第15講近代物理命題規(guī)律1.命題角度：(1)光電效應(yīng)、能級(jí)躍遷；(2)核反應(yīng)、核能.2.常用方法：圖像法.3.常考題型：選擇題．考點(diǎn)一光電效應(yīng)能級(jí)躍遷1．光電效應(yīng)兩條對(duì)應(yīng)關(guān)系(1)光子頻率高→光子能量大→光電子的最大初動(dòng)能大；(2)光照強(qiáng)度大(同種頻率的光)→光子數(shù)目多→發(fā)射光電子多→光電流大．2．定量分析時(shí)應(yīng)抓住三個(gè)關(guān)系式愛因斯坦光電效應(yīng)方程Ek＝hν－W0最大初動(dòng)能與遏止電壓的關(guān)系Ek＝eUc逸出功與截止頻率的關(guān)系W0＝hνc3．光電效應(yīng)的四類圖像分析圖像名稱圖線形狀由圖線直接(或間接)得到的物理量最大初動(dòng)能Ek與入射光頻率ν的關(guān)系Ek＝hν－h(huán)νc(1)截止頻率：圖線與ν軸交點(diǎn)的橫坐標(biāo)νc(2)逸出功：圖線與Ek軸交點(diǎn)的縱坐標(biāo)的絕對(duì)值W0＝|－E|＝E(3)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：圖線與橫軸交點(diǎn)的橫坐標(biāo)(2)飽和光電流Im1、Im2：光電流的最大值(3)最大初動(dòng)能：Ek＝eUc顏色不同時(shí)，光電流與電壓的關(guān)系(1)遏止電壓Uc1>Uc2，則ν1>ν2(2)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Uc＝eq\f(hν,e)－eq\f(W0,e)(1)截止頻率νc：圖線與橫軸的交點(diǎn)的橫坐標(biāo)(2)普朗克常量h：等于圖線的斜率與電子電荷量的乘積，即h＝ke(注：此時(shí)兩極之間接反向電壓)4．解決氫原子能級(jí)躍遷問題的三點(diǎn)技巧(1)原子躍遷時(shí)，所吸收或輻射的光子能量只能等于兩能級(jí)的能量差．(2)原子從某一能級(jí)電離時(shí)，所吸收的能量可以大于或等于這一能級(jí)能量的絕對(duì)值，剩余能量為自由電子的動(dòng)能．(3)一個(gè)氫原子躍遷發(fā)出的可能光譜線條數(shù)最多為(n－1)，而一群氫原子躍遷發(fā)出的可能光譜線條數(shù)可用N＝Ceq\o\al(2,n)＝eq\f(nn－1,2)求解．例1(2022·山東濟(jì)南市一模)光電管是一種利用光照產(chǎn)生電流的裝置，當(dāng)入射光照在管中金屬板上時(shí)，可以形成光電流．表中記錄了某同學(xué)進(jìn)行光電管實(shí)驗(yàn)時(shí)的數(shù)據(jù)．次入射光子的能量/eV相對(duì)光強(qiáng)飽和光電流大小/mA逸出光電子的最大初動(dòng)能/eV14.0弱290.824.0中430.834.0強(qiáng)600.8由表中數(shù)據(jù)得出的以下論斷中正確的是()A．三次實(shí)驗(yàn)采用了不同頻率的入射光B．三次實(shí)驗(yàn)光電管中的金屬板材質(zhì)不同C．若入射光子的能量為5.0eV，不論光強(qiáng)多大，飽和光電流一定大于60mAD．若入射光子的能量為5.0eV，逸出光電子的最大初動(dòng)能為1.8eV學(xué)習(xí)筆記：______________________________________________________________________________________________________________________________________________例2(2022·廣東卷·5)目前科學(xué)家已經(jīng)能夠制備出能量量子數(shù)n較大的氫原子．氫原子第n能級(jí)的能量為En＝eq\f(E1,n2)，其中E1＝－13.6eV.圖是按能量排列的電磁波譜，要使n＝20的氫原子吸收一個(gè)光子后，恰好失去一個(gè)電子變成氫離子，被吸收的光子是()A．紅外線波段的光子 B．可見光波段的光子C．紫外線波段的光子 D．X射線波段的光子學(xué)習(xí)筆記：______________________________________________________________________________________________________________________________________________例3(2022·廣東省模擬)用如圖甲所示的裝置研究光電效應(yīng)現(xiàn)象．閉合開關(guān)S，用頻率為ν的光照射光電管時(shí)發(fā)生了光電效應(yīng)．圖乙是該光電管發(fā)生光電效應(yīng)時(shí)光電子的最大初動(dòng)能Ek與入射光頻率ν的關(guān)系圖像，圖線與橫軸的交點(diǎn)坐標(biāo)為(a,0)，與縱軸的交點(diǎn)坐標(biāo)為(0，－b)，下列說法中正確的是()A．普朗克常量為h＝eq\f(a,b)B．?dāng)嚅_開關(guān)S后，電流表G的示數(shù)不為零C．僅增加照射光的強(qiáng)度，光電子的最大初動(dòng)能將增大D．保持照射光強(qiáng)度不變，僅提高照射光頻率，電流表G的示數(shù)保持不變學(xué)習(xí)筆記：______________________________________________________________________________________________________________________________________________考點(diǎn)二核反應(yīng)核能1．核衰變問題(1)核衰變規(guī)律：m＝m0，N＝N0.(2)α衰變和β衰變次數(shù)的確定方法①方法一：由于β衰變不改變質(zhì)量數(shù)，故可以先由質(zhì)量數(shù)改變確定α衰變的次數(shù)，再根據(jù)電荷數(shù)守恒確定β衰變的次數(shù)．②方法二：設(shè)α衰變次數(shù)為x，β衰變次數(shù)為y，根據(jù)質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)守恒列方程組求解．2．核能的計(jì)算方法(1)根據(jù)愛因斯坦質(zhì)能方程，用核反應(yīng)虧損的質(zhì)量乘真空中光速c的平方，即ΔE＝Δmc2.(2)根據(jù)1u(原子質(zhì)量單位)相當(dāng)于931.5MeV的能量，用核反應(yīng)的質(zhì)量虧損的原子質(zhì)量單位數(shù)乘931.5MeV，即ΔE＝Δm×931.5(MeV)．3．核反應(yīng)方程中電荷數(shù)守恒，質(zhì)量數(shù)守恒，有質(zhì)量虧損．例4(2022·山東卷·1)碘125衰變時(shí)產(chǎn)生γ射線，醫(yī)學(xué)上利用此特性可治療某些疾?。?25的半衰期為60天，若將一定質(zhì)量的碘125植入患者病灶組織，經(jīng)過180天剩余碘125的質(zhì)量為剛植入時(shí)的()A.eq\f(1,16)B.eq\f(1,8)C.eq\f(1,4)D.eq\f(1,2)學(xué)習(xí)筆記：______________________________________________________________________________________________________________________________________________例5(2022·河南開封市二模)在勻強(qiáng)磁場中，有一個(gè)原來靜止的C原子核發(fā)生衰變，它放出的粒子與反沖核的徑跡是兩個(gè)相內(nèi)切的圓，兩圓的直徑之比為7∶1，那么C的衰變方程為()A.eq\o\ar(14,6)C→eq\o\ar(0,＋1)e＋eq\o\ar(14,5)B B.eq\o\ar(14,6)C→eq\o\ar(0,－1)e＋eq\o\ar(14,7)NC.eq\o\ar(14,6)C→eq\o\ar(2,1)H＋eq\o\ar(12,5)B D.eq\o\ar(14,6)C→eq\o\ar(4,2)He＋eq\o\ar(10,4)Be學(xué)習(xí)筆記：______________________________________________________________________________________________________________________________________________例6(2022·陜西西安市一模)2020年3月15日中國散裂中子源(CSNS)利用中子成像技術(shù)幫助中國科技大學(xué)進(jìn)行了考古方面的研究．散裂中子源是研究中子特性、探測物質(zhì)微觀結(jié)構(gòu)和運(yùn)動(dòng)的科研裝置．下列關(guān)于中子研究的說法正確的是()A．α粒子轟擊eq\o\ar(14,7)N，生成eq\o\ar(17,8)O，并產(chǎn)生了中子B．eq\o\ar(238,92)U經(jīng)過4次α衰變，2次β衰變，新核與原來的原子核相比，中子數(shù)少了6個(gè)C．放射性β射線其實(shí)質(zhì)是高速中子流，可用于醫(yī)學(xué)的放射治療D．核電站可通過控制中子數(shù)目來控制核反應(yīng)劇烈程度學(xué)習(xí)筆記：______________________________________________________________________________________________________________________________________________例7(2020·全國卷Ⅱ·18)氘核eq\o\al(2,1)H可通過一系列聚變反應(yīng)釋放能量，其總效果可用反應(yīng)式6eq\o\al(2,1)H→2eq\o\al(4,2)He＋2eq\o\al(1,1)H＋2eq\o\al(1,0)n＋43.15MeV表示．海水中富含氘，已知1kg海水中含有的氘核約為1.0×1022個(gè)，若全都發(fā)生聚變反應(yīng)，其釋放的能量與質(zhì)量為M的標(biāo)準(zhǔn)煤燃燒時(shí)釋放的熱量相等；已知1kg標(biāo)準(zhǔn)煤燃燒釋放的熱量約為2.9×107J，1MeV＝1.6×10－13J，則M約為()A．40kg B．100kgC．400kg D．1000kg學(xué)習(xí)筆記：______________________________________________________________________________________________________________________________________________1．(2022·江蘇如皋市期末)圖甲中給出了氫原子光譜中4種可見光譜線對(duì)應(yīng)的波長，這4種光的光子能量由大到小排列依次為3.02eV、2.86eV、2.55eV和1.89eV，氫原子能級(jí)圖如圖乙所示，則()A．遇同一個(gè)障礙物，Hα比Hδ更易發(fā)生明顯衍射現(xiàn)象B．Hγ光能使處于n＝2能級(jí)的氫原子電離C．Hδ光是由處于n＝5能級(jí)的氫原子向低能級(jí)躍遷的過程中產(chǎn)生的D．若4種光均能使某金屬發(fā)生光電效應(yīng)，則Hα光對(duì)應(yīng)的光電子的最大初動(dòng)能最大2．(2022·湖北省荊州中學(xué)期末)原子核的比結(jié)合能曲線如圖所示，根據(jù)該曲線，下列判斷中正確的有()A．eq\o\al(4,2)He核的結(jié)合能約為14MeVB．eq\o\al(4,2)He核比eq\o\al(6,3)Li核結(jié)合能大C．兩個(gè)eq\o\al(2,1)H核結(jié)合成eq\o\al(4,2)He核時(shí)釋放能量D．eq\o\ar(235,92)U核中核子的平均