专题六 近代物理初步

1、创新设计备考知能网1研透命题点创新设计备考知能网2研透命题点创新设计光电效应能级跃迁1. 牢记“一个实验现象”光电效应现象。2. 抓住“两看”和“两想”(1) 看到“遏止电压”，想到“与光电子最大初动能的关系：EkmeUc”。(2)看到“逸出功”，想到“与极限频率的关系W0h0”。3. 明确“一个易错易混点”能级跃迁时吸收光子的能量和吸收实物粒子的能量是不同的。备考知能网3研透命题点创新设计命题角度一光电效应规律的应用【例1】 (2019北京卷，19)光电管是一种利用光照射产生电流的装置，当入射光照在管中金属板上时，可能形成光电流。表中给出了6次实验的结果。备考知能网4研透命题点组次入射光子的

2、能量/eV相对光强光电流大小/mA逸出光电子的最大动能/eV第一组1234.04.04.0弱中强2943600.90.90.9第二组4566.06.06.0弱中强2740552.92.92.9创新设计由表中数据得出的论断中不正确的是(A.两组实验采用了不同频率的入射光B.两组实验所用的金属板材质不同)C. 若入射光子的能量为5.0 eV，逸出光电子的最大动能为1.9 eVD. 若入射光子的能量为5.0 eV，相对光强越强，光电流越大备考知能网5研透命题点创新设计解析光子的能量Eh，入射光子的能量不同，故入射光子的频率不同，A正确；由爱因斯坦的光电效应方程hW0Ek，可求出两组实验的逸出功W0均

3、为3.1eV，故两组实验所用的金属板材质相同，B错误；由hW0Ek，W03.1eV；当h5.0eV时，Ek1.9eV，C正确；光强越强，单位时间出的光子数越多，单位时间内逸出的光电子数越多，形成的光电流越大，D正确。答案B备考知能网6研透命题点创新设计命题角度二氢原子能级跃迁【例2】 (2019全国卷，14)氢原子能级示意图如图1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()A.12.09 eVC.1.89 eVB.10.20 eVD.1.51 eV图1eV，所以氢原子至少要被激解析因为可见光光子的能

4、量范围是1.63eV3.10发到n3能级，要给氢原子提供的能量最少为E(1.5113.60)eV12.09eV，即选项A正确。答案A备考知能网7研透命题点创新设计备考知能网8研透命题点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能量的绝对值，剩余能量为自由电子的动能。(3)一群原子和一个原子不同，一群原子的核外电子向基态跃迁时发射光子的种类 NC2n（n1）。n2创新设计命题角度三光电效应和氢原子能级跃迁的综合问题【例3】如图2为氢原子能级图。现有一群处于n4激发态的氢原子，用这些氢原

5、子辐射出的光照射逸出功为2.13eV的某金属，已知电子的电荷量为1.61019 C，则(A. 这些氢原子能辐射出三种不同频率的光子B. 这些氢原子辐射出光子后，电子的总能量保持不变C. 这些氢原子辐射出的所有光都能使该金属发生光电效应D. 该金属逸出的所有光电子中，初动能的最大值为1.71018)图2J备考知能网9研透命题点创新设计解析根据 C26 知，这些氢原子可能辐射出 6 种不同频率的光子，故 A 项错误4这些氢原子辐射出光子后，电子的动能增大，电势能减小，总能量会减小，故 B项错误；氢原子由 n4 跃迁到 n3 产生的光子的能量：E43E4E30.85 eV(1.51)eV0.66 e

6、V2.13 eV，所以不能使逸出功为 2.13 eV 的金属发生光电效应，故 C 项错误；氢原子由 n4 向 n1 能级跃迁时辐射的光子能量最大，频率最大，最大能量为 13.6 eV0.85 eV12.75 eV，根据光电效应方程可知，入射光的能量越高，则电子的动能越大，初动能的最大值为Ekm12.7510.62 eV1.71018 J，故 D 项正确。答案DeV2.13eV备考知能网10研透命题点创新设计1.(多选)大量处于基态的氢原子，在某种单色光的照射下，只能辐射出3种不同频率的光子，其中两种光子频率为1、2，且12，普朗克常量为h。则(A. 该单色光的能量可能为h2B. 该单色光的能量

7、可能为h(21) C.第三种光子的频率可能为12 D.第三种光子的频率一定为12)备考知能网11研透命题点创新设计解析处于基态的氢原子在某单色光照射下，只能发出三种频率的光，知处于第3能级。因为1、2为其中的两种光子，所以2可能频率最大，故该单色光的能 量可能为h2，故A项正确，B项错误；若第三种光子频率最大，则根据玻尔理论， h3E3E1，E3E2h1，E2E1h2，可见321，故C项正确，D项错 误。答案AC备考知能网12研透命题点创新设计2.(多选)如图3是某金属在光的照射下产生的光电子的最大初动能Ek与入射光频率的关系图象。由图象可知(A. 该金属的逸出功等于 EB. 该金属的逸出功等

8、于 hc)C.入射光的频率为 2c 时，产生的光电子的最大初动能为 E图3cED.入射光的频率为2 ，产生的光电子的最大初动能为2备考知能网13研透命题点创新设计解析由题图并结合 EkhW0 得，EkhE，故逸出功 W0E，故选项 A 正确；当 Ek0 时，c，故 Ehc，故选项 B 正确；2c 时，可得出 EkE，故选项 C 正确；当入射光的频率为c时，不发生光电效应，故选项 D 错误。2答案ABC备考知能网14研透命题点创新设计3.某实验小组用图4甲所示的电路研究a、b两种单色光的光电效应规律，通过实验得到的光电流I与电压U的关系如图乙所示。则()图4A. a、b两种光的频率abB. 金属

9、K对a、b两种光的逸出功WaWbC. a、b两种光照射出的光电子的最大初动能EkaEkb D.a、b两种光对应的遏止电压UaUb15备考知能网研透命题点创新设计解析 由光电效应方程EkmhW0和题图可得b光照射光电管时遏止电压大，其频率大，即ab，故A项正确；金属的逸出功由金属本身决定，与光的频率无关，故B项错误；由题图可得b光照射光电管时遏止电压大，其逸出的光电子最大初动能大，故C、D项错误。答 案 A备考知能网16研透命题点创新设计4.(2019广州二模)氢原子第 n 能级的能量为 E E1(n1，2，3)，其中 E是n2n1基态能量。若氢原子从第 k 能级跃迁到第 p 能级，辐射的能量为

10、 5，第Ep 能136级比基态能量高3E ，则( )14A.k3，p2C.k5，p3B.k4，p3D.k6，p2备考知能网17研透命题点创新设计根据第 n 能级的能量为：E E1(n1，2，3)，第 p 能级比基态能量高解析n2n314E1，则 Ep4E1，所以 p2；根据玻尔理论有 EEmEn(mn)，当氢原子EE 5 11由第 k 能级跃迁到第 2 能级时，辐射的能量为EE ，可得k3，k21436故 A 项正确，B、C、D 项错误。答案A备考知能网18研透命题点创新设计核反应与核能的计算1. 牢记“两个主要实验现象” 粒子散射实验、天然放射现象。2. 熟记常见基本粒子的符号是正确书写核反

11、应方程的基础。如质子(1H)、中子(1n)、 粒子(4He)、 粒子(0e)1021正电子(0e)、氘核(2H)、氚核(3H)等。1113.熟悉核反应的四种基本类型衰变、人工转变、裂变和聚变。备考知能网19研透命题点创新设计4. 掌握核反应方程遵守的规律质量数守恒和电荷数守恒。5. 明白核反应过程是不可逆的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。6. 明确“两个易错易混点”(1) 半衰期是统计规律，对单个原子核无意义。(2) 射线是伴随着衰变和衰变而产生的能量形式。备考知能网20研透命题点创新设计命题角度一原子核的衰变与半衰期【例 1】 (2017全国卷，15)一静止的铀核放出

12、一个 粒子衰变成钍核，衰变方程为238U234Th4He，下列说法正确的是( )92902A.B.C.D.衰变后钍核的动能等于 粒子的动能衰变后钍核的动量大小等于 粒子的动量大小铀核的半衰期等于其放出一个 粒子所经历的时间衰变后 粒子与钍核的质量之和等于衰变前铀核的质量备考知能网21研透命题点创新设计解析静止的铀核在衰变过程中，满足动量守恒的条件，根据动量守恒定律得pThp0，即钍核的动量大小和 粒子的动量大小相等，方向相反，选项 B 正p2确；根据 Ek2m可知，选项 A 错误；半衰期描述的是统计规律，而不是放出一个 粒子所经历的时间，选项 C 错误；铀核在衰变过程中，伴随着一定的能量放出即

13、衰变过程中有一定的质量亏损，故衰变后铀核的质量，选项 D 错误。答案B粒子与钍核的质量之和小于衰变前备考知能网22研透命题点创新设计命题角度二核反应方程【例 2】 (2018全国卷，14)1934 年，约里奥居里夫妇用 粒子轰击铝核27Al13产生了第一个人工放射性核素 X：27AlnX。X的原子序数和质量数分别13为( )A.15 和 28C.16 和 30B.15 和 30D.17 和 31粒子和中子的质量数和电荷数写出核反应方程4He27Al1nAX，结据 解析2130Z合质量数守恒和电荷数守恒得，A427130，Z213015，原子序数等于核电荷数，故 B 正确。答案B备考知能网23研

14、透命题点创新设计命题角度三核能的计算【例 3】 (2019全国卷，15)太阳内部核反应的主要模式之一是质子质子循环，循环的结果可表示为 41H4He20e2，已知1H 和4He 的质量分别为 m 1.0078u12112p和 m4.002 6 u，1 u931 MeV/c2，c 为光速。在 4 个1H 转变成 1 个4He 的过程中12释放的能量约为( )A.8 MeVC.26 MeVB.16 MeVD.52 MeV解析因电子的质量远小于质子的质量，计算中可忽略不计。质量亏损m4mpm，由质能方程得，Emc2(41.00784.0026)931MeV26.6MeV， 选项C正确。答案C备考知能

15、网24研透命题点创新设计备考知能网25研透命题点核能的计算方法(1) 根据Emc2计算时，m的单位是“kg”，c的单位是“m/s”，E的单位是“J”。(2) 根据Em931.5MeV计算时，m的单位是“u”，E的单位是“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。创新设计1.(多选)能源是社会发展的基础，发展核能是解决能源问题的途径之一。下列释放核能的反应方程，表述正确的有()A.3H2H4He1n 是核聚变反应1120B.3H2H4He1n 是 衰变1120C.235U1n144Ba89Kr31n 是核裂变反应92056360D.23

16、5U1n140Xe94Sr21n 是 衰变92054380备考知能网26研透命题点创新设计解析两个轻核聚合成质量较大的核，这样的核反应叫做核聚变，选项 A 正确，B错误；在选项 C中，铀核在被中子轰击后分裂成两个较轻的原子核，为核裂变，答案AC备考知能网27研透命题点创新设计2.2018年中国散裂中子源(CSNS)将迎来验收，目前已建设的3台谱仪也将启动首批实验。有关中子的研究，下列说法正确的是()A. Th核发生一次衰变，新核与原来的原子核相比，中子数减少了4B. 一个氘核和一个氚核经过核反应后生成氦核和中子是裂变反应 C.卢瑟福通过分析粒子散射实验结果，发现了质子和中子D.中子和其他微观粒

17、子，都具有波粒二象性备考知能网28研透命题点创新设计解析 衰变的本质是发生衰变的核中减少2个质子和2个中子形成氦核，所以一次衰变，新核与原来的核相比，中子数减少了2，故A项错误；裂变是较重的原子核分裂成较轻的原子核的反应，而该反应是较轻的原子核的聚变反应，故B项错误；卢瑟福通过分析粒子散射实验结果，提出了原子的核式结构模型，查德威克通过粒子轰击铍核获得碳核的实验发现了中子，故C项错误；所有粒子都具有波粒二象性，故D项正确。答 案 D备考知能网29研透命题点创新设计3.(多选)2017 年 11 月 6 日，“华龙一号”核电项目首台发电机已通过了“型式试验”，全部指标达到和优于设计要求，标志着我

18、国“华龙一号”首台发电机自主研制成功。“华龙一号”是利用原子核链式反应放出的巨大能量进行发电的，235U 是核电站常用的核燃料。235U 受一个中子轰击后裂变成141Ba 和92Kr 两部分92925636并产生 3 个中子。要使链式反应发生，裂变物质的体积要大于它的临界体积。已知235U、141Ba、92Kr 和中子1n 的质量分别是 235.043 9 u、140.913 9 u、91.897 3 u9256360和 1.008 7 u。若取 1 u931.5 MeV/c2，c 为光速，则下列说法正确的是( )备考知能网30研透命题点创新设计A.该核反应方程为235U141Ba92Kr21n9256360B.该核反应方程为235U1n141Ba92Kr31n92056360C.因为裂变释放能量，出现质量亏损，所以裂变后的总质量数减少D.一个235U 裂变时放出的能量约为 E200.55 MeV92备考知能网31研透命题点创新设计解析235U 受一个中子轰击后裂变成141Ba 和92Kr 两部分，并产生 3 个中子，并根925636据质量数守恒，则有：235U1n141