沿直线通过,所以在位置3接收到的α粒子最多,故A错误;在位置1接收到α粒子,说明α粒子发生了大角度偏折,可以推出正电荷不可能均匀分布在原子内,故B正确;由图看出,位置2接收到的α粒子偏折程度没有位置1的大,所以位置1接收到的α粒子比位置2接收到的α粒子所受金原子核斥力的冲量大,故C错误;若正电荷均匀分布在原子内,则1、2位置几乎接收不到α粒子,3位置接收得最多,故D错误。123456789101112题组二

玻尔理论

能级跃迁3.(2023山西卷)铯原子基态的两个超精细能级之间跃迁发射的光子具有稳定的频率,铯原子钟利用的两能级的能量差量级为10-5eV,跃迁发射的光子的频率量级为(普朗克常量h=6.63×10-34J·s,元电荷e=1.60×10-19C)(

)A.103Hz B.106HzC.109Hz D.1012HzC123456789101112解析

铯原子钟利用的两能级的能量差量级对应的能量为ε=10-5

Ev=10-5×1.6×10-19

J=1.6×10-24

J,由光子能量的表达式ε=hν可得,跃迁发射的光子的频率量级为

≈2.4×109

Hz,跃迁发射的光子的频率量级为109

Hz。故选C。1234567891011124.(2024辽宁沈阳模拟)霓虹灯发光原理是不同气体原子从高能级向低能级跃迁时发出能量各异的光子而呈现五颜六色,氢原子的能级示意图如图所示,已知可见光光子能量范围为1.63~3.10eV,若一群氢原子处于n=4能级,则下列说法正确的是(

)A.这群氢原子自发跃迁时能辐射出6种不同频率的可见光B.氢原子从n=4能级向n=1能级跃迁过程中发出的光为可见光C.辐射出的光中从n=2能级跃迁到n=1能级发出光的频率最大D.用氢原子从n=4能级向n=2能级跃迁过程中发出的光照射逸出功为3.2eV的金属钙,不能使金属钙发生光电效应D123456789101112解析

这群氢原子自发跃迁时能发出光子频率的种类为

=6,即能辐射出6种不同频率的光子,而这6种光子中从n=4能级跃迁到n=3能级、从n=4能级跃迁到n=1能级、从n=3能级跃迁到n=1能级、从n=2能级跃迁到n=1能级时辐射出的能量不在可见光光子能量范围之内,A错误;氢原子从n=4能级跃迁到n=1能级时辐射出的光的光子能量为12.75

eV,不在可见光光子能量范围之内,B错误;辐射出的光中从n=4能级跃迁到n=1能级发出光的频率最大,C错误;氢原子从n=4能级跃迁到n=2能级时辐射出的光的光子能量为2.55

eV,小于金属钙的逸出功3.2

eV,所以不能使金属钙发生光电效应,D正确。123456789101112题组三

原子核的衰变及半衰期5.(2023广东卷)理论认为,大质量恒星塌缩成黑洞的过程,受核反应A.Y是β粒子,β射线穿透能力比γ射线强B.Y是β粒子,β射线电离能力比γ射线强C.Y是α粒子,α射线穿透能力比γ射线强D.Y是α粒子,α射线电离能力比γ射线强D解析

根据质量数守恒、电荷数守恒可判断Y粒子质量数为4,电荷数为2,故为α粒子。三种射线中,α射线电离能力最强、穿透能力最弱。故D正确。1234567891011126.(2023全国卷)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1048J。假设释放的能量来自物质质量的减少,则每秒钟平均减少的质量量级为(光速为3×108m/s)(

)A.1019kg B.1024kg C.1029kg D.1034kgC1234567891011127.(2023湖南卷)2023年4月13日,中国“人造太阳”反应堆中科院环流器装置(EAST)创下新纪录,实现403秒稳态长脉冲高约束模等离子体运行,为可控核聚变的最终实现又向前迈出了重要的一步,下列关于核反应的说法正确的是(

)A.相同质量的核燃料,轻核聚变比重核裂变释放的核能更多C.核聚变的核反应燃料主要是铀