專題28近代物理考點(diǎn)考情命題方向考點(diǎn)1光電效應(yīng)及其圖像考點(diǎn)2光的波粒二象性考點(diǎn)3玻爾模型考點(diǎn)4核反應(yīng)及其計(jì)算2024全國(guó)2024北京2024·1月浙江2023全國(guó)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(yīng)?？碱}型：愛因斯坦光電效應(yīng)方程；光電效應(yīng)的截止頻率．2.玻爾模型常考題型：原子能級(jí)躍遷與光電效應(yīng)的結(jié)合；光的波長(zhǎng)與干涉條紋間距的關(guān)系；愛因斯坦光電效應(yīng)方程．3、核反應(yīng)?？碱}型：核反應(yīng)方程式的書寫或判斷核反應(yīng)方程式中的粒子．人工轉(zhuǎn)變實(shí)例：質(zhì)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(yīng)電路與光電效應(yīng)方程的應(yīng)用1．光電效應(yīng)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(yīng)，發(fā)射出來的電子叫做光電子．2．實(shí)驗(yàn)規(guī)律(1)每種金屬都有一個(gè)極限頻率．(2)光子的最大初動(dòng)能與入射光的強(qiáng)度無關(guān)，只隨入射光的頻率增大而增大．(3)光照射到金屬表面時(shí)，光電子的發(fā)射幾乎是瞬時(shí)的．(4)光電流的強(qiáng)度與入射光的強(qiáng)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(yīng)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(duì)應(yīng)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(gè)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(yīng)方程(1)表達(dá)式：hν＝Ek＋W0或Ek＝hν－W0.(2)物理意義：金屬中的電子吸收一個(gè)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(dòng)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(yīng)。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，用紫外線照射金屬鋅能產(chǎn)生光電效應(yīng)，而可見光照射不能使鋅發(fā)生光電效應(yīng)，這是因?yàn)椋ǎ〢．可見光的頻率小于金屬鋅的截止頻率 B．可見光的波長(zhǎng)小于金屬鋅的極限波長(zhǎng) C．可見光的波長(zhǎng)小于紫外線的波長(zhǎng) D．可見光的強(qiáng)度小于紫外線的強(qiáng)度（2024?濟(jì)寧三模）某興趣小組設(shè)計(jì)了一種光電煙霧報(bào)警器，其結(jié)構(gòu)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(shí)有煙霧進(jìn)入報(bào)警器內(nèi)，會(huì)使部分光改變傳播方向，繞過擋板進(jìn)入光電管從而發(fā)生光電效應(yīng)，于是有電流輸入報(bào)警系統(tǒng)，電流大于I0就會(huì)觸發(fā)報(bào)警系統(tǒng)報(bào)警。某次實(shí)驗(yàn)中，當(dāng)滑動(dòng)變阻器的滑片P處于圖示位置，煙霧濃度增大到n時(shí)恰好報(bào)警。假設(shè)煙霧濃度越大，單位時(shí)間內(nèi)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(jìn)入光電管利用了光的折射 B．為提高光電煙霧報(bào)警器的靈敏度，可以將滑片P向右移動(dòng)少許 C．僅將電源的正負(fù)極反接，在煙霧濃度為n時(shí)也可能觸發(fā)報(bào)警 D．報(bào)警器恰好報(bào)警時(shí)，將滑片P向右移動(dòng)后，警報(bào)有可能會(huì)被解除（2024?中山區(qū)校級(jí)模擬）波長(zhǎng)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(zhǎng)為λ1的光的條紋間距大于波長(zhǎng)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(dòng)量p1＞p2 C．若波長(zhǎng)為λ1的光可以使某種金屬發(fā)生光電效應(yīng)，則波長(zhǎng)為λ2的光也可以使這種金屬發(fā)生光電效應(yīng) D．若這兩束光都能使某種金屬發(fā)生光電效應(yīng)，則遏止電壓Uc1＞Uc2題型二光電效應(yīng)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(dòng)能Ek與入射光頻率ν的關(guān)系圖線①極限頻率：圖線與ν軸交點(diǎn)的橫坐標(biāo)νc②逸出功：圖線與Ek軸交點(diǎn)的縱坐標(biāo)的值W0＝|－E|＝E③普朗克常量：圖線的斜率k＝h顏色相同、強(qiáng)度不同的光，光電流與電壓的關(guān)系①遏止電壓Uc：圖線與橫軸的交點(diǎn)②飽和光電流Im：電流的最大值③最大初動(dòng)能：Ekm＝eUc顏色不同時(shí)，光電流與電壓的關(guān)系①遏止電壓Uc1、Uc2②飽和光電流③最大初動(dòng)能Ek1＝eUc1，Ek2＝eUc2遏止電壓Uc與入射光頻率ν的關(guān)系圖線①截止頻率νc：圖線與橫軸的交點(diǎn)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(shí)兩極之間接反向電壓)（2024?江蘇模擬）圖甲為研究光電效應(yīng)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(shí)驗(yàn)中用某一頻率的光照射光電管時(shí)，光電流隨電壓變化的曲線，當(dāng)U＝﹣2.5V時(shí)，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(zhì)量m＝9.1×10A．入射光的頻率為1.5×1016Hz B．以最大初動(dòng)能逸出的光電子的德布羅意波的波長(zhǎng)約為7.7×10﹣10m C．當(dāng)電壓U＝2.5V時(shí)，光電子到達(dá)陽(yáng)極A的最大動(dòng)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(gè)（2024?長(zhǎng)安區(qū)二模）如圖甲所示，是用光照射某種金屬時(shí)逸出的光電子的最大初動(dòng)能隨入射光頻率變化的圖像，其中直線與橫軸交點(diǎn)的坐標(biāo)為4.29，與縱軸交點(diǎn)的坐標(biāo)為0.5，如圖乙所示是氫原子的能級(jí)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(jí)的氫原子躍遷到n＝3能級(jí)時(shí)所輻射的光照射該金屬能使該金屬發(fā)生光電效應(yīng)（2024?湖北三模）愛因斯坦光電效應(yīng)方程成功解釋了光電效應(yīng)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(yīng)時(shí)的遏止電壓Uc與入射光頻率ν的關(guān)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(dāng)用頻率為9×1014Hz的光分別照射兩金屬A、B時(shí)，A中發(fā)出光電子的最大初動(dòng)能較小 D．當(dāng)入射光頻率ν不變時(shí)，增大入射光的光強(qiáng)，則遏止電壓Uc增大題型三光的波粒二象性和物質(zhì)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(dòng)性．(2)光電效應(yīng)說明光具有粒子性．(3)光既具有波動(dòng)性，又具有粒子性，稱為光的波粒二象性．2．物質(zhì)波(1)概率波光的干涉現(xiàn)象是大量光子的運(yùn)動(dòng)遵守波動(dòng)規(guī)律的表現(xiàn)，亮條紋是光子到達(dá)概率大的地方，暗條紋是光子到達(dá)概率小的地方，因此光波又叫概率波．(2)物質(zhì)波任何一個(gè)運(yùn)動(dòng)著的物體，小到微觀粒子大到宏觀物體都有一種波與它對(duì)應(yīng)，其波長(zhǎng)λ＝eq\f(h,p)，p為運(yùn)動(dòng)物體的動(dòng)量，h為普朗克常量．（2024?煙臺(tái)一模）某電子的質(zhì)量為me、德布羅意波長(zhǎng)為λ，一質(zhì)量為m的油滴與該電子具有相同的動(dòng)能，則該油滴的德布羅意波長(zhǎng)為（）A．memλ B．mmeλ C（2024?江蘇模擬）初速度為0的電子束通過電場(chǎng)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(zhì)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(shí)驗(yàn)說明電子具有粒子性 B．電子離開電場(chǎng)時(shí)的物質(zhì)波波長(zhǎng)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(dòng)能的質(zhì)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(shí)，只產(chǎn)生動(dòng)能和動(dòng)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(cè)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(zhǎng)。下列說法正確的是（）A．電子束的波長(zhǎng)λ=LdΔB．電子的動(dòng)量p=hC．僅減小照射光的波長(zhǎng)，電子束形成的干涉條紋間距將變大 D．與實(shí)物粒子相聯(lián)系的波被稱為德布羅意波，也叫做物質(zhì)波題型四玻爾理論的理解與計(jì)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(yùn)動(dòng)，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(shí)，它輻射或吸收一定頻率的光子，光子的能量由這兩個(gè)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(yùn)動(dòng)相對(duì)應(yīng)．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(jí)、能級(jí)公式(1)氫原子的能級(jí)圖(如圖所示)(2)氫原子的能級(jí)和軌道半徑①氫原子的能級(jí)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(jí)圖如圖所示，現(xiàn)有大量處于n＝3能級(jí)的氫原子向n＝1能級(jí)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(yīng)，則逸出的光電子的最大初動(dòng)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(jí)圖，氫原子在能級(jí)3、2、1之間躍遷時(shí)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(zhǎng)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(jí)圖如圖所示，大量處于n＝3的激發(fā)態(tài)氫原子向低能級(jí)躍遷時(shí)，會(huì)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(guān)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(yīng) C．對(duì)同一種介質(zhì)，a光的臨界角小于b光的臨界角 D．用同一裝置進(jìn)行雙縫實(shí)驗(yàn)，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(zhì)名稱構(gòu)成符號(hào)電荷量質(zhì)量電離能力貫穿本領(lǐng)α射線氦核eq\o\al(4,2)He＋2e4u最強(qiáng)最弱β射線電子eq\o\al(0,－1)e－eeq\f(1,1837)u較強(qiáng)較強(qiáng)γ射線光子γ00最弱最強(qiáng)3.對(duì)半衰期的理解(1)根據(jù)半衰期的概念，可總結(jié)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(zhì)量，N余、m余表示衰變后的放射性元素的原子核數(shù)和質(zhì)量，t表示衰變時(shí)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(nèi)部因素決定的，與原子所處的物理狀態(tài)(如溫度、壓強(qiáng))或化學(xué)狀態(tài)(如單質(zhì)、化合物)無關(guān)．（2024?歷下區(qū)校級(jí)模擬）2024年1月天津大學(xué)科研團(tuán)隊(duì)攻克了長(zhǎng)期以來阻礙石墨烯電子學(xué)發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù)難題，打開了石墨烯帶隙，開啟了石墨烯芯片制造領(lǐng)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(guān)信息，下列說法正確的是（）A．當(dāng)環(huán)境溫度變化時(shí)，14C的半衰期會(huì)發(fā)生改變 B．14C轉(zhuǎn)變?yōu)?4N，衰變方式為α衰變 C．32個(gè)14C原子核在經(jīng)過22920年后還剩2個(gè) D．當(dāng)14N數(shù)量是14C數(shù)量的3倍時(shí)，14C衰變經(jīng)歷的時(shí)間為11460年（2024?荊州區(qū)校級(jí)四模）心臟起搏器中的微型核電池以鉭鉑合金作外殼，內(nèi)裝有钚238，可在患者胸內(nèi)連續(xù)安全使用10年以上?，F(xiàn)有某型號(hào)核電池，只有160g重，體積僅18mm3，內(nèi)裝150mg钚（94238Pu）。已知钚的半衰期為87.7年，钚衰變時(shí)會(huì)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(yīng)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(guó)首次實(shí)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(huì)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(nèi)的中子數(shù)減少 C．升高溫度能減小614CD．20個(gè)614C經(jīng)過11460年后剩下題型六核反應(yīng)及核反應(yīng)類型類型可控性核反應(yīng)方程典例衰變?chǔ)了プ冏园l(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(zhuǎn)變?nèi)斯た刂芿q\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(zhì)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(shí)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(jìn)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(yīng)過程一般都是不可逆的，所以核反應(yīng)方程只能用單向箭頭表示反應(yīng)方向，不能用等號(hào)連接．(2)核反應(yīng)的生成物一定要以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)，不能憑空只依據(jù)兩個(gè)守恒規(guī)律杜撰出生成物來寫核反應(yīng)方程．(3)核反應(yīng)遵循質(zhì)量數(shù)守恒而不是質(zhì)量守恒；遵循電荷數(shù)守恒．題型七