2022届高考物理二轮(福建专用)教学案-专题八第3课时 近代物理初步和物理学史.docx
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1、第3课时近代物理初步和物理学史专题复习定位解决问题本专题主要复习原子及原子核的结构、光电效应的规律和电路、能级和能级跃迁的规律、原子核的衰变和人工转变以及核能的计算等知识。高考重点主要考查原子物理和能级跃迁;光电效应规律和电路;核反应和核能;物理学史和物理学思想方法等。题型难度本专题以选择题形式命题,考查基本概念及规律,难度较小。1光电效应规律(1)任何一种金属都有一个极限频率,入射光的频率低于这个频率时不发生光电效应。(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)入射光照射到金属板上时,光电子的发射几乎是瞬时的,一般不会超过109 s。(4)入射光线越强单位时
2、间内发射的电子数越多。2光电效应方程(1)光电子的最大初动能Ek跟入射光子的能量h和逸出功W0的关系为:EkhW0。(2)极限频率c。3氢原子能级图(1)氢原子能级图如图1所示。图1(2)一群氢原子处于量子数为n的激发态时,最多可能辐射出的光谱线条数:NC。4原子核的衰变衰变类型衰变衰变衰变方程XYHeXYe衰变实质2个质子和2个中子结合成一整体射出核内的一个中子转化成了一个质子和一个电子2H2nHenHe衰变规律电荷数守恒、质量数守恒5.核反应和核能(1)原子核的结合能:克服核力做功,使原子核分解为单个核子时吸收的能量,或若干单个核子在核力的作用下结合成原子核时放出的能量。(2)质量亏损:原
3、子核的质量小于组成它的核子的质量之和的现象。注意质量数与质量是两个不同的概念。(3)质能方程:Emc2,即一定的能量和一定的质量相联系,物体的总能量与它的质量成正比。高考题型1光电效应规律的理解【例1】(2021广东六校第三次联考)如图2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()图2Aa、b、c三种光的频率各不相同Bb、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图甲中的滑动变阻器的滑片向右滑动,电流表的读数可能增大答案D解析由光电效应方程及遏止电压的关系可得eUcEkhW,b、c两种光的遏止电压相
4、同,故频率相同,a光的遏止电压较小,频率较低,A错误;同一频率光的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;图甲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。【拓展训练1】(2021山东省第二次模拟)用如图3所示的实验装置研究光电效应现象。用光子能量为2.75 eV的光照射到光电管上时发生了光电效应,电流表G的示数不为零,移动变阻器的触点c,发现当电压表的示数大于或等于1.7 V时,电流表示数为零,则在该实验中()图3A光电子的最大初动能为1
5、.05 eVB光电管阴极的逸出功为1.7 eVC开关S断开,电流表G示数为零D当滑动触头向a端滑动时,电压表示数增大答案D解析由题目可知,遏止电压Uc1.7 V,最大初动能EkeUc1.7 eV,A错误;根据光电效应方程可知,逸出功W0hEk1.05 eV,B错误;断开开关S,光电效应依然发生,有光电流,光电管、电流表、滑动变速器构成闭合回路,电流表中电流不为零,C错误;电源电压为反向电压,当滑动触头向a端滑动时,反向电压增大,电压表示数增大,电流表中电流减小,D正确。【拓展训练2】(2021湖南怀化市一模)甲、乙两种金属发生光电效应时,光电子的最大初动能与入射光频率间的关系分别如图4中的a、
6、b所示。下列判断正确的是()图4A图线a与b不一定平行B图线a与b的斜率是定值,与入射光和金属材料均无关系C乙金属的极限频率小于甲金属的极限频率D甲、乙两种金属发生光电效应时,若光电子的最大初动能相同,甲金属的入射光频率大答案B解析根据光电效应方程EkhW0,图线的斜率代表普朗克常量,两直线一定平行,A错误;普朗克常量与入射光和金属材料均无关系,B正确;横轴截距表示最大初动能为零时的入射光频率,也就是金属的极限频率,故乙金属的极限频率大于甲金属的极限频率,C错误;甲、乙两种金属发生光电效应时,若光电子的最大初动能相同,甲金属的入射光频率小,D错误。高考题型2玻尔理论和能级跃迁【例2】(2021
7、1月广东学业水平选择考适应性测试,1)原子从高能级向低能级跃迁产生光子,将频率相同的光子汇聚可形成激光。下列说法正确的是()A频率相同的光子能量相同B原子跃迁发射的光子频率连续C原子跃迁只产生单一频率的光子D激光照射金属板不可能发生光电效应答案A解析根据Eh可知,频率相同的光子能量相同,故A正确;原子从一个定态跃迁到另一个定态时,原子辐射一定频率的光子,光子的能量由这两种定态的能量差决定,光子的频率是不连续的,故B错误;原子在不同的轨道之间跃迁产生不同频率的光子,故C错误;根据EkhW0可知,当激光光子的能量大于金属板的逸出功时,照射金属板即可发生光电效应,故D错误。【拓展训练3】(2021河
8、北“五个一名校联盟”二模)氢原子能级图如图5所示,大量处于n4能级上的氢原子向低能级跃迁时会发出不同频率的光。下列说法正确的是()图5A这些光中波长最长的光对应的光子能量为10.2 eVB这些光中频率最高的光对应的光子能量为12.75 eVC用这些光照射逸出功为3.20 eV的钙金属表面,能照射出光电子的光最多有4种D用这些光照射逸出功为3.20 eV的钙金属表面,出射光电子初动能的最大值为8.19 eV答案B解析这些光中波长最长的光,频率最小,能量最小,对应的光子能量为1.51 eV0.85 eV0.66 eV,故A错误;这些光中频率最高的光对应的光子能量为13.6 eV0.85 eV12.
9、75 eV,故B正确;用这些光照射逸出功为3.20 eV的钙金属表面,能照射出光电子的光最多有3种,故C错误;用这些光照射逸出功为3.20 eV的钙金属表面,出射光电子的最大初动能为EkhW012.75 eV3.20 eV9.55 eV,故D错误。高考题型3核反应和核能【例3】(2021山东省普通高中学业水平选择性考试,1)在测定年代较近的湖泊沉积物形成年份时,常利用沉积物中半衰期较短的,其衰变方程为PbBiX。以下说法正确的是()A衰变方程中的X是电子B升高温度可以加快Pb的衰变C.Pb与Bi的质量差等于衰变的质量亏损D方程中的X来自于Pb内质子向中子的转化答案A解析根据质量数和电荷数守恒可
10、知,X是电子,A正确;放射性元素衰变的快慢是由核内部自身的因素决定的,跟原子所处的化学状态和外部条件无关,B错误;Pb与Bi 和电子X的质量差等于衰变的质量亏损,C错误;方程中的X来自于Pb内中子向质子的转化,D错误。【例4】(2021河北省普通高中学业水平选择性考试,1)银河系中存在大量的铝同位素26Al。26Al核衰变的衰变方程为AlMge,测得26Al核的半衰期为72万年。下列说法正确的是()A26Al核的质量等于26Mg核的质量B26Al核的中子数大于26Mg核的中子数C将铝同位素26Al放置在低温低压的环境中,其半衰期不变D银河系中现有的铝同位素26Al将在144万年后全部衰变为26
11、Mg答案C解析26Al发生衰变的过程中释放正电子的同时还有核能释放,发生质量亏损,所以26Al核的质量大于26Mg核与正电子的质量之和,故A错误;26Al核的中子数n1261313,而26Mg核的中子数n2261214,所以26Al核的中子数小于26Mg 核的中子数,故B错误;半衰期是原子核固有的属性,与物理环境和化学状态无关,故C正确;铝同位素26Al的半衰期为72万年,所以经过144万年也就是两个半衰期后还剩下没有衰变,故D错误。【拓展训练4】(2021全国甲卷,17)如图6所示,一个原子核X经图中所示的一系列、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()图6A6 B8C
12、10 D14答案A解析X的中子数为146,质子数为92,质量数为14692238,Y的中子数为124,质子数为82,质量数为12482206,质量数减少23820632,发生衰变的次数为3248,发生衰变的次数为82(9228)6,即在此过程中放射出电子的总个数为6,A正确。【拓展训练5】(2021山东临沂市等级考试模拟)2021年2月13日晚间,日本福岛附近海域发生里氏7.3级地震,福岛有两座核电站均发生轻微泄露,核泄漏对环境和人体的危害主要是放射性物质的衰变。若Th(钍)原子核静止在匀强磁场中,当它在垂直磁场的平面内发生衰变时,生成的新原子核和粒子的运动轨迹如图7所示,则新原子核和粒子在磁
13、场中做圆周运动的周期之比为()图7A441 B5744C5722 D571答案B解析衰变方程为ThXHe,根据周期公式T,可知新原子核和粒子在磁场中做圆周运动周期之比为,故选B。高考题型4物理学史和物理学思想方法【例5】关于物理学发展过程中的认识,下列说法正确的是()A奥斯特发现了电流的磁效应,并发现了电磁感应现象B法拉第在分析了许多实验事实后提出,感应电流应具有这样的方向,即感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的磁通量的变化C楞次发现了电流的磁效应,揭示了磁现象和电现象之间的联系D在法拉第、纽曼、韦伯等人工作的基础上,人们认识到:电路中感应电动势的大小,跟穿过这一电路的磁通量的变化率成正比,后
14、人称之为法拉第电磁感应定律答案D解析奥斯特发现了电流的磁效应,揭示了磁现象和电现象之间的联系,法拉第发现了电磁感应现象,故A、C错误;楞次在分析了许多实验事实后提出,感应电流应具有这样的方向,即感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的磁通量的变化,故B错误;纽曼、韦伯在对理论和实验资料进行严格分析后,先后指出:闭合电路中感应电动势的大小,跟穿过这一电路的磁通量的变化率成正比,后人称之为法拉第电磁感应定律,故D正确。【拓展训练6】(2021新高考八省大联考广东区热身模拟)在物理学的研究及应用过程中所用思想方法的叙述正确的是()图8A在不需要考虑物体本身的大小和形状时,用质点来代替物体的方法是猜想法B
15、速度的定义式v,采用的是比值法;当t趋近于零时,就可以表示物体在t时刻的瞬时速度,该定义应用了理想模型法C在探究加速度与力、质量三者之间的关系时,先保持质量不变研究加速度与力的关系,再保持力不变研究加速度与质量的关系,该实验应用了类比法D如图8是三个实验装置,这三个实验都体现了放大的思想答案D解析在不需要考虑物体本身的大小和形状时,用质点来代替物体的方法是理想模型法,选项A错误;速度的定义式v,采用的是比值法;当t趋近于零时,就可以表示物体在t时刻的瞬时速度,该定义应用了极限法,选项B错误;在探究加速度与力、质量三者之间的关系时,先保持质量不变研究加速度与力的关系,再保持力不变研究加速度与质量
16、的关系,该实验应用了控制变量法,选项C错误;用力向下压,使桌面产生微小形变,使平面镜M逆时针方向微小旋转,若使法线转过角,则M反射的光线旋转的角度为2,N反射的光线就旋转了4,那么投射到标尺上的光斑走过的距离就更大,故该实验观察测量结果采用的是微小变量放大法;用挤压玻璃瓶时微小的变化不易观察,但通过细管中水位的变化能够观察出来,是一种放大的思想;第三个装置都是球m,受到m对它的引力会使竖直悬线发生扭转,从而使镜面M的法线转过微小角度,从而电光源的投影会在标尺上移动一定距离,从而将微小形变放大,故都是利用放大的思想方法。这三个装置都是将微小形变进行放大,故都是利用放大的思想方法。故D正确。专题限
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