专题17 近代物理（知识清单）（全国通用）2027年高考物理一轮复习讲练测

该高中物理高考复习知识清单系统整理了近代物理专题，涵盖原子结构与波粒二象性、原子核两大核心考点，包含黑体辐射、光电效应、氢原子光谱、衰变、结合能等高频考向，通过知识脑图搭建框架，基础梳理与重难突破分层呈现知识体系。 清单特色在于重难突破模块如光电效应图像分析、衰变次数计算，易错剖析如半衰期理解误区、核反应类型判断，技法提炼如能级跃迁与数学结合、物理学史梳理，培养学生科学思维与模型建构能力。跟踪训练题结合高考模拟，标注核心考点与考向频次，助力学生自主复习，教师可据此精准把握备考方向。

专题17 近代物理 1 / 19 学科网（北京）股份有限公司 目录导航 01知识脑图·核心脉络搭建——梳理专题框架，搭建知识体系 02考点深研·知能分层突破——深挖高频考点，分层突破重难点 ▶基础梳理·自主夯基 ▶重难突破·考向精练 考点一 原子结构与波粒二象性►考向一 黑体辐射 考向二 能量子 考向三 光电效应 考向四 氢原子光谱 考向五 玻尔理论 考向六 波粒二象性 考点二 原子核►考向一 原子核的组成 考向二 放射性元素的衰变 考向三 核力与结合能 考向四 质量亏损与核能 考向五 基本粒子 核心考点 光电效应的理解 03素养进阶·答题技法突破——提炼解题范式，提升答题素养 ▶攻坚指南·重难突破 【重难突破01】光电效应的图像问题 【重难突破02】原子核衰变的类型判断和次数计算 ▶易错剖析·避坑攻略 【易混易错01】半衰期的理解、计算和应用 【易混易错02】核反应的判断、方程与应用 ▶技法提炼·审题点拨 【方法技巧01】氢原子能级跃迁与数学思想的结合 【方法技巧02】近代物理学史——相关粒子的发现和实验 知识脑图·核心脉络搭建 考点深研·知能分层突破 基础梳理・自主夯基——核心概念 ▶知识点一 黑体辐射 1. 热辐射：一切物体都在辐射电磁波，这种辐射与物体的温度有关，所以叫热辐射。其特点是：热辐射强度按波长的分布情况随物体温度的不同而有所不同。 2. 黑体：某种物体能够完全吸收入射的各种波长的电磁波而不发生反射，这种物体就是绝对黑体，简称黑体。 3. 黑体辐射：黑体虽然不反射电磁波，却可以向外辐射电磁波。。 ▶知识点二 原子核的组成 1. 原子核的组成：原子核是由质子和中子组成的，原子核的电荷数等于核内的质子数。 2. 原子核的符号：原子核常用X表示，X为元素符号，上角标A表示核的质量数，下角标Z表示核的电荷数(原子序数)，如下图所示。 ▶知识点三 光电效应 （1）光电效应：照射到金属表面的光，能使金属中的电子从表面逸出。这个现象称为光电效应，这种电子常称为光电子。 （2）逸出功：要使电子脱离某种金属，需要外界对它做功，做功的最小值叫作这种金属的逸出功，用表示。不同种类的金属，其逸出功 的大小也不相同。 （3）截止频率 （4）遏止电压：使光电流减小到0的反向电压称为遏止电压。 （5）饱和光电流I：金属板飞出的光电子到达阳极，回路中便产生光电流。随着所加正向电压的增大，光电流趋于一个饱和值，这个饱和值是饱和光电流，在一定的光照条件下，饱和光电流与所加电压大小无关。 （6）最大初动能EK：电子吸收光子能量后,一部分克服阻碍作用做功,剩余部分转化为光电子的初动能,只有直接从金属表面飞出的光电子才具有最大初动能,对于确定的金属，W0是一定的,所以光电子的最大初动能只随照射光频率的增大而增大,与照射光强度无关。 重难突破・考向深研——要点提炼 考点一 原子结构与波粒二象性 ⏩考试重点提炼⏪ 考向 考试重点 一、光电效应 产生条件：入射光频率大于金属对应的极限频率，方可逸出光电子，能否发生光电效应由频率决定，与光照强度无关。 光照强度的意义：光强越大，单位时间发射的光电子数目越多，不影响单个光电子的最大初动能。 规律特点：光电子最大初动能仅随入射光频率升高而增大；光电效应瞬时发生，不存在长时间积累能量的过程。 物理结论：证明光具有粒子性；爱因斯坦提出光子说，认为光由一份份分立光子构成。 常见应用：光电管、光电计时器、光敏传感器。 二、波粒二象性 光的双重属性：干涉、衍射、偏振体现波动性；光电效应体现粒子性，即光具有波粒二象性。 物质波（德布罗意波）：实物运动粒子同样对应波动性，宏观物体波长极短，波动效应难以观测；微观粒子波动性显著。 概率波解释：微观粒子的波动并非机械振动，代表粒子出现位置的概率分布。 ⏩高频考向深研⏪ 考向一 黑体辐射 1. 热辐射：一切物体都在辐射电磁波，这种辐射与物体的温度有关，所以叫热辐射。其特点是：热辐射强度按波长的分布情况随物体温度的不同而有所不同。 2. 黑体：某种物体能够完全吸收入射的各种波长的电磁波而不发生反射，这种物体就是绝对黑体，简称黑体。 【注意】黑体是一个理想化的物理模型，看上去不一定是黑的。绝对的黑体实际上是不存在的，但可以用某装置近似地代替。如图所示，如果在一个空腔壁上开一个小孔，那么射入小孔的电磁波在空腔内表面会发生多次反射和吸收，最终不能从小孔射出，这个小孔就成了一个绝对黑体。 3. 黑体辐射：黑体虽然不反射电磁波，却可以向外辐射电磁波。。 4. 黑体辐射规律：黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与黑体的温度有关，温度一定时，黑体辐射强度随波长的分布有一个极大值，随着温度的升高各种波长的辐射强度都有增加且辐射强度的极大值向波长较短的方向移动，如下图所示。 【跟踪训练】（2026·海南·模拟预测）（多选）下列说法正确的是（　　） A．黑体能反射电磁波 B．康普顿效应揭示了光的粒子性 C．在空间站演示水球实验，是表面张力的表现 D．在熔化过程中，晶体要吸收热量，但温度保持不变，内能也保持不变 【答案】BC 【详解】A．黑体会向外辐射电磁波，但不会反射电磁波，故A错误； B．康普顿效应揭示了光的粒子性，故B正确； C．在空间站中，自由漂浮的水滴呈球形，这是表面张力作用的结果，故C正确； D．在熔化过程中，晶体要吸收热量，但温度保持不变，内能增加，故D错误。 故选BC。 考向二 能量子 1. 定义：振动着的带电微粒的能量只能是某一最小能量值的整数倍，例如可能是或2、3……，当带电微粒辐射或吸收能量时，也是以这个最小能量值为单位一份一份地辐射或吸收的，这个不可再分的最小能量值叫做能量子。 2. 表达式：，其中是带电微粒吸收或辐射电磁波的频率，称为普朗克常量，h＝6.626 070 15×10－34 J·s。 3. 能量的量子化：在微观世界中能量不能连续变化，只能取分立值，这种现象叫做能量的量子化。 【注意】①物体在发射或接收能量的时候，只能从某一状态“飞跃”地过渡到另一状态，而不可能停留在不符合这些能量的任何一个中间状态。②在宏观尺度内研究物体的运动时我们可以认为：物体的运动是连续的，能量变化是连续的，不必考虑量子化；在研究微观粒子时必须考虑能量量子化。 【跟踪训练】（2026·海南海口·模拟预测）（多选）下列说法正确的是（     ） A．普朗克认为黑体辐射的能量是连续的 B．电子束穿过铝箔后的衍射图样说明电子具有波粒二象性 C．比结合能越大原子核越稳定 D．6G（频率高于5G）技术使用的电磁波与5G相比，粒子性更显著 【答案】CD 【详解】A．普朗克提出黑体辐射的能量是一份一份的量子化形式，而非连续，故A错误； B．电子束穿过铝箔后的衍射图样揭示了电子的波动性，故B错误； C．比结合能越大原子核越稳定，故C正确； D．6G（频率高于5G）技术使用的电磁波与5G相比，频率更大，波长更短，粒子性更显著，故D正确。 故选CD。 考向三 光电效应 1. 几个基本概念的理解 （1）光子与光电子 光子指光在空间传播时的每一份能量，光子不带电。 光电子是金属表面受到光照射时发射出来的电子，其本质是电子。 （2）光电子的动能与光电子的最大初动能 只有金属表面的电子飞出原子核需要克服原子核的引力做功时，才具有最大初动能。 （3）光电流和饱和光电流 金属板飞出的光电子到达阳极，回路中便产生光电流。随着所加正向电压的增大，光电流趋于一个饱和值，这个饱和值是饱和光电流，在一定的光照条件下，饱和光电流与所加电压大小无关。 （4）入射光强度与光子能量 入射光强度指指单位时间内照射到金属表面单位面积上的总能量，而光子能量E＝hν。 （5）光的强度与饱和光电流 频率相同的光照射金属产生光电效应，入射光越强，饱和光电流越大，但不是简单的正比关系。 2. 光电效应现象 在光的照射下物体发射电子的现象叫光电效应。如下图所示，用弧光灯照射锌版，有电子从锌版表面飞出，使原来不带电的验电器带正电。 【注意】光电效应的实质是金属中的电子获得能量后逸出金属表面，从而使金属带上正电。 3. 光电效应的产生条件 能否发生光电效应，不取决于光的强度，而是取决于光的频率。只要照射光的频率大于该金属的极限频率，无论照射光强弱，均能发生光电效应。 4. 光电效应的规律 每种金属都有一个截止频率，入射光的频率必须大于或等于这个截止频率才能产生光电效应。 光电子的最大初动能与入射光的强度无关，只随入射光频率的增大而增大。 光电效应的发生几乎是瞬时的，一般不超过。 当入射光的频率大于截止频率时，入射光越强，饱和电流越大，逸出的光电子数越多，逸出光电子的数目与入射光的强度成正比，饱和电流的大小与入射光的强度成正比。 【跟踪训练】（2026·湖北武汉·模拟预测）如图所示，分别用红、黄、蓝、紫四种颜色的光照射光电管的电极K，电流表均有示数，调节滑动变阻器使电流表的示数恰好为0，可观察到电压表示数最大的光是（     ） A．红光 B．黄光 C．蓝光 D．紫光 【答案】D 【详解】调节滑动变阻器使光电管的电流表示数恰好为0，说明光电子刚好不能到达阳极，此时电压表的示数即为遏止电压 根据光电效应方程和动能定理有 由此可知，对于同一种金属极板K（逸出功相同），入射光的频率越大，产生的光电子最大初动能越大，所需的遏止电压也就越大。在红、黄、蓝、紫四种可见光中，频率的大小关系为：紫光>蓝光>黄光>红光。紫光频率最高，照射时光电子的最大初动能最大，所需的遏止电压最大，即电压表的示数最大。 故选D。 考向四 氢原子光谱 1. 定义：把光用棱镜或光栅按波长(频率)展开，获得光的波长(频率)和强度分布的记录，即光谱。 2. 分类 （1）线状谱：一条条的亮线。产生条件为稀薄气体发光形成的光谱。 （2）连续谱：连在一起的光带。产生条件为炽热物体发出的白光通过温度较低的气体后，再色散形成的。 3. 特征谱线 气体中中性原子的发光光谱都是线状谱，说明原子只发出几种特定频率的光，不同原子的亮线位置不同，说明不同原子的发光频率不一样，光谱中的亮线称为原子的特征谱线。 4. 氢原子光谱的实验规律 许多情况下光是由原子内部电子的运动产生的，因此光谱是探索原子结构的一条重要途径。 巴耳末系是氢原子光谱在可见光区的谱线，其波长公式＝R(n＝3,4,5，…)，R是里德伯常量，R＝1.10×107 m－1，n为量子数，此公式称为巴耳末公式。巴耳末公式的意义：以简洁的形式反映了氢原子的线状光谱的特征。 氢光谱在红外和紫外光区的其他谱线也都满足与巴耳末公式类似的关系式。 【跟踪训练】（2026·安徽淮南·模拟预测）氢原子光谱中的、、、均属于巴尔末系，它们是氢原子从的能级向能级跃迁所产生的光谱中波长最长的4条谱线，对应的波长如图所示。下列说法正确的是（    ） A．4条谱线中对应的光子频率最大 B．是从能级向能级跃迁产生的 C．对应的光子能量大于对应的光子能量 D．对应的光子动量大于对应的光子动量 【答案】B 【详解】A．频率​，波长最长，因此频率最小，A错误； B．巴尔末系是向跃迁产生的谱线，波长最长的4条对应能级差最小的4种跃迁： 分别是（​）、（）、（​）、 （） 因此​是向跃迁产生的，B正确； C．光子能量​，​​，因此​的光子能量小于​的光子能量，C错误； D．光子动量，​​，因此的光子动量小于的光子动量，D错误。 故选B 。 考向五 玻尔理论 1. 玻尔理论的几个重要概念： ①能级：在玻尔理论中，原子各个状态的能量值。 ②基态：原子能量最低的状态。 ③激发态：在原子能量状态中除基态之外的其他能量较高的状态。 ④量子数：原子的状态是不连续的，用于表示原子状态的正整数。 ⑤氢原子的能级公式：En＝E1 （n＝1，2，3，…），其中E1为基态能量，其数值为E1＝－13.6 eV。 ⑥氢原子的半径公式：rn＝n2r1 （n＝1，2，3，…），其中r1为基态半径，又称玻尔半径，其数值为r1＝0.53×10－10 m。 2. .玻尔原子模型的三条假设 （1）轨道量子化：轨道半径只能够是一些不连续的、某些分立的数值。 （2）能量量子化 ①电子在可能轨道上运动时，尽管是变速运动，但它并不释放能量，原子是稳定的，这样的状态也称之为定态。 ②由于原子的可能状态（定态）是不连续的，具有的能量也是不连续的。这样的能量值，称为能级，能量最低的状态称为基态，其他的状态叫作激发态。 （3）频率条件 原子从一种定态（设能量为）跃迁到另一种定态（设能量为）时，它辐射（或吸收）一定频率的光子，光子的能量由这两种定态的能量差决定。 3. 玻尔理论对氢光谱的解析 解释巴耳末公式：巴耳末公式中的正整数n和2正好代表能级跃迁之前和跃迁之后所处的定态轨道的量子数n和2。 解释氢原子光谱的不连续性：原子从较高的能级向低能级跃迁时放出的光子的能量等于前后两个能级之差，由于原子的能级是分立的，所以放出的光子的能量也是分立的，因此原子的发射光谱只有一些分立的亮线。 解释不同原子具有不同的特征谱线：不同的原子具有不同的结构，能级各不相同，因此辐射(或吸收)的光子频率也不相同。 解释气体导电发光：通常情况下，原子处于基态，非常稳定，气体放电管中的原子受到高速运动的电子的撞击，有可能向上跃迁到激发态，处于激发态的原子是不稳定的，会自发地向能量较低的能级跃迁，放出光子，最终回到基态。 【跟踪训练】（2026·湖南长沙·一模）随着科学家对量子论以及核物理的深入研究，一大批新技术深刻地改变了人们的生活方式和社会形态。关于近代物理的知识，下列说法正确的是（　　） A．阴极射线的发现说明原子本身也有结构 B．光电效应说明光具有粒子性，康普顿效应说明光具有波动性 C．玻尔的原子模型不仅能够解释氢原子光谱的规律，也能解释氦原子光谱的规律 D．结合能越大，原子核中核子结合得越牢固 【答案】A 【详解】A．阴极射线是从原子内部射出的电子流，它的发现证明原子不是不可再分的最小微粒，本身具有内部结构，故A正确； B．光电效应和康普顿效应都能说明光具有粒子性，光的干涉、衍射现象才说明光具有波动性，故B错误； C．玻尔的原子模型仅能成功解释氢原子光谱的规律，由于其保留了经典粒子轨道的概念，存在局限性，无法解释氦原子等多电子原子的光谱规律，故C错误； D．比结合能（平均每个核子对应的结合能）越大，原子核中核子结合得越牢固，结合能的大小还与核子总数有关，不能直接反映原子核的稳定性，故D错误。 故选A。 考向六 波粒二象性 1. 康普顿效应：在研究石墨对X射线的散射时，发现在散射的X射线中，除了与入射波长λ0相同的成分外，还有波长大于λ0的成分，这个现象称为康普顿效应。表达式为：p＝。 【注意】在康普顿效应中，当入射的光子与晶体中的电子碰撞时，要把一部分动量转移给电子，光子的动量可能变小，因此有些光子散射后波长变大。 2. 光的波粒二象性 （1）波动性：光的干涉、衍射、偏振现象证明光具有波动性。 表现：光子在空间各点出现的可能性大小可用波动规律来描述。足够能量的光在传播时，表现出波的性质。 （2）粒子性：光电效应、康普顿效应说明光具有粒子性。 表现：当光同物质发生作用时，这种作用是“一份一份”进行的，表现出粒子的性质。少量或个别光子容易显示出光的粒子性。 光既具有波动性，又具有粒子性，称为光的波粒二象性。 3. 光的波粒二象性的表现规律： （1）数量上：个别光子的作用效果往往表现为粒子性，大量光子的作用效果往往表现为波动性，光的干涉、衍射、偏振现象说明光具有波动性。 （2）频率上：频率越低波动性越显著，越容易看到光的干涉和衍射现象；频率越高粒子性越显著，贯穿本领越强，越不容易看到光的干涉和衍射现象。 （3）传播与作用上：光在传播过程中往往表现出波动性；在与物质发生作用时往往表现为粒子性。 （4）波动性与粒子性上：由光子的能量E＝hν、光子的动量表达式p＝也可以看出，光的波动性和粒子性并不矛盾，粒子性的能量和动量的计算式中都含有表示波的特征的物理量——频率ν和波长λ。 4. 物质波 概率波：光的干涉现象是大量光子的运动遵守波动规律的表现，亮条纹是光子到达概率大的地方，暗条纹是光子到达概率小的地方，因此光波又叫概率波。 物质波：任何一个运动着的物体，小到微观粒子，大到宏观物体都有一种波与它对应，其波长λ＝，p为运动物体的动量，h为普朗克常量。 【跟踪训练】（2026·四川宜宾·二模）我国预计2027年发射巡天空间望远镜（CSST），与天宫空间站共轨飞行，其设计能记录单个光子到达的时刻与能量，并利用光谱分析重构遥远星系的精细结构。关于遥远星系辐射的星光说法正确的是（　　） A．是一种纵波 B．仅具有粒子性 C．仅具有波动性 D．具有波粒二象性 【答案】D 【详解】A．遥远星系的星光属于电磁波，电磁波的振动方向与传播方向垂直，是横波，不是纵波，故A错误； BCD．光既具有粒子性（如光电效应、光子能量特性）也具有波动性（如干涉、衍射现象），并非仅具有粒子性或波动性，故BC错误，故D正确。 故选D。 考点二 原子核 ⏩考试重点提炼⏪ 考向 考试重点 一、原子结构 1. 汤姆孙枣糕模型 发现电子，证明原子可再分，提出均匀正电荷内嵌电子的结构模型，后续被实验推翻。 2. 卢瑟福 α 粒子散射实验 实验现象：多数 α 粒子直线穿过金箔，少数大角度偏转，极少数反向弹回； 结论：原子内部绝大部分空间为空，质量与正电荷集中在体积很小的原子核上，建立原子核式结构模型。 3. 玻尔氢原子理论 ①能级假说：氢原子电子只能在若干分立轨道运动，对应固定能级，能量量子化； ②跃迁规律：原子吸收光子由低能级跃迁至高能级，释放光子由高能级回落低能级；光子能量等于两个能级的能量差值； ③轨道量子化：电子轨道半径不连续； ④光谱特点：氢原子线状光谱，正是能级跃迁释放不同能量光子形成。 二、原子核组成与天然放射现象 原子核构成：质子、中子统称核子；质子数决定元素种类，中子数不同形成同位素。 三种射线辨析 α 射线：氦原子核，电离能力最强、穿透最弱； β 射线：高速电子，电离、穿透能力居中； γ 射线：高频电磁波，电离最弱、穿透能力最强。 衰变规律：α 衰变原子核质量数减少、质子数减小；β 衰变中子转化为质子，质子数改变、质量数不变；衰变过程电荷数、质量数均守恒。 半衰期：半数原子核发生衰变所用时间；半衰期仅由原子核自身性质决定，不受温度、压强、化学状态的外界因素影响。 ⏩高频考向深研⏪ 考向一 原子核的组成 1. 原子核的组成：原子核是由质子和中子组成的，原子核的电荷数等于核内的质子数。 2. 原子核的符号：原子核常用X表示，X为元素符号，上角标A表示核的质量数，下角标Z表示核的电荷数(原子序数)，如下图所示。 3. 同位素 同位素是具有相同的质子数而中子数不同的原子核，在元素周期表中处于同一位置。 原子核内的质子数决定了核外电子的数目，进而也决定了元素的化学性质。 同种元素的原子，质子数相同，核外电子数也相同，所以有相同的化学性质，但它们的中子数不同，所以它们的物理性质不同。 4. 天然放射现象 放射性元素自发地发出射线的现象，首先由贝可勒尔发现。天然放射现象的发现，说明原子核具有复杂的结构。 【跟踪训练】（2026·湖北孝感·二模）在核反应中，中子轰击一个原子核有多种可能的裂变方式，其中一种裂变方式的反应方程为，则下列叙述正确的是（　　） A．X原子核中含有54个质子 B．X原子核中含有53个中子 C．裂变时释放能量是因为亏损的质量变成了能量 D．裂变时释放能量，出现质量亏损，质量数不守恒 【答案】A 【详解】AB．由电荷数守恒、质量数守恒，得裂变反应方程为 X的质子数=54 X的中子数=质量数-质子数=132-54=78，故A正确，B错误； C．裂变时释放能量是因为减少的质量按的等价关系对应着释放出的能量，故C错误； D．核反应中总质量数（核子总数）始终守恒，质量亏损是静止质量减少，不改变质量数，故D错误。 故选A。 考向二 放射性元素的衰变 1. 三种放射线 种类 α射线 β射线 γ射线 本质 高速氦核流 高速电子流 光子流(高频电磁波) 电荷量 2e -e 0 质量 4mp, mp=1.67×10-27 kg 静止质量为零 速度 0.1c 0.99c c 在电场磁场中 偏转 与α射线偏转方向相反 不偏转 贯穿本领 最弱，用纸能挡住 较强，能穿透几毫米的铝板 最强，能穿透几厘米的铅板 对空气的 电离作用 很强 较弱 很弱 2. 原子核衰变 原子核自发地放出α粒子或β粒子，变成另一种原子核的变化称为原子核的衰变。 进行α衰变时，质量数减少4，电荷数减少2。 进行β衰变时，质量数不变，电荷数加1。 补充：α衰变和β衰变的比较 衰变类型 α衰变 β衰变 衰变过程 衰变实质 2个质子和2个中子结合成一个整体射出 1个中子转化为1个质子和1个电子 衰变规律 电荷数守恒、质量数守恒、动量守恒 【注意】γ射线经常是伴随着α衰变或β衰变同时产生的。其实质是放射性原子核在发生α衰变或β衰变的过程中，产生的新核具有过多的能量(核处于激发态)，从而辐射出光子。 补充：三种射线在电场、磁场中的偏转情况 在匀强磁场中，α射线偏转半径较大，β射线偏转半径较小，γ射线不会偏转；在匀强电场中，α射线偏离较小，β射线偏离较大，γ射线不会偏离，如下图所示。 【跟踪训练】（2026·广东深圳·模拟预测）在火星上太阳能电池板发电能力有限，因此科学家用放射性材料作为发电能源为火星车供电。中的Pu元素是,其半衰期是 年，发生衰变方程为。下列说法正确的是（　　） A．射线贯穿本领很强 B．射线电离本领很强 C．的比结合能大于的比结合能 D．10个原子核经过 年后一定还会剩下5个 【答案】B 【详解】AB．射线的穿透本领很弱，一张纸就可以挡住，而电离本领很强，故A错误，B正确； C．该衰变过程释放核能，说明产物比反应物更稳定，因此的比结合能更大，故C错误； D．半衰期是统计规律，仅对大量原子核有效，不适用于少量原子核如10个，故D错误。 故选B。 考向三 核力与结合能 1. 核力 原子核中的核子之间存在一种很强的相互作用，即存在一种核力，它使得核子紧密地结合在一起，形成稳定的原子核。这种作用称为强相互作用。 2. 核力的特点 （1）强相互作用是短程力，作用范围只有约10－15m。 （2）距离增大时，强相互作用急剧减小，超过10－15m，相互作用不存在。 （3）核力具有饱和性。核子只对相邻的少数核子产生较强的引力，而不是与核内所有核子发生作用。 （4）核力具有电荷无关性。核力与核子电荷无关。 3. 结合能 原子核是核子凭借核力结合在一起构成的，要把它们分开，也需要能量，这就是原子核的结合能。 4. 比结合能 原子核的结合能与核子数之比，叫做比结合能，也叫做平均结合能。比结合能的曲线如下图所示，从图中可看出，中等大小的核的比结合能最大，轻核和重核的比结合能都比中等大小的核的比结合能要小。 【跟踪训练】（2026·湖北十堰·模拟预测）关于近代物理的知识，下列说法正确的是（    ） A．在光电效应实验中，若仅增大入射光的强度，则逸出光电子的最大初动能将随之增大 B．某放射性元素的半衰期为5天，则经过10天后，该元素的质量将减少为原来的 C．铀核裂变的一种可能核反应方程为，该反应属于人工转变 D．比结合能越大的原子核，其核子平均质量越大，原子核越稳定 【答案】B 【详解】A．根据光电效应方程 可知最大初动能只与入射光的频率有关，与光的强度无关。增大入射光强度，只会增加光子数，从而增加光电流，但不会改变最大初动能。 故A错误； B．半衰期是放射性元素的原子核有半数发生衰变所需的时间。 已知半衰期为5天，经过10天，即经过了2个半衰期。 剩余质量为 剩余质量为原来的 25%， 故B正确； C．核反应方程为，该反应是重核分裂为两个中等质量核的过程，属于核裂变反应，而不是人工转变。  故C错误； D．比结合能是原子核结合能与核子数的比值，它反映了原子核的稳定性，比结合能越大，原子核越稳定。 比结合能越大，核子结合成原子核时释放的平均能量越多，根据质能方程，核子的平均质量亏损越大，因此核子平均质量越小。 故D错误； 故选B。 考向四 质量亏损与核能 1. 质量亏损：核子结合生成原子核，所生成的原子核的质量比生成它的核子的总质量要小些，这种现象叫做质量亏损。 2. 核能：核反应中放出的能量叫核能。 3. 质能方程：，该式表明物体的能量和质量之间存在着密切的联系。 质能方程的另一个表达形式是：。以上两式中的各个物理量都必须采用国际单位。在非国际单位里，可以用1u=931.5MeV。它表示1原子质量单位的质量跟931.5MeV的能量相对应。在有关核能的计算中，一定要根据已知和题解的要求明确所使用的单位制。 补充：核能的计算方法 （1）根据质量亏损计算 ①根据爱因斯坦质能方程计算。其中的单位是千克，的单位是焦耳。 ②利用原子质量单位和电子伏特计算。 1原子质量单位相当于的能量，，其中的单位为，的单位为。 （2）利用平均结合能来计算 原子核的结合能=核子的平均结合能×核子数。 （3）利用核反应前后结合能之差来计算 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，就是该核反应所释放(或吸收)的核能。 【跟踪训练】（2026·江苏镇江·模拟预测）2023年8月24日，日本政府正式向海洋排放福岛第一核电站的核废水。核废水中的发生衰变时的核反应方程为，该反应过程中释放的核能为Q。设的结合能为，的结合能为，X的结合能为，则下列说法正确的是（     ） A．衰变过程中放出的光子是由从高能级向低能级跃迁产生的 B．的平均核子质量小于的平均核子质量 C．该核反应过程中的质量亏损可以表示为 D．该核反应过程中释放的核能 【答案】B 【详解】A．衰变过程中放出的光子是由反应生成的新核从高能级向低能级跃迁产生的，不是跃迁产生，故A错误； B．该核反应释放核能，说明生成物的比结合能大于反应物比结合能，比结合能越大平均核子质量越小，因此的平均核子质量小于的平均核子质量，故B正确； C．根据爱因斯坦质能方程，可得质量亏损，故C错误； D．核反应释放的核能等于生成物总结合能减去反应物总结合能，即，故D错误。 故选B。 考向五 基本粒子 1、常见基本粒子及其分类 分类 参与的相互作用 发现的粒子 说明 强子 参与强相互作用 质子、中子 强子有内部结构，由“夸克”构成；强子又分为介子和重子两类 轻子 不参与强相互作用 电子、电子中微子、子、子中微子、子、子中微子 未发现内部结构 规范玻色子 传递各种相互作用 光子、中间玻色子(W和Z玻色子)、胶子 光子传递电磁相互作用，中间玻色子传递弱相互作用，胶子传递强相互作用 希格斯玻色子 希格斯玻色子是希格斯场的量子激发。 基本粒子因与希格斯场耦合而获得质量。 2012年，欧洲核子研究中心利用大型强子对撞机发现了希格斯玻色子。 夸克 1964年美国物理学家盖尔曼等人提出了夸克模型，认为强子是由夸克构成的。 夸克的种类：上夸克(u)、下夸克(d)、奇异夸克(s)、粲夸克(c)、底夸克(b)和顶夸克(t)。 夸克所带电荷：夸克所带的电荷是元电荷的＋或－。 意义：电子电荷不再是电荷的最小单元，即存在分数电荷。 【跟踪训练】（2026·浙江·二模）中微子（）与水中的发生核反应，产生中子（）和正电子（），即，该核反应间接地证实了中微子的存在。上述核反应产生的正电子与水中的电子相遇，与电子形成几乎静止的整体后，可以转变为两个光子（），即。下列说法正确的是（     ） A．中微子的质量数和电荷数都是0 B．中微子和质子、中子一样，属于强子 C．若正电子和电子的质量均为m，则产生的两个光子的总能量为mc2 D．正电子与水中的电子相遇，也可能只转变为一个光子 【答案】A 【详解】A．核反应满足质量数守恒和电荷数守恒，对反应，设中微子质量数为、电荷数为 可得， 解得，故A正确； B．强子是参与强相互作用的粒子，质子、中子属于强子，中微子属于轻子，不参与强相互作用，故B错误； C．正电子与电子的总静质量为，根据质能方程，质量亏损释放的总能量为，即两个光子的总能量为，故C错误； D．正电子和电子形成的整体几乎静止，总动量为0，若只产生一个光子，光子动量不为0，违反动量守恒定律，因此不可能只产生一个光子，故D错误。 故选A。 核心考点 光电效应的理解 1. 光电管现象分析 电压情况 内容 图例 光电管加正向电压 P右移时，参与导电的光电子数增加；P移到某一位置时，所有逸出的光电子恰好都参与了导电，光电流恰好达到最大值；P再右移时,光电流不再增大。 光电管加反向电压 P右移时，参与导电的光电子数减少；P移到某一位置时，所有逸出的光电子恰好都不参与导电，光电流恰好为0，此时光电管两端加的电压为遏止电压；P再右移时,光电流始终为0。 2. 基本概念理解： （1）光电效应：照射到金属表面的光，能使金属中的电子从表面逸出。这个现象称为光电效应，这种电子常称为光电子。 （2）逸出功：要使电子脱离某种金属，需要外界对它做功，做功的最小值叫作这种金属的逸出功，用表示。不同种类的金属，其逸出功 的大小也不相同。 （3）截止频率 （4）遏止电压：使光电流减小到0的反向电压称为遏止电压。 （5）饱和光电流I：金属板飞出的光电子到达阳极，回路中便产生光电流。随着所加正向电压的增大，光电流趋于一个饱和值，这个饱和值是饱和光电流，在一定的光照条件下，饱和光电流与所加电压大小无关。 （6）最大初动能EK：电子吸收光子能量后,一部分克服阻碍作用做功,剩余部分转化为光电子的初动能,只有直接从金属表面飞出的光电子才具有最大初动能,对于确定的金属，W0是一定的,所以光电子的最大初动能只随照射光频率的增大而增大,与照射光强度无关。 3. 光电效应的规律 每种金属都有一个截止频率，入射光的频率必须大于或等于这个截止频率才能产生光电效应。 光电子的最大初动能与入射光的强度无关，只随入射光频率的增大而增大。 光电效应的发生几乎是瞬时的，一般不超过。 当入射光的频率大于截止频率时，入射光越强，饱和电流越大，逸出的光电子数越多，逸出光电子的数目与入射光的强度成正比，饱和电流的大小与入射光的强度成正比。 4、光电效应方程：。 ①hν为光子的能量； ②W0为逸出功，即从金属表面直接飞出的光电子克服原子核引力所做的功的最小值； ③Ek为光电子的最大初动能，即发生光电效应时，金属表面上的电子吸收光子后克服原子核的引力逸出时所具有的动能的最大值。 【注意】：金属表面的电子吸收一个光子获得的能量是，这些能量的一部分用来克服金属的逸出功，剩下的表现为逸出后电子的最大初动能。 【跟踪训练】（2026·湖南长沙·三模）如图所示，足够长的光滑平行金属导轨、水平放置在垂直于导轨平面的匀强磁场中，匀强磁场的磁感应强度为，导轨的间距为，导轨两端通过定值电阻、电流表A与平行金属板、相连，平行金属板的电容为。质量为的金属棒垂直导轨以初速度水平向左运动，金属棒达到稳定状态后，一束频率为的单色光照射在极板上，光电子恰好到达极板的右侧边缘，电子的电荷量为，整个电路中其余电阻不计。下列说法正确的是（     ） A．金属棒达到稳定状态时，电流表的示数不为 B．金属棒达到稳定状态时的速度大小为 C．金属板、的遏止电压为 D．金属板的逸出功为 【答案】C 【详解】A．金属棒向左运动时产生感应电动势，电容器不断充电，电容器两端电压逐渐增大，金属棒所受安培力阻碍其运动。设稳定状态下金属棒的速度为，此时电容器两端电压与金属棒产生的感应电动势大小相等，即 回路中的合电动势为零，因此电流表的示数为零，故A错误； B．在电容器充电过程中，设通过回路的电荷量为，根据动量定理、电容定义及稳定条件分别有，， 联立解得，故B错误； C．稳定状态下，金属板、间的电压等于电容器两端电压，根据 解得 光电子从金属板射出后恰好到达金属板，因此该电压即为遏止电压，故C正确； D．根据爱因斯坦光电效应方程有 光电子恰好到达金属板时，根据动能定理有 解得 选项所给表达式缺少电子电荷量，故D错误。 故选C。 素养进阶·答题技法突破 攻坚指南・重难突破——解题思路 【重难突破01】光电效应的图像问题 光电效应四类图像 图像名称 图线形状 考点 大初动能Ek与入射光频率ν的关系图线 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：图线与横轴的交点 ②饱和光电流Im：电流的最大值 ③最大初动能：Ekm＝eUc 颜色不同时，光电流与电压的关系 ①遏止电压Uc1、Uc2 ②饱和光电流 ③最大初动能Ek1＝eUc1，Ek2＝eUc2 遏止电压Uc-ν的关系图线，表达式为：Uc＝ν－ ①截止频率νc：图线与横轴的交点 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：等于图线的斜率与电子电量的乘积，即h＝ke。(注：此时两极之间接反向电压) 【跟踪训练】（2026·江苏镇江·模拟预测）如图1所示，三束由氢原子发出的可见光分别由真空玻璃管的窗口射向阴极。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．调节滑动变阻器滑片一直向右滑动，毫安表的读数可能变小 B．分别射入同一双缝干涉装置时，的条纹间距比宽 C．在处产生的光电子的最小德布罗意波长大于 D．光电流大小相等时，单位时间到达阳极的光电子数目大于 【答案】C 【详解】A．滑动变阻器滑片向右滑动时，光电管两端所加的反向电压逐渐变为正向且正向电压不断增大，因此微安表读数会逐渐变大，直至饱和，故A错误； B． 由图2可知，三束光的遏止电压 Uc 大小关系为。根据爱因斯坦光电效应方程及动能定理有 可知光子频率 由 可知波长 双缝干涉条纹间距 故 即 Q 的条纹间距比 P 窄，故B错误； C． 光电子的最大初动能满足 因为，所以 Q光产生的光电子最大初动能大。德布罗意波长 最大初动能越大，波长越短。因此 Q产生的光电子的最小德布罗意波长（对应最大动能）小于 R 产生的光电子的最小德布罗意波长，故C正确； D． 光电流 其中 N 为单位时间到达阳极的光电子数目。当光电流大小相等时，即 则单位时间到达阳极的光电子数目 ，故D错误。 故选C。 【重难突破02】原子核衰变的类型判断和次数计算 1. 两种衰变类型 衰变类型 α衰变 β衰变 衰变过程 衰变实质 2个质子和2个中子结合成一个整体射出 1个中子转化为1个质子和1个电子 衰变规律 电荷数守恒、质量数守恒、动量守恒 2. 确定原子核衰变次数的方法与技巧 (1)方法：设放射性元素X经过n次α衰变和m次β衰变后，变成稳定的新元素Y，则衰变方程为： X→Y＋nHe＋me． 根据电荷数守恒和质量数守恒可列方程： A＝A′＋4n，Z＝Z′＋2n－m． 以上两式联立解得：n＝，m＝＋Z′－Z． 由此可见，确定衰变次数可归结为解一个二元一次方程组． (2)技巧：为了确定衰变次数，一般先由质量数的改变确定α衰变的次数(这是因为β衰变的次数多少对质量数没有影响)，然后根据衰变规律确定β衰变的次数。 【跟踪训练】（2026·天津·三模）2026年3月，中国散裂中子源首次成功实现镭-223等同位素的居里级量产，打破长期依赖进口的局面。已知经多次衰变最终生成稳定的，则下列说法中正确的是（　　） A．粒子穿透本领强 B．的比结合能比的大 C．经4次衰变和2次衰变成 D．衰变说明原子核内存在电子 【答案】B 【详解】A．粒子电离能力强，但穿透本领极弱，一张普通的纸即可将其挡住。故A错误； B．原子核的比结合能越大，原子核越稳定。衰变生成的过程释放核能，最终生成的更稳定，因此的比结合能比大。故B正确； C．设发生次衰变、次衰变，根据质量数守恒得 ，解得；再根据电荷数守恒得 ，代入解得，即经次衰变和次衰变成。故C错误； D．衰变的本质是原子核内的中子转化为个质子和个电子，电子被释放出来，原子核内本身不存在电子。故D错误。 故选B。 易错剖析・避坑攻略——易错归纳 【易混易错01】半衰期的理解、计算和应用 1. 定义：放射性元素的原子核有半数发生衰变所需的时间叫半衰期。 【注意】半衰期是大量原子核衰变时的统计规律，对个别或少量原子核，无半衰期可言。 2. 常用公式：n＝N，m＝M。 式中N、M表示衰变前的放射性元素的原子数和质量，n、m表示尚未发生衰变的放射性元素的原子数和质量，t表示衰变时间，T表示半衰期． 3. 意义：表示放射性元素衰变的快慢． 4. 规律的特征：放射性元素的半衰期是稳定的，由元素的原子核内部因素决定，跟原子所处的物理状态(如压强、温度)或化学状态(如单质、化合物)无关． 5. 适用条件：半衰期是一个统计概念，是对大量的原子核衰变规律的总结． 6. 规律的用途：利用天然放射性元素的半衰期可以估测岩石、化石和文物的年代． 补充：应用半衰期公式m＝M，n＝N的三点注意： (1)半衰期公式只对大量原子核才适用，对少数原子核是不适用的． (2)明确半衰期公式中m、M的含义及二者的关系；n、N的含义及二者的关系。 (3)明确发生衰变的原子核与新产生的原子核质量之间的比例关系，每衰变一个原子核，就会产生一个新核，它们之间的质量之比等于各自原子核的质量之比。 【跟踪训练】（2026·陕西榆林·模拟预测）铋212衰变时释放高能粒子，具有短半衰期、短射程（约）和高线性能量传递特性，可精准摧毁癌细胞DNA，同时显著减少对周围健康组织的损伤。研究人员测试铋212发生衰变后的剩余质量与初始时刻的质量的比值，其随时间的变化图像如图所示，则关于图中的取值说法正确的是（     ） A． B． C． D． 【答案】A 【详解】根据半衰期的定义可知，衰变后的剩余质量与初始时刻的质量的比值从0.8变为0.4的时间即为半衰期，所以半衰期的大小为 比值从1变为0.5的时间为半衰期，可得 比值从0.5变为0.25的时间也为一个半衰期，所以 故选A。 【易混易错02】核反应的判断、方程与应用 衰变、人工转变、裂变和聚变，如下表所示。 类型 可控性 核反应方程典例 衰变 α衰变 自发 U→Th＋He β衰变 自发 Th→Pa＋e 人工转变 人工控制 N＋He→O＋H (卢瑟福发现质子) He＋Be→C＋n (查德威克发现中子) Al＋He→P＋n 约里奥－居里夫妇发现放射性同位素，同时发现正电子 P→Si＋e 重核裂变 容易控制 U＋n→Ba＋Kr＋3n U＋n→Xe＋Sr＋10n 轻核聚变 现阶段很难控制 H＋H→He＋n 【跟踪训练】（2026·河北石家庄·模拟预测）关于核反应，下列说法正确的是（     ） A．为核裂变的核反应方程式，这不是铀核裂变时的唯一方程式，可以有其它生成物，但释放的能量是相同的 B．属于原子核的人工转变，该核反应前后满足质量数守恒、电荷数守恒 C．为核聚变的核反应方程式，要使轻核发生聚变必须使它们的距离近到范围内，核力才能起作用 D．为原子核衰变的核反应方程，该反应释放的电子来自原子核，必须吸收能量才能发生 【答案】B 【详解】A．给出的核反应是重核裂变，生成物不同释放能量不同，故A错误； B．该反应是卢瑟福发现质子的人工核转变，核反应前后满足质量数守恒、电荷数守恒，故B正确； C．使轻核发生聚变必须使它们的距离近到范围内，核力才能起作用，故C错误： D．该反应为原子核的β衰变，该反应释放的电子来自原子核内的中子转化为质子时放出的，该反应释放能量，故D错误。 故选B。 技法提炼・审题点拨——技巧总结 【技法点拨01】氢原子能级跃迁与数学思想的结合 只有光子能量恰好等于跃迁所需的能量时,原子才会吸收光子并跃迁到激发态，对于大于电离能的光子可被吸收，可将原子电离。 跃迁产生的谱线条数：①一群原子的核外电子向基态跃迁时发射光子的种类：或者在氢原子能级图中将氢原子跃迁的各种可能情况画出并相加；②一个原子的核外电子向基态跃迁时发射最多光子的种类：。 能级之间发生跃迁时放出(吸收)光子的频率由求得.若求波长可由公式求得。 能级之间发生跃迁时放出(吸收)的光子频率是不连续的。 【跟踪训练】（2026·河北衡水·模拟预测）玻尔氢原子电子轨道示意图如图所示，处于能级的原子向低能级跃迁，会产生三种频率为、、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．用同一装置做单缝衍射实验，三种频率为、、的光中频率为的光中央亮条纹最宽 B．若氢原子从能级跃迁至能级，辐射出光子的频率 C．频率为和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 D．频率为的光，其动能为 【答案】C 【详解】A．根据玻尔理论，氢原子从高能级向低能级跃迁时，辐射光子的能量等于能级差，即 由能级示意图可知，，因此光子频率关系为。单缝衍射实验中，波长越长，中央亮条纹越宽。 由可知，频率越大，波长越短，故对应的波长最短，中央亮条纹最窄，故A错误； B．氢原子从能级跃迁至能级时，需吸收能量，而非辐射光子，故B错误； C．根据爱因斯坦光电效应方程，光电子的最大初动能为 对于： 对于： 两者之差为 由能级跃迁关系可知，，则 又因为，故，故C正确； D．光子的能量为，由光子动量公式 可得，光子动能公式为为光子质量，此处应为光子动量对应的等效质量 代入得，故D错误。 故选C。 【技法点拨02】近代物理学史——相关粒子的发现和实验 1、最早发现的光电效应：1887年，赫兹研究电磁波实验中偶尔发现，接受电路间隙如果受到光照，更容易产生火花。 2、光电效应：证明光具有粒子性,表明光具有能量。 3、 康普顿效应：证明光具有粒子性,表明光具有动量。 4、光栅衍射(劳厄) ：证实伦琴射线就是波长为十分之几纳米的电磁波。 5、电子束衍射实验(戴维孙、G.P.汤姆孙) ：证实电子的波动性。 6、汤姆孙的气体放电管：发现电子，测量电荷量但不很准确，在汤姆孙之前有两个人已经测量出阴极射线微粒的比荷。 7、密立根油滴实验：精确测量电子电荷量，发现电荷是量子化的。 8、α粒子散射实验：占原子质量绝大部分的带正电的那部分物质集中在很小的空间范围。 9、线状光谱：说明原子只发出集中特定频率的光，发现电磁波发射或吸收的分力特性。 10、弗兰克-赫兹实验：证实原子中分立的能级的存在，证明汞原子的能量是量子化。 11、阴极射线：原子内部有结构。 12、天然放射现象：原子核内部结构信息。 13、居里夫妇：对铀和含铀的各种矿物进行深入研究。 14、质子：卢瑟福用α粒子轰击氮核，打出新粒子。 15、中子：卢瑟福预言中子的存在，查德威克证实。 16、X射线：伦琴在进行阴极射线的实验时第一次注意到放在射线管附近的氰亚铂酸钡小屏上发出微光。 17、第一次人工核反应： 18、新粒子的发现：1932年发现了正电子。1937年发现了μ子。1947年发现了K介子和π介子。20世纪60年代后发现超子。1983年在欧洲原子能研究中心(CERN)发现W及Z玻色子。 【跟踪训练】（2026·浙江宁波·二模）（多选）下列说法正确的是（　　） A．一个处于第3激发态的氢原子向低能级跃迁时，最多能辐射出3种不同频率的光子 B．卢瑟福通过粒子轰击氮核的实验发现了中子，证实了原子核由质子和中子组成 C．光电效应实验中，保持入射光的频率不变，增大入射光的强度，则遏止电压保持不变 D．变化的电流一定产生变化的磁场，变化的电场也一定产生变化的磁场 【答案】AC 【详解】A．一个处于第3激发态即处在第4能级的氢原子向低能级跃迁时，最多能辐射出3种不同频率的光子，故A正确； B．卢瑟福通过粒子轰击氮核的实验发现了质子，故B错误； C．由光电效应方程 及 可知入射光频率不变，光电子的最大初动能不变，对应的遏止电压不变，故C正确； D．变化的电流一定产生变化的磁场，根据麦克斯韦电磁理论，均匀变化的电场产生恒定磁场，故D错误。 故选AC。 $专题17 近代物理 1 / 19 学科网（北京）股份有限公司 目录导航 01知识脑图·核心脉络搭建——梳理专题框架，搭建知识体系 02考点深研·知能分层突破——深挖高频考点，分层突破重难点 ▶基础梳理·自主夯基 ▶重难突破·考向精练 考点一 原子结构与波粒二象性►考向一 黑体辐射 考向二 能量子 考向三 光电效应 考向四 氢原子光谱 考向五 玻尔理论 考向六 波粒二象性 考点二 原子核►考向一 原子核的组成 考向二 放射性元素的衰变 考向三 核力与结合能 考向四 质量亏损与核能 考向五 基本粒子 核心考点 光电效应的理解 03素养进阶·答题技法突破——提炼解题范式，提升答题素养 ▶攻坚指南·重难突破 【重难突破01】光电效应的图像问题 【重难突破02】原子核衰变的类型判断和次数计算 ▶易错剖析·避坑攻略 【易混易错01】半衰期的理解、计算和应用 【易混易错02】核反应的判断、方程与应用 ▶技法提炼·审题点拨 【方法技巧01】氢原子能级跃迁与数学思想的结合 【方法技巧02】近代物理学史——相关粒子的发现和实验 知识脑图·核心脉络搭建 考点深研·知能分层突破 基础梳理・自主夯基——核心概念 ▶知识点一 黑体辐射 1. 热辐射：一切物体都在辐射 ，这种辐射与物体的 有关，所以叫热辐射。其特点是：热辐射强度按波长的分布情况随物体温度的不同而有所不同。 2. 黑体：某种物体能够 入射的各种波长的电磁波而不发生 ，这种物体就是绝对黑体，简称黑体。 3. 黑体辐射：黑体虽然不 电磁波，却可以 辐射电磁波。。 ▶知识点二 原子核的组成 1. 原子核的组成：原子核是由 组成的，原子核的电荷数等于核内的质子数。 2. 原子核的符号：原子核常用 表示，X为元素符号，上角标A表示核的质量数，下角标Z表示核的电荷数(原子序数)，如下图所示。 ▶知识点三 光电效应 （1）光电效应：照射到金属表面的光，能使金属中的电子从表面逸出。这个现象称为光电效应，这种电子常称为光电子。 （2）逸出功：要使电子脱离某种金属，需要外界对它做功，做功的最小值叫作这种金属的逸出功，用表示。不同种类的金属，其逸出功 的大小也不相同。 （3）截止频率 （4）遏止电压：使光电流减小到0的反向电压称为遏止电压。 （5）饱和光电流I：金属板飞出的光电子到达阳极，回路中便产生光电流。随着所加正向电压的增大，光电流趋于一个饱和值，这个饱和值是饱和光电流，在一定的光照条件下，饱和光电流与所加电压大小无关。 （6）最大初动能EK：电子吸收光子能量后,一部分克服阻碍作用做功,剩余部分转化为光电子的初动能,只有直接从金属表面飞出的光电子才具有最大初动能,对于确定的金属，W0是一定的,所以光电子的最大初动能只随照射光频率的增大而增大,与照射光强度无关。 重难突破・考向深研——要点提炼 考点一 原子结构与波粒二象性 ⏩考试重点提炼⏪ 考向 考试重点 一、光电效应 产生条件：入射光频率大于金属对应的极限频率，方可逸出光电子，能否发生光电效应由频率决定，与光照强度无关。 光照强度的意义：光强越大，单位时间发射的光电子数目越多，不影响单个光电子的最大初动能。 规律特点：光电子最大初动能仅随入射光频率升高而增大；光电效应瞬时发生，不存在长时间积累能量的过程。 物理结论：证明光具有粒子性；爱因斯坦提出光子说，认为光由一份份分立光子构成。 常见应用：光电管、光电计时器、光敏传感器。 二、波粒二象性 光的双重属性：干涉、衍射、偏振体现波动性；光电效应体现粒子性，即光具有波粒二象性。 物质波（德布罗意波）：实物运动粒子同样对应波动性，宏观物体波长极短，波动效应难以观测；微观粒子波动性显著。 概率波解释：微观粒子的波动并非机械振动，代表粒子出现位置的概率分布。 ⏩高频考向深研⏪ 考向一 黑体辐射 1. 热辐射：一切物体都在辐射电磁波，这种辐射与物体的温度有关，所以叫热辐射。其特点是：热辐射强度按波长的分布情况随物体温度的不同而有所不同。 2. 黑体：某种物体能够完全吸收入射的各种波长的电磁波而不发生反射，这种物体就是绝对黑体，简称黑体。 【注意】黑体是一个理想化的物理模型，看上去不一定是黑的。绝对的黑体实际上是不存在的，但可以用某装置近似地代替。如图所示，如果在一个空腔壁上开一个小孔，那么射入小孔的电磁波在空腔内表面会发生多次反射和吸收，最终不能从小孔射出，这个小孔就成了一个绝对黑体。 3. 黑体辐射：黑体虽然不反射电磁波，却可以向外辐射电磁波。。 4. 黑体辐射规律：黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与黑体的温度有关，温度一定时，黑体辐射强度随波长的分布有一个极大值，随着温度的升高各种波长的辐射强度都有增加且辐射强度的极大值向波长较短的方向移动，如下图所示。 【跟踪训练】（2026·海南·模拟预测）（多选）下列说法正确的是（　　） A．黑体能反射电磁波 B．康普顿效应揭示了光的粒子性 C．在空间站演示水球实验，是表面张力的表现 D．在熔化过程中，晶体要吸收热量，但温度保持不变，内能也保持不变 考向二 能量子 1. 定义：振动着的带电微粒的能量只能是某一最小能量值的整数倍，例如可能是或2、3……，当带电微粒辐射或吸收能量时，也是以这个最小能量值为单位一份一份地辐射或吸收的，这个不可再分的最小能量值叫做能量子。 2. 表达式：，其中是带电微粒吸收或辐射电磁波的频率，称为普朗克常量，h＝6.626 070 15×10－34 J·s。 3. 能量的量子化：在微观世界中能量不能连续变化，只能取分立值，这种现象叫做能量的量子化。 【注意】①物体在发射或接收能量的时候，只能从某一状态“飞跃”地过渡到另一状态，而不可能停留在不符合这些能量的任何一个中间状态。②在宏观尺度内研究物体的运动时我们可以认为：物体的运动是连续的，能量变化是连续的，不必考虑量子化；在研究微观粒子时必须考虑能量量子化。 【跟踪训练】（2026·海南海口·模拟预测）（多选）下列说法正确的是（     ） A．普朗克认为黑体辐射的能量是连续的 B．电子束穿过铝箔后的衍射图样说明电子具有波粒二象性 C．比结合能越大原子核越稳定 D．6G（频率高于5G）技术使用的电磁波与5G相比，粒子性更显著 考向三 光电效应 1. 几个基本概念的理解 （1）光子与光电子 光子指光在空间传播时的每一份能量，光子不带电。 光电子是金属表面受到光照射时发射出来的电子，其本质是电子。 （2）光电子的动能与光电子的最大初动能 只有金属表面的电子飞出原子核需要克服原子核的引力做功时，才具有最大初动能。 （3）光电流和饱和光电流 金属板飞出的光电子到达阳极，回路中便产生光电流。随着所加正向电压的增大，光电流趋于一个饱和值，这个饱和值是饱和光电流，在一定的光照条件下，饱和光电流与所加电压大小无关。 （4）入射光强度与光子能量 入射光强度指指单位时间内照射到金属表面单位面积上的总能量，而光子能量E＝hν。 （5）光的强度与饱和光电流 频率相同的光照射金属产生光电效应，入射光越强，饱和光电流越大，但不是简单的正比关系。 2. 光电效应现象 在光的照射下物体发射电子的现象叫光电效应。如下图所示，用弧光灯照射锌版，有电子从锌版表面飞出，使原来不带电的验电器带正电。 【注意】光电效应的实质是金属中的电子获得能量后逸出金属表面，从而使金属带上正电。 3. 光电效应的产生条件 能否发生光电效应，不取决于光的强度，而是取决于光的频率。只要照射光的频率大于该金属的极限频率，无论照射光强弱，均能发生光电效应。 4. 光电效应的规律 每种金属都有一个截止频率，入射光的频率必须大于或等于这个截止频率才能产生光电效应。 光电子的最大初动能与入射光的强度无关，只随入射光频率的增大而增大。 光电效应的发生几乎是瞬时的，一般不超过。 当入射光的频率大于截止频率时，入射光越强，饱和电流越大，逸出的光电子数越多，逸出光电子的数目与入射光的强度成正比，饱和电流的大小与入射光的强度成正比。 【跟踪训练】（2026·湖北武汉·模拟预测）如图所示，分别用红、黄、蓝、紫四种颜色的光照射光电管的电极K，电流表均有示数，调节滑动变阻器使电流表的示数恰好为0，可观察到电压表示数最大的光是（     ） A．红光 B．黄光 C．蓝光 D．紫光 考向四 氢原子光谱 1. 定义：把光用棱镜或光栅按波长(频率)展开，获得光的波长(频率)和强度分布的记录，即光谱。 2. 分类 （1）线状谱：一条条的亮线。产生条件为稀薄气体发光形成的光谱。 （2）连续谱：连在一起的光带。产生条件为炽热物体发出的白光通过温度较低的气体后，再色散形成的。 3. 特征谱线 气体中中性原子的发光光谱都是线状谱，说明原子只发出几种特定频率的光，不同原子的亮线位置不同，说明不同原子的发光频率不一样，光谱中的亮线称为原子的特征谱线。 4. 氢原子光谱的实验规律 许多情况下光是由原子内部电子的运动产生的，因此光谱是探索原子结构的一条重要途径。 巴耳末系是氢原子光谱在可见光区的谱线，其波长公式＝R(n＝3,4,5，…)，R是里德伯常量，R＝1.10×107 m－1，n为量子数，此公式称为巴耳末公式。巴耳末公式的意义：以简洁的形式反映了氢原子的线状光谱的特征。 氢光谱在红外和紫外光区的其他谱线也都满足与巴耳末公式类似的关系式。 【跟踪训练】（2026·安徽淮南·模拟预测）氢原子光谱中的、、、均属于巴尔末系，它们是氢原子从的能级向能级跃迁所产生的光谱中波长最长的4条谱线，对应的波长如图所示。下列说法正确的是（    ） A．4条谱线中对应的光子频率最大 B．是从能级向能级跃迁产生的 C．对应的光子能量大于对应的光子能量 D．对应的光子动量大于对应的光子动量 考向五 玻尔理论 1. 玻尔理论的几个重要概念： ①能级：在玻尔理论中，原子各个状态的能量值。 ②基态：原子能量最低的状态。 ③激发态：在原子能量状态中除基态之外的其他能量较高的状态。 ④量子数：原子的状态是不连续的，用于表示原子状态的正整数。 ⑤氢原子的能级公式：En＝E1 （n＝1，2，3，…），其中E1为基态能量，其数值为E1＝－13.6 eV。 ⑥氢原子的半径公式：rn＝n2r1 （n＝1，2，3，…），其中r1为基态半径，又称玻尔半径，其数值为r1＝0.53×10－10 m。 2. .玻尔原子模型的三条假设 （1）轨道量子化：轨道半径只能够是一些不连续的、某些分立的数值。 （2）能量量子化 ①电子在可能轨道上运动时，尽管是变速运动，但它并不释放能量，原子是稳定的，这样的状态也称之为定态。 ②由于原子的可能状态（定态）是不连续的，具有的能量也是不连续的。这样的能量值，称为能级，能量最低的状态称为基态，其他的状态叫作激发态。 （3）频率条件 原子从一种定态（设能量为）跃迁到另一种定态（设能量为）时，它辐射（或吸收）一定频率的光子，光子的能量由这两种定态的能量差决定。 3. 玻尔理论对氢光谱的解析 解释巴耳末公式：巴耳末公式中的正整数n和2正好代表能级跃迁之前和跃迁之后所处的定态轨道的量子数n和2。 解释氢原子光谱的不连续性：原子从较高的能级向低能级跃迁时放出的光子的能量等于前后两个能级之差，由于原子的能级是分立的，所以放出的光子的能量也是分立的，因此原子的发射光谱只有一些分立的亮线。 解释不同原子具有不同的特征谱线：不同的原子具有不同的结构，能级各不相同，因此辐射(或吸收)的光子频率也不相同。 解释气体导电发光：通常情况下，原子处于基态，非常稳定，气体放电管中的原子受到高速运动的电子的撞击，有可能向上跃迁到激发态，处于激发态的原子是不稳定的，会自发地向能量较低的能级跃迁，放出光子，最终回到基态。 【跟踪训练】（2026·湖南长沙·一模）随着科学家对量子论以及核物理的深入研究，一大批新技术深刻地改变了人们的生活方式和社会形态。关于近代物理的知识，下列说法正确的是（　　） A．阴极射线的发现说明原子本身也有结构 B．光电效应说明光具有粒子性，康普顿效应说明光具有波动性 C．玻尔的原子模型不仅能够解释氢原子光谱的规律，也能解释氦原子光谱的规律 D．结合能越大，原子核中核子结合得越牢固 考向六 波粒二象性 1. 康普顿效应：在研究石墨对X射线的散射时，发现在散射的X射线中，除了与入射波长λ0相同的成分外，还有波长大于λ0的成分，这个现象称为康普顿效应。表达式为：p＝。 【注意】在康普顿效应中，当入射的光子与晶体中的电子碰撞时，要把一部分动量转移给电子，光子的动量可能变小，因此有些光子散射后波长变大。 2. 光的波粒二象性 （1）波动性：光的干涉、衍射、偏振现象证明光具有波动性。 表现：光子在空间各点出现的可能性大小可用波动规律来描述。足够能量的光在传播时，表现出波的性质。 （2）粒子性：光电效应、康普顿效应说明光具有粒子性。 表现：当光同物质发生作用时，这种作用是“一份一份”进行的，表现出粒子的性质。少量或个别光子容易显示出光的粒子性。 光既具有波动性，又具有粒子性，称为光的波粒二象性。 3. 光的波粒二象性的表现规律： （1）数量上：个别光子的作用效果往往表现为粒子性，大量光子的作用效果往往表现为波动性，光的干涉、衍射、偏振现象说明光具有波动性。 （2）频率上：频率越低波动性越显著，越容易看到光的干涉和衍射现象；频率越高粒子性越显著，贯穿本领越强，越不容易看到光的干涉和衍射现象。 （3）传播与作用上：光在传播过程中往往表现出波动性；在与物质发生作用时往往表现为粒子性。 （4）波动性与粒子性上：由光子的能量E＝hν、光子的动量表达式p＝也可以看出，光的波动性和粒子性并不矛盾，粒子性的能量和动量的计算式中都含有表示波的特征的物理量——频率ν和波长λ。 4. 物质波 概率波：光的干涉现象是大量光子的运动遵守波动规律的表现，亮条纹是光子到达概率大的地方，暗条纹是光子到达概率小的地方，因此光波又叫概率波。 物质波：任何一个运动着的物体，小到微观粒子，大到宏观物体都有一种波与它对应，其波长λ＝，p为运动物体的动量，h为普朗克常量。 【跟踪训练】（2026·四川宜宾·二模）我国预计2027年发射巡天空间望远镜（CSST），与天宫空间站共轨飞行，其设计能记录单个光子到达的时刻与能量，并利用光谱分析重构遥远星系的精细结构。关于遥远星系辐射的星光说法正确的是（　　） A．是一种纵波 B．仅具有粒子性 C．仅具有波动性 D．具有波粒二象性 考点二 原子核 ⏩考试重点提炼⏪ 考向 考试重点 一、原子结构 1. 汤姆孙枣糕模型 发现电子，证明原子可再分，提出均匀正电荷内嵌电子的结构模型，后续被实验推翻。 2. 卢瑟福 α 粒子散射实验 实验现象：多数 α 粒子直线穿过金箔，少数大角度偏转，极少数反向弹回； 结论：原子内部绝大部分空间为空，质量与正电荷集中在体积很小的原子核上，建立原子核式结构模型。 3. 玻尔氢原子理论 ①能级假说：氢原子电子只能在若干分立轨道运动，对应固定能级，能量量子化； ②跃迁规律：原子吸收光子由低能级跃迁至高能级，释放光子由高能级回落低能级；光子能量等于两个能级的能量差值； ③轨道量子化：电子轨道半径不连续； ④光谱特点：氢原子线状光谱，正是能级跃迁释放不同能量光子形成。 二、原子核组成与天然放射现象 原子核构成：质子、中子统称核子；质子数决定元素种类，中子数不同形成同位素。 三种射线辨析 α 射线：氦原子核，电离能力最强、穿透最弱； β 射线：高速电子，电离、穿透能力居中； γ 射线：高频电磁波，电离最弱、穿透能力最强。 衰变规律：α 衰变原子核质量数减少、质子数减小；β 衰变中子转化为质子，质子数改变、质量数不变；衰变过程电荷数、质量数均守恒。 半衰期：半数原子核发生衰变所用时间；半衰期仅由原子核自身性质决定，不受温度、压强、化学状态的外界因素影响。 ⏩高频考向深研⏪ 考向一 原子核的组成 1. 原子核的组成：原子核是由质子和中子组成的，原子核的电荷数等于核内的质子数。 2. 原子核的符号：原子核常用X表示，X为元素符号，上角标A表示核的质量数，下角标Z表示核的电荷数(原子序数)，如下图所示。 3. 同位素 同位素是具有相同的质子数而中子数不同的原子核，在元素周期表中处于同一位置。 原子核内的质子数决定了核外电子的数目，进而也决定了元素的化学性质。 同种元素的原子，质子数相同，核外电子数也相同，所以有相同的化学性质，但它们的中子数不同，所以它们的物理性质不同。 4. 天然放射现象 放射性元素自发地发出射线的现象，首先由贝可勒尔发现。天然放射现象的发现，说明原子核具有复杂的结构。 【跟踪训练】（2026·湖北孝感·二模）在核反应中，中子轰击一个原子核有多种可能的裂变方式，其中一种裂变方式的反应方程为，则下列叙述正确的是（　　） A．X原子核中含有54个质子 B．X原子核中含有53个中子 C．裂变时释放能量是因为亏损的质量变成了能量 D．裂变时释放能量，出现质量亏损，质量数不守恒 考向二 放射性元素的衰变 1. 三种放射线 种类 α射线 β射线 γ射线 本质 高速氦核流 高速电子流 光子流(高频电磁波) 电荷量 2e -e 0 质量 4mp, mp=1.67×10-27 kg 静止质量为零 速度 0.1c 0.99c c 在电场磁场中 偏转 与α射线偏转方向相反 不偏转 贯穿本领 最弱，用纸能挡住 较强，能穿透几毫米的铝板 最强，能穿透几厘米的铅板 对空气的 电离作用 很强 较弱 很弱 2. 原子核衰变 原子核自发地放出α粒子或β粒子，变成另一种原子核的变化称为原子核的衰变。 进行α衰变时，质量数减少4，电荷数减少2。 进行β衰变时，质量数不变，电荷数加1。 补充：α衰变和β衰变的比较 衰变类型 α衰变 β衰变 衰变过程 衰变实质 2个质子和2个中子结合成一个整体射出 1个中子转化为1个质子和1个电子 衰变规律 电荷数守恒、质量数守恒、动量守恒 【注意】γ射线经常是伴随着α衰变或β衰变同时产生的。其实质是放射性原子核在发生α衰变或β衰变的过程中，产生的新核具有过多的能量(核处于激发态)，从而辐射出光子。 补充：三种射线在电场、磁场中的偏转情况 在匀强磁场中，α射线偏转半径较大，β射线偏转半径较小，γ射线不会偏转；在匀强电场中，α射线偏离较小，β射线偏离较大，γ射线不会偏离，如下图所示。 【跟踪训练】（2026·广东深圳·模拟预测）在火星上太阳能电池板发电能力有限，因此科学家用放射性材料作为发电能源为火星车供电。中的Pu元素是,其半衰期是 年，发生衰变方程为。下列说法正确的是（　　） A．射线贯穿本领很强 B．射线电离本领很强 C．的比结合能大于的比结合能 D．10个原子核经过 年后一定还会剩下5个 考向三 核力与结合能 1. 核力 原子核中的核子之间存在一种很强的相互作用，即存在一种核力，它使得核子紧密地结合在一起，形成稳定的原子核。这种作用称为强相互作用。 2. 核力的特点 （1）强相互作用是短程力，作用范围只有约10－15m。 （2）距离增大时，强相互作用急剧减小，超过10－15m，相互作用不存在。 （3）核力具有饱和性。核子只对相邻的少数核子产生较强的引力，而不是与核内所有核子发生作用。 （4）核力具有电荷无关性。核力与核子电荷无关。 3. 结合能 原子核是核子凭借核力结合在一起构成的，要把它们分开，也需要能量，这就是原子核的结合能。 4. 比结合能 原子核的结合能与核子数之比，叫做比结合能，也叫做平均结合能。比结合能的曲线如下图所示，从图中可看出，中等大小的核的比结合能最大，轻核和重核的比结合能都比中等大小的核的比结合能要小。 【跟踪训练】（2026·湖北十堰·模拟预测）关于近代物理的知识，下列说法正确的是（    ） A．在光电效应实验中，若仅增大入射光的强度，则逸出光电子的最大初动能将随之增大 B．某放射性元素的半衰期为5天，则经过10天后，该元素的质量将减少为原来的 C．铀核裂变的一种可能核反应方程为，该反应属于人工转变 D．比结合能越大的原子核，其核子平均质量越大，原子核越稳定 考向四 质量亏损与核能 1. 质量亏损：核子结合生成原子核，所生成的原子核的质量比生成它的核子的总质量要小些，这种现象叫做质量亏损。 2. 核能：核反应中放出的能量叫核能。 3. 质能方程：，该式表明物体的能量和质量之间存在着密切的联系。 质能方程的另一个表达形式是：。以上两式中的各个物理量都必须采用国际单位。在非国际单位里，可以用1u=931.5MeV。它表示1原子质量单位的质量跟931.5MeV的能量相对应。在有关核能的计算中，一定要根据已知和题解的要求明确所使用的单位制。 补充：核能的计算方法 （1）根据质量亏损计算 ①根据爱因斯坦质能方程计算。其中的单位是千克，的单位是焦耳。 ②利用原子质量单位和电子伏特计算。 1原子质量单位相当于的能量，，其中的单位为，的单位为。 （2）利用平均结合能来计算 原子核的结合能=核子的平均结合能×核子数。 （3）利用核反应前后结合能之差来计算 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，就是该核反应所释放(或吸收)的核能。 【跟踪训练】（2026·江苏镇江·模拟预测）2023年8月24日，日本政府正式向海洋排放福岛第一核电站的核废水。核废水中的发生衰变时的核反应方程为，该反应过程中释放的核能为Q。设的结合能为，的结合能为，X的结合能为，则下列说法正确的是（     ） A．衰变过程中放出的光子是由从高能级向低能级跃迁产生的 B．的平均核子质量小于的平均核子质量 C．该核反应过程中的质量亏损可以表示为 D．该核反应过程中释放的核能 考向五 基本粒子 1、常见基本粒子及其分类 分类 参与的相互作用 发现的粒子 说明 强子 参与强相互作用 质子、中子 强子有内部结构，由“夸克”构成；强子又分为介子和重子两类 轻子 不参与强相互作用 电子、电子中微子、子、子中微子、子、子中微子 未发现内部结构 规范玻色子 传递各种相互作用 光子、中间玻色子(W和Z玻色子)、胶子 光子传递电磁相互作用，中间玻色子传递弱相互作用，胶子传递强相互作用 希格斯玻色子 希格斯玻色子是希格斯场的量子激发。 基本粒子因与希格斯场耦合而获得质量。 2012年，欧洲核子研究中心利用大型强子对撞机发现了希格斯玻色子。 夸克 1964年美国物理学家盖尔曼等人提出了夸克模型，认为强子是由夸克构成的。 夸克的种类：上夸克(u)、下夸克(d)、奇异夸克(s)、粲夸克(c)、底夸克(b)和顶夸克(t)。 夸克所带电荷：夸克所带的电荷是元电荷的＋或－。 意义：电子电荷不再是电荷的最小单元，即存在分数电荷。 【跟踪训练】（2026·浙江·二模）中微子（）与水中的发生核反应，产生中子（）和正电子（），即，该核反应间接地证实了中微子的存在。上述核反应产生的正电子与水中的电子相遇，与电子形成几乎静止的整体后，可以转变为两个光子（），即。下列说法正确的是（     ） A．中微子的质量数和电荷数都是0 B．中微子和质子、中子一样，属于强子 C．若正电子和电子的质量均为m，则产生的两个光子的总能量为mc2 D．正电子与水中的电子相遇，也可能只转变为一个光子 核心考点 光电效应的理解 1. 光电管现象分析 电压情况 内容 图例 光电管加正向电压 P右移时，参与导电的光电子数增加；P移到某一位置时，所有逸出的光电子恰好都参与了导电，光电流恰好达到最大值；P再右移时,光电流不再增大。 光电管加反向电压 P右移时，参与导电的光电子数减少；P移到某一位置时，所有逸出的光电子恰好都不参与导电，光电流恰好为0，此时光电管两端加的电压为遏止电压；P再右移时,光电流始终为0。 2. 基本概念理解： （1）光电效应：照射到金属表面的光，能使金属中的电子从表面逸出。这个现象称为光电效应，这种电子常称为光电子。 （2）逸出功：要使电子脱离某种金属，需要外界对它做功，做功的最小值叫作这种金属的逸出功，用表示。不同种类的金属，其逸出功 的大小也不相同。 （3）截止频率 （4）遏止电压：使光电流减小到0的反向电压称为遏止电压。 （5）饱和光电流I：金属板飞出的光电子到达阳极，回路中便产生光电流。随着所加正向电压的增大，光电流趋于一个饱和值，这个饱和值是饱和光电流，在一定的光照条件下，饱和光电流与所加电压大小无关。 （6）最大初动能EK：电子吸收光子能量后,一部分克服阻碍作用做功,剩余部分转化为光电子的初动能,只有直接从金属表面飞出的光电子才具有最大初动能,对于确定的金属，W0是一定的,所以光电子的最大初动能只随照射光频率的增大而增大,与照射光强度无关。 3. 光电效应的规律 每种金属都有一个截止频率，入射光的频率必须大于或等于这个截止频率才能产生光电效应。 光电子的最大初动能与入射光的强度无关，只随入射光频率的增大而增大。 光电效应的发生几乎是瞬时的，一般不超过。 当入射光的频率大于截止频率时，入射光越强，饱和电流越大，逸出的光电子数越多，逸出光电子的数目与入射光的强度成正比，饱和电流的大小与入射光的强度成正比。 4、光电效应方程：。 ①hν为光子的能量； ②W0为逸出功，即从金属表面直接飞出的光电子克服原子核引力所做的功的最小值； ③Ek为光电子的最大初动能，即发生光电效应时，金属表面上的电子吸收光子后克服原子核的引力逸出时所具有的动能的最大值。 【注意】：金属表面的电子吸收一个光子获得的能量是，这些能量的一部分用来克服金属的逸出功，剩下的表现为逸出后电子的最大初动能。 【跟踪训练】（2026·湖南长沙·三模）如图所示，足够长的光滑平行金属导轨、水平放置在垂直于导轨平面的匀强磁场中，匀强磁场的磁感应强度为，导轨的间距为，导轨两端通过定值电阻、电流表A与平行金属板、相连，平行金属板的电容为。质量为的金属棒垂直导轨以初速度水平向左运动，金属棒达到稳定状态后，一束频率为的单色光照射在极板上，光电子恰好到达极板的右侧边缘，电子的电荷量为，整个电路中其余电阻不计。下列说法正确的是（     ） A．金属棒达到稳定状态时，电流表的示数不为 B．金属棒达到稳定状态时的速度大小为 C．金属板、的遏止电压为 D．金属板的逸出功为 素养进阶·答题技法突破 攻坚指南・重难突破——解题思路 【重难突破01】光电效应的图像问题 光电效应四类图像 图像名称 图线形状 考点 大初动能Ek与入射光频率ν的关系图线 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：图线与横轴的交点 ②饱和光电流Im：电流的最大值 ③最大初动能：Ekm＝eUc 颜色不同时，光电流与电压的关系 ①遏止电压Uc1、Uc2 ②饱和光电流 ③最大初动能Ek1＝eUc1，Ek2＝eUc2 遏止电压Uc-ν的关系图线，表达式为：Uc＝ν－ ①截止频率νc：图线与横轴的交点 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：等于图线的斜率与电子电量的乘积，即h＝ke。(注：此时两极之间接反向电压) 【跟踪训练】（2026·江苏镇江·模拟预测）如图1所示，三束由氢原子发出的可见光分别由真空玻璃管的窗口射向阴极。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．调节滑动变阻器滑片一直向右滑动，毫安表的读数可能变小 B．分别射入同一双缝干涉装置时，的条纹间距比宽 C．在处产生的光电子的最小德布罗意波长大于 D．光电流大小相等时，单位时间到达阳极的光电子数目大于 【重难突破02】原子核衰变的类型判断和次数计算 1. 两种衰变类型 衰变类型 α衰变 β衰变 衰变过程 衰变实质 2个质子和2个中子结合成一个整体射出 1个中子转化为1个质子和1个电子 衰变规律 电荷数守恒、质量数守恒、动量守恒 2. 确定原子核衰变次数的方法与技巧 (1)方法：设放射性元素X经过n次α衰变和m次β衰变后，变成稳定的新元素Y，则衰变方程为： X→Y＋nHe＋me． 根据电荷数守恒和质量数守恒可列方程： A＝A′＋4n，Z＝Z′＋2n－m． 以上两式联立解得：n＝，m＝＋Z′－Z． 由此可见，确定衰变次数可归结为解一个二元一次方程组． (2)技巧：为了确定衰变次数，一般先由质量数的改变确定α衰变的次数(这是因为β衰变的次数多少对质量数没有影响)，然后根据衰变规律确定β衰变的次数。 【跟踪训练】（2026·天津·三模）2026年3月，中国散裂中子源首次成功实现镭-223等同位素的居里级量产，打破长期依赖进口的局面。已知经多次衰变最终生成稳定的，则下列说法中正确的是（　　） A．粒子穿透本领强 B．的比结合能比的大 C．经4次衰变和2次衰变成 D．衰变说明原子核内存在电子 易错剖析・避坑攻略——易错归纳 【易混易错01】半衰期的理解、计算和应用 1. 定义：放射性元素的原子核有半数发生衰变所需的时间叫半衰期。 【注意】半衰期是大量原子核衰变时的统计规律，对个别或少量原子核，无半衰期可言。 2. 常用公式：n＝N，m＝M。 式中N、M表示衰变前的放射性元素的原子数和质量，n、m表示尚未发生衰变的放射性元素的原子数和质量，t表示衰变时间，T表示半衰期． 3. 意义：表示放射性元素衰变的快慢． 4. 规律的特征：放射性元素的半衰期是稳定的，由元素的原子核内部因素决定，跟原子所处的物理状态(如压强、温度)或化学状态(如单质、化合物)无关． 5. 适用条件：半衰期是一个统计概念，是对大量的原子核衰变规律的总结． 6. 规律的用途：利用天然放射性元素的半衰期可以估测岩石、化石和文物的年代． 补充：应用半衰期公式m＝M，n＝N的三点注意： (1)半衰期公式只对大量原子核才适用，对少数原子核是不适用的． (2)明确半衰期公式中m、M的含义及二者的关系；n、N的含义及二者的关系。 (3)明确发生衰变的原子核与新产生的原子核质量之间的比例关系，每衰变一个原子核，就会产生一个新核，它们之间的质量之比等于各自原子核的质量之比。 【跟踪训练】（2026·陕西榆林·模拟预测）铋212衰变时释放高能粒子，具有短半衰期、短射程（约）和高线性能量传递特性，可精准摧毁癌细胞DNA，同时显著减少对周围健康组织的损伤。研究人员测试铋212发生衰变后的剩余质量与初始时刻的质量的比值，其随时间的变化图像如图所示，则关于图中的取值说法正确的是（     ） A． B． C． D． 【易混易错02】核反应的判断、方程与应用 衰变、人工转变、裂变和聚变，如下表所示。 类型 可控性 核反应方程典例 衰变 α衰变 自发 U→Th＋He β衰变 自发 Th→Pa＋e 人工转变 人工控制 N＋He→O＋H (卢瑟福发现质子) He＋Be→C＋n (查德威克发现中子) Al＋He→P＋n 约里奥－居里夫妇发现放射性同位素，同时发现正电子 P→Si＋e 重核裂变 容易控制 U＋n→Ba＋Kr＋3n U＋n→Xe＋Sr＋10n 轻核聚变 现阶段很难控制 H＋H→He＋n 【跟踪训练】（2026·河北石家庄·模拟预测）关于核反应，下列说法正确的是（     ） A．为核裂变的核反应方程式，这不是铀核裂变时的唯一方程式，可以有其它生成物，但释放的能量是相同的 B．属于原子核的人工转变，该核反应前后满足质量数守恒、电荷数守恒 C．为核聚变的核反应方程式，要使轻核发生聚变必须使它们的距离近到范围内，核力才能起作用 D．为原子核衰变的核反应方程，该反应释放的电子来自原子核，必须吸收能量才能发生 技法提炼・审题点拨——技巧总结 【技法点拨01】氢原子能级跃迁与数学思想的结合 只有光子能量恰好等于跃迁所需的能量时,原子才会吸收光子并跃迁到激发态，对于大于电离能的光子可被吸收，可将原子电离。 跃迁产生的谱线条数：①一群原子的核外电子向基态跃迁时发射光子的种类：或者在氢原子能级图中将氢原子跃迁的各种可能情况画出并相加；②一个原子的核外电子向基态跃迁时发射最多光子的种类：。 能级之间发生跃迁时放出(吸收)光子的频率由求得.若求波长可由公式求得。 能级之间发生跃迁时放出(吸收)的光子频率是不连续的。 【跟踪训练】（2026·河北衡水·模拟预测）玻尔氢原子电子轨道示意图如图所示，处于能级的原子向低能级跃迁，会产生三种频率为、、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．用同一装置做单缝衍射实验，三种频率为、、的光中频率为的光中央亮条纹最宽 B．若氢原子从能级跃迁至能级，辐射出光子的频率 C．频率为和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 D．频率为的光，其动能为 【技法点拨02】近代物理学史——相关粒子的发现和实验 1、最早发现的光电效应：1887年，赫兹研究电磁波实验中偶尔发现，接受电路间隙如果受到光照，更容易产生火花。 2、光电效应：证明光具有粒子性,表明光具有能量。 3、 康普顿效应：证明光具有粒子性,表明光具有动量。 4、光栅衍射(劳厄) ：证实伦琴射线就是波长为十分之几纳米的电磁波。 5、电子束衍射实验(戴维孙、G.P.汤姆孙) ：证实电子的波动性。 6、汤姆孙的气体放电管：发现电子，测量电荷量但不很准确，在汤姆孙之前有两个人已经测量出阴极射线微粒的比荷。 7、密立根油滴实验：精确测量电子电荷量，发现电荷是量子化的。 8、α粒子散射实验：占原子质量绝大部分的带正电的那部分物质集中在很小的空间范围。 9、线状光谱：说明原子只发出集中特定频率的光，发现电磁波发射或吸收的分力特性。 10、弗兰克-赫兹实验：证实原子中分立的能级的存在，证明汞原子的能量是量子化。 11、阴极射线：原子内部有结构。 12、天然放射现象：原子核内部结构信息。 13、居里夫妇：对铀和含铀的各种矿物进行深入研究。 14、质子：卢瑟福用α粒子轰击氮核，打出新粒子。 15、中子：卢瑟福预言中子的存在，查德威克证实。 16、X射线：伦琴在进行阴极射线的实验时第一次注意到放在射线管附近的氰亚铂酸钡小屏上发出微光。 17、第一次人工核反应： 18、新粒子的发现：1932年发现了正电子。1937年发现了μ子。1947年发现了K介子和π介子。20世纪60年代后发现超子。1983年在欧洲原子能研究中心(CERN)发现W及Z玻色子。 【跟踪训练】（2026·浙江宁波·二模）（多选）下列说法正确的是（　　） A．一个处于第3激发态的氢原子向低能级跃迁时，最多能辐射出3种不同频率的光子 B．卢瑟福通过粒子轰击氮核的实验发现了中子，证实了原子核由质子和中子组成 C．光电效应实验中，保持入射光的频率不变，增大入射光的强度，则遏止电压保持不变 D．变化的电流一定产生变化的磁场，变化的电场也一定产生变化的磁场 $