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1、专题13 近代物理初步第一部分 名师综述综合分析近几年的高考物理试题发现，试题在考查主干知识的同时，注重考查必修中的基本概念和基本规律。考纲要求1、知道什么是光电效应，理解光电效应的实验规律；会利用光电效应方程计算逸出功、极限频率、最大初动能等物理量；知道光的波粒二象性，知道物质波的概念2、知道两种原子结构模型，会用玻尔理论解释氢原子光谱；掌握氢原子的能级公式并能结合能级图求解原子的跃迁问题。3、掌握原子核的衰变、半衰期等知识；会书写核反应方程，并能根据质能方程求解核能问题命题规律1、光电效应现象、实验规律和光电效应方程，光的波粒二象性和德布罗意波是理解的难点，也是考查的热点，一般以选择题形式
2、出现，光电效应方程可能会以填空题或计算题形式出现。2、核式结构、玻尔理论、能级公式、原子跃迁条件在选做题部分出现的几率将会增加，可能单独命题，也可能与其它知识联合出题3、半衰期、质能方程的应用、计算和核反应方程的书写是高考的热点问题，试题一般以基础知识为主，较简单.第二部分 精选试题1、【福建省厦门第一中学2016届高三下学期周考】（多选）2009年诺贝尔物理学奖得主威拉德.博伊尔和乔治.史密斯主要成就是发明了电荷耦合器件（CCD）图像传感器。他们的发明利用了爱因斯坦的光电效应原理。如图所示电路可研究光电效应规律，图中标有A和K的为光电管，其中A为阴极，K为阳极。理想电流计可检测通过光电管的电
3、流，理想电压表用来指示光电管两端的电压。现接通电源，用光子能量为的光照射阴极A，电流计中有示数，若将滑动变阻器的滑片P缓慢向右滑动，电流计的读数逐渐减小，当滑至某一位置时电流计的读数恰好为零，读出此时电压有的示数为；现保持滑片P位置不变，以下判断正确的是： （ ）A、光电管阴极A射出的光电子是具有瞬时性的B、光电管阴极材料的逸出功为C、若增大入射光的强度，电流计的读数不为零D、若用光子能量为的光照射阴极A，光电子的最大初动能一定变大E、若用光子能量为的光照射阴极A，同时把滑片P向左移动少许，电流计的读数一定不为零【答案】ABD【解析】【名师点睛】图示电路所加的电压为反向电压，当电流计的读数恰好
4、为零时，根据动能定理可以求出光电子的最大初动能，通过光电效应方程可以求出逸出功的大小；本题考查了光电效应、质能方程等基础知识，比较简单，关键掌握这些知识点的基本概念和基本规律。2、【江苏省清江中学2016届高三考前一周双练冲刺模拟】如图所示为氢原子的能级图，当氢原子从能级跃迁到能级时，辐射出光子；当氢原子从能级跃迁到能级时，辐射出光子，则下列说法中正确的是： （ ）A、光子的能量大于光子的能量B、光子的波长小于光子的波长C、光比光更容易发生衍射现象D、在同种介质中，光子的传播速度大于光子的传播速度【答案】D【解析】氢原子从的能级跃迁到的能级的能极差小于从的能级跃迁到的能级时的能极差，根据，知光
5、子的能量小于光子的能量，故A错误；光子的频率小于光子的频率，所以的频率大，波长小，所以光更容易发生衍射，故BC错误；光子的频率小，则折射率小，根据知，光子在介质中的传播速度大于光子在介质中的传播速度，故D错误。【名师点睛】能级间跃迁辐射光子的能量等于能级之差，根据能极差的大小比较光子能量，从而比较出光子的频率频率大，折射率大，根据比较在介质中的速度大小当入射光的频率大于金属的极限频率时，发生光电效应，频率大，波长小，波长越长，越容易发生衍射。3、【江苏省清江中学2016届高三考前一周双练冲刺模拟】（多选）一个质子以的速度撞入一个静止的铝原子核后被俘获，铝原子核变为硅原子核，已知铝核的质量是质子
6、的27倍，硅核的质量是质子的28倍，则下列判断中正确的是： （ ）A、核反应方程为：B、核反应方程为：C、硅原子核速度的数量级为，方向跟质子的初速度方向一致D、硅原子核速度的数量级为，方向跟质子的初速度方向一致【答案】AD【解析】【名师点睛】由质量数、电荷数守恒可知核反应方程；由动量守恒可知硅原子核速度的数量级及速度方向，从而即可求解。4、【2017山西省重点中学协作体高三上学期期末联考】（多选）下列说法正确的是： （ ）A平均结合能小的原子核结合成或分解成平均结合能大的原子核时一定放出核能B黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与黑体的温度有关C按照玻尔理论，氢原子核外电子从半径较小的轨道跃迁到
7、半径较大的轨道时，电子的动能减小，原子的能量也减小了D康普顿效应说明光具有粒子性，电子的衍射实验说明粒子具有波动性.E放射性元素的半衰期与原子所处的化学状态和外部条件有关【答案】ABD【解析】平均结合能是核子与核子结合成原子核时平均每个核子放出的能量，平均结合能越大的原子核越稳定，平均结合能小的原子核结合成或分解成平均结合能大的原子核时出现质量亏损，一定放出核能故A正确；黑体辐射随着波长越短温度越高则辐射越强，所以黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与黑体的温度有关，故B正确；按照玻尔理论，氢原子核外电子从半径较小的轨道跃迁到半径较大的轨道时，电子的动能减小，原子的能量增大，选项C错误；康普顿效
8、应说明光具有粒子性，而电子的衍射实验说明粒子具有波动性，故D正确原子核的半衰期由核内部自身因素决定，与原子所处的化学状态和外部条件无关故E错误；故选ABD【名师点睛】本题考查了玻尔理论，半衰期；康普顿效应等基础知识点，注意比结合能与结合能的区别，关键要熟悉教材，牢记这些基础知识点。5、【2017株洲市高三教学质量统一检测】（多选）核电站中采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23592U+01n14360Nd+9040Zr+x+y，设U核质量为m1，中子质量为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
9、中： （ ）Ax可能是311H，y可能是11Bx可能是301n，y可能是8C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【答案】BC【名师点睛】本题主要考查了质量数和电荷数守恒在书写核反应方程过程中的应用，是考查基础知识和规律的好题6、【2017湖北省部分重点中学高三新考试大纲适应性考试】根据玻尔理论，氢原子的能级公式为（n为能级，A为基态能量），一个氢原子中的电子从n= 4的能级直接跃迁到基态，在此过程中： （ ）A氢原子辐射一个能量为的光子B氢原子辐射一个能量为的光子C氢原子辐射一系列频率的光子，其中频率最大的光子能量为D氢
10、原子辐射一系列频率的光子，其中频率最大的光子能量为【答案】B【解析】根据玻尔理论，一个氢原子中的电子从n= 4的能级直接跃迁到基态，辐射一个光子的能量为，选项B正确，ACD错误；故选B【名师点睛】此题是对玻尔理论的考查；注意原子从高能态向低能态跃迁时，向外辐射光子的能量等于两个能级的能级差；注意搞清楚是“一个”还是“一群”氢原子。7、【广东省肇庆市2017届高三第二次模拟考试】U的衰变有多种途径，其中一种途径是先衰变成Bi，然后可以经一次衰变变成X（X代表某种元素），也可以经一次衰变变成Ti，最后都衰变变成Pb，衰变路径如右图所示，下列说法中正确的是： （ ）A过程是衰变，过程是衰变；过程是衰
11、变，过程是衰变B过程是衰变，过程是衰变；过程是衰变，过程是衰变C过程是衰变，过程是衰变；过程是衰变，过程是衰变D过程是衰变，过程是衰变；过程是衰变，过程是衰变【答案】B【解析】由于衰变产生电子，质量数不变，核电荷数加1，衰变产生氦核，质量数减少4，核电荷数减2；过程中的质量数不变，故它发生的是衰变，选项CD错误；过程的质量数减少4，故应该是衰变；过程的核电荷数减少2，故是衰变，过程的核电荷加1，说明是衰变，故选项B正确。8、【广东省韶关市六校2017届高三10月联考】（多选）下列说法正确的是： （ ）A卢瑟福通过a粒子散射实验建立了原子核式结构模型B处于基态的氢原子最不稳定C任何金属都存在一个
12、“极限频率”，人射光的频率大于这个频率，才能产生光电效应D放射性元素与别的元素形成化合物时半衰期不变E一个原子核在一次衰变中可同时放出和三种射线【答案】ACD9、【辽宁省鞍山市第一中学2017届高三上学期第一次模拟考试】（多选）氢原子能级的示意图如图所示，大量氢原子从n=4的能级向n=2的能级跃迁时辐射处可见光a，从n=3的能级向n=2的能级跃迁时辐射处可见光b，则： （ ）Aa光的光子能量大于b光的光子能量B氢原子从n=4的能级向n=3的能级跃迁时会辐射出紫外线C处于能级n=4的电子的动能小于能级n=2的动能D在真空中传播时，b光的波长较短E处在n=1能级时核外电子离原子核最近【答案】ACE
13、【解析】根据跃迁规律根据跃迁规律可知高能级向低能级跃迁时辐射光子的能量等于这两个能级差.公式：，可知从n=4向n=2跃迁时辐射光子的能量大于从n=3向n=2跃迁时辐射光子的能量，则可见光a的光子能量大于b，又根据光子能量可得a光子的频率大于b，由，则a光的波长小于b光，故A正确，D错误；根据跃迁规律可知高能级向低能级跃迁时辐射光子的能量等于这两个能级差，从n=4的能级向n=3的能级跃迁时会辐射出的光子能量小于a光子的能量、因为紫外线的能量大于可见光，所以不可能为紫外线，故B错误根据玻尔理论，库仑力提供向心力，可知，越靠近原子核的速度越大，动能越大，那么处于能级n=4的电子的动能小于能级n=2的
14、动能，故C正确；一能级是最贴近原子核的能级，所以在n=1能级时核外电子离原子核最近，故E正确；所以正确选项为：ACE10、【江苏省溧水高级中学2017届高三暑期考试物理试题】（多选）下列说法正确的是 ： （ ）A光电效应是原子核吸收光子向外释放电子的现象B天然放射性现象说明原子核具有复杂的结构C一个氘核的质量小于一个质子和一个中子的质量和D已知钴60的半衰期为5.27年，则任一个钴60原子核都将在5.27年内发生衰变【答案】BC【解析】11、【福建省三明市2016届普通高中毕业班5月质量检查理科综合】（多选）下列说法正确的是： （ ）A.经典电磁理论无法解释氢原子的分立线状光谱B聚变又叫热核反
15、应，太阳就是一个巨大的热核反应堆。C.根据玻尔理论，氢原子在辐射光子的同时，轨道也在连续地减小D.某放射性原子核经过2次衰变和一次衰变，核内质子数减少3个E.用能量等于氘核结合能的光子照射静止氘核，可以使氘核分解为一个质子和一个中子【答案】ABD【解析】经典理论中能量是连续变化的，如此说来原子光谱就应该是连续谱，但是事实上原子光谱是线状谱，A正确；聚变又叫热核反应，太阳就是一个巨大的热核反应堆，B正确；根据玻尔理论知，轨道的半径是量子化的，故C错误；某放射性原子核经过2次衰变和一次衰变，电荷数少3，质量数少8，质子数等于电荷数，则质子数少3，故D正确；核子结合成原子核与原子核分解为核子是逆过程
16、，质量的变化相等，能量变化也相等，故用能量等于氘核结合能的光子照射静止氘核，还要另给它们分离时所需要的足够的动能（光子方向有动量），所以不可能使氘核分解为一个质子和一个中子，故E错误【名师点睛】该题考查多个原子物理学的基础的知识点的内容，明确衰变的实质，知道原子的能量是量子化的，轨道半径也是量子化的是解答该题的关键这一类的知识要多加积累12、【河南省洛阳市第一高级中学2017届高三上学期第一次月考】）用频率为v0的光照射大量处于基态的氢原子，在所发射的光谱中仅能观测到频率分别为的三条谱线，且，则： （ ）A B C D【答案】B【解析】【名师点睛】本题的关键是明确发光的含义是氢原子从高能级向低
17、能级跃迁，根据能级图，有三条光谱线说明原子最高能级在n=3能级，再根据氢原子理论可知，入射光的频率应等于n=3能级时的频率，然后再根据跃迁公式即可求解13、【广东省湛江一中等“四校”2017届高三上学期第一次联考物理试题】（多选）氢原子能级如图所示，已知可见光的光子能量在1.62eV到3.11eV之间，当氢原子从n3 跃迁到n2的能级时，辐射光的波长为656 nm。以下判断正确的是： （ ）A氢原子从n3能级向n2能级跃迁时发出的光为可见光B用波长为502 nm的光照射，能使氢原子从n2跃迁到n3的能级C氢原子从n2跃迁到n1的能级时，辐射光的波长大于656 nmD一群处于n3能级上的氢原子向
18、低能级跃迁时最多产生3种谱线E处于n3能级的氢原子吸收1.51ev的能量会发生电离【答案】ADE【解析】氢原子从n=3能级向n=2能级跃迁时发出的光的能量：E=E3-E2=-1.51-（-3.4）=1.89eV，看见为可见光故A正确；502nm的光的能量：不等于能使氢原子从n=2跃迁到n=3的能级的能量值，氢原子不能吸收该光子故B错误；氢原子从n=2跃迁到n=1的能级时，辐射光的能量大于氢原子从n=3跃迁到n=2的能级时辐射光的能量，根据可知，辐射光的波长一定小于656nm故C错误；根据数学组合，可知一群n=3能级上的氢原子向低能级跃迁时最多产生3种谱线故D正确处于n=3能级的氢原子的能量值为
19、-1.51eV，所以若吸收1.51ev的能量会发生电离故E正确故选ADE. 14、【安徽省六安市第一中学2016届高三下学期一模考试理科综合】（多选）下列说法中正确的是： （ ）A、光电效应现象说明光具有粒子性B、普朗克在研究黑体辐射问题时提出了能量子假说C、波尔建立了量子理论，成功解释了各种原子发光现象D、运动的宏观物体也具有波动性，其速度越大物质波的波长越大E、衰变所释放的电子是原子核内的中子转变为质子时所产生的【答案】ABE【解析】【名师点睛】光电效应现象说明光具有粒子性，普拉克在研究黑体辐射问题时提出了能量子假说；普拉克在研究黑体辐射问题时提出了能量子假说，建立了量子论；玻尔成功解释了
20、各种原子发光现象；根据德布罗意的理论，运动的宏观物体也具有波动性，其速度越大物质波的波长越短知识点多，难度小，关键多看书15、【江西省宜川市宜春中学、樟树中学、高安中学等五校2017届高三7月联考物理试卷】如图为氢原子的能级图，大量处于n=4激发态的氢原子跃迁时，发出多个能量不同的光子，其中频率最大的光子能量为 eV，若用此光照射到逸出功为2.75 eV的光电管上，则加在该光电管上的遏止电压为 V。E/eV0-0.54-0.85-13.612345n-3.40-1.51【答案】12.75eV ；10V【解析】根据C42=6知，大量处于n=4的氢原子向低能级跃迁时，可能发出6种能量不同的光子能级间跃迁放出或吸收光子的能量满足h=Em-En所以频率最大的光子能量为E=E4-E1=-0.85+13.60eV=12.75eV根据爱因斯坦光电效应方程，有Ekm=hv-E0,根据动能定理eU=Ekm；解得：U=10V16、【江苏省南京市、盐城市2016届高三第二次模拟考试物理试题】用频率为的光照射光电管阴极时，产生的光电流随阳极与阴极间所加电压的变化规律如图所示，UC为遏止电压已知电子电荷量为e，普朗克常量为h，则光电子的最大初动能为_，该光电管发生光电效应的极限频率为_.【答案】eUc