專題28近代物理考點考情命題方向考點1光電效應及其圖像考點2光的波粒二象性考點3玻爾模型考點4核反應及其計算2024全國2024北京2024·1月浙江2023全國2024·6月浙江2024安徽2024江蘇2023河北2024湖南2024海南2024廣東1.光電效應常考題型：愛因斯坦光電效應方程；光電效應的截止頻率．2.玻爾模型常考題型：原子能級躍遷與光電效應的結合；光的波長與干涉條紋間距的關系；愛因斯坦光電效應方程．3、核反應?？碱}型：核反應方程式的書寫或判斷核反應方程式中的粒子．人工轉變實例：質子的發(fā)現(xiàn)、中子的發(fā)現(xiàn)、正電子的發(fā)現(xiàn)題型一光電效應電路與光電效應方程的應用1．光電效應在光的照射下金屬中的電子從金屬表面逸出的現(xiàn)象，叫做光電效應，發(fā)射出來的電子叫做光電子．2．實驗規(guī)律(1)每種金屬都有一個極限頻率．(2)光子的最大初動能與入射光的強度無關，只隨入射光的頻率增大而增大．(3)光照射到金屬表面時，光電子的發(fā)射幾乎是瞬時的．(4)光電流的強度與入射光的強度成正比．3．遏止電壓與截止頻率(1)遏止電壓：使光電流減小到零的反向電壓Uc.(2)截止頻率：能使某種金屬發(fā)生光電效應的最小頻率叫做該種金屬的截止頻率(又叫極限頻率)．不同的金屬對應著不同的極限頻率．(3)逸出功：電子從金屬中逸出所需做功的最小值，叫做該金屬的逸出功．4．光子說愛因斯坦提出：空間傳播的光不是連續(xù)的，而是一份一份的，每一份稱為一個光子，光子具有的能量與光的頻率成正比，即：ε＝hν，其中h＝6.63×10－34J·s.5．光電效應方程(1)表達式：hν＝Ek＋W0或Ek＝hν－W0.(2)物理意義：金屬中的電子吸收一個光子獲得的能量是hν，這些能量的一部分用來克服金屬的逸出功W0，剩下的表現(xiàn)為逸出后電子的最大初動能Ek＝eq\f(1,2)mv2.（2024?大連二模）在光的照射下物體表面能發(fā)射出電子的現(xiàn)象，叫做光電效應。實驗發(fā)現(xiàn)，用紫外線照射金屬鋅能產(chǎn)生光電效應，而可見光照射不能使鋅發(fā)生光電效應，這是因為（）A．可見光的頻率小于金屬鋅的截止頻率 B．可見光的波長小于金屬鋅的極限波長 C．可見光的波長小于紫外線的波長 D．可見光的強度小于紫外線的強度（2024?濟寧三模）某興趣小組設計了一種光電煙霧報警器，其結構和原理如圖所示。光源向外發(fā)射某一特定頻率的光，發(fā)生火情時有煙霧進入報警器內，會使部分光改變傳播方向，繞過擋板進入光電管從而發(fā)生光電效應，于是有電流輸入報警系統(tǒng)，電流大于I0就會觸發(fā)報警系統(tǒng)報警。某次實驗中，當滑動變阻器的滑片P處于圖示位置，煙霧濃度增大到n時恰好報警。假設煙霧濃度越大，單位時間內光電管接收到的光子數(shù)越多。下列說法可能正確的是（）A．光線繞過擋板進入光電管利用了光的折射 B．為提高光電煙霧報警器的靈敏度，可以將滑片P向右移動少許 C．僅將電源的正負極反接，在煙霧濃度為n時也可能觸發(fā)報警 D．報警器恰好報警時，將滑片P向右移動后，警報有可能會被解除（2024?中山區(qū)校級模擬）波長為λ1和λ2的兩束可見光入射到雙縫，在光屏上觀察到干涉條紋，其中波長為λ1的光的條紋間距大于波長為λ2的條紋間距。則有（）A．這兩束光的頻率f1＞f2 B．這兩束光的光子的動量p1＞p2 C．若波長為λ1的光可以使某種金屬發(fā)生光電效應，則波長為λ2的光也可以使這種金屬發(fā)生光電效應 D．若這兩束光都能使某種金屬發(fā)生光電效應，則遏止電壓Uc1＞Uc2題型二光電效應圖像四類圖象圖象名稱圖線形狀由圖線直接(間接)得到的物理量最大初動能Ek與入射光頻率ν的關系圖線①極限頻率：圖線與ν軸交點的橫坐標νc②逸出功：圖線與Ek軸交點的縱坐標的值W0＝|－E|＝E③普朗克常量：圖線的斜率k＝h顏色相同、強度不同的光，光電流與電壓的關系①遏止電壓Uc：圖線與橫軸的交點②飽和光電流Im：電流的最大值③最大初動能：Ekm＝eUc顏色不同時，光電流與電壓的關系①遏止電壓Uc1、Uc2②飽和光電流③最大初動能Ek1＝eUc1，Ek2＝eUc2遏止電壓Uc與入射光頻率ν的關系圖線①截止頻率νc：圖線與橫軸的交點②遏止電壓Uc：隨入射光頻率的增大而增大③普朗克常量h：等于圖線的斜率與電子電量的乘積，即h＝ke.(注：此時兩極之間接反向電壓)（2024?江蘇模擬）圖甲為研究光電效應的電路圖，其中光電管陰極K的材料的逸出功W0=3.6×10-19J。圖乙為實驗中用某一頻率的光照射光電管時，光電流隨電壓變化的曲線，當U＝﹣2.5V時，光電流剛好為0。已知普朗克常量h＝6.6×10﹣34J?s，電子電荷量e＝1.6×10﹣19C，質量m＝9.1×10A．入射光的頻率為1.5×1016Hz B．以最大初動能逸出的光電子的德布羅意波的波長約為7.7×10﹣10m C．當電壓U＝2.5V時，光電子到達陽極A的最大動能為8.0×10﹣29J D．每秒射到光電管陰極K的光子至少為1.2×1017個（2024?長安區(qū)二模）如圖甲所示，是用光照射某種金屬時逸出的光電子的最大初動能隨入射光頻率變化的圖像，其中直線與橫軸交點的坐標為4.29，與縱軸交點的坐標為0.5，如圖乙所示是氫原子的能級圖，下列說法正確的是（）A．該金屬的逸出功為0.5eV B．根據(jù)該圖像能求出普朗克常量 C．該金屬的極限頻率為5.50×1014Hz D．用n＝4能級的氫原子躍遷到n＝3能級時所輻射的光照射該金屬能使該金屬發(fā)生光電效應（2024?湖北三模）愛因斯坦光電效應方程成功解釋了光電效應現(xiàn)象。下圖中①、②兩直線分別是金屬A、B發(fā)生光電效應時的遏止電壓Uc與入射光頻率ν的關系圖像，則下列說法正確的是（）A．金屬B的逸出功比金屬A的小 B．①、②兩直線的斜率均為heC．當用頻率為9×1014Hz的光分別照射兩金屬A、B時，A中發(fā)出光電子的最大初動能較小 D．當入射光頻率ν不變時，增大入射光的光強，則遏止電壓Uc增大題型三光的波粒二象性和物質波1．光的波粒二象性(1)光的干涉、衍射、偏振現(xiàn)象證明光具有波動性．(2)光電效應說明光具有粒子性．(3)光既具有波動性，又具有粒子性，稱為光的波粒二象性．2．物質波(1)概率波光的干涉現(xiàn)象是大量光子的運動遵守波動規(guī)律的表現(xiàn)，亮條紋是光子到達概率大的地方，暗條紋是光子到達概率小的地方，因此光波又叫概率波．(2)物質波任何一個運動著的物體，小到微觀粒子大到宏觀物體都有一種波與它對應，其波長λ＝eq\f(h,p)，p為運動物體的動量，h為普朗克常量．（2024?煙臺一模）某電子的質量為me、德布羅意波長為λ，一質量為m的油滴與該電子具有相同的動能，則該油滴的德布羅意波長為（）A．memλ B．mmeλ C（2024?江蘇模擬）初速度為0的電子束通過電場加速后，照射到金屬晶格上，得到如圖所示的電子衍射圖樣．已知電子質量為m，電荷量為e，加速電壓為U，普朗克常量為h，則（）A．該實驗說明電子具有粒子性 B．電子離開電場時的物質波波長為h2C．加速電壓U越小，電子的衍射現(xiàn)象越不明顯 D．若用相同動能的質子替代電子，衍射現(xiàn)象將更加明顯（多選）（2024?太原一模）用紫外光照射一種新型材料時，只產(chǎn)生動能和動量單一的相干電子束。用該電子束照射間距為d的雙縫，觀測到相鄰明條紋間距為Δx的干涉現(xiàn)象，普朗克常量為h，雙縫到屏的距離為L。下列說法正確的是（）A．電子束的波長λ=LdΔB．電子的動量p=hC．僅減小照射光的波長，電子束形成的干涉條紋間距將變大 D．與實物粒子相聯(lián)系的波被稱為德布羅意波，也叫做物質波題型四玻爾理論的理解與計算1．定態(tài)：原子只能處于一系列不連續(xù)的能量狀態(tài)中，在這些能量狀態(tài)中原子是穩(wěn)定的，電子雖然繞核運動，但并不向外輻射能量．2．躍遷：原子從一種定態(tài)躍遷到另一種定態(tài)時，它輻射或吸收一定頻率的光子，光子的能量由這兩個定態(tài)的能量差決定，即hν＝Em－En.(h是普朗克常量，h＝6.63×10－34J·s)3．軌道：原子的不同能量狀態(tài)跟電子在不同的圓周軌道繞核運動相對應．原子的定態(tài)是不連續(xù)的，因此電子的可能軌道也是不連續(xù)的．4．氫原子的能級、能級公式(1)氫原子的能級圖(如圖所示)(2)氫原子的能級和軌道半徑①氫原子的能級公式：En＝eq\f(1,n2)E1(n＝1,2,3，…)，其中E1為基態(tài)能量，其數(shù)值為E1＝－13.6eV.②氫原子的半徑公式：rn＝n2r1(n＝1,2,3，…)，其中r1為基態(tài)半徑（2024?泰安三模）氫原子的能級圖如圖所示，現(xiàn)有大量處于n＝3能級的氫原子向n＝1能級躍遷，用產(chǎn)生的光子照射某金屬材料，其中能量最低的光子剛好能使該金屬材料發(fā)生光電效應，則逸出的光電子的最大初動能為（）A．13.6eV B．10.2eV C．3.4eV D．1.89eV（2024?昆明一模）如圖所示為氫原子的能級圖，氫原子在能級3、2、1之間躍遷時輻射出a、b、c三種光。下列說法正確的是（）A．b光頻率最高 B．c光光子的能量最大 C．在真空中，a光波長最短 D．在真空中，b光的傳播速度最大（2024?河南模擬）氫原子能級圖如圖所示，大量處于n＝3的激發(fā)態(tài)氫原子向低能級躍遷時，會輻射出不同頻率的光，用這些光照射金屬錫，已知金屬錫的逸出功為4.42eV，關于這些輻射出的光，下列說法正確的是（）A．躍遷中有6種不同頻率的光 B．只有1種頻率的光能使錫發(fā)生光電效應 C．對同一種介質，a光的臨界角小于b光的臨界角 D．用同一裝置進行雙縫實驗，a光干涉條紋的寬度大于b光干涉條紋的寬度題型五原子核的衰變及半衰期1．原子核的衰變(1)原子核放出α粒子或β粒子，變成另一種原子核的變化稱為原子核的衰變．(2)分類α衰變：eq\o\al(A,Z)X→eq\o\al(A－4,Z－2)Y＋eq\o\al(4,2)Heβ衰變：eq\o\al(A,Z)X→eq\o\al(A,Z＋1)Y＋eq\o\al(0,－1)e2．三種射線的成分和性質名稱構成符號電荷量質量電離能力貫穿本領α射線氦核eq\o\al(4,2)He＋2e4u最強最弱β射線電子eq\o\al(0,－1)e－eeq\f(1,1837)u較強較強γ射線光子γ00最弱最強3.對半衰期的理解(1)根據(jù)半衰期的概念，可總結出公式N余＝N原eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,2)))eq\f(t,τ)，m余＝m原eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,2)))eq\f(t,τ)式中N原、m原表示衰變前的放射性元素的原子核數(shù)和質量，N余、m余表示衰變后的放射性元素的原子核數(shù)和質量，t表示衰變時間，τ表示半衰期．(2)影響因素：放射性元素衰變的快慢是由原子核內部因素決定的，與原子所處的物理狀態(tài)(如溫度、壓強)或化學狀態(tài)(如單質、化合物)無關．（2024?歷下區(qū)校級模擬）2024年1月天津大學科研團隊攻克了長期以來阻礙石墨烯電子學發(fā)展的關鍵技術難題，打開了石墨烯帶隙，開啟了石墨烯芯片制造領域“大門”。石墨烯是C的同素異形體，目前已知C的同位素共有15種，其中14C是一種放射性的元素，可衰變?yōu)?4N，圖中包含14C衰變相關信息，下列說法正確的是（）A．當環(huán)境溫度變化時，14C的半衰期會發(fā)生改變 B．14C轉變?yōu)?4N，衰變方式為α衰變 C．32個14C原子核在經(jīng)過22920年后還剩2個 D．當14N數(shù)量是14C數(shù)量的3倍時，14C衰變經(jīng)歷的時間為11460年（2024?荊州區(qū)校級四模）心臟起搏器中的微型核電池以鉭鉑合金作外殼，內裝有钚238，可在患者胸內連續(xù)安全使用10年以上。現(xiàn)有某型號核電池，只有160g重，體積僅18mm3，內裝150mg钚（94238Pu）。已知钚的半衰期為87.7年，钚衰變時會放出α射線和γ光子，生成新核A．新核X的中子數(shù)為142 B．該核電池中的核反應屬于核裂變 C．溫度升高，钚的半衰期將小于87.7年 D．經(jīng)43.85年，150mg的钚還剩余75mg（2024?廈門三模）2024年4月20日我國首次實現(xiàn)核電商用堆批量生產(chǎn)碳14（614C）同位素。614C具有放射性，會自發(fā)衰變成氮14（A．該衰變需要吸收能量 B．該衰變發(fā)生后原子核內的中子數(shù)減少 C．升高溫度能減小614CD．20個614C經(jīng)過11460年后剩下題型六核反應及核反應類型類型可控性核反應方程典例衰變α衰變自發(fā)eq\o\al(238,)92U→eq\o\al(234,)90Th＋eq\o\al(4,2)Heβ衰變自發(fā)eq\o\al(234,)90Th→eq\o\al(234,)91Pa＋eq\o\al(0,－1)e人工轉變人工控制eq\o\al(14,)7N＋eq\o\al(4,2)He→eq\o\al(17,)8O＋eq\o\al(1,1)H(盧瑟福發(fā)現(xiàn)質子)eq\o\al(4,2)He＋eq\o\al(9,4)Be→eq\o\al(12,)6C＋eq\o\al(1,0)n(查德威克發(fā)現(xiàn)中子)eq\o\al(27,)13Al＋eq\o\al(4,2)He→eq\o\al(30,15)P＋eq\o\al(1,0)n約里奧－居里夫婦發(fā)現(xiàn)放射性同位素，同時發(fā)現(xiàn)正電子eq\o\al(30,15)P→eq\o\al(30,14)Si＋eq\o\al(0,＋1)e重核裂變比較容易進行人工控制eq\o\al(235,)92U＋eq\o\al(1,0)n→eq\o\al(144,)56Ba＋eq\o\al(89,36)Kr＋3eq\o\al(1,0)neq\o\al(235,)92U＋eq\o\al(1,0)n→eq\o\al(136,)54Xe＋eq\o\al(90,38)Sr＋10eq\o\al(1,0)n輕核聚變目前無法控制eq\o\al(2,1)H＋eq\o\al(3,1)H→eq\o\al(4,2)He＋eq\o\al(1,0)n注意：(1)核反應過程一般都是不可逆的，所以核反應方程只能用單向箭頭表示反應方向，不能用等號連接．(2)核反應的生成物一定要以實驗為基礎，不能憑空只依據(jù)兩個守恒規(guī)律杜撰出生成物來寫核反應方程．(3)核反應遵循質量數(shù)守恒而不是質量守恒；遵循電荷數(shù)守恒．題型七