1、专题五 近代物理初步高频考点1 光电效应与玻尔理论 高频考点2 核反应方程与核能的计算 栏目导航 专题限时训练 新课标高考第二轮总复习物理 上一页返回导航下一页知识体系构建新课标高考第二轮总复习物理 上一页返回导航下一页高频考点 1 光电效应与玻尔理论 视角一 光电效应例 1(2019全国卷)氢原子能级示意图如图所示光子能量在 1.63 3.10 eV的光为可见光要使处于基态(n1)的氢原子被激发后可辐射出可见光光子，最少应给氢原子提供的能量为()A12.09 eV B10.20 eVC1.89 eVD1.51 eV答案：A新课标高考第二轮总复习物理 上一页返回导航下一页解析：氢原子从高能级向
2、基态跃迁时，所辐射光子能量最小值为：E3.40 eV(13.6 eV)10.2 eV3.10 eV，故可知要产生可见光，氢原子吸收能量后，最起码要跃迁到 n2 能级；由于 EE3E21.51 eV(3.40 eV)1.89 eV，有 1.63 eVE3.10 eV，故可知要使处于基态(n1)的氢原子被激发后可辐射出可见光光子，氢原子最起码应该跃迁到 n3 能级则氢原子吸收的最小能量为：EminE3E11.51 eV(13.6 eV)12.09 eV，故 A 正确，B、C、D 错误故选 A.新课标高考第二轮总复习物理 上一页返回导航下一页规律方法解决光电效应类问题的三点注意1决定光电子最大初动能
3、大小的是入射光的频率，决定光电流大小的是入射光光强的大小2由光电效应发射出的光电子由一极到达另一极，是电路中产生光电流的条件3明确加在光电管两极间的电压对光电子起到了加速作用还是减速作用新课标高考第二轮总复习物理 上一页返回导航下一页 视角二 玻尔理论例 2(多选)如图为氢原子的能级图，已知可见光的光子的能量范围为 1.633.10 eV，锌板的电子逸出功为 3.34 eV，那么对氢原子在能级跃迁的过程中辐射或吸收光子的特征认识正确的是()新课标高考第二轮总复习物理 上一页返回导航下一页A用氢原子从高能级向基态跃迁时发射的光照射锌板，一定不能产生光电效应现象B用能量为 11.0 eV 的自由电
4、子轰击氢原子，可使处于基态的氢原子跃迁到激发态C处于 n2 能级的氢原子能吸收任意频率的紫外线D处于 n3 能级的氢原子可以吸收任意频率的紫外线，并且使氢原子电离答案：BD新课标高考第二轮总复习物理 上一页返回导航下一页解析：氢原子从高能级向基态跃迁时发出的光子的最小能量为 10.2 eV，大于锌板电子逸出功，照射金属锌板一定能产生光电效应现象，故 A 错误；用能量为 11.0 eV的电子轰击，基态的氢原子吸收的能量可以等于 10.2 eV，可以使处于基态的氢原子跃迁到 n2 能级，故 B 正确；紫外线光子的最小能量为 3.10 eV，处于 n2 能级的氢原子的电离能为 3.4 eV，故光子能
5、量低于 3.4 eV 的紫外线不能被 n2 能级的氢原子吸收，故 C 错误；处于 n3 能级的氢原子的电离能为 1.51 eV，故处于n3 能级的氢原子可以吸收任意频率的紫外线，并且使氢原子电离，故 D 正确新课标高考第二轮总复习物理 上一页返回导航下一页规律方法解决氢原子能级跃迁问题的四点技巧1原子跃迁时，所吸收或释放的光子能量只能等于两能级之间的能量差2原子电离时，所吸收的能量可以大于或等于某一能级能量的绝对值.3一群原子和一个原子不同，它们的核外电子向基态跃迁时发射光子的种类 NC2nnn12.4计算能级能量时应注意：因一般取无穷远处为零电势参考面，故各能级的能量值均为负值；能量单位 1
6、 eV1.61019 J.新课标高考第二轮总复习物理 上一页返回导航下一页1(多选)(2018天津模拟)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，饱和光电流变大B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D保持入射光的光强不变，不断减小入射光的频率，始终有光电流产生答案：AC新课标高考第二轮总复习物理 上一页返回导航下一页解析：发生光电效应时，饱和光电流的大小与入射光的强度成正比，保持入射光的频率不变，使入射光的光强变大，会使饱和光电流变大，入射光的频率不能决定饱和光电流的大
7、小，选项 A 正确，B 错误；根据光电效应方程 EkhW0 可知，光电子的最大初动能随入射光频率的增大而增大，选项 C 正确；能否发生光电效应要看入射光的频率是否达到光照射的金属的极限频率，如果入射光的频率小于这种金属的极限频率，不会发生光电效应，即不会有光电流产生，选项 D 错误新课标高考第二轮总复习物理 上一页返回导航下一页2(多选)(2017全国卷)在光电效应实验中，分别用频率为 a、b 的单色光 a、b照射到同种金属上，测得相应的遏止电压分别为 Ua 和 Ub、光电子的最大初动能分别为 Eka 和 Ekb.h 为普朗克常量下列说法正确的是()A若 ab，则一定有 Uab，则一定有 Ek
8、aEkbC若 UaUb，则一定有 Ekab，则一定有 haEkahbEkb答案：BC新课标高考第二轮总复习物理 上一页返回导航下一页解析：由爱因斯坦光电效应方程有 EkhW，又由动能定理有 EkeU，当 ab时，EkaEkb，UaUb，A 错误，B 正确；若 UaUb，则有 EkaEkb，C 正确；同种金属的逸出功不变，则 WhEk 不变，D 错误，所以选 BC.新课标高考第二轮总复习物理 上一页返回导航下一页3(多选)图甲是光电效应的实验装置图，图乙是光电流与加在阴极 K 和阳极 A 上的电压的关系图象，下列说法正确的是()新课标高考第二轮总复习物理 上一页返回导航下一页A由图线可知在光的颜
9、色不变的情况下，入射光越强，饱和光电流越大B由图线可知对某种确定的金属来说，其遏止电压与入射光的频率有关C遏止电压越大，说明从该金属中逸出的光电子的最大初动能越大D不论哪种颜色的入射光，只要光足够强，就能发生光电效应答案：ABC新课标高考第二轮总复习物理 上一页返回导航下一页解析：由图线可知在光的颜色不变的情况下，入射光越强，饱和光电流越大，选项 A 正确；根据光电效应方程可得 EkhW0eUc，可知入射光的频率越大，光电子的最大初动能越大，遏止电压越大，所以对于确定的金属，遏止电压与入射光的频率有关，选项 B 正确；根据最大初动能 EkeUc 可知，遏止电压越大，说明从该金属中逸出的光电子的
10、最大初动能越大，选项 C 正确；发生光电效应的条件是入射光的频率大于截止频率，与入射光的强度无关，选项 D 错误新课标高考第二轮总复习物理 上一页返回导航下一页 视角一 原子核及其衰变例 3(2019郑州质检)1933 年至 1934 年间，约里奥居里夫妇用 粒子轰击铝箔时，发生的核反应方程为2713Al42He3015P10n，反应生成物3015P 像天然放射性元素一样衰变，放出正电子 e，且伴随产生中微子 v，核反应方程为3015P3014Si01eAZv.则下列说法正确的是()高频考点 2 核反应方程与核能的计算新课标高考第二轮总复习物理 上一页返回导航下一页A当温度、压强等条件变化时，
11、放射性元素3015P 的半衰期随之变化B中微子的质量数 A0，电荷数 Z0C正电子产生的原因可能是核外电子转变成的D两个质子和两个中子结合成一个 粒子，则质子与中子的质量之和一定等于 粒子的质量答案：B新课标高考第二轮总复习物理 上一页返回导航下一页解析：放射性元素的半衰期与外界因素无关，选项 A 错误；根据质量数和电荷数守恒可知，中微子的质量数 A0，电荷数 Z0，选项 B 正确；正电子产生的原因是核内的质子转化为中子时放出的，选项 C 错误；两个质子和两个中子结合成一个 粒子要释放能量，根据质能方程及质量亏损可知，两个质子与两个中子的质量之和大于 粒子原子核的质量，D 错误新课标高考第二轮
12、总复习物理 上一页返回导航下一页规律方法1 衰变与 衰变次数的确定方法(1)方法一：由于 衰变不改变质量数，故可以先由质量数改变确定 衰变的次数，再根据电荷数守恒确定 衰变的次数(2)方法二：设 衰变次数为 x，衰变次数为 y，根据质量数和电荷数守恒列方程求解新课标高考第二轮总复习物理 上一页返回导航下一页2不同元素的半衰期是不一样的，用表示半衰期，m0与 N0表示衰变前的质量和原子核数，m 和 N 表示衰变后的质量和原子核数，t 表示衰变时间，则m(12)tm0 或 mm0(12)t，N(12)tN0或 NN0(12)t新课标高考第二轮总复习物理 上一页返回导航下一页 视角二 核反应方程与核
13、能例 4(2019全国卷)太阳内部核反应的主要模式之一是质子质子循环，循环的结果可表示为 411H42He201e2v，已知11H 和42He 的质量分别为 mp1.007 8 u和 m4.002 6 u,1 u931 MeV/c2，c 为光速在 4 个11H 转变成 1 个42He 的过程中，释放的能量约为 ()A8 MeV B16 MeV C26 MeV D52 MeV答案：C新课标高考第二轮总复习物理 上一页返回导航下一页解析：根据质能方程 Emc2，得 E(4mpm2me)c2，因核反应前后质量亏损约为 m(1.007 844.002 6)u0.028 6 u，故释放的能量约为 E93
14、1 MeV/c20.0286c226 MeV，C 正确，A、B、D 错误新课标高考第二轮总复习物理 上一页返回导航下一页规律方法解决核反应方程与核能计算问题的方法1掌握核反应方程遵循质量数守恒和电荷数守恒的规律2掌握常见的主要核反应方程式，并知道其意义3熟记常见的基本粒子的符号，如质子、中子、粒子等4进行核能计算时注意单位的对应，若 m 用 kg 做单位，则 E 用 J 做单位；若m 用 u 做单位，则 E 用 eV 做单位，且 1 u 对应 931.5 MeV.新课标高考第二轮总复习物理 上一页返回导航下一页4(2018全国卷)1934 年，约里奥居里夫妇用 粒子轰击铝核2713Al，产生了
15、第一个人工放射性核素 X，核发反应方程为：2713AlnX.X 的原子序数和质量数分别为()A15 和 28 B15 和 30C16 和 30 D17 和 31答案：B新课标高考第二轮总复习物理 上一页返回导航下一页解析：根据核反应遵循的质量数守恒和电荷数守恒可知，X 的电荷数为 21315，质量数为 427130，根据原子核的电荷数等于原子序数，可知 X 的原子序数为 15，质量数为 30，选项 B 正确新课标高考第二轮总复习物理 上一页返回导航下一页5(多选)(2019湖南省六校联考)在磁感应强度为 B 的匀强磁场中，一个静止的放射性原子核(AZX)发生了一次 衰变放射出的 粒子(42He
16、)在与磁场垂直的平面内做圆周运动，其轨道半径为 R.以 m、q 分别表示 粒子的质量和电荷量，生成的新核用 Y 表示下列说法正确的是()新课标高考第二轮总复习物理 上一页返回导航下一页A发生衰变后产生的 粒子与新核 Y 在磁场中运动的轨迹正确的是图丙B新核 Y 在磁场中做圆周运动的半径 RY2Z2RC 粒子的圆周运动可以等效成一个环形电流，且电流大小为 Bq22mD若衰变过程中释放的核能都转化为 粒子和新核的动能，则衰变过程中的质量亏损 m ABqR22mA4c2答案：BCD新课标高考第二轮总复习物理 上一页返回导航下一页解析：由动量守恒可知衰变后产生的 粒子与新核 Y 运动方向相反，所以在磁
17、场中两轨迹圆外切，根据 qvBmv2R 可得 RmvqB，可知 粒子半径大，由左手定则可知两粒子圆周运动的方向相同，丁图正确，选项 A 错误；由 RmvqB可知RYR 2Z2，得 RY2Z2R，选项 B 正确；圆周运动的周期 T2mqB，环形电流 IqT Bq22m，选项 C 正确；新课标高考第二轮总复习物理 上一页返回导航下一页对 粒子由洛伦磁力提供向心力 qvBmv2R 可得 vqBRm，由质量关系可知衰变后新核 Y 的质量 MA44m，由衰变过程中动量守恒得 Mvmv0，vmvM，系统增加的能量 E12Mv212mv2，由质能方程可得 Emc2，联立解得衰变过程中的质量亏损 m AqBR
18、22mA4c2，选项 D 正确新课标高考第二轮总复习物理 上一页返回导航下一页6(2016全国卷)在下列描述核过程的方程中，属于 衰变的是_，属于 衰变的是_，属于裂变的是_，属于聚变的是_(填正确答案的标号)A.14 6C14 7N 01eB.3215P3216S 01eC.238 92U234 90Th42HeD.14 7N42He17 8O11HE.235 92U10n140 54Xe9438Sr210nF.31H21H42He10n答案：C A、B E F新课标高考第二轮总复习物理 上一页返回导航下一页解析：衰变是一种元素衰变成另一种元素过程中释放出 粒子的现象，选项 C为 衰变；衰变
19、为衰变过程中释放出 粒子的现象，选项 A、B 均为 衰变；重核裂变是质量较大的核变成质量较小的核的过程，选项 E 是常见的一种裂变；聚变是两个较轻的核聚合成质量较大的核的过程，选项 F 是典型的核聚变过程新课标高考第二轮总复习物理 上一页返回导航下一页7若235 92U 俘获一个中子裂变成9038Sr 及136 54Xe 两种新核，且三种原子核的质量分别为235.043 9 u、89.907 7 u 和 135.907 2 u，中子质量为 1.008 7 u(1 u1.660 61027 kg,1 u 相当于 931.5 MeV)(1)写出铀核裂变的核反应方程(2)求 9.2 kg 纯铀 23
20、5 完全裂变所释放的能量(结果保留两位有效数字)答案：(1)235 92U10n9038Sr136 54Xe1010n(2)3.31027 MeV新课标高考第二轮总复习物理 上一页返回导航下一页解析：(1)23592U10n9038Sr13654Xe1010n(2)因为一个铀核裂变的质量亏损m(235.043 9 u1.008 7 u)(89.907 7u135.907 2 u101.008 7 u)0.150 7 u，故 9.2 kg 的铀裂变后总的质量亏损M6.0210230.150 79.2103235u3.551024 u，所以EMc23.551024931.5 MeV3.31027 MeV.新课标高考第二轮总复习物理 上一页返回导航下一页专题限时训练