專題18近代物理

目錄

01考情透視?目標(biāo)導(dǎo)航............................................................................3

02知識(shí)導(dǎo)圖思維引航............................................................................4

03核心精講題型突破............................................................................5

題型一光電效應(yīng).............................................................................5

【核心精講】...............................................................................5

一、光電效應(yīng)的研究思路與光電管..............................................................5

二、與光電效應(yīng)有關(guān)的圖像....................................................................6

【真題研析】...............................................................................6

【命題預(yù)測(cè)】...............................................................................8

考向一光電效應(yīng)和光電管.....................................................................8

考向二與光電效應(yīng)有關(guān)的圖像問(wèn)題............................................................10

題型二原子結(jié)構(gòu)、能級(jí)躍遷..................................................................12

【核心精講】..............................................................................12

一、三個(gè)基本假設(shè)..........................................................................12

二、兩類躍遷問(wèn)題和電離....................................................................12

三、躍遷產(chǎn)生的譜線條數(shù)....................................................................12

【真題研析】..............................................................................13

【命題預(yù)測(cè)】..............................................................................14

考向一受激躍遷和電離......................................................................14

考向二與光電效應(yīng)相結(jié)合....................................................................15

題型三核反應(yīng)、核能........................................................................17

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【核心精講】..............................................................................17

一、衰變與半衰期..........................................................................17

二、核反應(yīng)與核能...........................................................................17

【真題研析】..............................................................................19

【命題預(yù)測(cè)】..............................................................................19

考向一原子核的衰變和半衰期................................................................19

考向二核反應(yīng)方程與核能的計(jì)算..............................................................20

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命題統(tǒng)計(jì)

2024年2023年2022年

命題要點(diǎn)

2024海南卷T82022河北卷T4

光電效應(yīng)

2024遼寧、吉林、黑龍江卷T8

2024湖南卷T12023遼寧卷T62022廣東卷T5

2024安徽卷T12023海南卷T南2022江蘇卷T4

2024江西卷T22023河北卷T12022湖南卷T1

原子結(jié)構(gòu)、能

2024江蘇卷T52023湖北卷T12022重慶卷T7

級(jí)躍遷

熱2024新課標(biāo)卷T172023山東卷T12022海南卷T11

考

2023江蘇卷T15

角

度2023新課標(biāo)卷T16

2024?河北卷112023?北京卷132022?山東卷?T1

2024?湖北卷?T22023?廣東卷?T12022?海南卷?T2

2024?廣東卷122023?海南卷2022?湖北卷?T1

核反應(yīng)、核能

2024?江蘇卷132023?湖南卷2022?遼寧卷?T2

2024?山東卷?T12022?浙江6月卷T14

2022?浙江1月卷?T14

從近三年高考試題來(lái)看，試題以選擇題為主，對(duì)原子結(jié)構(gòu)和核反應(yīng)的考查較

命題規(guī)律

為頻繁，題目難度要求大多不是太高，較為基礎(chǔ)。

預(yù)計(jì)在2025年高考中，還會(huì)以選擇題的形式考查這三部分內(nèi)容，重點(diǎn)關(guān)注

考向預(yù)測(cè)

對(duì)核反應(yīng)和核能，特別是我國(guó)在這方面的科技發(fā)展和應(yīng)用。

命題情景多以我國(guó)在核反應(yīng)和核能應(yīng)用為命題背景

常用方法圖像法、公式法

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愛(ài)因斯坦光電效應(yīng)方程：Ek=hv-W0

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0

盎心精潴￡題型突破

題型一光電效應(yīng)

核心精講

1.光電效應(yīng)的研究思路

(1)兩條線索：

rgf強(qiáng)度——決定著每秒鐘光源發(fā)射的光子數(shù)

光〔頻率——決定著每個(gè)光子的能量b斗V—

“力［每秒鐘逸出的光電子數(shù)——決定著光電一

g流的大小

、子、光電子逸出后的最大初動(dòng)能201淤------

(2)兩條對(duì)應(yīng)關(guān)系：

入射光強(qiáng)度大一光子數(shù)目多一發(fā)射光電子多一光電流大；

光子頻率高一■光子能量大一?光電子的最大初動(dòng)能大。

2.三個(gè)定量關(guān)系式

(1)愛(ài)因斯坦光電效應(yīng)方程：Ek=hv-Wo.

(2)最大初動(dòng)能與遏止電壓的關(guān)系：Ek=eUc.

(3)逸出功與截止頻率的關(guān)系：Wo=hvc.

3.光電管上加正向與反向電壓情況分析

正向電壓

(1)光電管加正向電壓時(shí)的情況

①尸右移時(shí),參與導(dǎo)電的光電子數(shù)增加;

②尸移到某一位置時(shí)，所有逸出的光電子恰好都參與了導(dǎo)電，光電流恰好達(dá)到最大值;

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③P再右移時(shí)，光電流不再增大。

光束窗口

詈

反向電壓

（2）光電管加反向電壓時(shí)的情況

①P右移時(shí)，參與導(dǎo)電的光電子數(shù)減少；

②尸移到某一位置時(shí)，所有逸出的光電子恰好都不參與導(dǎo)電,光電流恰好為0,此時(shí)光電管兩端加的電壓為遏止

電壓；

③尸再右移時(shí)，光電流始終為0。

圖像名稱圖線形狀讀取信息

Ekf①截止頻率（極限頻率）：橫軸截距

最大初動(dòng)能Ek與入射光頻②逸出功：縱軸截距的絕對(duì)值航=1—

3

率V的關(guān)系圖線VE\=E

③普朗克常量：圖線的斜率左=〃

①截止頻率右：橫軸截距

②遏止電壓“：隨入射光頻率的增大

遏止電壓”與入射光頻率V

而增大

的關(guān)系圖線

③普朗克常量小等于圖線的斜率與電

0VcV

子電荷量的乘積，即h=ke

L-N------強(qiáng)光（黃）①遏止電壓Uc：橫軸截距

顏色相同、強(qiáng)度不同的光，

_力-------弱光（黃）

②飽和光電流/m：電流的最大值

光電流與電壓的關(guān)系2

Ekm=eUc

Uc15u③最大初動(dòng)能：

一■—黃光①遏止電壓Ucl、員2

顏色不同時(shí)，光電流與電壓二■一藍(lán)光

②飽和光電流

的關(guān)系上

UclUc2(5u③最大初動(dòng)能Eki=eUci,Ek2=eUc2

真題研析

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1.（2024?海南?高考真題）利用如圖所示的裝置研究光電效應(yīng)，閉合單刀雙擲開(kāi)關(guān)Si，用頻率為也的光照

射光電管，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器，使電流表的示數(shù)剛好為0,此時(shí)電壓表的示數(shù)為U1，已知電子電荷量為e,普

朗克常量為打，下列說(shuō)法正確的是（）

A.其他條件不變，增大光強(qiáng)，電壓表示數(shù)增大

B.改用比力更大頻率的光照射，調(diào)整電流表的示數(shù)為零，此時(shí)電壓表示數(shù)仍為％

C.其他條件不變，使開(kāi)關(guān)接S2，電流表示數(shù)仍為零

D.光電管陰極材料的截止頻率％=匕-半

【答案】D

【詳解】A.當(dāng)開(kāi)關(guān)S接1時(shí)，由愛(ài)因斯坦光電效應(yīng)方程eUi=九匕-Wo故其他條件不變時(shí)，增大光強(qiáng)，電

壓表的示數(shù)不變，故A錯(cuò)誤；

B.若改用比匕更大頻率的光照射時(shí)，調(diào)整電流表的示數(shù)為零，而金屬的逸出功不變，故遏止電壓變大，即

此時(shí)電壓表示數(shù)大于內(nèi),故B錯(cuò)誤；

C.其他條件不變時(shí)，使開(kāi)關(guān)S接2,此時(shí)機(jī)可發(fā)生光電效應(yīng)，故電流表示數(shù)不為零，故C錯(cuò)誤;

D.根據(jù)愛(ài)因斯坦光電效應(yīng)方程e%=出一Wo其中Wo=八%聯(lián)立解得，光電管陰極材料的截止頻率為%=

嗎-^^故D正確。故選D。

h

【技巧點(diǎn)撥】

（1）光電效應(yīng)方程中最大初動(dòng)能預(yù)遏止電壓的關(guān)系Ek=eU=hvr-Wo;

（2）截止頻率的公式：上=匕一與。

2.（2022?河北?高考真題）如圖是密立根于1916年發(fā)表的鈉金屬光電效應(yīng)的遏止電壓”與入射光頻率v的

實(shí)驗(yàn)曲線，該實(shí)驗(yàn)直接證明了愛(ài)因斯坦光電效應(yīng)方程，并且第一次利用光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)測(cè)定了普朗克常量鼠

由圖像可知（）

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A.鈉的逸出功為h%B.鈉的截止頻率為8.5x1014HZ

C.圖中直線的斜率為普朗克常量4D.遏止電壓4與入射光頻率v成正比

【答案】A

【詳解】A.根據(jù)遏止電壓與最大初動(dòng)能的關(guān)系有eUc=Ekmax根據(jù)電效應(yīng)方程有Ekmax=hv-叩0當(dāng)結(jié)合圖像

可知，當(dāng)Uc為0時(shí)，解得勿0=h%，A正確；

B.鈉的截止頻率為％,根據(jù)圖像可知，截止頻率小于8.5x1014HZ,B錯(cuò)誤；

C.結(jié)合遏止電壓與光電效應(yīng)方程可解得/=歿可知，圖中直線的斜率表示士C錯(cuò)誤；

eee

D.根據(jù)遏止電壓與入射光的頻率關(guān)系式可知，遏止電壓外與入射光頻率v成線性關(guān)系，不是成正比，D錯(cuò)

誤。故選A。

【技巧點(diǎn)撥】

(1)遏止電壓與最大初動(dòng)能的關(guān)系有e4=Ekmax,再根據(jù)電效應(yīng)方程有Ekmax=〃丫-％得圖像表達(dá)式;

(2)根據(jù)得到的函數(shù)關(guān)系式，明確圖線斜率含義，以及遏止電壓與入射光頻率的關(guān)系。

?命題預(yù)測(cè)r

考向一光電效應(yīng)和光電管

3.(2024?安徽阜陽(yáng)?模擬預(yù)測(cè))如圖所示是研究光電效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)裝置，滑動(dòng)變阻器的滑片尸位于中點(diǎn)。位

置，某同學(xué)先用頻率為v的光照射光電管，此時(shí)電流表中有電流。調(diào)節(jié)滑片尸的位置，使電流表示數(shù)恰好變

為0,記下此時(shí)電壓表的示數(shù)U。已知電子電荷量的絕對(duì)值為e,普朗克常量為〃，下列說(shuō)法正確的是()

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A.電流表示數(shù)為零時(shí)，滑片尸位于。點(diǎn)右側(cè)

B.光電子的最大初動(dòng)能為eU

C.光電管陰極K材料的逸出功為hv+eU

D.用頻率更大的光照射光電管時(shí)，電流表示數(shù)一定增大

【答案】B

【詳解】A.電流表示數(shù)為零時(shí)，所加電壓為反向電壓，所以滑片P向左移動(dòng)，位于。點(diǎn)左側(cè)，故A錯(cuò)誤;

B.使光電流減小到0時(shí)，有Ekm=eU故B正確；

C.陰極K材料的逸出功為W=/iv—Ekm=歷/一eU故C錯(cuò)誤；

D.光電流的大小不僅和入射光的頻率有關(guān)，還與光強(qiáng)有關(guān)，故D錯(cuò)誤。故選B。

4.（2024?四川宜賓?三模）某科技小組用如圖所示的電路研究“光電效應(yīng)”現(xiàn)象，現(xiàn)用頻率為v的紅光照射

光電管，有光電子從K極逸出。下列說(shuō)法正確的是（）

A.使用藍(lán)光照射比紅光照射需要克服的逸出功更大

B.僅增大入射光的強(qiáng)度，從K極逃逸出的電子的最大初動(dòng)能可能增大

C.當(dāng)滑動(dòng)變阻器的滑片從左向右滑動(dòng)時(shí)，電流表示數(shù)可能先增大后保持不變

D.將電源正負(fù)極反接后當(dāng)滑動(dòng)變阻器的滑片從左向右滑動(dòng)時(shí)，電流表示數(shù)不變

【答案】C

【詳解】A.逸出功由金屬材料變身決定，金屬一定，逸出功一定，可知，使用藍(lán)光照射與紅光照射需要克

服的逸出功相等，故A錯(cuò)誤；

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B.根據(jù)光電效應(yīng)方程有

fkmax=hv-W0

可知，光電子的最大初動(dòng)能由入射光的頻率與逸出功共同決定，僅增大入射光的強(qiáng)度，從K極逃逸出的電

子的最大初動(dòng)能不變，故B錯(cuò)誤；

C.圖中電壓為加速電壓，當(dāng)滑動(dòng)變阻器的滑片從左向右滑動(dòng)時(shí)，加速電壓逐漸增大。電流逐漸增大，當(dāng)達(dá)

到飽和電流后，電流保持不變，即電流表示數(shù)可能先增大后保持不變，故C正確；

D.將電源正負(fù)極反接后，所加電壓為減速電壓，當(dāng)滑動(dòng)變阻器的滑片從左向右滑動(dòng)時(shí)，電流先減小，當(dāng)電

壓達(dá)到遏止電壓后，電流為0,即電流表示數(shù)先減小后不變，故D錯(cuò)誤。故選C。

考向二與光電效應(yīng)有關(guān)的圖像問(wèn)題

5.（2024?安徽合肥?三模）從1907年起，美國(guó)物理學(xué)家密立根開(kāi)始以精湛的技術(shù)測(cè)量光電效應(yīng)中幾個(gè)重要

的物理量。他的目的是：測(cè)量金屬的截止電壓U與入射光的頻率V,由此算出普朗克常量〃，并與普朗克根

據(jù)黑體輻射得出的〃相比較，以檢驗(yàn)愛(ài)因斯坦光電效應(yīng)方程的正確性。如圖所示為某金屬的Uc-v圖像，己

知電子的電荷量e=1.60x10-i9c,則該金屬的逸出功約為（）

V

4.04.55.05.56.06.5v/xlO14Hz

A.1.7eVB.1.7JC.1.3eVD.1.3J

【答案】A

【詳解】光電子的最大初動(dòng)能為與遏止電壓4的關(guān)系是為=光電效應(yīng)方程為a=Wo聯(lián)立兩式可得

4=4丫一險(xiǎn)當(dāng)/=Ov=%七4.27x1014HZ圖像的斜率為k=2解得h=ke=e金屬的逸出功

eee（5.5—4.27）x105

-19

為勿0=hvc-1.7eV-2.7X10J故選A?

6.（2024?黑龍江?三模）在研究甲、乙兩種金屬的光電效應(yīng)現(xiàn)象實(shí)驗(yàn)中，光電子的最大初動(dòng)能屏與入射光

頻率v的關(guān)系如圖所示，則下列說(shuō)法正確的是（）

A.甲金屬的逸出功大于乙金屬的逸出功

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B.兩條圖線與橫軸的夾角a和￡可能不相等

C.若增大入射光的頻率，則所需遏止電壓隨之增大

D.若增大入射光的強(qiáng)度，但不改變?nèi)肷涔獾念l率，則光電子的最大初動(dòng)能將增大

【答案】C

【詳解】AB.根據(jù)愛(ài)因斯坦光電效應(yīng)方程&=hv-Wo可知光電子的最大初動(dòng)能以與入射光頻率v的關(guān)系

圖像的斜率為普朗克常量九橫軸截距為%=震所以兩條圖線的斜率一定相等，a和3一定相等，甲金屬的

逸出功小于乙金屬的逸出功，A、B錯(cuò)誤；

C.根據(jù)穌=m-勿0可知，增大入射光的頻率，產(chǎn)生的光電子的最大初動(dòng)能增大，再由6/=后加可知，所

需遏止電壓隨之增大，C正確；

D.根據(jù)光電效應(yīng)規(guī)律可知，不改變?nèi)肷涔忸l率V,只增大入射光的強(qiáng)度，則光電子的最大初動(dòng)能不變，D

錯(cuò)誤。故選C。

7.（2024?山東威海?二模）研究光電效應(yīng)規(guī)律的電路圖如圖甲所示，某同學(xué)分別用°、6、c三束單色光照

射光電管得到的光電流/與光電管兩端電壓。的關(guān)系如圖乙所示。已知a、c兩條圖線與橫軸的交點(diǎn)重合。

下列說(shuō)法正確的是（）

A.用。光照射時(shí)，單位時(shí)間內(nèi)逸出的光電子數(shù)最多

B.用。光照射時(shí)，逸出光電子的最大初動(dòng)能最大

C.該光電管用。光、b光照射時(shí)截止頻率不同

D.若6光照射某金屬發(fā)生光電效應(yīng)，則a光照射該金屬也一定發(fā)生光電效應(yīng)

【答案】A

【詳解】A.由圖乙可知，。光照射時(shí)對(duì)應(yīng)的飽和電流最大，則用。光照射時(shí)，單位時(shí)間內(nèi)逸出的光電子數(shù)

最多，故A正確；

B.根據(jù)Ek=e4由圖乙可知，6光照射時(shí)對(duì)應(yīng)的遏止電壓最大，所以用6光照射時(shí)，逸出光電子的最大初

動(dòng)能最大，故B錯(cuò)誤；

C.截止頻率只由光電管（金屬）自身決定，所以該光電管用。光、6光照射時(shí)截止頻率相同，故C錯(cuò)誤；

D.根據(jù)Ek=hv-Wo=e”由于b光照射時(shí)對(duì)應(yīng)的遏止電壓大于。光照射時(shí)對(duì)應(yīng)的遏止電壓，則臺(tái)光的頻

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率大于〃光的頻率，若b光照射某金屬發(fā)生光電效應(yīng)，則〃光照射該金屬不一定發(fā)生光電效應(yīng)，故D錯(cuò)誤。

故選Ao

題型二原子結(jié)構(gòu)、能級(jí)躍遷

核心精講

一、三分基本假設(shè)

1.能級(jí)假設(shè)：氫原子能級(jí)En=號(hào)(n=l,2,3,…)，n為量子數(shù).

n2

2.躍遷假設(shè)：hv=Em—En(m>n).

3.軌道量子化假設(shè)：氫原子的電子軌道半徑rn=n2ri(n=l,2,3,…)，n為量子數(shù).

二、

1.氫原子能級(jí)躍遷

①?gòu)牡湍芗?jí)(n)西二高能級(jí)(m)：動(dòng)能減少，勢(shì)能增加，原子能量增加，吸收能量，hv=Em-En.

②從高能級(jí)(m)給上低能級(jí)(n)：動(dòng)能增加，勢(shì)能減少，原子能量減少，放出能量，hv=Em-En.

2.受激躍遷有兩種方式：

①光照(吸收光子)：光子的能量必須恰好等于能級(jí)差，hv=Em-En。

［注意］對(duì)于大于電離能的光子可被吸收，可將原子電離。

②碰撞、加熱等：只要入射粒子能量大于或等于能級(jí)差即可，EQEm-E”

3.電離：指原子從基態(tài)(月=1)或某一激發(fā)態(tài)(狂2)躍遷到〃=8狀態(tài)的現(xiàn)象。

(1)電禺E~Qo

(2)電離能：指原子從基態(tài)或某一激發(fā)態(tài)躍遷到電離態(tài)所需要吸收的最小能量。

對(duì)于氫原子：①基態(tài)—電離態(tài)：E吸=0一(一13.6eV)=13.6eV,即為基態(tài)的電離能。

②”=2一電離態(tài)：￡吸=0—E2=3.4eV,即為〃=2激發(fā)態(tài)的電離能。

［注意］如果原子吸收能量足夠大，克服電離能后，電離出的自由電子還具有一部分動(dòng)能。

三、躍迂產(chǎn)生的譜線條數(shù)

1.一群原子的核外電子向基態(tài)躍遷時(shí)發(fā)射光子的種類：N=C；=也二D。

2

2.一個(gè)原子的核外電子向基態(tài)躍遷時(shí)發(fā)射最多光子的種類：N=〃-l。

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真題研析n

8.(2024?安徽?高考真題)大連相干光源是我國(guó)第一臺(tái)高增益自由電子激光用戶裝置，其激光輻射所應(yīng)用

的玻爾原子理論很好地解釋了氫原子的光譜特征。圖為氫原子的能級(jí)示意圖，已知紫外光的光子能量大于

3.11eV,當(dāng)大量處于n=3能級(jí)的氫原子向低能級(jí)躍遷時(shí)，輻射不同頻率的紫外光有()

C.3種D.4種

【答案】B

【詳解】大量處于〃=3能級(jí)的氫原子向低能級(jí)躍遷時(shí)，能夠輻射出不同頻率的種類為俏=3種輻射出光子

的能量分別為AEi=E3-E1=-1.51eV-(-13.6eV)=12.09eV,

△%=E3-E2=-1.51eV-(-3.4eV)=1.89eV,

△%=%—&=-3,4eV-(-13.6eV)=10.2eV

其中AE[>3.11eV,A￡2<3.11eV,AE3>3.11eV所以輻射不同頻率的紫外光有2種。故選B。

【技巧點(diǎn)撥】

NY"一1)

(1)根據(jù)°2公式，得出產(chǎn)生譜線的條數(shù)；

(2)根據(jù)氫原子能級(jí)躍遷假設(shè)/E=EM-6求出光子的能量大小再做判斷。

9.(2023?河北?高考真題)2022年8月30日，國(guó)家航天局正式發(fā)布了“羲和號(hào)”太陽(yáng)探測(cè)衛(wèi)星國(guó)際上首次在

軌獲取的太陽(yáng)兀譜線精細(xì)結(jié)構(gòu)。/是氫原子巴耳末系中波長(zhǎng)最長(zhǎng)的譜線，其對(duì)應(yīng)的能級(jí)躍遷過(guò)程為()

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A.從8躍遷到71=2B.從n=5躍遷到九=2

C.從幾=4躍遷到九二2D.從九=3躍遷到九=2

【答案】D

【詳解】H。是氫原子巴耳末系中波長(zhǎng)最長(zhǎng)的譜線，根據(jù)V=?可知上是氫原子巴耳末系中頻率最小的譜線，

根據(jù)氫原子的能級(jí)圖，利用玻爾理論中的頻率條件成=隔-后2可見(jiàn)能級(jí)差越小，頻率越低，波長(zhǎng)越長(zhǎng)。故

Ha對(duì)應(yīng)的能級(jí)躍遷過(guò)程為從n=3躍遷到n=2。故選D。

【技巧點(diǎn)撥】

根據(jù)丫=：和玻爾理論中的頻率條件〃v=—&判斷能級(jí)差、頻率高低和波長(zhǎng)的長(zhǎng)短；

A

命題預(yù)測(cè)

考向一受激躍遷和電離

10.（2024?全國(guó)?模擬預(yù)測(cè)）2024年6月中國(guó)航天科技集團(tuán)的科研人員通過(guò)分析我國(guó)首顆探日衛(wèi)星“羲和號(hào)”

對(duì)太陽(yáng)光譜的觀測(cè)數(shù)據(jù)，精確繪制出國(guó)際首個(gè)太陽(yáng)大氣自轉(zhuǎn)的三維圖像。太陽(yáng)光譜中有一條譜線所對(duì)應(yīng)光

的頻率與氫原子從較高能級(jí)向n=2能級(jí)躍遷時(shí)發(fā)出的光中光子能量最小的那種光的頻率相同。則該譜線所

對(duì)應(yīng)光子的能量為（）

￡e

〃n

g一SOv

一-

5

一

4一-O.

3一-O.

2-13.

--

1----------------13.6

A.2.86eVB.1.89eVC.0.66eVD.0.31eV

【答案】B

【詳解】光子的能量￡=成光子能量最小時(shí)頻率最小，根據(jù)玻爾原子理論的頻率條件前=與?-&可知，當(dāng)

氫原子從九=3能級(jí)向n=2能級(jí)躍遷時(shí)發(fā)出的光的光子能量最小，最小能量￡min-1.51eV-（-3.4eV）=

1.89eV,B正確。故選B。

11.（2024?四川南充?一模）我國(guó)自主研發(fā)的氫原子鐘已運(yùn)用于北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)中，氫原子鐘是利用氫原

子躍遷頻率穩(wěn)定的特性來(lái)獲取精準(zhǔn)時(shí)間頻率信號(hào)的設(shè)備，對(duì)提高導(dǎo)航的精度極為重要。氫原子能級(jí)如圖所

示，關(guān)于大量處于〃=4能級(jí)的氫原子，下列說(shuō)法正確的是（）

14/21

nE/eV

30----------------------------------------------0

-------------0.54

3UA.QoCJ

3-------------------------1.51

2-------------------------3.40

1---------------------------13.6

A.氫原子向低能級(jí)躍遷時(shí)最多發(fā)出3種不同頻率的光

B.氫原子躍遷時(shí)發(fā)出的光子中能量最大的為0.85eV

C.動(dòng)能為0.33eV的電子碰撞處于〃=4能級(jí)的氫原子，氫原子會(huì)發(fā)生躍遷

D.氫原子由"=4能級(jí)躍遷到n=3能級(jí)時(shí)發(fā)出光子的頻率大于由n=3能級(jí)躍遷至n=2能級(jí)時(shí)發(fā)出光子的

頻率

【答案】C

【詳解】A.氫原子向低能級(jí)躍遷時(shí)可發(fā)出量=6種不同頻率的光，故A錯(cuò)誤；

B.氫原子由片4能級(jí)躍遷至片1能級(jí)時(shí)發(fā)出的光子的最大能量為員尸(-0.85eV)-(-13.6eV)=12.75eV

故B錯(cuò)誤；

D.氫原子由n=4能級(jí)躍遷到n=3能級(jí)時(shí)發(fā)出光子的能量為E?=(-0.85eV)-(-1.51eV)=0.66Ev由n=3能

級(jí)躍遷至"=2能級(jí)時(shí)發(fā)出光子的能量為心產(chǎn)(-1.51eV)-(-3.4eV)=1.89eV根據(jù)E=/n/可知光子的能量越

大頻率越高，所以氫原子由〃=4能級(jí)躍遷到〃=3能級(jí)時(shí)發(fā)出光子的頻率小于由"=3能級(jí)躍遷至n=2能級(jí)時(shí)

發(fā)出光子的頻率，故D錯(cuò)誤；

C.〃=4和〃=5間的能級(jí)差為0.31eV,由于用動(dòng)能為0.33eV電子撞擊基態(tài)的氫原子，部分電子動(dòng)能被吸收,

可以使氫原子躍遷到〃=5的能級(jí)，故C正確。故選C。

考向二與光電效應(yīng)相結(jié)合

12.(2024?浙江?一模)如圖是氫原子的能級(jí)，一群處于基態(tài)的氫原子吸收某頻率光子能量后躍遷到了n=4

能級(jí)，很快這些氫原子開(kāi)始向下躍遷，放出不同頻率的光，這些光照射在逸出功為3.34eV的鋅板上，已知

可見(jiàn)光的光子能量范圍為1.62eV到3.11eV,下列說(shuō)法正確的是()

dV

“

E

0405

O

3.81

.5

2-O4O

-1

-3

-1

6

3.

15/21

A.吸收的光子能量可能大于12.75eV

B.躍遷時(shí)，最多能發(fā)出6種不同頻率的可見(jiàn)光

C.存在可以使鋅板發(fā)生光電效應(yīng)的可見(jiàn)光

D.鋅板表面逸出光電子的最大初動(dòng)能為9.41eV

【答案】D

【詳解】A.處于低能級(jí)的氫原子只能吸收能量值為對(duì)應(yīng)兩個(gè)能級(jí)能量差值的光子，從而跳躍到較高的能級(jí)。

顯然一群處于基態(tài)的氫原子吸收某頻率光子能量后躍遷到了〃=4能級(jí)，吸收光子的最大能量值為

AEmax=E4-Ei=-0.85eV-（-13.6）eV=12.75eV故A錯(cuò)誤；

B.由題意，可知躍遷時(shí)，最多能發(fā)出鬣=6種不同頻率的光，但是只有4-2,3-2釋放的光子為可見(jiàn)

光，故B錯(cuò)誤；

C.可見(jiàn)光的光子能量范圍為1.62eV到3.11eV,均小于逸出功為3.34eV的鋅板。根據(jù)發(fā)生光電效應(yīng)的條

件，可知不存在可以使鋅板發(fā)生光電效應(yīng)的可見(jiàn)光，故C錯(cuò)誤；

D.躍遷時(shí)，釋放的光子中，4-1釋放出光子的能量最大，為12.75eV,根據(jù)愛(ài)因斯坦光電效應(yīng)方程，可

得用該光照射鋅板時(shí)，鋅板表面逸出光電子的最大初動(dòng)能最大，為Eg=12.75eV-3.34eV=9.41eV故D

正確。故選D。

13.（2024?江蘇鎮(zhèn)江?模擬預(yù)測(cè)）一群處于第4能級(jí)的氫原子，向低能級(jí)躍遷過(guò)程中能發(fā)出6種不同頻率的

光，將這些光分別照射到圖甲電路陰極K的金屬上，只能測(cè)得2條電流隨電壓變化的圖像如圖乙所示，已

知?dú)湓拥哪芗?jí)圖如圖丙所示，則下列推斷正確的是（）

￡/eV

0

-0.85

-1.51

-3.4

-13.6

甲乙丙

A.圖乙中的a光是氫原子由第4能級(jí)向基態(tài)躍遷發(fā)出的

B.圖乙中的b光光子能量為12.75eV

C.動(dòng)能為leV的電子能使處于第3能級(jí)的氫原子電離

D.陰極金屬的逸出功可能為Wo=6.75eV

【答案】B

【詳解】A.圖乙中的。光遏止電壓比6光小，根據(jù)U,e=1巾％,=八丫一勿逸出功可知，6光頻率最大，對(duì)應(yīng)

的氫原子躍遷的能級(jí)差最大，則6光是氫原子由第4能級(jí)向基態(tài)躍遷發(fā)出的，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；

16/21

B.圖乙中的b光光子能量為邑=①一%=(—0.85eV)-(-13.6eV)=12.75eV選項(xiàng)B正確；

C.使處于第3能級(jí)的氫原子電離需要的最小能量為1.51eV,則動(dòng)能為leV的電子不能使處于第3能級(jí)的

氫原子電離，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；

D.因。光子對(duì)應(yīng)著從第3能級(jí)到基態(tài)的躍遷，該光能使光電管發(fā)生光電效應(yīng)；比。光能量稍小的躍遷對(duì)應(yīng)

于從第2能級(jí)到基態(tài)的躍遷，該躍遷放出能量為10.2eV,但是該光不能使光電管發(fā)生光電效應(yīng)，可知陰極

金屬的逸出功大于10.2eV,不可能為%=6.75eV,選項(xiàng)D錯(cuò)誤。故選B。

題型三核反應(yīng)、核能

核心精講

一、

La衰變、B衰變的比較

衰變類型a衰變P衰變

衰變方程能—匯■+知e我-。+1丫+%

2個(gè)質(zhì)子和2個(gè)中子結(jié)合成一個(gè)整體射出1個(gè)中子轉(zhuǎn)化為1個(gè)質(zhì)子和1個(gè)電子

衰變實(shí)質(zhì)

2汨+2]￡He6汨+注

衰變規(guī)律電荷數(shù)守恒、質(zhì)量數(shù)守恒、動(dòng)量守恒

2.衰變次數(shù)的計(jì)算方法

若，X73Y+n，He+jn%e,則N="+4”,Z=Z，+2〃-%,解以上兩式即可求出正和〃。

3.半衰期的理解

(1)半衰期是大量原子核衰變時(shí)的統(tǒng)計(jì)規(guī)律,對(duì)個(gè)別或少量原子核，無(wú)半衰期可言。

(2)根據(jù)半衰期的概念,可總結(jié)出公式"余="原(9%余=加/口t式中N貯機(jī)屐表示衰變前的放射性元素

的原子數(shù)和質(zhì)量,N余、m余表示衰變后尚未發(fā)生衰變的放射性元素的原子數(shù)和質(zhì)量J表示衰變時(shí)間/表示半衰

期。

二、核反應(yīng)與核能

1.核反應(yīng)的四種類型

17/21

類型可控性核反應(yīng)方程典例

a衰變自發(fā)毅UY前Th+匆e

衰變

B衰變自發(fā)斕Th汨乎Pa+$e

尹N+知一？0+汨(盧瑟福發(fā)現(xiàn)質(zhì)子)

,He+汨1自+》(查德威克發(fā)現(xiàn)中子)

人工轉(zhuǎn)變?nèi)斯た刂?/p>

冬A1+如e-得P+而

(約里奧-居里夫婦發(fā)現(xiàn)放射性同位素)

患P-猾Si+?e

重核比較容易進(jìn)贊U+/nr斕Ba+患Kr+3仙

裂變行人工控制然U+羔一掙Xe+整r+10/n

輕核聚變很難控制汨+?HT?He+[n

2.核反應(yīng)方程的書(shū)寫(xiě)

(1)熟記常見(jiàn)粒子的符號(hào)是正確書(shū)寫(xiě)核反應(yīng)方程的基礎(chǔ)。如質(zhì)子?H)、中子(仙)、a粒子(，He)、|3粒子(°送)、

正電子(盟)、笊核及H)、氤核(汨)等。

(2)掌握核反應(yīng)方程遵循的規(guī)律是正確書(shū)寫(xiě)核反應(yīng)方程或判斷某個(gè)核反應(yīng)方程是否正確的依據(jù)。由于核反應(yīng)

不可逆，因此書(shū)寫(xiě)核反應(yīng)方程式時(shí)只能用“1”表示反應(yīng)方向。

(3)核反應(yīng)過(guò)程中質(zhì)量數(shù)守恒,電荷數(shù)守恒。

3.核能的計(jì)算方法

(1)根據(jù)計(jì)算,計(jì)算時(shí)△加的單位是“kg”,c的單位是“m/s”,A￡的單位是"J"。

(2)根據(jù)AE=A"7X93L5MeV/u計(jì)算。因1原子質(zhì)量單位(1u)相當(dāng)于931.5MeV,所以計(jì)算時(shí)Am的單位是“u”,A￡

的單位是“MeV”。

(3)根據(jù)核子比結(jié)合能來(lái)計(jì)算核能

原子核的結(jié)合能=核子比結(jié)合能x核子數(shù)。

4.對(duì)質(zhì)能方程的理解

(1)一定的能量和一定的質(zhì)量相聯(lián)系，物體的總能量和它的質(zhì)量成正比，即E=mc2o

方程的含義:物體具有的能量與它的質(zhì)量之間存在簡(jiǎn)單的正比關(guān)系，物體的能量增大,質(zhì)量也增大;物體的能量

減少,質(zhì)量也減少。

(2)核子在結(jié)合成原子核時(shí)出現(xiàn)質(zhì)量虧損ATM,其能量也要相應(yīng)減少，即AE=Amc2。

(3)原子核分解成核子時(shí)要吸收一定的能量，相應(yīng)的質(zhì)量增加Am,吸收的能量為A￡=A%c2。

18/21

真題研析

14.（2024?浙江?高考真題）發(fā)現(xiàn)中子的核反應(yīng)方程為3He+汨e-X+仙，“玉兔二號(hào)”巡視器的核電池中杯

238的衰變方程為型例Pu-2第u+Y,下列正確的是（）

A.核反應(yīng)方程中的X為毛C

B,衰變方程中的Y為犯e

C.中子仙的質(zhì)量數(shù)為零

D.杯238的衰變吸收能量

【答案】A

【詳解】AB.根據(jù)質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)守恒可知X為*C,Y為）He,故A正確，B錯(cuò)誤；

C.中子的質(zhì)量數(shù)為1,故C錯(cuò)誤；

D.衰變過(guò)程中質(zhì)量虧損，釋放能量，故D錯(cuò)誤。

故選Ao

【技巧點(diǎn)撥】

（1）根據(jù)質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)守恒判斷X和Y;

（2）根據(jù)質(zhì)能方程，可知是否放能還是吸能。

15.（2024?廣東?高考真題）我國(guó)正在建設(shè)的大科學(xué)裝置——“強(qiáng)流重離子加速器”。其科學(xué)目標(biāo)之一是探尋

神秘的“119號(hào)”元素，科學(xué)家嘗試使用核反應(yīng)Y+2翁Am-?益X+2/n產(chǎn)生該元素。關(guān)于原子核Y和質(zhì)量數(shù)A,

下列選項(xiàng)正確的是（）

A.Y為患Fe,A=299B.Y為及Fe,A=301

C.Y為界Cr,A=295D.Y為笠Cr,A=297

【答案】C

【詳解】根據(jù)核反應(yīng)方程Y+2羽Am-1停＜+2H根據(jù)質(zhì)子數(shù)守恒設(shè)Y的質(zhì)子數(shù)為y,則有y+95=119+0

可得y=24即Y為發(fā)Cr；根據(jù)質(zhì)量數(shù)守恒，則有54+243=A+2可得A=295故選C。

【技巧點(diǎn)撥】

根據(jù)質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)守恒做出判斷和計(jì)算。

1命題預(yù)測(cè):J

考向一原子核的衰變和半衰期

16.（2024?四川成都?模擬預(yù)測(cè)）2023年8月24日，日本福島第一核電站啟動(dòng)核污染水排海。核污染水含

有的放射性元素高達(dá)64種，其中部分放射性物質(zhì)（如碘129