18 专题五 第17课时 近代物理初步（学生用书Word版）-【高考快车道】2026年高考物理大二轮专题复习与策略（广东专版）

第17课时　近代物理初步 突破点一 典例1　C　[根据动能定理，从金属板M上逸出的光电子到达N板时有，eU＝Ekm－m，则到达N板时的动能为Ekm＝eU＋m，与两极板间距无关，与电子从金属板中逸出的方向无关，选项A、B错误； 平行极板M方向射出的电子到达N板时在y方向的位移最大，则电子从M到N过程中y方向最大位移为y＝vmt，d＝ ·t2，解得y＝vmd，选项C正确；M、N间加反向电压且电流表示数恰好为零时，有eUc＝m，解得Uc＝，选项D错误。故选C。] 典例2　B　[光电效应发生的条件是入射光的频率大于金属的截止频率，由于甲的逸出功小于乙的逸出功，所以甲的截止频率小于乙的截止频率，当使用某频率的光分别照射甲、乙时，只有甲发射光电子，发生光电效应现象，所以该光的频率大于甲的截止频率，小于乙的截止频率，故使用频率更小的光，乙肯定不会发射光电子，若频率更小的光的频率仍大于甲的截止频率，则甲仍能发射光电子，由爱因斯坦光电效应方程可知甲发射的光电子的最大初动能小于之前的最大初动能，A错误，B正确；由AB项分析可知频率不变，减弱光强，光的频率仍小于乙的截止频率，仍不能使乙发射光电子，C错误；由爱因斯坦光电效应方程可知，频率不变，减弱光强，甲发射的光电子的最大初动能不变，D错误。] 典例3　BC　[根据Uce＝m＝hν－W逸出功，因Q的遏止电压大于R，可知Q的频率大于R的频率，Q的波长小于R的波长，则分别射入同一单缝衍射装置时，R的衍射现象比Q更明显，则Q的中央亮纹比R窄，选项A错误；同理可知P、Q产生的光电子在K处Q的最大初动能比P较大，根据λ＝＝，可知最小德布罗意波长，P大于Q，选项B正确；因Q对应的能量最大，则氢原子向第一激发态跃迁发光时，根据hν＝Em－E2，可知三束光中Q对应的能级最高，选项C正确；对应于题图2中的M点，P和Q的光电流相等，可知P和Q单位时间到达阳极A的光电子数目相等，选项D错误。故选BC。] 典例4　C　[饱和电流只与入射光的光强有关，与外加电压无关，故A错误；测量遏止电压Uc时，光电管应接反向电压，滑片P应向a移动，故B错误；根据光电效应方程Ek＝hν－W0，根据动能定理eUc＝Ek，整理得Uc＝ν－，图像的斜率为k＝＝，解得普朗克常量h＝，故D错误；根据hν1－W0＝eUc1，hν2－W0＝eUc2，解得阴极K的逸出功W0＝，故C正确。故选C。] 突破点二 典例5　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，然后He+离子从n＝3能级向低能级跃迁，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。故选C。] 典例6　C　[根据巴耳末公式可知，Hγ光的波长较长。波长越长，越容易发生明显的衍射现象，故照射同一单缝衍射装置，Hγ光的中央明条纹宽度宽，故A错误；Hγ光的波长较长，根据f＝可知Hγ光的频率较小，则Hγ光的折射率较小，在平行玻璃砖的偏折较小，Hγ光的侧移量小，故B错误；Hγ光的频率较小，Hγ光的光子能量较小，以相同功率发射的细光束，Hγ光的光子数较多，真空中单位长度上Hγ光的平均光子数多，故C正确；若Hδ、Hγ光均能发生光电效应，相同光强的光分别照射同一光电效应装置，Hγ光的频率较小，Hγ光的光子能量较小，Hγ光的光子数较多，则Hγ光的饱和电流大，Hδ光的饱和电流小，故D错误。故选C。] 典例7　B　[根据玻尔理论可知hν31＝E3－E1，则频率为ν31的光，其动量为p＝＝＝，选项A错误；频率为ν31和ν21的两种光分别射入同一光电效应装置，均产生光电子，其最大初动能分别为Ekm1＝hν31－W逸出功，Ekm2＝hν21－W逸出功，最大初动能之差为ΔEkm＝hν31－hν21＝hν32，选项B正确；频率为ν31和ν21的两种光分别射入双缝间距为d、双缝到屏的距离为L的干涉装置，根据条纹间距表达式Δx＝λ＝，产生的干涉条纹间距之差为Δs＝－＝≠，选项C错误；若原子从n＝3跃迁至n＝4能级，则E4－E3＝hν'34，可得入射光的频率ν'34＝，选项D错误。故选B。] 典例8　C　[光子能量公式为 E＝，解得波长λ＝，故A错误；原子吸收光子后，能量增加E，根据质能方程 Δm＝，质量应增加而非减少，故B错误；德布罗意波长公式为λ＝，题目明确吸收后原子动量为 p，因此波长为 ，故C正确；吸收光子跃迁需光子能量严格等于能级差。波长更长的光子能量更低(E'＝<E)，无法满足跃迁条件，故D错误。故选C。] 突破点三 典例9　D　[核反应方程式为HHHen，故A错误；氘核的比结合能比氦核的小，故B错误；氘核与氚核发生核聚变，要使它们间的距离达到10-15 m以内，故C错误；一个氘核与一个氚核聚变反应质量亏损Δm＝(2.014 1＋3.016 1－4.002 6－1.008 7)u＝0.018 9 u，聚变反应释放的能量是ΔE＝Δm·931.5 MeV/u≈17.6 MeV，4 g氘完全参与聚变释放出能量E＝×6×1023×ΔE≈2.11×1025MeV，数量级为1025 MeV，故D正确。故选D。] 典例10　B　[根据质量数守恒可知X的质量数为m＝14＋1－14＝1，根据电荷数守恒可知X的电荷数为n＝6＋1－7＝0，可知X为中子n。 故选B。] 典例11　C　[根据核反应方程YAmX＋n，根据电荷数守恒设Y的电荷数为y，则有y＋95＝119＋0，可得y＝24，即Y为Cr；根据质量数守恒，则有54＋243＝A＋2，可得A＝295，故选C。] 典例12　B　[ ] 1 / 1 学科网（北京）股份有限公司 $ 　近代物理初步 真题呈现 2022·T5——氢原子跃迁能量问题 2023·T1——核反应方程及三种射线比较 2024·T2——核反应方程配平计算 2025·T3——光电效应 考情分析 广东高考对于这部分知识点主要通过氢原子能级跃迁、原子核衰变、光电效应现象等物理模型进行命题设计，体现物理对光与电以及微观粒子的能量变化的理解，科学技术发展所产生的指导、创新等作用。主要考查的知识点有：氢原子能级跃迁、原子核衰变以及光电效应方程等。 真题情境 2022·广东卷T5 突破点一　光电效应 1．光电效应的图像分析 图像名称 图线形状 图线的物理意义 最大初动能Ek与入射光频率ν的关系图线 ①截止频率：νc＝ν0 ②逸出功：W0＝hν0 ③普朗克常量(h)：图线的斜率(k) 遏止电压Uc与入射光频率ν的关系图线 ①截止频率：ν0 ②遏止电压Uc：随入射光频率的增大而增大 ③普朗克常量：h＝ke(k为斜率，e为电子电荷量) 频率相同、光强不同，光电流与电压的关系图线(饱和电流Im正比光强) ①遏止电压：Uc ②饱和电流：Im1、Im2 ③最大初动能：Ek＝eUc 频率不同(遏止电压不同)、光强相同，光电流与电压的关系图线 ①遏止电压：Uc1、Uc2 ②饱和电流：电流最大值 ③最大初动能： Ek1＝eUc1，Ek2＝eUc2 2．应用规律 解决光电效应问题牢牢抓住——“两对应”“四关系”“四提醒”。 (1)两条对应关系： ①光强大→(单位时间到达)光子数目多→(单位时间)发射光电子多→光电流大。 ②光子频率高→光子能量大→光电子的最大初动能大。 (2)四个关系式： 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逸出功与截止频率的关系：W0＝hν0。 ④光子的能量与动量：ε＝hν，p＝＝。 (3)四点提醒： ①能否发生光电效应不取决于光的强度而取决于光的频率。 ②光电效应中的“光”不是特指可见光，也包括不可见光。 ③逸出功的大小由金属本身决定，与入射光无关。 ④光电子不是光子，而是电子。 [典例1]　(2024·浙江1月选考)如图所示，金属极板M受到紫外线照射会逸出光电子，最大速率为vm。正对M放置一金属网N，在M、N之间加恒定电压U。已知M、N间距为d(远小于板长)，电子的质量为m，电荷量为e，则(　　) A．M、N间距离增大时电子到达N的动能也增大 B．只有沿x方向逸出的电子到达N时才有最大动能m＋eU C．电子从M到N过程中y方向位移大小最大为vmd D．M、N间加反向电压时电流表示数恰好为零 [听课记录]　________________________________________________________ ____________________________________________________________________ ____________________________________________________________________ [典例2]　(2025·广东卷T3)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 [听课记录]　________________________________________________________ ____________________________________________________________________ ____________________________________________________________________ [典例3]　(多选)(2025·浙江1月选考)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 [听课记录]　________________________________________________________ ____________________________________________________________________ ____________________________________________________________________ [典例4]　图甲为研究光电效应的实验装置，用不同频率的单色光照射阴极K，正确操作下，记录相应电表示数并绘制如图乙所示的Uc-ν图像，当频率为ν1时绘制了如图丙所示的I-U图像，图中所标数据均为已知量，则下列说法正确的是(　　) A．饱和电流与K、A之间的电压有关 B．测量遏止电压Uc时，滑片P应向b移动 C．阴极K的逸出功W0＝ D．普朗克常量h＝ [听课记录]　________________________________________________________ ____________________________________________________________________ ____________________________________________________________________ 突破点二　玻尔理论　能级跃迁 1．氢原子能级和半径公式 (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．氢原子能级的两类问题 分类 图例 分析 跃迁 条件 的 应用 hν＝ Em－En 大量氢 原子跃 迁时释 放光子 种数的 计算 N＝ ＝ 提醒：氢原子跃迁及电离时吸收、释放的光子能量 (1)氢原子跃迁时，所吸收或释放的光子能量只能等于两能级之间的能量差。 (2)氢原子电离时，所吸收的光子能量可以大于或等于某一能级能量的绝对值，剩余能量为自由电子的动能。 [典例5]　(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。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 [听课记录]　________________________________________________________ ____________________________________________________________________ ____________________________________________________________________ ____________________________________________________________________ ____________________________________________________________________ [典例6]　(2024·浙江1月选考)氢原子光谱按频率展开的谱线如图所示，此四条谱线满足巴耳末公式＝R∞，n＝3、4、5、6。用Hδ和Hγ光进行如下实验研究，则(　　) A．照射同一单缝衍射装置，Hδ光的中央明条纹宽度宽 B．以相同的入射角斜射入同一平行玻璃砖，Hδ光的侧移量小 C．以相同功率发射的细光束，真空中单位长度上Hγ光的平均光子数多 D．相同光强的光分别照射同一光电效应装置，Hγ光的饱和电流小 [听课记录]　________________________________________________________ ____________________________________________________________________ ____________________________________________________________________ ____________________________________________________________________ ____________________________________________________________________ ____________________________________________________________________ [典例7]　(2024·浙江6月选考)玻尔氢原子电子轨道示意图如图所示，处于n＝3能级的原子向低能级跃迁，会产生三种频率为ν31、ν32、ν21的光，下标数字表示相应的能级。已知普朗克常量为h，光速为c。下列说法正确的是(　　) A．频率为ν31的光，其动量为 B．频率为ν31和ν21的两种光分别射入同一光电效应装置，均产生光电子，其最大初动能之差为hν32 C．频率为ν31和ν21的两种光分别射入双缝间距为d、双缝到屏的距离为L的干涉装置，产生的干涉条纹间距之差为 D．若原子从n＝3 跃迁至n＝4能级，入射光的频率ν'34> [听课记录]　________________________________________________________ ____________________________________________________________________ ____________________________________________________________________ [典例8]　(2025·重庆卷)在科学实验中可利用激光使原子减速，若一个处于基态的原子朝某方向运动，吸收一个沿相反方向运动的能量为E的光子后跃迁到相邻激发态，原子速度减小，动量变为p。普朗克常量为h，光速为c，则(　　) A．光子的波长为 B．该原子吸收光子后质量减少了 C．该原子吸收光子后德布罗意波长为 D．一个波长更长的光子也能使该基态原子跃迁到激发态 [听课记录]　________________________________________________________ ____________________________________________________________________ ____________________________________________________________________ ____________________________________________________________________ 突破点三　核反应方程及核能的计算 1．核反应的四种类型 方程类型 核反应方程示例 衰变 α衰变UThHe(核内H＋He) β衰变ThPae(核内n→e) 人工核 转变 NHeOH(发现质子的核反应) BeHeCn(发现中子的核反应) AlHePnPSie＋ν(人工制造放射性同位素) 重核的 裂变 nUBaKr＋n 轻核的 聚变 HHHen(需要几百万摄氏度高温，所以又叫热核反应) 2．核反应方程的书写 (1)核反应过程一般不可逆，所以核反应方程中用“→”表示方向而不能用等号代替。 (2)核反应方程遵循质量数守恒和电荷数守恒，但核反应前后的总质量一般会发生变化(质量亏损)且释放出核能。 (3)核反应的生成物一定要以实验为基础，不能只依据两个守恒规律凭空杜撰出生成物来写核反应方程。 3．核衰变问题 (1)核衰变规律：m＝m0，N＝N0。 (2)α衰变和β衰变次数的确定方法 ①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。 ②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。 4．核能的计算方法 (1)根据ΔE＝Δmc2计算，注意Δm的单位为kg，ΔE的单位是J，由质量亏损可求出释放的核能；反之，由释放的核能也可求出核反应过程的质量亏损。 (2)利用ΔE＝Δm×931.5 MeV/u计算，根据1原子质量单位(u)相当于931.5 MeV，注意Δm的单位为u，1 u＝1.660 6×10-27 kg，ΔE的单位是MeV。此结论亦可在计算中直接应用。 (3)利用结合能来计算核能，核反应中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所释放(或吸收)的核能。原子核的结合能＝比结合能×核子数，注意核子数并不是原子核的质量! 核子数大的结合能一定大!释放核能的核反应的新核的比结合能一定比旧核的大! (4)根据能量守恒定律和动量守恒定律来计算核能，此时要注意动量和动能的关系满足p2＝2mEk。中学物理涉及的核反应都可以认为动量守恒。 [典例9]　(2024·浙江1月选考)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，阿伏伽德罗常量NA取6.0×1023mol-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HHHen 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 [听课记录]　________________________________________________________ ____________________________________________________________________ ____________________________________________________________________ ____________________________________________________________________ ____________________________________________________________________ [典例10]　(2024·江苏卷)用粒子轰击氮核从原子核中打出了质子，该实验的核反应方程式是X＋HO，粒子X为(　　) A．正电子e B．中子n C．氘核H D．氦核He [听课记录]　________________________________________________________ ____________________________________________________________________ ____________________________________________________________________ ____________________________________________________________________ ____________________________________________________________________ ____________________________________________________________________ [典例11]　(2024·广东卷T2)我国正在建设的大科学装置——“强流重离子加速器”。其科学目标之一是探寻神秘的“119号”元素，科学家尝试使用核反应YAmX＋n产生该元素。关于原子核Y和质量数A，下列选项正确的是(　　) A．Y为Fe，A＝299 B．Y为Fe，A＝301 C．Y为Cr，A＝295 D．Y为Cr，A＝297 [听课记录]　________________________________________________________ ____________________________________________________________________ ____________________________________________________________________ ____________________________________________________________________ ____________________________________________________________________ ____________________________________________________________________ [典例12]　(2025·安徽卷)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Th)俘获x个中子n)，并发生y次β衰变，转化为易裂变的铀核U)，则 (　　) A．x＝1，y＝1 B．x＝1，y＝2 C．x＝2，y＝1 D．x＝2，y＝2 [听课记录]　________________________________________________________ ____________________________________________________________________ ____________________________________________________________________ ____________________________________________________________________ ____________________________________________________________________ ____________________________________________________________________ ____________________________________________________________________ 1/1 学科网（北京）股份有限公司 $