备战2025年高考物理二轮复习课件（通用版）专题6热学近代物理第2讲近代物理

这是一份备战2025年高考物理二轮复习课件（通用版）专题6热学近代物理第2讲近代物理，共52页。PPT课件主要包含了通览知识明要点，研学考点提能力，原子结构，考点三核反应和核能，答案D，拓展衍生，突破热点聚素养，答案B等内容，欢迎下载使用。
通览知识 明要点
研学考点 提能力
目 录 索 引
突破热点 聚素养
考点一　光电效应及其图像
命题角度1 光电效应规律的理解及应用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
例1 (多选)(2023浙江6月选考)有一种新型光电效应量子材料,其逸出功为W0。当紫外光照射该材料时,只产生动能和动量单一的相干光电子束。用该电子束照射间距为d的双缝,在与缝相距为L的观测屏上形成干涉条纹,测得条纹间距为Δx。已知电子质量为m,普朗克常量为h,光速为c,则(　　)
命题角度2 光电效应的图像问题(1)最大初动能Ek与入射光频率ν的关系图像
(2)遏止电压Uc与入射光频率ν的关系图像
(3)光电流与电压的关系图像
例2 (2024山东济南一模)用不同波长的光照射光电管阴极探究光电效应的规律时,根据光电管的遏止电压Uc与对应入射光的波长λ作出的Uc- 图像如图所示。已知光电子的电荷量大小为e,光速为c,下列说法正确的是(　　)
波长越长,光子能量越小,光电子的最大初动能不会随λ的增大而增大,D错误。
拓展衍生1.(多选)(2024黑吉辽卷)X射线光电子能谱仪是利用X光照射材料表面激发出光电子,并对光电子进行分析的科研仪器。用某一频率的X光照射某种金属表面,逸出了光电子,若增加此X光的强度,则(　　)A.该金属的逸出功增大B.X光的光子能量不变C.逸出的光电子最大初动能增大D.单位时间逸出的光电子数增多答案 BD
解析 考查光电效应。金属的逸出功仅与金属自身有关,增加此X光的强度,该金属的逸出功不变,故A错误;根据光子能量公式ε=hν可知增加此X光的强度,X光的光子能量不变,故B正确;根据爱因斯坦光电效应方程知Ekm=hν-W0,可知逸出的光电子最大初动能不变,故C错误;增加此X光的强度,单位时间照射到金属表面的光子变多,则单位时间逸出的光电子数增多,故D正确。
2.图甲为光电效应实验的电路图,利用不同频率的单色光a、b进行光电效应实验,测得光电管两极间所加电压U与光电流I的关系如图乙所示。则这两种光(　　)A.照射该光电管时,a光使其逸出的光电子最大初动能比b光使其逸出的光电子最大初动能大B.从同种玻璃射入空气发生全反射时,a光的临界角比b光的临界角大C.通过同一装置发生双缝干涉,b光的相邻条纹间距比a光的相邻条纹间距大D.在同一介质中传播时,b光的速度比a光的速度大
考点二　原子结构和能级跃迁
2.原子能级跃迁问题的解题技巧(1)原子跃迁时,所吸收或辐射的光子能量只能等于两能级之间的能量差,即ΔE=hν=|E初-E末|。(2)原子从某一能级电离时,所吸收的能量大于或等于这一能级能量的绝对值。(3)一个处于第n能级的氢原子跃迁发出可能的光谱线条数最多为n-1。(4)一群处于第n能级的氢原子跃迁发出可能的光谱线条数的两种求解方法:①用数学中的组合知识求解:N= ;②利用能级图求解:在氢原子能级图中将氢原子跃迁的各种可能情况一一画出,然后相加。(5)计算氢原子能级跃迁放出或吸收光子的频率和波长时,要注意各能级的能量值均为负值,且单位为电子伏,计算时需换算单位,1 eV=1.6×10-19 J。
例3 (2024山东淄博一模)氢原子的能级图如图甲所示,大量处于某激发态的氢原子向低能级跃迁时,发出的复色光通过玻璃三棱镜后分成a、b、c、d、e、f六束(含不可见光),如图乙所示。已知可见光的光子能量范围约为1.62~3.11 eV,则(　　)A.b、c为可见光B.a、b、c为可见光C.d、e为可见光D.e、f为可见光答案 A
解析 根据玻尔原子模型理论可知,大量处于某激发态的氢原子向低能级跃迁时,发出的光子种类有 =6种,解得处于激发态的氢原子能级为n=4,所以可能的光子能量从低到高分别为0.66 eV、1.89 eV、2.55 eV、10.20 eV、12.09 eV、12.75 eV,因为光子能量E=hν,且光的频率越高则折射率越大,光的偏折程度就越大,所以a、b、c、d、e、f六束光频率越来越高,能量越来越大,又因为可见光的光子能量范围约为1.62~3.11 eV,所以b、c为可见光,故选A。
拓展衍生3.(2023辽宁卷)原子处于磁场中,某些能级会发生劈裂。某种原子能级劈裂前后的部分能级图如图所示,相应能级跃迁放出的光子分别设为①②③④。若用①照射某金属表面时能发生光电效应,且逸出光电子的最大初动能为Ek,则(　　)A.①和③的能量相等B.②的频率大于④的频率C.用②照射该金属一定能发生光电效应D.用④照射该金属逸出光电子的最大初动能小于Ek答案 A
解析 ①和③光子跃迁能级差相等,故①和③的能量相等,选项A正确;②光子跃迁能级差小于④光子跃迁能级差,根据E=hν,可得②的频率小于④的频率,选项B错误;同理②光子的频率小于①光子的频率,用②照射该金属不一定能发生光电效应,选项C错误;④光子的频率大于①光子的频率,用④照射该金属逸出光电子的最大初动能大于Ek,选项D错误。
4.(2024河北邢台二模)根据玻尔的原子理论,可认为氢原子的核外电子绕核做匀速圆周运动。若处于基态的氢原子具有的电势能为Ep,当其吸收频率为ν的光子时恰好发生电离。电子的电荷量为e,质量为m,静电力常量为k,普朗克常量为h。以下说法正确的是(　　)A.氢原子的核外电子由离核较远轨道跃迁到离核较近轨道上时,原子能量减小B.氢原子处于基态时的能量是hνC.氢原子从基态跃迁到激发态后,核外电子动能增加,电势能减小
解析 氢原子的核外电子由离原子核较远的轨道跃迁到离原子核较近的轨道上时,能量减小,减小的能量以光子的形式释放出来,A正确;hν为发生光电效应的光子能量,并非氢原子基态能量,B错误;氢原子从基态跃迁到激发态后,其运动半径变大,此时电场力对核外电子做负功,故电势能增大,动能减小,C错误;
命题角度1 原子核及其衰变
温馨提示 衰变次数确定的两种方法(1)先由质量数守恒确定α衰变的次数,然后再根据电荷数守恒确定β衰变的次数;(2)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。
例4 (2024湖南邵阳模拟)自然界中一些放射性重元素往往会发生一系列连续的递次衰变,又称为放射系或衰变链。每个放射性衰变系都有一个半衰期很长的始祖核素,经过若干次连续衰变,直至生成一个稳定核素。已知 的衰变链如图所示。下列判断正确的是(　　)A.图中的横坐标表示核电荷数,纵坐标表示核子数
命题角度2 核反应方程与核能的计算1.书写核反应方程的三点注意(1)分清四种类型:衰变、人工转变、重核裂变和轻核聚变。(2)掌握两个规律:质量数守恒和电荷数守恒。(3)写对连接符号:核反应方程只能用箭头连接并表示反应方向,不能用等号连接。
2.核能计算的三种方法体现能量和质量的对应关系,不是二者可以相互转化(1)根据ΔE=Δmc2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计算时,Δm的单位是“u”,ΔE的单位是“MeV”。(3)根据核子比结合能来计算核能:原子核的结合能=核子比结合能×核子数。
例5 (2023全国甲卷)在下列两个核反应方程中
X和Y代表两种不同的原子核,以Z和A分别表示X的电荷数和质量数,则(　　)A.Z=1,A=1B.Z=1,A=2C.Z=2,A=3D.Z=2,A=4答案 D解析 设Y的电荷数为Z1,质量数为A1,由质量数守恒和电荷数守恒得A+14=A1+17,Z+7=Z1+8,A1+7=2A,Z1+3=2Z,解得Z=2,A=4,选项D正确。
下列说法正确的是(　　)A.由于释放核能,所以衰变过程质量数不守恒
6.(2023湖南卷)2023年4月13日,中国“人造太阳”反应堆中科院环流器装置(EAST)创下新纪录,实现403秒稳态长脉冲高约束模等离子体运行,为可控核聚变的最终实现又向前迈出了重要的一步。下列关于核反应的说法正确的是(　　)A.相同质量的核燃料,轻核聚变比重核裂变释放的核能更多
C.核聚变的核反应燃料主要是铀235D.核聚变反应过程中没有质量亏损答案 A
解析 核聚变是轻核的聚变,相同质量的核燃料,轻核聚变比重核裂变释放的核能更多,A正确,C错误;氘氚核聚变反应遵守电荷数守恒和质量数守恒, B错误;核聚变反应有质量亏损,D错误。
新教材、新高考、新情境:近代物理在科技中的应用涉及近代物理的STSE情境主要有关于光电效应、玻尔能级跃迁理论、原子核衰变、核反应等考点,如非接触式体温测量仪、霓虹灯发光原理、我国自主研发的氢原子钟、 “人造太阳”等。
本部分主要考查光电效应方程及图像、氢原子能级跃迁规律、原子核的衰变、核反应和核能的计算等考点。
典例 地铁靠站时列车车体和屏蔽门之间安装有光电传感器。如图甲所示,若光线被乘客阻挡,电流发生变化,工作电路立即报警。如图乙所示,光线发射器内大量处于n=3激发态的氢原子向低能级跃迁时,辐射出的光中只有a、b两种可以使该光电管阴极逸出光电子。图丙为a、b光单独照射光电管时产生的光电流I与光电管两端电压U的关系图线。
已知光电管阴极材料的逸出功为2.55 eV,可见光光子的能量范围是1.62~3.11 eV,下列说法正确的是(　　)A.光线发射器中发出的光有两种为可见光B.题述条件下,光电管中光电子飞出阴极时的最大初动能为9.54 eVC.题述a光为氢原子从n=3能级跃迁到n=1能级时发出的光D.若部分光线被遮挡,光电子飞出阴极时的最大初动能变小,光电流减小答案 B
解析 光线发射器中发出的光子的能量分别为E1=-1.51 eV-(-13.6 eV)= 12.09 eV,E2=-3.4 eV-(-13.6 eV)=10.2 eV,E3=-1.51 eV-(-3.4 eV)=1.89 eV,可见光光子的能量范围是1.62~3.11 eV,故光线发射器中发出的光有一种为可见光,A错误;根据Ek=E1-W0,光电管中光电子飞出阴极时的最大初动能为Ek=9.54 eV,B正确;由图丙可知,a光遏止电压小于b光遏止电压,由E=W0+Ek,eUc=Ek得a光能量小于b光能量,则题述a光为氢原子从n=2能级跃迁到n=1能级时发出的光,C错误;部分光线被遮挡,不改变光子能量,则光电子飞出阴极时的最大初动能不变,因为光子数量减少,则光电子数量减少,光电流减小,D错误。
若核反应产生的能量全部以光子的形式释放,则(　　)A.γ光子有很强的电离能力