2025年高考物理二轮专题复习课件 20 第一阶段 专题五 第14讲 近代物理初步

这是一份2025年高考物理二轮专题复习课件 20 第一阶段 专题五 第14讲 近代物理初步，共60页。PPT课件主要包含了突破点一光电效应，专题限时集训十四等内容，欢迎下载使用。
【备考指南】1．对2024年新课标及全国各省新高考命题的试卷分析，本专题考查能力要求不高。预计2025年高考命题的方向依然会突出原子的能级跃迁、原子核的衰变规律、核反应方程的书写以及遵循的规律、质量亏损与核能的计算、光电效应规律及应用，原子核衰变可能与动量、能量和电磁场相结合以计算题的形式进行综合考查。2．备考复习过程要加强对相关概念和规律的记忆，强化选择题的训练，同时关注本专题与其他专题内容的关联，强化知识的综合运用能力。
突破点二　玻尔理论　能级跃迁
随堂练 临考预测 名师押题
突破点三　核反应及核能的计算
1．光电效应规律的理解及应用(1)研究光电效应的两条思路①两条线索：
②两条对应关系：入射光强→光子数目多→发射光电子多→光电流大；光子频率高→光子能量大→光电子的最大初动能大。
(2)光电效应中三个重要关系①爱因斯坦光电效应方程：Ek＝hν－W0。②光电子的最大初动能Ek与遏止电压Uc的关系：Ek＝eUc。③逸出功W0与截止频率νc的关系：W0＝hνc。
2．光电效应的四类图像分析
(2)电离①电离态：n＝∞，E＝0。②电离能：指原子从基态或某一激发态跃迁到电离态所需要吸收的最小能量。
[典例3]　(能级跃迁)(2024·安徽卷)大连相干光源是我国第一台高增益自由电子激光用户装置，其激光辐射所应用的玻尔原子理论很好地解释了氢原子的光谱特征。图为氢原子的能级示意图，已知紫外光的光子能量大于3.11 eV，当大量处于n＝3能级的氢原子向低能级跃迁时，辐射不同频率的紫外光有(　　)A．1种 B．2种 C．3种 D．4种
【教师备选资源】(2023·山东卷)“梦天号”实验舱携带世界首套可相互比对的冷原子钟组发射升空，对提升我国导航定位、深空探测等技术具有重要意义。如图所示为某原子钟工作的四能级体系，原子吸收频率为ν0的光子从基态能级Ⅰ跃迁至激发态能级Ⅱ，然后自发辐射出频率为ν1的光子，跃迁到钟跃迁的上能级2，并在一定条件下可跃迁到钟跃迁的下能级1，实现受激辐射，发出钟激光，最后辐射出频率为ν3的光子回到基态。该原子钟产生的钟激光的频率ν2为(　　)A．ν0＋ν1＋ν3B．ν0＋ν1－ν3C．ν0－ν1＋ν3D．ν0－ν1－ν3
D　[根据原子跃迁理论和题图所示能级图可知，EⅡ－EⅠ＝hν0，E1－EⅠ＝hν3，E2－E1＝hν2，EⅡ－E2＝hν1，联立解得hν0＝hν1＋hν2＋hν3，则ν2＝ν0－ν1－ν3，D正确，A、B、C错误。]
[典例4]　(能级跃迁与光电效应的综合应用)(多选)(2024·浙江绍兴模拟预测)如图甲所示是用光照射某种金属时逸出的光电子的最大初动能随入射光频率的变化图像(直线与横轴的交点的横坐标为4.29，与纵轴的交点的纵坐标为0.5)，如图乙所示是氢原子的能级图，下列说法正确的是(　　)A．根据该图像能求出普朗克常量B．该金属的逸出功为1.82 eVC．该金属的截止频率为5.50×1014 HzD．用n＝4能级的氢原子跃迁到n＝2能级时所辐射的光照射该金属能使该金属发生光电效应
3．核能的计算方法(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。
1．(2024·河南平许济洛四市联考)放射性同位素衰变的快慢有一定的规律，我们可以用图像来探究它的规律，在使用放射性同位素时，必须严格遵守操作规程。如图甲所示是氡222的衰变曲线，如图乙所示是铋210的衰变曲线。横坐标表示的是时间t，纵坐标表示的是元素任意时刻的质量m与t＝0时的质量m0的比值。根据甲、乙图像提供的信息，下列说法正确的是(　　)
A　　　　B　　 　　C　　　　　D
3．(高考热点·光频梳)光梳技术像一把梳子的作用一样，将一束来自单一光源的激光分解成频率等间距分布的多种单色光，其中各单色光光强I与频率ν的关系如图所示。各单色光的频率可以表示为νk＝ν0＋k·Δν(k＝0，±1，±2，…)，其中ν0是中心频率，相邻两单色光的频率差为Δν。则光强I与波长λ的关系可能为(　　)
1．(2024·湖南卷)量子技术是当前物理学应用研究的热点，下列关于量子论的说法正确的是(　　)A．普朗克认为黑体辐射的能量是连续的B．光电效应实验中，红光照射可以让电子从某金属表面逸出，若改用紫光照射也可以让电子从该金属表面逸出C．康普顿研究石墨对X射线散射时，发现散射后仅有波长小于原波长的射线成分D．德布罗意认为质子具有波动性，而电子不具有波动性
B　[普朗克认为黑体辐射的能量是量子化的，A错误；紫光的频率大于红光的频率，由爱因斯坦光电效应方程Ek＝hν－W0可知，若改用紫光照射此金属表面，一定能发生光电效应，即电子从金属表面逸出，B正确；康普顿散射实验发现，X射线被较轻物质(石墨、石蜡等)等散射后除了有波长与原波长相同的成分外还有波长较长的成分，C错误；德布罗意认为实物粒子具有波粒二象性，D错误。]
4．(2024·河南省部分重点高中4月高三大联考)1885年，瑞士科学家巴耳末对当时已知的氢原子在可见光区的4条谱线(记作Hα、Hβ、Hγ和Hδ)做了分析，发现这些谱线的波长满足一个简单的公式，称为巴耳末公式。这4条特征谱线是玻尔理论的实验基础。如图所示，这4条特征谱线分别对应氢原子从n＝3，4，5，6能级向n＝2能级的跃迁，下面四幅光谱图中，合理的是(选项图中标尺的刻度均匀分布，刻度从左至右增大)(　　)
A　　　　　　　　　　　B  C　　　　　　　　　　　D
D　[光谱图中谱线位置表示相应光子的波长。氢原子从n＝3，4，5，6能级分别向n＝2能级跃迁时，发射的光子能量增大，所以光子频率增大，光子波长减小，在标尺上Hα、Hβ、Hγ和Hδ谱线应从右向左排列。由于氢原子从n＝3，4，5，6能级分别向n＝2能级跃迁释放光子能量的差值越来越小，所以，从右向左4条谱线排列越来越紧密。故选D。]
5．(2024·江西卷)近年来，江西省科学家发明硅衬底氮化镓基系列发光二极管(LED)，开创了国际上第三条LED技术路线。某氮化镓基LED材料的简化能级如图所示，若能级差为2.20 eV(约3.52×10-19 J)，普朗克常量h＝6.63×10-34 J·s，则发光频率约为(　　)A．6.38×1014 HzB．5.67×1014 HzC．5.31×1014 HzD．4.67×1014 Hz
C　[根据题意可知，辐射出的光子能量ε＝3.52×10-19 J，由ε＝hν代入数据解得ν≈5.31×1014 Hz，C正确。]
6．就像原子中的电子跃迁一样，原子核中的质子和中子也占据着离散的能级，因此原子核也有类似的跃迁。这种跃迁有望带来一种比原子钟更精确的时钟——核钟。核钟的计时原理与原子钟非常相似，它是通过用与原子核的两个能级之间的能量差精确对应的光波，来诱发原子核的能量跃迁。目前，科研人员将含有钫－229和镭－229的同位素原子核束发射到氟化钙和氟化镁晶体上。钫－229和镭－229通过β衰变产生锕－229原子核，接着锕－229也会经历β衰变，成为放射性的钍－229。钍－229会取代氟化钙和氟化镁晶体中的一些原子，并通过发射波长λ的光子衰变到基态。普朗克常量为h，光在真空中的传播速度为c。下列说法正确的是(　　)
7．(多选)(2024·浙江校联考模拟预测)如图甲所示为光电效应实验装置，图乙为a、b、c三种光分别照射图甲装置得到的电流表与电压表读数的关系曲线，图丙为氢原子能级图，图丁是几种金属的逸出功和极限频率。已知c光子能量为2.81 eV。则(　　)
丁A．若b为绿光，a不可能是紫光B．若a为绿光，c可能是紫光C．用c照射大量n＝2激发态氢原子可产生6种不同频率的光D．用c照射铷阴极产生的光电子撞击大量n＝3激发态氢原子可产生6种不同频率的光
10．(多选)(2024·浙江金华十校11月联考)光电倍增管是检测微弱光信号的光电转换元件，具有极高的灵敏度和超快的时间响应。管内除光电阴极和阳极外，两极间还放置多个倍增电极。使用时相邻两倍增电极间均加有电压，以此来加速电子。如图所示，光电阴极受光照后释放出光电子，在电场作用下射向第一倍增电极，引起电子的二次发射，激发出更多的电子，然后在电场作用下飞向下一个倍增电极，又激发出更多的电子，如此电子数不断倍增，使得光电倍增管的灵敏度比普通光电管要高得多，可用来检测微弱光信号。下列说法正确的是(　　)
A．光电倍增管正常工作时，每个极板都发生了光电效应B．电子在光电倍增管中增加的能量来源于相邻两个倍增电极间的加速电场C．图中四块极板的电势大小关系为φ4>φ3>φ2>φ1D．每个光电倍增管都适用于检测各种频率的光
BC　[光电效应是当光子的频率大于极限频率时，物质内部的电子能够吸收光子的能量后逸出的现象，而光电倍增管正常工作时，每个倍增电极上被加速后的电子撞击激发出更多的电子，这一点不符合光电效应现象的特点，不属于光电效应，A错误；电子在光电倍增管运动的过程中只有静电力做功，在光电倍增管中增加的能量来源于相邻两倍增电极间的加速电场，B正确；电子带负电，加速电场的电场方向与电子运动方向相反，所以题图中四块极板的电势大小关系为φ4>φ3>φ2>φ1，C正确；只有满足一定频率的光照射时才能发生光电效应，从而逸出光电子，可知光电倍增管并不是适用于各种频率的光，D错误。]
11．如图所示，在空间第一象限装置了速度选择器(P、Q两极板之间距离为0.5d)和光电管，速度选择器的中线(图中虚线，正对光电管射出电子的极板小孔)与y轴正交于(0，d)。在第二、三象限中有磁感应强度方向垂直纸面向外的匀强磁场，在第四象限装置了平行于x轴、相距d的两块平行金属极板M、N，其中M极板与x轴重合。电压为U的直流电源两极分别连接到光电管两极A、K，以及速度选择器上、下两极板P、Q，P、Q间有一磁感应强度大小为B1的匀强磁场(图中未画出)。已知普朗克常量为h。一束频率为ν的单色光射入光电管，使K极的金属发生光电效应，若从A极板小孔中射出的电子最大速度为v0。已知电子质量为m，电荷量为e。
(1)求K极金属的逸出功W0；(2)要使从A极板小孔中射出最大速度为v0的电子沿着虚线从y＝d进入第二象限，判断P、Q极板之间所加匀强磁场的方向和磁感应强度的大小B1；(3)要使从(0，d)点进入第二象限的电子恰好从N极板左端进入偏转电场，求第二、三象限中磁感应强度B2的大小。