13 专题五 第一讲 近代物理（Word教参）-【优化指导】2024高考物理二轮复习高中总复习·第2轮（老教材）

专题五　近代物理　热学　机械振动 和机械波　光　电磁波 ————————————————— 第一讲　近代物理 [对应学生用书P66] 要点一 波粒二象性   1．易混规律 (1)当入射光的频率大于极限频率时，饱和光电流的大小与入射光的强度成正比。 (2)光电子的最大初动能与入射光的强度无关，只随入射光频率的增大而增大。 2．三个关系式 (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＝hνc。 (多选)(2023·海南卷)已知一个激光发射器功率为P，发射波长为λ的光，光速为c，普朗克常量为h，则(　　) A．光的频率为 B．光子的能量为 C．光子的动量为 D．在时间t内激光器发射的光子数为 AC　解析：光的频率ν＝，A正确；光子的能量E＝hν＝，B错误；光子的动量p＝，C正确；在时间t内激光器发射的光子数n＝＝，D错误。 要点二 原子结构   玻尔理论的三条假设 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＝ 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＝En－Em(n>m) 要点三 原子核   1．α衰变的实质 核内两个质子、两个中子结为一体(He)抛射出来，即2n＋2H→He，衰变规律为X→Y＋He。 2．β衰变的实质 核内中子转化为质子，同时释放出一个电子，即n→H＋e，衰变规律为X→Y＋e。 [对应学生用书P67] 热点1 光电效应问题 图像名称 图线形状 由图线直接(或间接)得到的物理量 最大初动能Ek与入射光频率ν的关系图线 Ek＝hν－hνc (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，W0＝|－E|＝E (3)普朗克常量：图线的斜率k＝I 颜色相同、强度不同的光，光电流与电压的关系 (1)遏止电压Uc：图线与横轴交点的横坐标 (2)饱和光电流Im1、Im2：光电流的最大值 (3)最大初动能：Ek＝eUc 颜色不同时，光电流与电压的关系 (1)遏止电压Uc1>Uc2，则ν1>ν2 (2)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)极限频率νc：图线与横轴交点的横坐标值 (2)遏止电压Uc：随入射光频率的增大而增大，Uc＝ － (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) (2023·浙江1月选考)(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，其光谱如图甲所示。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，得到如图乙和图丙所示的干涉条纹。用两种光分别照射如图丁所示的实验装置，都能产生光电效应。下列说法正确的是(　　) A.图甲中的Hα对应的是Ⅰ B．图乙中的干涉条纹对应的是Ⅱ C．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 CD　解析：氢原子发生能级跃迁时，由Em－En＝hν＝可知，光Ⅰ的频率大，波长小，光Ⅱ的频率小，波长大，所以题图甲中的Hα对应的是可见光Ⅱ，A错误；干涉条纹间距为Δx＝λ，题图乙中间距较小，则波长较小，对应的是可见光Ⅰ，B错误；光子动量为p＝＝，所以Ⅰ的光子动量大于Ⅱ的光子动量，C正确；根据光电效应方程及动能定理可得eUc＝hν－W0，可见，频率越大则遏止电压越大，P向a移动中，电流表示数为零时，Ⅰ对应的电压表示数比Ⅱ的大，D正确。 [光子能量](2023·江苏卷)夸父一号太阳探测卫星可以观测太阳辐射的硬X射线。硬X射线是波长很短的光子，设波长为λ。若太阳均匀地向各个方向辐射硬X射线，卫星探测仪镜头正对着太阳，每秒接收到N个该种光子。已知探测仪镜头面积为S，卫星离太阳中心的距离为R，普朗克常量为h，光速为c，求： (1)每个光子的动量p和能量E； (2)太阳辐射硬X射线的总功率P。 答案：(1)　h　(2) 解析：(1)每个光子的动量为p＝ 每个光子的能量为E＝hν＝h。 (2)太阳均匀地向各个方向辐射硬X射线，根据题意，设t秒发射总光子数为n，则＝ 可得n＝ 所以t秒辐射光子的总能量 W＝E′＝nh＝ 太阳辐射硬X射线的总功率P＝＝。 [图像问题](2022·河北卷)如图是密立根于1916年发表的纳金属光电效应的遏止电压Uc与入射光频率ν的实验曲线，该实验直接证明了爱因斯坦的光电效应方程，并且第一次利用光电效应实验测定了普朗克常量