高三物理复习：近代物理考点及解析

视角 1：对玻尔理论的理解 1．对玻尔理论下列说法中，不正确的是( D ) A．继承了卢瑟福的原子模型，但对原子能量和电子轨道引入了量 子化假设 B．原子只能处于一系列不连续的状态中，每个状态都对应一定的 能量 C．用能量转化与守恒建立了原子发光频率与原子能量变化之间的 定量关系 D．氢原子中，量子数 n 越大，核外电子的速率越大
的关系
①遏止电压 Uc：图线与横轴交点的横 坐标
②饱和光电流 Im：电流的最大值 ③最大初动能：Ek＝eUc
颜色不同时， 光电流与电压
的关系
①遏止电压 Uc1、Uc2 ②饱和光电流
③最大初动能 Ek1＝ eUc1，Ek2＝eUc2
遏止电压 Uc 与入射光频率 ν 的关系图线
①极限频率 νc：图线与横 轴的交点的横坐标值
2．(2018·高考浙江卷)(多选)氢原子的能级图如图所示，关于大量氢 原子的能级跃迁，下列说法正确的是(可见光的波长范围为 4.0×10－7～ 7.6×10－7 m，普朗克常量 h＝6.6×10－34 J·s，真空中的光速 c＝3.0×108 m/s)( BC )
A．氢原子从高能级跃迁到基态时，会辐射 γ 射线 B．氢原子处在 n＝4 能级，会辐射可见光 C．氢原子从高能级向 n＝3 能级跃迁时，辐射的光具有显著的热效 应 D．氢原子从高能级向 n＝2 能级跃迁时，辐射的光在同一介质中传 播速度最小的光子能量为 1.89 eV
视角 2：原子的跃迁 2．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( D ) A．这些氢原子总共可辐射出 3 种不同频率的光 B．由 n＝2 能级跃迁到 n＝1 能级产生的光频率最小 C．由 n＝4 能级跃迁到 n＝1 能级产生的光的波长最长 D．用 n＝2 能级跃迁到 n＝1 能级辐射出的光照射逸出功为 6.34 eV 的金属铂能发生光电效应
低频率约为( B )
A．1×1014 Hz
B.8×1014 Hz
C．2×1015 Hz
D.8×1015 Hz
解析：选 B.根据爱因斯坦光电效应方程 Ek＝hν－W0＝hλc－hν0，代
入数据解得 ν0≈8×1014 Hz，B 正确．
2．(2017·高考全国卷Ⅲ)(多选)在光电效应实验中，分别用频率为 νa、 νb 的单色光 a、b 照射到同种金属上，测得相应的遏止电压分别为 Ua 和 Ub、光电子的最大初动能分别为 Eka 和 Ekb.h 为普朗克常量．下列说法 正确的是( BC )
考点二 原子结构与玻尔理论
1．氢原子能级图与原子跃迁问题的解答技巧 (1)能级之间跃迁时放出的光子频率是不连续的． (2)能级之间发生跃迁时放出(吸收)光子的频率由 hν＝Em－En 求 得．若求波长可由公式 c＝λν 求得． (3)一个氢原子跃迁发出可能的光谱线条数最多为(n－1)． (4)一群氢原子跃迁发出可能的光谱线条数的两种求解方法． ①用数学中的组合知识求解：N＝Cn2＝nn2－1. ②利用能级图求解：在氢原子能级图中将氢原子跃迁的各种可能情 况一一画出，然后相加．
视角 4：波粒二象性的理解 4．(多选)关于物质的波粒二象性，下列说法正确的是(ABC ) A．光的波长越短，光子的能量越大，光的粒子性越明显 B．不仅光子具有波粒二象性，一切运动的微粒都具有波粒二象性 C．光电效应现象揭示了光的粒子性 D．实物的运动有特定的轨道，所以实物不具有波粒二象性
解析：选 ABC.根据 ν＝cλ可知光的波长越短，则频率越大，据 E＝hν 可知光能量越大，A 正确；波粒二象性是微观世界特有的规律，一切运 动的微粒都具有波粒二象性，B 正确；光电效应现象说明光具有粒子性， C 正确；由德布罗意理论知，宏观物体的德布罗意波的波长太小，实际 很难观察到波动性，但仍具有波粒二象性，D 错误．
解析：选 D. 用一定频率的单色光 a 照射光电管阴极时，电流计指 针会发生偏转，知 νa＞ν0，而单色光 b 不能使阴极 K 产生光电效应，知 νb＜ν0，则 νa＞νb，a 光的波长小于 b 光的波长，所以 A 错．发生光电效 应的条件：ν＞ν0，增加 b 光的强度不能使电流计 G 的指针发生偏转，B 错误；发生光电效应时，电子从光电管左端运动到右端，而电流的方向 与电子定向移动的方向相反，所以流过电流计 G 的电流方向是由 c 到 d， C 错误；增加 a 光的强度可使通过电流计 G 的电流增大，故 D 正确．
视角 2：光电管的理解 2．用如图所示的光电管研究光电效应的实验中，用某种频率的单 色光 a 照射光电管阴极 K，电流计 G 的指针发生偏转．而用另一频率的 单色光 b 照射光电管阴极 K 时，电流计 G 的指针不发生偏转，那么 (D)
A．a 光的波长一定大于 b 光的波长 B．增加 b 光的强度可能使电流计 G 的指针发生偏转 C．用 a 光照射光电管阴极 K 时通过电流计 G 的电流方向是由 d 到c D．只增加 a 光的强度可使通过电流计 G 的电流增大
3．(2015·高考全国卷Ⅱ改编)(多选)实物粒子和光都具有波粒二象 性．下列事实中突出体现波动性的是( ACD )
A．电子束通过双缝实验装置后可以形成干涉图样 B．β 射线在云室中穿过会留下清晰的径迹 C．人们利用慢中子衍射来研究晶体的结构 D．人们利用电子显微镜观测物质的微观结构
解析：选 ACD.电子束具有波动性，通过双缝实验装置后可以形成 干涉图样，选项 A 正确．β 射线在云室中高速 错误．人们利用慢中子衍射来研究晶体的结构， 体现出波动性，选项 C 正确．电子显微镜是利用电子束工作的，体现了 波动性，选项 D 正确．
使处于基态(n＝1)的氢原子被激发后可辐射出可见光
光子，最少应给氢原子提供的能量为( A )
A．12.09 eV
B.10.20 eV
C．1.89 eV
D.1.51 eV
解析：选 A.可见光光子能量范围为 1.63 eV～3.10 eV，则氢原子能 级差应该在此范围内，可简单推算如下：2、1 能级差为 10.20 eV，此值 大于可见光光子的能量；3、2 能级差为 1.89 eV，此值属于可见光光子 的能量，符合题意．氢原子处于基态，要使氢原子达到第 3 能级，需提 供的能量为－1.51 eV－(－13.60 eV)＝12.09 eV，此值也是提供给氢原子 的最少能量，选项 A 正确．
解析：选 B.根据光电效应方程 Ekm＝hν－W0，可知图线的斜率表示 普朗克常量，故两条图线与横轴的夹角 α 和 β 一定相等，故 A 错误；根 据 Ekm＝eUc 和 Ekm＝hν－W0，得 Uc＝heν－We0，故增大入射光频率 ν， 则所需的遏止电压 Uc 随之增大，故 B 正确；根据光电效应方程 Ekm＝hν －W0，当 Ekm＝0 时，W0＝hν0，即甲的逸出功小于乙的逸出功，故当 某一频率的光可以使甲金属发生光电效应，但此光不一定能使乙金属发 生光电效应，故 C 错误；光电子的最大初动能与入射光的频率有关，与 入射强度无关，故 D 错误．
4．光电效应的四类图象分析
图象名称 图线形状
由图线直接(或间接)得到的物理量
最大初动 能 Ek 与入 射光频率 ν 的关系图
线
①极限频率：图线与 ν 轴交点的横坐标 νc
②逸出功：图线与 Ek 轴交点的纵坐标 的绝对值
W0＝|－E|＝E ③普朗克常量：图线的斜率 k＝h
颜色相同、 强度不同 的光，光电 流与电压
对光电效应的四点提醒 1．能否发生光电效应，不取决于光的强度而取决于光的频率． 2．光电效应中的“光”不是特指可见光，也包括不可见光． 3．逸出功的大小由金属本身决定，与入射光无关． 4．光电子不是光子，而是电子．
视角 1：光电效应规律的理解 1．(多选)现用某一光电管进行光电效应实验，当用某一频率的光入 射时，有光电流产生．下列说法正确的是( AC ) A．保持入射光的频率不变，入射光的光强变大，饱和光电流变大 B．入射光的频率变高，饱和光电流变大 C．入射光的频率变高，光电子的最大初动能变大 D．保持入射光的光强不变，不断减小入射光的频率，始终有光电 流产生
高三物理复习：近代物理考点及解析
[专题知识汇总]
[四年考情分析]
考点一 光电效应及其规律 1．光电效应规律
2．两条对应关系 (1)光强大→光子数目多→发射光电子多→光电流大． (2)光子频率高→光子能量大→光电子的最大初动能大． 3．光电效应现象的两个重要关系 (1)遏止电压 Uc 与入射光频率 ν、逸出功 W0 间的关系：Uc＝heν－We0. (2)截止频率 νc 与逸出功 W0 的关系：hνc＝W0，据此求出截止频率 νc.
2．氢原子电离 电离态：n＝∞，E＝0. 基态→电离态：E 吸＝0－(－13.6 eV)＝13.6 eV. n＝2→电离态：E 吸＝0－E2＝3.4 eV. 如吸收能量足够大，克服电离能后，获得自由的电子还具有动能．
1．(2019·高考全国卷Ⅰ)氢原子能级示意图如图
所示．光子能量在 1.63 eV～3.10 eV 的光为可见光．要
解析：选 BC.γ 射线是原子核通过衰变产生的高能电磁波，与核外 电子无关，则选项 A 错误；根据 E＝hν＝hcλ，可得可见光光子的能量范 围为 1.63～3.09 eV，由题图可知从 n＝4 能级跃迁到 n＝2 能级，E4－ E2＝2.55 eV，处在可见光光子的能量范围内，则选项 B 正确；从高能 级向 n＝3 能级跃迁时辐射出光子的最大能量为 ΔE＝1.51 eV＜1.63 eV， 属于红外线，具有热效应，则选项 C 正确；传播速度越小，折射率越大， 光子频率越大，能量越大，而从高能级向 n＝2 能级跃迁时辐射出光子 的最大能量为 3.4 eV，则选项 D 错误．
解析：选 D. 玻尔的原子模型对应的是电子轨道的量子化，卢瑟福 的原子模型核外电子可在任意轨道上运动，故 A 正确；玻尔的原子结构 模型中，原子的能量是量子化的，故 B 正确；玻尔的原子结构模型中， 核外电子从高能级向低能级跃迁后，原子的能量减小，从而建立了 hν ＝E2－E1，故 C 正确；氢原子中，量子数 n 越大，核外电子的速率越小， 而电子的电势能越大，故 D 错误．
A．若 νa>νb，则一定有 Ua＜Ub B．若 νa>νb，则一定有 Eka＞Ekb C．若 Ua＜Ub，则一定有 Eka＜Ekb D．若 νa>νb，则一定有 hνa－Eka＞hνb－Ekb
解析：选 BC.光电效应中遏止电压与最大初动能之间的关系为 eU ＝Ek，根据光电效应方程可知 Ek＝hν－W0，若 νa＞νb，则 Eka＞Ekb， Ua＞Ub，选项 A 错误，选项 B 正确；若 Ua＜Ub，则 Eka＜Ekb，选项 C 正确；由光电效应方程可得 W0＝hν－Ek，则 hνa－Eka＝hνb－Ekb，选项 D 错误．
视角 3：光电效应的图象问题 3．(2019·东北三省四市联考)在研究甲、乙两种金 属光电效应现象的实验中，光电子的最大初动能 Ek 与 入射光频率 ν 的关系如图所示，则( B ) A．两条图线与横轴的夹角 α 和 β 一定不相等 B．若增大入射光频率 ν，则所需的遏止电压 Uc 随之增大 C．若某一频率的光可以使甲金属发生光电效应，则一定能使乙金 属发生光电效应 D．若不改变入射光频率 ν，只增加入射光的强度，则光电子的最 大初动能将增大
解析：选 AC. 产生光电效应时，光的强度越大，单位时间内逸出 的光电子数越多，饱和光电流越大，说法 A 正确．饱和光电流大小与入 射光的频率和光的强度均有关，说法 B 错误．光电子的最大初动能随入 射光频率的增加而增加，与入射光的强度无关，说法 C 正确．减小入射 光的频率，如低于极限频率，则不能发生光电效应，没有光电流产生， 说法 D 错误．
②遏止电压 Uc：随入射 光频率的增大而增大
③普朗克常量 h：等于图 线的斜率与电子电荷量
的乘积，即 h＝ke
1．(2018·高考全国卷Ⅱ)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 1.28×10－19 J．已知普朗克常量为 6.63×10－34
J·s，真空中的光速为 3.00×108 m·s－1.能使锌产生光电效应的单色光的最