2023年高考物理二轮复习教案：近代物理

12近代物理

【要点提炼】(肯定频率)→光子数目越多→放射光电子越多→饱和光电流越大。(2)光子频率越高→光子能量越大→光电子的最大初动能越大。2．光电效应定量分析时应抓住三个关系式(1)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。(3)逸出功与极限频率的关系：W0＝hνc。玻尔理论的根本内容能级假设：氢原子能级En

＝E1(n＝1，2，3，…)，n为量子数。n2m 跃迁假设：hν＝E－E(m>nn2m rn＝n2r1(n＝1，2，3，…)，n为量子数。——满足能级差小 大 大 大 小 大 (1)从低能级(n)跃迁到高能级(n)，吸取能量，hν＝En－E。(2)从高能级(n)跃迁到低能级(n)，放出能量，hν＝En小 大 大 大 小 大 (1)电离态：n＝∞，E＝0。吸 1(2)基态→电离态：E ＝0－E＝0－(－13.6eV)＝13.6吸 1吸 2n＝2→电离态：E ＝0－E＝0－(－3.4eV)＝3.4吸 2假设吸取能量足够大，抑制电离能后，获得自由的电子还具有动能。核反响方程的书写核反响过程一般不行逆，所以核反响方程中用“→”表示方向而不能用等号代替。(质量亏损)且释放出核能。写核反响方程。

＝ ·1t，

·1t

N τ

m τ

(t表示衰变时间，τ表示半衰期)，半衰余 原 2 余 原 2为做出的统计规律，对少数原子核不适用。α衰变和β衰变次数确实定方法方法一：由于β衰变不转变质量数，故可以先由质量数守恒确定α衰变的次数，再依据电荷数守恒确定β衰变的次数。αx，β衰变次数为y，依据质量数守恒和电荷数守恒列方程组求解。核能的计算方法依据爱因斯坦质能方程，用核反响亏损的质量乘以真空中光速 c的平方，即ΔE＝Δmc2(J)。依据1原子质量单位(u)相当于931.5兆电子伏(MeV)能量，用核反响的质量亏损的原931.5MeV，即ΔE＝Δm×931.5MeV/u。释放的核能。【高考考向1 光电效应能级跃迁】命题角度1 光电效应的分析及其规律的应用1.〔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U与入射光频率c的试验曲线，该试验直接证明白爱因斯坦光电效应方程，并且第一次利用光电效应试验测定了普朗克常量h。由图像可知〔 〕钠的逸出功为hcC．图中直线的斜率为普朗克常量h【答案】A

钠的截止频率为8.51014HzD．遏止电压U与入射光频率成正比c【详解】A．依据遏止电压与最大初动能的关系有eU Ec kmax依据电效应方程有当结合图像可知，当U为0时，解得c

Ekmax

=hW0Wh0 cA钠的截止频率ν，依据图像可知，截止频率小于8.5 错误；c结合遏止电压与光电效应方程可解得h Wh可知，图中直线的斜率表示e

U 0ec ee依据遏止电压与入射光的频率关系式可知，遏止电压U与入射光频率成线性关系，不是成正比，Dc错误。A。光电效应的四类图象分析图象名称 kE与入射光k

或间接)得到的物理量①极限频率：图线与ν轴交点的横坐标νc②逸出功：图线与Ek轴交点的频率ν的关系图线

纵坐标确实定值W0

＝|－E|＝E③普朗克常量：图线的斜率k＝h续表图象名称 图线外形 接(或间接)得到的物理量①Uc：图线与横轴交点颜色一样、强度不同的光，光电

的横坐标I

：电流的最大值流与电压的关系

m③最大初动能：Ek＝eUc①遏止电压Uc1、Uc2②饱和光电流③最大初动能：E

＝eU ，E ＝关系eUc2

k1 c1 k2遏止电压Uc

①νc：图线与横轴的交点的横坐标值射光频率ν的关系图线

②逸出功W0

＝hνc③普朗克常量h：等于图线的斜率h＝ke1-1〔2022·江苏·高考真题〕上海光源通过电光子散射使光子能量增加，光子能量增加后〔 〕A．频率减小 B．波长减小 C．动量减小 D．速度减小【答案】B【详解】AB．依据Eh可知光子的能量增加后，光子的频率增加，又依据可知光子波长减小，故A错误，B正确；CD．依据

chph可知光子的动量增加；又由于光子质量不变，依据pmv可知光子速度增加，故C错误，D错误。B。1-2.〔2022·全国·高考真题〕一点光源以113W的功率向四周全部方向均匀地辐射波长约为6×10-7m的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=6.63×10-34Js。R约为〔〕A．1×102m【答案】B

B．3×102m

C．6×102m

D．9×102m【详解】一个光子的能量为ν为光的频率，光的波长与频率有以下关系

E=hνc=λν光源每秒发出的光子的个数为

P PnhhcP为光源的功率，光子以球面波的形式传播，那么以光源为原点的球面上的光子数一样，此时距光源的距R处，每秒垂直通过每平方米的光子数为3×1014个，那么此处的球面的外表积为S=4πR2则n31014S联立以上各式解得

B。2氢原子能级跃迁2.〔2022·重庆·高考真题〕如图为氢原子的能级示意图。蓝光光子的能量范围为2.53~2.76eV，紫光光子的能量范围为2.76~3.10eV。假设使处于基态的氢原子被激发后，可辐射蓝光，不辐射紫光，则激发氢原子的光子能量为〔〕A．10.20eV【答案】C

B．12.09eV C．12.75eV D．13.06eV【详解】由题知使处于基态的氢原子被激发后，可辐射蓝光，不辐射紫光，则由蓝光光子能量范围可知从氢原子从n=4能级向低能级跃迁可辐射蓝光，不辐射紫光〔即从n=，跃迁到n=2辐射蓝光，则n=4E=E4－E1=12.75eV应选C。

能级跃迁问题的四点留意一群氢原子处于量子数为n的激发态时，最多可辐射出

N＝C2＝n〔n－1〕种不同频n 2率的光。一个氢原子处于量子数为n的激发态时，最多可辐射出(n－1)种不同频率的光。能量差即可。氢原子在两定态间跃迁时，入射光子的能量必需等于两定态的能量差才会被吸取。2.-1.〔2022·浙江·高考真题〕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，用这些光子照耀逸出功为2.29eV的金属钠。以下说法正确的选项是〔 〕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D0.85eVn=4【答案】B【详解】A．从n=3跃迁到n=1放出的光电子能量最大，依据E EWk 0可得此时最大初动能为E 9.8eVkA依据

phh cEh又由于从n=3跃迁到n=1放出的光子能量最大，故可知动量最大，故B正确；大量氢原子从n=3的激发态跃迁基态能放出C23种频率的光子，其中从n=3跃迁到n=2放出的光3子能量为E 3.4eV1.51eV=1.89eV<2.29eVk不能使金属钠产生光电效应，其他两种均可以，故C错误；由于从n=3跃迁到n=4能级需要吸取的光子能量为E1.51eV0.85eV=0.66eV0.85eV所以用0.85eVn=4激发态，故D错误。B。2-2.〔2022·北京·高考真题〕氢原子从某激发态跃迁到基态，则该氢原子〔 〕A．放出光子，能量增加C．吸取光子，能量增加【答案】B

B．放出光子，能量削减D．吸取光子，能量削减【详解】氢原子从某激发态跃迁到基态，则该氢原子放出光子，且放出光子的能量等于两能级之差，能量削减。B。

【高考考向2 衰变 核反响与核能的计算】命题角度1 衰变及核反响的深入理解与分析例3.〔2022·湖北·高考真题〕上世纪四十年月初，我国科学家王淦昌先生首先提出证明中微子存在的试验方案：假设静止原子核7Be俘获核外K层电子e，可生成一个原子核X，并放出中微子ν，即47Be+0eX+0ν4 1 0

。依据核反响后原子核X的动能和动量，可以间接测量中微子的能量和动量，进而确定中微子的存在。以下说法正确的选项是〔 〕A．原子核X是7Li3C．核反响前后总质量数不同【答案】A

B．核反响前后的总质子数不变D．中微子的电荷量与电子的一样e【详解】AC．依据质量数守恒和电荷数守恒有，X的质量数为7，电荷数为3，可知原子核X是7Li，Ae3正确、C错误；B．由选项A可知，原子核X是7Li，则核反响方程为7Be + 0e→7Li +

0ν，则反响前的总质子数为3 4 1 3 0e43，B错误；eD．中微子不带电，则中微子的电荷量与电子的不一样，D错误。eA。

明确“三个易错易混点”半衰期是统计规律，对少数原子核无意义。γ射线是伴随着α衰变和β衰变由核跃迁而产生的能量形式。β射线不是核外电子组成的，而是核内的一个中子转化成了一个质子和一个电子，电子射出形成β射线。3-1.〔2022·全国·高考真题〕两种放射性元素的半衰期分别为t0和2t0，在t0时刻这两种元素的原子核总数为N，在t2t0〔 〕

N，则在t4t3 0

时刻，尚未衰变的原子核总数为N12

N9

N8

N6【详解】依据题意设半衰期为t0

的元素原子核数为x，另一种元素原子核数为y，依题意有xyN经受2t后有0

x y4 2 3联立可得

x2N，y1N3 3在t4t时，原子核数为x的元素经受了4个半衰期，原子核数为y2个半衰期，则此时未0衰变的原子核总数为应选C。

1 1 N n 24 22 83-2.〔2022·辽宁·高考真题〕2022年1月，中国锦屏深地试验室发表了首个核天体物理争论试验成果。表明我国核天体物理争论已经跻身国际先进展列。试验中所用核反响方程为X25Mg26Al，己知X、12 1325Mg、26Al的质量分别为m、m、m，真空中的光速为cE。以下说法正确的12 13 1 2 3是〔 〕A．X为氘核2H1

B．X为氚核3H1C．Emm1 2

mc23

D．Emm1 2

mc23【答案】D【详解】AB．依据核反响的质量数和电荷数守恒可知，X的质量数为1，电荷数为1，为氕核1H，AB错1误；CD．依据质能方程可知，由于质量亏损核反响放出的能量为EEmc2(mmm)c21 2 3CD应选D。3-3.〔2022·浙江·高考真题〕秦山核电站生产14C的核反响方程为14N

1n14C+X，其产物14C的衰变方6程为14C14N+0e。以下说法正确的选项是〔 〕

7 0 6 66 7 1A．X是1H1

B14C可以用作示踪原子6C．0e来自原子核外1

D．经过一个半衰期，10个14C将剩下5个6【答案】AB【答案】AB【详解】A．依据质量数守恒和电荷数守恒可知，X的质子数为1，中子数为1，即为1H，故A正确；1B．常用的示踪原子有：14C16O3H，故B正确；6 8 1C．0e由原子核内的一个中子转化为一个质子和一个电子，电子被释放出来，所以0e来自原子核内，故11CD．半衰期是一个统计规律，对于大量原子核衰变是成立的，个数较少时规律不成立，故D错误。AB。2核能的分析与计算例4.〔2022·浙江·高考真题〕202112月1530供热。以下说法正确的选项是〔〕秦山核电站利用的是核聚变释放的能量秦山核电站发电使原子核亏损的质量约为27.6kg核电站反响堆中需要用镉棒掌握链式反响的速度反响堆中存在235U1nBaKr31n的核反响92 0 0【答案】CD【答案】CD【详解】A．秦山核电站利用的是重核裂变变释放的能量，故A错误；B．原子核亏损的质量全部转化为电能时，约为mEc2

6.9101110003600kg27.6kg(3108)2核电站实际发电还要考虑到核能的转化率和利用率，则原子核亏损的质量大于27.6kg，故B错误；C．核电站反响堆中需要用镉棒能吸取中子的特性，通过中子的数量掌握链式反响的速度，故C正确；D235的裂变，生成多个中核和中子，且产物有随机的两分裂、三分裂，即存在235U

1nBaKr31n的核反响，故D92 0 0应选CD。

核能的理解与计算(2)核能的计算方法①依据爱因斯坦质能方程，用核反响的质量亏损的千克数乘以真空中光速c的平方，即ΔE＝Δmc2(J)。②依据1原子质量单位(u)相当于931.5兆电子伏(MeV)能量，用核反响的质量亏损的原931.5MeV，即ΔE＝Δm×931.5(MeV)。释放的核能。④依据平均结合能计算核能，原子核的结合能＝平均结合能×核子数。4-1.〔2022·青海·海东市第一中学二模〕我国中科院合肥物质科学争论院等离子体物理争论全部一座有“人造太阳”之称的全超导托卡马克核聚变试验装置，1年2月0日晚，这台装置制造了一个世界之最——在7000万摄氏度的高温下实现1056秒的长脉冲高参数等离子体运行，为人类开发利用核聚变能源奠定了重要的技术根底。以下关于核聚变的说法正确的选项是〔 〕A．核聚变比核裂变更清洁B．核聚变过程中，质量、能量都不守恒C．两个轻核结合成质量较大的核，总质量较聚变前增加D．两个轻核结合成质量较大的核，核子的比结合能削减【答案】A【答案】A【详解】A．核聚变的原料是氢元素，聚变后的产物是氦元素，相对于核裂变的原料铀元素来说更清洁，AB．核聚变的过程中质量不守恒，但能量守恒，B项错误；CD．两个轻核发生聚变时释放能量，依据质能方程知，聚变后的质量会有亏损并以能量的形式释放出去了，故聚变后质量会减小，核反响的生成物比反响物更稳定，核子的比结合能增加，CD项错误。应选A。4-2.〔2022·辽宁·模拟推测〕2021年5月28日，我国“人造太阳”打破世界纪录，成功实现1.2运行101秒。其构造如下图，在“人造太阳”四周，距“人造太阳”中心L处有半径均为r的球面外形〔可近似为圆形〕能量接收装置，“人造太阳”内部发生的氘-氚聚变的核反响方程为a2Hb3Hd4Hee1n，释1 1 2 0放出的能量都转化为原子核的动能，最终被能量接收装置吸取并输出，经时间t测得反响物的质量削减了mc。则以下说法正确的选项是〔〕4He的比结合能比3H的小2 1方程中未知量满足a2db一次氘-氚聚变释放的能量为Δmc2单个接收装置对外输出功率PΔmc2r24L2t【答案】D【答案】D【详解】A．该核反响释放能量，生成的4He更稳定，因此4He的比结合能比3H的大，故A错误；221B．结合核反响过程中电荷数守恒可得ab2d即aa2dbBCD．由质能方程得t时间内“人造太阳”释放的能量为EEΔmc2并非一次聚变释放的能量，以“人造太阳”的中心为球心，L为半径的球面上，单位面积接收到的能量为EE4πL2E单个接收装置接收到的能量为EEEr20则单个接收装置的功率为EEPt0Δmc2r2CD应选D。4-3.〔2022·北京·高考真题〕2021年5月，中国科学院全超导托卡马克核聚变试验装置〔EAST〕取得1.2亿摄氏度101秒和1.6亿摄氏度20秒等离子体运行，制造托卡马克试验装置运行的世界纪录，向核聚变能源应用迈出重要一步。等离子体状态不同于固体、液体和气