专题32 近代物理初步（原卷版）

专题32 近代物理初步目录TOC \o "1-3" \h \u  HYPERLINK \l "_Toc21392" 题型一 光电效应　波粒二象性  PAGEREF _Toc21392 1 HYPERLINK \l "_Toc17470" 类型1　光电效应规律的理解和应用  PAGEREF _Toc17470 1 HYPERLINK \l "_Toc16416" 类型2　光电效应图像的理解  PAGEREF _Toc16416 3 HYPERLINK \l "_Toc8808" 类型3　光的波粒二象性和物质波  PAGEREF _Toc8808 5 HYPERLINK \l "_Toc31421" 题型二 原子结构模型  PAGEREF _Toc31421 8 HYPERLINK \l "_Toc12644" 类型1 原子的核式结构模型  PAGEREF _Toc12644 8 HYPERLINK \l "_Toc22250" 类型2　玻尔理论　能级跃迁  PAGEREF _Toc22250 9 HYPERLINK \l "_Toc12440" 题型三 原子核模型  PAGEREF _Toc12440 14 HYPERLINK \l "_Toc4280" 类型1　原子核的衰变及半衰期  PAGEREF _Toc4280 14 HYPERLINK \l "_Toc1292" 类型2　核反应及核反应类型  PAGEREF _Toc1292 18 HYPERLINK \l "_Toc5476" 类型3　质量亏损及核能的计算  PAGEREF _Toc5476 20题型一 光电效应　波粒二象性类型1　光电效应规律的理解和应用1．“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。2．“两条”关系(1)光的强度大→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→产生光电子的最大初动能大→遏止电压大。3．“三个”关系式(1)爱因斯坦光电效应方程：Ek＝hν－W0，其中Ek＝eq \f(1,2)meveq \o\al(2,c)(2)最大初动能与遏止电压的关系：eq \f(1,2)meveq \o\al(2,c)＝eUc。(3)逸出功与极限频率的关系：W0＝hνc。【例1】(2022·河北衡水中学联考)如图所示为研究光电效应的电路图。开关闭合后，当用波长为λ0的单色光照射光电管的阴极K时，电流表有示数。下列说法正确的是(　　)A．若只让滑片P向D端移动，则电流表的示数一定增大B．若只增加该单色光的强度，则电流表示数一定增大C．若改用波长小于λ0的单色光照射光电管的阴极K，则阴极K的逸出功变大D．若改用波长大于λ0的单色光照射光电管的阴极K，则电流表的示数一定为零【例2】(2022·山东省模拟)用如图所示的实验装置研究光电效应现象。所用光子能量为2.75 eV的光照射到光电管上时发生了光电效应，电流表G的示数不为零，移动变阻器的触点c，发现当电压表的示数大于或等于1.7 V时，电流表示数为零，则在该实验中(　　)A．光电子的最大初动能为1.05 eVB．光电管阴极的逸出功为1.7 eVC．开关S断开，电流表G示数为零D．当滑动触头向a端滑动时，电压表示数增大【例3】 (2022·福建莆田市4月模拟)智能手机带有光线传感功能，可以自动调整亮度，光线传感器的工作原理是光电效应。下面关于光电效应的说法正确的(　　)A．发生光电效应时，光电子的最大初动能与入射光的频率成正比B．在研究光电效应饱和电流时，由I＝neSv可知，光电管所加电压越大，电子获得的速度v越大，饱和电流越大C．入射光频率为ν时，刚好发生光电效应现象，将入射光频率变为3ν时，此时光电流的遏止电压为eq \f(2hν,e)D．用一束单色光分别照射A、B两种金属，若照射A得到光电子的最大初动能比照射B得到光电子的最大初动能大，则金属A的截止频率比金属B的截止频率高类型2　光电效应图像的理解【例1】(2022·湖南怀化市一模)甲、乙两种金属发生光电效应时，光电子的最大初动能与入射光频率间的关系分别如图中的a、b所示。下列判断正确的是(　　)A．图线a与b不一定平行B．图线a与b的斜率是定值，与入射光和金属材料均无关系C．乙金属的极限频率小于甲金属的极限频率D．甲、乙两种金属发生光电效应时，若光电子的最大初动能相同，甲金属的入射光频率大【例2】(2022·山东日照市模拟)在研究光电效应现象时，先后用单色光a、b、c照射同一光电管，所得到的光电流与光电管两端所加电压U间的关系曲线如图所示，下列说法正确的是(　　)A．b、c两种单色光的颜色相同B．a、b两种单色光的光照强度相同C．增大c光的光照强度，电路中的饱和光电流将增大D．增大b光的光照强度，射出的光电子的最大初动能增大【例3】(多选) (2019·海南卷，7)对于钠和钙两种金属，其遏止电压Uc与入射光频率ν的关系如图所示。用h、e分别表示普朗克常量和电子电荷量，下列说法正确的是(　　)A．钠的逸出功小于钙的逸出功B．图中直线的斜率为eq \f(h,e)C．在得到这两条直线时，必须保证入射光的光强相同D．若这两种金属产生的光电子具有相同的最大初动能，则照射到钠的光频率较高类型3　光的波粒二象性和物质波1．从数量上看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．从频率上看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，贯穿本领越强，越不容易看到光的干涉和衍射现象。3．从传播与作用上看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出粒子性。4．波动性与粒子性的统一由光子的能量ε＝hν、光子的动量表达式p＝eq \f(h,λ)可以看出，光的波动性和粒子性并不矛盾，表示粒子性的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。【例1】(2022·江苏七市调研)如图为物理学家拍摄的DNA分子的X射线衍射图样，生物学家据此提出DNA的双螺旋结构模型。下列说法中正确的是(　　)A．X射线是高速电子流B．X射线的频率比可见光的低C．衍射图样说明了X射线具有粒子性D．拍摄所用X射线的波长与DNA分子大小接近【例2】(2022·全国乙卷)一点光源以113W的功率向周围所有方向均匀地辐射波长约为6 × 10 - 7m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 - 34Js。R约为（ ）A. 1 × 102m B. 3 × 102m C. 6 × 102m D. 9 × 102m【例3】(2022·河南新乡摸底)我国初、高中学生及大学生近视眼率超过70%，现在医学上治疗近视眼时，用激光“焊接”视网膜，所用激光的波长λ＝660 nm，已知普朗克常量h＝6.63×10－34 J·s，光在真空中的传播速度c＝3×108 m/s，则该激光中每个光子的能量为(　　)A．3.0×10－19 J B．1.6×10－19 JC．1.0×10－19 J D．1.0×10－18 J【例4】(2022·上海师大附中高三学业考试)用极微弱的可见光做双缝干涉实验，随着时间的增加，在屏上先后出现如图(a)(b)(c)所示的图像，则(　　)A．图像(a)表明光具有波动性B．图像(c)表明光具有粒子性C．用紫外线观察不到类似的图像D．实验表明光是一种概率波【例5】(2021·浙江6月选考)已知普朗克常量h＝6.63×10－34 J·s，电子的质量为9.11×10－31 kg，一个电子和一滴直径约为4 μm的油滴具有相同动能，则电子与油滴的德布罗意波长之比的数量级为(　　)A.10－8 B.106 C.108 D.1016题型二 原子结构模型类型1 原子的核式结构模型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．【例1】关于α粒子散射实验的下述说法中正确的是(　　)A．在实验中观察到的现象是绝大多数α粒子穿过金箔后，仍沿原来方向前进，少数发生了较大偏转，极少数偏转超过90°，有的甚至被弹回接近180°B．使α粒子发生明显偏转的力来自带正电的核及核外电子，当α粒子接近核时是核的排斥力使α粒子发生明显偏转，当α粒子接近电子时，是电子的吸引力使之发生明显偏转C．实验表明原子中心有一个极小的核，它占有原子体积的极小部分，实验事实肯定了汤姆孙的原子结构模型D．实验表明原子中心的核带有原子的全部正电及全部质量【例2】1909年，物理学家卢瑟福和他的学生用α粒子轰击金箔，研究α粒子被散射的情况，其实验装置如图所示．关于α粒子散射实验，下列说法正确的是(　　)A．α粒子发生偏转是由于它跟电子发生了碰撞B．α粒子大角度散射是由于它跟电子发生了碰撞C．α粒子散射实验说明原子中有一个带正电的核几乎占有原子的全部质量D．通过α粒子散射实验还可以估计原子核半径的数量级是10－10 m【例3】．(2022·四川成都七中高三月考)下列说法正确的是(　　)A．β射线是原子核外电子挣脱原子核束缚后形成的B．汤姆孙通过对阴极射线的研究发现了电子，从而揭示了原子核是有复杂结构的C．卢瑟福的原子核式结构模型解释了α粒子散射实验D．查德威克发现的天然放射现象说明原子具有复杂的结构类型2　玻尔理论　能级跃迁1．玻尔理论(1)定态假设：电子只能处于一系列不连续的能量状态中，在这些能量状态中电子绕核的运动是稳定的，电子虽然绕核运动，但并不产生电磁辐射．(2)跃迁假设：电子从能量较高的定态轨道(其能量记为En)跃迁到能量较低的定态轨道(能量记为Em，m