1、物理 第1部分 专题突破方略 专题八 近代物理01典题感悟 透析考情02 热考核心 高效突破03课后演练 强化提能典题再现1.(2020山东等级考模拟)2019 年是世界上首次实现元素人工转变 100 周年.1919 年，卢瑟福用氦核轰击氮原子核，发现产生了另一种元素，该核反应方程可写为42He147Nm8 X1nY.以下判断正确的是()A.m16，n1 Bm17，n1C.m16，n0 Dm17，n0解析：选 B.由质量数和电荷数守恒可得：414m1，278n，解得 m17，n1.考情分析典题再现2.(2019高考全国卷)氢原子能级示意图如图所示光子能量在 1.633.10 eV 的光为可见光
2、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()A.12.09 eV B10.20 eVC.1.89 eV D1.51 eV解析：选 A.因为可见光光子的能量范围是 1.633.10 eV，所以氢原子至少要被激发到 n3 能级，要给氢原子提供的能量最少为 E(1.5113.60)eV12.09 eV，即选项 A正确.考情分析典题再现3.(2019高考全国卷)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411H42He201e2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
3、在4 个11H 转变成 1 个42He 的过程中，释放的能量约为()A.8 MeV B16 MeV C26 MeV D52 MeV解析：选 C.核反应质量亏损 m41.007 8 u4.002 6 u0.028 6 u，释放的能量 E0.028 6931 MeV 26.6 MeV，选项 C 正确.考情分析命题研究本专题为高考全国卷必考内容，从近几年高考试题可以看出无论 2017 年前的选考，还是近两年的必考，题型都以选择题为主，命题点多集中在光电效应、核反应方程、核能的计算，难度不大，多以识记型为主命题特点由选考时的涉及面广、全的命题思想向集中考查某一知识点转变山东模考对本模块的考查也比较多，
4、还与电容器结合考查在关注教材中的实验现象、规律的同时，要注重核反应方程、核能中的简单计算题的训练，还要加强本讲知识与生产、生活及科技应用相联系的习题的训练 光电效应现象【高分快攻】1对光电效应规律的解释对应规律对规律的解释极限频率 c电子从金属表面逸出，首先必须克服金属原子核的引力做功 W0，要使照射光子能量不小于 W0，对应的频率 cW0h 即极限频率 对应规律对规律的解释最大初动能电子吸收光子能量后，一部分克服阻碍作用做功，剩余部分转化为光电子的初动能，只有直接从金属表面飞出的光电子才具有最大初动能，对于确定的金属，W0 是一定的，所以光电子的最大初动能只随照射光的频率增大而增大，与照射光
5、强度无关瞬时性光照射金属时，电子吸收一个光子的能量后，动能立即增大，不需要积累能量的时间饱和电流当发生光电效应时，增大照射光强度，包含的光子数增多，照射金属时产生的光电子增多，因而饱和电流变大2.光电效应的研究思路(1)两条线索(2)两条对应关系光强大光子数目多发射光电子多光电流大；光子频率高光子能量大光电子的最大初动能大.【典题例析】(2019高考北京卷)光电管是一种利用光照射产生电流的装置，当入射光照在管中金属板上时，可能形成光电流表中给出了 6 次实验的结果组次入射光子的能量/eV相对光强光电流大小/mA逸出光电子的最大动能/eV 第一组1234.04040弱中强2943600.9090
6、9 第二组4566.06060弱中强2740552.92929由表中数据得出的论断中不正确的是()A两组实验采用了不同频率的入射光B两组实验所用的金属板材质不同C若入射光子的能量为 5.0 eV，逸出光电子的最大动能为 1.9 eVD若入射光子的能量为 5.0 eV，相对光强越强，光电流越大解析 由于光子的能量 Eh，又入射光子的能量不同，故入射光子的频率不同，A 项正确；由爱因斯坦光电效应方程 hWEk，可求出两组实验的逸出功均为 3.1 eV，故两组实验所用的金属板材质相同，B 项错误；由 hWEk，逸出功 W3.1 eV 可知，若入射光子能量为 5.0 eV，则逸出光电子的最大动能为 1
7、.9 eV，C 项正确；相对光强越强，单位时间内射出的光子数越多，单位时间内逸出的光电子数越多，形成的光电流越大，故 D 项正确 答案 B【题组突破】角度 1 对光电效应规律的理解11905 年是爱因斯坦的“奇迹”之年，这一年他先后发表了三篇具有划时代意义的论文，其中关于光量子的理论成功地解释了光电效应现象关于光电效应，下列说法正确的是()A当入射光的频率低于极限频率时，不能发生光电效应B光电子的最大初动能与入射光的频率成正比C光电子的最大初动能与入射光的强度成正比D某单色光照射一金属时不发生光电效应，改用波长较短的光照射该金属一定发生光电效应解析：选 A.根据光电效应现象的实验规律，只有入射
8、光频率大于极限频率才能发生光电效应，故 A 正确，D 错误；根据光电效应方程，最大初动能与入射光频率为线性关系，但非正比关系，B 错误；根据光电效应现象的实验规律，光电子的最大初动能与入射光强度无关，C 错误 角度 2 光电效应方程和图象问题2小明用金属铷为阴极的光电管，观测光电效应现象，实验装置示意图如图甲所示已知普朗克常量 h6.631034Js.(1)图甲中电极 A 为光电管的_(填“阴极”或“阳极”)；(2)实验中测得铷的遏止电压 Uc 与入射光频率 之间的关系如图乙所示，则铷的截止频率 c_Hz，逸出功 W0_J；(3)如果实验中入射光的频率 7.001014Hz，则产生的光电子的最
9、大初动能 Ek_ J.解析：(1)在光电效应中，电子向 A 极运动，故电极 A 为光电管的阳极(2)由题图可知，铷的截止频率 c 为 5.151014Hz，逸出功 W0hc6.6310345.151014J3.411019J.(3)当入射光的频率为 7.001014Hz 时，由 Ekhhc 得，光电子的最大初动能为 Ek6.631034(7.005.15)1014J1.231019J.答案：(1)阳极(2)5.151014(5.125.18)1014 均视为正确3411019(3.393.43)1019 均视为正确(3)1.231019(1.211.25)1019 均视为正确解决光电效应类问题
10、的“3 点注意”注意 1：决定光电子最大初动能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 注意 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 注意 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 原子能级和能级跃迁【高分快攻】1玻尔理论的三条假设轨道量子化核外电子只能在一些分立的轨道上运动能量量子化原子只能处于一系列不连续的能量状态吸收或辐射 能量量子化原子在两个能级之间跃迁时只能吸收或发射一定频率的光子2.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
11、以大于或等于某一能级能量的绝对值，剩余能量为自由电子的动能(3)一个氢原子跃迁发出可能的光谱线条数最多为(n1)，而一群氢原子跃迁发出可能的光谱线条数可用 NC2nn（n1）2求解(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 eV1.61019 J.【典题例析】(2018高考天津卷)氢原子光谱在可见光区域内有四条谱线 H、H、H 和 H，都是氢原子中电子从量子数 n2 的能级跃迁到 n2 的能级时发出的光，它们在真空中的波长由长到短，可以判定()AH 对应的前后能级之差最小B同一介质对 H 的折射率最大C同一介质中 H 的传播速度最大D用
12、H 照射某一金属能发生光电效应，则 H 也一定能解析 H 的波长最长，频率最低，由跃迁规律可知，它对应的前后能级之差最小，A 项正确；由频率越低的光的折射率越小知，B 项错误；由折射率 ncv可知，在同一介质中，H 的传播速度最大，C 项错误；当入射光频率大于金属的极限频率可以使该金属发生光电效应现象，因 HH，所以 H 不一定能使该金属发生光电效应现象，D 项错误 答案 A【题组突破】1如图所示为氢原子的能级图，现有一群处于 n3 能级的激发态的氢原子，则下列说法正确的是()A能发出 6 种不同频率的光子B波长最长的光是氢原子从 n3 能级跃迁到 n1 能级产生的C发出的光子的最小能量为 1
13、2.09 eVD处于该能级的氢原子至少需吸收 1.51 eV 能量的光子才能电离解析：选 D.一群处于 n3 能级的激发态的氢原子能发出 C233 种不同频率的光子，A 错误；由辐射条件知氢原子由 n3 能级跃迁到 n1 能级辐射出的光子频率最大，波长最小，B 错误；发出的光子的最小能量为 E3E21.89 eV，C 错误；n3 能级对应的氢原子能量是1.51 eV，所以处于该能级的氢原子至少需吸收 1.51 eV 能量的光子才能电离，D 正确2氢原子部分能级的示意图如图所示不同色光的光子能量如下表所示色光红橙黄绿蓝靛紫光子能量范围(eV)1.612002.002072.072142.1425
14、32.532762.76310处于某激发态的氢原子，发射的光的谱线在可见光范围内仅有 2 条，其颜色分别为()A红、蓝靛 B黄、绿C红、紫D蓝靛、紫解析：选 A.原子发光时放出的光子的能量等于原子能级差，先分别计算各能级差，再由小到大排序结合可见光的光子能量表可知，有两个能量分别为 1.89 eV 和 2.55 eV 的光子属于可见光，分别属于红光和蓝靛光的范围，故答案为 A.原子核的衰变规律【高分快攻】1衰变规律及实质衰变类型 衰变 衰变衰变方程MZ XM4Z2 Y42HeMZ XMZ1Z 01e 衰变实质2 个质子和 2 个中子结合成一个整体射出中子转化为质子和电子211H210n42He
15、10n11H 01e 衰变规律电荷数守恒、质量数守恒2.射线：射线经常是伴随着 衰变或 衰变同时产生的名称构成符号电荷量质量电离能力贯穿本领 射线氦核42He2e4 u最强最弱 射线电子01ee11 836 u较强较强 射线光子00最弱最强3.半衰期的理解(1)半衰期研究对象一定是大量的、具有统计意义的数量；(2)半衰期永不变；(3)半衰期的公式：N 余N 原12t，m 余m 原12t.【典题例析】(2017高考全国卷)一静止的铀核放出一个 粒子衰变成钍核，衰变方程为23892U23490Th42He.下列说法正确的是()A衰变后钍核的动能等于 粒子的动能B衰变后钍核的动量大小等于 粒子的动量
16、大小C铀核的半衰期等于其放出一个 粒子所经历的时间D衰变后 粒子与钍核的质量之和等于衰变前铀核的质量解析 静止的铀核在衰变过程中遵循动量守恒，由于系统的总动量为零，因此衰变后产生的钍核和 粒子的动量等大反向，即 pThp，B 项正确；因此有 2mThEkTh 2mEk，由于钍核和 粒子的质量不等，因此衰变后钍核和 粒子的动能不等，A 项错误；半衰期是有半数铀核衰变所用的时间，并不是一个铀核衰变所用的时间，C 项错误；由于衰变过程释放能量，根据爱因斯坦质能方程可知，衰变过程有质量亏损，因此 D 项错误答案 B【题组突破】角度 1 对衰变规律的理解1.(多选)23892U 是一种放射性元素，能够自
17、发地进行一系列放射性衰变，如图所示，下列说法正确的是()A图中 a 是 84，b 是 206B.20682Pb 比23892U 的比结合能大CY 和 Z 是同一种衰变DY 是 衰变，放出电子，电子是由中子转变成质子时产生的解析：选 ABC.由210 aPo 变到20682Pb，质量数少 4，知发生了一次 衰变，则电荷数少 2，所以 a84，由21083Bi 变到b81Tl，发生了一次 衰变，则 b206，选项 A、C 正确，选项 D错误；比结合能小的原子核结合或分裂成比结合能大的原子核时会出现质量亏损，根据爱因斯坦质能方程得知，一定释放核能，因此核反应放出能量，则20682Pb 比23892U
18、 的比结合能大，选项 B 正确角度 2 对半衰期及衰变次数的理解2由于放射性元素23793Np 的半衰期很短，所以在自然界中一直未被发现，只是在使用人工的方法制造后才被发现已知23793Np 经过一系列 衰变和 衰变后变成20983Bi，下列选项中正确的是()A.20983Bi 的原子核比23793Np 的原子核少 28 个中子B.23793Np 经过衰变变成20983Bi，衰变过程可以同时放出 粒子、粒子和 粒子C衰变过程中共发生了 7 次 衰变和 4 次 衰变D.23793Np 的半衰期等于任一个23793Np 原子核发生衰变的时间解析：选 C.20983 Bi 的中子数为 2098312
19、6，23793 Np 的中子数为 23793144，20983 Bi 的原子核比23793 Np 的原子核少 18 个中子，A 错误；23793 Np 经过一系列 衰变和 衰变后变成20983Bi，可以同时放出 粒子和 粒子或者 粒子和 粒子，不能同时放出三种粒子，B错误；衰变过程中发生 衰变的次数为23720947(次)，衰变的次数为 27(9383)4(次)，C 正确；半衰期是大量原子核衰变的统计规律，对少数原子核不适用，D 错误命题角度解决方法易错辨析衰变射线的性质分析从电离能力、贯穿本领等方面对比分析、射线电性相反，而 射线不带电但频率高，能量大衰变方程的书写及理解衰变方程遵循电荷数守
20、恒、质量数守恒原则，且要从衰变的产生机理及本质分析 衰变是原子核中的 2 个质子和 2 个中子结合成一个氦核并射出；衰变是原子核中的中子转化为一个质子和一个电子，再将电子射出；衰变伴随着 衰变或 衰变同时发生，不改变原子核的质量数与电荷数，以光子形式释放出衰变过程中产生的能量半衰期的理解及计算半衰期的稳定性及计算公式衰变是一个统计规律，对少数粒子不满足规律 核反应方程和核能计算【高分快攻】1四种常见核反应类型可控性核反应方程典例衰变 衰变自发23892 U23490 Th42He 衰变自发23490 Th23491 Pa 01e 类型可控性核反应方程典例人工转变人工控制147 N42He178
21、 O11H(卢瑟福发现质子)42He94Be126 C10n(查德威克发现中子)2713Al42He3015P10n 约里奥居里夫妇发现放射性同位素，同时发现正电子3015P3014Si01e重核裂变较容易控制23592 U10n14456 Ba8936Kr310n实际应用：原子弹、核电站、核航母等轻核聚变很难控制21H31H42He10n实际应用：氢弹、某些恒星内核反应2.对质能方程的理解(1)一定的能量和一定的质量相联系，物体的总能量和它的质量成正比，即 Emc2.方程的含义：物体具有的能量与它的质量之间存在简单的正比关系，物体的能量增大，质量也增大；物体的能量减少，质量也减少(2)核子在
22、结合成原子核时出现质量亏损 m，其能量也要相应减少，即 E mc2.(3)原子核分解成核子时要吸收一定的能量，相应的质量增加 m，吸收的能量为 E mc2.【典题例析】(2018高考天津卷)国家大科学工程中国散裂中子源(CSNS)于 2017 年 8 月 28 日首次打靶成功，获得中子束流，可以为诸多领域的研究和工业应用提供先进的研究平台下列核反应中放出的粒子为中子的是()A.147 N 俘获一个 粒子，产生178 O 并放出一个粒子B.2713Al 俘获一个 粒子，产生3015P 并放出一个粒子C.115 B 俘获一个质子，产生84Be 并放出一个粒子D.63Li 俘获一个质子，产生32He
23、 并放出一个粒子解析 根据核反应过程中质量数守恒及电荷数守恒可知，147 N42He178 O11H，A 项错误；2713Al42He3015P10n，B 项正确；115 B11H84Be42He，C 项错误；63Li11H32He42He，D 项错误 答案 B【题组突破】角度 1 核反应的四种类型1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_(填正确答案标号)A.14 6C14 7N 01eB.3215P3216S 01eC.238 92U234 90Th42HeD.14 7N42He17 8O11HE.235 92U10n140 54Xe94
24、38Sr210nF.31H21H42He10n解析：一个原子核自发地放出一个 粒子，生成一个新核的过程是 衰变，因此 C 项是 衰变；一个重核在一个粒子的轰击下，分裂成几个中等质量原子核的过程是重核的裂变，因此 E 项是重核的裂变；两个较轻的原子核聚合成一个较大的原子核，并放出粒子的过程是轻核的聚变，因此 F 项是轻核的聚变；另外，A、B 项是 衰变，D 项是原子核的人工转变 答案：C AB E F角度 2 核能的计算2(2017高考全国卷)大科学工程“人造太阳”主要是将氘核聚变反应释放的能量用来发电氘核聚变反应方程是：21H21H32He10n.已知 21H 的质量为 2.013 6 u,3
25、2He 的质量为 3.015 0 u，10n 的质量为 1.008 7 u，1 u931 MeV/c2.氘核聚变反应中释放的核能约为()A3.7 MeV B3.3 MeVC2.7 MeV D0.93 MeV解析：选 B.氘核聚变反应的质量亏损为 m22.013 6 u(3.015 0 u1.008 7 u)0.003 5 u，释放的核能为 E mc20.003 5931 MeV/c2c23.3 MeV，选项 B 正确(1)在求解核反应中的动量守恒时，常出现以下错误：核反应中产生的新核和粒子的质量数的确定；在列动量守恒式时，是否考虑放出的光子的动量；核反应中动能并不守恒(2)可以从以下几点防范：根据核反应规律，确定新核和粒子的质量数；根据题给条件明确是否考虑光子的动量；若为放能核反应，反应后的动能等于反应前的动能与释放的核能之和 请做：课后演练 强化提能 word部分：点击进入链接 本部分内容讲解结束 按ESC键退出全屏播放