2023版高考物理步步高大二轮复习讲义第一篇 专题六 第15讲　近代物理【学生版】

第15讲　近代物理

命题规律　1.命题角度：(1)光电效应、能级跃迁；(2)核反应、核能.2.常用方法：图像法.

3.常考题型：选择题．

考点一　光电效应　能级跃迁

1．光电效应两条对应关系

(1)光子频率高→光子能量大→光电子的最大初动能大；

(2)光照强度大(同种频率的光)→光子数目多→发射光电子多→光电流大．

2．定量分析时应抓住三个关系式

3．光电效应的四类图像分析

4．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＝C＝求解．

例1　(2022·山东济南市一模)光电管是一种利用光照产生电流的装置，当入射光照在管中金属板上时，可以形成光电流．表中记录了某同学进行光电管实验时的数据．

由表中数据得出的以下论断中正确的是(　　)

A．三次实验采用了不同频率的入射光

B．三次实验光电管中的金属板材质不同

C．若入射光子的能量为5.0 eV，不论光强多大，饱和光电流一定大于60 mA

D．若入射光子的能量为5.0 eV，逸出光电子的最大初动能为1.8 eV

学习笔记：__________________________________________________________________

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例2　(2022·江苏常州市期末)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(　　)

学习笔记：__________________________________________________________________

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例3　(2022·江苏扬州市期末)如图所示为氢原子的能级图，现有大量的氢原子处于n＝3的激发态，当氢原子从n＝3能级跃迁到n＝2能级时，辐射出光子a；当氢原子从n＝3能级跃迁到n＝1能级时，辐射出光子b，下列说法正确的是(　　)

A．由于跃迁所发射的光谱线仅有2条

B．光子a的能量大于光子b的能量

C．光子a的动量小于光子b的动量

D．用光子能量为0.7 eV的光照射可被吸收

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考点二　核反应　核能

1．核衰变问题

(1)核衰变规律：m＝m0，N＝N0.

(2)α衰变和β衰变次数的确定方法

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

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

2．核能的计算方法

(1)根据爱因斯坦质能方程，用核反应亏损的质量乘真空中光速c的平方，即ΔE＝Δmc2.

(2)根据1 u(原子质量单位)相当于931.5 MeV的能量，用核反应的质量亏损的原子质量单位数乘931.5 MeV，即ΔE＝Δm×931.5 (MeV)．

3．核反应方程中电荷数守恒，质量数守恒，有质量亏损．

例4　(2022·全国甲卷·17)两种放射性元素的半衰期分别为t0和2t0，在t＝0时刻这两种元素的原子核总数为N，在t＝2t0时刻，尚未衰变的原子核总数为，则在t＝4t0时刻，尚未衰变的原子核总数为(　　)

A.  B.  C.  D.

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例5　(2022·河南开封市二模)在匀强磁场中，有一个原来静止的C原子核发生衰变，它放出的粒子与反冲核的径迹是两个相内切的圆，两圆的直径之比为7∶1，那么C的衰变方程为(　　)

A.C→e＋B   B.C→e＋N

C.C→H＋B   D.C→He＋Be

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例6　(2022·陕西西安市一模)2020年3月15日中国散裂中子源(CSNS)利用中子成像技术帮助中国科技大学进行了考古方面的研究．散裂中子源是研究中子特性、探测物质微观结构和运动的科研装置．下列关于中子研究的说法正确的是(　　)

A．α粒子轰击N，生成O，并产生了中子

B．U经过4次α衰变，2次β衰变，新核与原来的原子核相比，中子数少了6个

C．放射性β射线其实质是高速中子流，可用于医学的放射治疗

D．核电站可通过控制中子数目来控制核反应剧烈程度

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例7　(2020·全国卷Ⅱ·18)氘核H可通过一系列聚变反应释放能量，其总效果可用反应式

6H→2He＋2H＋2n＋43.15 MeV表示．海水中富含氘，已知1 kg海水中含有的氘核约为1.0×1022个，若全都发生聚变反应，其释放的能量与质量为M的标准煤燃烧时释放的热量相等；已知1 kg标准煤燃烧释放的热量约为2.9×107 J，1 MeV＝1.6×10－13 J，则M约为(　　)

A．40 kg   B．100 kg

C．400 kg   D．1 000 kg

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1．(2022·江苏如皋市期末)图甲中给出了氢原子光谱中4种可见光谱线对应的波长，这4种光的光子能量由大到小排列依次为3.02 eV、2.86 eV、2.55 eV和1.89 eV，氢原子能级图如图乙所示，则(　　)

A．遇同一个障碍物，Hα比Hδ更易发生明显衍射现象

B．Hγ光能使处于n＝2能级的氢原子电离

C．Hδ光是由处于n＝5能级的氢原子向低能级跃迁的过程中产生的

D．若4种光均能使某金属发生光电效应，则Hα光对应的光电子的最大初动能最大

2．(2022·湖北省荆州中学期末)原子核的比结合能曲线如图所示，根据该曲线，下列判断中正确的有(　　)

A．He核的结合能约为14 MeV

B．He核比Li核结合能大

C．两个H核结合成He核时释放能量

D．U核中核子的平均结合能比Kr核中的大

3．如图所示，已知用光子能量为2.82 eV的紫光照射光电管中K极板的金属涂层时，毫安表的指针发生了偏转．若将电路中的滑动变阻器的滑片P向右移动到某一位置时，毫安表的读数恰好减小到零，此时电压表读数为1.00 V(e＝1.60×10－19 C)，则K极板的金属涂层的逸出功约为(　　)

A．6.1×10－19 J   B．4.5×10－19 J

C．2.9×10－19 J   D．1.6×10－19J