2021届高考物理二轮复习五　近代物理初步.pdf

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1、专 题 五 近 代 物 理 初 步.大专题体系构建.光的频率卜在止电压.T 最大初动能H光了能最H光电效应）E IIV-WQ e=hv 光的强度H饱和北电流）粒子性光子动量H康普顿效应|=波粒1-1-象性近代物理原子物理4 g物质波测不准原理电子的衍射和干涉动性 T9高考命题公式命题要素选取一个模型做足-神情境经历”过理系 设计一些障碍穿插一些方法，6棒透的思维一原子连构一原子核组合方式如设点与冀中某频要素结合阴极射线、a粒了微射实验、原子核式结构（4-氢-原-子-光-谱-、-,HaKI玻尔理论-=E fq跃迁r 天然放射现象、三种射线、原子核的组成：中子、质子H衰变、半衰期卜-人工核 转 变

2、 电荷数守恒、T 裂变 质量数守恒-聚变 p核力 卜比）结合能 （版量 1损、核篦A =Antd2知uua合力法州合过程用合高考题型选样期A寞脸题成itWS，题 就 是 把 这 要组合拆解开来的过程2 种模型：原子核式结构模型、玻尔原子模型2 种情境：以现代生活中光的应用为背景考查光电效应、以核电站或科技成果为载体考查核反应和核能的应用2 个过程：原子结构的发现历程、原子核结构的发现历程1 个障碍：光电效应中的&一射、Uc-v./U图象2 种方法：图象法、对比法1 种思维：守恒思想微专题近代物理初步三年十三卷考情命题规律+预测三年考题考查内容从近几年高考题来看，本微专高考考向1波粒二象性202

3、0I 卷 19T核反应方程题试题难度不大，大多直接考查对基本知识点的理解和记忆，用新情境和新名词包装试题，常考点有：光电效应现象及其规律的认识与理解；对光的波粒二象性的认识；卢瑟福的原子核式结构模型；玻尔的原子结构模型和氢原子光谱；能级及能级跃迁规律；原子核的衰变、人工核转变、裂变和聚变等。(2)预计2021年高考命题会延续上述特点，复习中要加强基本概念和规律的记忆和理解。II 卷 18T核聚变反应m 卷 19T核反应方程2019I 卷 14T能级跃迁n卷卷T核能的计算2018n 卷 17T光电效应及其方程m 卷 14T核反应方程解题I必I备1.光的粒子性(1)光电效应照射到金属表面的光，能使

4、金属中的电子从表面逸出，这个现象称为光电效应。这种电子常被称为光电子。(2)光子的能量光子本身具有的能量,光子的能量取决于对应光的频率,即=hvo(3)光电效应方程a=W+E k m,即入射光的每个光子的能量hv,全部被金属表面的电子吸收，一部分用来克服原子核对电子的引力做功(即逸出功)W,另一部分转化为光电子的动能，从金属表面脱离的最大初动能E k m=；n w2。2.粒子的波动性（1）光的波粒二象性光既具有波动特性，又具有粒子特性。光子的能量：=光子的动量：Ah 是架起粒子性与波动性之间的桥梁。（2）粒子的波动性实物粒子也具有波动性，即每一个运动的粒子都与一个对应的波相联系。这种与实物粒子

5、相联系的波后来称为德布罗意波也叫作物质波。物质波波长：2=h5,频率V =F Op tl题I 型精I 研命题角度1波粒二象性1.（2020新疆自治区第一次诊断性测试）我国99式主战坦克装有激光炫目系统，其激光发射功率为P,若激光的波长为九则该系统每秒发射的光子数是（）,hC n XP hlP 八，A,T B,he C,c D,Ph解析 单个光子的能量E=触=牛，每 秒 发 射 的 光 子 数 琛,B 项正确。答 案 B命题角度2对光电效应规律的理解2.（2020河北省“五个一”名校联盟考试）爱因斯坦对于光电效应的解释使人类对于光的本性的认识更加透彻，下列关于光电效应的说法中正确的是（）A.在光

6、电效应中，光电子的最大初动能与入射光强度成正比B.入射光光子能量小于金属逸出功时也可能发生光电效应的C.对于某种金属，只要入射光强度足够大，照射时间足够长，就会发生光电效应D.用频率大于金属的极限频率的入射光照射金属时，光越强，饱和电流越大解 析 由光电效应规律可知，光电子的最大初动能随入射光频率的增大而增大，与入射光的强度无关，A 项错误；光电效应发生的条件是入射光的光子能量大于金属的逸出功，与入射光的强度、照射时间无关，B、C 两项错误；当发生光电效应时，入射光的强度越大，单位时间内发射出来的光子数越多，产生的光电子越多，饱和光电流越大，D 项正确。答 案 D命题角度3光电效应方程和图象问

7、题3.（光电效应方程）（2018全国卷H）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L28X10R J。已知普朗克常量为6.63X10 34 j$真空中的光速为3.00X108 能使锌产生光电效应的单色光的最低频率约为（）A.1X1014 Hz B.8X1014 HzC.2X1015 Hz D.8X1015 Hz解析 由光电效应方程式得Ekm =%v Wo,Wo=hvof联立解得V o=羽一牛1=2 勺 1=8X1014 Hz,B 项正确。答 案 B4.（图象问题）（2020大教育全国名校联盟第一次质量检测）光电效应实验中，一组同学用同一光电管在不同实验条件下得到了四条

8、光电流与电压之间的关系曲线（甲、乙、丙、丁），如图所示。以下判断正确的是（）A.甲光的频率大于乙光B.丙光的频率等于丁光C.甲光的强度等于丙光D.乙光的强度等于丁光解 析 根据爱因斯坦光电效应方程&=初一W o,由动能定理得Ek=eUcO同一光电管的逸出功Wo相同，由于反向截止电压UciUc2,所以可以判定：甲光的频率大于乙光的频率，A 项正确；丙光的频率(等于甲光的频率)大于丁光的频率(等于乙光的频率)，B 项错误；根据饱和光电流与照射光强度的关系可知，甲光的强度大于丙光，乙光的强度大于丁光，所以C、D 两项均错误。答 案 A高考考向2原子结构和能级解题必I 备1.玻尔理论的三条假设轨道量子

9、化核外电子只能在一些分立的轨道上运动能量量子化原子只能处于一系列不连续的能量状态吸收或辐射能量量子化原子在两个能级之间跃迁时只能吸收或发射一定频率的光子2.解决氢原子能级跃迁问题的四点技巧(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。(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可能的光谱线条数最多为5 1),而一群氢原子跃迁发出可能的光谱线条数可用N=&=*辿 求 解。（4）计算能级能量时应注意：因一般取无穷远处为零电势参考面，故各能级的能量值均为负值；能量单位1 eV=1.6X1019Jo题I 型精

10、研命题角度1原子结构5.（多选）以下说法中，属于玻尔所提出的原子模型理论的是（）A.原子处在具有一定能量的定态中，虽然电子做圆周运动，但不向外辐射能量B.原子的不同能量状态与电子沿不同的圆轨道绕核运动相对应,而电子的可能轨道分布是不连续的C.电子从一个轨道跃迁到另一个轨道时，辐射（或吸收）一定频率的光子D.电子跃迁时辐射的光子的频率等于电子绕核做圆周运动的频率解 析 原子处于称为定态的能量状态时，虽然电子做圆周运动，但并不向外辐射能量，故 A 项正确；原子的不同能量状态与电子沿不同的圆轨道绕核运动相对应，而电子的可能轨道的分布是不连续的，故 B 项正确；电子从一个轨道跃迁到另一轨道时，辐射（或

11、吸收）一定频率的光子，故 C 项正确；电子跃迁时辐射的光子的频率等于能级差值，与电子绕核做圆周运动的频率无关，故 D 项错误。答 案 ABC命题角度2能级和能级跃迁6.（能级跃迁）（2020陕西省百校联盟TOP20联考）我 国“北斗三号”全球组网卫星采用星载氢原子钟。如图为氢原子的能级图，现让一束单色光照射到一群处于基态（量子数八=1）的氢原子上，受激的氢原子能自发地发出6 种不同频率的光，则照射氢原子的单色光的光子能量为（）瓦/eV8-05-0.544-0.853-1.512-3.401-13.6A.13.6 eV B.3.4 eVC.12.09 eV D.12.75 eV解析 由题意有C

12、2=6,得=4。即能发出6 种频率光的一定是w=4 能级，则照射氢原子的单色光的光子能量为-0.85 eV-(一 13.6eV)=12.75 eV,D 项正确。答 案 D7.(能级跃迁与其他知识的综合问题)(2020四川省宜宾四中一诊)如图所示为氢原子能级示意图，现有大量的氢原子处于n=4 的激发态，当向低能级跃迁时辐射出若干不同频率的光，下列说法正确的是()瓦/eV8 04-0.853-1.512-3.401-13.6A.这些氢原子总共可辐射出3 种不同频率的光B.由=2 能级跃迁到八=1 能级产生的光频率最小C.用n=2能级跃迁到=1 能级辐射出的光照射逸出功为6.34eV 的金属粕能发生

13、光电效应D.由 7 1 =4 能级跃迁到=1 能级产生的光最容易表现出衍射现象解析 根 据&=6,所以这些氢原子总共可辐射出6 种不同频率的光，故 A 项错误；由图可知当核外电子从八=4 能级跃迁到九=3 能级时，能级差最小，所以放出光子的能量最小，频率最小，B 项错误;由八=2 能级跃迁到n=l能级辐射出的光子能量=13.6 eV-3.40 eV=10.2 e V,大于金属铀的逸出功，能发生光电效应，C 项正确；由=4 能级跃迁到n=l能级辐射出的光子能量最大，则光子的频率最大,波长最短，则最不容易表现出衍射现象，D 项错误。答 案 C高考考向3原子核和核能解I 题I 必I 备1.核反应的四

14、种类型类型可控性核反应方程典例衰变a 衰变自发锣 U-锣 Th+2He0 衰变自发钾 T h-钾 Pa+de人_ 转变人工控制早 N+gHef?O+lH（卢瑟福发现质子）知e+*Be瓮+标（查德威克发现中子）Al+2Hef 播 P+An约里奥一居里夫妇发现放射性同位素，同时发现正电子&P-懒 i+e重核裂变比较容易进行人工控制道U+M 甯Ba+器 Kr+3向赞U+标一皆Xe+耨 Sr+1 Oh轻核聚变现阶段很难控制汨+汨-2He+4n2.原子核的衰变(1)衰变的实质：a 衰变为2忸+2 r f2 H e,即放出a 射线；口衰变为扁一lH十 一 昵，即放出p射线，在 a 衰变或p衰变过程中放出y

15、 射线。(2)衰变的快慢由原子核内部因素决定，与原子所处的物理、化学状态无关；半衰期是统计规律，对个别、少数原子无意义。3.核反应方程解答技巧(1)熟记常见基本粒子的符号是正确书写核反应方程的基础。如质子(|H)、中子(标)、a 粒子GHe)、p粒子(le)、正电子(+e)、质 核(彳 H)、氟核(加)等。(2)掌握核反应方程遵守的规律是正确书写核反应方程或判断核反应方程是否正确的依据，所以要理解并会应用质量数守恒和电荷数守恒。(3)明白核反应过程是不可逆的，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。4.核能的计算方法根据AE=A/%c2计算时，Am的单位是“kg”，c的单位是“

16、m/s”,N E的单位是“J”。(2)根据AE=A%X93L5 MeV计算时，A/w的单位是“u”，AE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X核子数。题I 型精研命题角度1原子核衰变8.(原子核衰变)(多选)锣U 是一种放射性元素，能够自发地进行一系列放射性衰变，如图所示，下列说法正确的是()嗡 U-晦 Bi *21 PoXY Z8；T1 驾 PbA.图中a是8 4,b是206B.锣Pb比锣U的比结合能大C.Y和Z是同一种衰变D.Y是p衰变，放出电子，电子是由中子转变成质子时产生的解析 由21。变到锣P b,质量数少4,知发生了一次a衰变，则电荷数

17、少2,所以a=8 4,由猾B i变到如T 1,发生了一次a衰变，则6=206,A、C两项正确，D项错误；比结合能小的原子核结合或分裂成比结合能大的原子核时会出现质量亏损，根据爱因斯坦质能方程得知，一定释放核能，因此核反应放出能量，则贺Pb比赞U的比结合能大，B项正确。答 案 ABC9.（半衰期）由于放射性元素贫N p的半衰期很短，所以在自然界中一直未被发现，只是在使用人工的方法制造后才被发现。已知智Np经过一系列a衰变和P衰变后变成鬻B i,下列选项中正确的是（）A.鬻B i的原子核比蜉Np的原子核少28个中子B.贫N p经过衰变变成罂B i,衰变过程可以同时放出a粒子、p粒子和y粒子C.衰变

18、过程中共发生了 7次a衰变和4次0衰变D.WNp的半衰期等于任一个资Np原子核发生衰变的时间解析 徵B i的中子数为20983=126,资N p的中子数为23793=144,锣B i的原子核比资Np的原子核少18个中子，A项错误；资Np经过一系列a衰变和p衰变后变成猾B i,可以同时放出a粒子和y粒子或者B粒子和y粒子，不能同时放出三种粒子，B项错误；衰变237209过程中发生a衰 变 的 次 数 为 一 一=7（次），p衰变的次数为2X7一（9383）=4（次），C项正确；半衰期是大量原子核衰变的统计规律，对少数原子核不适用，D项错误。答 案 C1 0.（原子核衰变与动量的综合问题）在匀强磁

19、场中，一个原来静止的原子核，由于衰变放射出某种粒子，结果得到一张两个相切圆1和2的径迹照片如图所示，已知两个相切圆的半径分别入、及，则下列说法正确的是（）A.原子核可能发生a衰变，也可能发生0衰变B.径 迹2可能是衰变后新核的径迹C.若衰变方程是锣U-钾T h+n ie,则衰变后新核和射出的粒子的动能之比为117：2D.若衰变方程是提U f钾T h+n ie,则n：r2=l：45解 析 原子核衰变过程系统动量守恒，由动量守恒定律可知，衰变生成的两粒子的动量大小相等方向相反，粒子速度方向相反，由左手定则可知，若生成的两粒子电性相反，则在磁场中的径迹为内切圆，若生成的两粒子电性相同，则在磁场中的径

20、迹为外切圆，题中原子核衰变放出的新核与粒子电性相同，故该原子核发生的是a衰变，A项错误；原子核衰变生成的两核动量p大小相等方向相反，粒子在磁场中做匀速圆周运动，洛伦兹力提供向心力，由牛顿第二定律得：qvB=/w y,解得：=卷=含，由于P、5相同，则粒子电荷量q越大，轨道半径越小，由于新核的电荷量大，所以新核的轨迹半径小于粒子的轨迹半径，所以径迹1为粒子的运动径迹，B项错误；原子核衰变2生成的两核动量p大小相等方向相反，由动能与动量的关系&=髭,可知新核和射出的粒子的动能之比等于质量的反比，即为2：117,故C项错误；由=箸=备 可 得，n-r2=2：90=1：4 5,故D项正确。答 案 D命

21、题角度2核反应方程和核能的计算1L（核反应类型和方程的书写）在下列描述核过程的方程中，属于 衰变的是,属 于 P 衰变的是,属于裂变的是，属于聚变的是_ _ _ _ _ _ _o （填正确答案标号）A.i，N+eB.晋 P 7/S+d eC.锣U一酬Th+2HeD.N+lHeVO+lHE.赞 U+Anf 劈Xe+泰 Sr+2/nF.：H+汨 THe+An解析 一个原子核自发地放出一个a 粒子，生成一个新核的过程是 a 衰变，因此C 项是a 衰变；一个重核在一个粒子的轰击下，分裂成几个中等质量原子核的过程是重核的裂变，因此E 项是重核的裂变；两个较轻的原子核聚合成一个较大的原子核，并放出粒子的过

22、程是轻核的聚变，因此F 项是轻核的聚变；另外，A、B 项是0 衰变，D 项是原子核的人工转变。答 案 C AB E F1 2.（核能的计算）（多选）（2020贵阳一中、云师大附中、南宁三中联考）一个兄核与一个晁核结合成一个氮核时释放17.6 MeV的能量，核反应方程为汨+汨f 犯e+An+17.6 M eV,关于这个反应下列说法正确的是（）A.n ie 的结合能是17.6 MeVB.如e 的比结合能比汨和汨的大C.m e 的结合能大于汨和汨的结合能之和D.He与M 的质量之和大于汨和;H 的质量之和解 析 iHe的结合能是把2He拆解成自由核子时所需的最小能量,故 A 项错误;在汨 和汨 聚合

23、成-He的过程中释放了能量，如e 更稳定，比结合能更大，故 B 项正确；而拆解2He时需要的能量更多，所 以 乡 He的结合能更大，故 C 项正确。核聚变时要出现质量亏损，所以犯e 与An 质量之和更小，故 D 项错误。答 案 BC课时巩固练（10）近代物理初步一、单项选择题1.下列说法正确的是（）A.黑体辐射中，随着温度的升高，辐射强度的极大值向波长较长的方向移动B.光电效应中，遏止电压与入射光的频率有关，与产生光电效应的金属材料无关C.有些原子的发射光是连续谱，有些原子的发射光谱是线状谱D.气核由一个质子和一个中子组成，但气核的质量小于单个的质子和中子的质量之和解 析 黑体辐射中，随着温度

24、的升高，辐射强度的极大值向波长较短的方向移动，A 项错误；光电效应中，遏止电压与入射光的频率和产生光电效应的金属材料都有关，B 项错误；原子发射的光谱是线状谱，C 项错误；鼠核由一个质子和一个中子组成，但信核的质量小于单个的质子和中子的质量之和，D 项正确。答 案 D2.2019年 11月 6 日，中俄关于徐大堡核电站全部商务合同签署完毕，标志着中俄迄今最大核能合作项目进入新的阶段。目前商业运转中的核能发电厂都是利用核裂变反应而发电,下列核反应方程式中,表示重核裂变过程的是（）A.锵U+R f 弟Ba+巽 Kr+3尿B.WTh-*WPa+JeC.2He+犯e fM+宠 CD.汨+；H TH e

25、+l）n解析 错U+Anf弟Ba+巽 Kr+3An是重核裂变，A 项正确；WTh-钾Pa+T e是 P 衰变，B 项错误；2He+*Bef尿+宠C 是查德威克发现中子的核反应方程，是人工转变，C 项错误；汨+汨一m e+M是轻核聚变，D 项错误。答 案 A3.（2020河北省衡水中学第一次联考）如图所示为研究光电效应的电路图。开关闭合后，当用波长为2。的单色光照射光电管的阴极K 时,电流表有示数。下列说法正确的是（）A.若只让滑片尸向。端移动，则电流表的示数一定增大B.若只增加该单色光的强度，则电流表示数一定增大C.若改用波长小于2。的单色光照射光电管的阴极K,则阴极K的逸出功变大D.若改用波

26、长大于2。的单色光照射光电管的阴极K,则电流表的示数一定为零解 析 电路所加电压为正向电压，如果电流达到饱和电流，增加电压，电流也不会增大，A 项错误；只增加单色光强度，逸出的光子数增多，电流增大，B 项正确；金属的逸出功与入射光无关，C 项错误；改用波长大于2。的光照射，虽然光子的能量变小，但也可能发生光电效应，可能有电流，D 项错误。答 案 B4.（2020云南省昆明市一中第五次检测）原子核的比结合能曲线如图所示，根据该曲线，下列判断中正确的是（）比结合能/MeV4H：质量数0 111110 20 50 100 150 200 250A.$Li核的结合能约为5 MeVB.2He核比WO核更

27、稳定C.错U 分裂为崇Ba和黑Kr时要吸收能量D.遭U 原子核的结合能比m e 原子核的结合能大解析 由题图知Li核的比结合能约为5 M eV,故结合能约为30M eV,故 A 项错误；由题图知O 核的比结合能比H e核更大，故 O核更稳定，B 项错误；由题图知U 核分裂为Ba核和Kr核时比结合能变大，能量状态降低，故要释放能量，C 项错误；由题图知U 核的比结合能与He核相接近，但 U 核的核子数比He核的要多很多，故 U核的结合能比He核的大，D 项正确。答 案 D5.氢原子能级图如图所示，当氢原子从=3 的能级跃迁到八=2的能级时，辐射光的波长为656 n m,下列判断正确的是（）843

28、E/eV-0-0.85-1.512-3.401-13.60A.氢原子从=2 的能级跃迁到n=l的能级时，辐射光的波长大于656 nmB.当氢原子从=4 的能级跃迁到八=2 的能级时，辐射出的光子不能使逸出功为2.25 eV 的钾发生光电效应C.一个处于n=4能级的氢原子向低能级跃迁时最多产生6 种谱线D.用能量为1.0 eV的光子照射处于=4能级的氢原子，可以使氢原子电离解析 氢原子从n=2的能级跃迁到n=l的能级时，辐射光的能量大于氢原子从八=3的能级跃迁到=2的能级时辐射光的能量，根he据 =丁 可 知，辐射光的波长一定小于656 n m,故A项错误；从=4的能级跃迁到n=2的能级时辐射出

29、的光子能量为2.55 e V,大于金属钾的逸出功，能使钾发生光电效应，故B项错误；一个处于n=4能级的氢原子向低能级跃迁时最多产生3种谱线，故C项错误；当处于八=4能级的氢原子吸收的能量大于或等于0.85 eV时,将会被电离，故D项正确。答 案D6.(2020吉林省白城市四中网上模拟考试)在探究光电效应现象时，某小组的同学分别用频率为肘、2y的单色光照射某金属，逸出的光电子最大速度之比为1:2,普朗克常量用h 表示，贝!|()A.光电子的最大初动能之比为1:22B.该金属的逸出功为审了C.该金属的截止频率为全D.用频率为5的单色光照射该金属时能发生光电效应解析 逸出的光电子最大速度之比为1：2

30、,光电子最大的动能Ek m=-rnv,则两次逸出的光电子的动能之比为1：4,故A项错误；光子能量分别为：E i=h v 和 E2=2hv,根据爱因斯坦光电效应方程可知：Ek m=hv-W,4Ek m=2 h v-Wt联立可得逸出功W=Y，故B项正确；逸出功为/=-,那么金属的截止频率为7，故 C 项错误；用频率为之的单色光照射，因 T，不能发生光电效应，故 D 项错误。答 案 B7.（2020A10联盟摸底考试）据报道，香烟会释放一种危险的放射性元素”针（钳1Po）”，如果每天抽1.5包香烟，一年后累积的辐射相当于 300次胸透的辐射。物Po发生一次a 衰变和一次p 衰变后产生了新核，新核的中

31、子数比质子数多（）A.38 个 B.40 个C.42 个 D.44 个解析 黜）Po发生一次a 衰变和一次p 衰变产生的新核为猾X,其中子数为20683=123,中子数比质子数多12383=40,B 项正确。答 案 B8.（2020全国百强名校“领军考试”理综）关于原子能级跃迁，下列说法正确的是（）A.处 于=3 能级的一个氢原子回到基态时可能会辐射三种频率的光子B.各种气体原子的能级不同，跃迁时发射光子的能量（频率）不同,因此利用不同的气体可以制成五颜六色的霓虹灯C.氢原子的核外电子由较高能级跃迁到较低能级时，会辐射一定频率的光子，同时氢原子的电势能减小，电子的动能减小D.已知氢原子从基态跃

32、迁到某一激发态需要吸收的能量为12.09e V,则动能等于12.09 e V 的另一个氢原子与这个氢原子发生正碰，可以使这个原来静止并处于基态的氢原子跃迁到该激发态解析 处于八=3 的一个氢原子回到基态时可能辐射一种或两种频率的光子，A 项错误；根据玻尔理论，各种气体原子的能级不同，跃迁时发射光子的能量不同，因此利用不同的气体可以制成五颜六色的霓虹灯，B 项正确；氢原子的核外电子由较高能级跃迁到较低能级时，会辐射一定频率的光子，同时氢原子的电势能减小，电子的动能增大，C 项错误；根据能量守恒可知，要使原来静止并处于基态的氢原子从基态跃迁到某一激发态，需要吸收的能量为12.09 e V,则必须使

33、动能比12.09 e V 大得足够多的另一个氢原子与这个氢原子发生碰撞，才能跃迁到某一激发态，D 项错误。答 案 B9.以往我们认识的光电效应是单光子光电效应，即一个电子在极短时间内只能吸收到一个光子而从金属表面逸出。强激光的出现丰富了人们对于光电效应的认识，用强激光照射金属，由于其光子密度极大，一个电子在极短时间内吸收多个光子成为可能，从而形成多光子光电效应，这已被实验证实。光电效应实验装置示意图如图。用频率为 y 的普通光源照射阴极K,没有发生光电效应。换用同样频率为v的强激光照射阴极K,则发生了光电效应；此时，若加上反向电压U,即将阴极K 接电源正极，阳极A 接电源负极，在 K、A 之间

34、就形成了使光电子减速的电场。逐渐增大U,光电流会逐渐减小；当光电流恰好减小到零时，所加反向电压U 可能是下列的（其 中 Wo为逸出功，h为普朗克常量，e为电子电荷量）（）A.U=C.U=2hvWnD.g 罗 地2e e解析 由题意知，一个电子吸收一个光子不能发生光电效应，换用同样频率为了的强激光照射阴极K,则发生了光电效应，即吸收的光子能量为射5=2,3,4)，由光电效应方程可知：入 了=2,3,4-)，在减速电场中由动能定理得一eU=O一;机，联立得：17=号 一 拶 5 =2,3,务)，B 项正确。v答案10.太阳因核聚变释放出巨大的能量，其质量不断减少。太阳光从太阳射到月球表面的时间约5

35、00 s,月球表面每平方米每秒钟接收到太阳辐射的能量约为L4X103 J,根据爱因斯坦质能方程，太阳每秒钟减少的质量最接近()A.4X109 kgC.4X1018 kgB.4X1012 kgD.4X1024 kg解析 由题可知，太阳每秒钟辐射的能量为E=47tr2X 1.4X 103 J,P其中=500 X 3X108 m,由爱因斯坦质能方程可知，A机=，代入数C据解得A机仁4.4X 1()9 k g,故 A 项正确。答 案 A11.一静止在匀强磁场中的原子核第X,发生一次衰变，放出的粒子和新核都在磁场中做匀速圆周运动，运动径迹如图所示。下列判断正 确 的 是()A.原子核发生了 a 衰变B.

36、新核在磁场中的运动径迹是图中的2C.运动径迹1、2 的半径之比为1:5+1)D.放出的粒子和新核的质量数之比为1：(m-1)解析 发生衰变的过程动量守恒，所以末态两粒子动量等大反向,运动方向相反，而轨迹形成了内切圆，新形成的原子核一定带正电，根据左手定则可以判断出发生的是P衰变，根据洛伦兹力提供向心力可 知 =卷=备，由于新核电荷量大于电子，所以新核轨迹半径小，是轨迹1,A、B两项错误；因为发生的是p衰变，所以衰变后新核电荷量为（+1）,而轨迹半径比为电荷量的反比，即为1：5+1）,C项正确；放出的是电子，质量数是0,所以质量数之比为0：机，D项错误。答 案C二、多项选择题12.（2020浙江

37、新突破考前模拟）下列说法正确的是（）A.阴极射线的本质是电磁辐射B.德布罗意指出微观粒子的动量越大，其对应的波长就越短C.光的波长越长，其粒子性越强，光的波长越短，其波动性越强D.根据玻尔的原子模型，氢原子辐射出光子后，其绕核运动的电子动能增大解析 英国物理学家汤姆孙发现阴极射线是由带负电的粒子组成的，这些粒子是电子，不是电磁辐射，A项错误；依据德布罗意波波长公式2=彳可知，微观粒子的动量越大，其对应的波长就越短，B项正确；光的波长越长，其波动性越强，光的波长越短，其粒子性越强，C项错误；根据玻尔的原子模型，氢原子辐射出光子后，其能量减小，从高能级跃迁到低能级，电子运动的轨迹半径减小，由胃=-

38、T和Ek=；而。2可知，绕核运动的电子动能增大，D项正确。答 案BD13.已知金属钙的逸出功为2.7 e V,氢原子的能级图如图所示，一群氢原子处于量子数为=4 的能级状态，则下列说法中正确的是()M E/eV8-04-0.853-1.512-3.401 13.60A.氢原子可能辐射6 种频率的光子B.氢原子可能辐射5 种频率的光子C.有 3 种频率的辐射光子能使钙发生光电效应D.有 4 种频率的辐射光子能使钙发生光电效应解析 从=4 能级跃迁可能产生的光子为6 种，A 项正确；若产生光电效应，则光子的能量需要大于2.7 e V,此时只有第4 能级跃迁到第1 能级、第3 能级跃迁到第1 能级、

39、第2 能级跃迁到第1 能级，这 3 种频率的光子能使钙发生光电效应，C 项正确。答 案AC14.某同学在研究某金属的光电效应现象时，发现该金属逸出光电子的最大初动能Ekm与入射光频率V的关系如图所示。若图线在横、纵坐标轴上的截距分别为。和一儿已知电子所带电荷量为e,由图线可 以 得 到()B.普朗克常量为%单位为JHzC.当入射光的频率为2a时，逸出光电子的最大初动能为办D.当入射光的频率为3a时，遏止电压为华解 析根据光电效应方程Ekm=v-W o,横截距表示该金属的截止频率，纵截距为逸出功，W =b,可知该金属的逸出功不为零，故A 项错误；图线的斜率4=5 表示普朗克常量，单位为J/Hz,

40、B 项错误；由图可知Wo=Zs痴=Wo则当入射光的频率为2a时，逸出光电子的最大初动能为Ekm=/r2a-Wo=Z,C 项正确；当入射光的频率为2b3。时，贝 寸 Ekm=3a-W o=2，由 U 娥二后1 可得U 遇=，D 项正确。答 案 CD15.（2020浙江省杭州市适应性考试）据国内媒体报道，中国南海“充电宝”的构想即将实现，大陆第一座海上浮动核电站即将建设完成。据专家透露，中国计划建造20个海上浮动核电站，主要用于海水淡化、资源开发以及为护航潜艇和南海各地区供电。此类核电站采用的是“核裂变”技术，错U 受中子轰击时会发生裂变，产生器Ba和 舞K r,同时放出能量，已知每个铀核裂变时释

41、放的能量约为200 MeV,阿伏加德罗常数取NA=6.0X1023mo。则下列说法中正确的是（）A.核反应方程为：赞U-甯Ba+黑 Kr+2l）nB.啜Ba的结合能比赞U 的结合能大C.只有铀块的体积不小于临界体积时才能发生链式反应D.若 有 1 m ol的铀发生核反应，且核裂变释放的能量一半转化为电能，则产生的电能约为9.6XIO“1解 析 根据质量数守恒与电荷数守恒可知核反应方程为赞U+An-i患Ba+瑞 K r+3M,故 A 项错误；由于核裂变的过程中释放能量，可知弟Ba的比结合能比错U 大，但结合能较小，故 B 项错误；根据发生链式反应的条件这铀块的体积不小于临界体积，故 C 项正确；

42、由质能 方 程 可 计 算 得 产 生 的 电 能 为 核 裂 变 释 放 的 能 量 为 =1XNAX200X106X 1.6X10-1 9 J=1 x 6.02X1023X200X106X 1.6X1019 J=9.6X1012 J,故 D 项正确。答 案 CD大专题综合练（五）近代物理初步一、单项选择题1.1 9 世纪末，科学家们发现了电子，从而认识到：原子是可以分割的，是由更小的微粒组成的。下列与电子有关的说法正确的是（）A.爱因斯坦光电效应方程表明，光电子的最大初动能与入射光的频率成正比B.电子电荷的精确测定是由汤姆孙通过著名的“油滴实验”做出的C.卢瑟福认为电子的轨道是量子化的D.

43、p衰变的实质是原子核内的一个中子转化成了一个质子和一个电子解 析 根据光电效应方程Ekm =V Wo知，最大初动能与入射光的频率成一次函数关系，不是正比关系，A 项错误；电子电荷的精确测定是由密立根通过著名的“油滴实验”做出的，B 项错误；玻耳认为电子的轨道是量子化的，C 项错误；0 衰变的实质是原子核内的一个中子转化成了一个质子和一个电子，D 项正确。答 案 D2.一束单色光照射到某种金属板上时能发生光电效应，下列说法正确的是（）A.光电子的最大初动能与入射光频率成正比B.入射光波长越短，逸出的光电子最大初动能越大C.入射光强度越大，逸出的光电子最大初动能越大D.入射光频率越高，该金属板的逸

44、出功越大解 析 光电子的最大初动能随入射光频率的增大而增大，但不是正比，故 A 项错误；入射光波长越短，光子能量越大，逸出的光电子最大初动能越大，故 B 项正确；逸出光电子的最大初动能与入射光强度无关，故 C 项错误；金属的逸出功由金属自身因素决定，与入射光无关，故 D 项错误。答 案 B3.（2020湖南师大附中摸底考试）到 2018年 1 月，全球30个国家和地区共有440个核电机组，总装机容量为390兆瓦，发电量约占全球发电量的U%。铀 235是核电站的主要核燃料，核反应堆在工作时,铀 235既发生裂变，也发生衰变。铀 235裂变方程为：道U+I）n f X+版 r+3An,衰变方程为：

45、绫U-Y+2H e,则下列说法正确的是（）A.裂变过程放出能量，衰变过程吸收能量B.裂变产生的新核X 中含有88个中子C.衰变产生的新核Y 不再具有放射性D.核裂变释放能量产生的高温会加快铀235的衰变解 析 无论是裂变还是衰变，都是释放能量，A 项错误；根据质量数守恒，电荷数守恒可知，X 的质量数：4=235+1-89-3=144,电荷数：Z=923 6=5 6,由原子核的组成特点可知，X 原子核中含有 56个质子，中子数为：144-56=88个，B 项正确；铀 235衰变产生的新核Y 的核电荷数为9 0,大于8 3,因此一定具有放射性，C 项错误；铀 235的半衰期与温度无关，即高温情况下

46、铀235的半衰期不变，衰变快慢不变，D 项错误。答 案 B4.（2020河南省百校联盟联合检测）以“拓展亚欧光电市场、打造丝路光电核心区”为宗旨的第七届亚欧光电展于2019年 4 月 1 9 日-2 1 日在新疆国际会展中心举办。关于光电效应现象，以下说法正确的是（）A.极限频率越大的金属材料逸出功越小B.只要光照射的时间足够长，任何金属都能发生光电效应C.发生光电效应时，光电子的最大初动能与入射光的频率成正比D.若发生了光电效应，当入射光的频率一定时，光强度越大，单位时间内逸出的光电子数就越多解 析 极限频率越大的金属材料逸出功越大，A 项错误；当入射光频率小于极限频率时，光照射多久都不会发

47、生光电效应，B 项错误;由光电效应方程可知，从金属表面出来的光电子的最大初动能与入射光的频率成线性关系，不成正比，C 项错误；若发生了光电效应，当入射光的频率一定时，光强度越大，单位时间内逸出的光电子数就越多，D 项正确。答 案 D5.（2020成都市第二次诊断性检测）图为氢原子的能级示意图。处于=4 能级的一群氢原子向低能级跃迁时，辐射出的光子再照射到逸出功为2.29 eV 的某金属板上，下列说法正确的是（）“eV8-05-0.544-0.853-1.512-3.40t-13.6A.共有10种不同频率的光子辐射出来B.共有6 种不同频率的光子能使该金属发生光电效应现象C.入射光子的频率越高，

48、逸出光电子的最大初动能越大D.从金属板中逸出的光电子就是a 粒子解析 处 于=4 能级的一群氢原子向低能级跃迁时，可产生6种不同频率的光子，其中有4 种的能量大于2.29 e V,即有4 种光可使金属发生光电效应，A、B 两项错误；由光电效应方程可知，入射光的频率越高，逸出光电子的最大初动能越大，C 项正确；从金属中逸出的光电子本质是电子，D 项错误。答 案 c6.（2020乌鲁木齐第一次质量监测）目前我国已经攻克了用于检测涡轮发动机叶片的中子照相技术，该技术中的中子是通过核反应彳H+汨一a+尿得到的，下列说法正确的是（）A.该核反应为a 衰变B.该核反应质量增加C.a 粒子的电离作用比中子强

49、D.中子流的穿透能力比a 射线弱解析 原子核由于释放a、p 这样的射线（粒子流）而转变成新核的变化叫作原子核的衰变，即放出a 粒子的衰变叫作a 衰变，汨+汨=a+尿 中生成a 粒子（氢核），放出版（中子）是聚变反应，A 项错误；iH+iH=a+（I）n 是氢核聚变反应，释放能量，质量减少，B 项错误；a粒子带正电，中子不带电，故 a 粒子电离作用比中子强，而a 射线穿透能力比中子弱，故 C 项正确，D 项错误。答 案 C7.（2020湖南省常德市模拟）下列说法正确的是（）A.比结合能越小表示原子核中的核子结合得越牢固B.汤姆孙发现了电子，并提出了原子的枣糕模型C.将放射性元素掺杂到其他稳定元素

50、中，降低其温度，该元素的半衰期将增大D.一束光照射到某种金属上不能发生光电效应，是因为该束光的强度小解析 比结合能越大，原子核中核子结合得越牢固，A 项错误；汤姆孙在阴极射线中发现了电子，并提出了原子枣糕式模型，B 项正确；放射性元素的半衰期不受物理状态和化学状态的影响，C 项错误;入射光的频率大于金属的极限频率才能发生光电效应，与光的强度无关，D 项错误。答 案 B8.一个中子与原子核A 发生核反应，生成一个笊核，核反应放出的能量为。，则笊核的比结合能和原子核A 分别为（）A.Q-?e B.g 1HC.Q H D.g?e解 析 核反应方程为An+彳 A*汨，由质量数和电荷数守恒得x=1,y=