2026版高考物理二轮复习微专题14　近代物理（学用）

微专题14近代物理1.普朗克提出能量子观点：ε＝hν；爱因斯坦提出光子的观点：光子的能量hν.2.光电效应(1)两条对应关系①光照强度大→光子数目多→发射光电子多→饱和光电流大．②光子频率高→光子能量大→光电子的最大初动能大．(2)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－W0.②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：W0＝hνc.3.波粒二象性：光既有波动性，又有粒子性(1)光的干涉、衍射、偏振说明光具有波动性.(2)光电效应、康普顿效应说明光具有粒子性.4.德布罗意指出：实物粒子也具有波动性，其波长λ＝eq\f(h,p)，电子束衍射实验证实了电子的波动性．5.汤姆孙发现了电子，说明原子是可分的；密立根通过“油滴实验”精确测定电子的比荷．6.汤姆孙认为原子结构是“枣糕模型”；卢瑟福的α粒子散射实验说明原子是核式结构模型.7.氢原子光谱是线状谱，发光的波长是分立的，不连续的．8.玻尔的氢原子能级结构假说：电子轨道是量子化的，原子的能量是量子化的，原子发光的能量由能级差决定：hν＝En－Em，大量原子由高能级n向低能级跃迁时，会产生Ceq\o\al(2,n)种光．9.贝克勒尔发现的天然放射现象说明原子核是可再分的．10.核衰变(1)半衰期：m＝eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,2)))eq\f(t,T)m0，N＝eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,2)))eq\f(t,T)N0.(2)半衰期不随温度、压强和元素所处的化学状态而改变，半衰期具有统计意义，少量原子核不成立．(3)衰变次数的确定：若eq\o\al(A,Z)X→eq\o\al(A′,Z′)Y＋neq\o\al(4,2)He＋meq\o\al(0,－1)e，则A＝A′＋4n，Z＝Z′＋2n－m.11.结合能：核子结合成原子核所放出的能量；比结合能：原子核的结合能与核子数之比，也叫平均结合能，比结合能越大，表示原子核中核子结合得越牢固．12.爱因斯坦质能方程：E＝mc2.考情一光子的能量和动量1.(2022·江苏卷)上海光源通过电子—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2.(2023·江苏卷)“夸父一号”太阳探测卫星可以观测太阳辐射的硬X射线．硬X射线是波长很短的光子，设波长为λ.若太阳均匀地向各个方向辐射硬X射线，卫星探测仪镜头正对着太阳，每秒接收到N个该种光子．已知探测仪镜头面积为S，卫星离太阳中心的距离为R，普朗克常量为h，光速为c，求：(1)每个光子的动量p和能量E.(2)太阳辐射硬X射线的总功率P.考情二光电效应3.(2021·江苏卷)如图所示，分别用1、2两种材料作K极进行光电效应探究，其截止频率ν1<ν2，保持入射光不变，则光电子到达A极时动能的最大值Ekm随电压U变化关系的图像是()4.(2025·江苏卷)江门中微子实验室使用我国自主研发的光电倍增管，利用光电效应捕捉中微子信息．光电倍增管阴极金属材料的逸出功为W0，普朗克常量为h.(1)求该金属的截止频率ν0.(2)若频率为ν的入射光能使该金属发生光电效应，求光电子的最大初动能Ek.考情三玻尔氢原子模型5.(2024·江苏卷)在原子跃迁中辐射如图所示的4种光子，其中只有一种光子可使某金属发生光电效应，则该光子是哪一种()A.λ1 B.λ2C.λ3 D.λ4考情四核反应与核能6.(2024·江苏卷)用粒子轰击氮核从原子核中打出了质子，该实验的核反应方程式是X＋eq\o\al(14,7)N→eq\o\al(1,1)H＋eq\o\al(14,6)C，粒子X为()A.正电子eq\o\al(0,1)e B.中子eq\o\al(1,0)nC.氘核eq\o\al(1,2)H D.氦核eq\o\al(4,2)He考向1光子的能量和动量(2025·苏州、海门、淮阴、姜堰四校联考)人眼对绿光最为敏感，如果每秒有6个绿光的光子射入瞳孔，眼睛就能察觉．一光源以功率P均匀地向各个方向发射波长为λ的绿光，假设瞳孔在暗处的直径为d，且不计空气对光的吸收．普朗克常量为h，真空中光速为c，则眼睛能够看到这个光源的最远距离为()A.eq\f(d,2)eq\r(\f(Pλ,6hc)) B.eq\f(d,4)eq\r(\f(Pλ,6hc))C.eq\f(d,2)eq\r(\f(Phc,λ)) D.eq\f(d,6)eq\r(\f(Phc,λ))球面辐射模型设一个点光源或球光源辐射光子的功率为P0，它以球面波的形式均匀向外辐射光子，在一段很短的时间Δt内辐射的能量E＝P0·Δt，到光源的距离为R处有个正对光源的面积为S的接收器，如图所示，则在Δt内接收器接收到的辐射光子能量E′＝eq\f(S,4πR2)E＝eq\f(P0Δt·S,4πR2).面积为S的接收器题组跟进11.(2025·南通第二次调研)康普顿在研究石墨对X射线的散射时，发现了部分X射线的波长变长．X射线波长变长，则()A.速度变小 B.频率变大C.动量变小 D.能量变大2.(2025·如皋第二次适应性考试)激光冷却中性原子的原理如图所示，质量为m、速度为v0的原子在时间t内连续吸收多个迎面射来的频率为ν的光子后，速度减小为原来的一半．不考虑原子质量的变化，光速为c，普朗克常量为h.(1)求时间t内原子吸收的光子数量N.(2)若激光器每发出n个光子有1个被原子吸收，求激光器的功率P.考向2光电效应(2025·南通第一次调研)用图示装置研究光电效应的规律，ν为入射光的频率，Uc为遏止电压，I为电流表示数，U为电压表示数．下列反映光电效应规律的图像可能正确的是()光电效应的四类图像分析图像名称图线形状由图线直接(或间接)得到的物理量最大初动能Ek与入射光频率ν的关系Ek＝hν－hνc(1)截止频率：图线与ν轴交点的横坐标νc(2)逸出功：图线与Ek轴交点的纵坐标的绝对值W0＝|－E|＝E(3)普朗克常量：图线的斜率k＝h颜色相同、强度不同的入射光，光电流与电压的关系(1)遏止电压Uc：图线与横轴交点的横坐标(2)饱和光电流Im1、Im2：光电流的最大值(3)最大初动能：Ek＝eUc入射光颜色不同时，光电流与电压的关系(1)遏止电压Uc1>Uc2，则ν1>ν2(2)最大初动能：Ek1＝eUc1，Ek2＝eUc2遏止电压Uc与入射光频率ν的关系Uc＝eq\f(hν,e)－eq\f(W0,e)(1)截止频率νc：图线与横轴的交点的横坐标(2)普朗克常量h：等于图线的斜率与电子电荷量的乘积，即h＝ke(注：此时两极之间接反向电压)题组跟进21.(2025·如皋第三次适应性考试)某实验小组用同一光电管完成了光电效应实验，得到了如图所示的光电流与对应电压的关系图像，则()A.甲光的频率大于乙光的频率B.甲光的光强大于丙光的光强C.乙光的波长大于丙光的波长D.乙光光子的动量小于丙光光子的动量2.(2025·泰州四模)如图所示为研究光电效应实验的装置，用光照射K极，电流表指针发生偏转，则()A.流过电流表的电流方向向右B.仅增大照射光的频率，电流表示数增大C.仅增大照射光的强度，电流表示数增大D.滑片从最左端滑至最右端的过程中，电流表示数先变大，后不变3.(2025·南京二模)研究光电效应时，当用波长为λ的光照射某种金属时，遏止电压为Uc，改变入射光波长，作出λUc－λ图像如图所示．其横轴截距为a，纵轴截距为b，元电荷为e，真空中光速为c.下列说法中正确的是()A.普朗克常量为h＝eq\f(e,cb)B.该金属的截止频率为νc＝eq\f(a,c)C.该金属的逸出功为W0＝eq\f(eb,a)D.遏止电压Uc与入射光波长λ成反比考向3玻尔氢原子模型(2025·南京、盐城一模)如图甲所示为氢原子光谱，图乙为氢原子部分能级图．图甲中的Hα、Hβ、Hγ、Hδ属于巴耳末系，都是氢原子从高能级向n＝2能级跃迁时产生的谱线．下列说法中正确的是()甲乙A.Hβ对应的光子能量比Hγ对应的光子能量大B.Hβ对应的光子动量比Hγ对应的光子动量大C.Hδ是氢原子从n＝3能级向n＝2能级跃迁时产生的D.氢原子从高能级向n＝1能级跃迁时产生的谱线均在Hδ的左侧解决氢原子能级跃迁问题的三点技巧1.原子跃迁时，所吸收或辐射的光子能量只能等于两能级的能量差．2.原子从某一能级电离时，所吸收的能量可以大于或等于这一能级能量的绝对值，剩余能量为自由电子的动能．3.一个氢原子跃迁发出的可能光谱线条数最多为n－1，而一群氢原子跃迁发出的可能光谱线条数可用N＝Ceq\o\al(2,n)＝eq\f(nn－1,2)求解．题组跟进31.(2025·苏锡常镇调研一)如图所示为玻尔的氢原子电子轨道示意图．一群处于n＝4能级的氢原子向低能级跃迁，下列说法中正确的是()A.一共能产生3种不同的光子B.一共能产生4种不同的光子C.其中从n＝4能级跃迁到n＝1能级产生的光子动量最小D.其中从n＝4能级跃迁到n＝1能级产生的光子能量最大2.(2025·扬州高邮调研)大量处于n＝4激发态的氢原子向低能级跃迁，其中辐射出的频率最大的光子恰能使某金属发生光电效应，则该金属的逸出功为()A.10.2eV B.12.09eVC.12.75eV D.13.06eV考向4核反应与核能(2025·南京、盐城一模)1956年李政道和杨振宁提出在弱相互作用中宇称不守恒，并由吴健雄用eq\o\al(60,27)Co放射源进行了实验验证，次年李、杨两人为此获得了诺贝尔物理学奖．已知eq\o\al(60,27)Co的半衰期约为5.26年，其衰变方程是eq\o\al(60,27)Co→eq\o\al(60,28)Ni＋X＋eq\x\to(ν)e.其中eq\x\to(ν)e是反中微子，它的电荷量为0，质量可忽略．下列说法中正确的是()A.eq\o\al(60,27)Co发生的是α衰变B.X是来自原子核外的电子C.eq\o\al(60,28)Ni的比结合能比eq\o\al(60,27)Co的比结合能大D.2个eq\o\al(60,27)Co原子核经过10.52年一定全部发生了衰变核能的计算方法1.根据爱因斯坦质能方程ΔE＝Δmc2计算核能．(1)ΔE＝Δmc2中，若Δm的单位为“kg”，c的单位为“m/s”，则ΔE的单位为“J”．(2)ΔE＝Δmc2中，若Δm的单位为“u”，则可直接利用ΔE＝Δm×931.5MeV/u计算，此时ΔE的单位为“MeV”，1u＝1.6605×10－27kg，相当于931.5MeV，这个结论可在计算中直接应用．2.利用比结合能计算核能原子核的结合能＝核子的比结合能×核子数．核反应中反应后生成的所有新核的总结合能与反应前系统内所有原子核的总结合能之差，就是该核反应所释放(或吸收)的核能．题组跟进41.(2025·徐州调研)已知放射性元素锶(eq\o\al(90,38)Sr)会发生β衰变，半衰期为28.8年，则()A.经过约57.6年，核污染水中的锶(eq\o\al(90,38)Sr)将全部衰变结束B.海水稀释不能改变锶的半衰期C.β衰变所释放的电子是原子核外的电子电离形成的D.秋冬气温逐渐变低时，锶的衰变速度会变慢2.(2025·泰州四模)月壤中含有大量的氦3，氦3是一种清洁、安全和高效的核聚变发电的燃料．发生聚变反应的方程是eq\o\al(3,2)He＋eq\o\al(2,1)H→eq\o\al(4,2)He＋X，下列说法中正确的是()A.X是中子B.X是正电子C.eq\o\al(3,2)He的结合能比eq\o\al(4,2)He的结合能大D.eq\o\al(3,2)He的比结合能比eq\o\al(4,2)He的比结合能小3.(2025·南通第三次调研)一个静止的钴60(eq\o\al(60,27)Co)在某条件下发生β衰变生成镍60(Ni)，放出动能为E1的电子，同时释放能量分别为E2、E3的两个γ光子，忽略镍60的动能，释放的核能全部转化为电子的动能和光子的能量．已知电子的质量为m，普朗克常量为h，真空中光速为c，不考虑相对论效应．(1)写出该衰变方程式，并求电子的物质波波长λ.(2)有N个钴60发生了β衰变，求核反应中总的质量亏损Δm.配套热练1.(2025·上海卷)太阳内部发生的反应是核聚变，即氢原子核在高温高压条件下聚合成氦原子核并释放能量的过程，其核反应方程为4eq\o\al(1,1)H→X＋2eq\o\al(0,1)e，则X是()A.H核 B.He核C.Li核 D.Be核2.(2025·苏锡常镇调研二)如图所示为电子穿过金属箔片后形成的图样，此现象说明电子具有()A.能量 B.动量C.波动性 D.粒子性3.(2025·镇江质监)如图所示为氢原子能级图，氢原子某谱线系的某光子能量为0.97eV，该光子是氢原子从高能级跃迁到低能级产生的，则此谱线系对应的低能级是()A.n＝1 B.n＝2C.n＝3 D.n＝44.(2025·广东卷)有甲、乙两种金属，甲的逸出功小于乙的逸出功．使用某频率的光分别照射这两种金属，只有甲发射光电子，其最大初动能为Ek，下列说法中正确的是()A.使用频率更小的光，可能使乙也发射光电子B.使用频率更小的光，若仍能使甲发射光电子，则其最大初动能小于EkC.频率不变，减弱光强，可能使乙也发射光电子D.频率不变，减弱光强，若仍能使甲发射光电子，则其最大初动能小于Ek5.(2025·南京二模)三国时期东吴重臣张昭家族墓近期在南京被发现，如图所示为墓中出土的两方龟纽金印．考古学家们常用放射性元素的半衰期确定文物的年代，eq\o\al(14,6)C衰变方程为eq\o\al(14,6)C→eq\o\al(14,7)N＋X，eq\o\al(14,6)C的半衰期是5730年．下列说法中正确的是()A.经过11460年后，4个eq\o\al(14,6)C一定还剩下1个B.该衰变的实质是核内的一个质子转变为一个中子和一个电子C.eq\o\al(14,6)C的比结合能大于eq\o\al(14,7)N的比结合能D.该衰变过程发生了质量亏损6.(2025·苏州三模)已知钙和钾的截止频率分别为7.73×1014Hz和5.44×1014Hz，在某种单色光的照射下两种金属均发生光电效应，比较它们表面逸出的具有最大初动能的光电子，钙逸出的光电子具有较大的()A.波长 B.频率C.能量 D.动量7.(2025·苏北四市调研考试)如图所示为氢原子的最低五个能级，一束光子能量为12.09eV的单色光入射到大量处于基态的氢原子上，产生的光谱线是()8.(2025·扬州期末检测)如图所示，分别用甲、乙两种材料作K极进行光电效应实验，其逸出功W甲<W乙，保持入射光的频率不变，实验得到电流I随电压U变化的图像可能正确的是()9.(2025·苏州八校三模)如图所示为研究光电效应的实验装置，用频率为ν的光照射电极K，从电极K逸出的光电子可向各个方向运动．某同学进行了如下操作：(1)用频率为ν1的光照射光电管，此时微安表中有电流．调节滑动变阻器，使微安表示数恰好变为0，记下此时电压表的示数U1.(2)用频率为ν2的光照射光电管，重复(1)中的步骤，记下电压表的示数U2.已知电子的电荷量为e.下列说法中正确的是()A.为了使微安表的示数为0，实验中滑动变阻器的滑片P应该向b端移动B.根据题中数据可以得到普朗克常量为h＝eq\f(eU1－U2,ν1－ν2)C.若仅降低(1)中的光照强度，则微安表最初读数减小，遏止电压会变小D.滑动变阻器的滑片位于b端时，流过微安表的电流方向是从上往下10.(2025·泰州姜堰二模)核废水中的eq\o\al(21