（通用版）2020版高考物理复习专题九近代物理初步和物理学史讲义.docx

近代物理初步和物理学史高考命题点命题轨迹原子物理和能级跃迁20191卷14光电效应的规律和电路20151卷35(1)，2卷35(1)20161卷35(1)20173卷1920182卷17核反应和核能20163卷35(1)20171卷17,2卷1520183卷1420192卷15物理学史和物理学思想方法20163卷141光电效应的实验规律(1)任何一种金属都有一个极限频率，入射光的频率低于这个频率时不发生光电效应(2)光电子的最大初动能与入射光的强度无关，只随入射光频率的增大而增大(3)入射光照射到金属板上时，光电子的发射几乎是瞬时的，一般不会超过109s.(4)当入射光的频率大于或等于极限频率时，饱和光电流的大小与入射光的强度成正比2光电效应方程(1)光电子的最大初动能Ek跟入射光子的能量h和逸出功W0的关系为：EkhW0.(2)极限频率c.3氢原子能级图(1)氢原子能级图如图1所示图1(2)一群氢原子处于量子数为n的激发态时，最多可能辐射出的光谱线条数：NC.4原子核的衰变衰变类型衰变衰变衰变方程XYHeXYe衰变实质2个质子和2个中子结合成一整体射出核内的一个中子转化成了一个质子和一个电子2H2nHenHe衰变规律电荷数守恒、质量数守恒5.核能(1)原子核的结合能：克服核力做功，使原子核分解为单个核子时吸收的能量，或若干单个核子在核力的作用下结合成原子核时放出的能量(2)质量亏损：原子核的质量小于组成它的核子的质量之和的现象注意质量数与质量是两个不同的概念(3)质能方程：Emc2，即一定的能量和一定的质量相联系，物体的总能量与它的质量成正比例1(2019安徽合肥市第二次质检)下列说法正确的是()A中子与质子结合成氘核时吸收能量B卢瑟福的粒子散射实验证明了原子核是由质子和中子组成的C入射光照射到某金属表面发生光电效应，若仅减弱该光的强度，则不可能发生光电效应D根据玻尔理论，氢原子的电子由外层轨道跃迁到内层轨道，原子的能量减少，电子的动能增加答案D解析中子与质子结合成氘核时有质量亏损，释放能量，故A错误；卢瑟福通过粒子散射实验得出了原子的核式结构模型，故B错误；发生光电效应的条件是入射光的频率大于等于金属的极限频率，若仅减弱该光的强度，只影响单位时间内发出光电子的数目，光的频率不变，则一定能发生光电效应，故C错误；根据玻尔理论，氢原子的电子由外层轨道跃迁到内层轨道后，原子的能量减少，电子的电势能减少，动能增加，故D正确拓展训练1(2019湖南衡阳市第一次联考)下列有关近代物理内容的叙述，正确的是()A天然放射现象中的射线是原子核外电子跃迁时辐射出的B结合能越大的原子核越稳定C若氢原子从n6能级向n1能级跃迁时辐射出的光不能使某金属发生光电效应，则氢原子从n6能级向n2能级跃迁时辐射出的光也一定不能使该金属发生光电效应D按照玻尔理论，氢原子核外电子从半径较小的轨道跃迁到半径较大的轨道时，电子的动能减小，原子的能量减小答案C解析天然放射现象中的射线是原子核内的中子转化为质子时辐射出的，故A错误；比结合能越大的原子核越稳定，故B错误；从n6能级向n1能级跃迁时辐射出的光的能量大于从n6能级向n2能级跃迁时辐射出的光的能量，前者尚且不能使该金属发生光电效应，后者也就更加不能，故C正确；按照玻尔理论，氢原子核外电子从半经较小的轨道跃迁到半径较大的轨道时，电子的动能减小，电势能变大，原子的能量增大，故D错误例2(2019全国卷14)氢原子能级示意图如图2所示光子能量在1.63eV3.10eV的光为可见光要使处于基态(n1)的氢原子被激发后可辐射出可见光光子，最少应给氢原子提供的能量为()图2A12.09eVB10.20eVC1.89eVD1.51eV答案A解析因为可见光光子的能量范围是1.63eV3.10eV，所以处于基态的氢原子至少要被激发到n3能级，要给氢原子提供的能量最少为E(1.5113.60) eV12.09eV，故选项A正确拓展训练2(2019四川省综合能力提升卷(三)氢原子的能级图如图3所示，一个处于n3能级的氢原子向低能级跃迁，下列说法正确的是()图3A氢原子可能发出3种不同频率的光B已知钾的逸出功为2.22eV，则氢原子从n3能级跃迁到n2能级释放的光子可以从金属钾的表面打出光电子C氢原子从n2能级跃迁到n1能级释放的光子能量最小D氢原子由n3能级跃迁到n1能级时，辐射出的光的频率最高，波长最短答案D解析一个处于n3能级的氢原子向低能级跃迁，最多可辐射出两种频率的光子，即32,21，选项A错误；氢原子从n3能级跃迁到n2能级释放的光子能量为E32 1.51eV(3.40eV)1.89eV2.22eV，故不能从金属钾的表面打出光电子，选项B错误；氢原子从n3能级跃迁到n2能级，能级差最小，释放的光子能量最小，选项C错误；氢原子由n3能级跃迁到n1能级时，能级差最大，辐射出的光的频率最高，波长最短，故D正确拓展训练3(2019广西桂林市、贺州市、崇左市3月联合调研)氢原子能级图如图4所示，大量处于n3激发态的氢原子向低能级跃迁辐射出的光子中，发现有两种频率的光子能使金属A产生光电效应，则下列说法正确的是()图4A大量处于n3激发态的氢原子向低能级跃迁时，只辐射两种频率的光子B从n3激发态直接跃迁到基态时放出的光子一定能使金属A发生光电效应C一个氢原子从n3激发态跃迁到基态时，该氢原子能量增大D一个氢原子从n3激发态跃迁到基态时该氢原子核外电子动能减小答案B解析大量处于n3激发态的氢原子向低能级跃迁时，有31,32和21三种情况，所以跃迁过程中将释放出3种频率的光子，故A错误；由题意可知：有两种频率的光子能使金属A产生光电效应，而所放出的光子中，n3跃迁到基态辐射的光子频率最大，则一定能使金属A发生光电效应，故选项B正确；根据玻尔理论，氢原子从激发态跃迁到基态时，放出能量，核外电子的动能增大，电势能减小，氢原子总能量减小，故选项C、D错误例3(多选)(2019江西省重点中学协作体第一次联考)一群处于第4能级的氢原子，向低能级跃迁过程中能发出6种不同频率的光，将这些光分别照射到图5甲电路阴极K的金属上，只能测得3条电流随电压变化的图象如图乙所示，已知氢原子的能级图如图丙所示，则下列推断正确的是()图5A.图乙中的c光是氢原子由第4能级向基态跃迁发出的B图乙中的b光光子能量为12.09eVC动能为1eV的电子能使处于第4能级的氢原子电离D阴极金属的逸出功可能为W06.75eV答案BCD解析6种光子中，只有三种能使阴极发生光电效应，由题图乙可知a光的频率最大，c光的频率最小，故a光子是氢原子由能级4向基态跃迁的产物，b光子是氢原子由能级3向基态跃迁的产物，c光子是氢原子由能级2向基态跃迁的产物，故b光子的能量Eb1.51eV(13.6eV)12.09eV，A错误，B正确；处于第4能级的氢原子电离至少需要吸收0.85eV的能量，故动能为1eV的电子能使处于第4能级的氢原子电离，C正确；c光子的频率最小，则跃迁产生c光子的能级差Ec3.4eV(13.6eV)10.2eV，根据爱因斯坦光电效应方程，EkhW0，要想发生光电效应，需满足W02Uc，故D正确4(2019山东潍坊市下学期高考模拟)关于原子物理知识，下列说法正确的是()A升高放射性物质的温度，其半衰期变短B发生光电效应现象时，增大入射光的频率，同一金属的逸出功变大C.Np经过7次衰变和5次衰变后变成BiD根据玻尔理论，氢原子向低能级跃迁时只放出符合两能级能量差的光子答案D解析半衰期与温度无关，即升高放射性物质的温度，其半衰期不会发生变化，故A错误；金属的逸出功由金属材料决定，与入射光的频率无关，故B错误；设需要经过x次衰变和y次衰变，根据质量数守恒和电荷数守恒有：932xy83,4x237209，所以解得：x7，y4，故选项C错误；根据玻尔理论，氢原子向低能级跃迁时只放出符合两能级能量差的光子5.(2019安徽蚌埠市第二次质检)氢原子的能级公式为EnE1(n1,2,3，)，其中基态能量E113.6eV，能级图如图1所示大量氢原子处于量子数为n的激发态，由这些氢原子可能发出的所有光子中，频率最大的光子能量为0.96E1，则n和可能发出的频率最小的光子能量分别为()图1An5,0.54eVBn5,0.31eVCn4,0.85eVDn4,0.66eV答案B解析氢原子基态的能量为E113.6eV，由这些氢原子可能发出的所有光子中，频率最大的光子能量为0.96E1，即跃迁到最高能级能量E0.04E10.54eV，即处在n5能级；频率最小的光子的能量为E0.54eV(0.85eV)0.31eV，故B正确，A、C、D错误6(2019河北唐山市第一次模拟)用金属铷为阴极的光电管观测光电效应现象，实验装置示意图如图2甲所示，实验中测得铷的遏止电压Uc与入射光频率之间的关系如图乙所示，图线与横轴交点的横坐标为5.151014Hz.已知普朗克常量h6.631034Js.则下列说法中正确的是()图2A欲测遏止电压，应选择电源左端为正极B当电源左端为正极时，滑动变阻器的滑片向右滑动，电流表的示数持续增大C增大照射光的强度，产生的光电子的最大初动能一定增大D如果实验中入射光的频率7.001014Hz，则产生的光电子的最大初动能Ek约为1.21019J答案D解析由题图甲所示的实验装置测量铷的遏止电压Uc，因光电管左端为阳极，则电源左端为负极，故选项A错误；当电源左端为正极时，滑动变阻器的滑片向右滑动的过程中，光电管两端电压增大，光电流增大，当光电流达到饱和值，不再增大，即电流表读数的变化是先增大后不变，故选项B错误；光电子的最大初动能与入射光的频率和金属的逸出功有关，与入射光的强度无关，故选项C错误；根据题图乙可知，铷的截止频率c5.151014Hz，根据hcW0，则可求出该金属的逸出功大小W06.6310345.151014J3.411019J，根据光电效应方程EkhW0，当入射光的频率为7.001014Hz时，则最大初动能为Ek6.6310347.001014J3.411019J1.21019J，故选项D正确7.(2019广东深圳市第一次调研)如图3所示，在垂直纸面向里的匀强磁场中，静止的铀U发生衰变，生成新原子核X，已知粒子和新核X在纸面内做匀速圆周运动，则()图3A