20 第1阶段 专题5 第4讲 近代物理初步-【提分教练】2024年新高考物理二轮总复习讲义（新教材）

　近代物理初步 【高考定位】　本专题考点分散，考查要求不高。2024年高考命题的方向依然会突出原子的能级跃迁、原子核的衰变规律、核反应方程的书写以及遵循的规律、质量亏损与核能的计算、光电效应规律及应用，原子核衰变可能与动量、能量和电磁场相结合以计算题的形式进行综合考查。 突破点一　光电效应 1．光电效应规律的理解及应用 (1)研究光电效应的两条思路 ①两条线索： ②两条对应关系： 入射光强→光子数目多→发射光电子多→光电流大； 光子频率高→光子能量大→光电子的最大初动能大。 (2)光电效应中三个重要关系 ①爱因斯坦光电效应方程：Ek＝hν－W0。 ②光电子的最大初动能Ek与遏止电压Uc的关系：Ek＝eUc。 ③逸出功W0与截止频率νc的关系：W0＝hνc。 2．光电效应的四类图像分析 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 (1)截止频率：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＝h 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 (1)截止频率νc：图线与横轴的交点的横坐标 (2)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) [典例1]　(多选)体温枪的工作原理是利用光电效应，将光信号转换为电信号，从而显示出人的体温。已知人的体温正常时能辐射波长为10 μm的红外线，如图甲所示，用该红外线照射光电管的阴极K时，电路中有光电流产生，光电流随电压变化的图像如图乙所示，另一种金属铷的遏止电压Uc与入射光频率ν之间的关系如图丙所示，已知光在真空中传播的速度为3×108 m/s。 则(　　) A．波长为10 μm的红外线在真空中的频率为3×1013 Hz B．将阴极K换成金属铷，体温枪仍然能正常使用 C．由图乙可知，该光电管的遏止电压为2×10-2 V D．当人体温度升高时，辐射红外线的强度将增大，饱和电流减小 [听课记录]　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 1．(2023·广东省广州市模拟)如图所示，放映电影时，强光照在胶片上，一方面，将胶片上的“影”投到屏幕上；另一方面，通过声道后的光照在光电管上，随即产生光电流，喇叭发出与画面同步的声音。电影实现声音与影像同步，主要应用了光电效应的下列哪一条规律(　　) A．光电效应的发生时间极短，光停止照射，光电效应立即停止 B．入射光的频率必须大于金属的截止频率，光电效应才能发生 C．光电子的最大初动能与入射光的强度无关，只随着入射光的频率增大而增大 D．当入射光的频率大于截止频率时，光电流的强度随入射光的强度增大而增大 2．(多选)(2023·西南四省重点学校9月联考)四幅图甲、乙、丙、丁均为关于光电效应的图像，其中ν为入射光的频率、U为所加电压、Uc为遏止电压、Ek为光电子的最大初动能、I为光电流。下列说法正确的是(　　) A．若电子的电荷量为e，则由图甲可得普朗克常量h＝ B．由图乙可知，虚线对应金属的逸出功比实线对应金属的逸出功大 C．由图丙可知，在光的频率不变(即颜色不变)的情况下，入射光越强，饱和电流越大 D．由图丁可知，光电管两端的电压越高，光电流一定越大 突破点二　玻尔理论　能级跃迁 1．氢原子的能级和半径公式 (1)能级公式：En＝E1(n＝1，2，3，…)，其中E1为基态能量，其数值为E1＝－13.6 eV。 (2)半径公式：rn＝n2r1(n＝1，2，3，…)，其中r1为基态轨道半径，其数值为r1＝0.53×10-10 m。 2．氢原子能级结构及跃迁 (1)两类能级跃迁 ①自发跃迁：高能级(m)低能级(n)→放出能量；发射光子：hν＝Em－En。 ②受激跃迁：低能级(n)高能级(m)→吸收能量。 a．光照(吸收光子)：光子的能量必须恰好等于能级差，即hν＝Em－En。 b．碰撞、加热等：只要入射粒子