專題六　熱學和近代物理 第15講　近代物理-2025版二輪復習·物理

6/6第15講近代物理1.（2024·河北高考1題）鋰是新能源汽車、儲能和信息通信等新興產(chǎn)業(yè)的關(guān)鍵材料。研究表明，鋰元素主要來自宇宙線高能粒子與星際物質(zhì)的原子核產(chǎn)生的散裂反應，其中一種核反應方程為

612C＋11H→37Li＋211H＋A.01n BC.10e D2.（2024·北京高考1題）已知釷234的半衰期是24天，則1g釷234經(jīng)過48天后，剩余釷234的質(zhì)量為（）A.0g B.0.25gC.0.5g D.0.75g3.（2024·江蘇高考5題）在某原子發(fā)生的躍遷中，輻射如圖所示的4種光子，其中只有一種光子可使某金屬發(fā)生光電效應，是（）A.λ1 B.λ2C.λ3 D.λ44.（2024·北京高考13題）產(chǎn)生阿秒光脈沖的研究工作獲得2023年的諾貝爾物理學獎，阿秒（as）是時間單位，1as＝1×10－18s，阿秒光脈沖是發(fā)光持續(xù)時間在阿秒量級的極短閃光，提供了阿秒量級的超快“光快門”，使探測原子內(nèi)電子的動態(tài)過程成為可能。設(shè)有一個持續(xù)時間為100as的阿秒光脈沖，持續(xù)時間內(nèi)至少包含一個完整的光波周期。取真空中光速c＝3.0×108m/s，普朗克常量h＝6.6×10－34J·s，下列說法正確的是（）A.對于0.1mm寬的單縫，此阿秒光脈沖比波長為550nm的可見光的洐射現(xiàn)象更明顯B.此阿秒光脈沖和波長為550nm的可見光束總能量相等時，阿秒光脈沖的光子數(shù)更多C.此阿秒光脈沖可以使能量為－13.6eV（－2.2×10－18J）的基態(tài)氫原子電離D.為了探測原子內(nèi)電子的動態(tài)過程，阿秒光脈沖的持續(xù)時間應大于電子的運動周期考點一光電效應及其圖像1.光電效應兩條對應關(guān)系（1）光子頻率高→光子能量大→光電子的最大初動能大。（2）光照強度大（同種頻率的光）→光子數(shù)目多→發(fā)射光電子多→光電流大。2.定量分析時應抓住三個關(guān)系式愛因斯坦光電效應方程Ek＝hν－W0最大初動能與遏止電壓的關(guān)系Ek＝eUc逸出功與截止頻率的關(guān)系W0＝hνc3.光電效應的四類圖像分析圖像名稱圖線形狀由圖線直接（或間接）得到的物理量最大初動能Ek與入射光頻率ν的關(guān)系圖線Ek＝hν－h(huán)νc（1）截止頻率：圖線與ν軸交點的橫坐標νc（2）逸出功：圖線與Ek軸交點的縱坐標的絕對值W0＝｜－E｜＝E（3）普朗克常量：圖線的斜率k＝h圖像名稱圖線形狀由圖線直接（或間接）得到的物理量顏色相同、強度不同的光，光電流與電壓的關(guān)系（1）遏止電壓Uc：圖線與橫軸交點的橫坐標（2）飽和光電流Im：光電流的最大值（3）最大初動能：Ek＝eUc顏色不同時，光電流與電壓的關(guān)系（1）遏止電壓Uc1＞Uc2，則ν1＞ν2（2）飽和光電流（3）最大初動能Ek1＝eUc1，Ek2＝eUc2遏止電壓Uc與入射光頻率ν的關(guān)系圖線（1）截止頻率νc：圖線與橫軸的交點的橫坐標（2）普朗克常量h：等于圖線的斜率與電子電荷量的乘積，即h＝ke（注：此時兩極之間接反向電壓）【例1】（2024·黑龍江哈爾濱三模）在研究甲、乙兩種金屬的光電效應現(xiàn)象實驗中，光電子的最大初動能Ek與入射光頻率ν的關(guān)系如圖所示，則下列說法正確的是（）A.甲金屬的逸出功大于乙金屬的逸出功B.兩條圖線與橫軸的夾角α和β可能不相等C.若增大入射光的頻率，則所需遏止電壓隨之增大D.若增大入射光的強度，但不改變?nèi)肷涔獾念l率，則光電子的最大初動能將增大嘗試解答【例2】（2024·海南高考8題）利用如圖所示的裝置研究光電效應，單刀雙擲開關(guān)S與1接通，用頻率為ν1的光照射光電管，調(diào)節(jié)滑動變阻器，使電流表的示數(shù)剛好為0，此時電壓表的示數(shù)為U1，已知電子電荷量絕對值為e，普朗克常量為h，下列說法正確的是（）A.其他條件不變，增大光強，電壓表示數(shù)增大B.改用比ν1更大頻率的光照射，調(diào)整電流表的示數(shù)為零，此時電壓表示數(shù)仍為U1C.其他條件不變，使開關(guān)S與2接通，電流表示數(shù)仍為零D.光電管陰極材料的截止頻率νc＝ν1－e嘗試解答【例3】（2024·浙江1月選考11題）如圖所示，金屬極板M受到紫外線照射會逸出光電子，最大速率為vm。正對M放置一金屬網(wǎng)N，在M、N之間加恒定電壓U。已知M、N間距為d（遠小于板長），電子的質(zhì)量為m，電荷量為e，則（）A.M、N間距離增大時電子到達N的動能也增大B.只有沿x方向逸出的電子到達N時才有最大動能1C.電子從M到N過程中y方向位移大小最大為vmd2D.M、N間加反向電壓mv嘗試解答考點二原子結(jié)構(gòu)與玻爾理論1.原子結(jié)構(gòu)與玻爾理論2.原子能級躍遷問題的解題技巧（1）原子躍遷時，所吸收或釋放的光子能量只能等于兩能級之間的能量差，即ΔE＝hν＝｜E初－E末｜。（2）原子電離時，所吸收的能量可以大于或等于某一能級能量的絕對值。（3）一個處于第n能級的氫原子躍遷發(fā)出可能的光譜線條數(shù)最多為n－1。（4）一群氫原子躍遷發(fā)出可能的光譜線條數(shù)的兩種求解方法①用數(shù)學中的組合知識求解：N＝Cn2＝②利用能級圖求解：在氫原子能級圖中將氫原子躍遷的各種可能情況一一畫出，然后相加。（5）計算氫原子能級躍遷放出或吸收光子的頻率和波長時，要注意各能級的能量值均為負值，且單位為電子伏特，計算時需換算單位，1eV＝1.6×10－19J。【例4】（2024·安徽高考1題）大連相干光源是我國第一臺高增益自由電子激光用戶裝置，其激光輻射所應用的玻爾原子理論很好地解釋了氫原子的光譜特征。圖為氫原子的能級示意圖，已知紫外光的光子能量大于3.11eV，當大量處于n＝3能級的氫原子向低能級躍遷時，輻射不同頻率的紫外光有（）A.1種 B.2種C.3種 D.4種嘗試解答【例5】（2024·浙江6月選考10題）玻爾氫原子電子軌道示意圖如圖所示，處于n＝3能級的原子向低能級躍遷，會產(chǎn)生三種頻率為ν31、ν32和ν21的光，下標數(shù)字表示相應的能級。已知普朗克常量為h，光速為c。正確的是（）A.頻率為ν31的光，其動量為EB.頻率為ν31和ν21的兩種光分別射入同一光電效應裝置，均產(chǎn)生光電子，其最大初動能之差為hν32C.頻率為ν31和ν21的兩種光分別射入雙縫間距為d、雙縫到屏的距離為l的干涉裝置，產(chǎn)生的干涉條紋間距之差為lD.若原子從n＝3躍遷至n＝4能級，入射光的頻率ν34'＞E嘗試解答考點三原子核及其衰變1.原子核的衰變2.衰變次數(shù)的確定方法方法一先由質(zhì)量數(shù)守恒確定α衰變的次數(shù)，然后再根據(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)守恒和電荷數(shù)守恒列方程組求解?！纠?】（2024·廣西高考4題）近期，我國科研人員首次合成了新核素鋨－160（76160Os）和鎢－156（74156W）。若鋨－160經(jīng)過1次α衰變，鎢－156經(jīng)過1次β＋衰變（放出一個正電子），A.電荷數(shù) B.中子數(shù)C.質(zhì)量數(shù) D.質(zhì)子數(shù)嘗試解答【例7】（2024·山東高考1題）2024年是中國航天大年，神舟十八號、嫦娥六號等已陸續(xù)飛天，部分航天器裝載了具有抗干擾性強的核電池。已知

3890Sr衰變?yōu)?/p>

3990Y的半衰期約為29年；94238Pu衰變?yōu)?/p>

92234U的半衰期約為87年?，F(xiàn)用相同數(shù)目的

3890A.

3890Sr衰變?yōu)?/p>

3990B.94238Pu衰變?yōu)?/p>

92234C.50年后，剩余的

3890Sr數(shù)目大于

D.87年后，剩余的

3890Sr數(shù)目小于

嘗試解答考點四核反應與核能1.核反應方程（1）四種基本類型：衰變、人工轉(zhuǎn)變、重核裂變和輕核聚變。（2）兩個規(guī)律：質(zhì)量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒。（3）核反應方程只能用箭頭連接并表示反應方向，不能用等號連接。2.三類計算核能的方法（1）根據(jù)ΔE＝Δmc2計算時，Δm的單位是“kg”，c的單位是“m/s”，ΔE的單位是“J”。（2）根據(jù)ΔE＝Δm×931.5MeV計算時，Δm的單位是“u”，ΔE的單位是“MeV”。（3）根據(jù)核子比結(jié)合能來計算核能：原子核的結(jié)合能＝核子比結(jié)合能×核子數(shù)。【例8】（2024·廣東高考2題）我國正在建設(shè)的大科學裝置——“強流重離子加速器”。其科學目標之一是探尋神秘的“119號”元素，科學家嘗試使用核反應Y＋95243Am→119AX＋201n產(chǎn)生該元素。關(guān)于原子核YA.Y為

2658Fe，A＝299 B.Y為

2658FeC.Y為

2454Cr，A＝295 D.Y為

2454Cr嘗試解答【例9】（2024·浙江1月選考7題）已知氘核質(zhì)量為2.0141u，氚核質(zhì)量為3.0161u，氦核質(zhì)量為4.0026u，中子質(zhì)量為1.0087u，阿伏加德羅常數(shù)NA取6.0×1023mol－1，氘核摩爾質(zhì)量為2g·mol－1，1u相當于931.5MeV。關(guān)于氘與氚聚變成氦，下