高考物理二輪復(fù)習(xí)講義：近代物理-光電效應(yīng)、波爾理論、核反應(yīng)

第頁光電效應(yīng)、波粒二象性高考對(duì)光電效應(yīng)、波粒二象性考查的重點(diǎn)有：光電效應(yīng)規(guī)律的理解、愛因斯坦光電效應(yīng)方程的理解和應(yīng)用、光電效應(yīng)相關(guān)圖像的理解等，既可以對(duì)本部分內(nèi)容單獨(dú)考查，也可以與能級(jí)躍遷等知識(shí)相結(jié)合進(jìn)行綜合考查，主要以選擇題的形式出現(xiàn)，考查學(xué)生的理解和綜合應(yīng)用能力。光電效應(yīng)規(guī)律的理解及其應(yīng)用如圖所示，在研究光電效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)中，保持P的位置不變，用單色光a照射陰極K，電流計(jì)G的指針不發(fā)生偏轉(zhuǎn)；改用另一頻率的單色光b照射K，電流計(jì)的指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)，那么（）A．增加a的強(qiáng)度一定能使電流計(jì)的指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)B．用b照射時(shí)通過電流計(jì)的電流由d到cC．只增加b的強(qiáng)度一定能使通過電流計(jì)的電流增大D．a(chǎn)的波長(zhǎng)一定小于b的波長(zhǎng)從1907年起，美國物理學(xué)家密立根用如圖所示的實(shí)驗(yàn)裝置測(cè)量光電效應(yīng)中幾個(gè)重要的物理量。在這個(gè)實(shí)驗(yàn)中，若先后用頻率為ν1、ν2的單色光照射陰極K均可產(chǎn)生光電流。調(diào)節(jié)滑片P，當(dāng)電壓表示數(shù)分別為U1、U2時(shí)，ν1、ν2的光電流恰減小到零。已知U1＞U2，電子電荷量為e，下列說法正確的是（）A．兩種單色光光子的動(dòng)量p1＜p2 B．光電子的最大初動(dòng)能Ek1＜Ek2C．普朗克常量為 D．逸出功為1.一點(diǎn)光源以113W的功率向周圍所有方向均勻地輻射波長(zhǎng)約為6×10﹣7m的光，在離點(diǎn)光源距離為R處每秒垂直通過每平方米的光子數(shù)為3×1014個(gè)。普朗克常量為h＝6.63×10﹣34J?s。R約為（）A．1×102m B．3×102m C．6×102m D．9×102m2.某研究小組用圖甲所示光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)的電路圖，來研究?jī)蓚€(gè)光電管a、b用同一種光照射情況下的光電流與電壓的關(guān)系，測(cè)得兩光電管a、b兩極間所加電壓U與光電流I的關(guān)系如圖乙所示。則有關(guān)這兩個(gè)光電管的說法正確A.a的飽和光電流大，所以照射光電管a的光子能量大

B.照射光電管b時(shí)產(chǎn)生光電子的最大初動(dòng)能大

C.照射兩光電管時(shí)光電管b產(chǎn)生光電子需要的時(shí)間較長(zhǎng)

D.光電管a陰極所用金屬的極限頻率小1．四點(diǎn)提醒：（1）能否發(fā)生光電效應(yīng)，不取決于光的強(qiáng)度而取決于光的頻率。（2）光電效應(yīng)中的“光”不是特指可見光，也包括不可見光。（3）逸出功的大小由金屬本身決定，與入射光無關(guān)。（4）光電子不是光子，而是電子。2．兩條對(duì)應(yīng)關(guān)系：（1）光強(qiáng)大→光子數(shù)目多→發(fā)射光電子多→光電流飽和值大。（2）光子頻率高→光子能量大→光電子的最大初動(dòng)能大。3．三個(gè)關(guān)系式：（1）愛因斯坦光電效應(yīng)方程：Ek＝hν－W0（2）最大初動(dòng)能與遏止電壓的關(guān)系：Ek＝eUc（3）逸出功與極限頻率的關(guān)系W0＝hνc光電效應(yīng)圖像的理解和應(yīng)用如圖是密立根于1916年發(fā)表的鈉金屬光電效應(yīng)的遏止電壓Ｕc與入射光頻率v的實(shí)驗(yàn)曲線，該實(shí)驗(yàn)直接證明了愛因斯坦光電效應(yīng)方程，并且第一次利用光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)測(cè)定了普朗克常量h。由圖像可知（）A．鈉的逸出功為hνc B．鈉的截止頻率為8.5×1014HzC．圖中直線的斜率為普朗克常量h D．遏止電壓Uc與入射光頻率ν成正比如圖甲所示為研究光電效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)裝置，電源和電表的正負(fù)極可以對(duì)調(diào)，某同學(xué)選用a、b、c三束不同的單色光分別照射同一光電管，發(fā)現(xiàn)光電流與電壓的關(guān)系圖像如圖乙所示，下列說法正確的是（）A．三束光的頻率關(guān)系為νa＞νb＞νcB．單位時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生的光電子數(shù)的關(guān)系為na＞nb＞ncC．用a、b、c三束光照射時(shí)，逸出光電子的最大初動(dòng)能的關(guān)系為Ekb＞Eka＞EkcD．用a、b、c三束光照射時(shí)，逸出光電子的動(dòng)能大小一定為Ekb＞Ekc＞Eka圖像名稱圖線形狀由圖線直接（間接）得到的物理量最大初動(dòng)能Ek與入射光頻率ν的關(guān)系Ek＝hv－W0①斜率表示普朗克常量h②縱截距的絕對(duì)值表示逸出功|－E|＝W0③橫截距表示極限頻率νc遏止電壓Uc與入射光頻率ν的關(guān)系eUc＝hv－W0?Uc＝①斜率k＝，則h＝ke（普朗克常量等于圖線的斜率與電子電荷量的乘積）②縱截距的絕對(duì)值為，則逸出功W0＝eUm③橫截距表示極限頻率νc顏色不同時(shí)，光電流與電壓的關(guān)系①橫截距表示遏止電壓Uc1、Uc2②最大值表示飽和光電流③最大初動(dòng)能Ek1＝eUc1，Ek2＝eUc2顏色相同、強(qiáng)度不同的光，光電流與電壓的關(guān)系①橫截距表示遏止電壓Uc②最大值表示飽和光電流③最大初動(dòng)能Ek＝eUc相等玻爾理論和能級(jí)躍遷本專題在高考中主要考查原子的結(jié)構(gòu)、玻爾理論的理解、氫原子的能級(jí)躍遷與電離、能級(jí)圖等問題，有時(shí)會(huì)與光電效應(yīng)知識(shí)綜合命題，題型多為選擇題，難度中等?？疾閷?duì)相關(guān)知識(shí)的理解與應(yīng)用能力。玻爾理論的理解根據(jù)玻爾的原子模型，當(dāng)氫原子核外電子由離原子核較近的軌道躍遷到離核較遠(yuǎn)的軌道上時(shí)，下列說法中正確的是（）A．核外電子受到的庫侖力變小 B．原子的能量減小C．核外電子的動(dòng)能變大 D．原子核和核外電子的電勢(shì)能減小關(guān)于玻爾的原子模型，下列說法正確的是（）A．按照玻爾的觀點(diǎn)，電子在定態(tài)軌道上運(yùn)行時(shí)不向外輻射電磁波B．電子只能通過吸收或放出一定頻率的光子在軌道間實(shí)現(xiàn)躍遷C．電子從外層軌道躍遷到內(nèi)層軌道時(shí)，動(dòng)能增大，原子能量也增大D．電子繞著原子核做勻速圓周運(yùn)動(dòng)。外層軌道運(yùn)動(dòng)的周期比在內(nèi)層軌道運(yùn)動(dòng)的周期小解答核外電子在不同軌道上運(yùn)動(dòng)狀態(tài)問題時(shí)涉及的主要物理規(guī)律（1）庫侖定律：F＝，可以用來確定電子和原子核間的相互作用力。（2）牛頓運(yùn)動(dòng)定律和圓周運(yùn)動(dòng)規(guī)律：可以用來分析電子繞原子核做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的問題。（3）功能關(guān)系及能量守恒定律：可以分析由于庫侖力做功引起的電子在原子核周圍運(yùn)動(dòng)時(shí)動(dòng)能、電勢(shì)能之間的轉(zhuǎn)化問題。氫原子的能級(jí)躍遷如圖為氫原子的能級(jí)圖。大量氫原子處于n＝3的激發(fā)態(tài)，在向低能級(jí)躍遷時(shí)放出光子，用這些光子照射逸出功為2.29eV的金屬鈉。正確的是（）A．逸出光電子的最大初動(dòng)能為10.80eVB．n＝3躍遷到n＝1放出的光電子動(dòng)量最大C．有3種頻率的光子能使金屬鈉產(chǎn)生光電效應(yīng)D．用0.85eV的光子照射，氫原子躍遷到n＝4激發(fā)態(tài)1.a、b兩種可見光在同一光電效應(yīng)裝置中測(cè)得的光電流和電壓的關(guān)系如圖甲所示。圖乙為氫原子能級(jí)圖，已知可見光的光子能量在1.62eV到3.11eV之間，說法正確的是（）A．a(chǎn)光的波長(zhǎng)比b光的小B．單色光a的光子動(dòng)量比單色光b的光子動(dòng)量大C．若a光是從n＝4躍遷到n＝2能級(jí)時(shí)發(fā)出的光，則b光可能是從n＝躍遷到n＝2能級(jí)時(shí)發(fā)出的光D．用E＝12.8eV的電子去轟擊基態(tài)的氫原子，可以得到兩種可見光2如圖所示，圖1為演示光電效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)裝置，圖2為氫原子的能級(jí)圖．若入射光子能量為2.93?eV，用它照射由金屬鉀制成的陰極，所產(chǎn)生的大量具有最大初動(dòng)能的光電子去撞擊大量處于n=3激發(fā)態(tài)的氫原子，可以輻射幾種不同頻率的光，已知金屬鉀的逸出功為2.25?eV，以下說法正確的是(

)A.3種 B.6種 C.10種 D.15種1．兩類能級(jí)躍遷受激躍遷：①光照（吸收光子）：光子的能量必須恰好等于能級(jí)差hv＝Em－En。②碰撞、加熱等：只要入射粒子能量大于或等于能級(jí)差即可，E外≥Em－En。③大于電離能的光子被吸收，將原子電離。電離能：指原子從基態(tài)或某一激發(fā)態(tài)躍遷到電離態(tài)所需要吸收的最小能量。2．確定氫原子輻射光譜線數(shù)量的方法①一個(gè)氫原子躍遷發(fā)出可能的光譜線條數(shù)最多為（n－1）；②一群氫原子躍遷發(fā)出可能的光譜線條數(shù)＝；注意：一定要區(qū)分氫原子是一個(gè)還是一群！核反應(yīng)與核能本專題主要講解原子核的兩類衰變規(guī)律、半衰期、核反應(yīng)方程以及核能的計(jì)算等問題，考試多以選擇題的形式命題，命題背景新穎，難度一般；主要考查學(xué)生對(duì)于知識(shí)的理解和應(yīng)用能力。原子核的衰變及半衰期14C發(fā)生放射性衰變?yōu)?4N，半衰期約為5730年。已知植物存活期間，其體內(nèi)14C與12C的比例不變，生命活動(dòng)結(jié)束后，14C的比例會(huì)持續(xù)減少。現(xiàn)測(cè)量某古木樣品中14C的比例，發(fā)現(xiàn)正好是現(xiàn)代植物樣品中14C比例的二分之一，則（）A．該古木生命活動(dòng)結(jié)束的年代距今約5730年B．再過約5730年，該樣品中的14C將全部衰變殆盡C．14C衰變?yōu)?4N的本質(zhì)是D．改變樣品測(cè)量環(huán)境的溫度和壓強(qiáng)，可以改變C的衰變快慢2020年3月15日中國散裂中子源（CSNS）利用中子成像技術(shù)幫助中國科技大學(xué)進(jìn)行了考古方面的研究。散裂中子源是研究中子特性、探測(cè)物質(zhì)微觀結(jié)構(gòu)和運(yùn)動(dòng)的科研裝置。CSNS是我國重點(diǎn)建設(shè)的大科學(xué)裝置，將成為發(fā)展中國家擁有的第一臺(tái)散裂中子源。下列關(guān)于中子研究的說法正確的是（）A．α粒子轟擊，生成，并產(chǎn)生了中子B．經(jīng)過4次α衰變，2次β衰變，新核與原來的原子核相比，中子數(shù)少了6個(gè)C．放射性β射線其實(shí)質(zhì)是高速中子流，可用于醫(yī)學(xué)的放射治療D．核電站可通過控制中子數(shù)目來控制核反應(yīng)劇烈程度1.兩種放射性元素的半衰期分別為t0和2t0，在t＝0時(shí)刻這兩種元素的原子核總數(shù)為N，在t＝2t0時(shí)刻，尚未衰變的原子核總數(shù)為eq\f(N,3)，則在t＝4t0時(shí)刻，尚未衰變的原子核總數(shù)為()A．eq\f(N,12) B．eq\f(N,9)C．eq\f(N,8) D．eq\f(N,6)2.醫(yī)學(xué)治療中常用放射性核素113In產(chǎn)生γ射線，而113In是由半衰期相對(duì)較長(zhǎng)的113Sn衰變產(chǎn)生的。對(duì)于質(zhì)量為m0的113Sn，經(jīng)過時(shí)間t后剩余的113A.

67.3d

B.

101.0d

C.

115.1d

D.

124.9d1．理清知識(shí)體系2．α衰變和β衰變衰變次數(shù)的計(jì)算方法方法一：由于β衰變不改變質(zhì)量數(shù)，故可以先由質(zhì)量數(shù)改變量確定α衰變的次數(shù)，再根據(jù)電荷數(shù)守恒確定β衰變的次數(shù)。方法二：設(shè)α衰變次數(shù)為x，β衰變次數(shù)為y，根據(jù)質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)守恒列方程組求解。核反應(yīng)方程與核能的計(jì)算我國的“人造太陽”即核聚變實(shí)驗(yàn)反應(yīng)堆技術(shù)世界領(lǐng)先。在“人造太陽”中發(fā)生的一種核聚變反應(yīng)方程為。已知氘核（）的質(zhì)量為2.0136u，中子（）的質(zhì)量為1.0087u，氦核（）的質(zhì)量為3.0150u，u為原子質(zhì)量單位，1u相當(dāng)于931MeV，下列說法正確的是（）A．氦核（）和中子（）的質(zhì)量數(shù)之和小于兩個(gè)氘核（）的質(zhì)量數(shù)之和B．核反應(yīng)過程中的質(zhì)量虧損Δm＝1.0122uC．核反應(yīng)過程中釋放的核能ΔE＝3.2585MeVD．核反應(yīng)過程中中子數(shù)減少了1個(gè)1932年，考克饒夫和瓦爾頓用質(zhì)子加速器進(jìn)行人工核蛻變實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證了質(zhì)能關(guān)系的正確性。在實(shí)驗(yàn)中，鋰原子核俘獲一個(gè)質(zhì)子后成為不穩(wěn)定的鈹原子核，隨后又蛻變?yōu)閮蓚€(gè)相同的原子核，核反應(yīng)方程為。已知、、X的質(zhì)量分別為m1＝1.00728u、m2＝7.01601u、m3＝4.00151u，光在真空中的傳播速度為c，則該核反應(yīng)中（）A．質(zhì)量虧損Δm＝4.02178uB．釋放的核能ΔE＝(m1＋m2－2m3)c2C．鈹原子核內(nèi)的中子數(shù)是5D．X表示的是氚原子核1.下列核反應(yīng)方程中，X1，X2，X3，X4代表α粒子的有A． B．C． D．2.如圖，一個(gè)原子核X經(jīng)圖中所示的一系列、衰變后，生成穩(wěn)定的原子核Y，在此過程中放射出電子的總個(gè)數(shù)為（）A.6 B.8 C.10 D.143.原子核與氘核反應(yīng)生成一個(gè)α粒子和一個(gè)質(zhì)子。由此可知A．A=2，Z=1B.A=2，Z=2C.A=3，Z=3D.A=3，Z=21．核反應(yīng)的四種類型2．核反應(yīng)方程的書寫技巧（1）熟記基本粒子的符號(hào)：質(zhì)子（）、中子（）、α粒子（）、β粒子（）、正電子（）、氘核（）、氚核（）等。（2）牢記兩個(gè)“守恒”：核反應(yīng)過程中質(zhì)量數(shù)守恒、電荷數(shù)守恒。3．計(jì)算核