考点清单 专题07 近代物理初步（原卷版+解析版）2023-2024学年高二物理下学期期末考点大串讲（人教版2019）

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TOC \ "1-3" \h \u \l "_Tc8781" PAGEREF _Tc8781 \h 2
\l "_Tc1442" PAGEREF _Tc1442 \h 2
\l "_Tc10629" 考点01 光电效应 PAGEREF _Tc10629 \h 2
\l "_Tc14946" 考点02 氢原子光谱 原子结构 PAGEREF _Tc14946 \h 3
\l "_Tc8111" 考点03 原子核的衰变、核反应与核能 PAGEREF _Tc8111 \h 3
\l "_Tc16337" PAGEREF _Tc16337 \h 4
\l "_Tc26686" 考点01 光电效应 PAGEREF _Tc26686 \h 4
\l "_Tc10668" 考题1：光电效应的规律 PAGEREF _Tc10668 \h 4
\l "_Tc30130" 考题2：光子说 PAGEREF _Tc30130 \h 5
\l "_Tc24417" 考题3：用光电管研究光电效应 PAGEREF _Tc24417 \h 6
\l "_Tc32002" 考题4：康普顿效应 PAGEREF _Tc32002 \h 7
\l "_Tc2113" 考题5：物质的波粒二象性 PAGEREF _Tc2113 \h 8
\l "_Tc7566" 考点02 氢原子光谱 原子结构 PAGEREF _Tc7566 \h 8
\l "_Tc20027" 考题1：电子的发现 PAGEREF _Tc20027 \h 8
\l "_Tc26987" 考题2：核式结构模型 PAGEREF _Tc26987 \h 9
\l "_Tc21349" 考题3：玻尔原子理论 PAGEREF _Tc21349 \h 9
\l "_Tc22855" 考点03 原子核的衰变 核反应与核能 PAGEREF _Tc22855 \h 10
\l "_Tc22756" 考题1：原子核的组成 PAGEREF _Tc22756 \h 10
\l "_Tc20535" 考题2：原子核的衰变 PAGEREF _Tc20535 \h 10
\l "_Tc18924" 考题3：半衰期及其相关计算 PAGEREF _Tc18924 \h 10
\l "_Tc14126" 考题4：原子核的人工转变 PAGEREF _Tc14126 \h 11
\l "_Tc13300" 考题5：核力与结合能 PAGEREF _Tc13300 \h 12
\l "_Tc13550" 考题6：核能 PAGEREF _Tc13550 \h 12
考点01 光电效应
1．光电效应的两条对应关系
（1）光越强（一定频率）→光子数目越多→发射光电子越多→饱和光电流越大。
（2）光子频率越高→光子能量越大→光电子的最大初动能越大。
注：单色光的强度I＝nhν，其中n是单位时间射到单位面积上的单色光光子数。
2．光电效应定量分析时应抓住三个关系式
（1）爱因斯坦光电效应方程：Ek＝hν－W0。
（2）最大初动能与遏止电压的关系：Ek＝eUc。
（3）逸出功与极限频率的关系：W0＝hνc。
3．光电效应的四类图像分析
考点02 氢原子光谱 原子结构
1．玻尔理论的三条假设
2.能级跃迁问题的四点注意
（1）氢原子在两定态间跃迁时，所吸收或辐射的光子的能量只能等于两定态的能量差。
（2）一群氢原子处于量子数为n的激发态时，最多可辐射出N＝C eq \\al(2,n)＝ eq \f(n（n－1）,2)种不同频率的光。一个氢原子处于量子数为n的激发态时，最多可辐射出（n－1）种不同频率的光。
（3）如果氢原子的跃迁是吸收实物粒子的动能发生的，则其动能大于或等于两能级间的能量差。
（4）氢原子能量为电势能与动能的总和，能量越大，轨道半径越大，势能越大，动能越小。
考点03 原子核的衰变、核反应与核能
1．三种射线
（1）α射线：穿透能力最弱，电离作用最强。
（2）β射线：穿透能力较强，电离作用较弱。
（3）γ射线：穿透能力更强，电离作用更弱。
2．关于原子核衰变需要明确的三个易错点
（1）衰变的快慢由原子核内部因素决定，跟原子所处的物理、化学状态无关；半衰期是统计规律，对个别、少数原子核无意义。
（2）γ射线是伴随着α衰变和β衰变由新核跃迁而产生的能量形式。
（3）β射线不是核外电子组成的，而是核内的一个中子转化成了一个质子和一个电子，电子射出形成β射线。
3．衰变及核反应类型对比
注：原子核衰变时，质量数守恒、电荷数守恒；与衰变过程一样，在核反应中，质量数守恒、电荷数守恒。但核衰变或核反应后总质量一般会发生变化，即有质量亏损。
4．核衰变问题
（1）核衰变规律：，
（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，故可以先由质量数守恒确定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，根据质量数守恒和电荷数守恒列方程组求解。
5．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）如果核反应时释放的核能是以动能形式呈现的，则核反应过程中系统动能的增量即为释放的核能。
（4）根据平均结合能计算核能，原子核的结合能＝平均结合能×核子数。
考点01 光电效应
考题1：光电效应的规律
1．（22-23高二下·陕西安康·期末）微光夜视仪的核心部件是微光像增强器，它利用光电效应将输入的微弱光信号转换成电信号，工作光谱主要在可见光和红外线波段。若用蓝光和红外线照射同一微光夜视仪中光电管的阴极，下列说法正确的是（ ）
A．红外线的频率比蓝光的频率大B．用蓝光照射时产生光电子的最大初动能更大
C．用蓝光照射时产生的光电流一定更大D．用红外线照射时产生的光电流一定更大
2．（22-23高二下·广东清远·期末）某同学设计了一个烟雾探测器，其原理图如图所示，其中S为光源，C为光电管，它的阴极材料为金属钠。当有烟雾进入探测器时，S发出的光被烟雾散射进入光电管C。光射到光电管中的钠表面产生光电子，当光电流达到一定大小时，探测器触发报警系统报警。已知真空中的光速为c，钠的极限频率为ν0，电子的电荷量为e，下列说法正确的是（ ）

A．光源S发出的光只要光照强度足够大，探测器一定可以正常工作
B．探测器探测到烟雾时，光电子的最大初动能与光源S发出的光的频率成正比
C．光电管的阴极材料不能用极限频率更低的材料取代
D．光源S发出光的波长小于
考题2：光子说
3．（22-23高二下·广东广州·期末）用如图所示的实验装置研究光电效应现象。用光子能量为的光照射到光电管上时发生了光电效应，电流表G的示数不为零，移动变阻器的触点c，发现当电压表的示数大于或等于时，电流表示数为零，则在该实验中（ ）

A．光电管阴极的逸出功为
B．光电子的最大初动能为
C．若开关S闭合，当滑动触头向a端滑动时，电流表G示数可能增大
D．若开关S断开，用光子能量为的强光照射，电流表G可能满偏
4．（多选）（22-23高二下·山东威海·期末）如图所示为研究光电效应的实验装置，当用能量为的光照射涂有某种金属的阴极K时，电流表有示数。若阴极K与阳极A间的电势差，电流表示数刚好为零，电子的电荷量为e。下列说法正确的是（ ）

A．从金属表面逸出的光电子的最大初动能为
B．此金属的逸出功为
C．将P向右移动，电流表的示数可能先增大后不变
D．将P向右移动，从金属表面逸出的光电子的最大初动能增加
考题3：用光电管研究光电效应
5．（22-23高二下·内蒙古呼和浩特·期末）a、b、c不同频率光分别照射到图甲电路阴极K的金属上，测得3条电流随电压变化的图像如图乙所示，则下列推断正确的是（ ）

A．色光c的频率最小、光强最大
B．色光a的频率最大、光强最弱
C．若色光b的强度减为原来的一半，则可能不再会发生光电效应
D．色光a产生照射时，光电子的初动能最大
6．（多选）（22-23高二下·河北唐山·期末）如图所示，图甲为氢原子的能级图，大量处于n=4激发态的氢原子跃迁时，发出频率不同的大量光子，其中频率最高的光子照射到图乙电路中光电管阴极K上时，电路中电流随电压变化的图像如图丙所示。下列说法正确的是（ ）

A．电子的最大初动能为7eV，光电管阴极K金属材料的逸出功为5.75eV
B．电子的最大初动能为5.75eV，光电管阴极K金属材料的逸出功为7eV
C．增加入射光的光照强度，丙图中光电流的最大值变大
D．增加入射光的光照强度，丙图中遏止电压值变大
考题4：康普顿效应
7．（22-23高二下·辽宁丹东·期末）关于下列四幅图的说法正确的（ ）

A．图甲：处于能级的氢原子辐射出光子的能量最大为
B．图乙：光子与静止电子碰撞，散射光波长与入射光波长一定相同
C．图丙：分子力随分子间距变化的关系，在位置的分子势能最小
D．图丁：石蜡在单层云母片上熔化实验，云母晶体导热性能各向同性
8．（多选）（22-23高二下·辽宁·期末）下列说法正确的是（ ）

A．图甲是某黑体在不同温度下的辐射强度与波长的关系，温度
B．图乙是康普顿效应的示意图，该光子与电子碰撞后其波长将变大
C．图丙中射线c由电子组成，说明原子核内有电子
D．图丁所示的链式反应属于轻核的聚变
考题5：物质的波粒二象性
9．（多选）（22-23高二下·黑龙江哈尔滨·期末）下列关于微观世界中原子和原子核的说法，正确的是（ ）
A．玻尔原子理论的基本假设认为，电子绕核运行轨道的半径是任意的
B．电子束通过铝箔时的衍射图样证实了运动电子具有波动性
C．若氢原子从能级跃迁到能级时所发出的光能使某金属发生光电效应，则该原子从能级跃迁到能级时所发出的光也一定可以使该金属发生光电效应
D．某重核裂变的核反应方程为，该反应会释放出能量，且的结合能比的大
10．（22-23高二下·江苏泰州·期末）在正负电子对撞机中，一个电子和一个正电子对撞发生湮灭而转化为一对γ光子。设正、负电子的质量在对撞前均为m，对撞前的动能均为，光在真空中的传播速度为c，普朗克常量为h。
（1）求出电子的物质波波长，写出反应方程式；
（2）求γ光子的频率。
考点02 氢原子光谱 原子结构
考题1：电子的发现
11．（22-23高二下·广西南宁·期末）在物理学发展过程中，观测、科学实验、假说和逻辑推理等方法都起到了重要作用，下列说法符合历史事实的是（ ）
A．贝克勒尔通过对天然放射性现象的研究，发现了原子中存在原子核
B．法拉第在分析了许多实验事实后提出，感应电流应具有这样的方向，即感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的磁通量的变化
C．卢瑟福通过粒子散射实验，证实了在原子核内存在质子
D．汤姆孙通过阴极射线在电场和在磁场中的偏转实验，发现了阴极射线是由带负电的粒子组成，并测出了该粒子的比荷
12．（22-23高二下·四川绵阳·期末）关于物理现象和物理学史，下列说法正确的是（ ）
A．法拉第发现了“由磁生电”的原理，并从理论上预言了电磁波的存在
B．汤姆孙证实阴极射线是电子束流，据此提出了原子的核式结构模型
C．观众观看立体电影要戴一种特殊的眼镜、利用了光的衍射现象
D．玻尔提出的原子结构很好的解释了氢原子的光谱
考题2：核式结构模型
13．（22-23高二下·四川绵阳·期末）下列说法不正确的是（ ）
A．卢瑟福通过分析粒子散射实验结果，发现了质子和中子
B．玻尔理论指出氢原子能级是分立的，所以原子发射光子的频率也是不连续的
C．原子中的电子绕原子核高速运转时，运行轨道的半径不是任意的，有特定的轨道
D．玻尔将量子观念引入原子领域，其理论能够解释氢原子光谱的特征
14．（22-23高二下·山东滨州·期末）下列关于原子核的叙述中正确的是（ ）
A．结合能越大的原子核中核子结合得越牢固，原子核越稳定
B．放射性元素的半衰期与原子所处的化学状态或外部条件有关系
C．卢瑟福通过粒子散射实验提出了原子核的“枣糕模型”
D．重核裂变和轻核聚变都释放能量
考题3：玻尔原子理论
15．（22-23高二下·北京通州·期末）有些金属原子受激后，从某激发态跃迁回基态时，会发出特定颜色的光。图甲所示为钠原子和锂原子分别从激发态跃迁回基态的能级差值，钠原子发出频率为的黄光，可见光谱如图乙所示。锂原子从激发态跃迁回基态发光颜色为（ ）

A．红色B．橙色C．绿色D．蓝色
16．（多选）（22-23高二下·山东济南·期末）氢原子能级如图，当氢原子从跃迁到的能级时，辐射光的波长为，该光恰能使金属A发生光电效应，以下判断正确的是（ ）

A．氢原子从跃迁到的能级时，辐射光的波长小于
B．用波长为的光照射，可使氢原子从跃迁到的能级
C．一群处于能级上的氢原子向低能级跃迁时最多产生3种谱线
D．当氢原子从跃迁到后，辐射光照射金属能产生最大初动能为的光电子
考点03 原子核的衰变 核反应与核能
考题1：原子核的组成
17．（22-23高二下·浙江丽水·期末）2023年4月12日，中国“人造太阳”——全超导托卡马克核聚变实验装置（EAST）成功实现稳态高约束模式等离子体运行403秒，创造了新的世界纪录。该装置内部发生的核反应方程为，则（ ）
A．X为正电子B．该反应为衰变
C．的比结合能比的比结合能小D．反应前后质量数守恒
18．（多选）（22-23高二下·云南保山·期末）发生放射性衰变变为N，半衰期约为5 700年。已知植物存活期间，其体内与的比例不变，生命活动结束后，的比例持续减少。现通过测量得知，某古木样品中的比例正好是现代植物所制样品的四分之一。下列说法正确的是（ ）
A．、、具有相同的核子数
B．该古木的年代距今约为11400年
C．衰变为的过程中放出β射线
D．增加样品测量环境的温度将减缓的衰变
考题2：原子核的衰变
19．（22-23高二下·陕西榆林·期末）2023年3月23日，“点燃中国的人造太阳”核聚变能源科普系列活动在北京一零一中学启动。活动旨在激发青少年好奇心、想象力、探求欲，培养学生群体的科技热情与爱国情怀。下列核反应方程式中，表示轻核聚变过程的是（ ）
A．B．
C．D．
20．（22-23高二下·黑龙江齐齐哈尔·期末）完成下列核反应方程：
（1） ；（2） 。
（3） ；（4） 。
（5） ；（6）
考题3：半衰期及其相关计算
21．（22-23高二下·山东青岛·期末）碘125衰变时产生射线，医学上利用此特性可治疗某些疾病。碘125的半衰期为60天，若将一定质量的碘125植入患者病灶，经过240天，剩余碘125的质量为刚植入时的（ ）
A．B．C．D．
22．（22-23高二下·陕西宝鸡·期末）如图所示，一个原子核X经图中所示的一系列α、β衰变后，生成稳定的原子核Y。下列说法正确的是（ ）

A．此过程发生了7次α衰变
B．此过程发生了8次β衰变
C．原子核X发生α衰变的半衰期与温度有关
D．原子核Y比原子核X的比结合能小
考题4：原子核的人工转变
23．（22-23高二下·云南玉溪·期末）下列核反应属于裂变反应的是（ ）
A．O＋n→N＋H
B．Si＋H→P＋n
C．U＋n→Ba＋Kr＋3n
D．Ra→Rn＋He
24．（22-23高二下·广东珠海·期末）全国政协委员、中国航天科技集团十一院研究员周伟江在2018年3月10日透露，中国已经完成火星探测器的气动设计工作，目前正在试验验证，计划于2020年发射火星探测器。因为火星大部分地区表面温度的昼夜差超过，一般化学电池无法工作，因此探测器的工作电源是放射性同位素电池，即核电池。核电池将同位素在衰变过程中不断放出的核能转变为电能，核电池已成功用作航天器的电源。据此猜测航天器的核电池有可能采用的核反应方程是（ ）
A．B．
C．D．
考题5：核力与结合能
25．（22-23高二下·重庆沙坪坝·期末）已知中子的质量为1.0087u，质子的质量为1.0073u，氦核（）的质量是4.0026u，1u的质量对应的核能为931.5MeV。则氦核的比结合能约为（ ）
A．3.4MeVB．6.8MeVC．13.5MeVD．27MeV
26．（多选）（22-23高二下·黑龙江双鸭山·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．核的结合能约为14MeV
B．核比核更稳定
C．两个核结合成核时释放能量
D．核中核子的平均结合能比核中的小
考题6：核能
27．（22-23高二下·河北唐山·期末）一个质子和一个中子结合成氘核，同时放出光子，核反应方程是，已知质子、中子和氘核的质量分别为、和。以下说法中正确的是（ ）
A．反应前后的质量数不变，因而质量不变
B．因存在质量亏损，所以“物质不灭”的说法不正确
C．氘核具有的能量即为核反应释放的能量
D．核反应释放的能量为
28．（22-23高二下·山东济南·期末）核电池又称同位素电池，是利用放射性同位素衰变放出载能粒子并将其能量转换为电能的装置，我国发射的嫦娥三号和四号月球着陆器配备了中俄联合研制的钚238核电池，该核电池使用的燃料为。一个静止的发生衰变生成新核X，并放出射线。已知的质量为，粒子的质量为，动能为，新核X的质量为，动能为，光速为c，普朗克常量为h。
（1）写出衰变的核反应方程；
（2）求射线的频率。图像名称
图线形状
由图线直接（或间接）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轴交点的纵坐标的绝对值
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图线
（1）遏止电压Uc：图线与横轴交点的横坐标；
（2）饱和光电流Im1、Im2：光电流的最大值；
（3）最大初动能：Ek＝eUc
颜色不同时，光电流与电压的关系图线
（1）遏止电压Uc1>Uc2，则ν1>ν2；
（2）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
（注：此时两极之间接反向电压）
（1）极限频率νc：图线与横轴的交点的横坐标值；
（2）遏止电压Uc：随入射光频率的增大而增大，
Uc＝ eq \f(hν,e)－ eq \f(W0,e)；
（3）普朗克常量h：等于图线的斜率与电子电荷量的乘积，即h＝ke
轨道量子化
核外电子只能在一些分立的轨道上运动
能量量子化
原子只能处于一系列不连续的能量状态，En＝ eq \f(1,n2)E1（n＝1，2，3，…）
频率条件
原子在两个能级之间跃迁时只能吸收或辐射一定频率的光子，hν＝En－Em（m＜n）
类型
可控性
核反应方程典例
衰变
α衰变
自发
eq \\al(238, 92)U→ eq \\al(234, 90)Th＋ eq \\al(4,2)He
β衰变
自发
eq \\al(234, 90)Th→ eq \\al(234, 91)Pa＋ eq \\al( 0,－1)e
人工转变
人工控制（一般以、、为炮弹）
eq \\al(14, 7)N＋ eq \\al(4,2)He→ eq \\al(17, 8)O＋ 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, 6)C＋ eq \\al(1,0)n（查德威克发现中子）
eq \\al(27,13)Al＋ 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, 92)U＋ eq \\al(1,0)n→ eq \\al(144, 56)Ba＋ eq \\al(89,36)Kr＋3 eq \\al(1,0)n
eq \\al(235, 92)U＋ eq \\al(1,0)n→ eq \\al(136, 54)Xe＋ eq \\al(90,38)Sr＋10 eq \\al(1,0)n
轻核聚变
很难控制
eq \\al(2,1)H＋ eq \\al(3,1)H→ eq \\al(4,2)He＋ eq \\al(1,0)n＋17.6 MeV