老高考适用2023版高考物理二轮总复习第1部分题突破方略专题5近代物理初步课件

2．(2022·全国乙卷，17)一点光源以113 W的功率向周围所有方向均
匀地辐射波长约为6×10－7 m的光，在离点光源距离为R处每秒垂直通过
每平方米的光子数为3×1014个．普朗克常量为h＝6.63×10－34 J·s．R约
为
(B )
A．1×102 m
B．3×102 m
C．6×102 m
D．9×102 m
由图线直接(间接)得到的物理量
①截止频率 ν0：图线与横轴的交点
遏止电压
Uc
与 ②遏止电压 Uc：随入射光频率的增 大而增大
入射光频率 ν 的
③普朗克常量 h：等于图线的斜率
关系图象
与电子电荷量的乘积，即 h＝ke(注：
此时两极之间接反向电压)
考点二 原子结构
考向1 对波粒二象性的理解
1．(2022·河北唐山一模)氢原子吸收一个光子后，根据玻尔理论，
【解析】 光电子在电场中做减速运动，根据动能定理得－eU1＝0
－Ek1，－eU2＝0－Ek2
根据爱因斯坦光电效应方程得 Ek1＝hν1－W＝hν1－hν0 Ek2＝hν2－
W＝hν2－hν0
两种单色光照射阴极时，光电子的最大初动能之比EEkk21＝νν12－ －
ν0＝U1 ν0 U2
阴极 K 金属的截止频率 ν0＝U2Uν12－－UU11ν2 普朗克常量 h＝Eνk22－－νE1k1＝eUν22－－νU1 1 阴极 K 金属的逸出功 W＝hν0＝eUν22－－νU1 1·U2Uν12－ －UU11ν2＝eU1νν12－－νU2 2ν1 故 A、B、C 错误，D 正确．故选 D．
【解析】 由光电效应方程及遏止电压的关系可得eUc＝Ek＝hν－ W，b、c两种光的遏止电压相同，故频率相同，a光的遏止电压较小，频 率较低，A错误；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；甲图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．
D．只要入射光的光照强度相同，光电子的最大初动能就一定相同
【解析】 根据 Ekm＝hν－W0，可知入射光的频率不同时，电子的 最大初动能不同，又 eUc＝Ekm 得 Uc＝heν－We 0，可见入射光的频率 ν 不 同时，截止电压 Uc 不同，A 项正确；由 Uc＝heν－We0知 Uc-ν 图象的斜率 k＝he，与入射光的频率 ν 无关，B 项错误；图甲所示电路中，所加电压 为反向电压，即当电压增大到一定数值时，电流表的示数变为零，C 项 错误；根据 Ekm＝hν－W0 可知，光电子的最大初动能与入射光的光照强 度无关，D 项错误．故选 A．
考向2 光电效应的图象问题
3．(2022·广东六校联考)如图所示，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
(D )
A．a、b、c三种光的频率各不相同
B．b、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．甲图中的滑动变阻器的滑片向右滑动，电流表的读数可能增大
4．(2022·浙江6月高考)如图为氢原子的能级图. 大
量氢原子处于n＝3的激发态，在向低能级跃迁时放出
光子，用这些光子照射逸出功为2.29 eV的金属钠．下
列说法正确的是
(B)
A．逸出光电子的最大初动能为10.80 eV
B．n＝3跃迁到n＝1放出的光子动量最大
C．有3种频率的光子能使金属钠产生光电效应
5．(2022·江苏常州三模)某金属在不同频率光的照
射下发生光电效应，产生光电子的最大初动能Ek与入射 光频率ν的图象，如图所示，换用其他金属开展相同实
验，下列图象可能正确的是
(D)
【解析】 由光电效应方程Ek＝hν－W0，结合图象可知，截止频率 为ν0，有hν0－W0＝0，换用其他金属开展相同实验，不同金属的逸出功 不同，故截止频率不一样；但是最大初动能Ek与入射光频率ν的图象的 斜率是普朗克常量，为定值．故图象D正确，A、B、C错误．
4．(2022·辽宁预测)图甲是“探究光电效应”的实验电路图，光电 管截止电压Uc随入射光频率ν的变化规律如图乙所示．
下列判断正确的是
(A )
A．入射光的频率ν不同时，截止电压Uc不同
B．入射光的频率ν不同时，Uc-ν图象的斜率不同
C．图甲所示电路中，当电压增大到一定数值时，电流表的示数将
达到饱和电流
命题热点•巧突破
考点一 光电效应问题
考向1 爱因斯坦光电效应方程 1．(2022·福建福州质检)研究光电效应的实验中，使用某一频率的
光照射光电管阴极时，有光电流产生．下列说法正确的是 A．光电效应揭示了光的波动性
(C )
B．用频率更高的光照射，光电流一定增大
C．保持频率不变，增大入射光的强度，遏止电压不变
第一部分
专题突破方略
专题五 近代物理初步
真题速练·明考情 核心知识·固双基 命题热点·巧突破 应用创新·提素养
真题速练·明考情
1．(2022·全国甲卷，17)两种放射性元素的半衰期分别为 t0 和 2t0，在 t＝0 时刻这两种元素的原子核总数为 n，在 t＝2t0 时刻，尚未衰变的原子
核总数为n3，则在 t＝4t0 时刻，尚未衰变的原子核总数为
颜色相同、强度 ①遏止电压 Uc：图线与横轴的交 不同的光，光电 点
流 与 电 压 的 关 ②饱和光电流 Im：电流的最大值
系图象
③最大初动能：Ekm＝eUc
①遏止电压 颜色不同的光，
Uc1、Uc2
②饱和光电流 光电流与电压
的关系图象
③最大初动能 Ek1＝eUc1，Ek2＝
eUc2
图线形状
图象名称
D．用0.85 eV的光子照射，氢原子跃迁到n＝4激发态
【解析】 从 n＝3 跃迁到 n＝1 放出的光子能量最大，根据 Ek＝E －W0 可得光电子最大初动能为 Ek＝9.8 eV，故 A 错误；根据 p＝hλ＝hcν， E＝hν，又因为从 n＝3 跃迁到 n＝1 放出的光子能量最大，故可知动量 最大，故 B 正确；大量氢原子从 n＝3 的激发态跃迁基态能放出 C23＝3 种频率的光子，其中从 n＝3 跃迁到 n＝2 放出的光子能量为 ΔEk＝3.4 eV －1.51 eV＝1.89 eV＜2.29 eV，不能使金属钠产生光电效应，其他两种均 可以，故 C 错误；由于从 n＝3 跃迁到 n＝4 能级需要吸收的光子能量为 ΔE＝1.51 eV－0.85 eV＝0.66 eV≠0.85 eV，所以用 0.85 eV 的光子照射， 不能使氢原子跃迁到 n＝4 激发态，故 D 错误．
下列判断正确的是
(A )
A．电子绕核旋转的轨道半径增大
〔备考策略〕 多以选择题的形式出现，重点考查氢原子能级结构和能级公式，光 电效应规律和爱因斯坦光电效应方程，核反应方程式的书写，原子核的 衰变及半衰期，结合能和核能的计算等． 常用到的思想方法有：图象法、对比法．
核心知识·固双基
“必备知识”解读
一、光电效应及其规律 1．爱因斯坦光电效应方程：Ek＝hν－W0． 2．最大初动能与遏止电压的关系：Ek＝eUc． 3．逸出功与截止频率的关系：W0＝hνc．
2．四种光电效应的图象
图线形状
图象名称 由图线直接(间接)得到
最 大 初 动 能 横坐标 ν0
Ek 与 入 射光 ②逸出功：图线与 Ek 轴交点的纵 频率 ν 的关 坐标的绝对值，W0＝|－E|＝E
系图象
③普朗克常量：图线的斜率 k＝h
＝E ν0
图线形状
图象名称 由图线直接(间接)得到的物理量
4．Ek-ν图线：是一条倾斜直线，但不过原点， 如图所示．
(1)横轴截距表示截止频率； (2)纵轴截距的绝对值表示逸出功； (3)图线的斜率表示普朗克常量h．
二、原子结构与玻尔理论 知识体系
三、原子核及其衰变 知识体系
四、核反应 核能的计算 知识体系
“关键能力”构建 一、光电效应的研究思路
D．保持频率不变，增大入射光的强度，逸出的光电子最大初动能
也增大
【解析】 光电效应揭示了光的粒子性，故A错误；入射光频率增 大，逸出的光电子初动能增大，但光电流不一定增大，故B错误；保持 频率不变，光电子最大初动能就不变，遏止电压不变，故C正确，D错 误．
2．(2022·广东名校联考)某同学采用如图所示的 装置来研究光电效应现象．某单色光照射光电管的 阴极K时，会发生光电效应现象，闭合开关S，在阳 极A和阴极K之间加反向电压，通过调节滑动变阻器 的滑片逐渐增大电压，直至电流计中电流恰为零， 此时电压表显示的电压值U称为反向截止电压．现 分别用频率为ν1和ν2的单色光照射阴极，测量到的反 向截止电压分别为U1和U2．
【解析】 一个光子的能量为 ε＝hν，ν 为光的频率，光的波长与频 率的关系满足 c＝λν，光源在时间 t 内发出的光子的个数为 n＝hPνt＝Phtcλ， P 为光源的功率．以光源为球心的球面上每平方米的光子数相同，半径 为 R 的球的表面积为 S＝4πR2，则 t＝1 s 时有 S＝3×n1014 m2，联立以上 各式解得 R 约为 3×102 m，故 B 正确．
二、一个氢原子能级跃迁与一群氢原子能级跃迁的区别 1．一群处于较高能级 n 的氢原子向低能级跃迁时，释放出的谱线条 数为 N＝C2n＝nn2－1． 2．一个处于较高能级 n 的氢原子向低能级跃迁时，释放出的光谱线 条数最多为 n－1．
三、计算核能的几种思路 1．根据爱因斯坦质能方程，用核反应的质量亏损的千克数乘以真 空中光速c的平方，即ΔE＝Δmc2． 2．根据1原子质量单位(u)相当于931.5兆电子伏(MeV)能量，用核反 应的质量亏损的原子质量单位数乘以931.5 MeV，即ΔE＝Δm×931.5 MeV． 3．如果核反应时释放的核能是以动能形式呈现，则核反应过程中 系统动能的增量即为释放的核能．
3．(2022·湖北卷)上世纪四十年代初，我国科学家王淦昌先生首先提
出证明中微子存在的实验方案：如果静止原子核74Be 俘获核外 K 层电子 e， 可生成一个新原子核 X，并放出中微子 νe，即74Be＋－01e→X＋00νe．根据核
反应后原子核 X 的动能和动量，可以间接测量中微子的能量和动量，进
〔方法技巧〕 求解光电效应问题的五个关系与四种图象 1．五个关系 (1)逸出功W0一定时，入射光的频率决定着能否产生光电效应以及 光电子的最大初动能． (2)入射光的频率一定时，入射光的强度决定着单位时间内发射出来 的光电子数．
(3)爱因斯坦光电效应方程Ek＝hν－W0． (4)光电子的最大初动能Ek可以利用光电管用实验的方法测得，即Ek ＝eUc，其中Uc为遏止电压． (5)光电效应方程中的W0为逸出功．它与截止频率νc的关系是W0＝ hνc．
(C)
A．1n2
B．n9
C．n8
D．n6
【解析】 设半衰期为 t0 的原子核总数为 n1，半衰期为 2t0 的原子核 总数为 n2，n＝n1＋n2，经过 2t0，尚未衰变的原子核总数为13n＝122n1＋12 n2，经过时间 4t0，尚未衰变的原子核总数为 n′＝124n1＋122n2，解得 n′ ＝n8，选项 C 正确，A、B、D 错误．
设电子质量为 m，电荷量为 e，则下列关系式中正确的是 ( D ) A．两种单色光照射阴极时，光电子的最大初动能之比EEkk12＝νν12 B．阴极 K 金属的截止频率 ν0＝U2Uν22－－UU11ν1 C．普朗克常量 h＝eUν12－－νU2 1 D．阴极 K 金属的逸出功 W＝eU1νν12－－νU2 2ν1
而确定中微子的存在．下列说法正确的是
( A)
A．原子核 X 是73Li
B．核反应前后的总质子数不变
C．核反应前后总质量数不同
D．中微子 νe 的电荷量与电子的相同
【解析】 根据质量数守恒和电荷数守恒有，X 的质量数为 7，电荷 数为 3，可知原子核 X 是73Li，A 正确、C 错误；由选项 A 可知，原子核 X 是73Li，则核反应方程为74Be＋－01e→73Li＋00νe，则反应前的总质子数为 4， 反应后的总质子数为 3，B 错误；中微子不带电，则中微子 νe 的电荷量 与电子的不相同，D 错误．