高考二輪復習物理課件（新高考新教材）第一編核心專題突破專題6熱學近代物理第二講近代物理

第二講近代物理1通覽主干知識2研學核心考點目錄索引

3突破熱考命題1通覽主干知識2研學核心考點考點一光電效應分層突破——明要點命題角度1光電效應規(guī)律的理解及應用1.光電效應兩條對應關系(1)光子頻率高→光子能量大→光電子的最大初動能大;(2)光照強度大(同種頻率的光)→光子數(shù)目多→發(fā)射光電子多→光電流大。2.定量分析時應抓住三個關系式愛因斯坦光電效應方程Ek=hν-W0最大初動能與遏止電壓的關系Ek=eUc逸出功與截止頻率的關系W0=hνc命題角度2光電效應的圖像問題(1)最大初動能Ek與入射光頻率ν的關系圖像

(2)遏止電壓Uc與入射光頻率ν的關系圖像

(3)光電流與電壓的關系圖像

典例剖析例1

(命題角度1、2)(多選)(2023江蘇南通模擬)體溫槍的工作原理是利用光電效應,將光信號轉換為電信號,從而顯示出物體的溫度。已知人的體溫正常時能輻射波長為10μm的紅外線,如圖甲所示,用該紅外光線照射光電管的陰極K時,電路中有光電流產(chǎn)生,光電流隨電壓變化的圖像如圖乙所示,另一種金屬銣的遏止電壓Uc與入射光頻率ν之間的關系如圖丙所示,已知光在真空中傳播的速度為3×108m/s,則(

)甲

乙丙A.波長為10μm的紅外線在真空中的頻率為3×1013HzB.將陰極K換成金屬銣,體溫槍仍然能正常使用C.由圖乙可知,該光電管的遏止電壓為2×10-2VD.當人體溫度升高時,輻射紅外線的強度將增大,飽和光電流減小答案

AC解析

根據(jù)c=λν,可得紅外線的頻率為ν=

Hz=3×1013

Hz,A正確;根據(jù)eUc=hν-W0,由圖丙可知金屬銣的截止頻率為5.1×1014

Hz,發(fā)生光電效應的條件是入射光的頻率大于等于金屬的截止頻率,而紅外線的頻率小于金屬銣的截止頻率,故不會發(fā)生光電效應,體溫槍不能正常使用,B錯誤;I=0時的電壓為遏止電壓,由圖乙可知,該光電管的遏止電壓為2×10-2

V,C正確;若人體溫度升高,輻射紅外線的強度增大,飽和光電流將增大,D錯誤。分層演練——拿高分練真題·明考向1.(命題角度1)(多選)(2023浙江6月選考)有一種新型光電效應量子材料,其逸出功為W0。當紫外光照射該材料時,只產(chǎn)生動能和動量單一的相干光電子束。用該電子束照射間距為d的雙縫,在與縫相距為L的觀測屏上形成干涉條紋,測得條紋間距為Δx。已知電子質(zhì)量為m,普朗克常量為h,光速為c,則(

)AD2.(命題角度1、2)(2022河北卷)密立根于1916年發(fā)表的鈉金屬光電效應的遏止電壓Uc與入射光頻率ν的實驗曲線如圖所示,該實驗直接證明了愛因斯坦光電效應方程,并且第一次利用光電效應實驗測定了普朗克常量h。由圖像可知(

)A.鈉的逸出功為hνcB.鈉的截止頻率為8.5×1014HzC.圖中直線的斜率為普朗克常量hD.遏止電壓Uc與入射光頻率ν成正比A解析

根據(jù)遏止電壓與最大初動能的關系有eUc=Ekmax,根據(jù)光電效應方程有Ekmax=hν-W0,結合圖像可知,當Uc為0時,解得W0=hνc,A正確;鈉的截止頻率為νc,根據(jù)圖像可知,截止頻率小于8.5×1014

Hz,B錯誤;結合遏止電壓與電壓與入射光的頻率關系式可知,遏止電壓Uc與入射光頻率ν成線性關系,不是成正比,D錯誤。練模擬·提能力1.(命題角度2)(2023江蘇常州模擬)如圖所示,分別用1、2兩種材料作K極進行光電效應探究,其截止頻率ν1<ν2,保持入射光不變,則光電子到達A極時動能的最大值Ekm隨電壓U變化關系的圖像是(

)C解析

光電管所加電壓為正向電壓,則根據(jù)愛因斯坦光電效應方程可知,光電子到達A極時動能的最大值為Ekm=Ue+hν-hν截止,可知Ekm-U圖像的斜率相同,均為e;截止頻率越大,則圖像在縱軸上的截距越小,因ν1<ν2,則選項C正確。2.(命題角度1)(多選)(2023浙江高三模擬)研究光電效應的電路圖如圖所示。①、②兩束單色光是由處在同一激發(fā)態(tài)的原子躍遷到Ⅰ態(tài)和Ⅱ態(tài)時產(chǎn)生的,若光束①通過窗口照射到陰極K,滑動變阻器的滑片滑到位置a時,電流表的讀數(shù)恰好變?yōu)?;光束②通過窗口照射到陰極K,滑動變阻器的滑片滑到位置b時,電流表的讀數(shù)恰好變?yōu)?,則下列說法正確的是(

)A.光束①產(chǎn)生的飽和電流一定小于光束②產(chǎn)生的飽和電流B.光束①產(chǎn)生的光電子的初動能一定小于光束②產(chǎn)生的光電子的初動能C.發(fā)生原子躍遷后對應能級的能量EⅠ>EⅡD.光束①和光束②通過同一狹縫時都能發(fā)生衍射現(xiàn)象CD解析

光電子的初動能在0~Ekmax范圍之間,因此光束①產(chǎn)生的光電子的初動能不一定小于光束②產(chǎn)生的光電子的初動能,B錯誤;根據(jù)圖像可知,滑動變阻器的滑片滑到位置a時的減速電壓小于滑到位置b時的減速電壓,即光束①的遏止電壓小于光束②的遏止電壓,根據(jù)eU0=Ekmax=hν-W0可知,光束①的光子的能量小于光束②的光子的能量,根據(jù)hν=Em-En,由于①、②兩束單色光是由處在同一激發(fā)態(tài)的原子躍遷到Ⅰ態(tài)和Ⅱ態(tài)時產(chǎn)生的,則發(fā)生原子躍遷后對應能級的能量EⅠ>EⅡ,C正確;衍射是光的基本特性,光束①和光束②通過同一狹縫時都能發(fā)生衍射現(xiàn)象,D正確;根據(jù)以上描述,光束①的光子的能量小于光束②的光子的能量,即光束①的光子的頻率小于光束②的光子的頻率,飽和電流與光照強度和光的頻率有關,由于兩種光的光照強度關系不確定,則光束①產(chǎn)生的飽和電流與光束②產(chǎn)生的飽和電流的關系也不確定,A錯誤?？键c二原子結構和能級躍遷分層突破——明要點命題角度1原子結構

命題角度2氫原子能級結構及躍遷(1)原子躍遷時,所吸收或輻射的光子能量只能等于兩能級的能量差。(2)原子從某一能級電離時,所吸收的能量可以大于或等于這一能級能量的絕對值,剩余能量為自由電子的動能。(3)一個氫原子躍遷發(fā)出的可能光譜線條數(shù)最多為(n-1),而一群氫原子躍遷發(fā)出的可能光譜線條數(shù)可用

求解。典例剖析例2

(命題角度1、2)(2023河北校聯(lián)考模擬)為了解釋氫原子的發(fā)光現(xiàn)象,玻爾于1913年提出了原子假說。如圖所示,一電子繞氫原子核做勻速圓周運動,基態(tài)的軌道半徑為r1,電子在該軌道上運動的動能為Ek1,基態(tài)原子的能量為E1,某激發(fā)態(tài)的軌道半徑為r2,電子在該軌道上運動的動能為Ek2,該激發(fā)態(tài)原子的能量為E2。下列說法正確的是(

)A.Ek2>Ek1B.電子可以在r1和r2之間的任意軌道上穩(wěn)定運動C.處于該激發(fā)態(tài)的原子向基態(tài)躍遷時釋放的光子頻率為D.氫原子的上述能級躍遷釋放能量的方式和氫彈釋放能量的方式相同C練真題·明考向1.(命題角度2)(2023山東卷)“夢天號”實驗艙攜帶世界首套可相互比對的冷原子鐘組發(fā)射升空,對提升我國導航定位、深空探測等技術具有重要意義。如圖所示為某原子鐘工作的四能級體系,原子吸收頻率為ν0的光子從基態(tài)能級Ⅰ躍遷至激發(fā)態(tài)能級Ⅱ,然后自發(fā)輻射出頻率為ν1的光子,躍遷到鐘躍遷的上能級2,并在一定條件下可躍遷到鐘躍遷的下能級1,實現(xiàn)受激輻射,發(fā)出鐘激光,最后輻射出頻率為ν3的光子回到基態(tài)。該原子鐘產(chǎn)生的鐘激光的頻率ν2為(

)A.ν0+ν1+ν3 B.ν0+ν1-ν3C.ν0-ν1+ν3 D.ν0-ν1-ν3分層演練——拿高分D解析

根據(jù)能級圖可得hν0=hν1+hν2+hν3,解得ν2=ν0-ν1-ν3,選項A、B、C錯誤,D正確。2.(命題角度2)(2022浙江6月選考)氫原子的能級圖如圖所示。大量氫原子處于n=3的激發(fā)態(tài),在向低能級躍遷時放出光子,用這些光子照射逸出功為2.29eV的金屬鈉。下列說法正確的是(

)A.逸出光電子的最大初動能為10.80eVB.n=3躍遷到n=1放出的光子動量最大C.有3種頻率的光子能使金屬鈉產(chǎn)生光電效應D.用0.85eV的光子照射,氫原子躍遷到n=4激發(fā)態(tài)B

練模擬·提能力1.(命題角度1)(2023河南安陽模擬)物理教材中有很多經(jīng)典的插圖能夠形象地表現(xiàn)出物理實驗、物理現(xiàn)象及物理規(guī)律,下列四幅圖涉及不同的物理知識或現(xiàn)象,下列說法正確的是(

)A.圖甲中,盧瑟福通過分析α粒子散射實驗結果,發(fā)現(xiàn)了質(zhì)子和中子B.圖乙中,在光的顏色保持不變的情況下,入射光的光照強度越大,飽和光電流越大C.圖丙中,射線a由電子組成,射線b為電磁波,射線c由α粒子組成D.圖丁中,鏈式反應屬于輕核裂變答案

B解析

圖甲中,盧瑟福通過分析α粒子散射實驗結果,得出了原子的核式結構模型,A錯誤;圖乙中,在光的顏色保持不變的情況下,入射光的光照強度越大,飽和光電流越大,B正確;圖丙中,由左手定則可知:射線a由α粒子組成,射線b為電磁波,射線c由電子組成,C錯誤;圖丁中,鏈式反應屬于重核裂變,D錯誤。A.第2能級 B.第3能級C.第4能級 D.第6能級C考點三核反應和核能的計算分層突破——明要點命題角度1天然放射現(xiàn)象

溫馨提示1.確定α衰變和β衰變次數(shù)的兩種方法:①由于β衰變不改變質(zhì)量數(shù),故可以先由質(zhì)量數(shù)改變確定α衰變的次數(shù),再根據(jù)電荷數(shù)守恒確定β衰變的次數(shù);②設α衰變次數(shù)為x,β衰變次數(shù)為y,根據(jù)質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)守恒列方程組求解。2.核反應的四種類型:①衰變;②人工轉變;③重核裂變;④輕核聚變。命題角度2核能的計算方法(1)根據(jù)ΔE=Δmc2計算時,Δm的單位是“kg”,c的單位是“m/s”,ΔE的單位是“J”。愛因斯坦質(zhì)能方程表明質(zhì)量和能量有著緊密聯(lián)系,但不是相互轉化

(2)根據(jù)ΔE=Δm×931.5MeV計算時,Δm的單位是“u”,ΔE的單位是“MeV”。(3)根據(jù)核子比結合能來計算核能:原子核的結合能=核子比結合能×核子數(shù)。比結合能越大,原子核結合得越牢固

典例剖析例3

(命題角度1)(2023湖南邵陽模擬)自然界中一些放射性重元素往往會發(fā)生一系列連續(xù)的遞次衰變,又稱為放射系或衰變鏈。每個放射性衰變系都有一個半衰期很長的始祖核素,經(jīng)過若干次連續(xù)衰變,直至生成一個穩(wěn)定核素。已知

的衰變鏈如圖所示。下列判斷正確的是(

)A.圖中的橫坐標表示核電荷數(shù),縱坐標表示核子數(shù)

D分層演練——拿高分1.(命題角度1)(2022山東卷)碘125衰變時產(chǎn)生γ射線,醫(yī)學上利用此特性可治療某些疾病。碘125的半衰期為60天,若將一定質(zhì)量的碘125植入患者病灶組織,經(jīng)過180天剩余碘125的質(zhì)量為剛植入時的(

)B2.(命題角度2)(多選)(2022浙江1月選考)2021年12月15日秦山核電站迎來了安全發(fā)電30周年,核電站累計發(fā)電約6.9×1011kW·h,相當于減排二氧化碳六億多噸。為了提高能源利用率,核電站還將利用冷卻水給周圍居民供熱。下列說法正確的是(

)A.秦山核電站利用的是核聚變釋放的能量B.秦山核電站發(fā)電使原子核虧損的質(zhì)量約為27.6kgC.核電站反應堆中需要用鎘棒控制鏈式反應的速度CD練模擬·提能力(命題角度2)(2023湖北荊州模擬)原子核的比結合能曲線如圖所示,根據(jù)該曲線,下列判斷正確的是(

)C3突破熱考命題新教材、新高考、新情境:近代物理在科技中的應用情境解讀涉及近代物理的STSE情境主要有關于光電效應、玻爾能級躍遷理論、原子核衰變、核反應等考點,如非接觸式體溫測量儀、霓虹燈發(fā)光原理、我國自主研發(fā)的氫原子鐘、月球探測器“嫦娥五號”中的“核電池”、

“人造太陽”等?？枷蚍治霰静糠种饕疾楣怆娦匠碳皥D像、氫原子能級躍遷規(guī)律、原子核的衰變、核反應和核能的計算等考點。案例探究例題(2023湖南長沙高三統(tǒng)考)我國核能發(fā)展采取“三步走”戰(zhàn)略——“熱堆—快堆—聚變堆”。其中快堆采用易裂變的钚)作燃料,在堆心燃料钚的外圍再生區(qū)里放置不易發(fā)生裂變的鈾);钚-239裂變成兩個中等大小的