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(新高考)高考物理二轮复习课件专题6 第21课时 近代物理 (含解析)
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这是一份(新高考)高考物理二轮复习课件专题6 第21课时 近代物理 (含解析)，共60页。PPT课件主要包含了内容索引，考题示例，命题预测，专题强化练，选项B错误，≈431eV，≈304eV等内容，欢迎下载使用。
NEIRONGSUOYIN
高考题型1 光电效应 波粒二象性
1.光电效应规律(1)每种金属都有一个极限频率，入射光的频率必须大于或等于这个极限频率才能产生光电效应.(2)光电子的最大初动能与入射光的强度无关，只随入射光频率的增大而增大.(3)当入射光的频率大于极限频率时，饱和光电流的大小与入射光的强度成正比.(4)光电效应的发生几乎是瞬时的，一般不超过10－9 s.
2.两条对应关系(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→光子数目多→发射光电子多→光电流大.3.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.
4.光电效应的四类图像分析
例1 (多选)(2019·海南卷·7)对于钠和钙两种金属，其遏止电压Uc与入射光频率ν的关系如图1所示.用h、e分别表示普朗克常量和电子电荷量，则A.钠的逸出功小于钙的逸出功B.图中直线的斜率为C.在得到这两条直线时，必须保证入射光的光强相同D.若这两种金属产生的光电子具有相同的最大初动能， 则照射到钠的光频率较高
在得到这两条直线时，与入射光的光强无关，选项C错误；根据Ek＝hν－W0，若这两种金属产生的光电子具有相同的最大初动能，则照射到钠的光频率较低，选项D错误.
例2 (2018·全国卷Ⅱ·17)用波长为300 nm的光照射锌板，电子逸出锌板表面的最大初动能为1.28×10－19 J.已知普朗克常量为6.63×10－34 J·s，真空中的光速为3.00×108 m·s－1.能使锌产生光电效应的单色光的最低频率约为A.1×1014 Hz B.8×1014 HzC.2×1015 Hz D.8×1015 Hz
解析 设单色光的最低频率为ν0，由Ek＝hν－W0知
例3 (2019·北京卷·19)光电管是一种利用光照射产生电流的装置，当入射光照在管中金属板上时，可能形成光电流.表中给出了6次实验的结果.
由表中数据得出的论断中不正确的是A.两组实验采用了不同频率的 入射光B.两组实验所用的金属板材质 不同C.若入射光子的能量为5.0 eV， 逸出光电子的最大动能为1.9 eVD.若入射光子的能量为5.0 eV， 相对光强越强，光电流越大
解析 由于光子的能量ε＝hν，又入射光子的能量不同，故入射光子的频率不同，A项正确；由爱因斯坦光电效应方程可得hν＝W0＋Ek，可求出两组实验的逸出功均为3.1 eV，故两组实验所用的金属板材质相同，B项错误；由hν＝W0＋Ek，逸出功W0＝3.1 eV可知，若入射光子能量为5.0 eV，则逸出光电子的最大动能为1.9 eV，C项正确；相对光强越强，单位时间内射出的光子数越多，单位时间内逸出的光电子数越多，形成的光电流越大，故D项正确.
1.(2020·山东青岛市高三二模)图2甲为某实验小组探究光电效应规律的实验装置，使用a、b、c三束单色光在同一光电管中实验，得到光电流与对应电压之间的关系图像如图乙所示，下列说法正确的是A.a光频率最大，c光频率最小B.a光与c光为同种色光，但a光的光照 强度大C.a光波长小于b光波长D.a光与c光照射同一金属，逸出光电子 的初动能都相等
解析 根据爱因斯坦光电效应方程Ek＝hν－W0和动能定理eUc＝Ek可得eUc＝hν－W0，入射光的频率越高，对应的遏止电压Uc越大，分析题图乙可知a、c光的遏止电压比b光的遏止电压小，则a、c光的频率小于b光的频率，故A错误；
分析题图乙可知，a光与c光的遏止电压相等，则a光与c光的频率相等，所以a光与c光为同种色光，但a光的饱和光电流大，知a光的光照强度大于c光的光照强度，故B正确；
由于a光的频率小于b光的频率，根据频率和波长的关系c＝λf可知，a光的波长大于b光的波长，故C错误；
a光与c光的频率相等，根据爱因斯坦光电效应方程Ek＝hν－W0可知，a光与c光照射同一金属，a光产生的光电子的最大初动能等于c光产生的光电子的最大初动能，但并不是逸出光电子的初动能都相等，故D错误.
2.(2020·山东济宁市兖州区3月网络模拟)用频率为ν0的单色光照射某金属表面时，产生的光电子的最大初动能为Ekm，已知普朗克常量为h，光速为c，要使此金属发生光电效应，所用入射光的波长应不大于
解析 用频率为ν0的光照射某种金属时会发生光电效应，且光电子最大初动能为Ekm，根据光电效应方程：Ekm＝hν0－W0
3.从1907年起，美国物理学家密立根就开始以精湛的技术测量光电效应中几个重要的物理量.他通过如图3甲所示的实验装置测量某金属的遏止电压Uc与入射光频率ν，作出图乙所示的Uc－ν图像，由此算出普朗克常量h，并与普朗克根据黑体辐射测出的h相比较，以检验爱因斯坦光电效应方程的正确性.已知电子的电荷量为e，则下列普朗克常量h的表达式正确的是
解析 根据爱因斯坦光电效应方程Ek＝hν－W0及动能定理eUc＝Ek，
高考题型2 氢原子光谱 原子结构
1.玻尔理论的三条假设
2.解决氢原子能级跃迁问题的三点技巧(1)原子跃迁时，所吸收或辐射的光子能量只能等于两能级的能量差.(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)一个氢原子跃迁发出的可能光谱线条数最多为(n－1)，而一群氢原子跃迁发出的可能光谱线条数可用N＝ 求解.
例4 (2019·全国卷Ⅰ·14)氢原子能级示意图如图4所示.光子能量在1.63 eV～3.10 eV的光为可见光.要使处于基态(n＝1)的氢原子被激发后可辐射出可见光光子，最少应给氢原子提供的能量为 eV eV eV
解析 因为可见光光子的能量范围是1.63 eV～3.10 eV，所以处于基态的氢原子至少要被激发到n＝3能级，要给氢原子提供的能量最少为E＝(－1.51＋13.60) eV＝12.09 eV，故选项A正确.
例5 (2020·北京卷·2)氢原子能级示意如图5.现有大量氢原子处于n＝3能级上，下列说法正确的是A.这些原子跃迁过程中最多可辐射出2种频率 的光子B.从n＝3能级跃迁到n＝1能级比跃迁到n＝2 能级辐射的光子频率低C.从n＝3能级跃迁到n＝4能级需吸收0.66 eV的能量D.n＝3能级的氢原子电离至少需要吸收13.6 eV的能量
解析 这些原子跃迁过程中最多可辐射出C＝3种频率的光子，故A错误；从n＝3能级跃迁到n＝1能级比跃迁到n＝2能级辐射的光子能量大，辐射的光子频率高，故B错误；
从n＝3能级跃迁到n＝4能级需吸收的能量为E＝－0.85 eV－(－1.51 eV)＝0.66 eV，故C正确；n＝3能级的氢原子电离至少需要吸收1.51 eV的能量，故D错误.
4.(2020·湘赣皖十五校高三第一次联考)为了做好疫情防控工作，小区物业利用红外测温仪对出入人员进行体温检测.红外测温仪的原理是：被测物体辐射的光线只有红外线可被捕捉，并转变成电信号.图6为氢原子能级示意图，已知红外线单个光子能量的最大值为1.62 eV，要使氢原子辐射出的光子可被红外测温仪捕捉，最少应给处于n＝2激发态的氢原子提供的能量为 eV eV eV eV
解析 若提供的能量为10.20 eV，处于n＝2能级的氢原子会发生电离，不会辐射光子，选项A错误；处于n＝2能级的原子不能吸收2.89 eV的能量，选项B错误；
处于n＝2能级的氢原子能吸收2.55 eV的能量而跃迁到n＝4的能级，然后向低能级跃迁时辐射光子，其中从n＝4到n＝3的跃迁辐射出的光子的能量小于1.62 eV，可被红外测温仪捕捉，选项C正确；处于n＝2能级的氢原子能吸收1.89 eV的能量而跃迁到n＝3的能级，从n＝3向低能级跃迁时辐射光子的能量均大于1.62 eV，不能被红外测温仪捕捉，选项D错误.
5.(2020·山东枣庄市高三二模)氢原子的能级图如图7所示.用氢原子从n＝4能级跃迁到n＝1能级辐射的光照射逸出功为6.34 eV的金属铂，下列说法正确的是A.产生的光电子的最大初动能为6.41 eVB.产生的光电子的最大初动能为12.75 eVC.氢原子从n＝2能级向n＝1能级跃迁时辐射的光 不能使金属铂发生光电效应D.氢原子从n＝6能级向n＝2能级跃迁时辐射的光 也能使金属铂发生光电效应
氢原子从n＝2能级向n＝1能级跃迁时辐射的光子能量为10.2 eV，能使金属铂发生光电效应，故C错误；氢原子从n＝6能级向n＝2能级跃迁时辐射的光子能量小于金属铂的逸出功，故不能发生光电效应，故D错误.
解析 从n＝4能级跃迁到n＝1能级辐射的光子能量为13.6 eV－0.85 eV＝12.75 eV，产生的光电子的最大初动能为Ek＝hν－W0＝12.75 eV－6.34 eV＝6.41 eV，故A正确，B错误；
高考题型3 核反应与核能
1.核衰变问题(1)核衰变规律：m＝ m0，N＝ N0.(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，故可以先由质量数改变确定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，根据质量数和电荷数守恒列方程组求解.
2.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(J).(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全部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.
解析 发生核反应前后满足质量数守恒、电荷数守恒，则可判断X的质量数与Y的质量数相等，X的电荷数比Y的电荷数多1，A正确，B错误.
例7 (多选)(2019·天津卷·6)如图8，我国核聚变反应研究大科学装置“人造太阳”2018年获得重大突破，等离子体中心电子温度首次达到1亿摄氏度，为人类开发利用核聚变能源奠定了重要的技术基础.下列关于核聚变的说法正确的是A.核聚变比核裂变更为安全、清洁B.任何两个原子核都可以发生聚变C.两个轻核结合成质量较大的核，总质量 较聚变前增加D.两个轻核结合成质量较大的核，核子的 比结合能增加
解析 与核裂变相比，轻核聚变更为安全、清洁，A正确；自然界中最容易发生的聚变反应是氢的同位素氘与氚的聚变，不是任意两个原子核都能发生核聚变，B错误；
两个轻核发生聚变结合成质量较大的核时，比结合能增加，总质量较聚变前减少，C错误，D正确.
解析 该反应属于核裂变，选项A错误；由在核反应方程中电荷数守恒，可得Z为36，选项B错误；
根据爱因斯坦质能方程释放的核能为Δmc2，选项D正确.
7.(2020·湖南3月模拟)原子核的平均结合能与质量数之间的关系图线如图9所示.下列说法正确的是
重核裂变时，质量亏损，释放能量，故D错误.
解析 根据核反应方程中质量数守恒有A＝210－4＝206，则X的中子数为206－82＝124，故A错误；该核反应放出α粒子且反应物只有一个，是α衰变，故B错误；γ射线的穿透本领很强，α射线的电离作用很强，故C错误；
1.(多选)(2020·全国卷Ⅰ·19)下列核反应方程中，X1、X2、X3、X4代表α粒子的有
2.(2020·黑龙江哈尔滨师大附中三校第二次联考)随着科学技术的日益进步，人们对原子及原子核的认识越来越深刻，下列有关原子及原子核的说法正确的是A.α粒子散射实验揭示了原子核具有复杂结构B.天然放射性元素在升高温度后它的半衰期会缩短C.放射性同位素发出的γ射线能进行金属探伤D.居里夫人通过α粒子轰击铝原子核，首次发现了中子
解析 卢瑟福的α粒子散射实验揭示了原子具有核式结构，天然放射现象揭示了原子核具有复杂的结构，故A错误；半衰期的大小与温度无关，改变天然放射性元素的温度，不会改变元素的半衰期，故B错误；放射性同位素发出的γ射线能进行金属探伤，故C正确；查德威克在α粒子轰击铍核实验中发现了中子，故D错误.
A.8 MeV B.16 MeV C.26 MeV D.52 MeV
解析 核反应质量亏损Δm＝4×1.007 8 u－4.002 6 u＝0.028 6 u，释放的能量ΔE＝0.028 6×931 MeV≈26.6 MeV，选项C正确.
4.(2020·山东潍坊市二模)如图1所示，分别用频率为ν、2ν的光照射某光电管，对应的遏止电压之比为1∶3，普朗克常量用h表示，则A.用频率为 ν的光照射该光电管时有光电子逸出B.该光电管的逸出功为 hνC.用频率为2ν的光照射时逸出光电子的初动 能一定大D.加正向电压时，用频率为2ν的光照射时饱 和光电流一定大
解析 由题意知，eUc＝hν－W0,3eUc＝2hν－W0
不能发生光电效应，无光电子逸出，A选项错误，B选项正确；用频率为2ν的光照射时，光电子的最大初动能比用频率为ν的光照射时大，但并不是每个光电子的初动能都大，C选项错误；饱和光电流与光的强度有关，因为不知光的强度关系，故D选项错误.
5.(2020·广东广州市一模)某次光电效应实验，得到光电子最大初动能Ek与入射光频率ν的关系如图2所示.普朗克常量、金属材料的逸出功分别为
解析 根据Ek＝hν－W0得纵轴截距的绝对值等于该金属的逸出功，即W0＝b，图线的斜率k＝ ＝h，故A正确，B、C、D错误.
6.(2020·河北唐山市高三第一次模拟)花岗岩、大理石等装修材料中都不同程度地含有放射性元素，下列有关放射性的说法正确的是
B.氡的半衰期为3.8天，4个氡原子核经过7.6天后只剩下1个氡原子核C.α射线与γ射线都是电磁波，α射线穿透本领远比γ射线弱D.放射性元素发生β衰变时所释放的电子是原子核内的中子转化为质子 时产生的
半衰期是对大量原子核的衰变的统计规律，对于少量原子核是不成立的，故B错误；α射线是氦核流，γ射线的实质是电磁波，γ射线的穿透本领比较强，故C错误；β衰变时，原子核中的一个中子转变为一个质子和一个电子，电子被释放出来，故D正确.
7.(多选)(2020·北京市延庆区3月模拟)下面列出的是一些核反应方程，针对核反应方程下列说法正确的是
A.核反应方程①是重核裂变，X是α粒子B.核反应方程②是轻核聚变，Y是中子C.核反应方程③是太阳内部发生的核聚变的一种，K是中子D.核反应方程④是衰变方程，M是中子
解析 ①不是重核裂变方程，是典型的衰变方程，故A错误；
④不是衰变方程，是核裂变方程，故D错误.
8.(2020·河北石家庄市高三下学期教学质量检测)氢原子的能级图如图3所示，下列说法正确的是A.氢原子从高能级向低能级跃迁时吸收光子B.处于n＝2能级的氢原子可以吸收能量为2 eV 的光子C.一个氢原子从n＝4能级向基态跃迁时，可发出 6种不同频率的光子D.处于n＝1能级的氢原子可以吸收能量为14 eV的光子
解析 氢原子从高能级向低能级跃迁时放出光子，A选项错误.氢原子在向高能级跃迁时只吸收能级差值的能量，B选项错误.
一个氢原子从n＝4能级向基态跃迁时，最多可发出3种不同频率的光子，大量氢原子从n＝4能级向基态跃迁可发出6种不同频率光子，C选项错误.处于n＝1能级的氢原子，可以吸收14 eV的光子而发生电离，D选项正确.
9.(2020·安徽淮北市一模)图4甲为研究光电效应的电路图，当用频率为ν的光照射金属阴极K时，通过调节光电管两端电压U，测量对应的光电流I，绘制了如图乙所示的I－U图像.已知电子所带电荷量为e，图像中遏止电压Uc、饱和光电流Im及入射光的频率ν、普朗克常量h均为已知量.下列说法正确的是A.光电子的最大初动能为hν－eUcB.阴极金属的逸出功为eUcC.若增大原入射光的强度，则Uc和Im 均会变化D.阴极金属的截止频率为
解析 光电子的最大初动能为Ek＝eUc，选项A错误；根据光电效应方程：Ek＝hν－W0＝eUc，则阴极金属的逸出功为W0＝hν－eUc，选项B错误；
若增大原入射光的强度，则最大初动能不变，遏止电压Uc不变，但是饱和光电流Im会变化，选项C错误；
10.(多选)(2020·山东滨州市高三三模)如图5所示为研究光电效应的实验装置，接线柱O固定在滑动变阻器电阻丝ab的中点，初始时，滑动触头P位于滑动变阻器的中点位置.现用一束单色光照射光电管阴极，电流表有示数.下列说法正确的是A.滑动触头P向b端移动，电流表示数可能先变大后不变B.滑动触头P向a端移动，电流表示数不变C.若滑动触头P不动，仅增大入射光的强度，电流表的 示数变大D.若滑动触头P不动，仅增大入射光的强度，电流表的 示数不变
解析 滑动触头P向b端移动时，光电管所加电压为正向电压且逐渐变大，则光电流逐渐变大，当达到饱和光电流时保持不变，则电流表示数可能先变大后不变，选项A正确；滑动触头P向a端移动，光电管所加的是反向电压且逐渐变大，则光电流逐渐减小，即电流表示数逐渐减小，
若滑动触头P不动，仅增大入射光的强度，则单位时间逸出的光电子数增加，则光电流变大，即电流表的示数变大，选项C正确，D错误.
12.(2020·辽宁葫芦岛市高三第一次模拟)如图6所示，大量氢原子从n＝4能级跃迁到n＝2能级，辐射出的光照射下列三种金属，电子电荷量e＝1.6×10－19C，普朗克常量h＝6.30×10－34J·s.下列判断正确的是
A.仅钾能产生光电子 B.钾、钙能产生光电子C.都能产生光电子 D.都不能产生光电子
解析 大量氢原子从n＝4能级跃迁到n＝2能级可发出3种不同频率的光子，辐射出的光子能量分别为：从n＝4能级跃迁到n＝2能级其能量为E1＝－0.85 eV－(－3.4)eV＝2.55 eV，
从n＝4能级跃迁到n＝3能级其能量为E2＝－0.85 eV－(－1.51)eV＝0.66 eV从n＝3能级跃迁到n＝2能级其能量为E3＝－1.51 eV－(－3.4)eV＝1.89 eV，
由逸出功与极限频率的关系W0＝hνc可知，
则仅钾能发生光电效应即产生光电子，故A正确，B、C、D错误.
13.(多选)一群处于n＝4能级的氢原子，向低能级跃迁过程中能发出6种不同频率的光，将这些光分别照射到图7甲所示的电路中阴极K的金属上，只能测得3条电流随电压变化的图像，如图乙所示，已知氢原子的能级图如图丙所示，则下列推断正确的是
A.图乙中的c光光子是氢原子由n＝4能级 向基态跃迁发出的B.图乙中的b光光子能量为12.09 eVC.能量为1 eV的光子能使处于n＝4能级的 氢原子电离D.阴极金属的逸出功可能为W0＝6.75 eV
解析 由题意可知，6种光子中，只有3种能使阴极发生光电效应，由题图乙可知a光的频率最大，c光的频率最小，故a光光子是氢原子由n＝4能级向基态跃迁的产物，b光光子是氢原子由n＝3能级向基态跃迁的产物，c光光子是氢原子由n＝2能级向基态跃迁的产物，故b光光子能量Eb＝－1.51 eV－(－13.6 eV)＝12.09 eV，A错误，B正确；
处于n＝4能级的氢原子电离至少需要吸收0.85 eV的能量，故能量为1 eV的光子能使处于n＝4能级的氢原子电离，C正确；c光子的频率最小，则跃迁产生c光子的能级差Ec＝－3.4 eV－(－13.6 eV)＝10.2 eV，根据爱因斯坦光电效应方程Ek＝hν－W0，要想发生光电效应，需满足W0
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高考题型1 光电效应 波粒二象性
1.光电效应规律(1)每种金属都有一个极限频率，入射光的频率必须大于或等于这个极限频率才能产生光电效应.(2)光电子的最大初动能与入射光的强度无关，只随入射光频率的增大而增大.(3)当入射光的频率大于极限频率时，饱和光电流的大小与入射光的强度成正比.(4)光电效应的发生几乎是瞬时的，一般不超过10－9 s.
2.两条对应关系(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→光子数目多→发射光电子多→光电流大.3.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.
4.光电效应的四类图像分析
例1 (多选)(2019·海南卷·7)对于钠和钙两种金属，其遏止电压Uc与入射光频率ν的关系如图1所示.用h、e分别表示普朗克常量和电子电荷量，则A.钠的逸出功小于钙的逸出功B.图中直线的斜率为C.在得到这两条直线时，必须保证入射光的光强相同D.若这两种金属产生的光电子具有相同的最大初动能， 则照射到钠的光频率较高
在得到这两条直线时，与入射光的光强无关，选项C错误；根据Ek＝hν－W0，若这两种金属产生的光电子具有相同的最大初动能，则照射到钠的光频率较低，选项D错误.
例2 (2018·全国卷Ⅱ·17)用波长为300 nm的光照射锌板，电子逸出锌板表面的最大初动能为1.28×10－19 J.已知普朗克常量为6.63×10－34 J·s，真空中的光速为3.00×108 m·s－1.能使锌产生光电效应的单色光的最低频率约为A.1×1014 Hz B.8×1014 HzC.2×1015 Hz D.8×1015 Hz
解析 设单色光的最低频率为ν0，由Ek＝hν－W0知
例3 (2019·北京卷·19)光电管是一种利用光照射产生电流的装置，当入射光照在管中金属板上时，可能形成光电流.表中给出了6次实验的结果.
由表中数据得出的论断中不正确的是A.两组实验采用了不同频率的 入射光B.两组实验所用的金属板材质 不同C.若入射光子的能量为5.0 eV， 逸出光电子的最大动能为1.9 eVD.若入射光子的能量为5.0 eV， 相对光强越强，光电流越大
解析 由于光子的能量ε＝hν，又入射光子的能量不同，故入射光子的频率不同，A项正确；由爱因斯坦光电效应方程可得hν＝W0＋Ek，可求出两组实验的逸出功均为3.1 eV，故两组实验所用的金属板材质相同，B项错误；由hν＝W0＋Ek，逸出功W0＝3.1 eV可知，若入射光子能量为5.0 eV，则逸出光电子的最大动能为1.9 eV，C项正确；相对光强越强，单位时间内射出的光子数越多，单位时间内逸出的光电子数越多，形成的光电流越大，故D项正确.
1.(2020·山东青岛市高三二模)图2甲为某实验小组探究光电效应规律的实验装置，使用a、b、c三束单色光在同一光电管中实验，得到光电流与对应电压之间的关系图像如图乙所示，下列说法正确的是A.a光频率最大，c光频率最小B.a光与c光为同种色光，但a光的光照 强度大C.a光波长小于b光波长D.a光与c光照射同一金属，逸出光电子 的初动能都相等
解析 根据爱因斯坦光电效应方程Ek＝hν－W0和动能定理eUc＝Ek可得eUc＝hν－W0，入射光的频率越高，对应的遏止电压Uc越大，分析题图乙可知a、c光的遏止电压比b光的遏止电压小，则a、c光的频率小于b光的频率，故A错误；
分析题图乙可知，a光与c光的遏止电压相等，则a光与c光的频率相等，所以a光与c光为同种色光，但a光的饱和光电流大，知a光的光照强度大于c光的光照强度，故B正确；
由于a光的频率小于b光的频率，根据频率和波长的关系c＝λf可知，a光的波长大于b光的波长，故C错误；
a光与c光的频率相等，根据爱因斯坦光电效应方程Ek＝hν－W0可知，a光与c光照射同一金属，a光产生的光电子的最大初动能等于c光产生的光电子的最大初动能，但并不是逸出光电子的初动能都相等，故D错误.
2.(2020·山东济宁市兖州区3月网络模拟)用频率为ν0的单色光照射某金属表面时，产生的光电子的最大初动能为Ekm，已知普朗克常量为h，光速为c，要使此金属发生光电效应，所用入射光的波长应不大于
解析 用频率为ν0的光照射某种金属时会发生光电效应，且光电子最大初动能为Ekm，根据光电效应方程：Ekm＝hν0－W0
3.从1907年起，美国物理学家密立根就开始以精湛的技术测量光电效应中几个重要的物理量.他通过如图3甲所示的实验装置测量某金属的遏止电压Uc与入射光频率ν，作出图乙所示的Uc－ν图像，由此算出普朗克常量h，并与普朗克根据黑体辐射测出的h相比较，以检验爱因斯坦光电效应方程的正确性.已知电子的电荷量为e，则下列普朗克常量h的表达式正确的是
解析 根据爱因斯坦光电效应方程Ek＝hν－W0及动能定理eUc＝Ek，
高考题型2 氢原子光谱 原子结构
1.玻尔理论的三条假设
2.解决氢原子能级跃迁问题的三点技巧(1)原子跃迁时，所吸收或辐射的光子能量只能等于两能级的能量差.(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)一个氢原子跃迁发出的可能光谱线条数最多为(n－1)，而一群氢原子跃迁发出的可能光谱线条数可用N＝ 求解.
例4 (2019·全国卷Ⅰ·14)氢原子能级示意图如图4所示.光子能量在1.63 eV～3.10 eV的光为可见光.要使处于基态(n＝1)的氢原子被激发后可辐射出可见光光子，最少应给氢原子提供的能量为 eV eV eV
解析 因为可见光光子的能量范围是1.63 eV～3.10 eV，所以处于基态的氢原子至少要被激发到n＝3能级，要给氢原子提供的能量最少为E＝(－1.51＋13.60) eV＝12.09 eV，故选项A正确.
例5 (2020·北京卷·2)氢原子能级示意如图5.现有大量氢原子处于n＝3能级上，下列说法正确的是A.这些原子跃迁过程中最多可辐射出2种频率 的光子B.从n＝3能级跃迁到n＝1能级比跃迁到n＝2 能级辐射的光子频率低C.从n＝3能级跃迁到n＝4能级需吸收0.66 eV的能量D.n＝3能级的氢原子电离至少需要吸收13.6 eV的能量
解析 这些原子跃迁过程中最多可辐射出C＝3种频率的光子，故A错误；从n＝3能级跃迁到n＝1能级比跃迁到n＝2能级辐射的光子能量大，辐射的光子频率高，故B错误；
从n＝3能级跃迁到n＝4能级需吸收的能量为E＝－0.85 eV－(－1.51 eV)＝0.66 eV，故C正确；n＝3能级的氢原子电离至少需要吸收1.51 eV的能量，故D错误.
4.(2020·湘赣皖十五校高三第一次联考)为了做好疫情防控工作，小区物业利用红外测温仪对出入人员进行体温检测.红外测温仪的原理是：被测物体辐射的光线只有红外线可被捕捉，并转变成电信号.图6为氢原子能级示意图，已知红外线单个光子能量的最大值为1.62 eV，要使氢原子辐射出的光子可被红外测温仪捕捉，最少应给处于n＝2激发态的氢原子提供的能量为 eV eV eV eV
解析 若提供的能量为10.20 eV，处于n＝2能级的氢原子会发生电离，不会辐射光子，选项A错误；处于n＝2能级的原子不能吸收2.89 eV的能量，选项B错误；
处于n＝2能级的氢原子能吸收2.55 eV的能量而跃迁到n＝4的能级，然后向低能级跃迁时辐射光子，其中从n＝4到n＝3的跃迁辐射出的光子的能量小于1.62 eV，可被红外测温仪捕捉，选项C正确；处于n＝2能级的氢原子能吸收1.89 eV的能量而跃迁到n＝3的能级，从n＝3向低能级跃迁时辐射光子的能量均大于1.62 eV，不能被红外测温仪捕捉，选项D错误.
5.(2020·山东枣庄市高三二模)氢原子的能级图如图7所示.用氢原子从n＝4能级跃迁到n＝1能级辐射的光照射逸出功为6.34 eV的金属铂，下列说法正确的是A.产生的光电子的最大初动能为6.41 eVB.产生的光电子的最大初动能为12.75 eVC.氢原子从n＝2能级向n＝1能级跃迁时辐射的光 不能使金属铂发生光电效应D.氢原子从n＝6能级向n＝2能级跃迁时辐射的光 也能使金属铂发生光电效应
氢原子从n＝2能级向n＝1能级跃迁时辐射的光子能量为10.2 eV，能使金属铂发生光电效应，故C错误；氢原子从n＝6能级向n＝2能级跃迁时辐射的光子能量小于金属铂的逸出功，故不能发生光电效应，故D错误.
解析 从n＝4能级跃迁到n＝1能级辐射的光子能量为13.6 eV－0.85 eV＝12.75 eV，产生的光电子的最大初动能为Ek＝hν－W0＝12.75 eV－6.34 eV＝6.41 eV，故A正确，B错误；
高考题型3 核反应与核能
1.核衰变问题(1)核衰变规律：m＝ m0，N＝ N0.(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，故可以先由质量数改变确定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，根据质量数和电荷数守恒列方程组求解.
2.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(J).(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全部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.
解析 发生核反应前后满足质量数守恒、电荷数守恒，则可判断X的质量数与Y的质量数相等，X的电荷数比Y的电荷数多1，A正确，B错误.
例7 (多选)(2019·天津卷·6)如图8，我国核聚变反应研究大科学装置“人造太阳”2018年获得重大突破，等离子体中心电子温度首次达到1亿摄氏度，为人类开发利用核聚变能源奠定了重要的技术基础.下列关于核聚变的说法正确的是A.核聚变比核裂变更为安全、清洁B.任何两个原子核都可以发生聚变C.两个轻核结合成质量较大的核，总质量 较聚变前增加D.两个轻核结合成质量较大的核，核子的 比结合能增加
解析 与核裂变相比，轻核聚变更为安全、清洁，A正确；自然界中最容易发生的聚变反应是氢的同位素氘与氚的聚变，不是任意两个原子核都能发生核聚变，B错误；
两个轻核发生聚变结合成质量较大的核时，比结合能增加，总质量较聚变前减少，C错误，D正确.
解析 该反应属于核裂变，选项A错误；由在核反应方程中电荷数守恒，可得Z为36，选项B错误；
根据爱因斯坦质能方程释放的核能为Δmc2，选项D正确.
7.(2020·湖南3月模拟)原子核的平均结合能与质量数之间的关系图线如图9所示.下列说法正确的是
重核裂变时，质量亏损，释放能量，故D错误.
解析 根据核反应方程中质量数守恒有A＝210－4＝206，则X的中子数为206－82＝124，故A错误；该核反应放出α粒子且反应物只有一个，是α衰变，故B错误；γ射线的穿透本领很强，α射线的电离作用很强，故C错误；
1.(多选)(2020·全国卷Ⅰ·19)下列核反应方程中，X1、X2、X3、X4代表α粒子的有
2.(2020·黑龙江哈尔滨师大附中三校第二次联考)随着科学技术的日益进步，人们对原子及原子核的认识越来越深刻，下列有关原子及原子核的说法正确的是A.α粒子散射实验揭示了原子核具有复杂结构B.天然放射性元素在升高温度后它的半衰期会缩短C.放射性同位素发出的γ射线能进行金属探伤D.居里夫人通过α粒子轰击铝原子核，首次发现了中子
解析 卢瑟福的α粒子散射实验揭示了原子具有核式结构，天然放射现象揭示了原子核具有复杂的结构，故A错误；半衰期的大小与温度无关，改变天然放射性元素的温度，不会改变元素的半衰期，故B错误；放射性同位素发出的γ射线能进行金属探伤，故C正确；查德威克在α粒子轰击铍核实验中发现了中子，故D错误.
A.8 MeV B.16 MeV C.26 MeV D.52 MeV
解析 核反应质量亏损Δm＝4×1.007 8 u－4.002 6 u＝0.028 6 u，释放的能量ΔE＝0.028 6×931 MeV≈26.6 MeV，选项C正确.
4.(2020·山东潍坊市二模)如图1所示，分别用频率为ν、2ν的光照射某光电管，对应的遏止电压之比为1∶3，普朗克常量用h表示，则A.用频率为 ν的光照射该光电管时有光电子逸出B.该光电管的逸出功为 hνC.用频率为2ν的光照射时逸出光电子的初动 能一定大D.加正向电压时，用频率为2ν的光照射时饱 和光电流一定大
解析 由题意知，eUc＝hν－W0,3eUc＝2hν－W0
不能发生光电效应，无光电子逸出，A选项错误，B选项正确；用频率为2ν的光照射时，光电子的最大初动能比用频率为ν的光照射时大，但并不是每个光电子的初动能都大，C选项错误；饱和光电流与光的强度有关，因为不知光的强度关系，故D选项错误.
5.(2020·广东广州市一模)某次光电效应实验，得到光电子最大初动能Ek与入射光频率ν的关系如图2所示.普朗克常量、金属材料的逸出功分别为
解析 根据Ek＝hν－W0得纵轴截距的绝对值等于该金属的逸出功，即W0＝b，图线的斜率k＝ ＝h，故A正确，B、C、D错误.
6.(2020·河北唐山市高三第一次模拟)花岗岩、大理石等装修材料中都不同程度地含有放射性元素，下列有关放射性的说法正确的是
B.氡的半衰期为3.8天，4个氡原子核经过7.6天后只剩下1个氡原子核C.α射线与γ射线都是电磁波，α射线穿透本领远比γ射线弱D.放射性元素发生β衰变时所释放的电子是原子核内的中子转化为质子 时产生的
半衰期是对大量原子核的衰变的统计规律，对于少量原子核是不成立的，故B错误；α射线是氦核流，γ射线的实质是电磁波，γ射线的穿透本领比较强，故C错误；β衰变时，原子核中的一个中子转变为一个质子和一个电子，电子被释放出来，故D正确.
7.(多选)(2020·北京市延庆区3月模拟)下面列出的是一些核反应方程，针对核反应方程下列说法正确的是
A.核反应方程①是重核裂变，X是α粒子B.核反应方程②是轻核聚变，Y是中子C.核反应方程③是太阳内部发生的核聚变的一种，K是中子D.核反应方程④是衰变方程，M是中子
解析 ①不是重核裂变方程，是典型的衰变方程，故A错误；
④不是衰变方程，是核裂变方程，故D错误.
8.(2020·河北石家庄市高三下学期教学质量检测)氢原子的能级图如图3所示，下列说法正确的是A.氢原子从高能级向低能级跃迁时吸收光子B.处于n＝2能级的氢原子可以吸收能量为2 eV 的光子C.一个氢原子从n＝4能级向基态跃迁时，可发出 6种不同频率的光子D.处于n＝1能级的氢原子可以吸收能量为14 eV的光子
解析 氢原子从高能级向低能级跃迁时放出光子，A选项错误.氢原子在向高能级跃迁时只吸收能级差值的能量，B选项错误.
一个氢原子从n＝4能级向基态跃迁时，最多可发出3种不同频率的光子，大量氢原子从n＝4能级向基态跃迁可发出6种不同频率光子，C选项错误.处于n＝1能级的氢原子，可以吸收14 eV的光子而发生电离，D选项正确.
9.(2020·安徽淮北市一模)图4甲为研究光电效应的电路图，当用频率为ν的光照射金属阴极K时，通过调节光电管两端电压U，测量对应的光电流I，绘制了如图乙所示的I－U图像.已知电子所带电荷量为e，图像中遏止电压Uc、饱和光电流Im及入射光的频率ν、普朗克常量h均为已知量.下列说法正确的是A.光电子的最大初动能为hν－eUcB.阴极金属的逸出功为eUcC.若增大原入射光的强度，则Uc和Im 均会变化D.阴极金属的截止频率为
解析 光电子的最大初动能为Ek＝eUc，选项A错误；根据光电效应方程：Ek＝hν－W0＝eUc，则阴极金属的逸出功为W0＝hν－eUc，选项B错误；
若增大原入射光的强度，则最大初动能不变，遏止电压Uc不变，但是饱和光电流Im会变化，选项C错误；
10.(多选)(2020·山东滨州市高三三模)如图5所示为研究光电效应的实验装置，接线柱O固定在滑动变阻器电阻丝ab的中点，初始时，滑动触头P位于滑动变阻器的中点位置.现用一束单色光照射光电管阴极，电流表有示数.下列说法正确的是A.滑动触头P向b端移动，电流表示数可能先变大后不变B.滑动触头P向a端移动，电流表示数不变C.若滑动触头P不动，仅增大入射光的强度，电流表的 示数变大D.若滑动触头P不动，仅增大入射光的强度，电流表的 示数不变
解析 滑动触头P向b端移动时，光电管所加电压为正向电压且逐渐变大，则光电流逐渐变大，当达到饱和光电流时保持不变，则电流表示数可能先变大后不变，选项A正确；滑动触头P向a端移动，光电管所加的是反向电压且逐渐变大，则光电流逐渐减小，即电流表示数逐渐减小，
若滑动触头P不动，仅增大入射光的强度，则单位时间逸出的光电子数增加，则光电流变大，即电流表的示数变大，选项C正确，D错误.
12.(2020·辽宁葫芦岛市高三第一次模拟)如图6所示，大量氢原子从n＝4能级跃迁到n＝2能级，辐射出的光照射下列三种金属，电子电荷量e＝1.6×10－19C，普朗克常量h＝6.30×10－34J·s.下列判断正确的是
A.仅钾能产生光电子 B.钾、钙能产生光电子C.都能产生光电子 D.都不能产生光电子
解析 大量氢原子从n＝4能级跃迁到n＝2能级可发出3种不同频率的光子，辐射出的光子能量分别为：从n＝4能级跃迁到n＝2能级其能量为E1＝－0.85 eV－(－3.4)eV＝2.55 eV，
从n＝4能级跃迁到n＝3能级其能量为E2＝－0.85 eV－(－1.51)eV＝0.66 eV从n＝3能级跃迁到n＝2能级其能量为E3＝－1.51 eV－(－3.4)eV＝1.89 eV，
由逸出功与极限频率的关系W0＝hνc可知，
则仅钾能发生光电效应即产生光电子，故A正确，B、C、D错误.
13.(多选)一群处于n＝4能级的氢原子，向低能级跃迁过程中能发出6种不同频率的光，将这些光分别照射到图7甲所示的电路中阴极K的金属上，只能测得3条电流随电压变化的图像，如图乙所示，已知氢原子的能级图如图丙所示，则下列推断正确的是
A.图乙中的c光光子是氢原子由n＝4能级 向基态跃迁发出的B.图乙中的b光光子能量为12.09 eVC.能量为1 eV的光子能使处于n＝4能级的 氢原子电离D.阴极金属的逸出功可能为W0＝6.75 eV
解析 由题意可知，6种光子中，只有3种能使阴极发生光电效应，由题图乙可知a光的频率最大，c光的频率最小，故a光光子是氢原子由n＝4能级向基态跃迁的产物，b光光子是氢原子由n＝3能级向基态跃迁的产物，c光光子是氢原子由n＝2能级向基态跃迁的产物，故b光光子能量Eb＝－1.51 eV－(－13.6 eV)＝12.09 eV，A错误，B正确；
处于n＝4能级的氢原子电离至少需要吸收0.85 eV的能量，故能量为1 eV的光子能使处于n＝4能级的氢原子电离，C正确；c光子的频率最小，则跃迁产生c光子的能级差Ec＝－3.4 eV－(－13.6 eV)＝10.2 eV，根据爱因斯坦光电效应方程Ek＝hν－W0，要想发生光电效应，需满足W0
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