2019届高考物理二轮复习第一部分专题五近代物理初步学案.doc

1、1专题五 近 代 物 理 初 步考点一 光电效应及其规律1.考查光电效应的实验规律关于光电效应的实验规律，下列说法正确的是( )A所有的光照射金属都能发生光电效应B发生光电效应时，对于一定颜色的光，入射光越强，单位时间内发射的光电子数就越多C发生光电效应时，增大入射光的频率，单位时间内发射的光电子数增多D光照在某金属表面，不发生光电效应时，只要增加入射光的强度，就会发生光电效应解析：选 B 光电效应存在极限频率，只有入射光的频率高于金属的极限频率时才能发生光电效应，选项 A 错误；由实验现象可知，当发生光电效应时，入射光的强度越强，饱和电流越大，单位时间内发射的光电子数就越多，选项 B 正确；

2、增大入射光的频率，会增大光电子的最大初动能，但不会改变单位时间内发射的光电子数，选项 C 错误；光照在某金属表面，不发生光电效应，说明入射光的频率低于该金属的极限频率，由实验现象可知，即使再增加入射光的强度，也不能发生光电效应，选项 D 错误。2考查爱因斯坦光电效应方程多选某同学利用如图所示的实验装置来研究光电效应现象。某单色光照射光电管的阴极 K 时，会发生光电效应现象。闭合开关 S，在阳极 A 和阴极 K 之间加反向电压，通过调节滑动变阻器的滑片逐渐增大电压，直至电流计中的电流刚好为零，此时电压表显示的电压值 U 称为遏止电压。根据遏止电压，可以计算出光电子的最大初动能 Ekm。现分别用频

3、率为 1和 2的单色光照射阴极 K，测到的遏止电压分别为 U1和 U2，设光电子质量为 m，电荷量为 e，下列说法正确的是( )A频率为 1的单色光照射阴极 K 时光电子的最大初速度为 v1m 2eU1mB阴极 K 金属的逸出功为 W0 h 1 eU1C普朗克常量 he U1 U2 1 2D阴极 K 金属的极限频率为 cU2 1 U1 2U1 U2解析：选 ABC 当加上遏止电压 U1时，有 mv1m2 eU1，所以 v1m ，选项 A 正确；12 2eU1m2联立 mv1m2 eU1和 mv1m2 h 1 W0，可得 W0 h 1 eU1 ，选项 B 正确；当用频率为12 12 2的光照射时

4、，同理有 W0 h 2 eU2 ，联立两式可得普朗克常量 h，选项 C 正确；当用频率等于极限频率的光照射阴极 K 时，产生的光电子的最e U1 U2 1 2大初动能为零，则由光电效应方程可得 h c W00，又因为h ， W0 h 1 eU1，联立可得 c ，选项 D 错误。e U1 U2 1 2 U1 2 U2 1U1 U23考查光电效应图像多选用如图甲所示的装置研究光电效应现象。闭合开关 S，用频率为 的光照射光电管时发生了光电效应。图乙是该光电管发生光电效应时光电子的最大初动能 Ek与入射光频率 的关系图像，图线与横轴的交点坐标为( a,0)，与纵轴的交点坐标为(0， b)，下列说法正

5、确的是( )A普朗克常量为 hbaB断开开关 S 后，电流表 G 的示数不为零C仅增加照射光的强度，光电子的最大初动能将增大D保持照射光强度不变，仅提高照射光频率，电流表 G 的示数保持不变解析：选 AB 由公式 Ek h W0，可知图线的斜率为普朗克常量，即 h ，故 A 正ba确；断开开关 S 后，初动能大的光电子，也可能到达阳极，所以电流表 G 的示数不为零，故 B 正确；只有增大入射光的频率，才能增大光电子的最大初动能，与光的强度无关，故C 错误；保持照射光强度不变，仅提高照射光频率，单个光子的能量增大，而光的强度不变，那么光子数一定减少，发出的光电子数也减少，电流表 G 的示数要减小

6、，故 D 错误。4考查对波粒二象性的理解多选关于物质的波粒二象性，下列说法正确的是( )A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B运动的微观粒子与光子一样，当它们通过一个小孔时，都没有特定的运动轨道C波动性和粒子性，在宏观现象中是矛盾的、对立的，但在微观高速运动的现象中是统一的D实物的运动有特定的轨道，所以实物不具有波粒二象性3解析：选 ABC 由德布罗意波可知 A、C 正确；运动的微观粒子，达到的位置具有随机性，而没有特定的运动轨道，B 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，不是不具有波粒二象性，D 错误。考点二 原子结构与波尔理论5.

7、考查对玻尔理论的理解多选氢原子的核外电子由离原子核较远的轨道跃迁到离原子核较近的轨道上，下列说法正确的是( )A核外电子受力变小B原子的能量减少C氢原子要吸收一定频率的光子D氢原子要放出一定频率的光子解析：选 BD 根据 F k 得，轨道半径减小，则核外电子受力变大，故 A 错误；核e2r2外电子由离原子核较远轨道跃迁到离原子核较近轨道，原子能量减少，故 B 正确；因为原子能量减少，可知氢原子放出一定频率的光子，故 C 错误，D 正确。6考查氢原子能级跃迁理论如图所示为氢原子的部分能级图，以下判断正确的是( )A处于 n3 能级的氢原子可以吸收任意频率的光子B欲使处于基态的氢原子被激发，可用

8、12.09 eV 的光子照射C一个氢原子从 n4 的能级跃迁到基态时，最多可以辐射出 6种不同频率的光子D用从 n2 能级跃迁到 n1 能级辐射出的光照射金属铂(逸出功为 6.34 eV)时不能发生光电效应解析：选 B 要使 n3 能级的氢原子发生跃迁，吸收的光子能量必须等于两能级间的能级差，或大于 1.51 eV 能量的任意频率的光子，故 A 错误；根据玻尔理论，用 12.09 eV的光子照射时，吸收光子后氢原子的能量为 12.09 eV( 13.6) eV1.51 eV，所以能从基态发生跃迁，跃迁到第 3 能级，故 B 正确；一个氢原子从 n4 的能级跃迁到基态时，最多可以辐射出 3 种不

9、同频率的光子，故 C 错误；从 n2 能级跃迁到 n1 能级辐射出的光子的能量 E E2 E13.4 eV(13.6) eV10.2 eV6.34 eV，故可以发生光电效应，故 D 错误。4考点三 原子核及其衰变7.考查三种射线的特征某一放射性物质发生衰变时放出 、 三种射线，让这三种射线进入磁场，运动情况如图所示，下列说法正确的是( )A该放射性物质的半衰期随温度的升高会增大B射线 C 中的粒子是原子核的重要组成部分C射线 A 中的粒子一定带正电D射线 B 中的粒子的穿透性最弱解析：选 C 半衰期由原子核本身决定，与外界因素无关，故 A 错误；由题图可知射线 C 中的粒子为电子，而原子核带正

10、电，故 B 错误；由左手定则可知，射线 A 中的粒子一定带正电，故 C 正确；射线 B 为 射线，穿透性最强，故 D 错误。8考查 、 衰变次数的计算在一个 U 原子核衰变为一个 Pb 原子核的过程中，发生 衰变的次数为( )23892 20682A6 次 B10 次C22 次 D32 次解析：选 A 一个 U 原子核衰变为一个 Pb 原子核的过程中，发生 衰变的次23892 20682数为(238206)48 次，发生 衰变的次数为 28(9282)6 次，选项 A 正确。9考查对半衰期的理解与计算14C 是碳的一种半衰期为 5 730 年的放射性同位素，2010 年 2 月科学家发现了曹操

11、墓，若考古工作者探测到其棺木中 14C 的含量约为原来的 ，则该古木死亡的时间距今大约为45( )A22 900 年 B11 400 年C5 700 年 D1 900 年解析：选 D 假设古木死亡时 14C 的质量为 m0，现在的质量为 m，从古木死亡到现在所含 14C 经过了 n 个半衰期，由题意可知： n ，所以 n ，即古木死亡的时间距今mm0 (12) 45 13约为 5 730 年1 910 年，D 正确。1310考查原子核的人工转变多选卢瑟福通过用 粒子( He)轰击氮核( N)的实验，首次实现了原子核的人工42转变，则下列有关的说法中正确的是( )5A该核反应的方程为B通过此实验

12、发现了质子C原子核在人工转变的过程中，电荷数可以不守恒D在此实验中，核子反应前的总质量一定等于反应后的总质量解析：选 AB 由质量数守恒和电荷数守恒，即可写出核反应方程：，选项 A 正确；在这个核反应中产生了质子，选项 B 正确；在原子核的人工转变过程中，其电荷数守恒，选项 C 错误；由于在核反应中是质量数守恒，而非质量守恒，故选项 D 错误。11考查物理学史关于原子结构的认识历程，下列说法正确的有( )A汤姆孙发现电子后猜想出原子内的正电荷集中在很小的核内B 粒子散射实验中少数 粒子发生了较大偏转是卢瑟福猜想原子核式结构模型的主要依据C卢瑟福的原子核式结构模型能够很好地解释光谱的分立特征和原

13、子的稳定性D玻尔原子理论无法解释较复杂原子的光谱现象，说明玻尔提出的原子定态概念是错误的解析：选 B 汤姆孙发现电子后，猜想出原子内的正电荷均匀分布在原子内，提出了枣糕式原子模型，故 A 错误；卢瑟福根据 粒子散射实验中少数 粒子发生了较大偏转，提出了原子核式结构模型，故 B 正确；卢瑟福提出的原子核式结构模型，无法解释原子的稳定性和原子光谱的分立特征，故 C 错误；玻尔原子理论无法解释较复杂原子的光谱现象，由于原子是稳定的，故玻尔提出的原子定态概念是正确的，故 D 错误。考点四 爱因斯坦质能方程 核能的计算12.考查核反应类型对下列各原子核变化的方程，表述正确的是( )A. H H He n

14、 是核聚变反应31 21 42 10B. H H He n 是 衰变31 21 42 10C. Se Kr2 e 是核裂变反应8234 8236 0 1D. U n Xe Sr2 n 是 衰变23592 10 1405 9438 10解析：选 A H H He n，属于核聚变反应，A 正确，B 错误； Se Kr231 21 42 10 8234 8236e 是 衰变，C 错误； U n Xe Sr2 n 是核裂变反应，D 错误。0 1 23592 10 1405 9438 1013考查核反应方程、质能方程的应用在核反应方程 H H HeX 中，已知 H 的质量为 2.013 6 u， H 的

15、质量为 3.018 21 31 42 21 310 u， He 的质量为 4.002 6 u，X 的质量为 1.008 7 u。则下列说法中正确是( )42AX 是中子，该反应释放能量6BX 是质子，该反应释放能量CX 是中子，该反应吸收能量DX 是质子，该反应吸收能量解析：选 A 根据核反应方程质量数和核电荷数守恒得：X 的质量数为 1，核电荷数为0，所以 X 是中子；反应前质量为 2.013 6 u3.018 0 u5.031 6 u，反应后质量为4.002 6 u1.008 7 u5.011 3 u，即得核反应后质量亏损，所以该反应释放能量。故 A正确。14考查重核裂变反应多选核电站中采

16、用反应堆使重核裂变，将释放出的巨大能量转换成电能。反应堆中一种可能的核反应方程式是 U n Nd Zrxy，设 U 核质量为 m1，中子质量23592 10 14360 904为 m2，Nd 核质量为 m3，Zr 核质量为 m4，x 质量为 m5，y 质量为 m6，那么，在所给的核反应中( )Ax 可能是 3 H，y 可能是 11 e21 0 1Bx 可能是 3 n，y 可能是 8 e10 0 1C释放的核能为( m1 m2 m3 m4 m5 m6)c2D释放的核能为( m3 m4 m5 m6 m1 m2)c2解析：选 BC 根据质量数和电荷数守恒，若 x 是 3 H，y 是 11 e，则质量

17、数不守恒，21 0 1若 x 是 3 n，y 是 8 e，则满足质量数和电荷数守恒，故 A 错误、B 正确；根据能量转化10 0 1可知反应前的质量大于反应后的质量，因为反应时一部分质量转化为能量释放出去了，故C 正确、D 错误。15考查轻核聚变反应多选太阳能量的来源是轻核的聚变，太阳中存在的主要元素是氢，核聚变反应可以看作是 4 个氢核( H)结合成 1 个氦核同时放出 2 个正电子。下表中列出了部分粒子的质量1(取 1 u 1610 26 kg)粒子名称 质子 (p) 粒子 正电子(e) 中子(n)质量/u 1.007 3 4.001 5 0.000 55 1.008 7以下说法正确的是(

18、 )A核反应方程为 4 H He2 e1 42 01B4 个氢核结合成 1 个氦核时的质量亏损约为 0.026 6 kgC4 个氢核结合成 1 个氦核时的质量亏损约为 4.431029 kgD聚变反应过程中释放的能量约为 4.01012 J解析：选 ACD 由核反应的质量数守恒及电荷数守恒得 4 H He2 e，故 A 正确。反1 42 01应中的质量亏损为 m4 mp m 2 me(41.007 3 4.001 520.000 55)u0.026 76 u4.4310 29 kg，故 C 正确，B 错误。由质能方程得 E mc24.4310 29 (3108)2 J4.010 12 J，故

19、D 正确。8释疑 4 大考点考点一 光电效应及其规律高考对光电效应及其规律的考查经常从三个方面进行，即光电效应的实验规律、爱因斯坦对光电效应现象的解释、光电效应方程的应用及其图像。对于光电效应现象的解释问题，要注意饱和电流、遏止电压和截止频率产生的原因；对于光电效应方程及其应用问题，则要注意如何根据光电效应方程求解金属的逸出功 W、截止频率 以及普朗克常量 h 等。建议对本考点多加关注。(一)理清知识体系(二)深化规律内涵1理解光电效应现象。如诊断卷第 1 题，光电效应存在极限频率，发生光电效应时，增大入射光的强度，单位时间内逸出的光电子数将增加，但不会增大光电子的最大初动能；只有增大入射光的

20、频率，才会增大光电子的最大初动能。2掌握光电效应现象的两个重要关系(1)遏止电压 Uc与入射光频率 、逸出功 W0间的关系： Uc ；he W0e(2)截止频率 c与逸出功 W0的关系： h c W0，据此求出截止频率 c。在分析诊断卷第 2 题应明确以下两点：当加上遏止电压时，具有最大初动能的光电子刚好到达阳极 A，此时光电子克服电场力做的功刚好等于光电子的最大初动能；当用频率等于极限频率的光照射阴极 K 时，光电子的最大初动能为零。3 Ek 图线是一条倾斜直线，但不过原点，其与横轴、纵轴交点的坐标值(绝对值)分别表示极限频率和金属逸出功。如诊断卷第 3 题，由题图可知， W0 b， c a

21、，由W0 h c可得 h ，A 正确。ba题点全练1多选(2018潍坊二模)2017 年度中国 10 项重大科学进展中，位列榜首的是实现9千公里级量子纠缠和密钥分发，创新性地突破了多项国际领先的关键技术。下列与量子理论有关的说法正确的是( )A德布罗意首先提出了量子理论B玻尔在研究氢原子结构时引入了量子理论C爱因斯坦认为光子能量是量子化的，光子能量 E hD根据量子理论，增大光的照射强度光电子的最大初动能增加解析：选 BC 普朗克首先提出了量子理论，选项 A 错误；玻尔在研究氢原子结构时引入了量子理论，成功揭示了氢原子光谱，选项 B 正确；爱因斯坦认为光子能量是量子化的，光子能量 E h ，选

22、项 C 正确；根据爱因斯坦光电效应理论，增大光的频率光电子的最大初动能增加，选项 D 错误。2(2018新乡模拟)如图甲所示，用频率为 0的光照射某种金属发生光电效应，测出光电流 i 随电压表示数 U 的变化图像如图乙所示，已知普朗克常量为 h，光电子带电荷量为 e。下列说法中正确的是( )A入射光越强，光电子的能量越高B光电子的最大初动能为 h 0C该金属的逸出功为 h 0eUcD用频率为 的光照射该金属时不可能发生光电效应eUch解析：选 C 根据光电效应的规律可知，入射光的频率越大，则逸出光电子的能量越大，与光强无关，选项 A 错误；根据光电效应的规律，光电子的最大初动能为Ekm h 0

23、 W 逸出功 ，选项 B 错误；由题图乙可知 Ekm eUc，则该金属的逸出功为h 0 eUc，选项 C 正确；频率为 的光的能量为 h eUc，当大于金属的逸出功eUch(h 0 eUc)时，同样可发生光电效应，选项 D 错误。3.(2019 届高三宜昌第二次联考)爱因斯坦提出了光量子概念并成功地解释光电效应的规律而获得 1921 年的诺贝尔物理学奖。某种金属逸出光电子的最大初动能 Ekm与入射光频率 的关系如图所示，其中 0为极限频率。从图中可以确定的是( )A当入射光频率 10.2 eV，若用 12.7 eV 的电子撞击氢原子，可将部分能量传给氢原子使之跃迁，它在辐射时产生的光可使该金属

24、发生光电效应，故 D 项正确。12(2018西安八校联考)能源是社会发展的基础，发展核能是解决能源问题的途径之一，核能作为一种新能源在现代社会中已不可缺少，我国在完善核电安全基础上将加大核电站建设规模。核泄漏中的钚(Pu)是一种具有放射性的超铀元素，它可破坏细胞基因，提高罹患癌症的风险。已知钚的一种同位素 Pu 的半衰期为 24 100 年，其衰变方程为23994PuX He，下列有关说法正确的是( )23994 42AX 原子核中含有 92 个中子B100 个 Pu 经过 24 100 年后一定还剩余 50 个23994C由于衰变时释放巨大的能量，根据 E mc2，衰变过程总质量增加D衰变发

25、出的 射线是波长很短的光子，具有很强的穿透能力解析：选 D 由方程式可计算 X 原子核为 U，原子核含质子 92 个，中子 143 个，故23592A 项错误；放射性元素的衰变规律是统计规律，对大量的原子核衰变才有意义，100 个原子核过少，不一定在半衰期后只剩余一半，故 B 项错误；衰变时释放巨大能量，即有能量损失，根据 E mc2，应有质量亏损，总质量减少，故 C 项错误；射线 是光子流，穿透能力很强，能穿透几厘米厚的铅板，故 D 项正确。13(2018衡水中学模拟)用图甲所示的电路研究光电效应中电子发射的情况与照射光的强弱、光的颜色(频率)等物理量间的关系，电流计 G 测得的光电流 I

26、随光电管两端电压 U 的变化如图乙所示，则( )22A通过电流计 G 的电流方向由 d 到 cB电压 U 增大，光电流 I 一定增大C用同频率的光照射 K 极，光电子的最大初动能与光的强弱无关D光电管两端电压 U 为零时一定不发生光电效应解析：选 C 电流方向与逃逸出来的电子运动方向相反，所以通过电流计 G 的电流方向由 c 到 d，故 A 错误；由题图乙可知，当 U 增大到一定程度后，光电流不再随 U 的增大而增大(即达到饱和电流)，故 B 错误；用同频率的光照射 K 极，根据爱因斯坦光电效应方程 Ek h W，光电子的最大初动能与光的频率有关，与光的强弱无关，故 C 正确；光电管两端电压

27、U 为零时，光电效应照样发生，故 D 错误。14多选(2018武汉质检)我国自主研发的钍基熔盐是瞄准未来 2030 年后核能产业发展需求的第四代核反应堆，是一种液态燃料堆，使用钍铀核燃料循环，以氧化盐为冷却剂，将天然核燃料和可转化核燃料熔融于高温氯化盐中，携带核燃料在反应堆内部和外部进行循环。钍 232 不能直接使用，需要俘获一个中子后经过 2 次 衰变转化成铀 233 再使用，铀 233 的一种典型裂变方程是 U n Ba Kr3 n。已知铀 233 的结合能23392 10 14256 8936 10为 E1、钡 142 的结合能为 E2、氪 89 的结合能为 E3，则( )A铀 233

28、比钍 232 少一个中子B铀 233、钡 142、氪 89 三个核中氪 89 的结合能最小，比结合能却最大C铀 233、钡 142、氪 89 三个核中铀 233 的结合能最大，比结合能也最大D铀 233 的裂变反应释放的能量为 E E1 E2 E3解析：选 AB 设钍核的电荷数为 a，则钍 232 俘获一个中子后经过 2 次 衰变转化成铀 233，则 a92290，则钍 232 中含有中子数为 23290142，铀 233 含有中子数为23392141，则铀 233 比钍 232 少一个中子，选项 A 正确；铀 233、钡 142、氪 89 三个核中氪 89 质量数最小，结合能最小，因核子数较

29、小，则比结合能却最大，选项 B 正确，C错误；铀 233 的裂变反应中释放的能量等于生成物的结合能减去反应物的结合能，选项 D错误。15正电子发射计算机断层扫描(PET CT)，其原理是借助于示踪剂(正电子放射线药物)可以聚集到病变部位的特点来发现疾病的。PET CT 常用核素氧 15 标记，其半衰期仅有 2 分钟。对含氧元素的物质照射 20 MeV50 MeV 的 X 射线，激发原子核边缘的中子，可以产生氧 15 正电子核素。下列说法正确的是( )23A用 30 MeV 的 X 射线照射氧 16 时，生成氧 15 的同时释放出中子B氧 15 发生正电子衰变时，生成的新核含有 9 个中子C经过

30、 10 分钟，氧 15 的含量减小为原来的15D将氧 15 置于回旋加速器中，其半衰期可能发生变化解析：选 A 用 30 MeV 的 X 射线照射氧 16 时，生成氧 15 的同时释放出中子，故 A 正确。氧 15 产生正电子衰变， O e N，生成的新核有 8 个中子，故 B 错误。经过 10158 01 157分钟，即经过 5 个半衰期，剩余氧 15 的含量 m m0 5 m0，故 C 错误。改变元素所处的(12) 132物理环境和化学状态，不改变半衰期，故 D 错误。16(2018湖南师大附中大联考)某静止的原子核发生核反应且释放出能量 Q。其方程为 X Y Z，并假设释放的能量全都转化

31、为新核 Y 和 Z 的动能，其中 Z 的速度为 v，BA DC FE以下结论正确的是( )AY 原子核的速度大小为 vECBY 原子核的动能是 Z 原子核的动能的 倍DFCY 原子核和 Z 原子核的质量之和比 X 原子核的质量大 (c 为光速)QcDY 和 Z 的结合能之和一定大于 X 的结合能解析：选 D 设 Y 原子核的速度大小为 v，由动量守恒有：0 Dv Fv，所以v v，所以 A 错误；Y 原子核的动能为 EkY v2，Z 原子核的动能为 EkZ Fv2，动能之FD F22D 12比为 ，所以 B 错误；因为放出能量，有质量亏损，所以 Y 原子核和 Z 原子核的质量之和比FDX 原子核的质量小，结合能之和比 X 的大，故 C 错误，D 正确。