专题六 第15讲 原子物理-【衡中学案】2026年高考物理二轮总复习学案

085 第15讲 原子物理 〈核心知识固双基 山“心备知识”提炼 一、光电效应及其规律 1.爱因斯坦光电效应方程：Ek=hw-Wo。 2.最大初动能与遏止电压的关系：Ek=eU。 3.逸出功与极限频率的关系：W。=hwe。 4.E-图线：是一条倾斜直线，但不过原点，如图所示。 (1)横轴截距表示极限频率； (2)纵轴截距的绝对值表示逸出功： (3)图线的斜率表示普朗克常量h。 二、原子结构与玻尔理论 知识体系 定态 电子的发现 光谱分析 巴耳末线系 →三条假设 跃迁 个 轨道 氢原子光谱 原子结构 汤姆孙模型 Q粒子 户瑟福模型 玻尔模型 E/eV 散射实验 原子的稳定性 实验结果 E= E rn=nr -13.6 三、原子核及其衰变 知识体系 →a衰变：X→22Y+He 质子 B衰变：2X→zY+e 组成 中子 线 )y辐射 天然 原子核的组成 放射 现象 公式 N条=N厥（号）月 同位素← m=m（）月 衰 特点 →由原子核本身决定 期 适用条件→大量原子核 四、核反应核能的计算 知识体系 α衰变、B衰变← 衰变 人 →质子的发现：N+He→0+H → 核 中子的发现：Be+He→C+n 人工转变← 原子核 变 →放射性同位素：7Al+He→P+n:P→Si+e 应 强相互作用 重核裂变← →核力 型 L短程力 轻核聚变 →结合能一比结合能一比结合能越大，原子核越牢固 →质能方程：E=mc 重核裂变：22U+n→lBa+Kr+3n 轻核聚变：H+H→He+n 086 益“关键能力”构建 一、光电效应的研究思路 强度一决定着每秒钟光源发射的光子数← 照射光 频李一决定着每个光子的能量e=hw 每秒钟逸出的光电子数一决定着光电流的大小 光电子 光电子逸出后的最大初动能E=v-W ← 二、一个氢原子能级跃迁与一群氢原子能级跃迁的区别 1,一群处于较高能级n的氢原子向基态跃迁时，释放出的谱线条数为N=C:=n(n山。 2 2.一个处于较高能级n的氢原子向基态跃迁时，释放出的光谱线条数最多为n-1。 三、计算核能的几种思路 1.根据爱因斯坦质能方程，用核反应的质量亏损的千克数乘以真空中光速c的平方，即△E=△mc2。 2.根据1原子质量单位(u)相当于931.5兆电子伏(MeV)能量，用核反应的质量亏损的原子质量单位数乘以 931.5MeV,即△E=△m×931.5MeV。 3.如果核反应时释放的核能是以动能形式呈现，则核反应过程中系统动能的增量即为释放的核能。 《命题热点巧突破 题型1原子结构模型光电效应 】真题研究 (2025·广西卷)已知金属铷、钾、钠、钙的逸出功分别为2.13eV、2.25eV、2.29eV、3.20eV。用光子能量为 2.20eV的单色光照射这些金属的表面，能逸出光电子的金属是 () A.铷 B.钾 C.钠 D.钙 )对点训练 (2025·河南南阳期末)图甲是研究光电效应规律的电路图，用波长入=0.50m的绿光照射阴极K,实验测得 流过G表的电流I与A、K之间的电势差Uk满足如图乙所示的规律，普朗克常量h=6.63×104J·s,元电荷 e=1.6×10~9C,真空中的光速c=3.0×108m/s,下列说法正确的是 I/uA 0.64 -0.60 UAK/V A.当UK足够大时，阴极每秒钟发射的光电子数为4.0×10"个 B.光电子飞出阴极K时的最大动能为9.6×109J C.该阴极材料的截止频率为4.6×103Hz D.该阴极材料的极限波长为0.66m 087 题型2原子光谱与原子的玻尔模型 )真题研究 (2025·甘肃卷)利用电子与离子的碰撞可以研究离子的能级结构和辐射特性。H*离" E/eV 子相对基态的能级图（设基态能量为0）如图所示。用电子碰撞H+离子使其从基态激4 .51.02 发到可能的激发态，若所用电子的能量为50eV,则He◆离子辐射的光谱中，波长最长的3 48.37 谱线对应的跃迁为 ()2 40.81 A.n=4→n=3能级 B.n=4→n=2能级 C.n=3→n=2能级 D.n=3n=1能级 )对点训练 0(基态) (2025·河南郑州期未)1885年，瑞士科学家巴耳末在可见光区的四条谱线分析中，找到这些谱线之间的关系， 后来把这一组谱线叫巴耳末系。这四条谱线及相应的氢原子能级跃迁图分别如图1和图2所示。谱线H.、 H。、H,和H。按波长从大到小依次排列，其中H。是红光谱线，则下列说法正确的是 () EleV 0.38 0.54 -0.85 -1.51 H H 3.40 氢原子的光谱 图1 图2 A.原子核外电子的跃迁是原子发光的原因 B.H。对应的光子能量比H对应的光子能量大 C.H。可能是氢原子从n=3能级向n=2能级跃迁时产生的 D.处于n=2能级的氢原子能吸收2eV的光子，跃迁到n=3能级 题型3原子核的衰变规律 )真题研究 1.(2025·湖北卷)PET(正电子发射断层成像)是核医学科重要的影像学诊断工具，其检查原理是将含放射性同 位素（如：8F)的物质注入人体参与人体代谢，从而达到诊断的目的。F的衰变方程为8F→X+e+0v,其中8v 是中微子。已知F的半衰期是110分钟。下列说法正确的是 () A.X为80 B.该反应为核聚变反应 C.1克8F经110分钟剩下0.5克8F D.该反应产生的v在磁场中会发生偏转 2.（多选)(2025·福建卷)核反应方程为H+H→He+0n+17.6MeV,现真空中有两个动量大小相等，方向相 反的氘核与氚核相撞，发生核反应，设反应释放的能量几乎转化为He与。n的动能，则 () A.该反应有质量亏损 B.该反应为核裂变 C.on获得的动能约为14MeV D.He获得的动能约为14MeV ）对点训练 (2025·河北衡水期未)上古先民认为龟具有预知凶吉的神秘能力，因此以龟甲来 祭祀或占卜，占卜的结果可以直接影响帝王的决策。正是这种特性，使得汉代王朝 正式将龟的形象为钮式纳入官印体制，成为中国权力系统中一种强有力的象征物。 龟纽，即雕成或铸成龟形的印钮，大多用绳子穿起来佩于腰间或系于臂上，随身携 带，作为官方权利的象征。2024年11月3日，张昭墓已经考古发掘完毕，如图所示为墓中出土的龟纽金印。考 古学家们常用放射性元素4C的半衰期确定文物的年代，C的衰变方程为4C一→"N+X,4C的半衰期是5730 年，下列说法正确的是 () A.经过11460年后，4个C一定还剩下1个 B.该衰变的实质是核内的一个质子转变为一个中子和一个电子 C.X具有很强的电离能力 D.衰变过程发生了质量亏损 088 题型4核反应与核能的计算 )真题研究 (2025·云南卷)2025年3月，我国科学家研制的碳14核电池原型机“烛龙一号”发布，标志着我国在核能技术 领域与微型核电池领域取得突破。碳14的衰变方程为4C→N+X,则 A.X为电子，是在核内中子转化为质子的过程中产生的 B.X为电子，是在核内质子转化为中子的过程中产生的 C.X为质子，是由核内中子转化而来的 D.X为中子，是由核内质子转化而来的 】对点训练 (多选)(2025·河北衡水期未)某种原子核X经过一系列的衰变达到稳个质量数(4) 242 定状态变成原子核Y,质量数与中子数的关系图像如图所示，下列说法 234 正确的是 ( 226 A.X的质子数与Y的质子数之比为73：62 218 B.Y的比结合能大于X的比结合能 210 C.X经过1次α衰变后新元素的质子数与中子数之比为5：8 202出 D.X变成Y的衰变方程式为28X→2Y+8He+89e 122126130134138142146150中子数(N) 温馨提示：复习至此，请做练案[20] 专题七 物理实验 第16讲 力学实验 〈核心知识固双基 凸“科学探究”展示 一、几种测量速度的方法 方法 关键器材和步骤 方法说明、应用举例 (1)利用交流电源、打点计时器获得计数点 n-l n ntl 纸带法 间的时间间隔T Xn+xn+1 U= 2T (2)利用刻度尺获得计数点间的距离x (1)利用光电门获得挡光片的挡光时间△ 光电 (2)利用螺旋测微器或游标卡尺获得挡光片 门法 由于挡光片的宽度很小，瞬时速度“= △ 的宽度d 抛体运 (1)平抛仪（或倾斜、弧形轨道等），其末端 (1)平抛初速度u=x√h 水平 动法 (2)应用于验证机械能守恒定律、验证动量守恒定 (2)利用刻度尺获得竖直高度h与射程x 律、探究弹性势能等（实验中可能应用到弹簧、天平）对点训练 ACDA→B过程，体积不变，则W=0,温度升高，则△U >0,根据热力学第一定律△U=W+Q,可知Q>0,即该 过程吸热，A正确：B→C过程，温度不变，则△U=0,体 积减小，则W>0,根据热力学第一定律△U=W+Q可 知Q<0,即该过程为放热过程，B错误；A→B过程，体 积不变，温度升高，根据当=G可知，压强变大，即状态 A压强比状态B压强小，C正确；状态A的温度低于状 态C的温度，可知状态A的内能比状态C的小，D正 确。故选ACD。 题型4 真题研究 (1)2cm(2)8.92×10-4m 【解析】(1)由题意可知缓慢地将汲液器竖直提出液 面过程，气体发生等温变化，所以有P,（H-x)S,= P2HS,又因为P1=P,P2+Pgh=Po,代入数据联立解得x =2cm。 (2)当外界气体进入后，以所有气体为研究对象有PV +S,=p(S,+s),又周为+Pg·之=，代 h 入数据联立解得V=8.92×104m3。 对点训练 1.B第一次抽气相当于气体的体积由V变为(1+子)， 温度由乙变为刀=刀。一名，根据气体实验定律得 Dor m(1+4)v 7 T。 ,得p=10P,第二次抽气相当于气 体的体积由V变为(1+子)，温度由工，变为T,=T, 之 - -,得P2 -石，=()广，同理拍气3次后气舱内气压为， (品)故选B。 2.(1)747℃(2)号 【解析】(1)外界大气对阀门的作用力恒为PS,阀门 恰打开时，设窑内气体压强为p,则有pS-PS=2.4pS 可得p=3.4po 阀门打开前，窑内气体发生等容变化，则有=卫 T。7 其中T。=(273+27)K=300K 解得T=1020K 2 即t=(1020-273)℃=747℃ 可知窑内温度为747℃时单向阀门打开。 (2)窑内温度为1257℃时，阀门处于打开状态，根据理 怒气华状态方程可得货-货 其中T2=(273+1257)K=1530K 解得V=1.5V。 测窖内剩余气体的质量为初始时气体质量的= m 第15讲原子物理 题型1 真题研究 A当光子的能量大于金属的逸出功时就能发生光电 效应，可知能量是2.20eV的光子分别照射到四种金属 板上，会发生光电效应的金属板是铷。故选A。 对点训练 D由题图可知，饱和电流为0.64μA,则阴极每秒钟发 射的光电子数n=上=064×101个=4.0x10: e1.6×10-9 个，A错误；由题图可知，发生光电效应时的遏止电压为 0.6V,所以光电子的最大初动能Em=eU-1.6×10-9 ×0.6J=9.6×10-”J,B错误；根据光电效应方程有 E=c-W,又W,=hm=c,代人数据得。=4.55× 104Hz,入o=0.66um,C错误，D正确。 题型2 真题研究 C根据题意可知，用能量为50eV的电子碰撞He离 子，可使He离子跃迁到n=3能级和n=2能级，由△E =Em-E。=m=hC可知，波长最长的谱线对应的跃迁 入 为n=3→n=2能级。故选C。 对点训练 A在氢原子中，当电子从高能级跃迁到低能级时，会 释放出特定能量的光子，形成特定的谱线，A正确：如图 1所示，光谱的结果显示氢原子只能发出一系列特定波 长的光，H。对应的波长比H。对应的波长大，根据入= 子知H。对应的光子频率比H。对应的光子频率小：根 据E=hw知，H.对应的光子能量比Hg对应的光子能 量小，B错误：同理，H。的光子波长最短，频率最大，是 氢原子从n=6能级向n=2能级跃迁时产生的，C错 误；图2中，处于n=2能级的氢原子要跃迁到n=3能 级，需要吸收光子的能量为△E=E,-E2=3.40eV- 1.51eV=1.89eV,D错误。 题型3 真题研究 1.C根据质量数与电荷数守恒可知，该物质为0，A错 误；核聚变是轻核结合成重核的过程（如氢弹原理）。 本题中的衰变是单个原子核自发转变为另一种原子 核，属于放射性衰变（具体为β衰变），而非核聚变，B 错误；1g该物质经过110min即一个衰变周期，则有一 半发生衰变，该物质质量变为0.5g,C正确；8v不带电， 在磁场中不偏转，D错误。 2.AC核反应过程中质量数守恒，有质量亏损，A正确； 该反应是核聚变反应，B错误：在直空中，该反应动量守 恒，由于相撞前氘核与氚核动量大小相等，方向相反， 系统总动量为零。故反应后氨核与中子的动量也大小 相等，方向相反。由么一云，得反应粒子获得的动能之 比为E,:E,=m:me=1:4,而两个粒子获得的总 动能为17.6MeV,故n获得的动能E,=号×17.6eV -14.O8MeV,He获得的动能E=了×17.6MeV- 3.52MeV,C正确，D错误。故选AC。 对点训练 D半衰期是大量原子核衰变的统计规律，对少量的原 子核衰变不适用，A错误：该衰变为B衰变，其实质是核 内的一个中子转变为一个质子和一个电子，B错误；根 据质量数和电荷数守恒可知X是，具有较强的电离 能力，C错误；衰变过程放出能量，发生了质量亏损，D 正确。 题型4 真题研究 A根据质量数和电荷数守恒有C→：N+e可知X 为电子，电子是在核内中子转化为质子的过程中产生 的。故选A。 对点训练 BC由图分析可知，X的质量数为238，中子数为146， Y的质量数为206，中子数为124，故X的质子数与Y的 质子数之比为92：82=46：41，A错误；设经过a次a 衰变，b次B衰变达到稳定状态，核反应方程可写为 28X→Y+aHe+b9e,由电荷数与质量数守恒可得 238=206+4a,92=82+2a-b,解得a=8,b=6,核反应 方程为X→2Y+8He+6_e,故D错误；衰变是放热 反应，生成物的比结合能更大，故Y的比结合能大于X 的比结合能，B正确；X经过1次衰变的核反应方程 为2X→2Z+He,新元素Z的质子数与中子数之比为 90:(234-90)=5:8,C正确。故选BC。 2 专题七 物理实验 第16讲力学实验 题型1 真题研究 C根据游标卡尺的读数规则可知主尺读数为17mm, 游标尺为50分度，每分度值为0.02mm,第10条刻度 线对齐，则游标尺的读数为10×0.02mm=0.20mm,所 以读数为17mm+0.20mm=17.20mm,故选C。 对点训练 1.700③螺旋测微器固定刻度部分读数为1.5mm, 可动刻度部分分度值为0.01m,可动刻度部分读数为 0.200mm,工件的厚度为1.700mm。若用某种仪器测 出的工件的宽度为1.275cm=12.75mm,由于以毫米 为单位，小数点后有两位数字，测量仪器不可能是①螺 旋测微器和②10分度的游标卡尺，又由于最后一位是 5,只有20分度的游标卡尺最后一位才可能是5，所以 应是③。 题型2 真题研究 1.(1)CBA(2)左端(3)2(4)0.811.6 【解析】(1)实验步骤中，首先调整滑轮位置使细线与 木板平行，确保力的方向正确；接着接通打点计时器电 源，让计时器先工作；最后释放小车。故顺序为CBA。 (2)小车做匀加速直线运动时，速度越来越大，纸带上 点间距逐渐增大。图2中纸带左端间距小，右端间距 大，说明纸带左端与小车相连。 (3)根据匀变速直线运动中，中间时刻的瞬时速度等于 该段时间内的平均速度。B点为A、C的中间时刻，AC 间位移为2，时间间隔为2T,则u=2 X2 (4)根据逐差法可知a=二 472 0.1924-0.0800-0.0800 m/s2=0.81m/s2 4×0.12 xc_0.0800 B点是AC的中间时刻点，则有"g=27-2x0.1m/s= 0.4m/s vg0.42 此时向心加速度a,R0,ms=1.6mg。 2(1a网2D8m0a发（六） 【解析】(1)相邻计数，点间的时间间隔T=0.1s,打计 数点3时的速度 4-16.70-8.90)×102m/s=0.390m/s。 3=2T 0.2 82