近代物理（光電效應(yīng)圖像、能級(jí)躍遷、原子核衰變與核反應(yīng)）（原卷版）

重難點(diǎn)17近代物理

光電效應(yīng)及其圖像、原子結(jié)構(gòu)與能級(jí)躍遷、衰變、核反應(yīng)與核能的計(jì)算

----------------

二看題趨勢h

考點(diǎn)分析三年考情分析2025命題熱點(diǎn)

2024：黑吉遼卷

光電效應(yīng)及其圖像2023：浙江6月選考卷

2022：河北卷

埠子姑構(gòu)與即統(tǒng)躍2024：江西卷、安徽卷

?子一口構(gòu)與目匕我躍2023：湖北卷、遼寧卷、山東卷、新課標(biāo)卷1、核反應(yīng)方程與核能

2022：海南卷、湖南卷2、光電效應(yīng)、原子結(jié)構(gòu)

2024：廣東卷、廣西卷、江蘇卷、甘肅卷、湖與能級(jí)躍遷

r-U4一-北卷、河北卷、山東卷、全國甲卷

衰變、核反應(yīng)與核

意」2023：海南卷、全國甲卷、全國乙卷、湖南卷、

能的計(jì)算浙江6月選考卷

2022：海南卷、湖北卷、遼寧卷、山東卷

【課標(biāo)要求】

1.知道光電效應(yīng)現(xiàn)象，掌握光電效應(yīng)的規(guī)律，理解逸出功、截止頻率、最大初動(dòng)能、遏止

電壓等有關(guān)物理量。

2.理解玻爾理論及能級(jí)躍遷規(guī)律。

3.理解原子核的衰變、人工轉(zhuǎn)變以及核能的計(jì)算。

【考查方向】

原子物理作為物理學(xué)的一大分支，考點(diǎn)分散，要求不高，基本以選擇題為主，難度不大。

突出考查光電效應(yīng)的理解，能級(jí)躍遷問題、核反應(yīng)方程的書寫、核能的計(jì)算、半衰期的理解及

其應(yīng)用。

【備考建議】

復(fù)習(xí)本章時(shí)，重點(diǎn)應(yīng)注意以下幾點(diǎn)內(nèi)容：

(1)原子的能級(jí)躍遷；

(2)原子核的衰變規(guī)律；

⑶核反應(yīng)方程的書寫；

(4)質(zhì)量虧損和核能的計(jì)算；

(5)三種射線的特點(diǎn)及應(yīng)用；

(6)光電效應(yīng)的規(guī)律及應(yīng)用等。備考過程注意加強(qiáng)對(duì)基本概念和規(guī)律的理解和記憶。

一、光電效應(yīng)四類圖像

圖像名稱圖線形狀考占八、、

①截止頻率：圖線與V軸交點(diǎn)的橫坐標(biāo)Vc

大初動(dòng)能Ek與入射光//，②逸出功：圖線與Ek軸交點(diǎn)的縱坐標(biāo)的值

頻率V的關(guān)系圖線Wo=\-E\=E

③普朗克常量：圖線的斜率左=力

顏色相同、強(qiáng)度不同的I①遏止電壓圖線與橫軸的交點(diǎn)

-7------強(qiáng)光(黃)

Zn夕------弱光(黃)

光，光電流與電壓的關(guān)②飽和光電流/m：電流的最大值

7

=

系uc0U③最大初動(dòng)能：EkmeUc

①遏止電壓Ucl、Uc2

顏色不同時(shí)，光電流與D—黃光

②飽和光電流

電壓的關(guān)系

f/clt/c20u③最大初動(dòng)能Eki=eUci,Ek2=eUc2

①截止頻率以：圖線與橫軸的交點(diǎn)

遏止電壓Uc-v的美系

②遏止電壓”：隨入射光頻率的增大而增大

圖線，表達(dá)式為：Uc=一

③普朗克常量力：等于圖線的斜率與電子電量

hWo

廠工的乘積，即//=氏。(注：此時(shí)兩極之間接反

向電壓)

二、能級(jí)躍遷：

只有光子能量恰好等于躍遷所需的能量時(shí),原子才會(huì)吸收光子并躍遷到激發(fā)態(tài)，對(duì)于大于電離

能的光子可被吸收，可將原子電離。

躍遷產(chǎn)生的譜線條數(shù)：①一群原子的核外電子向基態(tài)躍遷時(shí)發(fā)射光子的種類:

心叫修或者在氫原子能級(jí)圖中將氫原子躍遷的各種可能情況畫出并相如②一個(gè)原

子的核外電子向基態(tài)躍遷時(shí)發(fā)射最多光子的種類：N=n-1.

能級(jí)之間發(fā)生躍遷時(shí)放出（吸收）光子的頻率由加=Em-紇求得.若求波長可由公式

c=丸。求得。

能級(jí)之間發(fā)生躍遷時(shí)放出（吸收）的光子頻率是不連續(xù)的。

三、三種放射線

種類a射線。射線7射線

本質(zhì)高速氫核流高速電子流光子流（高頻電磁波）

電荷量2e-e0

4mP,

m-

質(zhì)量利=1.67x10-27靜止質(zhì)量為零

1836

kg

速度0.1c0.99cC

在電場磁場中偏轉(zhuǎn)與a射線偏轉(zhuǎn)方向相反不偏轉(zhuǎn)

最弱用紙能擋較強(qiáng)，能穿透幾毫米的鋁最強(qiáng)，能穿透幾厘米的鉛

貫穿本領(lǐng)

住板板

對(duì)空氣的

很強(qiáng)較弱很弱

電離作用

四、兩種衰變類型

衰變類型a衰變B衰變

衰變過程'X-%Y+1He〃-3y+'e

2個(gè)質(zhì)子和2個(gè)中子結(jié)合成一個(gè)整體

i個(gè)中子轉(zhuǎn)化為1個(gè)質(zhì)子和1個(gè)電子

衰變實(shí)質(zhì)射出

2\H+HeQTI—H+1]€

衰變規(guī)律電荷數(shù)守恒、質(zhì)量數(shù)守恒、動(dòng)量守恒

五、幾種核反應(yīng)類型

衰變、人工轉(zhuǎn)變、裂變和聚變，如下表所示。

類型可控性核反應(yīng)方程典例

衰變a衰自發(fā)2郎U-2制Th+,He

變

B衰

自發(fā)2強(qiáng)Th-2鐘Pa+de

變

號(hào)N+3HeTO+由

（盧瑟福發(fā)現(xiàn)質(zhì)子）

iHe+汩ef+血

人工轉(zhuǎn)變?nèi)斯た刂疲ú榈峦税l(fā)現(xiàn)中子）

召A1+夕He—日P

約里奧一居里夫婦發(fā)現(xiàn)放射

+Jn

性同位素，同時(shí)發(fā)現(xiàn)正電子

B-52Si++9e

2/U+3nf嘿Ba+雞Kr+38n

重核裂變?nèi)菀卓刂?/p>

2/U+血-i取Xe+段Sr+Win

輕核聚變現(xiàn)階段很難控制

限時(shí)提升練

一、單選題

1.（2024.河北.模擬預(yù)測）2024年6月我國探月工程嫦娥六號(hào)搭載的氫氣測量儀主要探測月壤

中氨222和氨220同位素及其衰變產(chǎn)物。已知靜止的氫原子核瞪Rn自發(fā)衰變?yōu)獒樤雍?；：中。?/p>

時(shí)放出一個(gè)粒子X,且氫的半衰期為3.8天，下列說法正確的是（）

A.若該核反應(yīng)在月球上進(jìn)行，經(jīng)過3.8天后剩余個(gè)數(shù)一定多于原來的一半

B.該核反應(yīng)屬于夕衰變

C.反應(yīng)過程中釋放/射線和另一種射線，7射線穿透能力最強(qiáng)，另一種射線電離能力最強(qiáng)

D.反應(yīng)前、后的質(zhì)量守恒，電荷數(shù)也守恒

2.（2024.全國.模擬預(yù)測）2024年6月中國航天科技集團(tuán)的科研人員通過分析我國首顆探日衛(wèi)

星“羲和號(hào)”對(duì)太陽光譜的觀測數(shù)據(jù)，精確繪制出國際首個(gè)太陽大氣自轉(zhuǎn)的三維圖像。太陽光譜

中有一條譜線所對(duì)應(yīng)光的頻率與氫原子從較高能級(jí)向〃=2能級(jí)躍遷時(shí)發(fā)出的光中光子能量最

小的那種光的頻率相同。則該譜線所對(duì)應(yīng)光子的能量為（）

4

.55

.81

.45

O

1-----------------13.6

A.2.86eVB.1.89eVC.0.66eVD.0.3leV

3.（2024.北京大興.三模）針對(duì)下面幾個(gè)圖說法正確的是（）

?二

瞥二◎

中

子

、

。A*

蹩

?二

、

皚

、

乙

A.甲圖中鋅板和驗(yàn)電器總是帶異種電荷

B.乙圖是太陽內(nèi)部的核反應(yīng)

C.丙圖中的實(shí)驗(yàn)揭示了原子核內(nèi)部有復(fù)雜結(jié)構(gòu)

D.丁圖中處于第2能級(jí)的氫原子可以吸收一個(gè)能量為3.5eV的光子并電離

4.（2024.安徽.一模）光電管是根據(jù)光電效應(yīng)制成的，是一種可以把光信號(hào)轉(zhuǎn)化為電信號(hào)的儀

器，在太陽能電池研究、光纖通信以及自動(dòng)控制等方面有廣泛的應(yīng)用。小明同學(xué)用圖示電路研

究光電管的性能，其中光電管的陰極和陽極由不同的金屬材料制成，實(shí)驗(yàn)時(shí)保持開關(guān)閉合，用

某種波長的光照射陰極，未發(fā)生光電效應(yīng)，則以下說法正確的是（）

A.若把滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)片c向》端移動(dòng)，則可以產(chǎn)生光電流

B.若只增大入射光的強(qiáng)度，一定可以產(chǎn)生光電流

C.若減小入射光的波長，則電流表中可能有電流通過

D.若只延長照射時(shí)間，一定可以產(chǎn)生光電流

5.（2024.全國.模擬預(yù)測）同位素?zé)嵩词抢梅派湫酝凰氐乃プ儫嶂瞥傻臒嵩矗哂锌垢蓴_

性強(qiáng)、工作準(zhǔn)確可靠和可長期使用的優(yōu)點(diǎn)，可為電子設(shè)備保溫，是未來宇宙深空探索不可或缺

的能源裝置。當(dāng)前的同位素?zé)嵩粗饕捎缅d:;Sr與杯瞪Pu等半衰期長的同位素，衰變方程分別

為g玉Y+X、"TU+Z。已知鋸g與杯置Pu的半衰期分別約為29年、87年，若大

量的鍋:;Sr與杯;；Pu衰變前的數(shù)目相等，經(jīng)歷174年，衰變釋放出的X、Z的總電荷量分別約

為口、必，則（）

a_63a_32a_32a_2i

Q232口，Q263JQ221JQ232

6.（2024.四川遂寧.模擬預(yù)測）與元素X作用后變成元素Y與:H,此反應(yīng)放出的核能為4；

式與元素X作用后變成;6。。已知;"N、Y,"、的比結(jié)合能分別為耳、E］、耳、E4,下列說

法正確的是（）

A.元素X是6粒子

B.Y與；。不是同位素

C.X比結(jié)合能為17當(dāng)一:。

D."與X作用釋放核能為16&-12用

7.（2024.黑龍江哈爾濱.模擬預(yù)測）19世紀(jì)末至20世紀(jì)初是近代物理學(xué)發(fā)展的黃金時(shí)代。杰

出物理學(xué)家們的研究成果直接推動(dòng)了“近代物理學(xué)”的建立和發(fā)展。以下關(guān)于物理知識(shí)的描述哪

一個(gè)是正確的（）

〃

8EIQN

5光子叱）

4-0.54

3-0.85

-1.51光子〃H電子

2O*——?\

-3.40

電子，

1i-i-k------------13.60碰撞前碰撞后

氫原子能級(jí)示意圖

圖2圖3

A.貝克勒爾發(fā)現(xiàn)了天然放射現(xiàn)象，圖1為產(chǎn)生的三種射線在電場中偏轉(zhuǎn)情況，其中③線代

表的射線穿透能力最強(qiáng)

B.一群處于〃=3能級(jí)的氫原子向低能級(jí)躍遷，最多可以放出3種不同頻率的光子

C.圖3為康普頓效應(yīng)的示意圖，入射光子與靜止的電子發(fā)生碰撞，碰后散射光的波長變短

D.圖4展示了。粒子散射實(shí)驗(yàn)的現(xiàn)象，據(jù)此現(xiàn)象，盧瑟福發(fā)現(xiàn)了質(zhì)子和中子

A.由甲圖中的a粒子散射的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可以估計(jì)出原子核半徑的數(shù)量級(jí)是10-10m

B.由乙圖的氫原子能級(jí)圖可知，一個(gè)處于〃=3能級(jí)的氫原子向低能級(jí)躍遷可能發(fā)出3種不

同頻率的光

C.a、b、c三束單色光照射同一光電管得到光電流/與光電管兩極間的電壓。的關(guān)系曲線

如丙圖，則a、b、c光的頻率關(guān)系為匕=匕

D.由圖丁可知案心核的結(jié)合能比空1）核的大

9.（2024.山東.模擬預(yù)測）用如圖（a）所示的裝置進(jìn)行光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)，所得/-。圖像如圖（b）

所示，當(dāng)極板間電壓UAK=3UC時(shí)，從K極發(fā)出的初動(dòng)能最大的光電子，到達(dá)A極時(shí)的德布羅

意波長是從K極發(fā)出時(shí)的（）

D.2倍

10.（2024.浙江.一模）如圖甲所示是弗蘭克―赫茲實(shí)驗(yàn)，該實(shí)驗(yàn)為能量量子化假設(shè)提供了直接

證據(jù)。實(shí)驗(yàn)前，裝置內(nèi)僅充滿汞原子，實(shí)驗(yàn)中，燈絲發(fā)射出初速度可忽略的電子，先經(jīng)過陰極

K與柵極G之間的電場加速，再經(jīng)過柵極G與集電極A之間的反向電場減速。電子在整個(gè)運(yùn)

動(dòng)過程中會(huì)和汞原子碰撞，實(shí)驗(yàn)中記錄了柵極G到陰極K的電壓大小UGK,以及通過集電極A

的電流/,電流越大說明單位時(shí)間到達(dá)集電極A的電子越多。實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖乙所示，電流/的

極大值呈周期性出現(xiàn)，峰值的水平間距為4.9V從中得出汞原子能量具有量子化的結(jié)論。由于

電子質(zhì)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于汞原子質(zhì)量，通過彈性碰撞轉(zhuǎn)移給汞原子的動(dòng)能可以忽略不計(jì)。結(jié)合以上內(nèi)

容判斷下列說法錯(cuò)誤的是（）

350

300

K

%汞蒸汽250

200

150

100

50

1015UN

乙

A.4K<4.9V時(shí)，電子與汞原子碰撞不會(huì)使處于基態(tài)的汞原子激發(fā)

B.峰值的水平間距為4.9V,說明汞原子第一激發(fā)態(tài)與基態(tài)的能量差為4.9eV

C.只有當(dāng)電子的動(dòng)能等于4.9eV或其整數(shù)倍才能使汞原子從基態(tài)躍遷到第一激發(fā)態(tài)

D.U°K=10V時(shí)，有大量電子兩次與汞原子碰撞，使汞原子從基態(tài)躍遷到第一激發(fā)態(tài)

二、多選題

11.（2025?廣東?模擬預(yù)測）太陽能量的來源主要通過質(zhì)子一質(zhì)子鏈反應(yīng)（簡稱PP鏈），太陽

產(chǎn)生的能量約99%來自該鏈反應(yīng)?？茖W(xué)研究發(fā)現(xiàn)，該鏈反應(yīng)主要通過如下方程發(fā)生：

3：H-X+；e+匕①；2XfY+2：H②，其中卜為正電子，匕為太陽中微子，下列說法正確的是（）

A.方程式中X為;He,y為;He

B.方程式中X為;H,丫為;He

C.反應(yīng)①屬于核聚變反應(yīng)

D.Y的比結(jié)合能大于X的比結(jié)合能

12.（2025?浙江?模擬預(yù)測）下列說法正確的有（）

鎘棒

/水泥防護(hù)層

中子。

?

圖1圖2圖3圖4

A.圖1可以看出隨著溫度的升高黑體輻射的強(qiáng)度的極大值向波長較長的方向移動(dòng)

B.圖2電子的干涉圖像說明物質(zhì)波是一種概率波

C.圖3鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的示意圖，鈾塊的體積足夠大反應(yīng)才能一代一代繼續(xù)下去

D.圖4核電反應(yīng)堆示意圖，控制棒插入深一些，讓它吸收更多中子，反應(yīng)速率會(huì)慢一些

13.（2024.北京朝陽.模擬預(yù)測）在