近代物理学(近三年高考题)

【2018年高考考点定位】作为选择题和填空题，本考点的涉及面广，选项可能涉及近代物理学史，波尔模型，光电效应和原子核结构，而填空题可能涉及衰变、核反应方程的书写、光电效应的极限频率和最大初动能等，既是备考的重点也是命题的热门选项。【考点pk】名师考点透析考点一、波粒二象性【名师点睛】1.量子论：①普朗克认为物质的辐射能量并不是无限可分的，其最小的、不可分的能量单元即“能量子”或称“量子”，也就是说组成能量的单元是量子。每一份电磁波的能量h②物质的辐射能量不是连续的，而是以量子的整数倍跳跃式变化的○31905年，爱因斯坦奖量子概念推广到光的传播中，提出了光量子论。。即：h.其中是电磁波的频率，h为普朗克恒量：h=6.63×10－34sJ2.黑体和黑体辐射：○1任何物体在任何温度下都要发射各种波长的电磁波，并且其辐射能量的大小及辐射能量按波长的分布都与温度有关。○2随着温度的升高，黑体的辐射强度都有增加；○3随着温度的升高，辐射强度的极大值向波长较短方向移动。3.光电效应：在光的照射下，金属中的电子从表面逸出，发射出来的电子就叫光电子，①任何一种金属都有一个极限频率，入射光的频率必须大于这个极限频率才能发生光电效应，低于极限频率的光不能发生光电效应。②光电子的最大初动能与入射光的强度无关，光随入射光频率的增大而增大。③大于极限频率的光照射金属时，光电流强度（反映单位时间发射出的光电子数的多少），与入射光强度成正比。④金属受到光照，光电子的发射一般不超过10－9秒。波动说认为：光的能量即光的强度是由光波的振幅决定的与光的频率无关。所以波动说对解释上述实验规律中的①②④条都遇到困难考点二、原子结构1.汤姆生原子结构模型：1897年英国物理学家汤姆生发现了电子，从而打破了原子不可再分的观念，揭示出原子也有复杂的结构。汤姆生的原子模型：1903年汤姆生设想原子是一个带电小球，它的正电荷均匀分布在整个球体内，而带负电的电子镶嵌在正电荷中。2.原子核式结构模型：实验结构图如下，实验现象：a.绝大多数粒子穿过金箔后，仍沿原来方向运动，不发生偏转。b.有少数粒子发生较大角度的偏转c.有极少数粒子的偏转角超过了90°，有的几乎达到180°，即被反向弹回。结论否定了汤姆生原子结构模型，提出核式结构模型即在原子中心存在一个很小的核，称为原子核，原子核集中了原子所有正电荷和几乎全部的质量，带负电荷的电子在核外空间绕核旋转。3.波尔的原子机构模型：○1原子核式结构模型与经典电磁理论的矛盾（两方面）a电子绕核作圆周运动是加速运动，按照经典理论，加速运动的电荷，要不断地向周围发射电磁波，电子的能量就要不断减少，最后电子要落到原子核上，这与原子通常是稳定的事实相矛盾。b电子绕核旋转时辐射电磁波的频率应等于电子绕核旋转的频率，随着旋转轨道的连续变小，电子辐射的电磁波的频率也应是连续变化，因此按照这种推理原子光谱应是连续光谱，这种原子光谱是线状光谱事实相矛盾。上述两个矛盾说明，经典电磁理论已不适用原子系统，玻尔从光谱学成就得到启发，利用普朗克的能量量了化的概念，提了三个假设：①定态假设：原子只能处于一系列不连续的能量状态中，在这些状态中原子是稳定的，电子虽然做加速运动，但并不向外在辐射能量，这些状态叫定态。②跃迁假设：原子从一个定态（设能量为Em）跃迁到另一定态（设能量为En）时，它辐射成吸收一定频率的光子，光子的能量由这两个定态的能量差决定，即hv=Em－En③轨道量子化假设，原子的不同能量状态，跟电子不同的运行轨道相对应。原子的能量不连续因而电子可能轨道的分布也是不连续的。总结：○1能级：各个状态的能量值○2基态即能量值最低的状态，距离原子核最近的运行轨道。○3氢原子能级公式121nEEn考点三、原子核结构1.天然放射现象：1896年法国物理学，贝克勒耳发现放射现象。从而揭示出原子核也有复杂的结构。放射性射线的成分有三种射线种类射线组成性质电离作用贯穿能力射线氦核组成的粒子流很强很弱射线高速电子流较强较强射线高频光子很弱很强2.原子核衰变和半衰期：衰变过程中电荷数和质量数守恒。衰变类型衰变方程衰变规律衰变HeYXMZMZ4242新核42质量数减少电荷数减少衰变eYXMZMZ011新核质量数不变电荷数增加衰变的实质：eHn011110，辐射伴随着衰变和衰变产生半衰期：放射性元素的原子核的半数发生衰变所需要的时间，称该元素的半衰期。放射性元素衰变的快慢是由核内部自身因素决定的，跟原子所处的化学状态和外部条件没有关系。3.1934年，约里奥—居里夫妇发现经过α粒子轰击的铝片中含有放射性磷P3015，即：nPAlHe1030152713424．核反应方程：⑴卢瑟福用α粒子轰击氦核打出质子：HOHeN1117842147⑵贝克勒耳和居里夫人发现天然放射现象：α衰变：HeThU422349023892β衰变：ePaTh012349123490⑶查德威克用α粒子轰击铍核打出中子：nCHeBe101264294⑷居里夫人发现正电子：eSiPnPHeAl0130143015103015422713⑸轻核聚变：HHn211110⑹重核裂变：nKrBanUSrnXenU1089361445610235929038101365410235923105.重核裂变核聚变Ⅰ释放核能的途径——裂变和聚变⑴裂变反应：①裂变：重核在一定条件下转变成两个中等质量的核的反应，叫做原子核的裂变反应。例如：nKrBanU1089361445610235923②链式反应：在裂变反应用产生的中子，再被其他铀核浮获使反应继续下去。链式反应的条件：临界体积，极高的温度.③U23592裂变时平均每个核子放能约200Mev能量1kgU23592全部裂变放出的能量相当于2800吨煤完全燃烧放出能量！⑵聚变反应：①聚变反应：轻的原子核聚合成较重的原子核的反应，称为聚变反应。例如：MeV6.1710423121nHeHH②一个氘核与一个氚核结合成一个氦核时（同时放出一个中子），释放出17.6MeV的能量，平均每个核子放出的能量3MeV以上。比列变反应中平均每个核子放出的能量大34倍。③聚变反应的条件；几百万摄氏度的高温。【三年高考】15、16、17年高考真题及其解析1．【2017·新课标Ⅰ卷】大科学工程“人造太阳”主要是将氘核聚变反应释放的能量用来发电。氘核聚变反应方程是22311120HHHen→。已知21H的质量为2.0136u，32He的质量为3.0150u，10n的质量为1.0087u，1u=931MeV/c2。氘核聚变反应中释放的核能约为：（）A．3.7MeVB．3.3MeVC．2.7MeVD．0.93MeV2．【2017·天津卷】我国自主研发制造的国际热核聚变核心部件在国际上率先通过权威机构认证，这是我国对国际热核聚变项目的重大贡献。下列核反应方程中属于聚变反应的是：（）A．23411120HHHenB．1441717281NHeOHC．427301213150HeAlPnD．235114489192056360UnBaKr3n3．【2017·江苏卷】（多选）原子核的比结合能曲线如图所示，根据该曲线，下列判断中正确的有：（）（A）42He核的结合能约为14MeV（B）42He核比63Li核更稳定（C）两个21H核结合成42He核时释放能量（D）23592U核中核子的平均结合能比8936Kr核中的大4．【2017·新课标Ⅲ卷】（多选）在光电效应实验中，分别用频率为νa、νb的单色光a、b照射到同种金属上，测得相应的遏止电压分别为Ua和Ub、光电子的最大初动能分别为Eka和Ekb。h为普朗克常量。下列说法正确的是：（）A．若νaνb，则一定有UaUbB．若νaνb，则一定有EkaEkbC．若UaUb，则一定有EkaEkbD．若νaνb，则一定有hνa–Ekahνb–Ekb5．【2017·北京卷】2017年年初，我国研制的“大连光源”——极紫外自由电子激光装置，发出了波长在100nm（1nm=10–9m）附近连续可调的世界上最强的极紫外激光脉冲。大连光源因其光子的能量大、密度高，可在能源利用、光刻技术、雾霾治理等领域的研究中发挥重要作用。一个处于极紫外波段的光子所具有的能量可以电离一个分子，但又不会把分子打碎。据此判断，能够电离一个分子的能量约为（取普朗克常量h=6.6×10–34J·s，真空光速c=3×108m/s）：（）A．10–21JB．10–18JC．10–15JD．10–12J1．【2016·上海卷】研究放射性元素射线性质的实验装置如图所示。两块平行放置的金属板A、B分别与电源的两极a、b连接，放射源发出的射线从其上方小孔向外射出。则：（）A．a为电源正极，到达A板的为α射线B．a为电源正极，到达A板的为β射线C．a为电源负极，到达A板的为α射线D．a为电源负极，到达A板的为β射线2．【2016·江苏卷】贝克勒尔在120年前首先发现了天然放射现象，如今原子核的放射性在众多领域中有着广泛应用．下列属于放射性衰变的是：（）A．14140671CNeB．235113995192053390U+nIY2nC．23411120H+HHe+nD．427301213150He+AlP+n3．【2016·全国新课标Ⅰ卷】（多选）现用某一光电管进行光电效应实验，当用某一频率的光入射时，有光电流产生。下列说法正确的是：（）A．保持入射光的频率不变，入射光的光强变大，饱和光电流变大B．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D．保持入射光的光强不变，不断减小入射光的频率，始终有光电流产生E．遏止电压的大小与入射光的频率有关，与入射光的光强无关4．【2016·全国新课标Ⅲ卷】（多选）一静止的铝原子核2713Al俘获一速度为71.010m/s的质子p后，变为处于激发态的硅原子核28*14Si，下列说法正确的是：（）A．核反应方程为2728*1314pAlSiB．核反应方程过程中系统动量守恒C．核反应过程中系统能量不守恒D．核反应前后核子数相等，所以生成物的质量等于反应物的质量之和E．硅原子核速度的数量级为510m/s，方向与质子初速度方向一致5．【2016·海南卷】（多选）下列说法正确的是：（）A．爱因斯坦在光的粒子性的基础上，建立了光电效应方程B．康普顿效应表明光子只具有能量，不具有动量C．玻尔的原子理论成功地解释了氢原子光谱的实验规律D．卢瑟福根据α粒子散射实验提出了原子的核式结构模型E．德布罗意指出微观粒子的动量越大，其对应的波长就越长1．【2015·上海·10】用很弱的光做单缝衍射实验，改变曝光时间，在胶片上出现的图像如图所示，该实验表明：（）A．光的本质是波B．光的本质是粒子C．光的能量在胶片上分布不均匀D．光到达胶片上不同位置的概率相同2．【2015·天津·1】物理学重视逻辑，崇尚理性，其理论总是建立在对事实观察的基础上，下列说法正确的是：（）A．天然放射现象说明原子核内部是有结构的B．电子的发现使人认识到原子具有核式结构C．粒子散射实验的重要发现是电荷时量子化的D．密立根油滴实验表明核外电子的轨道是不连续的3．【2015·江苏·12C（1）】（多选）波粒二象性时微观世界的基本特征，以下说法正确的有：（）A．光电效应现象揭示了光的粒子性B．热中子束射到晶体上产生衍射图样说明中子具有波动性C．黑体辐射的实验规律可用光的波动性解释D．动能相等的质子和电子，它们的德布罗意波也相等4．【2015·北京·14】下列核反应方程中，属于衰变的是：（）A．1441717281NHeOHB．238234492902UThHeC．23411120HHHenD．234234090911ThPae5．【2015·广东·18】（多选）科学家使用核反应获取氚，再利用氘和氚核