2022-2023年高考物理一轮复习 近代物理——原子物理

专题23、近代物理——原子物理“”\n考点一、光电效应规和光电效应方程的应用1．对光电效应的四点提醒(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.2．两条对应关系(1)光强大→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→光电子的最大初动能大.3．定量分析时应抓住三个关系式(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＝hν0.\n考点一、光电效应规和光电效应方程的应用4．区分光电效应中的四组概念(1)光子与光电子：光子指光在空间传播时的每一份能量,光子不带电；光电子是金属表面受到光照射时发射出来的电子,其本质是电子.(2)光电子的动能与光电子的最大初动能.(3)光电流和饱和光电流：金属板飞出的光电子到达阳极,回路中便产生光电流,随着所加正向电压的增大,光电流趋于一个饱和值,这个饱和值是饱和光电流,在一定的光照条件下,饱和光电流与所加电压大小无关.\n（典例应用1）(多选)现用某一光电管进行光电效应实验,当用某一频率的光入射时,有光电流产生.下列说法正确的是(　　)A．保持入射光的频率不变,入射光的光强变大,饱和光电流变大B．入射光的频率变高,饱和光电流变大C．入射光的频率变高,光电子的最大初动能变大D．保持入射光的光强不变,不断减小入射光的频率,始终有光电流产生考点一、光电效应规和光电效应方程的应用\n考点一、光电效应规和光电效应方程的应用【解析】：产生光电效应时,光的强度越大,单位时间内逸出的光电子数越多,饱和光电流越大,说法A正确.饱和光电流大小与入射光的频率无关,说法B错误.光电子的最大初动能随入射光频率的增加而增加,与入射光的强度无关,说法C正确.减小入射光的频率,如低于极限频率,则不能发生光电效应,没有光电流产生,说法D错误.【答案】：AC\n考点一、折射定律及折射率的应用（典例应用2）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如图所示,表中给出了一些材料的极限波长,用该光源发出的光照射表中材料(　　)A．仅钠能产生光电子B．仅钠、铜能产生光电子C．仅铜、铂能产生光电子D．都能产生光电子材料钠铜铂极限波长(nm)541268196\n考点一、光电效应规和光电效应方程的应用【解析】：由题图可知,该光源发出的光的波长大约在20nm到440nm之间,而三种材料中,极限频率最大的铂的极限波长是196nm,大于20nm,所以该光源能使三种材料都产生光电效应,选项D正确.【答案】：D\n（典例应用3）现用某一光电管进行光电效应实验,当用某一频率的光入射时,有光电流产生.下列说法正确的是(　　)A．保持入射光的频率不变,入射光的光强度变大,饱和光电流变大B．入射光的频率变高,光电子的最大初动能变大C．保持入射光的光强不变,不断减小入射光的频率,始终有光电流产生D．遏止电压的大小与入射光的频率有关,与入射光的光强无关考点一、光电效应规和光电效应方程的应用\n考点一、光电效应规和光电效应方程的应用【解析】：在发生光电效应时,饱和光电流大小由光照强度来决定,与频率无关,光照强度越大饱和光电流越大,因此A正确；根据Ekm＝hν－W可知,对于同一光电管,逸出功W不变,当频率变高,最大初动能Ekm变大,因此B正确；由光电效应规律可知,当频率低于截止频率时无论光照强度多大,都不会有光电流产生,因此C错误；由Ekm＝eUc和Ekm＝hν－W,得hν－W＝eUc,遏止电压只与入射光频率有关,与入射光强无关,因此D正确.【答案】：ABD\n（典例应用4）在探究光电效应现象时,某小组的同学分别用波长为λ、2λ的单色光照射某金属,逸出的光电子最大速度之比为2∶1.普朗克常量用h表示,光在真空中的速度用c表示.则(　　)考点一、光电效应规和光电效应方程的应用\n考点一、光电效应规和光电效应方程的应用\n（典例应用5）在光电效应实验中,分别用频率为νa、νb的单色光a、b照射到同种金属上,测得相应的遏止电压分别为Ua和Ub、光电子的最大初动能分别为Eka和Ekb.h为普朗克常量.下列说法正确的是(　　)A．若νa＞νb,则一定有Ua＜UbB．若νa＞νb,则一定有Eka＞EkbC．若Ua＜Ub,则一定有Eka＜EkbD．若νa＞νb,则一定有hνa－Eka＞hνb－Ekb考点一、光电效应规和光电效应方程的应用\n考点一、光电效应规和光电效应方程的应用【解析】：光电效应中遏止电压与最大初动能之间的关系为eU＝Ek,根据光电效应方程可知Ek＝hν－W0,若νa＞νb,则Eka＞Ekb,Ua＞Ub,选项A错误,选项B正确；若Ua＜Ub,则Eka＜Ekb,选项C正确；由光电效应方程可得W0＝hν－Ek,则hνa－Eka＝hνb－Ekb,选项D错误.【答案】：BC\n考点二、光电效应的图象分析1．由Ekν图象可以得到的信息(1)极限频率：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E＝W0.(3)普朗克常量：图线的斜率k＝h.2．由IU图象可以得到的信息(1)遏止电压Uc：图线与横轴的交点的绝对值.(2)饱和光电流Im：电流的最大值.(3)最大初动能：Ekm＝eUc.\n考点二、光电效应的图象分析3．由Ucν图象可以得到的信息(1)截止频率νc：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荷量的乘积,即h＝ke.(注：此时两极之间接反向电压)\n（典例应用6）如图是某金属在光的照射下产生的光电子的最大初动能Ek与入射光频率ν的关系图象.由图象可知(　　)考点二、光电效应的图象分析\n考点二、光电效应的图象分析\n（典例应用7）在光电效应实验中,飞飞同学用同一光电管在不同实验条件下得到了三条光电流与电压之间的关系曲线(甲光、乙光、丙光)如图所示.则可判断出(　　)A．甲光的频率大于乙光的频率B．乙光的波长大于丙光的波长C．乙光对应的截止频率大于丙光的截止频率D．甲光对应的光电子最大初动能大于丙光的光电子最大初动能考点二、光电效应的图象分析\n【解析】：由于是同一光电管,因而不论对哪种光,极限频率和金属的逸出功相同,对于甲、乙两种光,反向截止电压相同,因而频率相同,A错误；丙光对应的反向截止电压较大,因而丙光的频率较高,波长较短,对应的光电子的最大初动能较大,故C、D均错,B正确.【答案】：B考点二、光电效应的图象分析\n考点二、光电效应的图象分析（典例应用8）在某次光电效应实验中,得到的遏止电压Uc与入射光的频率ν的关系如图所示.若该直线的斜率和截距分别为k和b,电子电荷量的绝对值为e,则普朗克常量和所用材料的逸出功可表示为(　　)\n考点二、光电效应的图象分析\n考点三、光的波粒二象性、物质波\n（典例应用9）(多选)图甲为实验小组利用100多个电子通过双缝后的干涉图样,可以看出每一个电子都是一个点；如图乙为该小组利用70000多个电子通过双缝后的干涉图样,为明暗相间的条纹.则对本实验的理解正确的是(　　)A．图甲体现了电子的粒子性B．图乙体现了电子的粒子性C．单个电子运动轨道是确定的D．图乙中明条纹是电子到达概率大的地方考点三、光的波粒二象性、物质波\n考点三、光的波粒二象性、物质波【解析】：题图甲中的每一个电子都是一个点,说明少数粒子体现粒子性,到达的位置不同,说明单个电子的运动轨道不确定,A正确,C错误；题图乙中明暗相间的条纹说明大量的粒子表现为波动性,B错误；明条纹是电子到达概率大的地方,D正确.【答案】：AD\n（典例应用10）下列说法中正确的是(　　)A．实物的运动有特定的轨道,所以实物不具有波粒二象性B．康普顿效应说明光子既有能量又有动量C．光是高速运动的微观粒子,单个光子不具有波粒二象性D．宏观物体的物质波波长非常小,极易观察到它的波动考点三、光的波粒二象性、物质波\n考点三、光的波粒二象性、物质波【解析】：由德布罗意理论知,宏观物体的德布罗意波的波长非常小,实际很难观察到波动性,但仍具有波粒二象性,A、D错误；康普顿效应说明光子除了具有能量之外还有动量,B正确；波粒二象性是光子的特性,单个光子也具有波粒二象性,C错误.【答案】：B\n（典例应用11）光子的能量与其(　　)A．频率成正比B．波长成正比C．速度成正比D．速度平方成正比考点三、光的波粒二象性、物质波\n考点三、光的波粒二象性、物质波\n方法总结波粒二象性的三个易错点(1)光子表现为波动性,并不否认光子具有粒子性.(2)宏观物体也具有波动性.(3)微观粒子的波动性与机械波不同,微观粒子的波是概率波.考点三、光的波粒二象性、物质波\n考点四、氢原子的能级及能级跃迁1．定态间的跃迁——满足能级差(1)从低能级(n)跃迁,高能级(m)→吸收能量.hν＝Em－En(2)从高能级(m)跃迁,低能级(n)→放出能量.hν＝Em－En2．电离电离态与电离能电离态：n＝∞,E＝0基态→电离态：E吸>0－(－13.6eV)＝13.6eV.激发态→电离态：E吸>0－En＝－En如吸收能量足够大,克服电离能后,获得自由的电子还携带动能.\n（典例应用12）如图所示是某原子的能级图,a、b、c为原子跃迁所发出的三种波长的光.在下列该原子光谱的各选项中,谱线从左向右的波长依次增大,则正确的是().考点四、氢原子的能级及能级跃迁\n考点四、氢原子的能级及能级跃迁\n（典例应用13）图示为氢原子能级图以及从n＝3、4、5、6能级跃迁到n＝2能级时辐射的四条光谱线,已知从n＝3跃迁到n＝2的能级时辐射光的波长为656nm,下列叙述正确的有(　　)A．四条谱线中频率最大的是Hδ.B．用633nm的光照射能使氢原子从n＝2跃迁到n＝3的能级C．一群处于n＝3能级上的氢原子向低能级跃迁时,最多产生3种谱线D．如果Hδ可以使某种金属发生光电效应,只要照射时间足够长,光的强度足够大,Hβ也可以使该金属发生光电效应考点四、氢原子的能级及能级跃迁\n考点四、氢原子的能级及能级跃迁【解析】：频率最大的光子对应的能量最大,即跃迁时能量差最大,故从n＝6跃迁到n＝2的频率最大,选项A正确；原子跃迁过程中,吸收光子的能量应刚好等于两能级的能量差,选项B错误；从n＝3向低能级跃迁时,可以是从3→2、2→1或者是3→1,即有三种频率不同的光子,选项C正确；光电效应与光照的时间无关,Hδ光子的能量最大,故其他光子不一定可以使该金属产生光电效应,选项D错误.【答案】：AC\n考点四、氢原子的能级及能级跃迁（典例应用14）氢原子的能级是氢原子处于各个定态时的能量值,它包括氢原子系统的电势能和电子在轨道上运动的动能,氢原子的电子由外层轨道跃迁到内层轨道时(　　)A．氢原子的能量减小,电子的动能增大B．氢原子的能量增大,电子的动能增大C．氢原子的能量减小,电子的动能减小D．氢原子的能量增大,电子的动能减小\n考点四、氢原子的能级及能级跃迁\n（典例应用15）如图为氢原子能级图,可见光的光子能量范围为1.62～3.11eV,则下列说法正确的是(　　)A．大量处在n＝3能级的氢原子向n＝2能级跃迁时,发出的光是紫外线B．大量处在n＝4能级的氢原子向低能级跃迁过程中会发出红外线C．大量处在n＝4能级的氢原子向低能级跃迁时,最容易表现出衍射现象的是由n＝4向n＝3能级跃迁辐射出的光子D．用能量为10.3eV的电子轰击,可以使基态的氢原子受激发考点四、氢原子的能级及能级跃迁\n考点四、氢原子的能级及能级跃迁【解析】：从n＝3跃迁到n＝2,能量差为1.89eV,属于可见光,则A错；从n＝4跃迁到n＝3,能量差小于1.62eV,会发出红外线,则B对；从n＝4跃迁到低能级,只有到n＝3时能量差最小,辐射出光子的波长最大,波动性最明显,则C对；用10.3eV的电子轰击,基态氢原子吸收部分动能而受激发,则D正确.【答案】：BCD\n考点四、氢原子的能级及能级跃迁方法总结解答氢原子能级图和原子跃迁问题应注意\n考点五、原子核的衰变　半衰期1．衰变规律及实质(1)α衰变、β衰变的比较\n考点五、原子核的衰变　半衰期(2)γ射线：γ射线经常是伴随着α衰变或β衰变同时产生的.其实质是放射性原子核在发生α衰变或β衰变的过程中,产生的新核由于具有过多的能量(原子核处于激发态)而辐射出光子.\n考点五、原子核的衰变　半衰期\n考点五、原子核的衰变　半衰期【解析】：衰变过程遵守动量守恒定律,故选项A错,选项B对.根据半衰期的定义,可知选项C错.α衰变释放核能,有质量亏损,故选项D错.【答案】：B\n考点五、原子核的衰变　半衰期（典例应用17）目前,在居室装修中经常用到花岗岩、大理石等装饰材料,这些岩石都不同程度地含有放射性元素.比如,有些含有铀、钍的花岗岩等岩石会释放出放射性惰性气体氡,而氡会发生放射性衰变,放射出α、β、γ射线,这些射线会导致细胞发生癌变及呼吸道等方面的疾病.根据有关放射性知识可知,下列说法正确的是(　　)A．氡的半衰期为3.8天,若取4个氡原子核,经7.6天后就剩下一个原子核了B．β衰变所释放的电子是原子核内的中子转化成质子和电子所产生的C．γ射线一般伴随着α或β射线产生,在这三种射线中,α射线的穿透能力最强,电离能力最弱D．发生α衰变时,生成核与原来的原子核相比,中子数减少了4\n考点五、原子核的衰变　半衰期【解析】：半衰期遵循统计规律,对单个或少数原子核是没有意义的,A错误.根据3种射线的特性以及衰变实质可知B正确,C、D错误.【答案】：B\n考点五、原子核的衰变　半衰期\n考点五、原子核的衰变　半衰期\n考点五、原子核的衰变　半衰期\n考点五、原子核的衰变　半衰期\n考点五、原子核的衰变　半衰期方法总结半衰期的三点提醒(1)半衰期是一个统计规律,对少数原子核不适用；(2)原子核质量减少一半与原子核有半数发生衰变概念不同；(3)半衰期的大小是由原子核内部自身因素决定的,与外部条件无关.\n考点六、核反应类型及核反应方程1．核反应的四种类型\n考点六、核反应类型及核反应方程\n考点六、核反应类型及核反应方程（典例应用20）我国自主研发制造的国际热核聚变核心部件在国际上率先通过权威机构认证,这是我国对国际热核聚变项目的重大贡献.下列核反应方程中属于聚变反应的是(　　)\n考点六、核反应类型及核反应方程【解析】：A对：两个轻核结合成质量较大的原子核.B错：原子核的人工转变.C错：原子核的人工转变.D错：重核裂变.【答案】：A\n考点六、核反应类型及核反应方程\n考点六、核反应类型及核反应方程【解析】：由题干中的裂变反应式可以看出,有中子n放出,所以选项A正确；根据铀核裂变知识可知,铀块体积必须大于或等于临界体积后,裂变链式反应才能发生,选项B错误；通常人们可以利用镉棒吸收中子,从而达到控制链式反应的目的,选项C正确；半衰期与周围环境及所处状态无关,故选项D错误.【答案】：AC\n（典例应用22）(多选)能源是社会发展的基础,发展核能是解决能源问题的途径之一,下列释放核能的反应方程,表述正确的有(　　)考点六、核反应类型及核反应方程\n【解析】：A、B所列反应是核聚变,不是β衰变,β衰变要放出电子,故A对,B错；C、D两种反应都是核裂变,故C对,D错.【答案】：AC考点六、核反应类型及核反应方程\n考点六、核反应类型及核反应方程\n考点六、核反应类型及核反应方程\n考点七、核力与核能的计算1．应用质能方程解题的流程图(1)根据ΔE＝Δmc2计算时,Δm的单位是“kg”,c的单位是“m/s”,ΔE的单位是“J”.(2)根据ΔE＝Δm×931.5MeV计算时Δm的单位是“u”,ΔE的单位是“MeV”.2．根据比结合能来计算核能：原子核的结合能＝比结合能×核子数.3．根据能量守恒和动量守恒计算.\n考点七、核力与核能的计算\n考点七、核力与核能的计算\n考点七、核力与核能的计算\n考点七、核力与核能的计算\n考点七、核力与核能的计算\n考点七、核力与核能的计算