2020版高考物理二轮复习 第1部分 专题5 近代物理初步课件

第一部分专题整合突破专题五近代物理初步[高考统计·定方向](教师授课资源)考点考向五年考情汇总考向1.光电效应及其方程2018·全国卷ⅡT172017·全国卷ⅢT192016·全国卷ⅠT35(1)考向2.波粒二象性2015·全国卷ⅡT35(1)1.光电效应和氢原子能级考向3.氢原子能级结构及跃迁2019·全国卷ⅠT14考向1.原子核的衰变及半衰期2017·全国卷ⅡT152.核反应方程与核能的计算考向2.核反应方程与核能的计算2019·全国卷ⅡT152018·全国卷ⅢT142017·全国卷ⅠT172016·全国卷ⅢT35(1)2016·全国卷ⅡT35(1)考点一光电效应和氢原子能级(5年5考)❶近几年高考对本考点的考查以选择形式为主，命题点主要集中在光电效应的现象分析，光电效应规律及光电效应方程的应用，能级跃迁的分析与计算，难度较小。❷预计2020年仍会以基本现象和规律的理解、原子结构、能级跃迁、光电效应方程应用及图象问题为命题重点。1．(2018·全国卷Ⅱ·T17)用波长为300nm的光照射锌板，电子逸出锌板表面的最大初动能为1.28×10－19J。已知普朗克常量为6.63×10－34J·s，真空中的光速为3.00×108m·s－1。能使锌产生光电效应的单色光的最低频率约为()A．1×1014HzB．8×1014HzC．2×1015HzD．8×1015HzB[根据爱因斯坦光电效应方程Ek＝hν－W0＝hcλ－hν0，代入数据解得ν0≈8×1014Hz，B正确。]2．(2019·全国卷Ⅰ·T14)氢原子能级示意图如图所示。光子能量在1.63eV～3.10eV的光为可见光。要使处于基态(n＝1)的氢原子被激发后可辐射出可见光光子，最少应给氢原子提供的能量为()A．12.09eVB．10.20eVC．1.89eVD．1.51eVA[因为可见光光子的能量范围是1.63eV～3.10eV，所以氢原子至少要被激发到n＝3能级，要给氢原子提供的能量最少为E＝(－1.51＋13.60)eV＝12.09eV，即选项A正确。]3．(多选)(2017·全国卷Ⅲ·T19)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Ua＜UbB．若νaνb，则一定有Eka＞EkbC．若Ua＜Ub，则一定有Eka＜EkbD．若νaνb，则一定有hνa－Eka＞hνb－Ekb[题眼点拨]①“同种金属”说明逸出功相同；②“遏止电压为Ua和Ub、最大初动能分别为Eka和Ekb”说明Uae＝Eka，Ube＝Ekb。BC[光电效应中遏止电压与最大初动能之间的关系为eU＝Ek，根据光电效应方程可知Ek＝hν－W0，若νa＞νb，则Eka＞Ekb，Ua＞Ub，选项A错误，选项B正确；若Ua＜Ub，则Eka＜Ekb，选项C正确；由光电效应方程可得W0＝hν－Ek，则hνa－Eka＝hνb－Ekb，选项D错误。]1．两条主线(1)光强大→光子数目多→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。2．三个关系式(1)爱因斯坦光电效应方程：Ek＝hν－W0(如上T1)。(2)最大初动能与遏止电压的关系：Ek＝eU0(如上T3)。(3)逸出功与极限频率的关系：W0＝hν0。3．光电效应的三类图象最大初动能(Ek)与入射光频率(ν)的关系图线W0＝|－E|＝E图线斜率k＝hEkm＝eUc光电流与光的颜色、强度和电压关系图线遏止电压Uc与入射光频率ν的关系图线h＝ke4.光的波粒二象性(1)大量光子易显示出波动性，而少量光子易显示出粒子性；(2)波长长(频率低)的光波动性强，而波长短(频率高)的光粒子性强；(3)光子说并未否定波动说，E＝hν＝hcλ中，ν和λ就是波的概念。5．原子能级跃迁的三个关键问题(1)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，即ΔE＝hν＝|E初－E末|。(2)原子电离时，所吸收的能量可以大于或等于某一级能量的绝对值。(3)一群氢原子和一个氢原子不同。只有大量的处于n能级上的氢原子，发射光子的种类才有：N＝C2n＝nn－12。考向1光电效应及其方程1．采用图甲所示的装置研究光电效应现象，电流表和电压表不测量时指针均指在表盘在正中间。分别用a、b、c三束横截面积相同的单色光照光电管的阴极K，得到光电管两端的电压与相应的光电流的关系如图乙所示。下列说法正确的是()甲乙A．测量遏止电压时开关S应扳向1B．a光的光子能量比b光的小C．a光照射时光电子的最大初动能比c光照射的大D．c光的强度比a光的大B[当光电流减小到零时，光电管两端所加的电压即为遏止电压，测量遏止电压时光电子在阴、阳两极之间做减速运动，阳极A电势较低，开关S应扳向2，选项A错误；根据动能定理有－eUc＝0－Ek，结合爱因斯坦光电效应方程Ek＝hν－W0，得ν＝eUc＋W0h，则知遏止电压Uc越大，入射光的频率越高，由题图乙知，a、c光的频率相等，对应光电子的最大初动能相等，而b光的频率最高，故b光光子的能量最大，选项B项正确，选项C错误；入射光a的饱和电流比入射光c的大，所以a光的强度比c光的大，选项D错误。]2．(2019·武汉市高三调研)用频率为ν的紫外线分别照射甲、乙两块金属，均可发生光电效应，此时金属甲的遏止电压为U，金属乙的遏止电压为32U。若金属甲的截止频率为ν甲＝23ν，金属乙的截止频率为ν乙，则ν甲∶ν乙为()A．2∶3B．3∶4C．4∶3D．3∶2C[设金属甲的逸出功为W甲，逸出的光电子的最大初动能为Ek甲，金属乙的逸出功为W乙，逸出的光电子的最大初动能为Ek乙，由爱因斯坦光电效应方程，对金属甲，Ek甲＝hν－W甲，而Ek甲＝eU，W甲＝hν甲，ν甲＝23ν；对金属乙，Ek乙＝hν－W乙，而Ek乙＝32eU，W乙＝hν乙，联立解得ν甲∶ν乙＝4∶3，选项C正确。]考向2光的波粒二象性3．(多选)关于物质的波粒二象性，下列说法正确的是()A．光的波长越短，光子的能量越大，光的粒子性越明显B．不仅光子具有波粒二象性，一切运动的微粒都具有波粒二象性C．光电效应现象揭示了光的粒子性D．实物的运动有特定的轨道，所以实物不具有波粒二象性ABC[根据ν＝cλ可知光的波长越短，则频率越大，据E＝hν可知光能量越大，A正确；波粒二象性是微观世界特有的规律，一切运动的微粒都具有波粒二象性，B正确；光电效应现象说明光具有粒子性，C正确；由德布罗意理论知，宏观物体的德布罗意波的波长太小，实际很难观察到波动性，但仍具有波粒二象性，D错误。]4．(2019·长沙七校联考)科学家在对阴极射线的研究中发现了电子，使人们对微观世界的认识进入了一个新的时代，电子的发现是19世纪末物理学史上的三大发现之一。在X射线管中，阴极发射的电子被加速后打到阳极(不计电子的初速度)，会产生包括X光在内的各种能量的光子，其中光子能量的最大值等于电子的动能。已知阳极与阴极之间的电势差U、普朗克常量h、元电荷e和光速c，则可知该X射线管发出的X光的()A．最短波长为ceUhB．最长波长为hceUC．最小频率为eUhD．最大频率为eUhD[由题意知，光子能量的最大值等于电子的动能，由动能定理知，电子在加速电场中被加速后获得的动能为eU，故hνmax＝eU，可得X光的最大频率νmax＝eUh，再由λ＝cν可得最短波长λmin＝cνmax＝cheU，故ABC错误，D正确。]考向3氢原子能级结构及跃迁5.如图为氢原子能级图，氢原子处于n＝3能级上，可见光的能量范围为1.62～3.11eV，则下列说法正确的是()A．一个处于n＝3能级上的氢原子向低能级跃迁时，最多产生3种谱线B．氢原子从n＝3能级向n＝2能级跃迁过程中发出的光为可见光C．氢原子从n＝3能级向n＝1能级跃迁过程中发出光的波长最长D．用能量为0.70eV的光子轰击该氢原子，可以使氢原子受激发而跃迁到n＝4能级上B[一个处于n＝3能级上的氢原子向低能级跃迁时，最多产生(3－1)种＝2种谱线，选项A错误；氢原子从n＝3能级跃迁到n＝2能级发出的光子的能量差为1.89eV，属于可见光，选项B正确；氢原子从n＝3能级向n＝1能级跃迁过程中能量差最大，发出的光子的频率最大，波长最短，选项C错误；用光子轰击该氢原子使氢原子受激发而跃迁的能量必须等于两能级的能量差，n＝3和n＝4两能级的能量差为0.66eV，选项D错误。]6．(易错题)(多选)图示为氢原子能级图以及氢原子从n＝3、4、5、6能级跃迁到n＝2能级时辐射的四条光谱线，已知氢原子从n＝3能级跃迁到n＝2能级时辐射光子的波长为656nm，下列叙述正确的有()A．四条谱线中频率最大的是HδB．用633nm的光照射能使氢原子从n＝2能级跃迁到n＝3能级C．一群处于n＝3能级上的氢原子向低能级跃迁时，最多产生3种谱线D．如果用能量为10.3eV的电子轰击，可以使基态的氢原子受激发ACD[频率最大的光子对应的能量最大，即跃迁时能量差最大，故氢原子从n＝6能级跃迁到n＝2能级时辐射光子的频率最大，选项A正确；在氢原子跃迁过程中，吸收光子的能量应刚好等于两能级的能量差，波长为633nm的光子能量E＝hcλ＝1.96eV，大于n＝2能级与n＝3能级之间的能量差，选项B错误；一群处于n＝3能级上的氢原子向低能级跃迁时，可以是3→2、2→1或者是3→1，即有三种频率不同的谱线，选项C正确；如果用10.3eV的电子轰击，基态氢原子吸收部分能量而受激发，选项D正确。]易错点评：①本题的易错之处在于不会应用氢原子能级和玻尔理论解释问题。②原子吸收光子的能量和实物粒子能量的方式不相同。考点二核反应方程及核能的计算(5年6考)❶分析近五年的高考试题可以看出：全国卷每年都有该考点的命题，都以选择题的形式出现，难度较小。考查内容集中在对原子核衰变的理解，核反应方程书写及核能的计算。❷预计2020年还会延续前几年的形式，还应加强对半衰期及三种射线特性的训练。1．(2018·全国卷Ⅲ·T14)1934年，约里奥­居里夫妇用α粒子轰击铝核2713Al，产生了第一个人工放射性核素X：α＋2713Al→n＋X。X的原子序数和质量数分别为()A．15和28B．15和30C．16和30D．17和31B[据α粒子和中子的质量数和电荷数写出核反应方程：42He＋2713Al→10n＋AZX，结合质量数守恒和电荷数守恒得，A＝4＋27－1＝30，Z＝2＋13－0＝15，原子序数等于核电荷数，故B正确。]2．(2019·全国卷Ⅱ·T15)太阳内部核反应的主要模式之一是质子－质子循环，循环的结果可表示为411H→42He＋201e＋2ν已知11H和42He的质量分别为mp＝1.0078u和mα＝4.0026u，1u＝931MeV/c2，c为光速。在4个11H转变为1个42He的过程中，释放的能量约为()A．8MeVB．16MeVC．26MeVD．52MeVC[核反应质量亏损Δm＝4×1.0078u－4.0026u＝0.0286u，释放的能量ΔE＝0.0286×931MeV＝26.6MeV，选项C正确。]3．(2017·全国卷Ⅰ·T17)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：21H＋21H→32He＋10n。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．0.93MeVB[在核反应方程21H＋21H→32He＋10n中，反应前物质的质量m1＝2×2.0136u＝4.0272u，反应后物质的质量m2＝3.0150u＋1.0087u＝4.0237u，质量亏损Δm＝m1－m2＝0.0035u。则氘核聚变释放的核能为E＝931×0.0035MeV≈3.3MeV，选项B正确。]4．(2