1、专题五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)天然放射现象、原子核的组成、衰变、半衰天然放射现象、原子核的组成、衰变、半衰期、核反应方程、质能方程。期、核反应方程、质能方程。2题型、难度题型、难度高考对本专题的考查形式为选择题或填空题，且每高考对本专题的考查形式为选择题或填空题，且每年必考难度中档。年必考难度中档。锁定命题方向锁定命题方向1(多选多选)在光电效应试验中，分别用频率为在光电效应试验中，分别用频率为a、b的的单色
2、光单色光a、b照射到同种金属上，测得相应的遏止电压分照射到同种金属上，测得相应的遏止电压分别为别为Ua和和Ub光电子的最大初动能分别为光电子的最大初动能分别为Eka和和Ekb。h为为普朗克常量。下列说法正确是普朗克常量。下列说法正确是A若若ab，则一定有，则一定有UaUbB若若ab，则一定有，则一定有EkaKkbC若若UaUb，则一定有，则一定有EkaEkbD若若ab，则一定有，则一定有haEkahbEkb解析解析由爱因斯坦光电效应方程由爱因斯坦光电效应方程EkmhW，由动，由动能定理可得：能定理可得：EkmeU，所以当，所以当ab时，时，UaUb，EkaEkb。故。故A错误，错误，B正确；若
3、正确；若UaUb，则一定有，则一定有EkaEkb，故，故C正确；由光电效应方程可得：金属的逸出功正确；由光电效应方程可得：金属的逸出功WhaEkb，故，故D错误。错误。答案答案BC2如图如图51所示，我国自主研发制造的国际热核聚所示，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于聚变反应的是图图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)每种金属都有一
4、个极限频率，入射光的频率必须每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产生光电效应。大于这个极限频率才能产生光电效应。(2)光电子的最大初动能与入射光的强度无关，只随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。入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)逸出功：图线与逸出功：图线与Ek轴交点的纵坐标的绝对值轴交点的纵坐标的绝对值EW0。(3)普朗克常量：图线的斜率普朗克常量：图
5、线的斜率kh。4由由IU图象图象(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所所示，将锌板与一验电器相连，用频率为示，将锌板与一验电器相连，用频率为的紫外线照射的紫外线照射锌板，去掉光源后，验电器指针保持一定偏角，下列判锌板，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断中正确的是图图54A用一带负电用一带负电(带电荷量较
6、少带电荷量较少)的金属小球与锌板接的金属小球与锌板接触，则验电器指针偏角将减小触，则验电器指针偏角将减小B使验电器指针回到零后，改用强度更大的紫外线使验电器指针回到零后，改用强度更大的紫外线照射锌板，验电器指针偏角将比原来大照射锌板，验电器指针偏角将比原来大C使验电器指针回到零后，改用红外线照射锌板，使验电器指针回到零后，改用红外线照射锌板，只要强度足够大，验电器指针也会偏转只要强度足够大，验电器指针也会偏转D若用频率为若用频率为的紫外线照射锌板，产生的光电子的紫外线照射锌板，产生的光电子最大初动能为最大初动能为Ek，则改以频率为，则改以频率为2的紫外线照射，光电的紫外线照射，光电子的最大初动
7、能为子的最大初动能为2Ek审题探究审题探究(1)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)光电子的最大初动能随入射光频率的增大而增光电子的最大初动能随入射光频率的增大而增大，但并非成正比。大，但并非成正比。解析解析用紫外线照射锌板，锌板产生光电效应，光用紫外线照射锌板，锌板产生光电效应，光电子射出后，锌板带正电，用一带负电的金属小球与锌电子射出后，锌板带正电，用一带负电的金属小球与锌板接触，则验电器指针偏角将减小，故选项板接触，则验电器指针偏角将减小，故选项A正确；紫正确；紫外线的光强度越大，单位时间从锌板发射的光电子数越外线的光强度越大，单位时间从锌板发射的光电子
8、数越多，锌板和验电器所带正电荷越多，验电器指针偏角越多，锌板和验电器所带正电荷越多，验电器指针偏角越大，故选项大，故选项B正确；红外线的频率小于锌板极限频率，正确；红外线的频率小于锌板极限频率，无论红外线光强多大，锌板都不会发生光电效应，故选无论红外线光强多大，锌板都不会发生光电效应，故选项项C错误；由爱因斯坦光电效应方程错误；由爱因斯坦光电效应方程EkhW0，Ek22hW0，则，则Ek22Ek，Ek2Ekh，故选项，故选项D错错误。误。答案答案AB【题组训练题组训练】1(光电效应产生的条件光电效应产生的条件)用一束紫外线照射某金属用一束紫外线照射某金属时不能产生光电效应，可能使该金属发生光电
9、效应的措时不能产生光电效应，可能使该金属发生光电效应的措施是施是A改用频率更小的紫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析解析某种金属能否发生光电效应取决于入射光的频某种金属能否发生光电效应取决于入射光的频率，与入射光的强度和照射时间无关，不能发生光电效率，与入射光的强度和照射时间无关，不能发生光电效应，说明入射光的频率小于金属的极限频率，所以要使应，说明入射光的频率小于金属的极限频率，所以要使金属发生光电效应，应增大入射光的频率，金属发生光电效应，应增大入射光的频率，X
10、射线的频射线的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B2(多选多选)(光电效应的规律光电效应的规律)现用某一光电管进行光电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。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，饱和光电流变大和光电流变大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保持入射光的光强不变，不断减
11、小入射光的频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的光强无关解析解析根据光电效应实验得出的结论：保持入射光的根据光电效应实验得出的结论：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；故频率不变，入射光的光强变大，饱和光电流变大；故A正确、正确、B错误；根据爱因斯坦光电效应方程得：入射光错误；根据爱因斯坦光电效应方程得：入射光的频率变高，光电子的最大初动能变大，故的频率变高，光电子的最大初动能变大，故C正确；遏正确；遏止电压的大小与入射光的频率有关，
12、与入射光的光强无止电压的大小与入射光的频率有关，与入射光的光强无关，保持入射光的光强不变，不断减小入射光的频率，关，保持入射光的光强不变，不断减小入射光的频率，若低于截止频率，则没有光电流产生，故若低于截止频率，则没有光电流产生，故D错误、错误、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的光照的光照射到光电管上时发生了光电效应，电流表射到光电管上时发生了光电效应，电流表G的示数不为的示数不为零；移动变阻器的触头零；移动变阻器的触头c，发现当电
13、压表的示数大于或，发现当电压表的示数大于或等于等于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 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当滑动触头向当滑动触头向a端滑动时，反向电压增大，电流端滑动时，反向电压增大，电流增大增大D改用能量为改用能量为2.5 eV的光子照射，移动变阻器的触的光子照射，移动变阻器的触头头c，电流表，电流表G中也可能有电流中也可能有电流解析解析该装置所加的电压为反向电压，发现当电压表该装置所加的电压为反向电压，发现当电压表的示数大
14、于或等于的示数大于或等于1.7 V时，电流表示数为时，电流表示数为0，可知光电，可知光电子的最大初动能为子的最大初动能为1.7 eV，根据光电效应方程，根据光电效应方程EkmhW0，得，得W01.05 eV，故选项，故选项A错误；开关错误；开关S断开后，断开后，用光子能量为用光子能量为2.75 eV的光照射到光电管上时发生了光的光照射到光电管上时发生了光电效应，有光电子逸出，则有电流流过电流表，故选项电效应，有光电子逸出，则有电流流过电流表，故选项B正确；当滑动触头向正确；当滑动触头向a端滑动时，反向电压增大，则端滑动时，反向电压增大，则到达中心电极的电子的数目减少，电流减小，故选项到达中心电
15、极的电子的数目减少，电流减小，故选项C错误；改用能量为错误；改用能量为2.5 eV的光子照射，的光子照射，2.5 eV大于大于1.05 eV，仍然可以发生光电效应，移动变阻器的触头，仍然可以发生光电效应，移动变阻器的触头c，电，电流表流表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粒子散射实验：粒子散射实验：绝大多数绝大多数粒子穿过金箔后，基粒子穿过金箔后，基本上仍沿原来的方向前进，但有少数本上仍沿原来的方向前进，但有少数粒子发生了大角粒子发生了大角度偏转，偏转的度偏转，偏转的粒子散射实验的分析图角度甚至大于粒子散射实验的分析图角度甚至大于90，也
16、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所所示。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原子的核式结构模型：原子的核式结构模型：原子中带正电部分的体积原子中带正电部分的体积很小，但几乎占有全部质量，电子在正电体的外面运很小，但几乎占有全部质量，电子在正电体的外面运动。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(多选多选)(粒子散射实验粒子散射实验)如图如图59所示为卢瑟福和所示为卢瑟福和他的同事们做他的同事们做粒子散射实验装
17、置的示意图，荧光屏和粒子散射实验装置的示意图，荧光屏和显微镜一起分别放在图中的显微镜一起分别放在图中的A、B、C、D四个位置时观四个位置时观察到的现象，下述说法中正确的是察到的现象，下述说法中正确的是图图59A放在放在A位置时，相同时间内观察到屏上的闪光次位置时，相同时间内观察到屏上的闪光次数最多数最多B放在放在B位置时，相同时间内观察到屏上的闪光次位置时，相同时间内观察到屏上的闪光次数只比数只比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放在放在D位置时，屏上仍能观察到一些闪光，但次位置时，屏上仍能观察到一些闪光，但次数极少数极少答案答案AD2
18、氢原子从能级氢原子从能级m跃迁到能级跃迁到能级n时辐射红光的频率为时辐射红光的频率为1，从能级，从能级n跃迁到能级跃迁到能级k时吸收紫光的频率为时吸收紫光的频率为2，已知，已知普朗克常量为普朗克常量为h，若氢原子从能级，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解析解析由题意可知：由题意可知：EmEnh1，EkEnh2。因。因为紫光的频率大于红光的频率，所以为紫光的频率大于红光的频率，所以21，即，即k能级的能级的能量大于能
19、量大于m能级的能量，氢原子从能级能级的能量，氢原子从能级k跃迁到能级跃迁到能级m时时向外辐射能量，其值为向外辐射能量，其值为EkEmh2h1，故只有，故只有D项项正确。正确。答案答案D3(多选多选)(2018山东山东)氢原子能级如图氢原子能级如图510，当氢原，当氢原子从子从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氢原子从氢原子从n2跃迁到跃迁到n1的能级时，辐射光的波的能级时，辐射光的波长大于长大于656 nmB用波长为用波长为325 nm的光照射，可使氢原子从的光照射，可使氢原子从n1跃跃迁到迁到n2的
20、能级的能级C一群处于一群处于n3能级上的氢原子向低能级跃迁时最能级上的氢原子向低能级跃迁时最多产生多产生3种谱线种谱线D用波长为用波长为633 nm的光照射，不能使氢原子从的光照射，不能使氢原子从n2跃迁到跃迁到n3的能级的能级解析解析能级间跃迁辐射的光子能量等于两能级间的能能级间跃迁辐射的光子能量等于两能级间的能级差，能级差越大，辐射的光子频率越大，波长越小，级差，能级差越大，辐射的光子频率越大，波长越小，A错误；由错误；由EmEnh可知，可知，B错误，错误，D正确；根据正确；根据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
21、子的能级跃迁氢原子的能级跃迁)如图如图511所示，为氢所示，为氢原子的能级图，现有大量处于原子的能级图，现有大量处于n3激发态的氢原子向低激发态的氢原子向低能级跃迁。下列说法正确的是能级跃迁。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这些氢原子跃迁时辐射出光子能量的最大值为这些氢原子跃迁时辐射出光子能量的最大值为10.2 eVD氢原子由氢原子由n3跃迁到跃迁到n1产生的光照射逸出功为产生的光照射逸出功为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
22、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析解析大量处于大量处于n3激发态的氢原子向低能级跃迁，激发态的氢原子向低能级跃迁，总共可辐射出三种不同频率的光，氢原子由总共可辐射出三种不同频率的光，氢原子由n3跃迁到跃迁到n2产生的光频率最小，跃迁到产生的光频率最小，跃迁到n1产生的光频率最产生的光频率最大，波长最短，选项大，波长最短，选项A、E正确，正确，B错误；当从错误；当从n3能级能级跃迁到跃迁到n1能级时辐射出光子能量最大，这些氢原子跃能级时辐射出光子能量最大，这些氢原子跃迁时辐射出光子能量的最大值为迁时辐射出光子能量的最大值为(1.51 eV)(13.6 eV)
23、12.09 eV，照射逸出功为，照射逸出功为6.34 eV的金属铂能发生的金属铂能发生光电效应，选项光电效应，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)定义：放射性元素的原子核有半数发生衰变所需定义：放射性元素的原子核有半数发生衰变所需的时间。的时间。(2)影响因素：放射性元素衰变的快慢是由核内部自影响因素：放射性元素衰变的快慢是由核内部自身的因素决定的，跟原子所处的化学状态和外部条件没身的因素决定的，跟原子所处的化学状态和外部条件没有关系。有关系。解析解析A项属于原子核的人工转变，项属于原子核的人工转变，B项
24、属于项属于衰变，衰变，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 解析解析设设X的质子数为的质子数为m，质量数为，质量数为n，则有，则有42m6,9412n，所以，所以m0，n1，即，即X为中子，故为中子，故A、B、C错误，错误，D正确。正确。答案答案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)在下列描在下列描述核过程的方程中，属于述核过程的方程中，属于衰变的是衰变的是_，属于，属于衰衰变的是变的是_，属于裂变的是，属于裂变的是_，属于聚变的，属于聚变的是是_。(填正确答案标号填正确答案标号)解析解析衰变是原子核自发地放射出
25、衰变是原子核自发地放射出粒子的核衰变过粒子的核衰变过程，选程，选C；衰变是原子核自发地放射出衰变是原子核自发地放射出粒子的核衰变粒子的核衰变过程，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到目前为止，核能发电还只停留在利用裂变核能到目前为止，核能发电还只停留在利用裂变核能发电。发电。考点四核能考点四核能答案答案(1)4090(2)8.11013 JA质量亏损为质量亏损为m(235.043 91.008 789.907 7135
26、.907 2)uB质量亏损为质量亏损为m(235.043 91.008 789.907 7135.907 2101.008 7)uC释放的总能量为释放的总能量为E(235.043 91.008 789.907 7135.907 2101.008 7)(3108)2 JD释放的总能量为释放的总能量为E(235.043 91.008 789.907 7135.907 2101.008 7)931.5 MeV解析解析计算亏损质量时要用反应前的总质量减去反应计算亏损质量时要用反应前的总质量减去反应后的总质量，二者之差可用后的总质量，二者之差可用u或或kg作单位，故作单位，故A错，错，B对；质量单位为对
27、；质量单位为u时，可直接用时，可直接用“1 u的亏损放出能量的亏损放出能量931.5 MeV”计算总能量，故计算总能量，故D对；当质量单位为对；当质量单位为kg时，时，直接乘以直接乘以(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(多选多选)(结合能结合能)如图如图512所示是原子核的核子平所示是原子核的核子平均质量与原子序数均质量与原子序数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，结合过程一定会吸收核，结合过程一定会吸收核能能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
28、放核，结合过程一定会释放核能能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，分裂过程一定会吸收核能能D在核反应堆的铀棒之间插入镉棒是为了控制核反在核反应堆的铀棒之间插入镉棒是为了控制核反应速度应速度解析解析原子核原子核D和和E结合成结合成F，有质量亏损，根据爱因，有质量亏损，根据爱因斯坦质能方程，有能量释放，故选项斯坦质能方程，有能量释放，故选项A错误，错误，B正确；正确；若原子核若原子核A分裂成分裂成B和和C，也有质量亏损，根据爱因斯坦，也有质量亏损，根据爱因斯坦质能方程，有能量释放，故选项质能方程，有能量释放，故选项C错误；在核反应堆的错误；在核反应堆的铀棒之间插入镉棒，用镉棒来吸收中子控制核反应速铀棒之间插入镉棒，用镉棒来吸收中子控制核反应速度，选项度，选项D正确。正确。答案答案BD答案答案BD
