2021年高考物理二轮复习热点题型归纳与提分秘籍专题15物理学史及近代物理

2021年高考物理二轮复习热点题型归纳与提分秘籍

专题15物理学史及近代物理

目录

一、热点题型归纳...............................................................................1

【题型一】光电效应波粒二象性...........................................................1

【题型二】原子结构和能级跃迁..............................................................3

【题型三】原子核的衰变、核反应与核能.....................................................5

【题型四】物理学史及物理学思想方法.......................................................7

二、高考题型标准练............................................................................11

一、热点题型归纳

【题型一】光电效应波粒二象性

（1）理解“谁"阻碍“谁"，及如何阻碍.

（2）理解楞次定律的广义形式，“结果”阻碍“原因”.

【典例分析1】（2020•江苏南京市、盐城市一模）F列说法正确的是（）

A.质子的德布罗意波长与其动能成正比

B.天然放射的三种射线，穿透能力最强的是a射线

C.光电效应实验中的截止频率与入射光的频率有关

D.电子束穿过铝箔后的衍射图样说明电子具有波动性

【典例分析2】.（2020•浙江嘉兴市测试）如图所示，在光电效应实验中用a光照射光电管时，灵敏电流计指

针发生偏转，而用〃光照射光电管时，灵敏电流计指针不发生偏转，则（）

A.〃光的强度一定大于6光

B.6光的频率一定小于截止频率

C.。光照射光电管时，电流计中的光电流沿4到c方向

D.将K极换成逸出功较小的金属板，仍用。光照射，其遏止电压将减小

【典例分析3】（多选）（2020•浙江杭州二中3月模拟）分别用波长为A和2z的光照射同一种金属，产生的光电

子最大速度之比为2：1,普朗克常量和真空中光速分别用/7和c表示，那么下列说法正确的有（）

A.该种金属的逸出功为非

B.该种金属的逸出功为华

C.波长超过2%的光都不能使该金属发生光电效应

D.波长超过47的光都不能使该金属发生光电效应

【提分秘籍】

1.光电效应规律

(1)每种金属都有一个截止频率，入射光的频率必须大于等于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无关，只随入射光频率的增大而增大.

(3)光电效应的发生几乎是瞬时的，一般不超过109s.

(4)当入射光的频率大于截止频率时，饱和光电流的强度与入射光的强度成正比.

2.两条对应关系

(1)光照强度大一光子数目多一发射光电子多一光电流大；

(2)光子频率高一光子能量大一光电子的最大初动能大.

3.定量分析时应抓住三个关系式

(1)爱因斯坦光电效应方程：E^hv-Wo.

(2)最大初动能与遏止电压的关系：Ek=eUc.

(3)逸出功与截止频率的关系：例=力%.

4.光电效应的四类图象分析

图象名称图线形状由图线直接(或间接)得到的物理量

(1)截止频率：图线与V轴交点的横坐标必

最大初动能反与

(2)逸出功：图线与以轴交点的纵坐标的绝对值

入射光频率V的关,/Gv

W)=|一£=E

系图线

(3)普朗克常量：图线的斜率/=〃

Ek=hv—hvc

颜色不同、强度不(1)遏止电压心：图线与横轴交点的横坐标

同的光，光电流与(2)饱和光电流/m：光电流的最大值

电压的关系(3)最大初动能:E『eUc

(1)遏止电压Ucl>Uc2，则V|>V2

颜色不同时，光电

(2)饱和光电流

流与电压的关系

(3)最大初动能Eki=eUci，Ek2=eUc2

(1)截止频率打：图线与横轴的交点的横坐标

遏止电压Uc与入

(2)遏止电压随入射光频率的增大而增大

射光频率丫的关系

(3)普朗克常量加等于图线的斜率与电子电荷量

图线

的乘积，即/7=履(注：此时两极之间接反向电压)

5.光的波粒二象性

(1)大量光子易显示出波动性，而少量光子易显示出粒子性.

(2)波长长(频率低)的光波动性强，而波长短(频率高)的光粒子性强.

【强化训练】

1.（多选）（2020•广东六校联盟第一次联考）如图所示，在光电效应实验中，用频率为%的单色光〃照射到光电

管的阴极K上，光电子的最大初动能为fka,遏止电压为上.下列说法正确的是（）

A.若换用频率小的单色光，做实验，一定不能发生光电效应

B.若换用频率大的单色光c做实验，则最大初动能满足Ek,>Ek“

C.若实验中增大单色光a强度，则遏止电压也会增大

D.增大单色光。的强度，保持滑片尸不动，光电流变大

2.（2020•浙江名校协作体5月试题）一群处于〃=3的氢原子自发跃迁，产生的光子a、6、c射入图甲所示光

电管且都能发生光电效应，实验中三种光子的光电流/与电压。的关系图象如图乙所示，则（）

A.光子。产生的光电子的遏止电压最小

B.光子c,产生的光电子最大初动能最小

C.在同一介质中光子c的折射率最小

D.在同一介质中光子a的临界角最小

3.（多选）（2020•浙江杭州市模拟）下列说法中正确的是（）

A.在LC振荡电路中，当磁场能减小时，电容器处于充电状态

B.玻尔在解释量子化原子结构时提出了能量子的概念

C.发生光电效应时，光电子的最大初动能与入射光的频率成正比

D.根据德布罗意的物质波理论，相同速度的电子与质子相比电子的波长较长

【题型二】原子结构和能级跃迁

【典例分析1】（多选）（2020•浙江宁波“十校”3月联考）氢原子的能级如图所示，现处于〃=4能级的大量氢

原子向低能级跃迁，下列说法正确的是（）

A.这些氢原子可能发出6种不同频率的光子

B.已知钾的逸出功为2.22eV,则氢原子从"=3能级跃迁到〃=2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〃=2能级跃迁到”=1能级释放的光子能量最小

D.氢原子由〃=4能级跃迁到〃=3能级时，氢原子能量减小，核外电子动能增加

【典例分析2】（2020•山东三校在线联考）已知氢原子的基态能量为Ex,激发态能量为后=/，其中”=2,3,4….

已知普朗克常量为〃，电子的质量为小，则下列说法正确的是（）

A.氢原子从基态跃迁到激发态后，核外电子动能减小，原子的电势能增大，动能和电势能之和不变.

B.基态氢原子中的电子吸收一频率为v的光子被电离后，电子速度大小为迎兴型

C.一个处于〃=4的激发态的氢原子，向低能级跃迁时最多可辐射出6种不同频率的光

D.第一激发态氢原子的电离能等于:长

【提分秘籍】

1.玻尔理论的基本内容

⑴能级假设：氢原子E,产骨〃为量子数).

(2)跃迁假设：吸收或释放的能量hv=E„-En(m>n).

(3)轨道假设：氢原子%=/八("为量子数).

2.两类能级跃迁

(1)自发跃迁：高能级一低能级，释放能量，发出光子.

AEE茄—EfR

光子的频率v=1T=-h-'

(2)受激跃迁：低能级一高能级，吸收能量.

①光照(吸收光子)：光子的能量必须恰好等于能级差△£

②碰撞：只要入射粒子能量大于或等于能级差即可，E^\E.

③大于电离能的光子被吸收，原子被电离.

3.能级跃迁分析

(1)原子跃迁时，所吸收或释放的光子能量只能等于两能级之间的能量差.

(2)原子电离时，所吸收的能量可以大于或等于某一能级的绝对值.

(3)一群氢原子处于量子数为n的激发态时，可能辐射光子的种类N=&=W".

(4)计算能级能量时应注意：因•般取无穷远处为零电势参考面，故各个能级的能量值均为负值.

【强化训练】

1.(2020•湘赣皖十五校联考)为了做好疫情防控工作，小区物业利用红外测温仪对出入人员进行体温检测.红

外测温仪的工作原理是：被测物体辐射的光线只有红外线可被捕捉，并转变成电信号•.如图6所示为氢原

子能级示意图，已知红外线单个光子能量的最大值为1.62eV,要使氢原子辐射出的光子可被红外测温仪捕

捉，最少应给处于〃=2激发态的氢原子提供的能量为()

A.10.20eVB.2.89eV

C.2.55eVD.1.89eV

2.(2020•浙江“七彩阳光”新高考联盟评估)氢原子能级图如图所示，几种金属的逸出功如表所示，大量氢原

子处于激发态，下列说法正确的是()

A.只有跃迁到基态的氢原子辐射的光子才有可能使所有金属发生光电效应

B.处于〃=5能级的氢原子跃迁到n=2能级比〃=4能级跃迁到〃=2辐射的光子能使金属发生光电效应的

种类更多

C.在发生光电效应的情况下，相同强度不同频率的光子照射鸨和钾时，光电流的强度相同

D.在发生光电效应的情况下，相同频率不同强度的光子照射鸨和钾，光电子的最大初动能相同

3.（2020•安徽省名校高考冲刺模拟卷）如图所示为氢原子的能级图，现让一束单色光照射到一群处于基态（量

子数〃=1）的氢原子上，受激的氢原子能自发地发出6种不同的频率的光，则照射氢原子的单色光的光子能

量为（）

A.13.6eVB.3.4eV

C.12.09eVD.12.75eV

【题型三】原子核的衰变、核反应与核能

【典例分析1】（多选）（2020•浙江大学附属中学选考模拟）关于原子和原子核，下列说法中正确的是（）

A.a粒子散射实验揭示了原子核内部的复杂性

B.根据玻尔理论可知，一个氢原子核外电子从〃=4能级向低能级跃迁最多可辐射3种频率的光子

C.已知蹴Th的半衰期是24d,48g的用打h经过72d后衰变了42g

D.氢原子由低能级向高能级跃迁时，吸收光子的能量可以稍大于两能级间能量差

【典例分析2】（2020•湖南3月模拟）静止在匀强磁场中的原子核X发生a衰变后变成新原子核Y.已知核X

的质量数为A,电荷数为Z,核X、核Y和a粒子的质量分别为mx、，"Y和/,a粒子在磁场中运动的半径

为凡则（）

A.衰变方程可表示为以一劳打+犯e

B.核Y的结合能为（小一吟一〃江）/

C.核Y在磁场中运动的半径为#7

Z—2

【提分秘籍】

1.原子核的衰变问题

（1）衰变实质：a衰变是原子核中的2个质子和2个中子结合成一个氢核并射出；[3衰变是原子核中的一个中

子转化为一个质子和一个电子，再将电子射出；丫衰变伴随着a衰变或。衰变同时发生，不改变原子核的质

量数与电荷数，以光子形式释放出衰变过程中的多余能量。

加0,N=[g，No其中r为衰变的时长，1■为原子核的半衰期。衰变的快慢由原

（2）核衰变规律：THI'

子核内部因素决定，跟原子所处的物理、化学状态无关；半衰期是统计规律，对个别、少数原子核无意义。

（3）a衰变和p衰变次数的确定方法

①方法一：由于p衰变不改变质量数，故可以先由质量数改变确定a衰变的次数，再根据电荷数守恒确定p

衰变的次数。

②方法二：设a衰变次数为x,。衰变次数为y,根据质量数和电荷数守恒列方程组求解。

2.三种射线

(l)a射线：穿透能力最弱，电离作用最强。

(2州射线：穿透能力较强，电离作用较弱。

(3)丫射线：穿透能力更强，电离作用更弱。

3.核反应方程

(1)核反应方程遵循的规律

核反应方程遵循质量数、电荷数守恒，但核反应前后的总质量一般会发生变化(质量亏损)且释放出核能。核

反应过程一般不可逆，所以核反应方程中用“T”表示方向而不能用等号代替。

(2)核反应类型

①衰变

a衰变：9X—>2二9Y+,He

0衰变：9X—>9+iY+%e

②原子核的人工转变

质子的发现：'/N+4He―>,^0+|H

中子的发现：？Be+,He----->FC+&n

人工放射性同位素的发现：召A1+如e―>^P+An

即一>^Si++?e

③重核裂变

例如：错U+An——>■弟Ba+然Kr+3|n。

④轻核聚变

例如：TH+?H―^He+An«

4.核能的计算方法

(1)根据爱因斯坦质能方程，用核反应的质量亏损的千克数乘以真空中光速C的平方，即△E=A/«C2(J)。

(2)根据1原子质量单位(u)相当于931.5兆电子伏(MeV)的能量，用核反应的质量亏损的原子质量单位数乘以

931.5MeV,即AE=A/Mx931.5(MeV)«

(3)如果核反应时释放的核能是以动能形式呈现，则核反应过程中系统动能的增量即为释放的核能。

【强化训练】

1.(2020.浙江大学附属中学1月选考模拟)在垂直于纸面的匀强磁场中，有一原来静止的氮核嗨Rn,该原子核

发生a衰变，放出一个速度为加、质量为，"的a粒子和一个质量为M的反冲核车卜(Po),若氨核发生衰变时，

释放的能量全部转化为a粒子和钵核的动能(涉及动量问题时，亏损的质量可忽略不计)，以下说法正确的

是()

A.衰变后a粒子和反冲核钵(Po)在匀强磁场中的运动轨迹如图甲所示，小圆表示a粒子的运动轨迹

B.衰变后a粒子和反冲核针(P。)在匀强磁场中的运动轨迹如图乙所示，大圆表示a粒子的运动轨迹

C.衰变过程a粒子和反冲核针(Po)组成的系统能量守恒，动量不守恒

(M+⑼Afof

衰变过程中,质量亏损为〃

D.A?=Imc2

2.（2020•江西重点中学联盟联考）如图所示为查德威克发现中子的实验示意图，利用针®9Po）衰变放出的a粒

子轰击被©Be）,产生的粒子P能将石蜡中的质子打出来.下列说法正确的是（）

A.a粒子是氯原子

B.粒子Q的穿透能力比粒子P的强

C.针的a衰变方程为型P0-2屐Pb+,He

D.a粒子轰击镀的核反应方程为犯e+第6一刊2+信

3.（多选）（2020•浙江宁波“十校”3月联考）核潜艇是以核反应堆为动力来源的潜艇，有--种核裂变方程为嗡U

+3n-X+^Sr+10H，下列说法正确的是（）

A.裂变反应中亏损的质量变成了能量

B.裂变反应出现质量亏损导致质量数不守恒

C.X原子核中有54个质子

D.X原子核比铀核的平均结合能大

4.（2020•长春质量监测）（多选）2017年1月9日，大亚湾反应堆中微子实验工程获得国家自然科学一等奖。大

多数原子核发生核反应的过程中都伴着中微子的产生，例如核裂变、核聚变、B衰变等。下列关于核反应的

说法正确的是（）

A.甜Th衰变为锯Rn,经过3次a衰变，2次|3衰变

B.汩+汩-,He+4n是a衰变方程，钳Th-钾Pa+-?e是p衰变方程

C.留U+血一组Ba+整Kr+3&n是核裂变方程，也是氢弹的核反应方程

D.高速运动的a粒子轰击氮核可从氮核中打出质子，其核反应方程为犯e+,NT?O+|H

【题型四】物理学史及物理学思想方法

【典例分析1】（2020•山东潍坊市下学期高考模拟）在物理学中用比值法定义物理量是一种很重要的方法.下

列物理量的表达式不是由比值法定义的是（）

A.加速度定义式a=^B.点电荷电场强度£=呼

FU

C.磁感应强度电阻R=7

【典例分析2】（2021•广东省梅州市高三下学期3月质检）在物理学的发展史上，许多科学家付出了努力。

下列说法符合史实的是（）

A.安培通过实验，首先发现了电流的磁效应

B.开普勒根据理想斜面实验提出一切物体都有惯性

C.卡文迪许通过扭秤实验测定出万有引力常量的数值

D.第谷通过对观测数据的整理总结出了行星运动的规律

【提分秘籍】

一重要物理思想方法归纳

1.理想模型法

为了便于进行物理研究或物理教学而建立的一种抽象的理想客体或理想物理过程，突出了事物的主要因素、

忽略了事物的次要因素.理想模型可分为对象模型（如质点、点电荷、理想变压器等）、条件模型（如光滑表

面、轻杆、轻绳、匀强电场、匀强磁场等）和过程模型（在空气中自由下落的物体、抛体运动、匀速直线运动、

匀速圆周运动、恒定电流等）.

2,极限思维法

就是人们把所研究的问题外推到极端情况（或理想状态），通过推理而得出结论的过程.在用极限思维法处理

物理问题时，通常是将参量的一般变化推到极限值，即无限大、零值、临界值或特定值的条件下进行分析

和讨论.如公式，=箸中，当Af-0时，v是瞬时速度.

3.理想实验法

也叫作实验推理法，就是在物理实验的基础上，加上合理的科学的推理得出结论的方法就叫作理想实验法，

这也是一种常用的科学方法.如由伽利略斜面实验推导出牛顿第一定律等.

4.微元法

微元法是指在处理问题时，从对事物的极小部分（微元）分析入手，达到解决事物整体目的的方法.它在解决

物理学问题时很常用，思想就是“化整为零”，先分析"微元”，再通过“微元”分析整体.

5.比值定义法

就是用两个基本物理量的''比”来定义一个新的物理量的方法,特点是4=色，但4与8、C均无关.如a弋、

P-L「一2,-9.R」LR一月八一股辇

E—q、C—u、1一「R—I、B一二、P—y寺.

6.放大法

在物理现象或待测物理量十分微小的情况下，把物理现象或待测物理量按照一定规律放大后再进行观察和

测量，这种方法称为放大法.常见的方式有机械放大、电放大、光放大.

7.控制变量法

决定某一个现象的产生和变化的因素很多，为了弄清事物变化的原因和规律，必须设法把其中的一个或几

个因素用人为的方法控制起来，使它保持不变，研究其他两个变量之间的关系，这种方法就是控制变量法.比

如探究加速度与力、质量的关系，就用了控制变量法.

8.等效替代法

在研究物理问题时，有时为了使问题简化，常用一个物理量来代替其他所有物理量，但不会改变物理效果.如

用合力替代各个分力，用总电阻替代各部分电阻等.

9.类比法

也叫“比较类推法”，是指由一类事物所具有的某种属性，可以推测与其类似的事物也应具有这种属性的推理

方法.其结论必须由实验来检验，类比对象间共有的属性越多，则类比结论的可靠性越大.如研究电场力

做功时，与重力做功进行类比；认识电流时，用水流进行类比；认识电压时，用水压进行类比.

二、重要物理学史归纳总结

科学家国籍主要贡献

①1638年，论证较重物体不会比较轻物体下落得快；②伽利略理想

实验指出：在水平面上运动的物体，若没有摩擦，将保持这个速度

一直运动下去；③伽利略在教堂做礼拜时发现摆的等时性，惠更斯

伽利略意大利

根据这个原理制成历史上第一座自摆钟；④伽利略在1683年出版的

《两种新科学的对话》一书中，运用“观察一假设一数学推理”的

方法，详细地研究了抛体运动

①以牛顿三大运动定律为基础建立牛顿力学；②1687年在《臼然哲

牛顿英国

学的数学原理》上发表万有引力定律，建立行星定律理论的基础

开普勒德国17世纪提出开普勒三大定律

卡文迪许英国1798年利用扭秤装置比较准确地测出了万有引力常量G

①1785年，库仑用自己发明的扭秤建立了静电学中著名的库仑定律；

库仑法国②静电力常量的数值是在电荷量的单位得到定义之后，后人通过库

仑定律计算得出的

续表

科学家国籍主要贡献

密立根美国通过油滴实验测定了元电荷的数值，^=1.6X10l9C

①解释了摩擦起电的原因；②通过风筝实验验证闪电是电的一种形式，

富兰克林美国

把天电与地电统一起来，并发明避雷针

欧姆德国通过实验得出欧姆定律

大多数金属在温度降到某一值时，都会出现电阻突然降为零的现象

昂尼斯荷兰

——超导现象

①与俄国物理学家楞次先后各自独立发现电流通过导体时产生热效应

焦耳英国

的规律，称为焦耳一楞次定律：②能量守恒定律的发现者之一

楞次俄国1834年楞次确定感应电流方向的定律——楞次定律

奥斯特丹麦1820年，发现电流可以使周围的磁针产生偏转，称为电流的磁效应

提出运动电荷产生了磁场和磁场对运动电荷有作用力（洛伦兹力）的观

洛伦兹荷兰

点

①在《哲学原理》中比较完整地第一次表述了惯性定律；②第一个明

笛卡儿法国

确地提出了“动量守恒定律”

①发现了安培定则；②发现电流相互作用的规律；③提出分子电流假

安培法国

说

①在1821年，法拉第在重复奥斯特“电生磁”实验时，制造出人类历

史上第一台最原始的电动机；②1831年发现的电磁感应现象，使人类

法拉第英国

的文明跨进了电气化时代；③提出用电场线描述电场、用磁感线描述

磁场

亨利美国最大的贡献是在1832年发现自感现象

①进行了a粒子散射实验，并提出了原子的核式结构模型；②用a粒

卢瑟福英国

子轰击氮核，第一次实现了原子核的人工转变，并发现了质子

量子力学的先驱，吸取普朗克、爱因斯坦的量子概念，提出原子结构

玻尔丹麦

的玻尔理论

贝克勒尔法国发现天然放射现象，说明原子核也有复杂的内部结构

在a粒子轰击被核时发现中子（原子核人工转变的实验），由此人们认识

查德威克英国

到原子核的组成

居里夫人法国发现了放射性更强的针和镭

【强化训练】

1、（2021•广东省韶关市始兴中学高三3月模拟）下列有关物理的知识正确的是（）

A.牛顿总结前人的研究，提出了万有引力定律，并用实验测出了万有引力常量

B.伽利略的理想斜面实验说明力不是维持物体运动的原因

C.胡克发现：在任何情况下，弹簧的弹力都与弹簧的形变量成正比

D.伽利略在总结前人研究的基础上成功地抽象和概括出行星运动的规律

2、（2021•河南省郑州市高三高考模拟猜想）关于物理学家及其相应贡献，以下叙述符合物理史实的是（）

A.牛顿发现了万有引力定律并通过实验测出了万有引力常量

B.安培提出场的概念，并用画电场线、磁感线的方法描述电场和磁场

C.汤姆逊发现了电磁感应现象，并总结出磁场产生电流的条件

D.卢瑟福通过对a粒子散射实验的分析与研究，提出了原子的核式结构模型

3.（2020•山东临沂市2月质检）2018年3月14日，著名物理学家斯蒂芬・威廉・霍金逝世,引发全球各界悼念.在

物理学发展的历程中，许多物理学家的科学研究为物理学的建立做出了巨大的贡献.关于下列几位物理学

家所做科学贡献的叙述中，正确的是（）

A.卡文迪许将行星与太阳、地球与月球、地球与地面物体之间的引力规律推广到宇宙中的一切物体，得出

万有引力定律

B.法拉第通过长时间的实验研究发现了通电导线周围存在磁场

C.查德威克用a粒子轰击Be原子核发现了中子

D.爱因斯坦的光子说认为，只要光照时间足够长，所有电子最终都能逸出金属表面成为光电子

4.学习物理不仅要掌握物理知识，还要领悟并掌握处理物理问题的思想方法.在如图所示的几个实验中，研

究物理问题的思想方法相同的是（）

A.甲、乙B.乙、丙

C.甲、丙D.丙、丁

二、高考题型标准练

1.（2020•湖北武汉市检测）硅光电池是一种直接把光能转换成电能的半导体器件，它的工作原理与光电效应

类似：当光照射硅光电池，回路里就会产生电流.关于光电效应，下列说法正确的是（）

A.任意频率的光照射到金属上，只要光照时间足够长就能产生光电流

B.只要吸收了光子能量，电子一定能从金属表面逸出

C.逸出的光电子的最大初动能与入射光的频率有关

D.超过截止频率的入射光的光强越强，所产生的光电子的最大初动能就越大

2.（2020•湖北武汉市五月质检）如图为氢原子能级示意图，已知可见光的能量范围是1.63eV〜3.10eV,为使氢原

子能辐射出红外线，至少应给处于基态的氢原子提供的能量为（）

A.2.55eV

B.10.20eV

C.12.75eV

D.13.06eV

3.（2020•云南昆明市五华区联考）下列说法正确的是（）

A.a、八丫三种射线中，丫射线贯穿本领最弱

B.两个轻核结合成质量较大的核，核子的比结合能减小

C.根据玻尔原子理论