重难点16 近代物理初步-2025年高考物理 热点 重点 难点 专练（黑吉辽专用）

这是一份重难点16 近代物理初步-2025年高考物理 热点 重点 难点 专练（黑吉辽专用），文件包含重难点16近代物理初步-2025年高考物理热点重点难点专练黑吉辽专用原卷版docx、重难点16近代物理初步-2025年高考物理热点重点难点专练黑吉辽专用解析版docx等2份试卷配套教学资源，其中试卷共40页， 欢迎下载使用。

【考点概览】
【高分技巧】
一、 光电效应及其规律
1．光电效应的研究思路
(1)两条线索
(2)两条对应关系
eq \x(光照强度)→eq \x(\a\al(光子数,目多))→eq \x(\a\al(发射光,电子多))→eq \x(\a\al(光电,流大))
eq \x(光子频率高)→eq \x(光电子能量大)→eq \x(\a\al(光电子的最,大初动能大))
2．光电效应的图像
二、原子结构和能级跃迁
1．玻尔理论的三条假设
2.能级跃迁问题的四点注意
(1)一群氢原子处于量子数为n的激发态时，最多可辐射出N＝Ceq \\al(2,n)＝eq \f(nn－1,2)种不同频率的光．
(2)一个氢原子处于量子数为n的激发态时，最多可辐射出(n－1)种不同频率的光．
(3)如果氢原子的跃迁是吸收实物粒子的动能发生的，只要粒子动能大于(可能等于)两能级间的能量差即可．
(4)氢原子在两定态间跃迁时，入射光子的能量必须等于两定态的能量差才会被吸收
三、原子核的衰变 核反应与核能的计算
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 \s\up15(eq \f(t,T1/2)) m0，N＝eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(1,2))) eq \s\up15(eq \f(t,T1/2)) 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．求核能的三种方法
(1)根据ΔE＝Δmc2计算．若Δm的单位是kg，计算时，c的单位是m/s，ΔE的单位是J；若Δm的单位是原子质量单位u，利用1 u相当于931.5 MeV，用ΔE＝Δm×931.5 MeV进行计算，ΔE的单位是MeV，1 MeV＝1.6×10－13 J.
(2)根据比结合能计算．原子核的结合能＝比结合能×核子数．
(3)结合动量守恒定律和能量守恒定律进行分析计算，此时要注意动量、动能关系式p2＝2mEk的应用
（建议用时：40分钟）
【考向一：光电效应及其规律】
1．（2024·辽宁·模拟预测）北京时间2023年10月3日傍晚，诺贝尔物理学奖揭晓。皮埃尔·阿戈斯蒂尼、费伦茨·克劳斯和安妮·吕利耶因在阿秒脉冲光方面所做出的贡献获奖。电子需要150阿秒才能绕氢原子核运行一周，微观世界的时间尺度如图所示。若光周期由飞秒到阿秒量级，下列说法正确的是（ ）
A．波长变短B．波长不变
C．周期变长D．光子能量不变
2．（2024·黑龙江·三模）在研究甲、乙两种金属的光电效应现象实验中，光电子的最大初动能Eₖ与入射光频率ν的关系如图所示，则下列说法正确的是（ ）
A．甲金属的逸出功大于乙金属的逸出功
B．两条图线与横轴的夹角α和β可能不相等
C．若增大入射光的频率，则所需遏止电压随之增大
D．若增大入射光的强度，但不改变入射光的频率，则光电子的最大初动能将增大
3．（2024·辽宁·模拟预测）如图所示，在研究光电效应的实验中，将某种单色光照射到光电管的阴极K上，开始时滑动触头P位于足够长的电阻丝的中央，下列说法正确的是（ ）
A．滑动触头向左移动，电流表示数一直变大
B．滑动触头向右移动，电流表示数可能先变大后不变
C．滑动触头向左移动到某位置处，仅增大光照强度，电流表示数一定增大
D．滑动触头向左移动到某位置处，仅增大单色光的频率，电流表示数一定增大
4．（2024·辽宁·一模）研究光电效应的电路图如图（a）所示，现用某一频率的单色光照射阴极K，改变滑动变阻器滑片P的位置，记录微安表的示数I和对应电压表的示数U，然后将电源的正负极对调，重复上述过程，作出图像如图（b）所示。已知电子的电荷量大小为e，普朗克常量为h，则下列说法正确的是（ ）
A．入射光的频率为
B．阴极K的逸出功为
C．从阴极K逸出的光电子最大初动能为
D．图（b）中电压大小与入射光的频率成正比
5．（2022·吉林、黑龙江·高考）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 × 102mB．3 × 102mC．6 × 102mD．9 × 102m
6．（多选）（2024·辽宁鞍山·二模）如图，某种太阳能电池的主体部分由P型半导体和N型半导体结合而成。当太阳光照射到该材料上时，材料吸收光子发生内光电效应，电子从材料内部由P型向N型一侧移动，从而在两端形成电势差。已知该材料中的电子至少需要吸收一个能量为E的光子才能发生内光电效应，普朗克常量为h，光速为c，则（ ）
A．太阳光的强度越弱，则通过负载的电流越小
B．通过负载的电流方向从下至上
C．能使该材料发生内光电效应的最长波长为
D．改用紫外线照射该材料，则不能发生光电效应
7．（多选）（2024·辽宁、吉林、黑龙江·高考 ）X射线光电子能谱仪是利用X光照射材料表面激发出光电子，并对光电子进行分析的科研仪器，用某一频率的X光照射某种金属表面，逸出了光电子，若增加此X光的强度，则（ ）
A．该金属逸出功增大B．X光的光子能量不变
C．逸出的光电子最大初动能增大D．单位时间逸出的光电子数增多
8．（多选）（2024·吉林长春·模拟预测）如图（a），一束光沿半圆形玻璃砖半径射到平直界面MN上，折射后分为两束单色光A和B；如图（b）所示，让A光、B光分别照射同一光电管的阴极，A光照射时恰好有光电流产生，则（ ）
A．若用B光照射光电管的阴极，一定有光电子逸出
B．若增大入射角，A光比B光先发生全反射
C．若A光、B光分别射向同一单缝衍射装置，B光在屏上形成的中央亮条纹较宽
D．若A光、B光均是氢原子跃迁产生，则B光对应的氢原子跃迁前后两个能级的能量差较大
9．（2024·吉林·一模）如图，真空中足够大的铝板M与金属板N平行放置，通过电流表与电压可调的电源相连。一束波长。的紫外光持续照射到M上，光电子向各个方向逸出。已知铝的逸出功，光速，普朗克常量。
（1）求光电子的最大初动能（计算结果保留两位有效数字）；
（2）调节电压使电流表的示数减小到0时，M、N间的电压为；当电压为时，求能到达N的光电子中，初速度与M之间夹角的最小值。
【考向二：原子结构和能级跃迁】
10．（2024·黑龙江哈尔滨·模拟预测）19世纪末至20世纪初是近代物理学发展的黄金时代。杰出物理学家们的研究成果直接推动了“近代物理学”的建立和发展。以下关于物理知识的描述哪一个是正确的（ ）
A．贝克勒尔发现了天然放射现象，图1为产生的三种射线在电场中偏转情况，其中③线代表的射线穿透能力最强
B．一群处于能级的氢原子向低能级跃迁，最多可以放出3种不同频率的光子
C．图3为康普顿效应的示意图，入射光子与静止的电子发生碰撞，碰后散射光的波长变短
D．图4展示了粒子散射实验的现象，据此现象，卢瑟福发现了质子和中子
11．（2024·黑龙江双鸭山·模拟预测）氢原子的能级图如图甲所示，大量处于能级的氢原子向基态跃迁时，释放出频率不同的光子。其中频率最高的光照射图乙电路中光电管K极时，电路中电流随电压变化的图像如图丙所示，电压大于后微安表示数保持不变，已知电子的电荷量为e，质量为m，金属钨的逸出功为4.54eV。下列说法正确的（ ）
A．大量处于能级的氢原子向基态跃迁时，能放出2种不同频率的光子
B．图乙中滑片P在Ob间，当电压表的示数大于时，微安表示数为0
C．若图乙中K极金属为钨，则图甲中释放的光子只有一种可以在乙图中发生光电效应
D．当电路中电压恰好等于时，到达A板的光电子最大速度大小为
12．（2024·黑龙江·二模）氢原子的能级如图所示，一群处于能级的氢原子向较低能级跃迁时会发出频率不同的光，这些光照射在逸出功为3.34eV的锌板上，下列说法正确的是（ ）
A．氢原子的发射光谱是连续谱
B．这群氢原子最多能发出三种不同频率的光
C．从跃迁到能级时发出的光波长最短
D．仅有两种频率的光能使锌板发生光电效应
13．（2024·黑龙江吉林·模拟预测）北斗二期导航系统的“心脏”是上海天文台自主研发的星载氢原子钟，它是利用氢原子能级跃迁时辐射出来的电磁波去控制校准石英钟的。如图为氢原子能级图，则下列说法正确的是（ ）
A．氢原子从低能级向高能级跃迁时辐射光子
B．大量处于能级的氢原子向低能级跃迁时，形成的线状光谱总共有3条亮线
C．大量处于能级的氢原子辐射出来的光子中，波长最长的光子能量为0.66eV
D．用大量能量为3.6eV的光子持续照射处于基态的氢原子，可使其电离
14．（2023·辽宁·高考）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
15．（2024·辽宁·三模）食盐被灼烧时会发出黄光，主要是由食盐蒸气中钠原子的能级跃迁造成的。在钠原子光谱的四个线系中，只有主线系的下级是基态，在光谱学中，称主线系的第一组线（双线）为共振线，钠原子的共振线是有名的黄双线（波长分别为589.0nm和589.6nm）。已知普朗克常量．元电荷，光速，下列说法正确的是（ ）
A．玻尔理论能解释钠原子的光谱现象
B．钠原子处于高能级是因为从火中吸收了能量
C．黄双线均能使逸出功为2.25eV的金属发生光电效应
D．太阳光谱中有黄光，说明太阳中有钠元素
16．（2024·辽宁·模拟预测）1885年巴尔末对当时已知的在可见光区的四条谱线进行了研究，四条谱线波长分别为：、，发现这些谱线的波长能够用一个公式表示。如果采用波长的倒数，这个公式可以写做．式中叫做里德伯常量。这个公式后来称为巴尔末公式，它所确定的这一组谱线称为巴耳末系。公式中的只能取整数，不能连续取值。已知氢原子基态能量为，氢原子的能级公式为，式中称为量子数，普朗克常量，光速。（以下结果均保留2位有效数字）
（1）求出里德伯常量的数值；
（2）已知金属钠的截止频率为，电子电量为，通过计算求出用上述巴耳末系中的4条可见光照射金属钠，发生光电效应时光电子的最大初动能为多少。
【考向三：原子核的衰变 核反应与核能的计算】
17．（2024·黑龙江·三模）2023年6月7日，甘肃省的针基反应堆获得运行许可证，正式开始运行，有效期为10年。（针核）经过x次α衰变和y次β衰变后变成能（铅核），则（ ）
A．x=5，y=4B．x=6，y=4
C．x=6，y=5D．x=5，y=3
18．（2024·辽宁沈阳·模拟预测）利用的天然放射性，在医学研究中用于检测身体异常。质量为的，经时间后剩余质量为，其图线如图所示，由此可知的半衰期等于（ ）
A．B．
C．D．
19．（2024·黑龙江·模拟预测）2023年8月25日，我国新一代人造太阳“中国环流三号”首次实现100万安培等离子体电流下的高约束模式运行，创造了新的运行纪录。此装置（如图所示）中发生的核反应方程为，下列判断正确的是（ ）
A．此核反应为衰变 B．X带负电
C． γ来自 D．该反应过程吸收能量
20．（2024·吉林·模拟预测）下列关于原子物理知识说法正确的是（ ）
A．甲图为氢原子的能级结构图，氢原子从基态跃迁到激发态时，放出能量
B．乙图中重核裂变产生的中子能使核裂变反应连续的进行，称为链式反应，其中一种核裂变反应方程为
C．丙图为光电效应中光电子最大初动能与入射光频率的关系图线，不同频率的光照射同种金属发生光电效应时，图线的斜率不相同
D．两个轻核结合成质量较大的核，核子的比结合能增加
21．（2024·吉林·一模）研究表明原子核核子的平均质量（原子核的质量除以核子数）与原子序数有如图所示的关系。一般认为大于铁原子核质量数（56）的为重核，小于则是轻核。下列对该图像的理解正确的是（ ）
A．从图中可以看出，Fe原子核最稳定
B．从图中可以看出，重核A裂变成原子核B和C时，需要吸收能量
C．从图中可以看出，轻核D和E发生聚变生成原子核F时，需要吸收能量
D．从图中可以看出，重核随原子序数的增加，比结合能变大
22．（2024·黑龙江哈尔滨·模拟预测）心脏起搏器使用核能电池“氚电池”供电。氚电池利用氚核衰变产生的核能转化为电能，其最大输出功率与电池中可发生衰变的物质的多少有关。已知氚核（）发生衰变的半衰期为15年，当电池中氚的含量低于初始值的25%时便无法正常工作。这种核能电池的寿命大约是（ ）
A．20年B．25年C．30年D．45年
23．（2024·辽宁·一模）2023年7月1日《光明网》消息，南非人文科学研究委员会金砖国家研究中心原主任、知名学者加雅·乔希发表评论文章，谴责日本核废水排海将对人类产生毁灭性影响。核废水中包含63种放射性物质，除了氚之外，废水中还含有铯-137、铯-134、锶-90、钴-60、碘-129、钉-106等放射性核素。放射性沉降物还可以通过食物链进入人体，其中碘-129的半衰期长达1570万年，锶-90的半衰期为28.79年；铯-137发生β衰变，衰变过程中放出β粒子生成钡-137，铯-137的半衰期约30年。关于核辐射与核反应，下列说法正确的是（ ）
A．核污水中的铯-137在30年后对环境没有不良影响
B．铯-137的衰变方程为
C．铯-137的结合能小于钡-137的结合能
D．铯-137衰变过程中不一定有质量亏损
24．（2024·吉林·三模）如图，某放射性元素的原子核静止在匀强磁场中的点，该原子核发生衰变后，放出一个粒子和一个新核，它们速度方向与磁场方向垂直，轨迹的半径之比为，重力、阻力和库仑力均不计，说法正确的是（ ）
A．粒子和新核的动量比为
B．放射性元素原子核的电荷数是90
C．可能的核反应方程为
D．衰变前原子核的比结合能大于衰变后新核的比结合能
25．（2024·黑龙江·模拟预测）核污染水里含64种放射性元素，其中的发生衰变时的核反应方程为，该核反应过程中放出的能量为E。设的比结合能为，的比结合能为，X的比结合能为，已知光在真空中的传播速度为c，的半衰期为138天，下列说法正确的是（ ）
A．该核反应中发生了衰变
B．该核反应过程中放出的能量
C．100个原子核经过138天，还剩50个原子核未衰变
D．该核反应过程中的质量亏损可以表示为
26．（2024·辽宁·模拟预测）2023年12月14日，中核集团核工业西南物理研究院与国际热核聚变实验堆ITER总部签署协议，宣布新一代人造太阳“中国环流三号”面向全球开放，邀请全世界科学家来中国集智公关，共同追逐“人造太阳”梦想。该“人造太阳”中的一种核反应是一个氘核与一个氚核结合成一个氦核并释放出一个粒子，同时释放能量用来发电。氘核的质量为m1，氚核的质量为m2，氦核的质量为m3，反应中释放的核能为ΔE，光速为c。
（1）写出上述“人造太阳”核反应方程；
（2）求出释放出的粒子的质量m4；
（3）若此装置中的另一种核反应的方程是，已知、核的比结合能分别为，试求此核反应过程中释放的核能。
27．（2024·黑龙江齐齐哈尔·三模）在火星上太阳能电池板发电能力有限，因此科学家们用放射性材料——作为发电能源为火星车供电（中的Pu是）。已知衰变后变为和一个X粒子。若静止的在磁感应强度大小为B的匀强磁场中发生衰变，X粒子的速度大小为v，方向与匀强磁场的方向垂直，在磁场中做匀速圆周运动。已知X粒子的质量为m，电荷量为q。
（1）写出发生衰变的核反应方程；
（2）在磁场中的圆周运动可等效成一个环形电流，求做圆周运动的周期T和环形电流大小I；
（3）磁矩是描述环形电流特征的物理量，把粒子做圆周运动形成的环形电流与圆环面积的乘积叫做粒子的回旋磁矩，用符号μ表示。试推导粒子回旋磁矩μ的表达式。
28．（2024·黑龙江哈尔滨·模拟预测）如图，O处的α粒子源能不断地向右发射速度为 v0的α粒子，假设α粒子和核堆中静止的核都能对心正碰并发生核反应。核反应的生成物均能从小孔Q进入板间垂直于纸面的匀强磁场（方向未知），磁感应强度的大小为，其中m为一个质子（或中子）的质量（设原子核的质量等于各核子的质量和），e为一个质子的电荷量，d为板间距。已知生成物进入磁场后分别打在 M、N两点，O、P、Q、M在同一水平线上，打在N点的粒子，速度偏向角为37°（sin37°=0.6）。不计粒子重力和粒子间的相互作用力（核反应过程除外）。
（1）补全α粒子与核发生核反应的方程：+→______+
（2）简要说明，打在M、N两点的分别是哪种粒子并判断板间磁场的方向；
（3）假设每秒钟发生n次核反应，击中M点的粒子有 75%被板吸收，25%以原速率反弹，求M点每秒钟受到的撞击力多大。
三年考情分析
2025考向预测
2024•（辽宁、吉林、黑龙江）T8•光电效应现象
2023•（辽宁）T6•能级跃迁
2022•辽宁T2•爱因斯坦质能方程与核反应方程
2023•（吉林、黑龙江）T6•爱因斯坦质能方程
2022•（吉林、黑龙江）T17•光辐射模型
本专题属于新高考考查内容，主要考查光电效应、能级跃迁和核反应方程，试题难度不大，本部分内容常与光学相结合，如光的全反射、衍射和干涉。复习过程中主要关注科技前沿——新发现且应用于生产生活的元素，有时也与电场和磁场相综合，多以选择题形式出现，属于简单题。
图线形状
图像名称
由图线直接(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
①极限频率：图线与ν轴交点的横坐标ν0
②逸出功：图线与Ek轴交点的纵坐标的值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图线
①遏止电压Uc：图线与横轴的交点
②饱和光电流Im：电流的最大值
③最大初动能：Ekm＝eUc
颜色不同时，光电流与电压的关系图线
①遏止电压Uc1、Uc2
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ν0：图线与横轴的交点
②遏止电压Uc：随入射光频率的增大而增大
③普朗克常量h：等于图线的斜率与电子电量的乘积，即h＝ke.(注：此时两极之间接反向电压)
轨道量子化
核外电子只能在一些分立的轨道上运动
能量量子化
原子只能处于一系列不连续的能量状态，En＝eq \f(1,n2)E1(n＝1,2,3，…)
吸收或辐射能量量子化
原子在两个能级之间跃迁时只能吸收或辐射一定频率的光子，hν＝Em－En(m>n)