重难点24 近代物理-2025年高考物理 热点 重点 难点 专练（广东专用）

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【情境解读】
【高分技巧】
【考向一：光电效应及光的波粒二象性】
1．光电效应两条对应关系
(1)光子频率高→光子能量大→光电子的最大初动能大。
(2)光照强度大(同种频率的光)→光子数目多→发射光电子多→光电流大。
2．定量分析时应抓住三个关系式
3．光电效应的四类图像分析
1．(2023广东省华南师大附中三模)如图所示为研究光电效应实验的电路图。初始时刻，滑动触头P在O点左侧靠近a点某位置；用一定强度的绿光照射光电管K极，当闭合开关后，微安表的示数不为0，则在P向b端移动的过程中( )
A．微安表的示数一定不断增大
B．微安表的示数可能为零
C．到达A极的光电子动能不断增大
D．K极逸出的光电子的最大初动能不断增大
2．(2024广东广州市测试)如图，放映电影时，强光照在胶片上，一方面，将胶片上的“影”投到屏幕上；另一方面，通过声道后的光照在光电管上，随即产生光电流，喇叭发出与画面同步的声音。电影实现声音与影像同步，主要应用了光电效应的下列哪一条规律( )
A．光电效应的发生时间极短，光停止照射，光电效应立即停止
B．入射光的频率必须大于等于金属的截止频率，光电效应才能发生
C．光电子的最大初动能与入射光的强度无关，只随着入射光的频率增大而增大
D．当入射光的频率大于截止频率时，光电流的大小随入射光的强度增大而增大
3．(多选)(2023广东省深圳中学三模)如图为光电倍增管的原理图，管内由一个阴极K、一个阳极A和K、A间若干对倍增电极构成。使用时在阴极K、各倍增电极和阳极A间加上电压，使阴极K、各倍增电极到阳极A的电势依次升高。当满足一定条件的光照射阴极K时，就会有光电子射出，在加速电场作用下，光电子以较大的动能撞击到第一个倍增电极上，将动能转移给其他电子，从而激发出更多电子，最后阳极A收集到的电子数比最初从阴极发射的光电子数增加了很多倍。下列说法正确的有( )
A．光电倍增管适用于所有频率的光
B．保持入射光不变，增大各级间电压，阳极收集到的电子数可能增多
C．保持入射光频率和各级间电压不变，增大入射光强度可能影响阳极收集到的电子数
D．分别用蓝光和紫光照射阴极，均逸出光电子，蓝光和紫光照射逸出的光电子的动能可能相等
4．(2023广东汕头市金南实验学校三模)如图甲所示，阴极K受到光照时能发射光电子。电源的正负极可以对调，闭合开关后，电路中形成光电流。用蓝光、弱黄光、强黄光分别照射阴极K，形成的光电流与电压的关系图像如图乙所示，则a、b、c光依次为( )
A．蓝光、弱黄光、强黄光
B．弱黄光、蓝光、强黄光
C．强黄光、蓝光、弱黄光
D．蓝光、强黄光、弱黄光
5． (2023广东珠海市第三中学月考)用如图电路研究光电管的特性，入射光频率为ν，U为光电管K、A两极间的电势差，取A端电势高时为正值。若光电管K极材料的截止频率为νc，普朗克常量为h，电子电荷量为e，则在U－ν坐标系中，阴影部分表示能产生光电流的U和ν取值范围，下列阴影标识完全正确的是( )
【考向二：原子结构及能级跃迁】
1．自发跃迁：高能级→低能级，释放能量，发出光子。
光子的频率ν＝eq \f(ΔE,h)＝eq \f(E高－E低,h)。
2．受激跃迁：低能级→高能级，吸收能量。
(1)光照(吸收光子)：光子的能量必须恰好等于能级差ΔE。
(2)碰撞：只要入射粒子能量大于或等于能级差即可，E外≥ΔE。
(3)原子从某一能级电离时，所吸收的能量可以大于或等于这一能级能量的绝对值，剩余能量为自由电子的动能。
3．一个和一群氢原子跃迁的区别
(1)一个处于第n能级的氢原子跃迁发出可能的光谱线条数最多为n－1。
(2)一群处于第n能级的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＝Ceq \\al(2,n)＝eq \f(n（n－1）,2)。
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。
6．(多选)(2023广东清远市期末)“北斗三号”采用星载氢原子钟，通过氢原子的能级跃迁而产生的电磁波校准时钟。氢原子的部分能级结构如图所示，则( )
A．氢原子的核外电子在离原子核较近的地方出现的概率较小
B．用11 eV的光子照射，能使处于基态的氢原子跃迁到激发态
C．用4 eV的光子照射处于n＝2激发态的氢原子，可以使之电离
D．氢原子由基态跃迁到激发态后，核外电子动能减小，原子的电势能增大
7． (2024广东汕头市金禧中学测试)现已知金属铯的逸出功为1.88 eV，氢原子能级图如图所示，下列说法正确的是( )
A．大量处于n＝4能级的氢原子跃迁到基态的过程中最多可释放出3种频率的光子
B．一个处于n＝3能级的氢原子跃迁到基态的过程中最多可释放出3种频率的光子
C．氢原子从n＝3能级跃迁到n＝2能级过程中辐射出的光子不能使金属铯发生光电效应
D．大量处于n＝2能级的氢原子跃迁到基态过程中发出的光照射金属铯，产生的光电子最大初动能为8.32 eV
8． (2024湖南模拟预测)原子钟通过氢原子能级跃迁而产生的电磁波校准时钟，已运用于中国的北斗导航系统中，对导航精度的提高起到了很大的作用。氢原子能级示意图如图4所示，则下列说法正确的是( )
A.用10.3 eV的光子照射处于基态的氢原子可以使处于基态的氢原子发生跃迁
B.一个处于n＝4能级的氢原子向低能级跃迁时可辐射出6种不同频率的光子
C.现用光子能量介于10.0～12.75 eV范围内的光去照射一群处于基态的氢原子，在照射光中可能被处于基态的氢原子吸收的光子能量只有4种
D.用氢原子从n＝4能级跃迁到n＝1能级辐射出的光，照射逸出功为6.34 eV的金属铂所产生的光电子的最大初动能为6.41 eV
9．(20234江苏扬州市期末)如图所示为氢原子的能级图，现有大量的氢原子处于n＝3的激发态，当氢原子从n＝3能级跃迁到n＝2能级时，辐射出光子a；当氢原子从n＝3能级跃迁到n＝1能级时，辐射出光子b，下列说法正确的是( )
A.由于跃迁所发射的光谱线仅有2条
B.光子a的能量大于光子b的能量
C.光子a的动量小于光子b的动量
D.用光子能量为0.7 eV的光照射可被吸收
10. (2024梅州质检)如图所示为关于近代物理学的图像，下列说法中正确的有( )
甲
乙
丙
丁
A. 如图甲所示，由黑体的辐射强度与辐射光波长的关系可知，随温度的升高，辐射强度的极大值向波长较长方向移动
B. 如图乙所示，发生光电效应时，入射光光强越强，光电子的最大初动能也就越大
C. 如图丙所示，α粒子散射实验中，α粒子与金原子中的原子核碰撞可能会发生大角度偏转
D. 如图丁所示，大量氢原子处于n＝4的激发态，跃迁过程中可能释放出6种频率的光子，其中从n＝4的能级跃迁到n＝3能级辐射的光子波长最长
【考向三：核反应与核能】
1．核衰变问题
(1)核衰变规律：m＝eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(1,2)))eq \f(t,T)m0，N＝eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(1,2)))eq \f(t,T)N0。
(2)α衰变和β衰变次数的确定方法
①方法一：由于β衰变不改变质量数，故可以先由质量数改变确定α衰变的次数，再根据电荷数守恒确定β衰变的次数。
②方法二：设α衰变次数为x，β衰变次数为y，根据质量数和电荷数守恒列方程组求解。
2．核能的计算方法
(1)根据ΔE＝Δmc2计算，其中Δm的单位是“kg”，ΔE的单位是“J”。
(2)根据ΔE＝Δm×931.5 (MeV)计算，其中Δm的单位是“u”，ΔE的单位是“MeV”。
(3)根据核子、比结合能计算，原子核的结合能＝原子核的比结合能×核子数。核反应中反应前系统内所有原子核的总结合能与反应后生成的所有新核的总结合能之差，就是该次核反应所释放(或吸收)的核能。
(4)如果核反应时释放的核能全部以动能形式呈现，则核反应过程中系统动能的增加量即为释放的核能。
11．(2023广东梅州市二模)据国家航天局探月与航天工程中心消息，嫦娥四号任务“玉兔二号”月球车和着陆器分别于2022年7月5日和7月6日完成休眠设置，完成第44月昼工作，进入第44月夜休眠。月球车采用同位素eq \\ar(238, 94)Pu电池为其保暖供电，eq \\ar(238, 94)Pu是人工放射性元素，可用eq \\ar(237, 93)Np吸收一个中子得到。eq \\ar(238, 94)Pu衰变时只放出α射线，其半衰期为88年，则下列说法正确的是( )
A．1 000个eq \\ar(238, 94)Pu原子核经过88年后剩余500个
B．用eq \\ar(237, 93)Np得到eq \\ar(238, 94)Pu的核反应方程为eq \\ar(237, 93)Np＋eq \\ar(1,0)n→eq \\ar(238, 94)Pu
C.eq \\ar(237, 93)Np吸收一个中子得到eq \\ar(238, 94)Pu时，还要释放一个电子
D．月球昼夜温差是310 ℃左右，eq \\ar(238, 94)Pu在白天衰变速度比夜晚快
12. (2023广东湛江一模)实现核能电池的小型化、安全可控化一直是人们的目标。现在有一种“氚电池”，它的体积比一元硬币还要小，有的心脏起搏器就是使用“氚电池”供电，使用寿命长达20年。已知氚核的衰变方程为eq \\al(3,1)H→eq \\al(A,Z)He＋eq \\al(0,－1)e＋eq \(υ,\s\up6(－))e，其中eq \(υ,\s\up6(－))e是质量可忽略不计的中性粒子，氚核的半衰期为12.5年。设反应前eq \\al(3,1)H的质量为m1，反应后eq \\al(A,Z)He的质量为m2，eq \\al(0,－1)e的质量为m3，光在真空中的传播速度为c。下列说法正确的是( )
A.Z＝2，A＝3，原子核衰变时电荷数和质量数都守恒
B.100个eq \\al(3,1)H经过25年后一定还剩余25个
C.eq \\al(3,1)H发生的是β衰变，β射线的穿透能力最强
D.该衰变过程释放的能量为(m2＋m3－m1)c2
13．太阳目前处于主序星阶段，氢燃烧殆尽后将发生氦闪，进入红巨星阶段，“氦闪”是氦(eq \\al(4,2)He)的聚变变成碳的过程，2eq \\al(4,2)He→eq \\al(8,4)Be，eq \\al(8,4)Be极不稳定，短时间再结合一个氦变成碳的过程：eq \\al(8,4)Be＋eq \\al(4,2)He→eq \\ar(12, 6)C，已知原子核的比结合能—质量数的图像如图，eq \\al(4,2)He的纵坐标为7.08，eq \\ar(12, 6)C的纵坐标为7.69，下列说法中正确的是( )
A．原子核的结合能越大，原子核就越稳定
B．一次“氦闪”放出的核能为7.32 MeV
C.eq \\al(4,2)He的核子平均质量小于eq \\ar(12, 6)C的核子平均质量
D.eq \\al(4,2)He的结合能为7.08 Mev
14．(2024广东茂名市第一中学开学考)用中子轰击静止的锂核，核反应方程为eq \\al(1,0)n＋eq \\al(6,3)Li→eq \\al(4,2)He＋X＋γ，已知光子的频率为ν，锂核的比结合能为E1，氦核的比结合能为E2，X核的比结合能为E3，普朗克常量为h，真空中光速为c，下列说法中正确的是( )
A．X核为eq \\al(2,1)H核
B．γ光子的动量p＝eq \f(hc,ν)
C．释放的核能ΔE＝(4E2＋3E3)－6E1＋hν
D．质量亏损Δm＝eq \f(4E2＋3E3－6E1,c2)
15.(2023清远二模)在匀强磁场中，一个静止的铀原子核 eq \\al(238, 92) U经α衰变后变成一个新核 eq \\al(234, 90) Th，衰变方程为 eq \\al(238, 92) U→ eq \\al(234, 90) Th＋ eq \\al(4,2) He，结果得到的径迹为两个相切圆1和2的照片如图所示．已知两个相切圆半径分别为r1、r2，且r1＜r2，则下列说法中正确的是( )
A. 衰变后 eq \\al(234, 90) Th核的动量与α粒子的动量相同
B. 半径为r1的圆为α粒子的运动轨迹
C. 衰变后 eq \\al(234, 90) Th核的质量与α粒子的质量之和等于衰变前铀核 eq \\al(238, 92) U的质量
D. 若铀元素的半衰期为τ，则经过2τ的时间，2 kg的 eq \\al(238, 92) U核中有1.5 kg已经发生了衰变
．
考点
三年考情分析
2025考向预测
(1)光电效应规律的应用；
(2)玻尔理论和能级跃迁；
(3)衰变、核反应与核能的计算；
(4)与近代物理相关的生活、科技问题．
3年3考
广东卷[(2024，T2)，(2023，T1)，(2022，T5)]
高考对近代物理的考查涉及的考点较多(如光电效应、能级跃迁、原子核的衰变、核反应方程和核能的计算等)，具有不确定性,考题可能根据某一考点命题，也可以同时涉及几个考点，题型为选择题。
内容
重要的规律、公式和二级结论
1.能量量子化、光电效应、光子、爱因斯坦光电效应方程
(1) 普朗克提出能量子观点：ε＝hν；爱因斯坦提出光子的观点：光子的能量hν。
(2) 光电效应方程：Ek＝hν－W0。
2.光的波粒二象性、粒子的波粒二象性、物质波
(3) 光既有波动性又有粒子性；光的干涉、衍射、偏振说明光具有波动性；光电效应、康普顿效应说明光具有粒子性。
(4) 德布罗意指出：实物粒子也具有波动性；其波长λ＝eq \f(h,p)。
(5) 电子束衍射实验证实了电子的波动性。
3.电子的发现、电子比荷的测定
(6) 汤姆孙发现了电子，并粗略测出了电子的比荷；说明原子是可以再分的；电子电荷的精确测定是由密立根通过“油滴实验”完成的。
4.α粒子散射实验，原子的核式结构
(7) 汤姆孙认为原子结构是“枣糕模型”。
(8) 卢瑟福的α粒子散射实验说明原子是核式结构模型。
5.氢原子光谱、氢原子的能级结构
(9) 氢原子光谱是线状光谱，发光的波长是分立的，不连续的。
(10) 玻尔的氢原子能级结构假说：电子轨道是量子化的；原子的能量是量子化的；原子发光的能量由能级差决定：hν＝En－Em。
(11) 一群处于n能级的原子跃迁时最多能产生Ceq \\al(2,n)种光。
6.原子核的组成
(12) 贝克勒尔发现的天然放射性现象说明原子核是可再分的。
7.放射性、衰变、半衰期
(13) 半衰期不随温度、压强和与其他元素化合而改变；半衰期具有统计意义，对几个原子核没有意义。
8.原子核的结合能、质量亏损、爱因斯坦质能方程
(14) 结合能：核子结合成原子核所放出的能量。
(15) 比结合能：原子核的结合能与核子数之比，也叫平均结合能；比结合能越大，表示原子核中核子结合得越牢固。
(16) 质量亏损：原子核的质量小于组成它的核子的质量之和。
(17) 爱因斯坦质能方程：E＝mc2。
爱因斯坦光电效应方程
Ek＝hν－W0
最大初动能与遏止电压的关系
Ek＝eUc
逸出功与截止频率的关系
W0＝hνc
图像名称
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
Ek＝hν－hνc
(1)截止频率：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：光电流的最大值
(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，则ν1>ν2
(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)截止频率νc：图线与横轴的交点的横坐标
(2)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(注：此时两极之间接反向电压)