新教材2024高考物理二轮专题复习第一编专题复习攻略专题七近代物理第14讲近代物理课件

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命题点一　光电效应现象及规律的应用1．三个关系(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)逸出功与极限频率：W0＝hνc.2．两条线索(1)光强大→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．
考向1　光电效应电路与光电效应方程的应用例 1 [2023·浙江1月](多选)氢原子从高能级向低能级跃迁时，会产生四种频率的可见光，其光谱如图1所示．氢原子从能级6跃迁到能级2产生可见光Ⅰ，从能级3跃迁到能级2产生可见光Ⅱ．用同一双缝干涉装置研究两种光的干涉现象，得到如图2和图3所示的干涉条纹．用两种光分别照射如图4所示的实验装置，都能产生光电效应．
下列说法正确的是(　　)A．图1中的Hα对应的是ⅠB．图2中的干涉条纹对应的是ⅡC．Ⅰ的光子动量大于Ⅱ的光子动量D．P向a移动，电流表示数为零时Ⅰ对应的电压表示数比Ⅱ的大
提升训练1.小李利用如图一所示的装置研究光电效应实验，用甲、乙、丙三条可见光照射同一光电管，得到如图二所示的三条光电流与电压的关系曲线．下列说法中正确的是(　　)A．同一光电管对不同单色光的极限频率不同B．电流表A的电流方向一定是a流向bC．甲光对应的光电子最大初动能最大D．如果丙光是紫光，则乙光可能是黄光
解析：同一种金属，截止频率是相同的，故A错误．光电子从光电管的阴极K逸出，流过电流表G的电流方向为a到b，故B正确．根据eUc＝Ekm，乙光的遏止电压最大，则所产生光电子的最大初动能最大，故C错误．由图可知乙光的遏止电压大于丙，则根据eUc＝Ekm＝hν－hν0，则乙的频率大于丙的频率，若丙光为紫光，则乙光不可能是黄光，故D错误．
2. [2023·杭州二模试卷]用如图所示实验装置研究光电效应的规律，得到如表所示的实验数据，由此可知(　　)A. 单位时间逸出的电子数与入射光的强度有关B．用绿光实验时，遏止电压一定是0.04 VC．用强度较高紫光实验时，饱和电流大小为14.8 μAD．不同颜色的光照射时，材料的逸出功不同
解析：根据不同强度的紫光照射时电流大小，可知单位时间逸出的电子数与入射光的强度有关，故A正确；用绿光实验时，遏止电压在0.02 V～0.04 V之间，不一定是0.04 V，故B错误；用强度较高紫光实验时，不能确定饱和电流大小是否为14.8 μA，故C错误；逸出功W0＝hν0(ν0是截止频率)是由金属的性质决定的，与入射光频率无关，故D错误．
3．[2023·北京东城统考二模]某光源发出的光由不同波长的光组成．不同波长的光的强度(表示光的强弱)如图所示．使金属恰好发生光电效应的光的波长，称为极限波长．表中为一些金属的极限波长．用该光源照射表中金属表面，则(　　)A. 只有钠表面有电子逸出B．只有铂表面有电子逸出C．钨、铂表面均有电子逸出D．铂、钨、钠表面均有电子逸出
命题点二　玻尔理论和能级1．玻尔理论的三条假设
例 1 [2023·辽宁卷]原子处于磁场中，某些能级会发生劈裂．某种原子能级劈裂前后的部分能级图如图所示，相应能级跃迁放出的光子分别设为①②③④.若用①照射某金属表面时能发生光电效应，且逸出光电子的最大初动能为Ek，则(　　)A．①和③的能量相等B．②的频率大于④的频率C．用②照射该金属一定能发生光电效应D．用④照射该金属逸出光电子的最大初动能小于Ek
解析：由图可知①和③对应的跃迁能级差相同，可知①和③的能量相等，选项A正确；因②对应的能级差小于④对应的能级差，可知②的能量小于④的能量，根据E＝hν可知②的频率小于④的频率，选项B错误；因②对应的能级差小于①对应的能级差，可知②的能量小于①，②的频率小于①，则若用①照射某金属表面时能发生光电效应，用②照射该金属不一定能发生光电效应，选项C错误；因④对应的能级差大于①对应的能级差，可知④的能量大于①，即④的频率大于①，因用①照射某金属表面时能逸出光电子的最大初动能为Ek，根据Ekm＝hν－W逸出功，则用④照射该金属逸出光电子的最大初动能大于Ek，选项D错误．故选A.
例 2 [2024·广东佛山检测]为了更形象地描述氢原子能级和氢原子轨道的关系，作出如图所示的能级轨道图，处于n＝4能级的氢原子向n＝2能级跃迁时辐射出可见光a，处于n＝3能级的氢原子向n＝2能级跃迁时辐射出可见光b，则以下说法正确的是(　　)A．a光照射逸出功为2.14 eV的金属时，光电子的最大初动能为0.41 eVB．a光的波长比b光的波长长C．辐射出b光时，电子的动能和电势能都会变大D．一个处于n＝4能级的氢原子自发跃迁可释放6种频率的光
提升训练1.如图甲所示是莴苣种子萌发率与照射光的波长的关系图像，如图乙所示是氢原子的能级图．已知普朗克常量h＝6.63×10－34 J·s，元电荷e＝1.6×10－19 C，真空中光速c＝3×108 m/s，用一群处于n＝4能级的氢原子跃迁发出的不同波长的光分别照射莴苣种子，使种子萌发率最高的是(　　)A．从n＝4能级跃迁到n＝3能级释放的光B．从n＝3能级跃迁到n＝2能级释放的光C．从n＝4能级跃迁到n＝2能级释放的光D．从n＝2能级跃迁到n＝1能级释放的光
2．[2024·成都诊断性检测](多选)氢原子光谱如图甲所示，其中Hα、Hβ、Hγ、Hδ是可见光区的四条谱线．由玻尔原子模型求得的氢原子能级如图乙所示，下列说法正确的是(　　)A．玻尔原子理论的成功之处是第一次将量子观念引入原子领域B．氢原子从高能级向低能级跃迁时可能辐射出γ射线C．氢原子从n＝6的能级向n＝2的能级跃迁时会辐射出紫外线D．如果Hα、Hβ、Hγ、Hδ中只有一种能使某金属产生光电效应，那一定是Hδ
3．[2023·金华十校4月模考](多选)如图所示，图甲为氢原子的能级图，大量处于n＝3激发态的氢原子跃迁时，发出频率不同的大量光子，其中频率最高的光子照射到图乙电路中光电管阴极K上时，电路中电流随电压变化的图像如图丙所示．下列说法正确的是(　　)A．光电管阴极K金属材料的逸出功为7.0 eVB．这些氢原子跃迁时共发出3种频率的光C．若调节滑动变阻器滑片能使光电流为零，则可判断图乙中电源右侧为正极D．氢原子跃迁放出的光子中共有2种频率的光子可以使阴极K发生光电效应现象
解析：由图甲可知，大量处于n＝3激发态的氢原子跃迁时，发出频率最高的光子的能量为E＝E3－E1＝12.09 eV，根据图丙可知，遏止电压为Uc＝7 V，则光电子的最大初动能Ek＝eUc＝7 eV，根据光电效应方程Ek＝E－W0，则光电管阴极K金属材料的逸出功为W0＝E－eUc＝5.09 eV，A错误；根据排列组合的规律可知，大量处于n＝3激发态的氢原子跃迁时，共发出3种频率的光，B正确；光电子由阴极K向对面的极板运动，形成光电流，要阻止该电流，需要接反向电压，则可判断图乙中电源左侧为正极，C错误；通过A分析可知，只要光电子的能量大于5.09 eV，就可以使阴极K发生光电效应现象，由图甲可知，大量处于n＝3激发态的氢原子跃迁时，有2种频率的光子满足要求，D正确．
命题点三　衰变、核反应与核能的计算1．核衰变问题(1)核衰变规律：m＝ .(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．
提升训练1.我国自主第三代核电“华龙一号”全球第4台机组于2022年3月在巴基斯坦并网发电．中国核电推动我国“双碳”目标实现的同时，也为全球核电安全树立了标杆．关于核能，以下说法正确的是(　　)A．核能是来自化学变化释放的能量B．核能是原子核结构发生变化时释放的能量C．核能还不是安全、干净的能源D．我国核电站利用了核聚变反应释放的能量
解析：核能是原子核结构发生变化时释放的能量，化学变化不会涉及原子核层面，故A错误，B正确；目前核电技术已经成熟，相较于火力发电，核电对环境的污染较小，在一般情况下发生安全事故的可能性较低，属于安全、干净的能源，故C错误；目前世界上核电站都是利用核裂变反应释放的能量，故D错误．
2．[2023·浙江省杭州市测试](多选)14C发生放射性衰变为14N和粒子X，半衰期约为5 700年．已知14C、14N、X的质量分别为m1、m2、m3，14C、14N的比结合能分别为E1和E2，真空中的光速为c.植物存活期间，其体内14C与12C的比例不变；生命活动结束后，14C的比例持续减少．下列说法正确的是(　　)A．粒子X为电子B．全球变暖将加速14C的衰变C．14E1－14E2＝(m1－m2－m3)c2D．若某古木样品中14C的比例正好是现代植物样品的四分之一．该古木的年代距今约为11 400年
3．[2023·全国乙卷]2022年10月，全球众多天文设施观测到迄今最亮伽马射线暴，其中我国的“慧眼”卫星、“极目”空间望远镜等装置在该事件观测中作出重要贡献．由观测结果推断，该伽马射线暴在1分钟内释放的能量量级为1048 J .假设释放的能量来自于物质质量的减少，则每秒钟平均减少的质量量级为(光速为3×108 m/s)(　　)A．1019 kg B．1024 kgC．1029 kg D．1034 kg