【最新版】23届高考二轮专题复习专题八 近代物理初步和物理学史

这是一份【最新版】23届高考二轮专题复习专题八 近代物理初步和物理学史，共17页。学案主要包含了拓展训练1，拓展训练2，拓展训练3，拓展训练4，拓展训练5，拓展训练6等内容，欢迎下载使用。

考向一 光电效应 波粒二象性
1.(2020·江苏卷，12)“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
答案 B
解析 根据黑体辐射规律，可知随温度升高，各种波长的辐射强度都增大，辐射强度的极大值向波长较短的方向移动，故人体热辐射强度I随人体温度的升高而增大，其极大值对应的波长减小，B项正确。
考向二 玻尔理论和能级跃迁
2.(2020·江苏卷，13)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)
答案 eq \f(hc,λ2) eq \f(h,λ1)
解析 该激发态向基态跃迁时产生的光子能量最大，波长最短，所以该激发态与基态的能量差ΔE＝eq \f(hc,λ2)；波长为λ1的光子的动量为p＝eq \f(h,λ1)。
考向三 核反应和核能
3.(2021·山东卷，1)在测定年代较近的湖泊沉积物形成年份时，常利用沉积物中半衰期较短的eq \a\vs4\al(eq \\al(210, 82)Pb)，其衰变方程为eq \\al(210, 82)Pb→eq \\al(210, 83)Bi＋X。以下说法正确的是( )
A.衰变方程中的X是电子
B.升高温度可以加快eq \\al(210, 82)Pb的衰变
C.eq \\al(210, 82)Pb与eq \\al(210, 83)Bi的质量差等于衰变的质量亏损
D.方程中的X来自eq \\al(210, 82)Pb内质子向中子的转化
答案 A
解析 根据质量数和电荷数守恒可知，X是电子，A正确；放射性元素衰变的快慢是由核内部自身的因素决定的，跟原子所处的化学状态和外部条件无关，B错误；eq \\al(210, 82)Pb与eq \\al(210, 83)Bi 和电子X的质量差等于衰变的质量亏损，C错误；方程中的X来自eq \\al(210, 82)Pb内中子向质子的转化，D错误。
4.(2021·广东卷，1)科学家发现银河系中存在大量的放射性同位素铝26。铝26的半衰期为72万年，其衰变方程为eq \\al(26,13)Al→eq \\al(26,12)Mg＋Y。下列说法正确的是( )
A.Y是氦核
B.Y是质子
C.再经过72万年，现有的铝26衰变一半
D.再经过144万年，现有的铝26全部衰变
答案 C
解析 根据电荷数守恒与质量数守恒可知Y为正电子eq \\al(0,1)e，A、B错误；经过一个半衰期，铝26衰变一半，经过两个半衰期，铝26还剩下四分之一，C正确，D错误。
1.光电效应 波粒二象性
(1)三个关系式
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：Ek＝eUc
③逸出功与截止频率：W0＝hνc
(2)两个图象
①光电流与电压的关系图象，如图1乙所示
图1
a.Im为饱和电流，由光照强度决定。
b.Uc为遏止电压，对应光电子的最大初动能，由光的频率决定。
②用图象表示光电效应方程，如图2所示
图2
a.截止频率：图线与ν轴的交点的横坐标νc。
b.逸出功：图线与Ek轴交点的纵坐标的绝对值W0。
c.普朗克常量：图线的斜率k＝h。
(3)处理光电效应问题的两条线索：光照强度和光的频率。
①光照强度大→光子数目多→发射光电子数多→光电流大。
②光子频率高→光子能量大→产生光电子的最大初动能大。
(4)物质波
频率ν＝eq \f(ε,h)，波长λ＝eq \f(h,p)。
2.玻尔氢原子模型
(1)玻尔理论的基本内容
①能级假设：氢原子En＝eq \f(E1,n2)(n为量子数)。
②跃迁假设：吸收或释放的能量hν＝Em－En(m＞n)。
③轨道假设：氢原子rn＝n2r1(n为量子数)。
(2)解决氢原子能级跃迁问题的四点技巧
①原子跃迁时，所吸收或释放的光子能量只能等于两能级之间的能量差。
②原子电离时，所吸收的能量可以大于或等于某一能级的绝对值。
③一群氢原子处于量子数为n的激发态时，可能辐射光子的种类N＝Ceq \\al(2,n)＝eq \f(n（n－1）,2)。
④计算能级能量时应注意：因一般取无穷远处为零电势参考面，故各个能级的能量值均为负值。
3.核反应与核能
(1)半衰期公式N余＝N原·eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(1,2)))eq \s\up6(\f(t,τ))，m余＝m原·eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(1,2)))eq \s\up6(\f(t,τ))(t表示衰变时间，τ表示半衰期)，半衰期长短由核内部自身因素决定，与它所处的物理、化学状态无关。
(2)核反应的两个守恒：质量数守恒、电荷数守恒。
(3)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。
(4)核能的计算方法
①根据爱因斯坦质能方程，用核反应亏损的质量Δm乘真空中光速c的平方，即ΔE＝Δmc2 (J)。
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的，则核反应过程中系统动能的增量即为释放的核能。
高考题型1 光电效应的规律和波粒二象性
【例1】 (2021·江苏苏锡常镇四市5月第二次调研)在探究光电效应现象时，某同学分别用频率为ν1、ν2的两单色光照射密封真空管的钠阴极，钠阴极发射出的光电子被阳极A吸收，在电路中形成光电流，实验得到了两条光电流与电压之间的关系曲线(甲、乙)，如图3所示，已知U1＝2U2，ν1>ν2，普朗克常量用h表示。则下列说法正确的是( )
图3
A.曲线甲为频率为ν1的光照射时的图象
B.频率为ν1的光在单位时间内照射到钠阴极的光子数多
C.两单色光的频率之比为2∶1
D.该金属的逸出功为h(2ν2－ν1)
答案 D
解析 根据光电效应方程Ek＝hν－W0，遏止电压与光电子最大初动能关系为eUc＝Ek，联立可得hν－W0＝eUc，则入射光的频率越大，遏止电压越大，所以曲线乙为频率为ν1的光照射时的图象，则A错误；由图象可知甲的饱和光电流比乙的大，甲的频率又比乙的频率小，所以频率为ν2的光在单位时间内照射到钠阴极的光子数多，则B错误；由于hν1－W0＝eU1，hν2－W0＝eU2，U1＝2U2，联立解得W0＝h(2ν2－ν1) ，eq \f(ν1,ν2)＝eq \f(eU1＋W0,eU2＋W0)