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1、专题五专题五 近代物理初步近代物理初步高考定位高考定位1考查内容考查内容(1)光电效应、方程、最大初动能、逸出功。光电效应、方程、最大初动能、逸出功。(2)原子结构、氢原子光谱、氢原子能级跃迁。原子结构、氢原子光谱、氢原子能级跃迁。(3)天天然然放放射射现现象象、原原子子核核的的组组成成、衰衰变变、半半衰衰期期、核反应方程、质能方程。核反应方程、质能方程。2题型、难度题型、难度高高考考对对本本专专题题的的考考查查形形式式为为选选择择题题或或填填空空题题，且且每每年必考难度中档。年必考难度中档。锁定命题方向锁定命题方向1(多多选选)在在光光电电效效应应试试验验中中，分分别别用用频频率率为为a、b
2、的的单单色色光光a、b照照射射到到同同种种金金属属上上，测测得得相相应应的的遏遏止止电电压压分分别别为为Ua和和Ub光光电电子子的的最最大大初初动动能能分分别别为为Eka和和Ekb。h为为普普朗克常量。下列朗克常量。下列说说法正确是法正确是A若若ab，则则一定有一定有UaUbB若若ab，则则一定有一定有EkaKkbC若若UaUb，则则一定有一定有EkaEkbD若若ab，则则一定有一定有haEkahbEkb解解析析由由爱爱因因斯斯坦坦光光电电效效应应方方程程EkmhW，由由动动能能定定理理可可得得：EkmeU，所所以以当当ab时时，UaUb，EkaEkb。故故A错错误误，B正正确确；若若UaUb
3、，则则一一定定有有EkaEkb，故故C正正确确；由由光光电电效效应应方方程程可可得得：金金属属的的逸逸出出功功WhaEkb，故，故D错误。错误。答案答案BC2如如图图51所所示示，我我国国自自主主研研发发制制造造的的国国际际热热核核聚聚变变核核心心部部件件在在国国际际上上率率先先通通过过权权威威机机构构认认证证，这这是是我我国国对对国国际际热热核核聚聚变变项项目目的的重重大大贡贡献献。下下列列核核反反应应方方程程中中属属于于聚变反应的是聚变反应的是图图51 答案答案A答案答案B答案答案B【必记要点必记要点】1光电效应的实验规律光电效应的实验规律(1)每每种种金金属属都都有有一一个个极极限限频频
4、率率，入入射射光光的的频频率率必必须须大大于这个极限频率才能产生光电效应。于这个极限频率才能产生光电效应。(2)光光电电子子的的最最大大初初动动能能与与入入射射光光的的强强度度无无关关，只只随随入入射光频率的增大而增大。射光频率的增大而增大。突破高频考点突破高频考点考点一光电效应考点一光电效应3由由Ek图象图象(如图如图52)可以得到的信息可以得到的信息图图52(1)极限频率：图线与极限频率：图线与轴交点的横坐标轴交点的横坐标c。(2)逸逸出出功功：图图线线与与Ek轴轴交交点点的的纵纵坐坐标标的的绝绝对对值值EW0。 (3)普朗克常量：图线的斜率普朗克常量：图线的斜率kh。 4由由IU图象图象
5、(如图如图53)可以得到的信息可以得到的信息图图53(1)遏止电压遏止电压Uc：图线与横轴的交点的绝对值。：图线与横轴的交点的绝对值。(2)饱和光电流饱和光电流Im 电流的最大值。电流的最大值。(3)最大初动能：最大初动能：EkeUc。例例1(多选多选)(2018安徽江淮十校联考安徽江淮十校联考)如图如图54所示，所示，将锌板与一验电器相连，用频率为将锌板与一验电器相连，用频率为的紫外线照射锌板，的紫外线照射锌板，去掉光源后，验电器指针保持一定偏角，下列判断中正去掉光源后，验电器指针保持一定偏角，下列判断中正确的是确的是图图54A用用一一带带负负电电(带带电电荷荷量量较较少少)的的金金属属小小
6、球球与与锌锌板板接接触触，则验电器指针偏角将减小则验电器指针偏角将减小B使使验验电电器器指指针针回回到到零零后后，改改用用强强度度更更大大的的紫紫外外线线照照射锌板，验电器指针偏角将比原来大射锌板，验电器指针偏角将比原来大C使使验验电电器器指指针针回回到到零零后后，改改用用红红外外线线照照射射锌锌板板，只只要强度足够大，验电器指针也会偏转要强度足够大，验电器指针也会偏转D若若用用频频率率为为的的紫紫外外线线照照射射锌锌板板，产产生生的的光光电电子子最最大大初初动动能能为为Ek，则则改改以以频频率率为为2的的紫紫外外线线照照射射，光光电电子子的最大初动能为的最大初动能为2Ek审题探究审题探究(1
7、)验电器与锌板所带电荷的电性相同。验电器与锌板所带电荷的电性相同。(2)光光电电子子的的最最大大初初动动能能随随入入射射光光频频率率的的增增大大而而增增大大，但并非成正比。但并非成正比。解解析析用用紫紫外外线线照照射射锌锌板板，锌锌板板产产生生光光电电效效应应，光光电电子子射射出出后后，锌锌板板带带正正电电，用用一一带带负负电电的的金金属属小小球球与与锌锌板板接接触触，则则验验电电器器指指针针偏偏角角将将减减小小，故故选选项项A正正确确；紫紫外外线线的的光光强强度度越越大大，单单位位时时间间从从锌锌板板发发射射的的光光电电子子数数越越多多，锌锌板板和和验验电电器器所所带带正正电电荷荷越越多多，
8、验验电电器器指指针针偏偏角角越越大大，故故选选项项B正正确确；红红外外线线的的频频率率小小于于锌锌板板极极限限频频率率，无无论论红红外外线线光光强强多多大大，锌锌板板都都不不会会发发生生光光电电效效应应，故故选选项项C错错误误；由由爱爱因因斯斯坦坦光光电电效效应应方方程程EkhW0，Ek22hW0，则，则Ek22Ek，Ek2Ekh，故选项，故选项D错误。错误。答案答案AB【题组训练题组训练】1(光光电电效效应应产产生生的的条条件件)用用一一束束紫紫外外线线照照射射某某金金属属时时不不能能产产生生光光电电效效应应，可可能能使使该该金金属属发发生生光光电电效效应应的的措措施施是是A改用频率更小的紫
9、外线照射改用频率更小的紫外线照射B改用改用X射线照射射线照射C改用强度更大的原紫外线照射改用强度更大的原紫外线照射D延长原紫外线的照射时间延长原紫外线的照射时间解解析析某某种种金金属属能能否否发发生生光光电电效效应应取取决决于于入入射射光光的的频频率率，与与入入射射光光的的强强度度和和照照射射时时间间无无关关，不不能能发发生生光光电电效效应应，说说明明入入射射光光的的频频率率小小于于金金属属的的极极限限频频率率，所所以以要要使使金金属属发发生生光光电电效效应应，应应增增大大入入射射光光的的频频率率，X射射线线的的频频率比紫外线频率高，所以本题答案为率比紫外线频率高，所以本题答案为B。答案答案B
10、2(多多选选)(光光电电效效应应的的规规律律)现现用用某某一一光光电电管管进进行行光光电电效效应应实实验验，当当用用某某一一频频率率的的光光入入射射时时，有有光光电电流流产产生生。下列说法正确的是下列说法正确的是A保保持持入入射射光光的的频频率率不不变变，入入射射光光的的光光强强变变大大，饱饱和和光电流变大光电流变大B入射光的频率变高，饱和光电流变大入射光的频率变高，饱和光电流变大C入射光的频率变高，光电子的最大初动能变大入射光的频率变高，光电子的最大初动能变大D保保持持入入射射光光的的光光强强不不变变，不不断断减减小小入入射射光光的的频频率率，始终有光电流产生始终有光电流产生E遏遏止止电电压
11、压的的大大小小与与入入射射光光的的频频率率有有关关，与与入入射射光光的的光强无关光强无关解解析析根根据据光光电电效效应应实实验验得得出出的的结结论论：保保持持入入射射光光的的频频率率不不变变，入入射射光光的的光光强强变变大大，饱饱和和光光电电流流变变大大；故故A正正确确、B错错误误；根根据据爱爱因因斯斯坦坦光光电电效效应应方方程程得得：入入射射光光的的频频率率变变高高，光光电电子子的的最最大大初初动动能能变变大大，故故C正正确确；遏遏止止电电压压的的大大小小与与入入射射光光的的频频率率有有关关，与与入入射射光光的的光光强强无无关关，保保持持入入射射光光的的光光强强不不变变，不不断断减减小小入入
12、射射光光的的频频率率，若若低低于于截截止止频频率率，则则没没有有光光电电流流产产生生，故故D错错误误、E正正确。确。答案答案ACE3(多选多选)(光电效应方程的应用光电效应方程的应用)用如图用如图55所示的装所示的装置研究光电效应现象，所用光子能量为置研究光电效应现象，所用光子能量为2.75 eV的光照射的光照射到光电管上时发生了光电效应，电流表到光电管上时发生了光电效应，电流表G的示数不为零；的示数不为零；移动变阻器的触头移动变阻器的触头c，发现当电压表的示数大于或等于，发现当电压表的示数大于或等于1.7 V时，电流表示数为时，电流表示数为0，则下列说法正确的是，则下列说法正确的是图图55
13、A光电子的最大初动能始终为光电子的最大初动能始终为1.05 eVB开关开关S断开后，电流表断开后，电流表G中有电流流过中有电流流过C当当滑滑动动触触头头向向a端端滑滑动动时时，反反向向电电压压增增大大，电电流流增增大大D改改用用能能量量为为2.5 eV的的光光子子照照射射，移移动动变变阻阻器器的的触触头头c，电流表，电流表G中也可能有电流中也可能有电流解解析析该该装装置置所所加加的的电电压压为为反反向向电电压压，发发现现当当电电压压表表的的示示数数大大于于或或等等于于1.7 V时时，电电流流表表示示数数为为0，可可知知光光电电子子的的最最大大初初动动能能为为1.7 eV，根根据据光光电电效效应
14、应方方程程EkmhW0，得得W01.05 eV，故故选选项项A错错误误；开开关关S断断开开后后，用用光光子子能能量量为为2.75 eV的的光光照照射射到到光光电电管管上上时时发发生生了了光光电电效效应应，有有光光电电子子逸逸出出，则则有有电电流流流流过过电电流流表表，故故选选项项B正正确确；当当滑滑动动触触头头向向a端端滑滑动动时时，反反向向电电压压增增大大，则则到到达达中中心心电电极极的的电电子子的的数数目目减减少少，电电流流减减小小，故故选选项项C错错误误；改改用用能能量量为为2.5 eV的的光光子子照照射射，2.5 eV大大于于1.05 eV，仍仍然然可可以以发发生生光光电电效效应应，移
15、移动动变变阻阻器器的的触触头头c，电电流流表表G中可能有电流，故选项中可能有电流，故选项D正确。正确。答案答案BD【必记要点必记要点】1粒粒子子散散射射实实验验：绝绝大大多多数数粒粒子子穿穿过过金金箔箔后后，基基本本上上仍仍沿沿原原来来的的方方向向前前进进，但但有有少少数数粒粒子子发发生生了了大大角角度度偏偏转转，偏偏转转的的粒粒子子散散射射实实验验的的分分析析图图角角度度甚甚至至大大于于90，也就是说它们几乎被，也就是说它们几乎被“撞了回来撞了回来”，如图，如图56所示。所示。考点二原子的核式结构、玻尔理论考点二原子的核式结构、玻尔理论图图562原原子子的的核核式式结结构构模模型型：原原子子
16、中中带带正正电电部部分分的的体体积积很很小，但几乎占有全部质量，电子在正电体的外面运动。小，但几乎占有全部质量，电子在正电体的外面运动。3氢原子光谱氢原子光谱(1)光谱分类光谱分类图图575氢原子的能级图氢原子的能级图能级图如图能级图如图58所示所示图图58【题组训练题组训练】1(多多选选)(粒粒子子散散射射实实验验)如如图图59所所示示为为卢卢瑟瑟福福和和他他的的同同事事们们做做粒粒子子散散射射实实验验装装置置的的示示意意图图，荧荧光光屏屏和和显显微微镜镜一一起起分分别别放放在在图图中中的的A、B、C、D四四个个位位置置时时观观察察到的现象，下述说法中正确的是到的现象，下述说法中正确的是图图
17、59A放放在在A位位置置时时，相相同同时时间间内内观观察察到到屏屏上上的的闪闪光光次次数数最多最多B放放在在B位位置置时时，相相同同时时间间内内观观察察到到屏屏上上的的闪闪光光次次数数只比只比A位置时稍少些位置时稍少些C放在放在C、D位置时，屏上观察不到闪光位置时，屏上观察不到闪光D放放在在D位位置置时时，屏屏上上仍仍能能观观察察到到一一些些闪闪光光，但但次次数数极少极少答案答案AD2氢氢原原子子从从能能级级m跃跃迁迁到到能能级级n时时辐辐射射红红光光的的频频率率为为1，从从能能级级n跃跃迁迁到到能能级级k时时吸吸收收紫紫光光的的频频率率为为2，已已知知普普朗克常量为朗克常量为h，若氢原子从能
18、级，若氢原子从能级k跃迁到能级跃迁到能级m，则，则A吸收光子的能量为吸收光子的能量为h1h2B辐射光子的能量为辐射光子的能量为h1h2C吸收光子的能量为吸收光子的能量为h2h1D辐射光子的能量为辐射光子的能量为h2h1解解析析由由题题意意可可知知：EmEnh1，EkEnh2。因因为为紫紫光光的的频频率率大大于于红红光光的的频频率率，所所以以21，即即k能能级级的的能能量量大大于于m能能级级的的能能量量，氢氢原原子子从从能能级级k跃跃迁迁到到能能级级m时时向向外外辐辐射射能能量量，其其值值为为EkEmh2h1，故故只只有有D项项正正确。确。答案答案D3(多选多选)(2018山东山东)氢原子能级如
19、图氢原子能级如图510，当氢原子，当氢原子从从n3跃迁到跃迁到n2的能级时，辐射光的波长为的能级时，辐射光的波长为656 nm。以下判断正确的是以下判断正确的是图图510A氢氢原原子子从从n2跃跃迁迁到到n1的的能能级级时时，辐辐射射光光的的波波长大于长大于656 nmB用用波波长长为为325 nm的的光光照照射射，可可使使氢氢原原子子从从n1跃跃迁到迁到n2的能级的能级C一一群群处处于于n3能能级级上上的的氢氢原原子子向向低低能能级级跃跃迁迁时时最最多产生多产生3种谱线种谱线D用用波波长长为为633 nm的的光光照照射射，不不能能使使氢氢原原子子从从n2跃迁到跃迁到n3的能级的能级解解析析能
20、能级级间间跃跃迁迁辐辐射射的的光光子子能能量量等等于于两两能能级级间间的的能能级级差差，能能级级差差越越大大，辐辐射射的的光光子子频频率率越越大大，波波长长越越小小，A错错误误；由由EmEnh可可知知，B错错误误，D正正确确；根根据据C3可知，辐射的光子频率最多有可知，辐射的光子频率最多有3种，种，C正确。正确。答案答案CD4(多选多选)(氢原子的能级跃迁氢原子的能级跃迁)如图如图511所示，为氢原所示，为氢原子的能级图，现有大量处于子的能级图，现有大量处于n3激发态的氢原子向低能激发态的氢原子向低能级跃迁。下列说法正确的是级跃迁。下列说法正确的是图图511A这些氢原子总共可辐射出三种不同频率
21、的光这些氢原子总共可辐射出三种不同频率的光B氢原子由氢原子由n3跃迁到跃迁到n2产生的光频率最大产生的光频率最大C这这些些氢氢原原子子跃跃迁迁时时辐辐射射出出光光子子能能量量的的最最大大值值为为10.2 eVD氢氢原原子子由由n3跃跃迁迁到到n1产产生生的的光光照照射射逸逸出出功功为为6.34 eV的金属铂能发生光电效应的金属铂能发生光电效应E氢原子由氢原子由n3跃迁到跃迁到n1产生的光波长最短产生的光波长最短解解析析大大量量处处于于n3激激发发态态的的氢氢原原子子向向低低能能级级跃跃迁迁，总总共共可可辐辐射射出出三三种种不不同同频频率率的的光光，氢氢原原子子由由n3跃跃迁迁到到n2产产生生的
22、的光光频频率率最最小小，跃跃迁迁到到n1产产生生的的光光频频率率最最大大，波波长长最最短短，选选项项A、E正正确确，B错错误误；当当从从n3能能级级跃跃迁迁到到n1能能级级时时辐辐射射出出光光子子能能量量最最大大，这这些些氢氢原原子子跃跃迁迁时时辐辐射射出出光光子子能能量量的的最最大大值值为为(1.51 eV)(13.6 eV)12.09 eV，照照射射逸逸出出功功为为6.34 eV的的金金属属铂铂能能发发生生光光电电效效应，选项应，选项C错误、错误、D正确。正确。答案答案ADE考点三原子核的衰变、核反应方程考点三原子核的衰变、核反应方程2半衰期半衰期(1)定定义义：放放射射性性元元素素的的原
23、原子子核核有有半半数数发发生生衰衰变变所所需需的的时间。时间。(2)影影响响因因素素：放放射射性性元元素素衰衰变变的的快快慢慢是是由由核核内内部部自自身身的的因因素素决决定定的的，跟跟原原子子所所处处的的化化学学状状态态和和外外部部条条件件没没有有关系。关系。解解析析A项项属属于于原原子子核核的的人人工工转转变变，B项项属属于于衰衰变变，C项属于聚变反应，项属于聚变反应，D项属于项属于衰变。衰变。答案答案B答案答案ABE 解解析析设设X的的质质子子数数为为m，质质量量数数为为n，则则有有42m6,9412n，所所以以m0，n1，即即X为为中中子子，故故A、B、C错误，错误，D正确。正确。答案答
24、案D4(核反应方程的书写与反应类型的判断核反应方程的书写与反应类型的判断)在下列描述在下列描述核过程的方程中，属于核过程的方程中，属于衰变的是衰变的是_，属于，属于衰变衰变的是的是_，属于裂变的是，属于裂变的是_，属于聚变的是，属于聚变的是_。(填正确答案标号填正确答案标号)解解析析衰衰变变是是原原子子核核自自发发地地放放射射出出粒粒子子的的核核衰衰变变过过程程，选选C；衰衰变变是是原原子子核核自自发发地地放放射射出出粒粒子子的的核核衰衰变变过程，选过程，选A、B；重核裂变选；重核裂变选E；轻核聚变选；轻核聚变选F。答案答案CABEF【必记要点必记要点】核能的理解与计算核能的理解与计算1比结合
25、能越大，原子核结合的越牢固。比结合能越大，原子核结合的越牢固。2到到目目前前为为止止，核核能能发发电电还还只只停停留留在在利利用用裂裂变变核核能能发发电。电。考点四核能考点四核能答案答案(1)4090(2)8.11013 JA质质量量亏亏损损为为m(235.043 91.008 789.907 7135.907 2)uB质质量量亏亏损损为为m(235.043 91.008 789.907 7135.907 2101.008 7)uC释释放放的的总总能能量量为为E(235.043 91.008 789.907 7135.907 2101.008 7)(3108)2 JD释释放放的的总总能能量量为
26、为E(235.043 91.008 789.907 7135.907 2101.008 7)931.5 MeV解解析析计计算算亏亏损损质质量量时时要要用用反反应应前前的的总总质质量量减减去去反反应应后后的的总总质质量量，二二者者之之差差可可用用u或或kg作作单单位位，故故A错错，B对对；质质量量单单位位为为u时时，可可直直接接用用“1 u的的亏亏损损放放出出能能量量931.5 MeV”计计算算总总能能量量，故故D对对；当当质质量量单单位位为为kg时时，直直接接乘以乘以(3.0108)2，总能量单位才是，总能量单位才是J，故，故C错。错。答案答案BD2(多多选选)(结结合合能能)如如图图512所
27、所示示是是原原子子核核的的核核子子平平均均质量与原子序数质量与原子序数Z的关系图象，下列说法中正确的是的关系图象，下列说法中正确的是图图512A若若原原子子核核D和和E结结合合成成F，结结合合过过程程一一定定会会吸吸收收核核能能B若原子核若原子核D和和E结合成结合成F，结合过程一定会释放核能，结合过程一定会释放核能C若原子核若原子核A分裂成分裂成B和和C，分裂过程一定会吸收核能，分裂过程一定会吸收核能D在在核核反反应应堆堆的的铀铀棒棒之之间间插插入入镉镉棒棒是是为为了了控控制制核核反反应应速度速度解解析析原原子子核核D和和E结结合合成成F，有有质质量量亏亏损损，根根据据爱爱因因斯斯坦坦质质能能方方程程，有有能能量量释释放放，故故选选项项A错错误误，B正正确确；若若原原子子核核A分分裂裂成成B和和C，也也有有质质量量亏亏损损，根根据据爱爱因因斯斯坦坦质质能能方方程程，有有能能量量释释放放，故故选选项项C错错误误；在在核核反反应应堆堆的的铀铀棒棒之之间间插插入入镉镉棒棒，用用镉镉棒棒来来吸吸收收中中子子控控制制核核反反应应速速度度，选项选项D正确。正确。答案答案BD答案答案BD
