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专题28 近代物理-【高考二轮】2024年高考物理热点知识清单与题型讲练（全国通用）
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这是一份专题28 近代物理-【高考二轮】2024年高考物理热点知识清单与题型讲练（全国通用），文件包含专题28近代物理原卷版docx、专题28近代物理解析版docx等2份试卷配套教学资源，其中试卷共34页， 欢迎下载使用。
一、以核心和主干知识为重点。构建知识结构体系，确定每一个专题的内容，在教学中突出知识的内在联系与综合。
二、注重情景与过程的理解与分析。善于构建物理模型，明确题目考查的目的，恰当运用所学知识解决问题：情景是考查物理知识的载体。
三、加强能力的提升与解题技巧的归纳总结。学生能力的提升要通过对知识的不同角度、不同层面的训练来实现。
四、精选训练题目，使训练具有实效性、针对性。
五、把握高考热点、重点和难点。
充分研究近5年全国和各省市考题的结构特点，把握命题的趋势和方向，确定本轮复习的热点与重点，使本轮复习更具有针对性、方向性。对重点题型要强化训练，举一反三、触类旁通，注重解题技巧的提炼，充分提高学生的应试能力。
专题28 近代物理
TOC \ "1-3" \h \z \u \l "_Tc153299815" 题型一 光电效应电路与光电效应方程的应用 PAGEREF _Tc153299815 \h 1
\l "_Tc153299816" 题型二 光电效应图像 PAGEREF _Tc153299816 \h 3
\l "_Tc153299817" 题型三 光的波粒二象性和物质波 PAGEREF _Tc153299817 \h 5
\l "_Tc153299818" 题型四 玻尔理论的理解与计算 PAGEREF _Tc153299818 \h 7
\l "_Tc153299819" 题型五 原子核的衰变及半衰期 PAGEREF _Tc153299819 \h 9
\l "_Tc153299820" 题型六 核反应及核反应类型 PAGEREF _Tc153299820 \h 10
\l "_Tc153299821" 题型七 质量亏损及核能的计算 PAGEREF _Tc153299821 \h 12
题型一 光电效应电路与光电效应方程的应用
1．光电效应
在光的照射下金属中的电子从金属表面逸出的现象，叫做光电效应，发射出来的电子叫做光电子．
2．实验规律
(1)每种金属都有一个极限频率．
(2)光子的最大初动能与入射光的强度无关，只随入射光的频率增大而增大．
(3)光照射到金属表面时，光电子的发射几乎是瞬时的．
(4)光电流的强度与入射光的强度成正比．
3．遏止电压与截止频率
(1)遏止电压：使光电流减小到零的反向电压Uc.
(2)截止频率：能使某种金属发生光电效应的最小频率叫做该种金属的截止频率(又叫极限频率)．不同的金属对应着不同的极限频率．
(3)逸出功：电子从金属中逸出所需做功的最小值，叫做该金属的逸出功．
4．光子说
爱因斯坦提出：空间传播的光不是连续的，而是一份一份的，每一份称为一个光子，光子具有的能量与光的频率成正比，即：ε＝hν，其中h＝6.63×10－34 J·s.
5．光电效应方程
(1)表达式：hν＝Ek＋W0或Ek＝hν－W0.
(2)物理意义：金属中的电子吸收一个光子获得的能量是hν，这些能量的一部分用来克服金属的逸出功W0，剩下的表现为逸出后电子的最大初动能Ek＝eq \f(1,2)mv2.
（2023•南通模拟）如图所示，用某频率的光照射光电管，研究饱和电流的影响因素，则（ ）
A．电源的左端为负极
B．换更高频率的光照射，电流表示数一定增大
C．滑动变阻器滑片移至最左端，电流表示数为零
D．滑动变阻器滑片向右移的过程中，电流表示数可能一直增大
（2023•南通模拟）如图所示，有一束单色光入射到极限频率为ν0的金属板K上，具有最大初动能的某出射电子，沿垂直于平行板电容器极板的方向，从左极板上的小孔进入电场，恰好不能到达右极板。普朗克常量为h。则（ ）
A．单色光的光子能量为hν0
B．金属板上逸出的所有电子均具有相等的物质波波长
C．若仅略微减小单色光的强度，将无电子从金属板上逸出
D．若仅将电容器右极板右移一小段距离，仍无电子到达右极板
（2023•天河区校级三模）如图所示为研究光电效应实验的电路图。初始时刻，滑动触头P在O点左侧靠近a点某位置；用一定强度的绿光照射光电管K极，当闭合开关后，微安表的示数不为0，则在P向b端移动的过程中（ ）
A．微安表的示数不断增大
B．微安表的示数可能为零
C．到达A端的光电子动能不断增大
D．K端逸出的光电子的最大初动能不断增大
题型二 光电效应图像
四类图象
（2023•津市市校级开学）用图甲所示电路可以研究光电效应中电子的发射情况与光照强弱、光频率等物理量间的关系（图中电源极性可对调）。图乙所示为a、b、c三种光照下得到的三条光电流I与A极、K极间电压UAK的关系图线。下列说法正确的是（ ）
A．若开关闭合时电流表有示数，则开关断开时电流表示数为0
B．若想测量饱和电流，则图甲中电源极性需要对调
C．若b是黄光，则a可能是蓝光
D．b、c是同种颜色的光，b的光强比c的光强大
（2023春•黔西南州期末）如图甲是研究光电效应规律的实验装置图，用绿光照射阴极K，实验测得电流I与电势差UAK满足图乙所示规律，电子的电荷量约为1.6×10﹣19C，关于该实验说法正确的是（ ）
A．光电子的最大初动能为0.64eV
B．每秒钟阴极逸出的光电子数约为4×1012个
C．滑动变阻器滑片从图示位置向右滑动，电流计示数一定增大
D．如果改用紫光照射阴极K，饱和光电流一定变大
（2023春•厦门期末）如图所示，在研究光电效应实验中，用频率相同、强度不同的光分别照射光电管的阴极形成光电流，则下列光电流与电压的关系I﹣UAK图像中正确的是（ ）
A．B．
C．D．
题型三 光的波粒二象性和物质波
1．光的波粒二象性
(1)光的干涉、衍射、偏振现象证明光具有波动性．
(2)光电效应说明光具有粒子性．
(3)光既具有波动性，又具有粒子性，称为光的波粒二象性．
2．物质波
(1)概率波
光的干涉现象是大量光子的运动遵守波动规律的表现，亮条纹是光子到达概率大的地方，暗条纹是光子到达概率小的地方，因此光波又叫概率波．
(2)物质波
任何一个运动着的物体，小到微观粒子大到宏观物体都有一种波与它对应，其波长λ＝eq \f(h,p)，p为运动物体的动量，h为普朗克常量．
（2023•苏州三模）激光冷却中性原子的原理如图所示，质量为m、速度为v0的原子连续吸收多个迎面射来的频率为ν的光子后，速度减小。不考虑原子质量的变化，光速为c。下列说法正确的是（ ）
A．激光冷却利用了光的波动性
B．原子吸收第一个光子后速度的变化量为Δv=−ℎνmC
C．原子每吸收一个光子后速度的变化量不同
D．原子吸收mcv0ℎν个光子后速度减小到原来的一半
（2023•台州模拟）《梦溪笔谈》是中国科学技术史上的重要文献，书中对彩虹作了如下描述：“虹乃雨中日影也，日照雨则有之”。彩虹是太阳光经过雨滴的两次折射和一次反射形成的，如图所示。设水滴是球形的，图中的圆代表水滴过球心的截面，入射光线在过此截面的平面内，a、b是两种不同频率的单色光。下列说法正确的是（ ）
A．在雨滴中a光的波长比b光大
B．在真空中a光的波速比b光小
C．在同一介质中a光的光子动量比b光大
D．从光的波粒二象性分析，a光比b光更能体现波动性
（2022•西城区校级模拟）光的干涉和衍射现象说明光具有波动性。爱因斯坦的光电效应理论和康普顿效应理论表明，光在某些方面确实也会表现得像是由一些粒子（即一个个有确定能量和动量的“光子”）组成的。人们意识到，光既具有波动性，又具有粒子性。（c为光速，h为普朗克常量）
（1）物理学家德布罗意把光的波粒二象性推广到实物例子，他提出假设：实物粒子也具有波动性，即每一个运动的粒子都与一个对应的波相联系，粒子的能量E和动量p跟它所对应波的频率v和波长λ之间也遵从如下关系：v=Eℎ，λ=ℎp。请依据上述关系以及光的波长公式，试推导单个光子的能量E和动量p间存在的关系；
（2）我们在磁场中学习过磁通量ϕ，其实在物理学中有很多通量的概念，比如电通量、光通量、辐射通量等等。辐射通量ϕe表示单位时间内通过某一截面的辐射能，其单位为J/s。
①光子具有能量。一束波长为λ的光垂直照射在面积为S的黑色纸片上，其辐射通量为ϕe，且全部被黑纸片吸收，求该束光单位体积内的光子数n；
②光子具有动量。当光照射到物体表面上时，不论光被物体吸收还是被物体表面反射，光子的动量都会发生改变，因而对物体表面产生一种压力。求上一问中的光对黑纸片产生的压力大小，并判断若将黑纸片换成等大的白纸片，该束光对白纸片的压力有何变化。
题型四 玻尔理论的理解与计算
1．定态：原子只能处于一系列不连续的能量状态中，在这些能量状态中原子是稳定的，电子虽然绕核运动，但并不向外辐射能量．
2．跃迁：原子从一种定态跃迁到另一种定态时，它辐射或吸收一定频率的光子，光子的能量由这两个定态的能量差决定，即hν＝Em－En.(h是普朗克常量，h＝6.63×10－34 J·s)
3．轨道：原子的不同能量状态跟电子在不同的圆周轨道绕核运动相对应．原子的定态是不连续的，因此电子的可能轨道也是不连续的．
4．氢原子的能级、能级公式
(1)氢原子的能级图(如图2所示)
图2
(2)氢原子的能级和轨道半径
①氢原子的能级公式：En＝eq \f(1,n2)E1(n＝1,2,3，…)，其中E1为基态能量，其数值为E1＝－13.6 eV.
②氢原子的半径公式：rn＝n2r1(n＝1,2,3，…)，其中r1为基态半径，又称玻尔半径，其数值为r1＝0.53×10－10 m.
（2023春•靖江市校级期末）玻尔氢原子能级如图所示，一群处于n＝4的氢原子，当它们自发地跃迁到较低能级时，以下说法符合玻尔理论的有（ ）
A．电子运行轨道的半径是任意的
B．氢原子跃迁时可发出连续光谱
C．电子的动能增加势能减小
D．电子由第二激发态跃迁到第一基态放出光子的能量为10.2eV
（2023春•海淀区校级期中）原子从一个能级跃迁到一个较低的能级时，有可能不发射光子，例如在某种条件下，铬原子的n＝2能级上的电子跃迁到n＝1能级上时并不发射光子，而是将相应的能量转交给n＝3能级上的电子，使之能脱离原子，这一现象叫做俄歇效应，以这种方式脱离了原子的电子叫做俄歇电子，已知铬原子的能级公式可简化表示为En=−An2，式中n＝1，2，3……表示不同能级，A是正的已知常数，上述俄歇电子的动能是（ ）
A．5A16B．13A36C．23A36D．31A36
（2022秋•宣城期末）如图为氢原子的发射光谱，Hα、Hβ、Hγ、Hδ是其中的四条光谱线，已知普朗克常量h＝6.63×10﹣34J⋅s、真空中光速c＝3×108m/s，可见光的波长400nm﹣700nm之间，则下列说法正确的是（ ）
A．该光谱由氢原子核能级跃迁产生
B．Hα谱线对应光子的能量最大
C．Hγ谱线对应的是可见光中的红光
D．Hβ谱线对应光照射逸出功为2.25eV的金属钾，该金属钾可以发生光电效应
题型五 原子核的衰变及半衰期
1．原子核的衰变
(1)原子核放出α粒子或β粒子，变成另一种原子核的变化称为原子核的衰变．
(2)分类
α衰变：eq \\al(A,Z)X→eq \\al(A－4,Z－2)Y＋eq \\al(4,2)He
β衰变：eq \\al(A,Z)X→eq \\al( A,Z＋1)Y＋eq \\al( 0,－1)e
2．三种射线的成分和性质
3.对半衰期的理解
(1)根据半衰期的概念，可总结出公式
N余＝N原eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(1,2)))eq \f(t,τ)，m余＝m原eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(1,2)))eq \f(t,τ)
式中N原、m原表示衰变前的放射性元素的原子核数和质量，N余、m余表示衰变后的放射性元素的原子核数和质量，t表示衰变时间，τ表示半衰期．
(2)影响因素：放射性元素衰变的快慢是由原子核内部因素决定的，与原子所处的物理状态(如温度、压强)或化学状态(如单质、化合物)无关．
（2023•海南模拟）我国利用小型辐照装置研究病毒灭活，其主要原理是辐照源钴 2760C衰变后产生镍 2860Ni和X粒子，并放出射线，利用射线、X粒子束产生的电离作用，使病毒失去感染性。已知钴60的半衰期为5.27年，下列说法正确的是（ ）
A．X粒子为中子
B．该衰变属于β衰变，反应放出的射线是一种电磁波
C． 2760C的结合能比该反应产生的新核 2860Ni的大
D．1g钴60经21年后约有116g发生了衰变
（2023•广东开学）铀核衰变为钍核的核反应方程为 92238U→ 90234Th+ 24He，铀核衰变为铅核的核反应方程为 92238U→ 82206Pb+x（ 24He）+y（ −10e），下列说法正确的是（ ）
A．铀核衰变产生的α粒子与钍核的质量之和等于衰变前铀核的质量
B．铀核衰变为铅核的核反应方程中的x＝8，y＝6
C．两个铀核经过一个半衰期后一定会剩下一个铀核未衰变
D．由于铀核衰变时辐射出γ射线，有能量损失，因此衰变前后能量不守恒
（2023春•南山区期末）人造心脏的放射性同位素动力源用的燃料是钚﹣238，利用能量转换装置将载能粒子（如α粒子、β粒子和γ射线）的能量转换为电能，钚﹣238的衰变方程为 94238Pu→ 92234U+X+γ。钚﹣238的半衰期为87.7年，则下列说法正确的是（ ）
A．X具有很强的穿透能力
B．γ射线是由钚﹣238的核外电子从高能级向低能级跃迁时产生的
C．取10个钚﹣238，经过87.7年后还剩下5个钚﹣238
D．γ射线必须伴随着α或β射线产生
题型六 核反应及核反应类型
注意：
(1)核反应过程一般都是不可逆的，所以核反应方程只能用单向箭头表示反应方向，不能用等号连接．
(2)核反应的生成物一定要以实验为基础，不能凭空只依据两个守恒规律杜撰出生成物来写核反应方程．
(3)核反应遵循质量数守恒而不是质量守恒；遵循电荷数守恒．
（2023•广东开学）太阳内部所发生的核聚变反应称为p﹣p循环，其核反应方程为① 11H+ 11H→ 12H+X；② 11H+ 12H→ 23He；③ 23He+Y→ 24He+211H。下列说法正确的是（ ）
A．粒子X是中子
B．粒子Y是α粒子
C．反应①中，X是原子核中的中子转变为质子时释放的产物
D． 23He的比结合能大于 12H的比结合能
（2023秋•湖北期中）现代核电站主要是通过可控链式裂变反应来实现核能的和平利用， 92235U是核裂变的主要燃料之一、铀核裂变的产物是多样的，一种典型的铀核裂变是生成钡和氪，同时放出3个中子，核反应方程是 92235U+X→ 56144Ba+ 3689Kr+3 01n。关于该核反应，下列说法正确的是（ ）
A．X是质子，质子是卢瑟福通过实验最先发现的
B． 92235U与 56144Ba、 3689Kr相比， 92235U核子数最多，结合能最大，最稳定
C． 92235U有放射性，经过一个半衰期，1000个 92235U只剩下500个未衰变
D．该核反应中，X的速度不能太快，否则铀核不能“捉”住它，不能发生核裂变
（2023秋•合肥期中）下列关于原子物理知识说法正确的是（ ）
A．甲图为氢原子的能级结构图，当氢原子从基态跃迁到激发态时，放出能量
B．乙图中重核裂变产生的中子能使核裂变反应连续的进行，称为链式反应，其中一种核裂变反应方程为 92235U→ 56141Ba+ 3692Kr+2 01n
C．丙图为光电效应中光电子最大初动能与入射光频率的关系图线，不同频率的光照射同种金属发生光电效应时，图线的斜率相同
D．核反应方程 3482Se→ 3682Kr+2x中，x是质子
题型七 质量亏损及核能的计算
1．应用质能方程解题的流程图
书写核反应方程→计算质量亏损Δm→利用ΔE＝Δmc2计算释放的核能
(1)根据ΔE＝Δmc2计算，计算时Δm的单位是“kg”，c的单位是“m/s”，ΔE的单位是“J”．
(2)根据ΔE＝Δm×931.5 MeV计算．因1原子质量单位(u)相当于931.5 MeV的能量，所以计算时Δm的单位是“u”，ΔE的单位是“MeV”．
2．利用质能方程计算核能时，不能用质量数代替质量进行计算．
（2023秋•广东月考）2023年6月10日，四川省考古研究所公布，三星堆遗址再现两件跨坑拼对成功的大型青铜器。利用14C衰变测定年代技术进行考古研究，可以确定文物的大致年代，14C衰变方程为 614C→ 714N+X，14C的半衰期是5730年，下列说法中正确的是（ ）
A．方程中的X是电子，它是碳原子电离时产生的，是原子的组成部分
B．衰变过程由于发生了质量亏损而向外放出能量
C．因为16C的比结合能大于 714N的比结合能，所以这个衰变反应才能发生
D．半衰期是一个统计规律，只对大量的放射性原子核才有意义，但会随原子核所处的环境不同而不同
（2023•广东学业考试）由中科院等离子体物理研究所设计制造的EAST全超导非圆截面托卡马克实验装置试用已经成功，标志着我国站在了世界核聚变研究的前端。设可控热核反应前氘核（ 12H）的质量为m1，氚核（ 13H）的质量为m2，反应后氦核（ 24He）的质量为m3，中子（ 01n）的质量为m4，已知真空中的光速为c。下列说法中正确的是（ ）
A．核反应放出的能量为（m1+m2﹣m3﹣m4）c2
B．上述核反应过程中原子核的比结合能减小
C．这种热核反应释放出氦核，是α衰变
D．这种装置的核反应原理与我国大亚湾核电站所使用核装置的原理相同
（2023春•宝鸡期末）用中子轰击静止的锂核，核反应方程为 01n+36Li→24He+X+γ，已知光子的频率为ν，锂核的比结合能为E1，氦核的比结合能为E2，X核的比结合能为E3，普朗克常量为h，真空中光速为c，下列说法中正确的是（ ）
A．X核为 12H核
B．γ光子的动量p=ℎcν
C．释放的核能ΔE＝（4E2+3E3）﹣6E1+hν
D．质量亏损Δm=(4E2+3E3)−6E1c2
图象名称
图线形状
由图线直接(间接)得到的物理量
最大初动能Ek与入射光频率ν的关系图线
①极限频率：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、强度不同的光，光电流与电压的关系
①遏止电压Uc：图线与横轴的交点
②饱和光电流Im：电流的最大值
③最大初动能：Ekm＝eUc
颜色不同时，光电流与电压的关系
①遏止电压Uc1、Uc2
②饱和光电流
③最大初动能Ek1＝eUc1，Ek2＝eUc2
遏止电压Uc与入射光频率ν的关系图线
①截止频率νc：图线与横轴的交点
②遏止电压Uc：随入射光频率的增大而增大
③普朗克常量h：等于图线的斜率与电子电量的乘积，即h＝ke.(注：此时两极之间接反向电压)
名称
构成
符号
电荷量
质量
电离
能力
贯穿
本领
α射线
氦核
eq \\al(4,2) He
＋2 e
4 u
最强
最弱
β射线
电子
eq \\al( 0,－1)e
－e
eq \f(1,1 837) u
较强
较强
γ射线
光子
γ
0
0
最弱
最强
类型
可控性
核反应方程典例
衰变
α衰变
自发
eq \\al(238, )92U→eq \\al(234, )90Th＋eq \\al(4,2)He
β衰变
自发
eq \\al(234, )90Th→eq \\al(234, )91Pa＋eq \\al(0,－1)e
人工转变
人工控制
eq \\al(14, )7N＋eq \\al(4,2)He→eq \\al(17, )8O＋eq \\al(1,1)H(卢瑟福发现质子)
eq \\al(4,2)He＋eq \\al(9,4)Be→eq \\al(12, )6C＋eq \\al(1,0)n(查德威克发现中子)
eq \\al(27,)13Al＋eq \\al(4,2)He→eq \\al(30,15)P＋eq \\al(1,0)n
约里奥－居里夫妇发现放射性同位素，同时发现正电子
eq \\al(30,15)P→eq \\al(30,14)Si＋eq \\al( 0,＋1)e
重核裂变
比较容易进行人工控制
eq \\al(235, )92U＋eq \\al(1,0)n→eq \\al(144, )56Ba＋eq \\al(89,36)Kr＋3eq \\al(1,0)n
eq \\al(235, )92U＋eq \\al(1,0)n→eq \\al(136, )54Xe＋eq \\al(90,38)Sr＋10eq \\al(1,0)n
轻核聚变
目前无法控制
eq \\al(2,1)H＋eq \\al(3,1)H→eq \\al(4,2)He＋eq \\al(1,0)n
一、以核心和主干知识为重点。构建知识结构体系，确定每一个专题的内容，在教学中突出知识的内在联系与综合。
二、注重情景与过程的理解与分析。善于构建物理模型，明确题目考查的目的，恰当运用所学知识解决问题：情景是考查物理知识的载体。
三、加强能力的提升与解题技巧的归纳总结。学生能力的提升要通过对知识的不同角度、不同层面的训练来实现。
四、精选训练题目，使训练具有实效性、针对性。
五、把握高考热点、重点和难点。
充分研究近5年全国和各省市考题的结构特点，把握命题的趋势和方向，确定本轮复习的热点与重点，使本轮复习更具有针对性、方向性。对重点题型要强化训练，举一反三、触类旁通，注重解题技巧的提炼，充分提高学生的应试能力。
专题28 近代物理
TOC \ "1-3" \h \z \u \l "_Tc153299815" 题型一 光电效应电路与光电效应方程的应用 PAGEREF _Tc153299815 \h 1
\l "_Tc153299816" 题型二 光电效应图像 PAGEREF _Tc153299816 \h 3
\l "_Tc153299817" 题型三 光的波粒二象性和物质波 PAGEREF _Tc153299817 \h 5
\l "_Tc153299818" 题型四 玻尔理论的理解与计算 PAGEREF _Tc153299818 \h 7
\l "_Tc153299819" 题型五 原子核的衰变及半衰期 PAGEREF _Tc153299819 \h 9
\l "_Tc153299820" 题型六 核反应及核反应类型 PAGEREF _Tc153299820 \h 10
\l "_Tc153299821" 题型七 质量亏损及核能的计算 PAGEREF _Tc153299821 \h 12
题型一 光电效应电路与光电效应方程的应用
1．光电效应
在光的照射下金属中的电子从金属表面逸出的现象，叫做光电效应，发射出来的电子叫做光电子．
2．实验规律
(1)每种金属都有一个极限频率．
(2)光子的最大初动能与入射光的强度无关，只随入射光的频率增大而增大．
(3)光照射到金属表面时，光电子的发射几乎是瞬时的．
(4)光电流的强度与入射光的强度成正比．
3．遏止电压与截止频率
(1)遏止电压：使光电流减小到零的反向电压Uc.
(2)截止频率：能使某种金属发生光电效应的最小频率叫做该种金属的截止频率(又叫极限频率)．不同的金属对应着不同的极限频率．
(3)逸出功：电子从金属中逸出所需做功的最小值，叫做该金属的逸出功．
4．光子说
爱因斯坦提出：空间传播的光不是连续的，而是一份一份的，每一份称为一个光子，光子具有的能量与光的频率成正比，即：ε＝hν，其中h＝6.63×10－34 J·s.
5．光电效应方程
(1)表达式：hν＝Ek＋W0或Ek＝hν－W0.
(2)物理意义：金属中的电子吸收一个光子获得的能量是hν，这些能量的一部分用来克服金属的逸出功W0，剩下的表现为逸出后电子的最大初动能Ek＝eq \f(1,2)mv2.
（2023•南通模拟）如图所示，用某频率的光照射光电管，研究饱和电流的影响因素，则（ ）
A．电源的左端为负极
B．换更高频率的光照射，电流表示数一定增大
C．滑动变阻器滑片移至最左端，电流表示数为零
D．滑动变阻器滑片向右移的过程中，电流表示数可能一直增大
（2023•南通模拟）如图所示，有一束单色光入射到极限频率为ν0的金属板K上，具有最大初动能的某出射电子，沿垂直于平行板电容器极板的方向，从左极板上的小孔进入电场，恰好不能到达右极板。普朗克常量为h。则（ ）
A．单色光的光子能量为hν0
B．金属板上逸出的所有电子均具有相等的物质波波长
C．若仅略微减小单色光的强度，将无电子从金属板上逸出
D．若仅将电容器右极板右移一小段距离，仍无电子到达右极板
（2023•天河区校级三模）如图所示为研究光电效应实验的电路图。初始时刻，滑动触头P在O点左侧靠近a点某位置；用一定强度的绿光照射光电管K极，当闭合开关后，微安表的示数不为0，则在P向b端移动的过程中（ ）
A．微安表的示数不断增大
B．微安表的示数可能为零
C．到达A端的光电子动能不断增大
D．K端逸出的光电子的最大初动能不断增大
题型二 光电效应图像
四类图象
（2023•津市市校级开学）用图甲所示电路可以研究光电效应中电子的发射情况与光照强弱、光频率等物理量间的关系（图中电源极性可对调）。图乙所示为a、b、c三种光照下得到的三条光电流I与A极、K极间电压UAK的关系图线。下列说法正确的是（ ）
A．若开关闭合时电流表有示数，则开关断开时电流表示数为0
B．若想测量饱和电流，则图甲中电源极性需要对调
C．若b是黄光，则a可能是蓝光
D．b、c是同种颜色的光，b的光强比c的光强大
（2023春•黔西南州期末）如图甲是研究光电效应规律的实验装置图，用绿光照射阴极K，实验测得电流I与电势差UAK满足图乙所示规律，电子的电荷量约为1.6×10﹣19C，关于该实验说法正确的是（ ）
A．光电子的最大初动能为0.64eV
B．每秒钟阴极逸出的光电子数约为4×1012个
C．滑动变阻器滑片从图示位置向右滑动，电流计示数一定增大
D．如果改用紫光照射阴极K，饱和光电流一定变大
（2023春•厦门期末）如图所示，在研究光电效应实验中，用频率相同、强度不同的光分别照射光电管的阴极形成光电流，则下列光电流与电压的关系I﹣UAK图像中正确的是（ ）
A．B．
C．D．
题型三 光的波粒二象性和物质波
1．光的波粒二象性
(1)光的干涉、衍射、偏振现象证明光具有波动性．
(2)光电效应说明光具有粒子性．
(3)光既具有波动性，又具有粒子性，称为光的波粒二象性．
2．物质波
(1)概率波
光的干涉现象是大量光子的运动遵守波动规律的表现，亮条纹是光子到达概率大的地方，暗条纹是光子到达概率小的地方，因此光波又叫概率波．
(2)物质波
任何一个运动着的物体，小到微观粒子大到宏观物体都有一种波与它对应，其波长λ＝eq \f(h,p)，p为运动物体的动量，h为普朗克常量．
（2023•苏州三模）激光冷却中性原子的原理如图所示，质量为m、速度为v0的原子连续吸收多个迎面射来的频率为ν的光子后，速度减小。不考虑原子质量的变化，光速为c。下列说法正确的是（ ）
A．激光冷却利用了光的波动性
B．原子吸收第一个光子后速度的变化量为Δv=−ℎνmC
C．原子每吸收一个光子后速度的变化量不同
D．原子吸收mcv0ℎν个光子后速度减小到原来的一半
（2023•台州模拟）《梦溪笔谈》是中国科学技术史上的重要文献，书中对彩虹作了如下描述：“虹乃雨中日影也，日照雨则有之”。彩虹是太阳光经过雨滴的两次折射和一次反射形成的，如图所示。设水滴是球形的，图中的圆代表水滴过球心的截面，入射光线在过此截面的平面内，a、b是两种不同频率的单色光。下列说法正确的是（ ）
A．在雨滴中a光的波长比b光大
B．在真空中a光的波速比b光小
C．在同一介质中a光的光子动量比b光大
D．从光的波粒二象性分析，a光比b光更能体现波动性
（2022•西城区校级模拟）光的干涉和衍射现象说明光具有波动性。爱因斯坦的光电效应理论和康普顿效应理论表明，光在某些方面确实也会表现得像是由一些粒子（即一个个有确定能量和动量的“光子”）组成的。人们意识到，光既具有波动性，又具有粒子性。（c为光速，h为普朗克常量）
（1）物理学家德布罗意把光的波粒二象性推广到实物例子，他提出假设：实物粒子也具有波动性，即每一个运动的粒子都与一个对应的波相联系，粒子的能量E和动量p跟它所对应波的频率v和波长λ之间也遵从如下关系：v=Eℎ，λ=ℎp。请依据上述关系以及光的波长公式，试推导单个光子的能量E和动量p间存在的关系；
（2）我们在磁场中学习过磁通量ϕ，其实在物理学中有很多通量的概念，比如电通量、光通量、辐射通量等等。辐射通量ϕe表示单位时间内通过某一截面的辐射能，其单位为J/s。
①光子具有能量。一束波长为λ的光垂直照射在面积为S的黑色纸片上，其辐射通量为ϕe，且全部被黑纸片吸收，求该束光单位体积内的光子数n；
②光子具有动量。当光照射到物体表面上时，不论光被物体吸收还是被物体表面反射，光子的动量都会发生改变，因而对物体表面产生一种压力。求上一问中的光对黑纸片产生的压力大小，并判断若将黑纸片换成等大的白纸片，该束光对白纸片的压力有何变化。
题型四 玻尔理论的理解与计算
1．定态：原子只能处于一系列不连续的能量状态中，在这些能量状态中原子是稳定的，电子虽然绕核运动，但并不向外辐射能量．
2．跃迁：原子从一种定态跃迁到另一种定态时，它辐射或吸收一定频率的光子，光子的能量由这两个定态的能量差决定，即hν＝Em－En.(h是普朗克常量，h＝6.63×10－34 J·s)
3．轨道：原子的不同能量状态跟电子在不同的圆周轨道绕核运动相对应．原子的定态是不连续的，因此电子的可能轨道也是不连续的．
4．氢原子的能级、能级公式
(1)氢原子的能级图(如图2所示)
图2
(2)氢原子的能级和轨道半径
①氢原子的能级公式：En＝eq \f(1,n2)E1(n＝1,2,3，…)，其中E1为基态能量，其数值为E1＝－13.6 eV.
②氢原子的半径公式：rn＝n2r1(n＝1,2,3，…)，其中r1为基态半径，又称玻尔半径，其数值为r1＝0.53×10－10 m.
（2023春•靖江市校级期末）玻尔氢原子能级如图所示，一群处于n＝4的氢原子，当它们自发地跃迁到较低能级时，以下说法符合玻尔理论的有（ ）
A．电子运行轨道的半径是任意的
B．氢原子跃迁时可发出连续光谱
C．电子的动能增加势能减小
D．电子由第二激发态跃迁到第一基态放出光子的能量为10.2eV
（2023春•海淀区校级期中）原子从一个能级跃迁到一个较低的能级时，有可能不发射光子，例如在某种条件下，铬原子的n＝2能级上的电子跃迁到n＝1能级上时并不发射光子，而是将相应的能量转交给n＝3能级上的电子，使之能脱离原子，这一现象叫做俄歇效应，以这种方式脱离了原子的电子叫做俄歇电子，已知铬原子的能级公式可简化表示为En=−An2，式中n＝1，2，3……表示不同能级，A是正的已知常数，上述俄歇电子的动能是（ ）
A．5A16B．13A36C．23A36D．31A36
（2022秋•宣城期末）如图为氢原子的发射光谱，Hα、Hβ、Hγ、Hδ是其中的四条光谱线，已知普朗克常量h＝6.63×10﹣34J⋅s、真空中光速c＝3×108m/s，可见光的波长400nm﹣700nm之间，则下列说法正确的是（ ）
A．该光谱由氢原子核能级跃迁产生
B．Hα谱线对应光子的能量最大
C．Hγ谱线对应的是可见光中的红光
D．Hβ谱线对应光照射逸出功为2.25eV的金属钾，该金属钾可以发生光电效应
题型五 原子核的衰变及半衰期
1．原子核的衰变
(1)原子核放出α粒子或β粒子，变成另一种原子核的变化称为原子核的衰变．
(2)分类
α衰变：eq \\al(A,Z)X→eq \\al(A－4,Z－2)Y＋eq \\al(4,2)He
β衰变：eq \\al(A,Z)X→eq \\al( A,Z＋1)Y＋eq \\al( 0,－1)e
2．三种射线的成分和性质
3.对半衰期的理解
(1)根据半衰期的概念，可总结出公式
N余＝N原eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(1,2)))eq \f(t,τ)，m余＝m原eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(1,2)))eq \f(t,τ)
式中N原、m原表示衰变前的放射性元素的原子核数和质量，N余、m余表示衰变后的放射性元素的原子核数和质量，t表示衰变时间，τ表示半衰期．
(2)影响因素：放射性元素衰变的快慢是由原子核内部因素决定的，与原子所处的物理状态(如温度、压强)或化学状态(如单质、化合物)无关．
（2023•海南模拟）我国利用小型辐照装置研究病毒灭活，其主要原理是辐照源钴 2760C衰变后产生镍 2860Ni和X粒子，并放出射线，利用射线、X粒子束产生的电离作用，使病毒失去感染性。已知钴60的半衰期为5.27年，下列说法正确的是（ ）
A．X粒子为中子
B．该衰变属于β衰变，反应放出的射线是一种电磁波
C． 2760C的结合能比该反应产生的新核 2860Ni的大
D．1g钴60经21年后约有116g发生了衰变
（2023•广东开学）铀核衰变为钍核的核反应方程为 92238U→ 90234Th+ 24He，铀核衰变为铅核的核反应方程为 92238U→ 82206Pb+x（ 24He）+y（ −10e），下列说法正确的是（ ）
A．铀核衰变产生的α粒子与钍核的质量之和等于衰变前铀核的质量
B．铀核衰变为铅核的核反应方程中的x＝8，y＝6
C．两个铀核经过一个半衰期后一定会剩下一个铀核未衰变
D．由于铀核衰变时辐射出γ射线，有能量损失，因此衰变前后能量不守恒
（2023春•南山区期末）人造心脏的放射性同位素动力源用的燃料是钚﹣238，利用能量转换装置将载能粒子（如α粒子、β粒子和γ射线）的能量转换为电能，钚﹣238的衰变方程为 94238Pu→ 92234U+X+γ。钚﹣238的半衰期为87.7年，则下列说法正确的是（ ）
A．X具有很强的穿透能力
B．γ射线是由钚﹣238的核外电子从高能级向低能级跃迁时产生的
C．取10个钚﹣238，经过87.7年后还剩下5个钚﹣238
D．γ射线必须伴随着α或β射线产生
题型六 核反应及核反应类型
注意：
(1)核反应过程一般都是不可逆的，所以核反应方程只能用单向箭头表示反应方向，不能用等号连接．
(2)核反应的生成物一定要以实验为基础，不能凭空只依据两个守恒规律杜撰出生成物来写核反应方程．
(3)核反应遵循质量数守恒而不是质量守恒；遵循电荷数守恒．
（2023•广东开学）太阳内部所发生的核聚变反应称为p﹣p循环，其核反应方程为① 11H+ 11H→ 12H+X；② 11H+ 12H→ 23He；③ 23He+Y→ 24He+211H。下列说法正确的是（ ）
A．粒子X是中子
B．粒子Y是α粒子
C．反应①中，X是原子核中的中子转变为质子时释放的产物
D． 23He的比结合能大于 12H的比结合能
（2023秋•湖北期中）现代核电站主要是通过可控链式裂变反应来实现核能的和平利用， 92235U是核裂变的主要燃料之一、铀核裂变的产物是多样的，一种典型的铀核裂变是生成钡和氪，同时放出3个中子，核反应方程是 92235U+X→ 56144Ba+ 3689Kr+3 01n。关于该核反应，下列说法正确的是（ ）
A．X是质子，质子是卢瑟福通过实验最先发现的
B． 92235U与 56144Ba、 3689Kr相比， 92235U核子数最多，结合能最大，最稳定
C． 92235U有放射性，经过一个半衰期，1000个 92235U只剩下500个未衰变
D．该核反应中，X的速度不能太快，否则铀核不能“捉”住它，不能发生核裂变
（2023秋•合肥期中）下列关于原子物理知识说法正确的是（ ）
A．甲图为氢原子的能级结构图，当氢原子从基态跃迁到激发态时，放出能量
B．乙图中重核裂变产生的中子能使核裂变反应连续的进行，称为链式反应，其中一种核裂变反应方程为 92235U→ 56141Ba+ 3692Kr+2 01n
C．丙图为光电效应中光电子最大初动能与入射光频率的关系图线，不同频率的光照射同种金属发生光电效应时，图线的斜率相同
D．核反应方程 3482Se→ 3682Kr+2x中，x是质子
题型七 质量亏损及核能的计算
1．应用质能方程解题的流程图
书写核反应方程→计算质量亏损Δm→利用ΔE＝Δmc2计算释放的核能
(1)根据ΔE＝Δmc2计算，计算时Δm的单位是“kg”，c的单位是“m/s”，ΔE的单位是“J”．
(2)根据ΔE＝Δm×931.5 MeV计算．因1原子质量单位(u)相当于931.5 MeV的能量，所以计算时Δm的单位是“u”，ΔE的单位是“MeV”．
2．利用质能方程计算核能时，不能用质量数代替质量进行计算．
（2023秋•广东月考）2023年6月10日，四川省考古研究所公布，三星堆遗址再现两件跨坑拼对成功的大型青铜器。利用14C衰变测定年代技术进行考古研究，可以确定文物的大致年代，14C衰变方程为 614C→ 714N+X，14C的半衰期是5730年，下列说法中正确的是（ ）
A．方程中的X是电子，它是碳原子电离时产生的，是原子的组成部分
B．衰变过程由于发生了质量亏损而向外放出能量
C．因为16C的比结合能大于 714N的比结合能，所以这个衰变反应才能发生
D．半衰期是一个统计规律，只对大量的放射性原子核才有意义，但会随原子核所处的环境不同而不同
（2023•广东学业考试）由中科院等离子体物理研究所设计制造的EAST全超导非圆截面托卡马克实验装置试用已经成功，标志着我国站在了世界核聚变研究的前端。设可控热核反应前氘核（ 12H）的质量为m1，氚核（ 13H）的质量为m2，反应后氦核（ 24He）的质量为m3，中子（ 01n）的质量为m4，已知真空中的光速为c。下列说法中正确的是（ ）
A．核反应放出的能量为（m1+m2﹣m3﹣m4）c2
B．上述核反应过程中原子核的比结合能减小
C．这种热核反应释放出氦核，是α衰变
D．这种装置的核反应原理与我国大亚湾核电站所使用核装置的原理相同
（2023春•宝鸡期末）用中子轰击静止的锂核，核反应方程为 01n+36Li→24He+X+γ，已知光子的频率为ν，锂核的比结合能为E1，氦核的比结合能为E2，X核的比结合能为E3，普朗克常量为h，真空中光速为c，下列说法中正确的是（ ）
A．X核为 12H核
B．γ光子的动量p=ℎcν
C．释放的核能ΔE＝（4E2+3E3）﹣6E1+hν
D．质量亏损Δm=(4E2+3E3)−6E1c2
图象名称
图线形状
由图线直接(间接)得到的物理量
最大初动能Ek与入射光频率ν的关系图线
①极限频率：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、强度不同的光，光电流与电压的关系
①遏止电压Uc：图线与横轴的交点
②饱和光电流Im：电流的最大值
③最大初动能：Ekm＝eUc
颜色不同时，光电流与电压的关系
①遏止电压Uc1、Uc2
②饱和光电流
③最大初动能Ek1＝eUc1，Ek2＝eUc2
遏止电压Uc与入射光频率ν的关系图线
①截止频率νc：图线与横轴的交点
②遏止电压Uc：随入射光频率的增大而增大
③普朗克常量h：等于图线的斜率与电子电量的乘积，即h＝ke.(注：此时两极之间接反向电压)
名称
构成
符号
电荷量
质量
电离
能力
贯穿
本领
α射线
氦核
eq \\al(4,2) He
＋2 e
4 u
最强
最弱
β射线
电子
eq \\al( 0,－1)e
－e
eq \f(1,1 837) u
较强
较强
γ射线
光子
γ
0
0
最弱
最强
类型
可控性
核反应方程典例
衰变
α衰变
自发
eq \\al(238, )92U→eq \\al(234, )90Th＋eq \\al(4,2)He
β衰变
自发
eq \\al(234, )90Th→eq \\al(234, )91Pa＋eq \\al(0,－1)e
人工转变
人工控制
eq \\al(14, )7N＋eq \\al(4,2)He→eq \\al(17, )8O＋eq \\al(1,1)H(卢瑟福发现质子)
eq \\al(4,2)He＋eq \\al(9,4)Be→eq \\al(12, )6C＋eq \\al(1,0)n(查德威克发现中子)
eq \\al(27,)13Al＋eq \\al(4,2)He→eq \\al(30,15)P＋eq \\al(1,0)n
约里奥－居里夫妇发现放射性同位素，同时发现正电子
eq \\al(30,15)P→eq \\al(30,14)Si＋eq \\al( 0,＋1)e
重核裂变
比较容易进行人工控制
eq \\al(235, )92U＋eq \\al(1,0)n→eq \\al(144, )56Ba＋eq \\al(89,36)Kr＋3eq \\al(1,0)n
eq \\al(235, )92U＋eq \\al(1,0)n→eq \\al(136, )54Xe＋eq \\al(90,38)Sr＋10eq \\al(1,0)n
轻核聚变
目前无法控制
eq \\al(2,1)H＋eq \\al(3,1)H→eq \\al(4,2)He＋eq \\al(1,0)n
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