专题6 第15讲 近代物理-【红对勾讲与练】2026年高考物理二轮复习讲义

温度不变。因阀门封闭不严，B中气体向外缓 慢漏气，活塞缓慢向上移动，当B中气体体积 减为原来的时，求： (1)A中气体的压强p'; (2)B中漏出的气体和剩下气体质量的比值。 心听课记录 温髻提示》请完成课时作业20 第15讲 近代物理 知识网络》体系构建 g=hv光子说 三条 定态一E是 存在遏止电压、截止频率 光电效 假设跃迁→hv=E。-E 存在饱和电流 应规律 光电效 轨道→r= 具有瞬时性 应现象 玻尔 =兴裁止频率 爱因斯坦光 模型 氢原子能级图 U=遏止电压 电效应方程 大量激发态的原子跃迁到各低能级态 光电效应图像 E=h-w。 发出的光谱线条数： 质子的发现：N+He→O+H 代物理 N=C2=II(n-1) 2 中子的发现：Be+He→2C+n 人工 放射性同位素：Al+He一→P+h 转变 0P→Si+e 三种 a衰变：X→Y+he 质能方程：E=mc2 射线 B衰变：X→Y+e 重核裂变：U+n→Ba+Kr+3 y辐射 核能 原子核 天然放 轻核聚变：H+H→He+加 射现象 半衰期 公式：N=N( 特点：由原子核本身决定 原子核的结合能=核子的比结合能×核子数 结合能 核子结合成原子核时质量亏损越大，结合能越大 考向探究》素养提升 考向一 光电效应和光的波粒二象性 1.光电效应三个关系式 2.两个易混规律 (1)爱因斯坦光电效应方程：Ek=hy一W。。 (1)当人射光的频率大于截止频率时，饱和电流 的大小与入射光的强度成正比。 (2)最大初动能与遏止电压的关系：Ek=eUe。 (2)光电子的最大初动能与入射光的强度无关， (3)逸出功与截止频率的关系：W。=hy。 只随入射光频率的增大而增大。 074 2对勾·讲与练·高三二轮物理 3.光电效应中的四类图像 D.频率不变，减弱光强，若仍能使甲发射光电 图像名称 图线形状 图像信息 子，则其最大初动能小于E (1)截止频率为v。 心听课记录 最大初动能 Ek与入射 (2)逸出功W。= 光频率y的 一E|=E 关系图线 (3)普朗克常量为 (Ex=hv 图线的斜率，即 「典例2[光电效应图像]（多选）1905年，爱因斯 E hv。) k= =h 坦把普朗克的量子化概念进一步推广，成功地 Ve 解释了光电效应现象，提出了光子说。对于与 (1)遏止电压为U 颜色相同、 光电效应有关的四个图像，下列说法正确的是 ↑I 强光（黄） (2)饱和电流为 强度不同的 () Im1、Im2(光电流的 光，光电流 弱光（黄） 验电器 锌板 紫外线灯 最大值) 强光（黄） 与电压的 U。O (3)最大初动能： 关系 弱光（黄） Ek=eU。 (1)遏止电压U> U。O 颜色不同 光电效应实验 光电流与电压的关系 U2,则1>2 时，光电流 图1 图2 (2)最大初动能： 与电压的 ↑UW ↑E小 关系 Ur Ue o Ek=eUa, U Ek2=eU /Hz (1)截止频率为。 Ve vs v v/HZ -E 光电子最大初动能E 遏止电压 (2)遏止电压U: 金属的遏止电压U与 入射光频率v的关系 与入射光频率的关系 U。与人射 随入射光频率的 图3 图4 ↑U 光频率y的 增大而增大 A.图1中，当紫外线照射锌板时，发现验电器 关系图线 (3)普朗克常量h: 指针发生了偏转，说明锌板带正电，验电器 等于图线的斜率 带负电 e 与电子电荷量的 B.图2中，从光电流与电压的关系图像中可以 乘积，即h=ke(此 看出，电压相同时，光照越强，光电流越大， 时两极之间接反 说明遏止电压和光的强度有关 向电压) C.图3中，若电子电荷量用e表示，1、U已 |典例1[光电效应规律应用](2025·广东卷)有 知，由U。-y图像可求得普朗克常量的表达 甲、乙两种金属，甲的逸出功小于乙的逸出功。 式为h= Ue 使用某频率的光分别照射这两种金属，只有甲 v-v 发射光电子，其最大初动能为Ek,下列说法正 D.图4中，由光电子最大初动能Ek与入射光 确的是 ( ) 频率的关系图像可知，该金属的逸出功为 A.使用频率更小的光，可能使乙也发射光电子 E或hv B.使用频率更小的光，若仍能使甲发射光电 心听课记录 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 第一部分专题六热学近代物理 075 考向二原子结构和能级跃迁 1.原子跃迁时，所吸收或辐射的光子能量只能等 的。如图为氢原子能级图，n EleV 00-------------0 于两能级之间的能量差。 则下列说法正确的是() -0.54 -0.85 2.原子从某一能级电离时，所吸收的能量可以大 A.氢原子从低能级向高能 -1.51 于或等于这一能级能量的绝对值，剩余能量为 级跃迁时辐射光子 -3.4 自由电子的动能。 B.大量处于n=4能级的氢 3.一个处于第n能级的氢原子跃迁发出可能的光 原子向低能级跃迁时，形 谱线条数最多为n一1。 成的线状光谱总共有3条 13.6 4.一群氢原子跃迁发出可能的光谱线条数的两种 亮线 求解方法： C.大量处于n=4能级的氢原子辐射出来的光 (1)用数学中的组合知识求解：N=C?= 子中，波长最长的光子能量为0.66eV n(n-1) D.用大量能量为3.6eV的光子持续照射处于 2 基态的氢原子，可使其电离 (2)利用能级图求解：在氢原子能级图中将氢原 子跃迁的各种可能情况一一画出，然后数一数。 心听课记录 5.计算氢原子能级跃迁放出或吸收光子的频率和 波长时，要注意各能级的能量值均为负值，且单 位为电子伏特，计算时需换算单位，1eV= 1.6×10-19J。 典例5[原子跃迁和光电效应的综合应用] 典例3[能级跃迁谱线种类]n EleV (2025·陕西宝鸡一模)一群处于第n=4能级 (2024·安徽卷)大连相干光 4 -0.85 的氢原子，向低能级跃迁过程中能发出多种不 源是我国第一台高增益自由 3 -1.51 同频率的光，将这些光分别照射到图甲电路阴 电子激光用户装置，其激光 -3.4 极K的金属上，实验只测得3条电流随电压变 辐射所应用的玻尔原子理论 化的图像，如图乙所示。已知氢原子的能级图 很好地解释了氢原子的光谱 -13.6 如图丙所示，则下列推断正确的是 () 特征。如图为氢原子的能级示意图，已知紫外 光的光子能量大于3.11eV,当大量处于n=3 光 c光 n EleV 0 能级的氢原子向低能级跃迁时，辐射不同频率 b光 -0.85 -1.51 的紫外光有 ( P a光 2 -3.4 A.1种 B.2种 电源」U.0 1 13.6 甲 丙 C.3种 D.4种 A.阴极金属的逸出功有可能小于2.55eV 心听课记录 B.a、b、c三种光的波长关系：入m<入b<入。 C.图乙中的a光是氢原子由n=2能级向基态 跃迁发出的 D.动能为10.5eV的电子不能使处于n=1能 级的氢原子发生跃迁 |典例4[能级跃迁过程分析](2025·湖南长沙一 心听课记录 模)北斗二期导航系统的“心脏”是上海天文台 自主研发的星载氢原子钟，它是利用氢原子能 级跃迁时辐射出来的电磁波去控制校准石英钟 076 2对勾·讲与练·高三二轮物理 考向三 核反应和核能 1.核章变规律：m=(mN=(jN。 研究大气环境的变化。已知Be和'Be的半衰 期分别约为53天和139万年。在大气层某高 2.α衰变和B衰变次数的确定方法 度采集的样品中，研究人员发现Be和Be的 (1)方法一：由于阝衰变不改变质量数，故可以 先由质量数改变确定α衰变的次数，再根据电 总原子个数经过106天后变为原来的，则采 荷数守恒确定阝衰变的次数。 集时该高度的大气中Be和Be的原子个数比 (2)方法二：设。衰变次数为x,B衰变次数为 约为 () y,根据质量数和电荷数守恒列方程组求解。 A.1:4 B.1:2 3.核能的计算方法 C.3:4 D.1:1 (1)根据爱因斯坦质能方程，用核反应亏损的质 心听课记录 量乘以真空中光速c的二次方，即△E=△mc2 (2)根据1u(原子质量单位)相当于931.5MeV 的能量，用核反应的质量亏损的原子质量单位数 乘以931.5MeV,即△E=△m×931.5(MeV). |典例8[核能的计算]（多选）(2025·福建卷)某 「典例6[核反应方程](2025·海南卷)核反应方 核反应方程为H十H→He十n十17.6MeV, 程中U+X→Ba十8Kr+3n,则X是 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，发生该核反应，设反应释放的能 A.He B.H 量（远大于碰前氘核和氚核的动能）全部转化为 C.on D.e He与n的动能，则 () 。听课记录 A.该反应有质量亏损 B.该反应为核裂变 C.n获得的动能约为14MeV D.He获得的动能约为14MeV |典例7[衰变及半衰期的计算](2025·河南卷) 听课记录 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Be和Be。测定不同高 度大气中单位体积内二者的原子个数比，可以 温髻提》请完成课时作业21 第一部分专题六热学近代物理 0775 典例5 (1) 5s (2) 4 解析：(1)当活塞B恰好要滑动时，对 其受力分析，根据平衡条件S= poS+Fim, Po ,解得p=1.5p。, 区域Ⅱ内气体发生等温变化，根据玻 意耳定律有1.2poV。=pV, 当活塞B哈好要滑动时，活塞A移动 V。-V 的距离为△x= S Vo 联立可得△x= 5S (2)打开区域Ⅱ内的阀门K后，经过足 够长的时间，气体Ⅱ的压强为p。,根据 玻意耳定律有1.2pV。=pV', V会= 由题意可知 m金=5 7 4 Vo 解得V金= 对气体「，根据理想气体状态方程 1.2paV。pa(2Va-V) T。 T 解得T= 35 24 考向三 热力学定律及综合应用 典例6C一定质量的理想气体，在 a→b的过程中与外界无热量交换，而 体积减小，外界对气体做功，由热力学 第一定律可知气体内能增大，温度升 高，气体分子的平均动能增大，故A错 误；b→c过程气体压强不变，体积减 小，由盖一吕萨克定律可知，温度降低， 则内能减小，由热力学第一定律可知， 气体放出的热量等于 内能减少量与 外界做功之和，故B错误；由题图可 知，pa:p.=3:10,V.:V.=10:3, 则有paV。=pV,,可知，T。=Te,a、c 状态气体内能相同，根据热力学第一 定律可知，a→b→c过程中，外界对气 体做的总功等于气体放出的总热量， 故C正确，D错误。 典例7(1) 4 h1(2) 8pohS 3 63 解析：(1)活塞开始缓慢上升，由受力 平衡p。S十f。=p1S, 可得封闭气体的压强p1= 21p T1→T2升温过程中，气体等压膨胀， hiS h2S 由盖吕萨克定律T,=T: 解得h,=3h1 4 (2)T1→T。升温过程中，气体等压膨 胀，外界对气体做功 22phiS W1=-p1(h2-h1)S=- 63 T2→T。降温过程中，气体等容变化， 外界对气体做功W2=0, 活塞受力平衡有poS=f。十p:S, 解得封闭气体的压强p= 20 21p0, T3→T降温过程中，气体等压压缩， h2S haS 由盖吕萨克定律个， T 得得A,品4 外界对气体做功 W,=P (h2-h)5-14poh:S 63 全程中外界对气体做功 W=w,+w,+w=一8p,hS 63 因为T,=T1,故封闭气体的总内能变 化△U=0, 利用热力学第一定律△U=W十Q, 解得Q=8ph,S 63 8pohS 故封闭气体吸收的净热量Q 63 微专题6气体变质量问题 》考向探究·素养提升《 典例1(1)2.5×105Pa(2)6L 期析：由壶现定非可得会=会头 中p1=2.7×10Pa,T1=(273-3)K= 270K,T2=(273-23)K=250K, 代入数据解得，在哈尔滨时，充气前该 轮胎气体压强的大小p:=2.5 105Pa。 (2)由玻意耳定律p2V。十paV=pV。, 代入数据解得，充进该轮胎的空气体 积V=6L。 V。 典例21)V,+VP es1-()门 解析：(1)以第1次抽气之前助力气室 内的气体为研究对象， 根据玻意耳定律得pV。=p1(V。十V), 解得第1次抽气之后助力气室内的压 V。 强p1=V。十Vpo (2)第2次抽气，根据玻意耳定律得 pV。=p2(V。+V), 解得第2次抽气之后助力气室内的压 V。 强：=(v,V)p 第3次抽气，根据玻意耳定律得 p2V,=p3(V。+V), 解得第3次抽气之后助力气室内的压 医-(v）: 则第n次抽气之后助力气室内的压强 V。) p.=vtv)Po. sr=As-sAs[-(生v)门 典例3(1)21℃(2)124个 解析：(1)大钢瓶的容积一定，从北方 到南方对大钢瓶内气体，由查理定律 解得T2=294K, 则t=T2-273=21℃. (2)在南方时，设大钢瓶内氧气由p2、 V2等温变化到停止分装时，压强为 pa、体积为V,则p2=1.26×10Pa, V2=0.04m3,p3=2X103Pa, 根据玻意耳定律有p2V2=p,V3, 解得V3=2.52m3, 可用于分装小钢瓶的氧气压强为 p4=2×105Pa,体积为V,=(2.52 0.04)m3=2.48m3, 分装入小钢瓶的氧气压强为p;=4× l05Pa,体积为V5=nV, 其中小钢瓶体积为V=0.01m3, 根据p:V,=pV, 解得n=124, 即一大钢瓶氧气可分装124个小钢瓶。 典例4(1 11 7 20b 解析：(1)设初态A中气体的体积为 V,则B中气体的体积为3V。可知末 态B的体积为2V,A的体积为2V。根 据平衡条件可得初态A的压强为 pA=p+0.1p=1.1p, A中气体发生等温变化，有pAV= p'×2V,解得p'- 20p。 (2)根据平衡条件可得末态B的压强 为pB=p'-0.1p=0.45p,假设B中 气体质量不变，当压强为B时其体积 为V,有pX3V=pgVB,解得VB= 3V,B中漏出的气体和剩下气体质量 VB-2V 7 的比值为 2V 3 第15讲 近代物理 》考向探究·素养提升《 考向一光电效应和光的波粒二象性 典例1B某频率的光不能使乙金属发 生光电效应，说明此光的频率小于乙 金属的截止频率，则换用频率更小的 光不能使乙发生光电效应，A错误；由 爱因斯坦光电效应方程E 、=hv-W。 可知频率越大，光电子的最大初动能 越大，换用频率更小的光，光电子的最 大初动能小于Ek,B正确；频率不变则 小于乙金属的截止频率，不会使乙发 生光电效应，C错误；由Ek=hy一W。 可知频率不变，光电子的最大初动能 不变，D错误。 典例2CD用紫外线灯发出的紫外线 照射锌板，锌板失去电子带正电，验电 器与锌板相连，则验电器的金属球和 金属指针带正电，故A错误；由题图2 可知电压相同时，光照越强，光电流越 大，只能说明光电流与光的强度有关， 過止电压只与入射光的频率有关，与 入射光的强度无关，故B错误；根据 爱因斯坦光电效应方程eU。=hy一 w。,可知U=么y- U-y图像 的斛率为，即= U,解得h= - ,故C正确：根据爱因斯坦光电 效应方程Es=hy一W。知，Ek-y图 线的纵轴截距的绝对值表示逸出功， 则逸出功为E,当最大初动能为0时， 参考答案 233 入射光的频率等于金属的截止频率 则金属的逸出功等于hy,故D正确 考向二原子结构和能级跃迁 典例3B大量处于n=3能级的氢原子 向低能级跃迁时，能够辐射出不同频率 的光的种类为C=3种，辐射出光子的 能量分别为△E,=E3一E,=-1.51eV一 (-13.6eV)=12.09eV,△E2=E3 E2=-1.51eV-(-3.4eV)= 1.89eV,△E3=E2-E1=-3.4eV- (-13.6eV)=10.2eV,其中△E1> 3.11eV,△E2<3.11eV,△Eg> 3.11eV,所以辐射不同频率的紫外光 有2种，故选B。 典例4 C 氢原子从低能级向高能级 跃迁时需要吸收光子，故A错误；大量 处于n=4能级的氢原子向低能级跃 迁时，形成的线状光谱总共有6条亮 线，分别是4→3、4→2、4→1、3→2、3→1、 2→1能级之间跃迁产生的，故B错误； 大量处于n=4能级的氢原子辐射出 来的光子中，波长最长的光子为4→3 能级产生的，能量大小为0.66eV,故C 正确：若想使处于基态的氢原子电离， 光子的能量最小需要13.6eV,故D 错误。 典例5B一群处于第n=4能级的氢 原子，向低能级跃迁过程中能发出6 种不同频率的光，按能量值大小关系 由大到小排列为41,3→1,2→1,4 2,3→2,4→3，实验只测得3条电流随 电压变化的图像，所以发生光电效应 的为4→1,3→1,2>1，能量值排在第 四的为E2=E4一E2=-0.85cV (-3.4)eV=2.55eV,由于只能测得 3条电流随电压变化的图像，故该金属 的逸出功应大于2.55eV,A错误；由 题图乙可知，a光的過止电压最大，其 次是b,最小 为C,根据爱因斯坦光 电效应方程 可知，a光的频率最大，C 光的频率最小，故其波长大小为入。< 入，<入e,B正确；结合上述分析可知，a 光能量最大，应是氢原子由=4能级 向基态跃迁发出的，C错误；处于n=1 能级的氢原子吸收能量跃迁到n=2 能级时，需要吸收的能量△E=E2一 E1=-3.4eV-(-13.6)eV=10.2eV, 动能为10.5eV的电子与处于n=1 能级的氢原子碰撞，电子可以将一部 分能量转移给氢原子，使氢原子发生 跃迁，D错误。 考向三核反应和核能 典例6C根据核反应中质量数守恒 和电荷数守恒可知X是n,故选C。 典例7B设采集时大气中有x个Be 原子和y个1Be原子，由于1Be的半 衰期为139万年，故经过106天后19Be 原子的衰变个数可以忽略不计，？Be的 半衰期为53天，故经过106天后剩余 数量为（）广x,故可得 x十y 子解 = 2 ,故选B。 y 典例8AC题中核反应释放能量，由 能量与质量的关系知，该反应有质量 亏损，A正确：该反应是核聚变反应， 2342对勾·讲与练·高三二轮物理 B错误；在真空中，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0，故反应后氦 核与中子的动量也大小相等，方向相 反，由E2,得反应粒子获得的动 能之比为Eke:Ek。=m。:mHe= 1:4,而两个粒子获得的总动能为 17.6MeV,故n获得的动能Ek。= 5X17.6 MeV=14.08 MeV,He 4 得的动能Ek。=5 ×17.6MeV= 3.52MeV,C正确，D错误。 专题七实验技能及创新 第16讲力学实验 》考向探究·素养提升《 考向一力学基本仪器的使用和读数 典例1(1)2.760(2)200 (3)60.104.20 解析：(1)螺旋测微器的读数规则：测 量值=固定刻度读数（注意半毫米刻 度线是否露出)十精确度(0.01mm)× 可动刻度读数（一定要估读）。所以玻 璃厚度为2.5mm十0.01mm×26.0= 2.760mm。 (2)因1.730mm=1.5mm+0.01mm× 23.0,由螺流测微器读数规则知α应 为20，b应为0。 (3)金属杆长度由题图丙刻度尺示数 可得L=60.10cm。由题图丁知，此 游标卡尺为50分度，游标尺上第 10条刻线与主尺上一刻线对齐，则金 属杆直径为d=4mm+50 ×10mm= 4.20mm。 典例2(1)相邻1s内的位移之差接近 △x=80m(2)547(3)79 解析：(1)第1s内的位移507m,第2s 内的位移587m,第3s内的位移665m, 第4s内的位移746m,第5s内的位 移824m,第6s内的位移904m,则相 邻1s内的位移之差接近△x=80m, 可判断飞行器在这段时间内近似做匀 加速运动。 (2)当x=507m时飞行器的速度等于 02s内的平均速度， 1094 则v1 m/s=547m/s。 2 (3)根据a= x36一x08= 9T2 4233-2×1759 9×12 m/s2≈79m/s2。 考向二纸带和光电门类实验 典例3(1)④①⑥⑤(2)1.79(3)通 过2g19.1(4) 2g-k1 2.6 28 解析：(1)实验步骤为：将纸带下端固 定在重锤上，穿过打点计时器的限位 孔，用手捏住纸带上端，先接通电源， 打点计时器开始打点，然后再释放纸 带，关闭电源，取下纸带，在纸带上选 取一段，用刻度尺测量该段内各点到 起，点的距离，记录分析数据，根据原理 mgh 1 )mU可知质量可以约掉，不 需要用电子天平称量重锤的质量。故 正确步骤排序为④①⑥⑤。 (2)根据题意可知纸带上相邻计数点 时间间隔T==0.025,根据匀支 速直线运动中间时刻瞬时速度等于该 过程平均速度可得VB= hac ,代入数 2T 据可得vB≈1.79m/s。 (3)根据mgh=2m,整理可得02= 1 2g·h,可知理论上，若机械能守恒，图 中直线应通过原点，且斜率k=2g,由 5.6-1.5 题图3得直线的斜率k= 0.295-0.08 19.1。 1 (4)根据题意有7= mgh mgh 100%,可得= 2g-k ×100%,当 2g 地重力加速度大小g取9.8m/s2,代 入数据可得)≈2.6%。 典例4(1)1.00(2)0.41 (3)增大 (4)kg1 解析：(1)实验用遮光片通过光电门的 平均速度代替瞬时速度，遮光片宽度 越小，误差越小，故为较准确地测量遮 光片运动到光电门时小车的瞬时速 度，选择宽度较小的d=1.00cm的遮 光片。 (2)根据加速度的定义式可得a= 2一01 =0.41m/s2.。 t (3)根据题中图像可知当有一定大小 的外力F时小车的加速度仍为0，可 知平衡摩擦力不足，若要得到一条过 原点的直线，需要平衡摩擦力，故实验 中应增大轨道的倾角。 △a (4)题图乙中直线斜率为= ,根据 F=ma可知直线斜率的单位为kg1。 考向三力学其他实验 典例5(1)13.14(4)49 (5)0.028 解析：(1)该刻度尺的分度值为0.1cm, 应估读到分度值的后一位，故弹簧原 长为13.14cm。 (4)由胡克定律可知mg十pVg=kx, 化简可得x=V+ mg k 由图像的斜率坚=200m?, 6 代入数据解得该弹簧的劲度系数为 k=49N/m。 (5)已 mg k =0.0056m 代入数据可得所用小桶质量为m= 0.028kg。 典例6(1)相同(2)见解析图 (3)0.74(0.69~0.79均正确)】 解析：(1)为保证钢球每次做平抛运动 的初速度相同，必须让钢球在斜槽上 同一位置由静止释放，故高度相同。