2023届二轮复习通用版 专题5 近代物理初步 课件

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2．(2022·全国乙卷，17)一点光源以113 W的功率向周围所有方向均匀地辐射波长约为6×10－7 m的光，在离点光源距离为R处每秒垂直通过每平方米的光子数为3×1014个．普朗克常量为h＝6.63×10－34 J·s．R约为(　　)A．1×102 mB．3×102 mC．6×102 mD．9×102 m
4．(2022·浙江6月高考)如图为氢原子的能级图. 大量氢原子处于n＝3的激发态，在向低能级跃迁时放出光子，用这些光子照射逸出功为2.29 eV的金属钠．下列说法正确的是(　　)
A．逸出光电子的最大初动能为10.80 eVB．n＝3跃迁到n＝1放出的光子动量最大C．有3种频率的光子能使金属钠产生光电效应D．用0.85 eV的光子照射，氢原子跃迁到n＝4激发态
〔备考策略〕多以选择题的形式出现，重点考查氢原子能级结构和能级公式，光电效应规律和爱因斯坦光电效应方程，核反应方程式的书写，原子核的衰变及半衰期，结合能和核能的计算等．常用到的思想方法有：图象法、对比法．
一、光电效应及其规律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．逸出功与截止频率的关系：W0＝hνc．
4．Ek-ν图线：是一条倾斜直线，但不过原点，如图所示．(1)横轴截距表示截止频率；(2)纵轴截距的绝对值表示逸出功；(3)图线的斜率表示普朗克常量h．
二、原子结构与玻尔理论知识体系
三、原子核及其衰变知识体系
四、核反应　核能的计算知识体系
一、光电效应的研究思路
三、计算核能的几种思路1．根据爱因斯坦质能方程，用核反应的质量亏损的千克数乘以真空中光速c的平方，即ΔE＝Δmc2．2．根据1原子质量单位(u)相当于931.5兆电子伏(MeV)能量，用核反应的质量亏损的原子质量单位数乘以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，则核反应过程中系统动能的增量即为释放的核能．
考向1　爱因斯坦光电效应方程
1．(2022·福建福州质检)研究光电效应的实验中，使用某一频率的光照射光电管阴极时，有光电流产生．下列说法正确的是(　　)A．光电效应揭示了光的波动性B．用频率更高的光照射，光电流一定增大C．保持频率不变，增大入射光的强度，遏止电压不变D．保持频率不变，增大入射光的强度，逸出的光电子最大初动能也增大
【解析】　光电效应揭示了光的粒子性，故A错误；入射光频率增大，逸出的光电子初动能增大，但光电流不一定增大，故B错误；保持频率不变，光电子最大初动能就不变，遏止电压不变，故C正确，D错误．
2．(2022·广东名校联考)某同学采用如图所示的装置来研究光电效应现象．某单色光照射光电管的阴极K时，会发生光电效应现象，闭合开关S，在阳极A和阴极K之间加反向电压，通过调节滑动变阻器的滑片逐渐增大电压，直至电流计中电流恰为零，此时电压表显示的电压值U称为反向截止电压．现分别用频率为ν1和ν2的单色光照射阴极，测量到的反向截止电压分别为U1和U2．
考向2　光电效应的图象问题
3．(2022·广东六校联考)如图所示，甲图为演示光电效应的实验装置；乙图为a、b、c三种光照射下得到的三条电流表与电压表读数之间的关系曲线．
 下列说法正确的是(　　)A．a、b、c三种光的频率各不相同B．b、c两种光的光强可能相同C．若b光为绿光，a光可能是紫光D．甲图中的滑动变阻器的滑片向右滑动，电流表的读数可能增大
【解析】　由光电效应方程及遏止电压的关系可得eUc＝Ek＝hν－W，b、c两种光的遏止电压相同，故频率相同，a光的遏止电压较小，频率较低，A错误；最大光电流与光强成正比，对比乙图可知，b光较强，B错误；由A的分析可知，a光频率较低，若b光为绿光，a光不可能是紫光，C错误；甲图中的滑动变阻器的滑片向右滑动，增大光电管两端电压，且为正向电压，电流表的读数可能增大，但不会超过饱和光电流，D正确．
4．(2022·辽宁预测)图甲是“探究光电效应”的实验电路图，光电管截止电压Uc随入射光频率ν的变化规律如图乙所示．
下列判断正确的是(　　)A．入射光的频率ν不同时，截止电压Uc不同B．入射光的频率ν不同时，Uc-ν图象的斜率不同C．图甲所示电路中，当电压增大到一定数值时，电流表的示数将达到饱和电流D．只要入射光的光照强度相同，光电子的最大初动能就一定相同
5．(2022·江苏常州三模)某金属在不同频率光的照射下发生光电效应，产生光电子的最大初动能Ek与入射光频率ν的图象，如图所示，换用其他金属开展相同实验，下列图象可能正确的是(　　)
 【解析】　由光电效应方程Ek＝hν－W0，结合图象可知，截止频率为ν0，有hν0－W0＝0，换用其他金属开展相同实验，不同金属的逸出功不同，故截止频率不一样；但是最大初动能Ek与入射光频率ν的图象的斜率是普朗克常量，为定值．故图象D正确，A、B、C错误．
〔方法技巧〕求解光电效应问题的五个关系与四种图象1．五个关系(1)逸出功W0一定时，入射光的频率决定着能否产生光电效应以及光电子的最大初动能．(2)入射光的频率一定时，入射光的强度决定着单位时间内发射出来的光电子数．
(3)爱因斯坦光电效应方程Ek＝hν－W0．(4)光电子的最大初动能Ek可以利用光电管用实验的方法测得，即Ek＝eUc，其中Uc为遏止电压．(5)光电效应方程中的W0为逸出功．它与截止频率νc的关系是W0＝hνc．
2．四种光电效应的图象
考向1　对波粒二象性的理解
1．(2022·河北唐山一模)氢原子吸收一个光子后，根据玻尔理论，下列判断正确的是(　　)A．电子绕核旋转的轨道半径增大B．电子的动能会增大C．氢原子的电势能减小D．氢原子的能级减小
【解析】　氢原子吸收一个光子后，由玻尔理论可知，由低能级跃迁到高能级，电子绕核旋转的轨道半径增大，电子的动能减小，氢原子的电势能增大，氢原子的能级增大．故选A．
考向2　氢原子能级跃迁问题
4．(多选)(2022·辽宁六校一模)我国自主研发的氢原子钟现已运用于中国的北斗导航系统中，高性能的原子钟对导航精度的提高起到了很大的作用，同时原子钟体积小重量轻．它通过氢原子能级跃迁而产生的电磁波校准时钟．氢原子能级如图所示，
下列说法正确的是(　 　)A．10 eV的光子照射处于基态的氢原子可以使处于基态的氢原子发生跃迁B．一个处于n＝4能级的氢原子向低能级跃迁时可辐射6种不同频率的光子C．现用光子能量介于10 eV～12.9 eV范围内的光去照射一群处于基态的氢原子，在照射光中可能被吸收的光子能量只有3种D．E4跃迁到E2时产生的光子a与E5跃迁到E3时产生的光子b的频率之比为255∶97
【解析】　处于基态的氢原子要吸收光子实现跃迁，则吸收的光子的能量必须等于能级差，而10 eV的能量不满足任何一个激发态与基态的能级差，故不能吸收，A错误；一个处于n＝4能级的氢原子向低能级跃迁时最多可辐射3种不同频率的光子，一群处于n＝4能级的氢原子向低能级跃迁时可辐射6种不同频率的光子，B错误；吸收10.2 eV、12.09 eV和12.75 eV的光子能量可以分别跃迁到2能级、3能级和4能级，则可以被吸收的光子能量只有3种，C正确；E4跃迁到E2时产生的光子a的能量为2.55 eV，E5跃迁到E3时产生的光子b的能量为0.97 eV，根据E＝hν，故两个光子的频率之比为255∶97，D正确．故选CD．
〔总结提升〕原子能级跃迁问题的解题技巧(1)原子跃迁时，所吸收或释放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)原子电离时，所吸收的能量可以大于或等于某一能级能量的绝对值，剩余能量为自由电子的动能．
(3)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．(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．
【解析】　根据电荷数守恒知X的电荷数为92－36－56＝0，即质子数为0，所以X为中子，根据质量数守恒X的个数为235＋1－144－89＝a，可得a＝3，故选D．
考向2　原子核的衰变规律
考向3　结合能与核能的计算
8．(2021·全国甲卷)如图，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，在此过程中放射出电子的总个数为(　　)A．6B．8C．10D．14