专题5 第13讲 近代物理（Word教参）-【正禾一本通】2026年高考物理二轮专题复习高效讲义

该高中物理讲义聚焦近代物理高考核心考点，涵盖光电效应及图像分析、原子结构与玻尔理论、核反应与核能三大模块，按“概念辨析-规律应用-综合拓展”逻辑架构知识体系，通过误区梳理、结论归纳、考向剖析、真题精讲等环节，帮助学生构建完整知识网络，突破易混点与难点。 资料以科学思维培养为核心，创新采用“图像解析+模型建构”教学策略，如通过Uc-ν图像推导普朗克常量培养科学推理能力，结合能级跃迁区分光子与实物粒子能量吸收强化模型认知，助力学生在有限时间内掌握解题方法，提升应考能力，为教师精准把控复习节奏提供清晰路径。

第13讲　近代物理 建构知识体系 【明·误区】 【记·结论】 1.光电效应现象中，误认为光强越大，光电子的初动能越大。 2．误认为只要光照时间足够长，就一定能发生光电效应现象。 3．误认为光电管两端所加的正向电压越大，光电流就越大。 4．混淆光的粒子性和波动性，误认为两种性质是矛盾的。 5．不能正确利用原子的核式结构解释α粒子散射实验的结果。 6．分析能级跃迁时不能区分吸收实物粒子和光子能量的不同。 7．对半衰期的理解错误，将半衰期公式应用于“几个”原子核的衰变。 8．混淆核反应方程的类别，认为质量数守恒与质量亏损矛盾。 9．误认为结合能越大，比结合能就越大 1.光电子的最大初动能与入射光的强度无关，随入射光频率的增大而增大。 2．大于截止频率的光照射金属时，光电流与入射光强度成正比。 3．波长长(频率低)的光波动性强，而波长短(频率高)的光粒子性强。 4．原子核半径的数量级为10-15 m，原子半径的数量级是10-10 m。 5．若原子吸收实物粒子的能量，则只要大于能级差就可以跃迁。 6．电子在离核较远的轨道上运动时，动能越小，势能越大，总能量越大。 7．一群处于n激发态的氢原子向低能级跃迁时，可能辐射的光谱线条数N＝。 8．天然放射现象中，α射线的电离作用最强，贯穿本领最弱，γ射线的电离作用最弱，贯穿本领最强。 9．半衰期公式：m余＝m原，m原为衰变前的质量，m余为未发生衰变的质量，t表示衰变时间，τ表示半衰期。 10．比结合能越大，表示核子结合得越牢固，原子核越稳定。 11．β衰变：质量数不变，质子数增加1，即β衰变不影响质量数。 12．1原子质量单位(u)相当于931.5兆电子伏(MeV)的能量 热点1　光电效应及相关图像 考向1　光电效应的现象分析　　　　　　　　　　　　　　 【例1】 (2025·广东高考)有甲、乙两种金属，甲的逸出功小于乙的逸出功。使用某频率的光分别照射这两种金属，只有甲发射光电子，其最大初动能为Ek，下列说法正确的是(　　) A．使用频率更小的光，可能使乙也发射光电子 B．使用频率更小的光，若仍能使甲发射光电子，则其最大初动能小于Ek C．频率不变，减弱光强，可能使乙也发射光电子 D．频率不变，减弱光强，若仍能使甲发射光电子，则其最大初动能小于Ek 解析：选B。使用频率更小的光，其频率更是低于乙的极限频率，更不可能使乙发射光电子，故A错误；根据Ek＝hν－W0，可知使用频率更小的光，若仍能使甲发射光电子，则其最大初动能小于Ek，故B正确；频率不变，减弱光强，不可能使乙发射光电子，故C错误；频率不变，减弱光强，仍能使甲发射光电子，其最大初动能仍等于Ek，故D错误。 [总结提升]光电效应的“两组对应”和“三个关系” (1)两组对应关系 (2)三个关系式 最大初动能与入射光频率的关系 Ek＝hν－W0 最大初动能与遏止电压的关系 Ek＝eUc 逸出功与截止频率的关系 W0＝hνc 考向2 光电效应的图像问题 【例2】 (多选)(2025·浙江高考)如图1所示，三束由氢原子发出的可见光P、Q、R分别由真空玻璃管的窗口射向阴极K。调节滑动变阻器，记录电流表与电压表示数，两者关系如图2所示。下列说法正确的是(　　) A.分别射入同一单缝衍射装置时，Q的中央亮纹比R的宽 B．P、Q产生的光电子在K处的最小德布罗意波长，P大于Q C．氢原子向第一激发态跃迁发光时，三束光中Q对应的能级最高 D．对应于图2中的M点，单位时间到达阳极A的光电子数目，P多于Q 解析：选BC。由爱因斯坦光电效应方程得Ekm＝hν －W0，又由动能定理得－eUc＝0－Ekm，整理得eUc＝hν－W0，由题图2可知，Q的遏止电压大于R的，则Q的频率大于R的频率，由c＝λν可知，Q的波长小于R的波长，则分别射入同一单缝衍射装置时，Q的中央亮纹比R的窄，A错误；同理，Q产生的光电子的最大初动能比P的大，由德布罗意波长公式λ＝和p＝得λ＝，显然P产生的光电子在K处的最小德布罗意波长大于Q的，B正确；结合A项分析，根据题图2可知Q的频率最大，由公式E＝hν可知Q的光子能量最大，则由能级跃迁的频率条件hν＝En－Em可知，氢原子向第一激发态跃迁发光时，三束光中Q对应的能级最高，C正确；对应于题图2中的M点，P和Q的光电流相等，则单位时间到达阳极A的光电子数目相等，D错误。 【例3】 某同学用如图甲所示电路研究光电效应中遏止电压Uc与入射光频率ν的关系，Uc ­ν图像如图乙所示。电子的电荷量为e，下列说法正确的是(　　 ) A．普朗克常量h＝ B．该金属的逸出功为 C．入射光频率越高，金属的极限频率越高 D．入射光的频率为ν2，电压表示数为U1时，增加入射光的强度，则电流表有示数 解析：选B。由Uc ­ν图像可知，金属的极限频率为ν1，由光电效应方程得Ek＝hν2－hν1，又有Ek＝eU1，整理得h＝，故A错误；因为该金属的极限频率为ν1，所以其逸出功为W＝hν1＝ν1，故B正确；对于同一种金属来说，其极限频率是固定值，不会发生改变，故C错误；由Uc ­ν图像可知，当入射光的频率为ν2时，遏止电压为U1，而电压表示数也为U1，所以此时所加反向电压为遏止电压，增大入射光的强度并不会使电流表有示数，故D错误。 [总结提升]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的关系图线 Ek＝hν－hνc (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)饱和光电流Im：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)饱和光电流。 (3)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)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) 热点2　原子结构与玻尔理论 考向1　　玻尔理论和能级跃迁　　　　　　　　　　　　　　　 【例1】 (2025·甘肃高考)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。He＋离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He＋离子使其从基态激发到可能的激发态，若所用电子的能量为50 eV，则He＋离子辐射的光谱中，波长最长的谱线对应的跃迁为(　　 ) A．n＝4→n＝3能级 B．n＝4→n＝2能级 C．n＝3→n＝2能级 D．n＝3→n＝1能级 解析：选C。根据题意可知，用能量为50 eV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ΔE＝Em－En＝hν＝h可知，波长最长的谱线对应的跃迁为n＝3→n＝2能级，故C正确。 [总结提升]受激跃迁与电离 (1)光照(吸收光子)：光子的能量必须恰好等于能级差ΔE。 (2)碰撞：只要入射粒子能量大于或等于能级差即可，即E外≥ΔE。 (3)原子从某一能级电离时，所吸收的能量可以大于或等于这一能级能量的绝对值，剩余能量为自由电子的动能。 考向2 光电效应和能级跃迁的综合 【例2】 (2025·四川内江三模)氢原子的能级图如图所示。大量氢原子处于n＝3的激发态，在向低能级跃迁时放出光子，用这些光子照射逸出功为2.29 eV的金属钠。下列说法正确的是(　　 ) A．逸出光电子的最大初动能为12.09 eV B．从n＝3跃迁到n＝1放出的光子波长最长 C．用0.86 eV的光子照射，氢原子跃迁到n＝4激发态 D．有2种频率的光子能使金属钠产生光电效应 解析：选D。大量氢原子处于n＝3的激发态，在向低能级跃迁时放出光子，其中从n＝3跃迁到n＝1放出的光子能量最大，频率最大，波长最小；从n＝3跃迁到n＝1放出的光子能量为hν＝E3－E1＝12.09 eV，根据光电效应方程可知，逸出光电子的最大初动能为Ek＝hν－W0＝12.09 eV－2.29 eV＝9.8 eV，故A、B错误；根据E4－E3＝0.66 eV，可知用0.86 eV的光子照射，氢原子不可以跃迁到n＝4激发态，故C错误；大量氢原子处于n＝3的激发态，在向低能级跃迁时放出光子，用这些光子照射逸出功为2.29 eV的金属钠，根据E3－E1＝12.09 eV，E2－E1＝10.2 eV，E3－E2＝1.89 eV，可知有2种频率的光子能使金属钠产生光电效应，故D正确。 热点3　核反应与核能 考向1　　原子核的衰变与半衰期　　　　　　　　　　　　　　　　　 【例1】 (2025·安徽高考)2025年4月，位于我国甘肃省武威市的钍基熔盐实验堆实现连续稳定运行，标志着人类在第四代核电技术上迈出关键一步。该技术利用钍核俘获x个中子（），并发生y次β衰变，转化为易裂变的铀核，则(　　) A．x＝1，y＝1 B．x＝1，y＝2 C．x＝2，y＝1 D．x＝2，y＝2 解析：选B。由题意可得核反应方程为＋＋e，由质量数和电荷数守恒可得232＋x＝233，90＝92－y，解得x＝1，y＝2，故B正确。 [总结提升]衰变次数的确定方法 方法一：由于β衰变不改变质量数，故可以先由质量数改变确定α衰变的次数，再根据电荷数守恒确定β衰变的次数。 方法二：设α衰变次数为x，β衰变次数为y，根据质量数和电荷数守恒列方程组求解。 【例2】 (2025·河南高考)由于宇宙射线的作用，在地球大气层产生有铍的两种放射性同位素和。测定不同高度大气中单位体积内二者的原子个数比，可以研究大气环境的变化。已知和的半衰期分别约为53天和139万年。在大气层某高度采集的样品中，研究人员发现和的总原子个数经过106天后变为原来的，则采集时该高度的大气中和的原子个数比约为(　　) A．1∶4 B．1∶2 C．3∶4 D．1∶1 解析：选B。n总＝n1＋n2，又106天＝2×53天，106天≪139万年，由题意得n总＝n1＋n2，可得，故B正确。 考向2 核反应与核能 【例3】 (2024·浙江高考)已知氘核质量为2.014 1 u，氚核质量为3.016 1 u，氦核质量为4.002 6 u，中子质量为1.008 7 u，阿伏加德罗常数NA取6.0×1023 mol-1，氘核摩尔质量为2 g·mol-1，1 u相当于931.5 MeV。关于氘与氚聚变成氦，下列说法正确的是(　　) A．核反应方程式为＋He＋ B．氘核的比结合能比氦核的大 C．氘核与氚核的间距达到10-10 m就能发生核聚变 D．4 g氘完全参与聚变释放出能量的数量级为1025 MeV 解析：选D。根据核反应过程遵循质量数守恒和电荷数守恒可知，该核反应方程式为＋He＋，A错误；比结合能越大，原子核越稳定，又聚变反应的生成物比反应物更稳定，故氦核的比结合能大于氘核的，B错误；氘核与氚核要想发生核聚变反应，应使它们之间的距离达到10-15 m以内，C错误；一个氘核和一个氚核发生核聚变反应亏损的质量Δm＝(2.014 1＋3.016 1－4.002 6－1.008 7)u＝0.018 9 u，则一个氘核参与聚变释放的能量ΔE＝0.018 9×931.5 MeV≈17.6 MeV，4 g氘完全参与聚变释放出的能量E＝D正确。 [总结提升]核能的计算方法 (1)根据ΔE＝Δmc2计算，其中Δm的单位是“kg”，ΔE的单位是“J”。 (2)根据ΔE＝Δm×931.5 MeV计算，其中Δm的单位是“u”，ΔE的单位是“MeV”。 (3)根据核子、比结合能计算。核反应前系统内所有原子核的总结合能与反应后生成的所有新核的总结合能之差，就是该次核反应释放(或吸收)的核能。 (4)如果核反应时释放的核能全部以动能形式呈现，则核反应过程中系统动能的增加量即为释放的核能。 学科网（北京）股份有限公司 $