【物理】2019届一轮复习人教版 近代物理初步 学案

【物理】2019届一轮复习人教版 近代物理初步 学案

母题13 近代物理初步 ‎【母题 一】 2018年全国普通高等 校招生同一考试理 综合物理试题（天津卷）‎ ‎【母题原题】氢原子光谱在可见光区域内有四条谱线，都是氢原子中电子从量子数n>2的能级跃迁到n=2的能级发出的光，它们在真空中的波长由长到短，可以判定 A. 对应的前后能级之差最小 B. 同一介质对的折射率最大 C. 同一介质中的传播速度最大 D. 用照射某一金属能发生光电效应，则也一定能 ‎【答案】 A 度最大，BC错误；的波长小于的波长，故的频率大于的频率，若用照射某一金属能发生光电效应，则不一定能，D错误．‎ ‎【点睛】光的波长越大，频率越小，同一介质对其的折射率越小，光子的能量越小．‎ ‎【母题 二】 2018年普通高等 校招生全国统一考试物理（全国II卷）‎ ‎【母题原题】用波长为300 nm的光照射锌板，电子逸出锌板表面的最大初动能为1.2810-19 J。已知普朗克常量为6.6310-34 J·s，真空中的光速为3.00108 m·s-1，能使锌产生光电效应的单色光的最低频率约为（ ）‎ A. 11014 H ‎ B. 81014 H ‎ C. 21015 H ‎ D. 81015 H ‎ ‎【答案】 B ‎【解析】试题分析：知道光电效应方程；知道逸出功并结合两个公式求解。‎ 点睛：本题比较简单，知道光电效应方程并利用方程求解即可。‎ ‎【命题意图】 本题考查近代物理知识中的一个重要考点—玻尔理论，意在考查考生的理解能力。‎ ‎【考试方向】 近代物理部分，涉及的考点较多，主要有光电效应、波粒二象性、原子结构、玻尔理论、衰变、核反应和核能等，主要以选择题的形式命题，可能单独命题，但更多的是通过多个选项命制综合题。‎ ‎【得分要点】光电效应 波粒二象性主要考查方向有以下几个方面，其主要破解方法也一并总结如下： ‎ ‎1、由E －ν图象可以得到的信息:‎ ‎（1）极限频率：图线与ν轴交点的横坐标νc.‎ ‎（2）逸出功：图线与E 轴交点的纵坐标的值E=W0.‎ ‎（3）普朗克常量：图线的斜率 =h.‎ ‎2、光电效应中两条线索 / // ‎ 线索一：通过频率分析：光子频率高→光子能量大→产生光电子的最大初动能大。‎ 线索二：通过光的强度分析：入射光强度大→光子数目多→产生的光电子多→光电流大。‎ ‎3、对光的波粒二象性、物质波的考查 光既有波动性，又有粒子性，两者不是孤立的，而是有机的统一体，其表现规律为：‎ ‎（1）个别光子的作用效果往往表现为粒子性；大量光子的作用效果往往表现为波动性．‎ ‎（2）频率越低波动性越显著，越容易看到光的干涉和衍射现象；频率越高粒子性越显著，越不容易看到光的干涉和衍射现象，贯穿本领越强．‎ ‎（3）光在传播过程中往往表现出波动性；在与物质发生作用时，往往表现为粒子性 ‎（4）由光子的能量E=hν，光子的动量表达式也可以看出，光的波动性和粒子性并不矛盾：表示粒子性的粒子能量和动量的计算式中都含有表示波的特征的物理量——频率ν和波长λ。由以上两式和波速公式c=λν还可以得出：E=pc。 。X。X。 ‎ 玻尔理论的主要考查方向有以下几个方面，其主要破解方法也一并总结如下：‎ ‎（1）原子从基态跃迁到激发态需要吸收能量，而从激发态跃迁到基态则会以光子的形式向外放出能量。不论是吸收能量还是放出能量，这个能量值不是任意的，而是等于发生跃迁的这两个能级间的能量差，即hν=Em-En。‎ ‎（2）原子从激发态向基态跃迁时发出光子的种类：当单个氢原子自发辐射，由量子数为 n（n＞1）的能级向低能级跃迁时最多只能形成（n-1）条谱线，或者说产生（n-1）种不同频率的光子；当大量处于第n激发态的原子向低能级跃迁时最多可辐射种光子。‎ ‎（3）原子跃迁时电子动能、原子势能和原子能量的变化（与天体运动规律相同）：当轨道半径减小时，库仑引力引力做正功，电子动能增大，原子的电势能减小，原子能量减小；当轨道半径增大时，库仑引力引力做负功，电子动能减小，原子的电势能增大，原子能量增大。‎ 原子核 核反应方程主要考查方向有以下几个方面，其主要破解方法也一并总结如下：‎ ‎1、确定衰变次数的方法 ‎（1）设放射性元素经过n次α衰变和m次β衰变后，变成稳定的新元素，则表示该核反应的方程为 根据电荷数守恒和质量数守恒可列方程：A＝A′＋4n， ＝ ′＋2n－m ‎（2）确定衰变次数，因为β衰变对质量数无影响，先由质量数的改变确定α衰变的次数，然后再根据衰变规律确定β衰变的次数。‎ ‎2、核能的计算方法 ‎（1）利用爱因斯坦的质能方程计算核能：利用爱因斯坦的质能方程计算核能，关键是求出质量亏损，而求质量亏损主要是利用其核反应方程式，再利用质量与能量相当的关系求出核能。‎ ‎（2）利用阿伏加德罗常数计算核能：求宏观物体原子核发生核反应过程中所释放的核能，一般利用核反应方程及其比例关系和阿伏加德罗常数。‎ ‎（3）由动量守恒和能量守恒计算核能：由动量守恒定律和能量守恒定律来求。‎ ‎（4）说明：‎ ‎①根据ΔE＝Δmc2计算，计算时Δm的单位是“ g”，c的单位是“m/s”，ΔE的单位是“J”．‎ ‎②根据ΔE＝Δm×931.5 MeV计算．因1原子质量单位(u)相当于931.5 MeV的能量，所以计算时Δm的单位是“u”，ΔE的单位是“MeV”．‎ ‎③利用质能方程计算核能时，不能用质量数代替质量进行计算．‎ ‎【母题1】已知氢原子的基态能量为，激发态能量，其中，用h表示普朗克常量，c表示真空中的光速。有一氢原子处于的激发态，在它向低能态跃迁时，可能辐射的光子的最大波长为（）‎ A. B. C. D. ‎ ‎【答案】 A ‎【点睛】最大波长对应着光子的最小能量，处于的激发态，在它向能级跃迁时，辐射的光子能量最小。‎ ‎【母题2】核电池又叫“放射性同位素电池”，它将同位素在衰变过程中不断放出的核能转变为电能，核电池已成功地用作航天器的电源。据此猜测航天器的核电池有可能采用的核反应方程是 A. ‎ B. ‎ C. ‎ D. ‎ ‎【答案】 C ‎【解析】A项：为核聚变；‎ B项：为核裂变；‎ C项：为衰变；‎ D项：为人工转变；‎ 故本题应选C。‎ 点晴：解决本题关键理解核聚变、核裂变、衰变、人工转变，其中衰变分为衰变、衰变，发生衰变或衰变同时伴随衰变的产生。‎ ‎【母题3】如图所示是氢原子四个能级的示意图，当氢原子从高能级向低能级跃迁时会辐射一定频率的光子，以下说法不正确的是 A. 一个处于n=3能级的氢原子，自发跃迁时最多能辐射出三种不同频率的光子 B. 根据玻尔理论可知，氢原子辐射出一个光子后，氢原子的电势能减小，核外电子动能增大 C. n=4能级的氢原子自发跃迁时，辐射光子的能量最大为12.75eV D. 用能量为11.0eV的电子轰击基态氢原子能使其跃迁到更高能级 ‎【答案】 A ‎【点睛】知道从高能级向低能级跃迁，辐射光子，从低能级向高能级跃迁，吸收光子，以及知道原子的能量等于电子动能和电势能的总和，通过动能的变化可以得出电势能的变化．氢原子跃迁时放出的光子的频率取决于初末能级之差．‎ ‎【母题4】下列说法正确的是（ ）‎ A. 动能相等的质子和电子，它们的德布罗意波长也相等 B. 铀核裂变的一种核反应方程 C. 设质子、中子、粒子的质量分别为m1、m2、m3，两个质子和两个中子结合成一个粒子，释放的能量是 D. 原子在a、b两个能量级的能量分别为、，且，当原子从a能级跃迁到b能级时，放出光子的波长（其中c为真空中的光速，h为普朗克常量）‎ ‎【答案】 D ‎【解析】A、动能相等的质子和电子，因质子质量比电子质量大得多，依据动能，则质子和电子动量不相等，再根据德布罗意波长公式，可知一个电子的德布罗意波长和一个质子的波长不相等。故A 错误。B、铀核需要俘获一个慢中子才能发生裂变，其中的一种核反应方程，故B错误。C、根据爱因斯坦质能方程可知，设质子、中子、α粒子的质量分别为m1、m2、m3，两个质子和两个中子结合成一个α粒子，释放的能量是(2m1+2m2-m3)c2．故C错误。D、原子在a、b两个能量级的能量为Ea、Eb，且Ea＞Eb，当原子从a能级跃迁到b能级时，放出光子的能量为：，所以光子的波长．故D正确。故选D。‎ ‎【点睛】本题考查了核反应方程、爱因斯坦质能方程、能级跃迁等基础知识点，关键要熟悉教材，牢记这些基础知识点，知道各能级间能级差的关系，以及知道波长和频率的大小关系．‎ ‎【母题5】某金属被光照射后产生了光电效应现象，测得光电子的最大初动能与入射光频率v之间的关系如图所示。已知h为普朗克常量，电子的电荷量的绝对值为e，则当入射光频率为3v0时，其遏止电压为 A. hv0 B. 3hv0 C. D. ‎ ‎【答案】 C ‎【点睛】由爱因斯坦光电效应方程去分析图象中所包含的对解题有用的物理信息，图象与纵轴和横轴交点分别表示普朗克常量和金属的极限频率．‎ ‎【母题6】下列说法不正确的是 A. 卢瑟福通过对粒子散射实验结果的分析，提出了原子核内有中子存在 B. 核泄漏事故污染物能够产生对人体有害的辐射，其核反应方程为，可以判断X为电子 ‎ C. 若氢原子从n=6能级向n=1能级跃迁时辐射出的光不能使某种金属发生光电效应，则氢原子从n=6能级向n=2能级跃迁时辐射出的光也不能使该金属发生光电效应 D. 质子、中子、粒子的质量分别是，质子和中子结合成一个粒子，释放的能量是 ‎【答案】 A ‎【解析】卢瑟福通过对粒子散射实验结果的分析，提出原子核式结构模型，故A错误；根据电荷数守恒、质量数守恒知，x的电荷数为55-56=-1，质量数为137-137=0，可知X为电子，故B正确；n=6与n=1间的能级差大于n=6与n=2间的能级差，则氢原子从n=6 能级向n=1‎ 能级跃迁时辐射出的光子频率大于氢原子从 n=6 能级向 n=2 能级跃迁时辐射出的光子频率，可知从n=6能级向 n=2能级跃迁时辐射出的光不能使金属发生光电效应。故C正确；质子和中子结合成一个粒子，需要两个质子和两个中子，质量亏损，由质能方程可知，释放的能量，故D正确；本题选错误的，故选A。‎ ‎【点睛】掌握粒子散射实验意义，根据电荷数守恒、质量数守恒判断X的电荷数和质量数，从而确定X为何种粒子；两能级间跃迁辐射的光子能量等于两能级间的能级差，并结合光电效应发生条件；求出核反应过程中的质量亏损，然后由质能方程求出核反应释放的能量。‎ ‎【母题7】（多选）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.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，提高患癌的风险.已知钚的一种同位素的半衰期为24100年，其衰变方程为带，则下列说法中正确的是 A. 衰变发出的γ射线是波长很短的光子，穿透能力很强 B. X原子核中含有143个中子 C. 8个经过24100年后一定还剩余4个 D. 衰变过程的总质量不变 ‎【答案】 AB ‎【点睛】根据电荷数守恒和质量数守恒得出X原子核的电荷数和质量数，从而得出中子数．半衰期具有统计规律，对大量的原子核适用．‎ ‎【母题8】（多选）研究光电效应实验电路图如右图所示，其光电流与电压的关系如下图所示。则下列说法中正确的是 A. 若把滑动变阻器的滑动触头向右滑动，光电流一定增大 B. 图线甲与乙是同一种入射光，且甲的入射光强度大于乙光 C. 由图可知，乙光的频率小于丙光频率 D. 若将甲光换成丙光来照射锌板，其逸出功将减小 ‎【答案】 BC ‎ ‎ ‎【点睛】从图象中看出，丙光对应的截止电压U截最大，所以丙光的频率最高，丙光的波长最短，丙光对应的光电子最大初动能也最大； 逸出功的大小只由金属本身性质决定，与入射频率无关。‎ ‎【母题9】（1）如图甲为光电管产生的光电子进行比荷测定的原理装置图，整个装置放在真空中，电源电动势为E，内阻为r，R0的总电阻为4r，两块水平的平行金属板分别由两种材料制成，其中N为锌板，M为铜板，两板相距为d，当仅锌板N受紫外线照射后，将发射沿不同方向运动的光电子，形成电流，从而引起电流计的指针偏转，若闭合开关S，调节R0逐渐增大极板间电压，可以发现电流逐渐减小，当电压表示数为U时，电流恰好为零，此时滑动变阻器Pb之间的阻值为Rpb。若切断开关S，在MN间加垂直于纸面磁感应强度为B的匀强磁场时，也恰能使电流计的电流为零，求：‎ a．滑动变阻器Pb的阻值Rpb大小？‎ b．光电子的比荷为多大？ ‎ ‎（2）现将装置中的部分器材拆除，如图乙所示。让频率为υ紫外线同时照射原来都不带电的锌板和铜板，已知锌板和铜板的极限频率分别为υ1和υ2，且υ1＜υ＜υ2，板面积为S，间距d保持不变。假设光电子全部到达另一极板，试导出电容器的最终所带的电荷量Q。（已知普朗克常量为h，电子的电量的绝对值为e，真空中介质的介电常数为ε0，平行板电容器的电容决定式为）‎ ‎【答案】 （1）； （2）‎ ‎【解析】（1）a. 由于U= E①‎ RPb=‎ b.设光电子的电荷量为e，质量为m，根据动能定理有：eU=mv2 ②‎ 具有最大初动能的光电子在匀强磁场中做匀速圆周运动，其轨道半径r为时恰好无光电子到达M板，即：r=③‎ 由牛顿第二定律得： ④‎ 联立得： ‎ ‎（2）现用频率为υ（υ1＜υ＜υ2）的单色光持续照射两板内表面，根据光电效应的条件，知单色光只有照射 点睛：本题第（2）问难度较大，将光电效应和电容器、带电粒子在电场中的运动联系起来．关键知道光电效应的条件、掌握光电效应方程以及知道平行板电容器与什么因素有关．‎ ‎【母题10】在微观领域，动量守恒定律和能量守恒定律依然适用．在轻核聚变的核反应中，两个氘核（）以相同的动能E0做对心碰撞，该反应中释放的核能为△E，假设释放的核能全部转化为氦核（）和另一种粒子的动能．‎ ‎①写出核反应方程式；‎ ‎②在上述轻核聚变的核反应中生成的氦核和另一种粒子的动能各是多少？‎ ‎【答案】 （1）或 （2）； ‎ 点睛：在核反应中遵循的物理规律是动量守恒和能量守恒，所以要根据这两点知识求解本题待求量。‎