2025屆高考物理二輪總復(fù)習(xí)第一編專題6熱學(xué)近代物理第2講近代物理課件

第二講近代物理通覽知識明要點研學(xué)考點提能力目錄索引0102突破熱點聚素養(yǎng)03通覽知識明要點研學(xué)考點提能力考點一光電效應(yīng)及其圖像高考風(fēng)向標(biāo)考點考題明細(xì)考查頻度光電效應(yīng)及其圖像2024黑吉遼卷,8;2024浙江1月選考,11;2024海南卷,8;2024上海卷,6;2023海南卷,10;2023浙江6月選考,15;2023江蘇卷,14;2022河北卷,4地方卷:3年8考命題角度1光電效應(yīng)規(guī)律的理解及應(yīng)用1.光電效應(yīng)兩條對應(yīng)關(guān)系(1)光子頻率高→光子能量大→光電子的最大初動能大;(2)光照強度大(同種頻率的光)→光子數(shù)目多→發(fā)射光電子多→光電流大。2.定量分析時應(yīng)抓住三個關(guān)系式愛因斯坦光電效應(yīng)方程Ek=hν-W0最大初動能與遏止電壓的關(guān)系Ek=eUc逸出功與截止頻率的關(guān)系W0=hνc例1(多選)(2023浙江6月選考)有一種新型光電效應(yīng)量子材料,其逸出功為W0。當(dāng)紫外光照射該材料時,只產(chǎn)生動能和動量單一的相干光電子束。用該電子束照射間距為d的雙縫,在與縫相距為L的觀測屏上形成干涉條紋,測得條紋間距為Δx。已知電子質(zhì)量為m,普朗克常量為h,光速為c,則(

)AD命題角度2光電效應(yīng)的圖像問題(1)最大初動能Ek與入射光頻率ν的關(guān)系圖像(2)遏止電壓Uc與入射光頻率ν的關(guān)系圖像

(3)光電流與電壓的關(guān)系圖像

例2(2024山東濟南一模)用不同波長的光照射光電管陰極探究光電效應(yīng)的規(guī)律時,根據(jù)光電管的遏止電壓Uc與對應(yīng)入射光的波長λ作出的Uc-圖像如圖所示。已知光電子的電荷量大小為e,光速為c,下列說法正確的是(

)C波長越長,光子能量越小,光電子的最大初動能不會隨λ的增大而增大,D錯誤。拓展衍生1.(多選)(2024黑吉遼卷)X射線光電子能譜儀是利用X光照射材料表面激發(fā)出光電子,并對光電子進(jìn)行分析的科研儀器。用某一頻率的X光照射某種金屬表面,逸出了光電子,若增加此X光的強度,則(

)A.該金屬的逸出功增大B.X光的光子能量不變C.逸出的光電子最大初動能增大D.單位時間逸出的光電子數(shù)增多答案

BD解析

考查光電效應(yīng)。金屬的逸出功僅與金屬自身有關(guān),增加此X光的強度,該金屬的逸出功不變,故A錯誤;根據(jù)光子能量公式ε=hν可知增加此X光的強度,X光的光子能量不變,故B正確;根據(jù)愛因斯坦光電效應(yīng)方程知Ekm=hν-W0,可知逸出的光電子最大初動能不變,故C錯誤;增加此X光的強度,單位時間照射到金屬表面的光子變多,則單位時間逸出的光電子數(shù)增多,故D正確。2.圖甲為光電效應(yīng)實驗的電路圖,利用不同頻率的單色光a、b進(jìn)行光電效應(yīng)實驗,測得光電管兩極間所加電壓U與光電流I的關(guān)系如圖乙所示。則這兩種光(

)A.照射該光電管時,a光使其逸出的光電子最大初動能比b光使其逸出的光電子最大初動能大B.從同種玻璃射入空氣發(fā)生全反射時,a光的臨界角比b光的臨界角大C.通過同一裝置發(fā)生雙縫干涉,b光的相鄰條紋間距比a光的相鄰條紋間距大D.在同一介質(zhì)中傳播時,b光的速度比a光的速度大B考點二原子結(jié)構(gòu)和能級躍遷高考風(fēng)向標(biāo)考點考題明細(xì)考查頻度原子結(jié)構(gòu)和能級躍遷2024江蘇卷,5;2024安徽卷,1;2024浙江1月選考,12;2023新課標(biāo)卷,16;2023山東卷,1;2023遼寧卷,6;2023湖北卷,1;2022湖南卷,1;2022廣東卷,5;2022浙江6月選考,7;2022海南卷,11全國卷:3年1考地方卷:3年10考1.原子結(jié)構(gòu)

2.原子能級躍遷問題的解題技巧(1)原子躍遷時,所吸收或輻射的光子能量只能等于兩能級之間的能量差,即ΔE=hν=|E初-E末|。(2)原子從某一能級電離時,所吸收的能量大于或等于這一能級能量的絕對值。(3)一個處于第n能級的氫原子躍遷發(fā)出可能的光譜線條數(shù)最多為n-1。(4)一群處于第n能級的氫原子躍遷發(fā)出可能的光譜線條數(shù)的兩種求解方法:①用數(shù)學(xué)中的組合知識求解:N=;②利用能級圖求解:在氫原子能級圖中將氫原子躍遷的各種可能情況一一畫出,然后相加。(5)計算氫原子能級躍遷放出或吸收光子的頻率和波長時,要注意各能級的能量值均為負(fù)值,且單位為電子伏,計算時需換算單位,1eV=1.6×10-19J。例3(2024山東淄博一模)氫原子的能級圖如圖甲所示,大量處于某激發(fā)態(tài)的氫原子向低能級躍遷時,發(fā)出的復(fù)色光通過玻璃三棱鏡后分成a、b、c、d、e、f六束(含不可見光),如圖乙所示。已知可見光的光子能量范圍約為1.62~3.11eV,則(

)A.b、c為可見光B.a、b、c為可見光C.d、e為可見光D.e、f為可見光答案

A解析

根據(jù)玻爾原子模型理論可知,大量處于某激發(fā)態(tài)的氫原子向低能級躍遷時,發(fā)出的光子種類有

=6種,解得處于激發(fā)態(tài)的氫原子能級為n=4,所以可能的光子能量從低到高分別為0.66

eV、1.89

eV、2.55

eV、10.20

eV、12.09

eV、12.75

eV,因為光子能量E=hν,且光的頻率越高則折射率越大,光的偏折程度就越大,所以a、b、c、d、e、f六束光頻率越來越高,能量越來越大,又因為可見光的光子能量范圍約為1.62~3.11

eV,所以b、c為可見光,故選A。拓展衍生3.(2023遼寧卷)原子處于磁場中,某些能級會發(fā)生劈裂。某種原子能級劈裂前后的部分能級圖如圖所示,相應(yīng)能級躍遷放出的光子分別設(shè)為①②③④。若用①照射某金屬表面時能發(fā)生光電效應(yīng),且逸出光電子的最大初動能為Ek,則(

)A.①和③的能量相等B.②的頻率大于④的頻率C.用②照射該金屬一定能發(fā)生光電效應(yīng)D.用④照射該金屬逸出光電子的最大初動能小于Ek答案

A解析

①和③光子躍遷能級差相等,故①和③的能量相等,選項A正確;②光子躍遷能級差小于④光子躍遷能級差,根據(jù)E=hν,可得②的頻率小于④的頻率,選項B錯誤;同理②光子的頻率小于①光子的頻率,用②照射該金屬不一定能發(fā)生光電效應(yīng),選項C錯誤;④光子的頻率大于①光子的頻率,用④照射該金屬逸出光電子的最大初動能大于Ek,選項D錯誤。4.(2024河北邢臺二模)根據(jù)玻爾的原子理論,可認(rèn)為氫原子的核外電子繞核做勻速圓周運動。若處于基態(tài)的氫原子具有的電勢能為Ep,當(dāng)其吸收頻率為ν的光子時恰好發(fā)生電離。電子的電荷量為e,質(zhì)量為m,靜電力常量為k,普朗克常量為h。以下說法正確的是(

)A.氫原子的核外電子由離核較遠(yuǎn)軌道躍遷到離核較近軌道上時,原子能量減小B.氫原子處于基態(tài)時的能量是hνC.氫原子從基態(tài)躍遷到激發(fā)態(tài)后,核外電子動能增加,電勢能減小A解析

氫原子的核外電子由離原子核較遠(yuǎn)的軌道躍遷到離原子核較近的軌道上時,能量減小,減小的能量以光子的形式釋放出來,A正確;hν為發(fā)生光電效應(yīng)的光子能量,并非氫原子基態(tài)能量,B錯誤;氫原子從基態(tài)躍遷到激發(fā)態(tài)后,其運動半徑變大,此時電場力對核外電子做負(fù)功,故電勢能增大,動能減小,C錯誤;考點三核反應(yīng)和核能高考風(fēng)向標(biāo)考點考題明細(xì)考查頻度核反應(yīng)和核能2024全國甲卷,14;2024山東卷,1;2024廣東卷,2;2024河北卷,1;2024湖北卷,2;2024北京卷,1;2024江蘇卷,3;2024廣西卷,4;2024浙江1月選考,7;2024福建卷,1;2024上海卷,9;2024海南卷,2;2024甘肅卷,1;2023全國甲卷,15;2023全國乙卷,16;2023湖南卷,1;2023浙江6月選考,5;2023海南卷,1;2022山東卷,1;2022遼寧卷,2;2022海南卷,2;2022湖北卷,1;2022浙江6月選考,14;2022浙江1月選考,14全國卷:3年3考地方卷:3年21考命題角度1原子核及其衰變

溫馨提示

衰變次數(shù)確定的兩種方法(1)先由質(zhì)量數(shù)守恒確定α衰變的次數(shù),然后再根據(jù)電荷數(shù)守恒確定β衰變的次數(shù);(2)設(shè)α衰變次數(shù)為x,β衰變次數(shù)為y,根據(jù)質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)守恒列方程組求解。例4(2024湖南邵陽模擬)自然界中一些放射性重元素往往會發(fā)生一系列連續(xù)的遞次衰變,又稱為放射系或衰變鏈。每個放射性衰變系都有一個半衰期很長的始祖核素,經(jīng)過若干次連續(xù)衰變,直至生成一個穩(wěn)定核素。已知

的衰變鏈如圖所示。下列判斷正確的是(

)A.圖中的橫坐標(biāo)表示核電荷數(shù),縱坐標(biāo)表示核子數(shù)D命題角度2核反應(yīng)方程與核能的計算1.書寫核反應(yīng)方程的三點注意(1)分清四種類型:衰變、人工轉(zhuǎn)變、重核裂變和輕核聚變。(2)掌握兩個規(guī)律:質(zhì)量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒。(3)寫對連接符號:核反應(yīng)方程只能用箭頭連接并表示反應(yīng)方向,不能用等號連接。2.核能計算的三種方法體現(xiàn)能量和質(zhì)量的對應(yīng)關(guān)系,不是二者可以相互轉(zhuǎn)化(1)根據(jù)ΔE=Δmc2計算時,Δm的單位是“kg”,c的單位是“m/s”,ΔE的單位是“J”。(2)根據(jù)ΔE=Δm×931.5MeV計算時,Δm的單位是“u”,ΔE的單位是“MeV”。(3)根據(jù)核子比結(jié)合能來計算核能:原子核的結(jié)合能=核子比結(jié)合能×核子數(shù)。例5(2023全國甲卷)在下列兩個核反應(yīng)方程中

X和Y代表兩種不同的原子核,以Z和A分別表示X的電荷數(shù)和質(zhì)量數(shù),則(

)A.Z=1,A=1 B.Z=1,A=2C.Z=2,A=3 D.Z=2,A=4答案

D解析

設(shè)Y的電荷數(shù)為Z1,質(zhì)量數(shù)為A1,由質(zhì)量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒得A+14=A1+17,Z+7=Z1+8,A1+7=2A,Z1+3=2Z,解得Z=2,A=4,選項D正確。下列說法正確的是(

)A.由于釋放核能,所以衰變過程質(zhì)量數(shù)不守恒答案

D拓展衍生

答案

D6.(2023湖南卷)2023年4月13日,中國“人造太陽”反應(yīng)堆中科院環(huán)流器裝置(EAST)創(chuàng)下新紀(jì)錄,實現(xiàn)403秒穩(wěn)態(tài)長脈沖高約束模等離子體運行,為可控核聚變的最終實現(xiàn)又向前邁出了重要的一步。下列關(guān)于核反應(yīng)的說法正確的是(

)A.相同質(zhì)量的核燃料,輕核聚變比重核裂變釋放的核能更多C.核聚變的核反應(yīng)燃料主要是鈾235D.核聚變反應(yīng)過程中沒有質(zhì)量虧損答案

A解析

核聚變是輕核的聚變,相同質(zhì)量的核燃料,輕核聚變比重核裂變釋放的核能更多,A正確,C錯誤;氘氚核聚變反應(yīng)遵守電荷數(shù)守恒和質(zhì)量數(shù)守恒,B錯誤;核聚變反應(yīng)有質(zhì)量虧損,D錯誤。突破熱點聚素養(yǎng)情境解讀新教材、新高考、新情境:近代物理在科技中的應(yīng)用涉及近代物理的STSE情境主要有關(guān)于光電效應(yīng)、玻爾能級躍遷理論、原子核衰變、核反應(yīng)等考點,如非接觸式體溫測量儀、霓虹燈發(fā)光原理、我國自主研發(fā)的氫原子鐘、

“人造太陽”等?？枷蚍治霰静糠种饕疾楣怆娦?yīng)方程及圖像、氫原子能級躍遷規(guī)律、原子核的衰變、核反應(yīng)和核能的計算等考點。案例探究典例

地鐵靠站時列車車體和屏蔽門之間安裝有光電傳感器。如圖甲所示,若光線被乘客阻擋,電流發(fā)生變化,工作電路立即報警。如圖乙所示,光線發(fā)射器內(nèi)大量處于n=3激發(fā)態(tài)的氫原子向低能級躍遷時,輻射出的光中只有a、b兩種可以使該光電管陰極逸出光電子。圖丙為a、b光單獨照射光電管時產(chǎn)生的光電流I與光電管兩端電壓U的關(guān)系圖線。甲乙丙已知光電管陰極材料的逸出功為2.55eV,可見光光子的能量范圍是1.62~3.11eV,下列說法正確的是(

)A.光線發(fā)射器中發(fā)出的光有兩種為可見光B.