高中物理专题--近代物理初步
31专题：近代物理初步(PXH)
专题：近代物理初步问题【考点】光电效应规律、光电效应的实质及发生条件，爱因斯坦光电效应方程及图象问题； 氢原子光谱、玻尔的原子模型、（能级、基态、激发态、量子数）（能级公式和轨道半径公式）、能级跃迁问题；核电荷数、核质量数、三种射线的比较、原子核的衰变（两种衰变实质的比较、衰变规律）、半衰期、确定衰变次数的方法；核反应方程与核能的计算、核反应的四种类型、核反应方程式的书写、质量亏损与结合能、质能方程、核能的计算方法（三种）；【知识点归纳】考点一 对光电效应规律的理解1.光电效应现象：在光的照射下,金属中的 电子 从表面逸出的现象。
发射出来的电子叫 光电子 。
2.光电效应的产生条件：入射光的频率v 大于 金属的极限频率（截止频率v c ）。
cv v >（决定能否逸出光电子，发生光电效应。
）（1）金属的极限频率（截止频率v c ）hW v c 0=（W 0 ：金属的逸出功 ； h ：普朗克常量 。
）对于每种金属，都相应确定的截止频率 ν c 。
1、当入射光频率ν > ν c 时，电子才能逸出金属表面；(发生光电效应)2、当入射光频率 ν < ν c 时，无论光强多大也没有电子逸出金属表面。
（不能发生光电效应） （2）逸出功W 0 ：使电子脱离某种金属所做功的最小值，叫做这种金属的逸出功。
c hv W =0 它等于金属表面的电子脱离金属所做的功。
不同金属的逸出功不同。
光电流：光电子定向移动形成的电流。
（3）饱和光电流 I s实验表明：保持光频率、光强不变，增大U AK ，G 表中电流达到某一值后不再增大，即达到饱和值。
结论1：对于一定颜色的光，入射光越强，饱和光电流越大，单位时间内发射的光电子数越多。
（4）遏止电压 U c ：使光电流减小到零的反向电压。
当 K 、A 间加反向电压，光电子克服电场力做功，当电压达到某一值 U c 时，光电流恰为0。
U c 称为遏止电压。
kmc E eU = ，W hv E km -=实验表明：对于一定颜色（频率）的光，无论光的强弱如何，遏止电压都是一样的。
高中物理第二轮复习 专题五 近代物理初步
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核心要点·高考必备
研透命题·精准备考
【例2】 (2020·北京市普通高中学业水平等级考试，2)氢原子 能级示意如图3。现有大量氢原子处于n＝3能级上，下列说 法正确的是( )
A．这些原子跃迁过程中最多可辐射出2种频率的光子
B．从n＝3能级跃迁到n＝1能级比跃迁到n＝2能级辐射的
图3
光子频率低
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核心要点·高考必备
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【核心要点】
1．光电效应的实验规律
(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10－9 s。 (4)当入射光的频率大于或等于极限频率时，饱和光电流的大小与入射光的强度成正 比。
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核心要点·高考必备
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ห้องสมุดไป่ตู้
A．W0＝2.5 eV，Ekmax＝1.0 eV B．W0＝2.5 eV，Ekmax＝2.0 eV C．W0＝1.0 eV，Ekmax＝1.0 eV D．W0＝1.0 eV，Ekmax＝2.0 eV
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图2
核心要点·高考必备
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解析 入射光的光子能量 ε＝hν＝3.5 eV，阴极 K 的逸出功为 W0，则逸出光电子的最大 初动能 Ek1＝hν－W0；P 从 c 点向左移动14L，光电管上加有反向电压 U＝14E＝1.0 V，电 流计示数刚好减小到零，故－eU＝0－Ek1，Ek1＝1.0 eV，W0＝3.5 eV－1.0 eV＝2.5 eV； 触头 P 从 c 点向右移动14L 时，光电管上加有正向电压 U′＝14E＝1.0 V，则光电子到达阳 极 A 的最大动能 Ekmax＝Ek1＋eU′＝2.0 eV，故选项 B 正确。
高考物理专题——近代物理初步
一、光电效应1．实验规律(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10－9 s。
(4)当入射光的频率大于或等于极限频率时，饱和光电流的大小与入射光的强度成正比。
2．三个概念(1)最大初动能：只有金属表面的电子直接向外飞出时，只需克服原子核的引力做功的情况，才具有最大初动能。
(2)饱和光电流：金属板飞出的光电子到达阳极，回路中便产生光电流，随着所加正向电压的增大，光电流趋于一个饱和值，这个饱和值是饱和光电流，在一定的光照条件下，饱和光电流与所加电压大小无关。
(3)入射光强度：入射光强度指单位时间内照射到金属表面单位面积上的总能量。
3．光电效应方程(1)方程：E k＝hν－W0，光电子的最大初动能E k可以利用光电管用实验的方法测得，即E k＝eU c，其中U c是遏止电压。
(2)极限频率：νc ＝W 0h 。
(3)逸出功：它与极限频率νc 的关系是W 0＝hνc 。
二、能级跃迁1．氢原子能级2．谱线条数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N ＝C 2n ＝n （n －1）2。
三、核反应和核能1．原子核衰变 衰变类型α衰变 β衰变 衰变方程 A Z X →A －4Z －2Y ＋42He A Z X → A Z ＋1Y ＋0－1e衰变实质 2个质子和2个中子结合成一个整体射出核内的一个中子转化成了一个质子和一个电子 211H ＋210n →42He 10n →11H ＋0－1e衰变规律电荷数守恒、质量数守恒(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：原子核的质量小于组成它的核子的质量之和的现象。
(3)质能方程：E ＝mc 2，即一定的能量和一定的质量相联系。
高中物理专题十三 近代物理初步(讲解部分)PPT课件
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三、康普顿效应
概念
当光入射到物质上被散射后,在散射波中,除有与入射波的波长相同的射线外,还有波长 比入射波的波长更长的射线。人们把这种波长变化的现象叫做康普顿效应
解释 意义
在康普顿效应中,入射光的光子与物质中的自由电子发生弹性碰撞,碰撞中满足动量守 恒与能量守恒,光子的一部分能量传递给电子,从而引起被散射光子的能量减小,频率减 小,波长变长
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二、光电效应方程 1.表达式:光电子的最大初动能Ekm与入射光光子的能量hν和逸出功W之间 的关系:Ekm=hν-W。其中逸出功是指使某种金属原子中电子脱离金属所做 功的最小值。 2.物理意义:金属中电子吸收一个光子获得的能量是hν,这些能量一部分克 服金属的逸出功,剩余的表现为逸出电子的初动能。
3.光电效应的研究思路 (1)两条线索
(2)两条对应关系
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例1 如图所示,用某单色光照射光电管的阴极K会发生光电效应。在阳极 A和阴极K之间加上反向电压,通过调节滑动变阻器的滑片,逐渐增大加在 光电管上的电压,直至电流表中电流恰为零,此时电压表的电压值U称为遏 止电压。现分别用频率为ν1和ν2的单色光照射阴极,测得遏止电压分别为U1 和U2,设电子的质量为m、电荷量为e,下列说法正确的是 ( ) A.用频率为ν1的光照射时,光电子的最大初速度为 2eU1
颜色不同时,光电流与电压的关 系
遏止电压Uc与入射光频率ν的关 系图线
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①遏止电压Uc1、Uc2 ②饱和电流Im1、Im2 ③最大初动能Ek1=eUc1,Ek2=eUc2
①截止频率νc:图线与横轴的交 点的横坐标 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
高中物理《近代物理初步》知识梳理
质子 中子
发现者 实质 电荷 符号
发现者 电荷 符号
英国物理学家卢瑟福
氢原子核
正电,带电荷量为元电荷
p或
1 1
H
卢瑟福的学生查德威克
电中性,不带电
n或1 n 0
备注
核子
两个 等式
质子与中子的统称
(1)电荷数(Z)=质子数=元素的 原子序数=核外电子数 (2)质量数(A)=核子数=质子数+ 中子数
三、原子核的衰变、半衰期 1.原子核的衰变 1)α衰变和β衰变的比较
说明
光的波动性 光的干涉、 衍射和偏振
(1)光是一种概率波,即光子在空间 (1)光的波动性是光子本身的一种
各点出现的可能性大小(概率)可 属性,不是光子之间相互作用产生
用波动规律来描述
的
(2)大量光子往往表现出波动性 (2)光的波动性不同于宏观概念的
波
光的粒子性 光电效应、 康普顿效应
(1)当光同物质发生作用时,这种作 (1)“粒子”的含义是“不连续”
用是“一份一份”进行的,表现出 、“一份一份”的
粒子的性质
(2)光子不同于宏观概念的粒子
(2)少量光子往往表现出粒子性
二、物质波 与实物粒子相联系的波叫物质波;实物粒子的能量E和动量p跟它所对应 的波的频率ν和波长λ之间遵循的关系为:E=hν,p= h 。
λ
考点三 原子结构
一、原子的核式结构模型 1.电子的发现:汤姆孙在研究阴极射线时发现了电子。 2.α粒子散射实验 1)实验装置
从低能级向高能级的跃迁过程 称为激发,始末能级差的绝对值 等于所吸收的能量,ΔE=E终-E初
注意:①大量原子从高能级向低能级跃迁时,释放出光子种类数为C2n 。② 从高能级向低能级跃迁时,电子动能增加,电势能减小,总能量减小;从低
高考物理重难点专练—重难点14近代物理初步
高考物理重难点专练重难点14 近代物理初步【知识梳理】一、氢原子光谱、氢原子的能级、能级公式1．原子的核式结构（1）电子的发现：英国物理学家汤姆孙发现了电子。
（2）α粒子散射实验：1909～1911年，英国物理学家卢瑟福和他的助手进行了用α粒子轰击金箔的实验，实验发现绝大多数α粒子穿过金箔后基本上仍沿原来方向前进，但有少数α粒子发生了大角度偏转，偏转的角度甚至大于90°，也就是说它们几乎被“撞”了回来。
（3）原子的核式结构模型：在原子中心有一个很小的核，原子全部的正电荷和几乎全部质量都集中在核里，带负电的电子在核外空间绕核旋转。
2．光谱（1）光谱用光栅或棱镜可以把光按波长展开，获得光的波长（频率）和强度分布的记录，即光谱。
（2）光谱分类有些光谱是一条条的亮线，这样的光谱叫做线状谱。
有的光谱是连在一起的光带，这样的光谱叫做连续谱。
（3）氢原子光谱的实验规律巴耳末线系是氢原子光谱在可见光区的谱线，其波长公式1λ＝R ⎝⎛⎭⎫122－1n 2，（n ＝3，4，5，…），R 是里德伯常量，R ＝1.10×107 m －1，n 为量子数。
3．玻尔理论（1）定态：原子只能处于一系列不连续的能量状态中，在这些能量状态中原子是稳定的，电子虽然绕核运动，但并不向外辐射能量。
（2）跃迁：原子从一种定态跃迁到另一种定态时，它辐射或吸收一定频率的光子，光子的能量由这两个定态的能量差决定，即hν＝E m －E n 。
（h 是普朗克常量，h ＝6.63×10－34 J·s ）（3）轨道：原子的不同能量状态跟电子在不同的圆周轨道绕核运动相对应。
原子的定态是不连续的，因此电子的可能轨道也是不连续的。
4．氢原子的能级、能级公式（1）氢原子的能级能级图如图所示（2）氢原子的能级和轨道半径①氢原子的能级公式：E n＝1n2E1（n＝1，2，3，…），其中E1为基态能量，其数值为E1＝－13.6 eV。
高考物理复习专题近代物理部分
第2课时光电效应波粒二象性基础知识题组1．[黑体辐射和能量子的理解]下列说法正确的是() A．一般物体辐射电磁波的情况与温度无关，只与材料的种类及表面情况有关B．黑体能完全吸收入射的各种波长的电磁波，不反射C．带电微粒辐射和吸收的能量，只能是某一最小能量值的整数倍D．普朗克最先提出了能量子的概念2．[光电效应规律的理解]关于光电效应的规律，下列说法中正确的是() A．只有入射光的波长大于该金属的极限波长，光电效应才能产生B．光电子的最大初动能跟入射光强度成正比C．发生光电效应的反应时间一般都大于10－7 sD．发生光电效应时，单位时间内从金属内逸出的光电子数目与入射光强度成正比3．[光的波粒二象性的理解]下列说法正确的是() A．光电效应反映了光的粒子性B．大量光子产生的效果往往显示出粒子性，个别光子产生的效果往往显示出波动性C．光的干涉、衍射、偏振现象证明了光具有波动性D．只有运动着的小物体才有一种波和它相对应，大的物体运动是没有波和它对应的考点梳理一、黑体辐射与能量子1．黑体与黑体辐射(1)黑体：是指能够完全吸收入射的各种波长的电磁波而不发生反射的物体．(2)黑体辐射的实验规律①一般材料的物体，辐射的电磁波除与温度有关外，还与材料的种类及表面状况有关．②黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与黑体的温度有关．a．随着温度的升高，各种波长的辐射强度都．b．随着温度的升高，辐射强度的极大值向波长较短的方向移动．2．能量子(1)定义：普朗克认为，带电微粒辐射或者吸收能量时，只能辐射或吸收某个值的整数倍．即能量的辐射或者吸收只能是一份一份的．这个不可再分的最小能量值ε叫做能量子．(2)能量子的大小：ε＝hν，其中ν是电磁波的频率，h称为普朗克常量．h＝6.63×10－34 J·s.二、光电效应1．光电效应现象光电效应：在光的照射下金属中的电子从金属表面逸出的现象，叫做光电效应，发射出来的电子叫做2．光电效应规律(1)每种金属都有一个．(2)光子的最大初动能与入射光的强度无关，只随入射光的增大而增大．(3)光照射到金属表面时，光电子的发射几乎是的．(4)光电流的强度与入射光的成正比．3．爱因斯坦光电效应方程(1)光子说：空间传播的光的能量是不连续的，是一份一份的，每一份叫做一个光子．光子的能量为ε＝hν，其中h是普朗克常量，其值为6.63×10－34 J·s.(2)光电效应方程：其中hν为入射光的能量，E k为光电子的最大初动能，W0是金属的逸出功．4．遏止电压与截止频率(1)遏止电压：使光电流减小到零的反向电压U c.(2)截止频率：能使某种金属发生光电效应的频率叫做该种金属的截止频率(又叫极限频率)．不同的金属对应着不同的极限频率．(3)逸出功：电子从金属中逸出所需做功的，叫做该金属的逸出功．三、光的波粒二象性与物质波1．光的波粒二象性(1)光的干涉、衍射、偏振现象证明光具有．(2)光电效应说明光具有(3)光既具有波动性，又具有粒子性，称为光的．2．物质波(1)概率波光的干涉现象是大量光子的运动遵守波动规律的表现，亮条纹是光子到达概率大的地方，暗条纹是光子到达概率小的地方，因此光波又叫概率波．(2)物质波任何一个运动着的物体，小到微观粒子大到宏观物体都有一种波与它对应，其波长λ＝hp，p为运动物体的动量，h为普朗克常量.考点突破考点一对光电效应规律的理解例11905年是爱因斯坦的“奇迹”之年，这一年他先后发表了三篇具有划时代意义的论文，其中关于光量子的理论成功的解释了光电效应现象．关于光电效应，下列说法正确的是()A．当入射光的频率低于极限频率时，不能发生光电效应B．光电子的最大初动能与入射光的频率成正比C．光电子的最大初动能与入射光的强度成正比D．某单色光照射一金属时不发生光电效应，改用波长较短的光照射该金属可能发生光电效应解析根据光电效应现象的实验规律，只有入射光频率大于极限频率才能发生光电效应，故A、D正确．根据光电效应方程，最大初动能与入射光频率为线性关系，但非正比关系，B错误；根据光电效应现象的实验规律，光电子的最大初动能与入射光强度无关，C错误．答案AD 突破训练1入射光照射到某金属表面上发生光电效应，若入射光的强度减弱，而频率保持不变，则()A．从光照至金属表面上到发射出光电子之间的时间间隔将明显增加B．逸出的光电子的最大初动能将减小C．单位时间内从金属表面逸出的光电子数目将减小D．有可能不发生光电效应解析光电效应瞬时(10－9 s)发生，与光强无关，A错；能否发生光电效应，只取决于入射光的频率是否大于极限频率，与光强无关，D错；对于某种特定金属，光电子的最大初动能只与入射光频率有关，入射光频率越大，最大初动能越大，B错；光电子数目多少与入射光强度有关(可理解为一个光子能打出一个电子)，光强减弱，逸出的电子数目减少，C对．答案 C考点二 对光电效应方程的应用和E k －ν图象的考查 1． 爱因斯坦光电效应方程E k ＝hν－W 0hν：光电子的能量W 0：逸出功，即从金属表面直接飞出的光电子克服正电荷引力所做的功． E k ：光电子的最大初动能．2． 由E k －ν图象(如图1)可以得到的信息(1)极限频率：图线与ν轴交点的横坐标νc .(2)逸出功：图线与E k 轴交点的纵坐标的值E ＝W 0.(3)普朗克常量：图线的斜率k ＝h .图1例2 如图所示是用光照射某种金属时逸出的光电子的最大初动能随入射光频率的变化图线(直线与横轴的交点坐标为4.27，与纵轴交点坐标为0.5)．由图可知 ( )A ．该金属的截止频率为4.27×1014Hz B ．该金属的截止频率为5.5×1014 Hz C ．该图线的斜率表示普朗克常量 D ．该金属的逸出功为0.5 eV解析 图线在横轴上的截距为截止频率，A 正确，B 错误；由光电效应方程E k ＝hν－W 0可知图线的斜率为普朗克常量，C 正确；金属的逸出功为W 0＝hνc ＝6.63×10－34×4.27×10141.6×10－19eV ＝1.77 eV ，D 错误．答案 AC突破训练2 已知锌的逸出功为3.34 eV ，用某单色紫外线照射锌板时，逸出光电子的最大速度为106 m/s ，求该紫外线的波长λ(电子质量m e ＝9.11×10－31 kg ，普朗克常量h ＝6.63×10－34 J·s,1 eV＝1.60×10－19 J)．答案 2.01×10－7m解析 根据爱因斯坦光电效应方程hc λ＝W 0＋12m e v 2所以λ＝2.01×10－7m.考点三 对光的波粒二象性、物质波的考查光既有波动性，又有粒子性，两者不是孤立的，而是有机的统一体，其表现规律为： (1)个别光子的作用效果往往表现为粒子性；大量光子的作用效果往往表现为波动性．(2)频率越低波动性越显著，越容易看到光的干涉和衍射现象；频率越高粒子性越显著，越不容易看到光的干涉和衍射现象，贯穿本领越强．(3)光在传播过程中往往表现出波动性；在与物质发生作用时，往往表现为粒子性． 例3 关于物质的波粒二象性，下列说法中不正确的是 ( )A ．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B ．运动的微观粒子与光子一样，当它们通过一个小孔时，都没有特定的运动轨道C ．波动性和粒子性，在宏观现象中是矛盾的、对立的，但在微观高速运动的现象中是统一的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 光具有波粒二象性是微观世界具有的特殊规律，大量光子运动的规律表现出光的波动性，而单个光子的运动表现出光的粒子性．光的波长越长，波动性越明显，光的频率越高，粒子性越明显．而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，不是不具有波粒二象性．答案 D突破训练3 关于光的本性，下列说法正确的是 ( )A ．光既具有波动性，又具有粒子性，这是互相矛盾和对立的B ．光的波动性类似于机械波，光的粒子性类似于质点C ．大量光子才具有波动性，个别光子只具有粒子性D ．由于光既具有波动性，又具有粒子性，无法只用其中一种去说明光的一切行为，只能认为光具有波粒二象性 答案 D解析 光既具有波动性，又具有粒子性，但不同于宏观的机械波和机械粒子，波动性和粒子性是光在不同的情况下的不同表现，是同一客体的两个不同的侧面、不同属性，只能认为光具有波粒二象性，选项D 正确. 例4 (2010·江苏单科·12C(1))研究光电效应的电路如图3所示．用频率相同、强度不同的光分别照射密封真空管的钠极板(阴极K)，钠极板发射出的光电子被阳极A 吸收，在电路中形成光电流．下列光电流I 与A 、K 之间的电压U AK 的关系图象中，正确的是________．解析 由于光的频率相同，所以对应的反向截止电压相同，选项A 、B 错误；发生光电效应时，在同样的加速电压下，光强度越大，逸出的光电子数目越多，形成的光电流越大，所以选项C 正确，D 错误． 答案 C方法提炼：1.常见电路(如图所示) 2．两条线索(1)通过频率分析：光子频率高→光子能量大→产生光电子的最大初动能大． (2)通过光的强度分析：入射光强度大→光子数目多→产生的光电子多→光电流大 高考题组 1．(2012·四川理综·18)a 、b 两种单色光组成的光束从介质进入空气时，其折射光束如图5所示．用a 、b 两束光 ( )A ．先后照射双缝干涉实验装置，在缝后屏上都能出现干涉条纹，由此确定光是横波B ．先后照射某金属，a 光照射时恰能逸出光电子，则b 光照射时也能逸出光电子C ．从同一介质以相同方向射向空气，其界面为平面，若b 光不能进入空气，则a 光也不能进入空气D ．从同一介质以相同方向射向空气，其界面为平面，a 光的反射角比b 光的反射角大 2． (2011·江苏单科·12C(1))下列描绘两种温度下黑体辐射强度与波长关系的图中，符合黑体辐射实验规律的是 ( )3． (2010·天津理综·8)用同一光电管研究a 、b 两种单色光产生的光电效应，得到光电流I 与光电管两极间所加电压U 的关系如图所示．则这两种光( )A ．照射该光电管时a 光使其逸出的光电子最大初动能大B ．从同种玻璃射入空气发生全反射时，a 光的临界角大C ．通过同一装置发生双缝干涉，a 光的相邻条纹间距大D ．通过同一玻璃三棱镜时，a 光的偏折程度大 4． (2010·浙江理综·16)在光电效应实验中，飞飞同学用同一光电管在不同实验条件下得到了三条光电流与电压之间的关系曲线(甲光、乙光、丙光)，如图所示．则可判断出( ) A ．甲光的频率大于乙光的频率 B ．乙光的波长大于丙光的波长C ．乙光对应的截止频率大于丙光的截止频率D ．甲光对应的光电子最大初动能大于丙光的光电子最大初动能 模拟题组5． 用光照射某种金属，有光电子从金属表面逸出，如果光的频率不变，而减弱光的强度，则( )A ．逸出的光电子数减少，光电子的最大初动能不变B ．逸出的光电子数减少，光电子的最大初动能减小C ．逸出的光电子数不变，光电子的最大初动能减小D ．光的强度减弱到某一数值，就没有光电子逸出了6． 如图所示，用a 、b 两种不同频率的光分别照射同一金属板，发现当a 光照射时验电器的指针偏转，b 光照射时指针未偏转，以下说法正确的是( ) A ．增大a 光的强度，验电器的指针偏角一定减小 B ．a 光照射金属板时验电器的金属小球带负电 C ．a 光在真空中的波长小于b 光在真空中的波长D ．若a 光是氢原子从n ＝4的能级向n ＝1的能级跃迁时产生的，则b光可能是氢原子从n ＝5的能级向n ＝2的能级跃迁时产生的练出高分题组1 对光的波粒二象性的考查 1． 下列说法正确的是 ( )A ．有的光是波，有的光是粒子B ．光子与电子是同样的一种粒子C ．光的波长越长，其波动性越显著；波长越短，其粒子性越显著D ．γ射线具有显著的粒子性，而不具有波动性2． 物理学家做了一个有趣的实验：在双缝干涉实验中，在光屏处放上照相底片，若减弱光的强度．使光子只能一个一个地通过狭缝．实验结果表明，如果曝光时间不太长，底片上只能出现一些不规则的点；如果曝光时间足够长，底片上就会出现规则的干涉条纹．对这个实验结果下列认识正确的是 ( )A ．曝光时间不长时，光的能量太小，底片上的条纹看不清楚，故出现不规则的点B ．单个光子的运动没有确定的规律C ．干涉条纹中明亮的部分是光子到达机会较多的地方D ．只有大量光子的行为才表现出波动性 ►题组2 对光电效应理解的考查3． 利用光子说对光电效应的解释，下列说法正确的是 ( )A ．金属表面的一个电子只能吸收一个光子B ．电子吸收光子后一定能从金属表面逸出，成为光电子C ．金属表面的一个电子吸收若干个光子，积累了足够的能量才能从金属表面逸出D ．无论光子能量大小如何，电子吸收光子并积累了能量后，总能逸出成为光电子4． 入射光照射到某金属表面上发生光电效应，若入射光的强度减弱，而频率保持不变，下列说法中正确的是 ( ) A ．有可能不发生光电效应B ．从光照射到金属表面上至发射出光电子之间的时间间隔将明显增加C ．逸出的光电子的最大初动能将减小D ．单位时间内从金属表面逸出的光电子数目将减少 5． 光电效应的实验结论是：对于某种金属 ( )A ．无论光强多强，只要光的频率小于极限频率就不能产生光电效应B ．无论光的频率多低，只要光照时间足够长就能产生光电效应C ．超过极限频率的入射光强度越弱，所产生的光电子的最大初动能就越小D ．超过极限频率的入射光频率越高，所产生的光电子的最大初动能就越大 6． 对光电效应的理解正确的是 ( )A ．金属钠的每个电子可以吸收一个或一个以上的光子，当它积累的动能足够大时，就能逸出金属B ．如果入射光子的能量小于金属表面的电子克服原子核的引力而逸出时所需做的最小功，便不能发生光电效应C ．发生光电效应时，入射光越强，光子的能量就越大，光电子的最大初动能就越大D ．由于不同金属的逸出功是不相同的，因此使不同金属产生光电效应，入射光的最低频率也不同题组3 对光电效应方程应用的考查7. 如图是某金属在光的照射下产生的光电子的最大初动能E k 与入射光频率ν的关系图象．由图象可知 ( ) A ．该金属的逸出功等于E B ．该金属的逸出功等于hνc C ．入射光的频率为2νc 时，产生的光电子的最大初动能为ED ．入射光的频率为νc 2时，产生的光电子的最大初动能为E28． 下表给出了一些金属材料的逸出功.现用波长为(普朗克常量h ＝6.63×10－34 J·s，光速c＝3.0×108 m/s) ()A．2种B．3种C．4种D．5种9．如图所示是光电管的原理图，已知当有波长为λ0的光照到阴极K上时，电路中有光电流，则()A．若换用波长为λ1(λ1>λ0)的光照射阴极K时，电路中一定没有光电流B．若换用波长为λ2(λ2<λ0)的光照射阴极K时，电路中一定有光电流C．增加电路中电源电压，电路中光电流一定增大D．若将电源极性反接，电路中一定没有光电流产生10．2009年诺贝尔物理学奖得主威拉德·博伊尔和乔治·史密斯主要成就是发明了电荷耦合器件(CCD)图象传感器．他们的发明利用了爱因斯坦的光电效应原理．如图3所示电路可研究光电效应规律．图中标有A和K的为光电管，其中K为阴极，A为阳极．理想电流计可检测通过光电管的电流，理想电压表用来指示光电管两端的电压．现接通电源，用光子能量为10．5 eV的光照射阴极K，电流计中有示数；若将滑动变阻器的滑片P缓慢向右滑动，电流计的读数逐渐减小，当滑至某一位置时电流计的读数恰好为零，读出此时电压表的示数为 6.0 V；现保持滑片P位置不变，光电管阴极材料的逸出功为________，若增大入射光的强度，电流计的读数________(选填“为零”或“不为零”)．11．紫光在真空中的波长为4.5×10－7 m，问：(1)紫光光子的能量是多少？(2)用它照射极限频率为ν0＝4.62×1014 Hz的金属钾能否产生光电效应？若能产生，则光电子的最大初动能为多少？(h＝6.63×10－34 J·s)12．如图所示，当开关S断开时，用光子能量为2.5 eV的一束光照射阴极P，发现电流表读数不为零．合上开关，调节滑动变阻器，发现当电压表读数小于0.60 V时，电流表读数仍不为零；当电压表读数大于或等于0.60 V时，电流表读数为零．(1)求此时光电子的最大初动能的大小；图4(2)求该阴极材料的逸出功．第3课时原子与原子核基础知识题组1．[原子核式结构模型的理解]下列说法正确的是()A．汤姆孙首先发现了电子，并测定了电子电荷量，且提出了“枣糕”式原子模型B．卢瑟福做α粒子散射实验时发现绝大多数α粒子穿过金箔后基本上仍沿原来的方向前进，只有少数α粒子发生大角度偏转C．α粒子散射实验说明了原子的正电荷和绝大部分质量集中在一个很小的核上D．卢瑟福提出了原子“核式结构”模型，并解释了α粒子发生大角度偏转的原因2．[光谱与光谱分析]对于原子光谱，下列说法正确的是()A．原子光谱是不连续的B．由于原子都是由原子核和电子组成的，所以各种原子的原子光谱是相同的C．各种原子的原子结构不同，所以各种原子的原子光谱也不相同D．分析物质发光的光谱，可以鉴别物质中含哪些元素3．[玻尔原子结构模型的理解]根据玻尔理论，下列说法正确的是()A．电子绕核运动有加速度，就要向外辐射电磁波B．处于定态的原子，其电子绕核运动，但它并不向外辐射能量C．原子内电子的可能轨道是不连续的D．原子能级跃迁时，辐射或吸收光子的能量取决于两个轨道的能量差4．[原子核衰变的理解]下列说法正确的是()A．原子核在衰变时能够放出α射线或β射线B.23290Th经过一系列α和β衰变，成为20882Pb，铅核比钍核少12个中子C．原子核的半衰期与物质的质量有关，质量大，半衰期长D．对物质加热或加压可以缩短原子核的半衰期考点梳理一、原子的核式结构1. α粒子散射实验的结果绝大多数α粒子穿过金箔后，基本上仍沿原来的方向前进，但α粒子发生了大角度偏转，极少数α粒子的偏转超过了90°，有的甚至被撞了回来，如图所示．2．卢瑟福的原子核式结构模型在原子的中心有一个很小的核，叫，原子的所有正电荷和几乎都集中在原子核里，带负电的电子在核外绕核旋转．3．原子核的尺度：原子核直径的数量级为m，原子直径的数量级约为m.二、玻尔理论1．定态：原子只能处于一系列不连续的能量状态中，在这些能量状态中原子是稳定的，电子虽然绕核运动，但并不向外辐射能量．2．跃迁：原子从一种定态跃迁到另一种定态时，它辐射或吸收一定频率的光子，光子的能量由这两个定态的能量差决定，即hν＝E m－E n.(h是普朗克常量，h＝6.63×10－34 J·s)3．轨道：原子的不同能量状态跟电子在不同的圆周轨道绕核运动相对应．原子的定态是不连续的，因此电子的可能轨道也是不连续的．4．氢原子的能级、能级公式(1)氢原子的能级图(如图所示)(2)氢原子的能级和轨道半径①氢原子的能级公式：E n＝1n2E1(n＝1,2,3，…)，其中E1为基态能量，其数值为E1＝－13.6 eV.②氢原子的半径公式：r n＝n2r1(n＝1,2,3，…)，其中r1为基态半径，又称玻尔半径，其数值为r1＝0.53×10－10 m.三、天然放射现象、原子核的组成1．天然放射现象(1)天然放射现象元素自发地放出射线的现象，首先由发现．天然放射现象的发现，说明还具有复杂的结构．(2)放射性和放射性元素物质发射某种看不见的射线的性质叫．具有放射性的元素叫．2．原子核(1)原子核的组成①原子核由中子和质子组成，质子和中子统称为．②原子核的核电荷数＝质子数，原子核的质量数＝③X元素原子核的符号为A Z X，其中A表示，Z表示．(2)同位素：具有相同、不同的原子，因为在元素周期表中的相同，同位素具有相同的性质．3．1．原子核的衰变(1)原子核放出α粒子或β粒子，变成另一种原子核的变化称为原子核的衰变．(2)分类α衰变：A Z X→A－4Z－2Y＋42Heβ衰变：A Z X→A Z＋1Y＋0－1e2．半衰期：放射性元素的原子核有半数发生衰变所需的时间．半衰期由核内部本身的因素决定，跟原子所处的物理或化学状态无关．5．[核能的计算方法]已知22688Ra，22286Rn，42He的原子质量分别是226.025 4 u，222.017 5 u，4.002 6 u．求出22688Ra在α衰变22688Ra→22286Rn＋42He中放出的能量(以电子伏特为单位)．答案 4.937 0×106 eV解析衰变后的质量亏损为Δm＝(226.025 4－222.017 5－4.002 6) u＝0.005 3 u．因为1 u相当于931.5 MeV，因此释放的能量为ΔE＝0.005 3×931.5 MeV≈4.937 0 MeV＝4.937 0×106 eV.6．[核能的计算方法]铀核裂变的许多可能的核反应中的一个是23592U＋10n→14156Ba＋9236Kr＋310n.试计算一个铀235原子核裂变后释放的能量．(23592U，14156Ba，9236Kr，10n的质量分别为235.043 9 u，140.913 9 u,91.897 3 u,1.008 7 u．)答案200.6 MeV解析裂变反应的质量亏损为Δm＝(235.043 9＋1.008 7－140.913 9－91.897 3－3×1.008 7) u＝0.215 3 u.一个铀235原子核裂变后释放的能量为ΔE＝Δmc2＝0.215 3×931.5 MeV＝200.6 MeV.方法提炼1．核能：核子结合为原子核时释放的能量或原子核分解为核子时吸收的能量，叫做原子核的结合能，亦称核能．2．质能方程、质量亏损爱因斯坦质能方程E＝mc2，原子核的质量必然比组成它的核子的质量和要小Δm，这就是质量亏损．由质量亏损可求出释放的核能ΔE＝Δmc2.考点突破考点一氢原子能级及能级跃迁对原子跃迁条件的理解(1)原子从低能级向高能级跃迁，吸收一定能量的光子．只有当一个光子的能量满足hν＝E末－E初时，才能被某一个原子吸收，使原子从低能级E初向高能级E末跃迁，而当光子能量hν大于或小于E末－E初时都不能被原子吸收．(2)原子从高能级向低能级跃迁，以光子的形式向外辐射能量，所辐射的光子能量恰等于发生跃迁时的两能级间的能量差．特别提醒 原子的总能量E n ＝E k n ＋E p n ，由ke 2r 2n ＝m v 2r n 得E k n ＝12ke 2r n，因此，E k n 随r的增大而减小，又E n 随n 的增大而增大，故E p n 随n 的增大而增大，电势能的变化也可以从电场力做功的角度进行判断，当r 减小时，电场力做正功，电势能减小，反之，电势能增大．例1 如图3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( ) 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能级产生的光最容易表现出衍射现象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解析 这些氢原子向低能级跃迁时可辐射出C 24＝4×32＝6种光子，选项A 错误；由n ＝4能级跃迁到n ＝3能级产生的光子能量最小，所以频率最小，选项B 错误；由n ＝4能级跃迁到n ＝1能级产生的光子能量最大，频率最大，波长最小，最不容易表现出衍射现象，选项C 错误；从n ＝2能级跃迁到n ＝1能级辐射出的光子能量为10.20 eV>6.34 eV ，所以能使金属铂发生光电效应，选项D 正确． 答案 D 方法提炼1.一个原子和一群原子的区别：一个氢原子只有一个电子，在某个时刻电子只能在某一个可能的轨道上，当电子从一个轨道跃迁到另一个轨道上时，可能情况有多种C 2n＝n n －12，但产生的跃迁只有一种．而如果是大量的氢原子，这些原子的核外电子跃迁时就会出现所有的可能情况．2．入射光子和入射电子的区别：若是在光子的激发下引起原子跃迁，则要求光子的能量必须等于原子的某两个能级差；若是在电子的碰撞下引起的跃迁，则要求电子的能量必须大于或等于原子的某两个能级差．两种情况有所区别．突破训练1 某光电管的阴极为金属钾制成的，它的逸出功为2.21 eV ，如图4是氢原子的能级图，一群处于n ＝4能级的氢原子向低能级跃迁时，辐射的光照射到该光电管的阴极上，这束光中能使金属钾发生光电效应的光谱线条数是 ( ) A ．2条 B ．4条 C ．5条 D ．6条 答案 B考点二 原子核和原子核的衰变 图41． 衰变规律及实质 (1)(2)γα衰变或β衰变的过程中，产生的新核由于具有过多的能量(核处于激发态)而辐射出光子． 2． 原子核的人工转变用高能粒子轰击靶核，产生另一种新核的反应过程． 典型核反应：(1)卢瑟福发现质子的核反应方程为：14 7N ＋42He→17 8O ＋11H. (2)查德威克发现中子的核反应方程为： 94Be ＋42He→12 6C ＋10n.(3)居里夫妇发现放射性同位素和正电子的核反应方程为： 2713Al ＋42He→3015P ＋10n. 3015P→3014Si ＋0＋1e.3． 确定衰变次数的方法(1)设放射性元素A Z X 经过n 次α衰变和m 次β衰变后，变成稳定的新元素A ′Z ′Y ，则表示该核反应的方程为A Z X→A ′Z ′Y ＋n 42He ＋m 0－1e根据电荷数守恒和质量数守恒可列方程 A ＝A ′＋4n ，Z ＝Z ′＋2n －m(2)确定衰变次数，因为β衰变对质量数无影响，先由质量数的改变确定α衰变的次数，然后再根据衰变规律确定β衰变的次数． 4． 半衰期(1)公式：N 余＝N 原(12)t /τ，m 余＝m 原(12)t /τ式中N 原、m 原表示衰变前的放射性元素的原子数和质量，N 余、m 余表示衰变后尚未发生衰变的放射性元素的原子数和质量，t 表示衰变时间，τ表示半衰期．(2)影响因素：放射性元素衰变的快慢是由原子核内部因素决定的，跟原子所处的物理状态(如温度、压强)或化学状态(如单质、化合物)无关． 例2 (2011·海南·19(1))2011年3月11日，日本发生九级大地震，造成福岛核电站严重的核泄漏事故．在泄漏的污染物中含有131I 和137Cs 两种放射性核素，它们通过一系列衰变产生对人体有危害的辐射．在下列四个式子中，有两个能分别反映131I 和137Cs 的衰变过程，它们分别是________和________(填入正确选项前的字母).131I 和137Cs 原子核中的中子数分别是________和________． A ．X 1―→13756Ba ＋10nB ．X 2―→131 54Xe ＋0－1eC ．X 3―→137 56Ba ＋0－1eD ．X 4―→13154Xe ＋11p解析 根据核反应方程的质量数、电荷数守恒知，131I 的衰变为选项B,137Cs 的衰变为选项C,131I 的中子数为131－53＝78,137Cs 的中子数为137－55＝82. 答案 B C 78 82例3 (1)关于放射性元素的半衰期，下列说法正确的有 ( ) A ．是原子核质量减少一半所需的时间 B ．是原子核有半数发生衰变所需的时间C ．把放射性元素放在密封的容器中，可以减小放射性元素的半衰期D ．可以用来测定地质年代、生物年代等(2)某考古队发现一古生物骸骨．考古专家根据骸骨中14 6C 的含量推断出了该生物死亡的年代．已知。
高考物理新课标一轮复习课件单元近代物理初步
钋和镭的发现不仅丰富了元素周期表，而且为放射性研究 开辟了新领域。它们在医学、工业、科研等领域有着广泛 的应用，如治疗癌症、制造核武器等。
放射性元素的衰变规律
衰变定义
放射性元素是不稳定的，它们会 自发地发生衰变，放出射线并转 变为另一种元素。这种过程称为 衰变。
衰变类型
根据放出的射线和衰变产物的不 同，衰变可分为α衰变、β衰变和 γ衰变三种类型。
模型意义
卢瑟福的原子核式结构模型成功地解释了α粒子散射实验，揭示了原子的内部结构，为原 子物理学的发展奠定了基础。
玻尔的氢原子理论
理论背景
为了解决经典电磁理论无法解释原子 稳定性和光谱线规律的问题，玻尔在 1913年提出了氢原子理论。
理论意义
玻尔的氢原子理论第一次将量子观念 引入原子领域，提出了定态和跃迁的 概念，成功地解释了氢原子光谱的实 验规律。
物质的基本结构和相互作用
近代物理研究物质的基本粒子（如电子、质子、中子等）以及它们之间的相互作用力（ 如电磁力、弱相互作用力、强相互作用力等）。
微观世界的运动规律
近代物理研究微观粒子（如原子、分子、基本粒子等）的运动规律，包括量子力学和统 计力学等领域。
宇宙的基本结构和演化
近代物理还研究宇宙的基本结构、起源、演化和未来，包括宇宙学、天体物理学等领域 。
04
粒子与波
德布罗意的物质波理论
01
物质波概念
02
物质波波长公式
03
物质波的实验验证
德布罗意在1924年提出，所有微 观粒子都具有波动性，这种波称 为物质波或德布罗意波。
λ=h/p，其中h为普朗克常量，p 为粒子动量。该公式揭示了粒子 动量与其物质波波长的关系。
高考物理一轮专题复习课件近代物理初步
在量子力学中，物理量（如位置、动 量、能量等）用算符来表示。算符作 用于波函数，可以得到相应物理量的 本征值和本征态，从而了解微观粒子 的性质和行为。
量子测量是指对微观粒子状态的观测 和测量。在量子力学中，测量会导致 波函数坍缩到某个本征态上，使得测 量结果具有随机性和不确定性。量子 测量是连接理论预测和实验验证的桥 梁，对于理解量子力学的基本原理和 验证理论预言具有重要意义。
吸收作用
射线被物质原子吸收，将能量 传递给原子，使原子发生能级
跃迁或电离。
射线探测方法和技术
闪烁计数器
利用射线与闪烁体相互 作用产生的可见光或紫
外光进行探测。
盖革计数器
利用射线与气体相互作 用产生的电离现象进行
探测。
半导体探测器
利用射线与半导体材料 相互作用产生的电荷进
行探测。
照相法
利用射线与感光材料相 互作用产生的潜影进行
激光冷却技术在原子喷泉中的应用： 原子喷泉是一种利用激光冷却技术实 现的高精度测量装置，可用于测量时 间、长度等物理量。在原子喷泉中， 利用激光冷却技术将原子冷却到接近 绝对零度，然后利用微波场对原子进 行操控和测量，从而获得极高的测量 精度和稳定性。
激光冷却技术在量子计算中的应用： 量子计算是一种基于量子力学原理的 计算方式，具有在某些特定问题上比 传统计算机更快的计算能力。而激光 冷却技术在量子计算中发挥着重要作 用。利用激光冷却技术可以将量子比 特（qubit）冷却到接近绝对零度， 从而消除热噪声对量子计算的影响， 提高量子计算的精度和可靠性。
测不准关系的意义
测不准关系在量子力学中具有重要地位，它表明微观粒子的 状态不能完全确定，而是以一种概率分布的形式存在。这一 原理对于理解量子现象、发展量子技术具有重要意义，同时 也对经典物理观念产生了深远影响。
(高中段)第23讲近代物理初步
C．2×1015 Hz
D．8×1015 Hz
解析：设单色光的最低频率为 ν0，由爱因斯坦光电效应方程得 Ek＝hν1－ W,0＝hν0－W，又 ν1＝cλ，整理得 ν0＝cλ－Ehk，代入数据解得 ν0≈8×1014 Hz。 答案：B
4．[多选](2020·温州模拟)用如图所示的装置研究光电效应现
D．改用能量为 2.5 eV 的光子照射，移动变阻器的触头 c，电流表 G 中也可
能有电流
解析：由爱因斯坦光电效应方程 Ek＝hν－W0 可知，同种金属的逸出功相同， 所以光电子逸出后的初动能取决于获得的能量，A 错误。当电压表示数大于或 等于 1.7 V 时，电流表无示数，说明遏止电压为 1.7 V，由 eU＝12mv2，12mv2＝ hν－W0，可求得光电管的逸出功为 1.05 eV，B 正确。若光的频率不变，反向 电压大于遏止电压后电路中就不再有电流，C 错误。当入射光频率超过截止频 率，且反向电压小于遏止电压，电路中就会有电流，D 正确。 答案：BD
光是波动性与粒子性的统一：由光子的能量 E＝hν，光子的动量 p＝hλ表 达式也可以看出，光的波动性和粒子性并不矛盾，表示粒子性的粒子能量和 动量的计算式中都含有表示波的特征的物理量——频率 ν 和波长 λ。由以上两 式和波速公式 v＝λν 还可以得出 E＝pv。
2．不确定性关系 (1)定义：在经典物理学中，一个质点的位置和动量是可以同时测定的， 在微观物理学中，要同时测出微观粒子的位置和动量是不太可能的，这种关 系叫不确定性关系。 (2)表达式：ΔxΔp≥4hπ。其中以 Δx 表示粒子位置的不确定量，以 Δp 表 示粒子在 x 方向上的动量的不确定量，h 是普朗克常量。
定量却增大了，D 正确。 答案：BD
7．[多选](2016·浙江 4 月选考)在光电效应实验中，采用极限频率为 νc＝ 5.5×1014Hz 钠阴极，已知普朗克常量 h＝6.6×10－34 J·s，电子质量 m＝ 9.1×10－31kg。用频率 ν＝7.5×1014 Hz 的紫光照射钠阴极产生光电子的( ) A．动能的数量级为 10－19 J B．速率的数量级为 108 m/s C．动量的数量级为 10－27 kg·m/s D．德布罗意波长的数量级为 10－9 m 解析：根据爱因斯坦光电效应方程 Ek＝hν－hνc＝1.32×10－19 J，A 正确； 由 Ek＝12mv2 知，v≈5.4×105 m/s，B 错误；p＝mv≈4.9×10－25 kg·m/s，C
高中物理专题：近代物理初步
高中物理专题：近代物理初步【母题来源一】2020年普通高等学校招生全国统一考试物理（全国Ⅰ卷）【母题原题】(多选)(2020·全国Ⅰ卷)下列核反应方程中,X 1、X 2、X 3、X 4代表α粒子的有( ) A ．2211101H +H n +X → B ．2311102H +H n +X →C ．23511448992056363U +n Ba +Kr +3X → D ．1630314n +Li H +X →【答案】BD【解析】α粒子为氦原子核42He,根据核反应方程遵守电荷数守恒和质量数守恒可判断:A 选项中的X 1为32He,B 选项中的X 2为=42He,C 选项中的X 3为中子10n,D 选项中的X 4为42He,故选项B 、D 正确,A 、C 错误。
【母题来源二】2020年全国普通高等学校招生统一考试物理（全国Ⅱ卷）【母题原题】(2020·全国Ⅱ卷)氘核H 21可通过一系列聚变反应释放能量,其总效果可用反应式241112106H 2He 2H+2n+43.15MeV →+ 表示。
海水中富含氘,已知1 kg 海水中含有的氘核约为1.0×1022个,若全都发生聚变反应,其释放的能量与质量为M 的标准煤燃烧时释放的热量相等;已知 1 kg 标准煤燃烧释放的热量约为2.9×107 J,1 MeV= 1.6×10-13 J,则M 约为( ) A.40 kgB.100 kgC.400 kgD.1 000 kg 【答案】C【解析】6个氘核聚变可释放43.15 MeV 能量,故1 kg 海水中的氘核全部发生聚变释放的能量为Q1=43.15×1.6×10-13×221.0106⨯J,质量为M 的标准煤燃烧释放的热量为Q2=M×2.9×107 J,因Q1=Q2,解得M≈400 kg,C 正确,A 、B 、D 错误。
2024年新高考版物理专题十三近代物理初步讲解部分
过程,称为核反应。
2.规律:在核反应中,质量数守恒、电荷数守恒。
3.三个重要核反应
1)1919年卢瑟福发现质子的核反应:174
N+
4 2
He
18 7
O
11
H。
2)1932年卢瑟福的学生查德威克用实验证实了中子的存在,其核反应方
程为:94
Be+
4 2
He
16 2
C
10
n。
3)1934年约里奥—居里夫妇发现人工放射性同位素、发现正电子的核反
4.爱因斯坦光电效应方程 1)光子 ①定义:在空间传播的光不是连续的,而是一份一份的,每一份叫一个光量 子,简称光子。 ②光子的能量:每个光子的能量只决定于光的频率,即ε=hν,ν表示光的频 率。 2)逸出功:要使电子脱离某种金属,需要外界对它做功,做功的最小值叫这 种金属(不同金属的逸出功不同)的逸出功,一般用W0表示。 3)爱因斯坦光电效应方程:Ek=hν-W0,Ek为光电子的最大初动能。光电子 的最大初动能随入射光频率的增大而增大。
黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与黑体的温度有关。 黑体的颜色不一定是黑色,黑体不反射电磁波,但会向外辐射电磁波。 2.能量量子化 1)能量子:组成黑体的振动着的带电微粒的能量只能是某一最小能量值ε 的整数倍。带电微粒辐射或吸收能量时也是以这个最小能量值为单位 一份一份地进行的,这个不可再分的最小能量值ε叫能量子。 2)公式:ε=hν。ν是带电微粒的振动频率,也是带电微粒吸收或辐射电磁波 的频率,h是普朗克常量,其值为h=6.626×10-34 J·s。 3)能量量子化:在微观世界中,能量不能连续变化,只能取某些分立值,这种 现象叫能量量子化。
3.质量亏损 1)概念:原子核的质量小于组成它的核子的质量之和,这个现象叫作质量 亏损。 2)质能关系:ΔE=Δmc2。 3)核子平均质量:比结合能大的原子核,平均每个核子的质量亏损大,核子 的平均质量就小,故核子的平均质量大小也能够反映原子核的稳定性,即 核子的平均质量越小,原子核越稳定。核子平均质量随原子序数变化的 定性关系图像如图所示。
高中物理：近代物理初步知识点
高中物理：近代物理初步知识点一、波粒二象性1.1900年普朗克能量子假说，电磁波的发射和吸收是不连续的，而是一份一份的E=hv2.赫兹发现了光电效应，1905年，爱因斯坦解释了光电效应，提出光子说及光电效应方程3.光电效应①每种金属都有对应的vC和W0，入射光的频率必须大于这种金属极限频率才能发生光电效应。
②光电子的最大初动能与入射光的强度无关，随入射光频率的增大而增大（），即最大初动能Ekm与入射光频率成线性关系。
③入射光频率一定时，光电流强度与入射光强度成正比。
④光电子的发射时间一般不超过10-9秒，与频率和光强度无关。
4.光电效应和康普顿效应说明光的粒子性，干涉（波的叠加，又分单缝干涉、双缝干涉、薄膜干涉）、衍射（波绕过障碍物继续传播的现象）、偏振说明光的波动性。
石墨对X射线散射时，部分X射线的散射光波长会变大，这个现象称为康普顿效应，康普顿效应不仅表明光具有能量，还具有动量。
5.光电效应方程 nc=W0/h6.光的波粒二象性物质波概率波不确定性关系①大量光子表现出的波动性强，少量光子表现出的粒子性强；频率高的光子表现出的粒子性强，频率低的光子表现出的波动性强．②实物粒子也具有波动性这种波称为德布罗意波，也叫物质波。
③从光子的概念上看，光波是一种概率波④不确定性关系：二、原子核式结构模型1.1897年英国物理学家汤姆生，对阴极射线进行了一系列的研究，从而发现了电子（负电子：0-1e）。
2.粒子散射实验和原子核结构模型（1）粒子散射实验：1909年，卢瑟福①装置：②现象：a.绝大多数ɑ粒子穿过金箔后，仍沿原来方向运动，不发生偏转。
b.有少数ɑ粒子发生较大角度的偏转c.有极少数ɑ粒子的偏转角超过了90度，有的几乎达到180度，即被反向弹回。
3.几个考点①卢瑟福的ɑ粒子散射，说明了原子具有核式结构。
②汤姆孙发现电子，说明了原子可再分或原子有复杂结构③放射性现象，说明了原子核具有复杂结构4.玻尔理论（1）经典电磁理论不适用原子系统，玻尔从光谱学成就得到启发，利用普朗克的能量量了化的概念，提了三个假设：①定态假设：原子只能处于一系列不连续的能量状态中，在这些状态中原子是稳定的②跃迁假设：电子跃迁辐射或吸收一定频率的光子，光子的能量由Em-En =hv严格决定③轨道量子化假设，原子的不同能量状态，跟电子不同的运行轨道相对应。
2022高考物理二轮复习专题五近代物理初步10近代物理初步课件
2．爱因斯坦因提出了光量子概念并成功地解释光电效应的规律而获得 1921 年诺贝尔物理学奖。某种金属逸出光电子的最大初动能 Ekm 与入射光 频率 ν 的关系如图所示，其中 ν0 为极限频率。从图中可以确定的是( )
A．逸出功与 ν 有关 B．Ekm 与入射光强度成正比 C．当 ν＜ν0 时，会逸出光电子 D．图中直线的斜率与普朗克常量有关
第十七页，编辑于星期六：五点 二十二分。
题|组|冲|关 7．(多选)由于放射性元素23973Np 的半衰期很短，所以在自然界一直未 被发现，只是在使用人工的方法制造后才被发现。已知23973Np 经过一系列 α 衰变和 β 衰变后变成20893Bi，下列论断中正确的是( ) A．衰变过程中原子核的质量和电荷量守恒 B．20893Bi 的原子核比23973Np 的原子核少 18 个中子 C．衰变过程中共发生了 7 次 α 衰变和 4 次 β 衰变 D．经过两个半衰期后含有23973Np 的矿石的质量将变为原来的四分之一
第三页，编辑于星期六：五点 二十二分。
题|组|冲|关 1．(多选)在研究某金属的光电效应现象时，发现当入射光的频率为 ν 时，其遏止电压为 U，已知普朗克常数为 h，电子电量大小为 e，下列说法 正确的是( ) A．该金属的截止频率为 ν－ehU B．该金属的逸出功为 eU－hν C．增大入射光的频率，该金属的截止频率增大 D．增大入射光的频率，该金属的遏止电压增大
A．λ1>λ2，WC>WD B．λ1>λ2，WC<WD C．λ1<λ2，WC>WD D．λ1<λ2，WC<WD
解析 由题意知，A 光光子的能量大于 B 光光子，根据 E＝hν＝hcλ，得 λ1 ＜λ2；又因为单色光 B 只能使金属 C 产生光电效应现象，不能使金属 D 产生光 电效应现象，所以 WC＜WD，故 D 项正确。
2019版 5 专题12 近代物理初步
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[规律方法] 1．光电效应的“两条线索”和“两个对应关系” (1)两条线索：
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(2)两条对应关系：
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(对应学生用书第56页) 1．对光电效应的理解
2．对原子结构、玻尔理论的理解
3．对原子核的衰变、半衰期的理解
4．核反应方程、核能的计算
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光电效应及波粒二象性
(对应学生用书第57页)
■真题再做——感悟考法考向·
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1.(2018· 全国卷Ⅱ)用波长为300 表面的最大初动能为1.28×10－19
nm的光照射锌板，电子逸出锌板 J．已知普朗克常量为6.63×10－34
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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 的最低频率约为( A．1×1014 Hz C．2×1015 Hz ) B．8×1014 Hz D．8×1015 Hz
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D．人们利用电子显微镜观测物质的微观结构
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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
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项A正确．β射线在云室中高速运动时，径迹又细又直，表现出粒子性，选项B 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．]
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高中物理专题--近代物理初步【母题来源一】2020年普通高等学校招生全国统一考试物理（全国Ⅰ卷）【母题原题】(多选)(2020·全国Ⅰ卷)下列核反应方程中,X 1、X 2、X 3、X 4代表α粒子的有( ) A ．2211101H +H n +X → B ．2311102H +H n +X →C ．23511448992056363U +n Ba +Kr +3X → D ．1630314n +Li H +X →【母题来源二】2020年全国普通高等学校招生统一考试物理（全国Ⅱ卷）【母题原题】(2020·全国Ⅱ卷)氘核H 21可通过一系列聚变反应释放能量,其总效果可用反应式241112106H 2He 2H+2n+43.15MeV →+表示.海水中富含氘,已知1 kg 海水中含有的氘核约为1.0×1022个,若全都发生聚变反应,其释放的能量与质量为M 的标准煤燃烧时释放的热量相等;已知 1 kg 标准煤燃烧释放的热量约为2.9×107 J,1 MeV= 1.6×10-13 J,则M 约为( ) A.40 kg B.100 kg C.400 kg D.1 000 kg【母题来源三】2020年普通高等学校招生全国统一考试物理（全国Ⅲ卷）【母题原题】(2020·全国Ⅲ卷)1934年,约里奥—居里夫妇用α粒子轰击铝箔,首次产生了人工放射性同位素X,反应方程为42712130He +Al X n +→.X 会衰变成原子核Y ,衰变方程为X Y e +０１→,则( ) A.X 的质量数与Y 的质量数相等B.X 的电荷数比Y 的电荷数少1C.X 的电荷数比Al 2713的电荷数多2D.X 的质量数与Al 2713的质量数相等【母题来源四】2020年普通高等学校招生全国统一考试物理（天津卷）【母题原题】(2020·山东等级考)氚核31H 发生β衰变成为氦核32He .假设含氚材料中31H 发生β衰变产生的电子可以全部定向移动,在3.2×104 s 时间内形成的平均电流为5.0×10-8 A.已知电子电荷量为1.6×10-19 C,在这段时间内发生β衰变的氚核31H 的个数为( )A.5×1014B.1.0×1016C.2.0×1016D.1.0×1018【母题来源五】2020年普通高等学校招生全国统一考试物理（天津卷）【母题原题】(2020·天津等级考)新冠肺炎疫情突发,中华儿女风雨同舟、守望相助,筑起了抗击疫情的巍峨长城.志愿者用非接触式体温测量仪,通过人体辐射的红外线测量体温,防控人员用紫外线灯在无人的环境下消杀病毒,为人民保驾护航.红外线和紫外线相比较( )A.红外线的光子能量比紫外线的大B.真空中红外线的波长比紫外线的长C.真空中红外线的传播速度比紫外线的大D.红外线能发生偏振现象,而紫外线不能【母题来源六】2020年普通高等学校招生全国统一考试物理（江苏卷）【母题原题】(2020·浙江7月选考)下列说法正确的是( )A.质子的德布罗意波长与其动能成正比B.天然放射的三种射线,穿透能力最强的是α射线C.光电效应实验中的截止频率与入射光的频率有关D.电子束穿过铝箔后的衍射图样说明电子具有波动性【母题来源七】2020年普通高等学校招生全国统一考试物理（浙江卷）【母题原题】(2020·浙江7月选考)太阳辐射的总功率约为4×1026 W,其辐射的能量来自于聚变反应.在聚变反应中,一个质量为1 876.1 MeV/c 2(c 为真空中的光速)的氘核（H 21）和一个质量为2 809.5 MeV/c 2的氚核（H 31）结合为一个质量为3 728.4 MeV/c 2的氦核（42He ）,并放出一个X 粒子,同时释放大约17.6 MeV 的能量.下列说法正确的是( )A.X 粒子是质子B.X 粒子的质量为939.6 MeV/c 2C.太阳每秒因为辐射损失的质量约为4.4×109 kgD.太阳每秒因为辐射损失的质量约为17.6 MeV/c 2 【母题来源八】2020年普通高等学校招生全国统一考试物理（江苏卷）【母题原题】(2020·江苏高考·T12（1）)“测温枪”(学名“红外线辐射测温仪”)具有响应快、非接触和操作方便等优点.它是根据黑体辐射规律设计出来的,能将接收到的人体热辐射转换成温度显示.若人体温度升高,则人体热辐射强度I 及其极大值对应的波长λ的变化情况是 .A.I 增大,λ增大B.I 增大,λ减小C.I减小,λ增大D.I减小,λ减小【母题来源九】2020年普通高等学校招生全国统一考试物理（江苏卷）【母题原题】(2020·江苏高考)大量处于某激发态的氢原子辐射出多条谱线,其中最长和最短波长分别为λ1和λ2,则该激发态与基态的能量差为,波长为λ1的光子的动量为.(已知普朗克常量为h,光速为c)【命题意图】本题考查近代物理知识中的一个重要考点—玻尔理论,意在考查考生的理解能力.【考试方向】近代物理部分,涉及的考点较多,主要有光电效应、波粒二象性、原子结构、玻尔理论、衰变、核反应和核能等,主要以选择题的形式命题,可能单独命题,但更多的是通过多个选项命制综合题.【得分要点】光电效应波粒二象性主要考查方向有以下几个方面,其主要破解方法也一并总结如下：[来源:学科网ZXXK]1、由Ek－ν图象可以得到的信息:（1）极限频率：图线与ν轴交点的横坐标νc.（2）逸出功：图线与E k轴交点的纵坐标的值E=W0.（3）普朗克常量：图线的斜率k=h.2、光电效应中两条线索线索一：通过频率分析：光子频率高→光子能量大→产生光电子的最大初动能大.线索二：通过光的强度分析：入射光强度大→光子数目多→产生的光电子多→光电流大.3、对光的波粒二象性、物质波的考查光既有波动性,又有粒子性,两者不是孤立的,而是有机的统一体,其表现规律为：（1）个别光子的作用效果往往表现为粒子性；大量光子的作用效果往往表现为波动性．（2）频率越低波动性越显著,越容易看到光的干涉和衍射现象；频率越高粒子性越显著,越不容易看到光的干涉和衍射现象,贯穿本领越强．（3）光在传播过程中往往表现出波动性；在与物质发生作用时,往往表现为粒子性（4）由光子的能量E =hν,光子的动量λh p =表达式也可以看出,光的波动性和粒子性并不矛盾：表示粒子性的粒子能量和动量的计算式中都含有表示波的特征的物理量——频率ν和波长λ.由以上两式和波速公式c =λν还可以得出：E =pc .[来源:学.科.网Z.X.X.K]玻尔理论的主要考查方向有以下几个方面,其主要破解方法也一并总结如下：（1）原子从基态跃迁到激发态需要吸收能量,而从激发态跃迁到基态则会以光子的形式向外放出能量.不论是吸收能量还是放出能量,这个能量值不是任意的,而是等于发生跃迁的这两个能级间的能量差,即hν=E m -E n .（2）原子从激发态向基态跃迁时发出光子的种类：当单个氢原子自发辐射,由量子数为 n （n ＞1）的能级向低能级跃迁时最多只能形成（n -1）条谱线,或者说产生（n -1）种不同频率的光子；当大量处于第n 激发态的原子向低能级跃迁时最多可辐射2)1(2-==n n C N n 种光子. （3）原子跃迁时电子动能、原子势能和原子能量的变化（与天体运动规律相同）：当轨道半径减小时,库仑引力引力做正功,电子动能增大,原子的电势能减小,原子能量减小；当轨道半径增大时,库仑引力引力做负功,电子动能减小,原子的电势能增大,原子能量增大.原子核、核反应方程主要考查方向有以下几个方面,其主要破解方法也一并总结如下：1、确定衰变次数的方法（1）设放射性元素X A Z 经过n 次α衰变和m 次β衰变后,变成稳定的新元素Y A Z '',则表示该核反应的方程为e m He n Y X A Z A Z 0142-''++→根据电荷数守恒和质量数守恒可列方程：A ＝A ′＋4n ,Z ＝Z ′＋2n －m（2）确定衰变次数,因为β衰变对质量数无影响,先由质量数的改变确定α衰变的次数,然后再根据衰变规律确定β衰变的次数.2、核能的计算方法（1）利用爱因斯坦的质能方程计算核能：利用爱因斯坦的质能方程计算核能,关键是求出质量亏损,而求质量亏损主要是利用其核反应方程式,再利用质量与能量相当的关系求出核能.（2）利用阿伏加德罗常数计算核能：求宏观物体原子核发生核反应过程中所释放的核能,一般利用核反应方程及其比例关系和阿伏加德罗常数.（3）由动量守恒和能量守恒计算核能：由动量守恒定律和能量守恒定律来求.（4）说明：①根据ΔE＝Δmc2计算,计算时Δm的单位是“kg”,c的单位是“m/s”,ΔE的单位是“J”．②根据ΔE＝Δm×931.5 MeV计算．因1原子质量单位(u)相当于931.5 MeV的能量,所以计算时Δm的单位是“u”,ΔE的单位是“MeV”．③利用质能方程计算核能时,不能用质量数代替质量进行计算．1.(2019·北京海淀区模拟)托卡马克(Tokamak)是一种复杂的环形装置,结构如图所示.环心处有一欧姆线圈,四周是一个环形真空室,真空室外部排列着环向场线圈和极向场线圈.当欧姆线圈中通以变化的电流时,在托卡马克的内部会产生巨大的涡旋电场,将真空室中的等离子体加速,从而达到较高的温度.再通过其他方式的进一步加热,就可以达到核聚变的临界温度.同时,环形真空室中的高温等离子体形成等离子体电流,与极向场线圈、环向场线圈共同产生磁场,在真空室区域形成闭合磁笼,将高温等离子体约束在真空室中,有利于核聚变的进行.已知真空室内等离子体中带电粒子的平均动能与等离子体的温度T成正比,下列说法正确的是()A．托卡马克装置中核聚变的原理和目前核电站中核反应的原理是相同的B．极向场线圈和环向场线圈的主要作用是加热等离子体C．欧姆线圈中通以恒定电流时,托卡马克装置中的等离子体将不能发生核聚变D．为了约束温度为T的等离子体,所需要的磁感应强度B必须正比于温度T2.（2020·浙江省学业水平测试选考）由玻尔原子模型求得氢原子能级如图所示,已知可见光的光子能量在1.62eV到3.11eV之间,则A．氢原子从高能级向低能级跃迁时可能辐射出γ射线B．氢原子从3n=的能级跃迁时会辐射出红外线n=的能级向2C．处于3n=能级的氢原子可以吸收任意频率的紫外线并发生电离D．大量氢原子从4n=能级向低能级跃迁时可辐射出2种频率的可见光3.（2020·四川省成都第七中学模拟）下列各种关于近代物理学的现象中,与原子核内部变化有关的是（ ）A ．紫外线照射锌板时,锌板向外发射光电子的现象B ．a 粒子轰击金箔时,少数发生大角度偏转的现象C ．氢原子发光时,形成不连续的线状光谱的现象D ．含铀的矿物质自发向外放出β射线（高速电子流）的现象4.(2019·河北衡水中学模拟)用图甲所示的电路研究光电效应中电子发射的情况与照射光的强弱、光的颜色(频率)等物理量间的关系,电流计G 测得的光电流I 随光电管两端电压U 的变化如图乙所示,则( )A ．通过电流计G 的电流方向由d 到cB ．电压U 增大,光电流I 一定增大C ．用同频率的光照射K 极,光电子的最大初动能与光的强弱无关D ．光电管两端电压U 为零时一定不发生光电效应5.（2020·天津市河东区二模）现在的工业生产中,为保证产品质量,经常使用β射线测重仪测量产品的规格,下列核反应方程中属于β衰变的是A ．32411120H H He n +→+B ．14140671C N e -→+C ．1441717281N He O H +→+D ．238234492902U Th He →+6.(2020·山东日照联考)氢原子能级如图,一群氢原子处于n ＝4能级上.当氢原子从n ＝4能级跃迁到n ＝3能级时,辐射光的波长为1 884 nm,下列判断正确的是( )A ．氢原子向低能级跃迁时,最多产生4种谱线B ．从高能级向低能级跃迁时,氢原子核一定向外放出能量C ．氢原子从n ＝3能级跃迁到n ＝2能级时,辐射光的波长大于1 884 nmD ．用从n ＝2能级跃迁到n ＝1能级辐射的光照射W 逸＝6.34 eV 的铂,能发生光电效应7.（2020·四川省广元市高三第三次高考适应性统考）钍基熔盐堆核能系统（TMSR ）是第四代核能系统之一．其中钍基核燃料铀由较难裂变的钍吸收一个中子后经过若干次β衰变而来；铀的一种典型裂变产物是钡和氪．以下说法正确的是A ．题中铀核裂变的核反应方程为233114289192056360U n Ba Kr 3n +→++B ．钍核衰变的快慢由原子所处的化学状态和外部条件决定C ．钍核23290Th 经过2次β衰变可变成镤23291PaD ．在铀核裂变成钡和氪的核反应中,核子的比结合能减小8.（2020·黑龙江省哈尔滨市三模）在我们的生活中,日常用品、装饰材料、周围的岩石、食盐、香烟等都不同程度地含有放射性元素.其中香烟中含有钋（21884）,具有放射性,其衰变方程为：210420684282Po He+Pb →,半衰期为138天,则下列说法正确的是 A ．该衰变中释放出的α射线的穿透能力强于γ射线的穿透能力B ．钋（21884）衰变过程中会释放出能量C ．质量为m 的钋核经过276天,剩余的钋核的质量为34mD ．若采用提高温度的方法,可以改变钋（21884）的半衰期9.（2020·陕西省西安中学期末）在光电效应实验中,小强同学用同一光电管在不同实验条件下得到了三条光电流与电压之间的关系曲线（甲光、乙光、丙光）,如图所示.则可判断出A ．甲光的频率大于乙光的频率B ．乙光的波长大于丙光的波长C ．乙光对应的截止频率大于丙光的截止频率D ．甲光对应的光电子最大初动能小于丙光的光电子最大初动能10.（多选）(2020·西南名校联考)如图为英国物理学家查德威克发现中子的实验示意图,利用钋(21084Po)衰变放出的α粒子轰击铍(94Be)时产生了未知射线.查德威克曾用这种射线分别轰击氢原子(11H)和氮原子(14 7N),结果打出了一些氢核和氮核.他测量了被打出的氢核和氮核的速度,并认为速度最大的氢核和氮核是由未知射线中的粒子分别与它们发生弹性正碰的结果,设氢核的最大速度为v H,氮核的最大速度为v N,氢核和氮核在未被打出前可认为是静止的.查德威克运用能量和动量的知识推算了这种未知粒子的质量.设氢原子的质量为m,以下说法正确的是()A．钋的衰变方程为210 84Po→208 82Pb＋42HeB．图中粒子A是中子C．未知粒子的质量为14v N－v H v H－v NmD．未知粒子的质量为14v N＋v H v H－v Nm11.（2020·江西省上饶县中学高二下学期第二次月考）用中子轰击原子核产生裂变反应,可能的裂变方程为+→Y++3,方程中的单个原子核、Y、及单个中子的质量分别为m 1、m2、m3、m4,的半衰期为T,核的比结合能比Y核的小,光在真空中的传播速度为c.下列说法正确的是A．Y原子核中含有56个中子B．若提高的温度,的半衰期将会小于TC．方程中的核反应释放的能量为(m1－m2－m3－2m4)c2D．原子核比Y原子核更稳定。