备战2025年高考二轮复习课件 物理（广东版）专题6 热学 近代物理 第2讲 近代物理

第二讲近代物理通览知识明要点研学考点提能力目录索引0102突破热点聚素养03通览知识明要点研学考点提能力考点一光电效应及其图像高考风向标考点考题明细考查频度光电效应及其图像2024黑吉辽卷,8;2024浙江1月选考,11;2024海南卷,8;2024上海卷,6;2023海南卷,10;2023浙江6月选考,15;2023江苏卷,14;2022河北卷,4地方卷:3年8考命题角度1光电效应规律的理解及应用1.光电效应两条对应关系(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.定量分析时应抓住三个关系式爱因斯坦光电效应方程Ek=hν-W0最大初动能与遏止电压的关系Ek=eUc逸出功与截止频率的关系W0=hνc例1(2024广东广州二模)如图所示,光电管接入电路,用紫外线照射光电管阴极时,发生了光电效应,回路中形成电流。下列说法正确的是(

)A.电流方向为a→R→bB.电流方向为b→R→aC.光照时间越长,光电子的最大初动能越大D.入射光越强,光电子的最大初动能越大解析

电子从光电管阴极逸出,电子带负电,与电流方向相反,故电流方向为b→R→a,A错误,B正确;逸出光子的最大动能只与入射光的频率有关,故C、D错误。B命题角度2光电效应的图像问题(1)最大初动能Ek与入射光频率ν的关系图像(2)遏止电压Uc与入射光频率ν的关系图像

(3)光电流与电压的关系图像

例2(2024山东济南一模)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(

)C波长越长,光子能量越小,光电子的最大初动能不会随λ的增大而增大,D错误。拓展衍生1.(多选)(2024黑吉辽卷)X射线光电子能谱仪是利用X光照射材料表面激发出光电子,并对光电子进行分析的科研仪器。用某一频率的X光照射某种金属表面,逸出了光电子,若增加此X光的强度,则(

)A.该金属的逸出功增大B.X光的光子能量不变C.逸出的光电子最大初动能增大D.单位时间逸出的光电子数增多答案

BD解析

考查光电效应。金属的逸出功仅与金属自身有关,增加此X光的强度,该金属的逸出功不变,故A错误;根据光子能量公式ε=hν可知增加此X光的强度,X光的光子能量不变,故B正确;根据爱因斯坦光电效应方程知Ekm=hν-W0,可知逸出的光电子最大初动能不变,故C错误;增加此X光的强度,单位时间照射到金属表面的光子变多,则单位时间逸出的光电子数增多,故D正确。2.图甲为光电效应实验的电路图,利用不同频率的单色光a、b进行光电效应实验,测得光电管两极间所加电压U与光电流I的关系如图乙所示。则这两种光(

)A.照射该光电管时,a光使其逸出的光电子最大初动能比b光使其逸出的光电子最大初动能大B.从同种玻璃射入空气发生全反射时,a光的临界角比b光的临界角大C.通过同一装置发生双缝干涉,b光的相邻条纹间距比a光的相邻条纹间距大D.在同一介质中传播时,b光的速度比a光的速度大B考点二原子结构和能级跃迁高考风向标考点考题明细考查频度原子结构和能级跃迁2024江苏卷,5;2024安徽卷,1;2024浙江1月选考,12;2023新课标卷,16;2023山东卷,1;2023辽宁卷,6;2023湖北卷,1;2022湖南卷,1;2022广东卷,5;2022浙江6月选考,7;2022海南卷,11全国卷:3年1考地方卷:3年10考1.原子结构

2.原子能级跃迁问题的解题技巧(1)原子跃迁时,所吸收或辐射的光子能量只能等于两能级之间的能量差,即ΔE=hν=|E初-E末|。(2)原子从某一能级电离时,所吸收的能量大于或等于这一能级能量的绝对值。(3)一个处于第n能级的氢原子跃迁发出可能的光谱线条数最多为n-1。(4)一群处于第n能级的氢原子跃迁发出可能的光谱线条数的两种求解方法:①用数学中的组合知识求解:N=;②利用能级图求解:在氢原子能级图中将氢原子跃迁的各种可能情况一一画出,然后相加。(5)计算氢原子能级跃迁放出或吸收光子的频率和波长时,要注意各能级的能量值均为负值,且单位为电子伏,计算时需换算单位,1eV=1.6×10-19J。例3

图甲为氢原子能级图,图乙为氢原子的光谱,Hα、Hβ、Hγ、Hδ是可见光区的四条谱线,其中Hβ谱线是氢原子从n=4能级跃迁到n=2能级辐射产生的,下列说法正确的是(

)A.这四条谱线在同种介质中Hδ谱线折射率最大B.根据玻尔氢原子模型,基态氢原子的电子动能最小C.用能量为3.5eV的光子照射处于n=2激发态的氢原子,氢原子不发生电离D.若Hα、Hβ、Hγ、Hδ中只有一种光能使某金属产生光电效应,那一定是Hα甲乙A基态氢原子的电子轨道半径最小,动能最大,B错误;处于n=2能级的氢原子电离至少需要吸收3.4

eV的能量,故能量为3.5

eV的光子能使处于n=2激发态的氢原子电离,C错误;频率越大的光子越容易使金属产生光电效应,图中Hδ谱线波长最小,频率最大,Hδ光能量最大,若Hα、Hβ、Hγ、Hδ中只有一种光能使某金属产生光电效应,那一定是Hδ,D错误。拓展衍生3.(2023辽宁卷)原子处于磁场中,某些能级会发生劈裂。某种原子能级劈裂前后的部分能级图如图所示,相应能级跃迁放出的光子分别设为①②③④。若用①照射某金属表面时能发生光电效应,且逸出光电子的最大初动能为Ek,则(

)A.①和③的能量相等B.②的频率大于④的频率C.用②照射该金属一定能发生光电效应D.用④照射该金属逸出光电子的最大初动能小于Ek答案

A解析

①和③光子跃迁能级差相等,故①和③的能量相等,选项A正确;②光子跃迁能级差小于④光子跃迁能级差,根据E=hν,可得②的频率小于④的频率,选项B错误;同理②光子的频率小于①光子的频率,用②照射该金属不一定能发生光电效应,选项C错误;④光子的频率大于①光子的频率,用④照射该金属逸出光电子的最大初动能大于Ek,选项D错误。4.(2022广东卷)目前科学家已经能够制备出能量量子数n较大的氢原子。氢原子第n能级的能量为En=,其中E1=-13.6eV。下图是按能量排列的电磁波谱,要使n=20的氢原子吸收一个光子后,恰好失去一个电子变成氢离子,被吸收的光子是(

)A.红外线波段的光子 B.可见光波段的光子C.紫外线波段的光子 D.X射线波段的光子A解析

要使处于n=20的氢原子吸收一个光子后恰好失去一个电子变成氢离子,则需要吸收光子的能量为E=0-=0.034

eV,则被吸收的光子是红外线波段的光子,选项A正确。考点三核反应和核能高考风向标考点考题明细考查频度核反应和核能2024全国甲卷,14;2024山东卷,1;2024广东卷,2;2024河北卷,1;2024湖北卷,2;2024北京卷,1;2024江苏卷,3;2024广西卷,4;2024浙江1月选考,7;2024福建卷,1;2024上海卷,9;2024海南卷,2;2024甘肃卷,1;2023全国甲卷,15;2023全国乙卷,16;2023湖南卷,1;2023广东卷,1;2023浙江6月选考,5;2023海南卷,1;2022山东卷,1;2022辽宁卷,2;2022海南卷,2;2022湖北卷,1;2022浙江6月选考,14;2022浙江1月选考,14全国卷:3年3考地方卷:3年22考命题角度1原子核及其衰变

温馨提示

衰变次数确定的两种方法(1)先由质量数守恒确定α衰变的次数,然后再根据电荷数守恒确定β衰变的次数;(2)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。例4(2024湖南邵阳模拟)自然界中一些放射性重元素往往会发生一系列连续的递次衰变,又称为放射系或衰变链。每个放射性衰变系都有一个半衰期很长的始祖核素,经过若干次连续衰变,直至生成一个稳定核素。已知

的衰变链如图所示。下列判断正确的是(

)A.图中的横坐标表示核电荷数,纵坐标表示核子数D命题角度2核反应方程与核能的计算1.书写核反应方程的三点注意(1)分清四种类型:衰变、人工转变、重核裂变和轻核聚变。(2)掌握两个规律:质量数守恒和电荷数守恒。(3)写对连接符号:核反应方程只能用箭头连接并表示反应方向,不能用等号连接。2.核能计算的三种方法体现能量和质量的对应关系,不是二者可以相互转化(1)根据ΔE=Δmc2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计算时,Δm的单位是“u”,ΔE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=核子比结合能×核子数。解析

本题考查核反应方程。根据电荷数守恒和题目给定的选项可知Y为

,再根据质量数守恒得,A=243+54-2=295,选项C正确。C下列说法正确的是(

)A.由于释放核能,所以衰变过程质量数不守恒答案

D拓展衍生

答案

D6.(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235D.核聚变反应过程中没有质量亏损答案

A解析

核聚变是轻核的聚变,相同质量的核燃料,轻核聚变比重核裂变释放的核能更多,A正确,C错误;氘氚核聚变反应遵守电荷数守恒和质量数守恒,B错误;核聚变反应有质量亏损,D错误。突破热点聚素养情境解读新教材、新高考、新情境:近代物理在科技中的应用涉及近代物理的STSE情境主要有关于光电效应、玻尔能级跃迁理论、原子核衰变、核反应等考点,如非接触式体温测量仪、霓虹灯发光原理、我国自主研发的氢原子钟、

“人造太阳”等。考向分析本部分主要考查光电效应方程及图像、氢原子能级跃迁规律、原子核的衰变、核反应和核能的计算等考点。案例探究典例

地铁靠站时列车车体和屏蔽门之间安装有光电传感器。如图甲所示,若光线被乘客阻挡,电流发生变化,工作电路立即报警。如图乙所示,光线发射器内大量处于n=3激发态的氢原子向低能级跃迁时,辐射出的光中只有a、b两种可以使该光电管阴极逸出光电子。图丙为a、b光单独照射光电管时产生的光电流I与光电管两端电压U的关系图线。甲乙丙已知光电管阴极材料的逸出功为2.55eV,可见光光子的能量范围是1.62~3.11eV,下列说法正确的是(

)A.光线发射器中发出的光有两种为可见光B.题述条件下,光电管中光电子飞出阴极时的