第一篇 专题五 第十四讲　近代物理-【高考二轮】新高考物理大二轮复习（课件+讲义+专练）

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光学　电磁波　近代物理
光子的能量　粒子的波动性
1.光子的能量ε＝hν2.粒子的波动性：实物粒子也具有波动性，每一个运动着的粒子都有一种波与它对应，其波长 p为运动粒子的动量，h为普朗克常量，这种波被称为德布罗意波，也叫物质波。
　(2023·吉林长春市东北师大附中模拟预测)物理学中有很多关于“通量”的概念，如磁通量、辐射通量等，其中辐射通量Φ表示单位时间内通过某一截面的辐射能，其单位为J/s，波长为λ的平行光垂直照射在面积为S的纸板上，已知该束光单位体积内的光子数为n，光速为c，普朗克常量为h，则该束光的辐射通量为
　(多选)(2023·浙江6月选考·15)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
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
3.光电效应的四类图像分析
　(2023·贵州毕节市二诊)某实验小组利用图甲探究光电效应的规律。在某次光电效应实验中，得到的遏止电压Uc与入射光的频率ν的关系如图乙所示。若该直线的斜率和横截距分别为k和ν0，电子电荷量的绝对值为e。则普朗克常量h和所用材料的逸出功W0分别为
由光电效应方程有Ekm＝hν－W0，
　(2023·江苏南京汉开书院模拟)如图所示为某学习小组的同学在研究光电效应现象时，通过实验数据描绘的光电流与光电管两端电压的关系图像，已知图线甲、乙所对应的光的频率分别为ν1、ν2，逸出的光电子的最大速度之比为2∶1，则下列说法正确的是A.ν1∶ν2＝4∶1B.甲光与乙光的波长之比为1∶4C.|U1|∶|U2|＝2∶1D.用乙光实验时，单位时间内从阴极表面逸出的光电子数较多
由于光电子的最大速度之比为2∶1，由Ekm＝可得最大初动能之比为4∶1，由爱因斯坦光电效应方程Ekm＝hν－W0可知，甲、乙两种光的频率
之比不等于4∶1，又由c＝λν可知，甲、乙两种光的波长之比不等于1∶4，故A、B错误；又因Ekm＝eUc，则遏止电压之比为|U1|∶|U2|＝4∶1，故C错误；由以上分析可知乙光的频率比甲光的频率小，又由图像可知乙的饱和光电流比甲的大，所以在单位时间内照射到阴极的光子数多，从阴极表面逸出的光电子数较多，故D正确。
(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)原子从某一能级电离时，所吸收的能量可以大于或等于这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
解决氢原子能级跃迁问题的三点技巧
　(2023·湖北卷·1)2022年10月，我国自主研发的“夸父一号”太阳探测卫星成功发射。该卫星搭载的莱曼阿尔法太阳望远镜可用于探测波长为121.6 nm的氢原子谱线(对应的光子能量为10.2 eV)。根据如图所示的氢原子能级图，可知此谱线来源于太阳中氢原子A.n＝2和n＝1能级之间的跃迁B.n＝3和n＝1能级之间的跃迁C.n＝3和n＝2能级之间的跃迁D.n＝4和n＝2能级之间的跃迁
由题图可知n＝2和n＝1能级之间的能量差值为ΔE＝E2－E1＝－3.4 eV－(－13.6 eV)＝10.2 eV，与探测器探测到的谱线能量相等，故可知此谱线来源于太阳中氢原子n＝2和n＝1能级之间的跃迁。故选A。
　(多选)(2023·浙江1月选考·15)氢原子从高能级向低能级跃迁时，会产生四种频率的可见光，其光谱如图甲所示。氢原子从能级6跃迁到能级2产生可见光Ⅰ，从能级3跃迁到能级2产生可见光Ⅱ。用同一双缝干涉装置研究两种光的干涉现象，得到如图乙和图丙所示的干涉条纹。用两种光分别照射如图丁所示的实验装置，都能产生光电效应。下列说法正确的是A.图甲中的Hα对应的是ⅠB.图乙中的干涉条纹对应的是ⅡC.Ⅰ的光子动量大于Ⅱ的光子动量D.P向a移动，电流表示数为零时Ⅰ　对应的电压表示数比Ⅱ的大
根据题意，氢原子发生能级跃迁时，由公式可得Em－En＝hν＝可知可见光Ⅰ的频率大，波长小，可见光Ⅱ的频率小，波长大。题图甲中的Hα对应的是可见光Ⅱ，故A错误；
干涉条纹间距Δx＝　　题图乙中条纹间距较小，则波长较小，对应的是可见光Ⅰ，故B错误；
根据题意，由公式可得光子动量为　　　可知Ⅰ的光子动量大于Ⅱ的光子动量，故C正确；根据光电效应方程及动能定理可得eUc＝hν－W0，可知频率越大，
遏止电压越大，则P向a移动，电流表示数为零时Ⅰ对应的电压表示数比Ⅱ的大，故D正确。
1.核衰变问题(1)半衰期： (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。(2)根据1 u(原子质量单位)相当于931.5 MeV的能量，用核反应质量亏损的原子质量单位数乘931.5 MeV，即ΔE＝Δm×931.5 (MeV)。3.核反应方程中电荷数守恒，质量数守恒，有质量亏损。
　(2023·山东泰安市统考二模)质量为m0的某放射性元素原子核发生衰变，经过时间t，该元素原子核剩余的质量为m，其 关系如图所示。该元素的半衰期约为A.41.5 d B.100 dC.141.5 d D.183 d
半衰期由原子本身的特点决定，与温度等外部因素无关，故D错误。
　 (2023·贵州铜仁市二模)原子核的比结合能是原子核稳定程度的量度，原子核的比结合能曲线如图所示，根据该曲线，下列说法正确的是A.原子核的结合能越大，原子核就越稳定
C.一个重原子核衰变成α粒子和另一原　子核，衰变产物的结合能之和一定　大于原来重核的结合能
原子核的比结合能越大，原子核就越稳定，A错误；
一个重原子核衰变成α粒子和另一原子核，衰变产物的结合能之和一定大于原来重核的结合能，C正确；
　(多选)(2022·湖南常德市模拟)在磁感应强度为B的匀强磁场中，一个静止的放射性　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　在与磁场垂直的平面内做圆周运动，其轨道半径为R。以m、q分别表示α粒子的质量和电荷量，生成的新核用Y表示。下面说法正确的是A.发生衰变后产生的α粒子与新核Y在　磁场中运动的轨迹正确的是图丙
由动量守恒可知，衰变后α粒子与新核Y运动方向相反，所以轨迹圆应外切，由圆周运动的半径R＝可知，α粒子半径大，由左手定则可知两粒子圆周运动方向相同，丁图正确，A错误；
1.(2023·江苏省苏锡常镇四市一模)波长为λ的光子与一静止电子发生正碰，测得反弹后的光子波长增大了Δλ，普朗克常量为h，不考虑相对论效应，碰后电子的动量为
2.(多选)(2023·渝琼辽名校联考)氢原子的能级示意图如图甲所示，现有大量处于n＝3能级的氢原子向低能级跃迁共发出三种光子(a、b、c)，用这三种光分别照射如图乙所示的实验装置，只有a、b两种光照射能引起电流计的指针偏转，其饱和电流与电压的变化关系如图丙所示。则下列说法正确的是A.实验装置中阴极材料的逸出功可能为1.80 eVB.a为氢原子从n＝3跃迁到n＝1能级释放的光子C.光电效应的实验中，b光的光照强度比a光的强D.处于n＝3能级的氢原子至少需要吸收1.51 eV的　能量才能电离
大量处于n＝3能级的氢原子向低能级跃迁产生的3种光子能量分别为由n＝3跃迁到n＝1的光子能量ΔE31＝E3－E1＝12.09 eV，由n＝3跃迁到n＝2的光子能量ΔE32＝E3－E2＝1.89 eV，由n＝2跃迁到n＝1的光子能量，ΔE21＝E2－E1＝10.2 eV，由于只有
两种光照能引起电流计的指针偏转，因此该实验装置中阴极材料的逸出功，ΔE32