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（新高考适用）2023版高考物理二轮总复习 第1部分 专题突破方略 专题5 近代物理初步 热学 振动与波 光学 第1讲 近代物理初步课件PPT
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这是一份（新高考适用）2023版高考物理二轮总复习 第1部分 专题突破方略 专题5 近代物理初步 热学 振动与波 光学 第1讲 近代物理初步课件PPT，共60页。PPT课件主要包含了第1讲近代物理初步，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，核心知识•固双基，命题热点•巧突破，考点二原子结构，考点三原子核，应用创新•提素养等内容，欢迎下载使用。
专题五 近代物理初步 热学 振动与波 光学
1. (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Be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Be＋e→X＋νe.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，进而确定中微子的存在．下列说法正确的是( )A．原子核X是LiB．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
2. (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( )A．逸出光电子的最大初动能为10.80 eVB．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D．用0.85 eV的光子照射，氢原子跃迁到n＝4激发态
4. (2022·全国乙卷，17,6分)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( )A．1×102 m B．3×102 mC．6×102 m D．9×102 m
〔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：图像法、对比法．
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.逸出功与极限频率的关系：W0＝hνν图线：是一条倾斜直线，但不过原点，如图所示．
(1)横轴截距表示极限频率；(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
一、光电效应的研究思路
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．
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
考点一 光电效应问题
【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.设电子质量为m，电荷量为e，则下列关系式中正确的是( )
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( )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
【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．
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．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，Ucν图像的 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
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的图像，如图所示，换用其他金属开展相同实验，下列图像可能正确的是( )
【解析】 由光电效应方程Ek＝hν－W0，结合图像可知，极限频率为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，故极限频率不一样；但是最大初动能Ek与入射光频率ν的图像的斜率是普朗克常量，为定值．故图像D正确，A、B、C错误．
〔方法技巧〕求解光电效应问题的五个关系与四种图像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．它与极限频率νc的关系是W0＝hνc.
2.四种光电效应的图像
1. (2022·河北唐山一模)氢原子吸收一个光子后，根据玻尔理论，下列判断正确的是( )A．电子绕核旋转的轨道半径增大B．电子的动能会增大C．氢原子的电势能减小D．氢原子的能级减小
【解析】 氢原子吸收一个光子后，由玻尔理论可知，由低能级跃迁到高能级，电子绕核旋转的轨道半径增大，电子的动能减小，氢原子的电势能增大，氢原子的能级增大．故选A.
A．红外线波段的光子 B．可见光波段的光子C．紫外线波段的光子 D．X射线波段的光子
4. (多选)(2022·辽宁六校一模)我国自主研发的氢原子钟现已运用于中国的北斗导航系统中，高性能的原子钟对导航精度的提高起到了很大的作用，同时原子钟体积小重量轻．它通过氢原子能级跃迁而产生的电磁波校准时钟．氢原子能级如图所示，下列说法正确的是( )
A．10 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6种不同频率的光子C．现用光子能量介于10 eV～12.9 eV范围内的光去照射一群处于基态的氢原子，在照射光中可能被吸收的光子能量只有3种D．E4跃迁到E2时产生的光子a与E5跃迁到E3时产生的光子b的频率之比为25597
【解析】 处于基态的氢原子要吸收光子实现跃迁，则吸收的光子的能量必须等于能级差，而10 eV的能量不满足任何一个激发态与基态的能级差，故不能吸收，A错误；一个处于n＝4能级的氢原子向低能级跃迁时最多可辐射3种不同频率的光子，一群处于n＝4能级的氢原子向低能级跃迁时可辐射6种不同频率的光子，B错误；吸收10.2 eV、12.09 eV和12.75 eV的光子能量可以分别跃迁到2能级、3能级和4能级，则可以被吸收的光子能量只有3种，C正确；E4跃迁到E2时产生的光子a的能量为2.55 eV，E5跃迁到E3时产生的光子b的能量为0.97 eV，根据E＝hν，故两个光子的频率之比为25597，D正确．故选CD.
〔总结提升〕原子能级跃迁问题的解题技巧(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，即ΔE＝hν＝|E初－E末|.(2)原子电离时，所吸收的能量可以大于或等于某一能级能量的绝对值，剩余能量为自由电子的动能．(3)计算氢原子能级跃迁放出或吸收光子的频率和波长时，要注意各能级的能量值均为负值，且单位为电子伏，计算时需换算单位，1 eV＝1.6×10－19 J.(4)氢原子能量为电势能与动能的总和，能量越大，轨道半径越大，势能越大，动能越小．
【解析】 根据电荷数守恒知X的电荷数为92－36－56＝0，即质子数为0，所以X为中子，根据质量数守恒235＋1－144－89＝a，可得a＝3，故选D.
【解析】 原子核衰变过程系统动量守恒，由动量守恒定律可知，衰变生成的两粒子动量方向相反，粒子速度方向相反，由左手定则知：若生成的两粒子电性相反则在磁场中的轨迹为内切圆，若电性相同则在磁场中的轨迹为外切圆，所以为电性相同的粒子，可能发生的是α衰变，但不是β衰变，故A错误；核反应过程系统动量守恒，原子核原来静止，初动量为零，由动量守恒定律可知，原子核衰变后生成的两核动量p大小相等、方向相反，粒子在磁场中做匀速圆周运动，洛伦兹力提供向心力，
8. (2021·全国甲卷)如图，一个原子核X经图中所示的一系列α、β衰变后，生成稳定的原子核Y，在此过程中放射出电子的总个数为( )A．6 B．8 C．10 D．14
专题五 近代物理初步 热学 振动与波 光学
1. (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Be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Be＋e→X＋νe.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，进而确定中微子的存在．下列说法正确的是( )A．原子核X是LiB．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
2. (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( )A．逸出光电子的最大初动能为10.80 eVB．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D．用0.85 eV的光子照射，氢原子跃迁到n＝4激发态
4. (2022·全国乙卷，17,6分)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( )A．1×102 m B．3×102 mC．6×102 m D．9×102 m
〔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：图像法、对比法．
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.逸出功与极限频率的关系：W0＝hνν图线：是一条倾斜直线，但不过原点，如图所示．
(1)横轴截距表示极限频率；(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
一、光电效应的研究思路
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．
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
考点一 光电效应问题
【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.设电子质量为m，电荷量为e，则下列关系式中正确的是( )
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( )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
【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．
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．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，Ucν图像的 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
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的图像，如图所示，换用其他金属开展相同实验，下列图像可能正确的是( )
【解析】 由光电效应方程Ek＝hν－W0，结合图像可知，极限频率为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，故极限频率不一样；但是最大初动能Ek与入射光频率ν的图像的斜率是普朗克常量，为定值．故图像D正确，A、B、C错误．
〔方法技巧〕求解光电效应问题的五个关系与四种图像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．它与极限频率νc的关系是W0＝hνc.
2.四种光电效应的图像
1. (2022·河北唐山一模)氢原子吸收一个光子后，根据玻尔理论，下列判断正确的是( )A．电子绕核旋转的轨道半径增大B．电子的动能会增大C．氢原子的电势能减小D．氢原子的能级减小
【解析】 氢原子吸收一个光子后，由玻尔理论可知，由低能级跃迁到高能级，电子绕核旋转的轨道半径增大，电子的动能减小，氢原子的电势能增大，氢原子的能级增大．故选A.
A．红外线波段的光子 B．可见光波段的光子C．紫外线波段的光子 D．X射线波段的光子
4. (多选)(2022·辽宁六校一模)我国自主研发的氢原子钟现已运用于中国的北斗导航系统中，高性能的原子钟对导航精度的提高起到了很大的作用，同时原子钟体积小重量轻．它通过氢原子能级跃迁而产生的电磁波校准时钟．氢原子能级如图所示，下列说法正确的是( )
A．10 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6种不同频率的光子C．现用光子能量介于10 eV～12.9 eV范围内的光去照射一群处于基态的氢原子，在照射光中可能被吸收的光子能量只有3种D．E4跃迁到E2时产生的光子a与E5跃迁到E3时产生的光子b的频率之比为25597
【解析】 处于基态的氢原子要吸收光子实现跃迁，则吸收的光子的能量必须等于能级差，而10 eV的能量不满足任何一个激发态与基态的能级差，故不能吸收，A错误；一个处于n＝4能级的氢原子向低能级跃迁时最多可辐射3种不同频率的光子，一群处于n＝4能级的氢原子向低能级跃迁时可辐射6种不同频率的光子，B错误；吸收10.2 eV、12.09 eV和12.75 eV的光子能量可以分别跃迁到2能级、3能级和4能级，则可以被吸收的光子能量只有3种，C正确；E4跃迁到E2时产生的光子a的能量为2.55 eV，E5跃迁到E3时产生的光子b的能量为0.97 eV，根据E＝hν，故两个光子的频率之比为25597，D正确．故选CD.
〔总结提升〕原子能级跃迁问题的解题技巧(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，即ΔE＝hν＝|E初－E末|.(2)原子电离时，所吸收的能量可以大于或等于某一能级能量的绝对值，剩余能量为自由电子的动能．(3)计算氢原子能级跃迁放出或吸收光子的频率和波长时，要注意各能级的能量值均为负值，且单位为电子伏，计算时需换算单位，1 eV＝1.6×10－19 J.(4)氢原子能量为电势能与动能的总和，能量越大，轨道半径越大，势能越大，动能越小．
【解析】 根据电荷数守恒知X的电荷数为92－36－56＝0，即质子数为0，所以X为中子，根据质量数守恒235＋1－144－89＝a，可得a＝3，故选D.
【解析】 原子核衰变过程系统动量守恒，由动量守恒定律可知，衰变生成的两粒子动量方向相反，粒子速度方向相反，由左手定则知：若生成的两粒子电性相反则在磁场中的轨迹为内切圆，若电性相同则在磁场中的轨迹为外切圆，所以为电性相同的粒子，可能发生的是α衰变，但不是β衰变，故A错误；核反应过程系统动量守恒，原子核原来静止，初动量为零，由动量守恒定律可知，原子核衰变后生成的两核动量p大小相等、方向相反，粒子在磁场中做匀速圆周运动，洛伦兹力提供向心力，
8. (2021·全国甲卷)如图，一个原子核X经图中所示的一系列α、β衰变后，生成稳定的原子核Y，在此过程中放射出电子的总个数为( )A．6 B．8 C．10 D．14
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