0TOC \ "1-3" \h \u \l "_Tc5241" 1考情透視·目標導航 PAGEREF _Tc5241 \h 3
\l "_Tc1184" \l "__x0001_" 02知識導圖·思維引航 PAGEREF _Tc1184 \h 4
\l "_Tc13332" \l "__x0001__1" 03核心精講·題型突破 PAGEREF _Tc13332 \h 5
\l "_Tc11247" 題型一 光電效應(yīng) PAGEREF _Tc11247 \h 5
\l "_Tc24556" \l "__x0001__3" 【核心精講】 PAGEREF _Tc24556 \h 5
\l "_Tc9912" 一、光電效應(yīng)的研究思路與光電管 PAGEREF _Tc9912 \h 5
\l "_Tc18874" 二、與光電效應(yīng)有關(guān)的圖像 PAGEREF _Tc18874 \h 6
\l "_Tc23417" \l "__x0001__2" 【真題研析】 PAGEREF _Tc23417 \h 7
\l "_Tc21274" \l "__x0001__4" 【命題預(yù)測】 PAGEREF _Tc21274 \h 8
\l "_Tc19978" 考向一 光電效應(yīng)和光電管 PAGEREF _Tc19978 \h 8
\l "_Tc15988" 考向二 與光電效應(yīng)有關(guān)的圖像問題 PAGEREF _Tc15988 \h 10
\l "_Tc30072" 題型二 原子結(jié)構(gòu)、能級躍遷 PAGEREF _Tc30072 \h 12
\l "_Tc29655" \l "__x0001__3" 【核心精講】 PAGEREF _Tc29655 \h 12
\l "_Tc6629" 一、 三個基本假設(shè) PAGEREF _Tc6629 \h 12
\l "_Tc25063" 二、 兩類躍遷問題和電離 PAGEREF _Tc25063 \h 12
\l "_Tc16970" 三、 躍遷產(chǎn)生的譜線條數(shù) PAGEREF _Tc16970 \h 12
\l "_Tc791" \l "__x0001__2" 【真題研析】 PAGEREF _Tc791 \h 13
\l "_Tc14659" \l "__x0001__4" 【命題預(yù)測】 PAGEREF _Tc14659 \h 14
\l "_Tc4537" 考向一 受激躍遷和電離 PAGEREF _Tc4537 \h 14
\l "_Tc10581" 考向二 與光電效應(yīng)相結(jié)合 PAGEREF _Tc10581 \h 15
\l "_Tc2491" 題型三 核反應(yīng)、核能 PAGEREF _Tc2491 \h 17
\l "_Tc5196" \l "__x0001__3" 【核心精講】 PAGEREF _Tc5196 \h 17
\l "_Tc19710" 一、 衰變與半衰期 PAGEREF _Tc19710 \h 17
\l "_Tc18085" 二、核反應(yīng)與核能 PAGEREF _Tc18085 \h 17
\l "_Tc10154" \l "__x0001__2" 【真題研析】 PAGEREF _Tc10154 \h 19
\l "_Tc12060" \l "__x0001__4" 【命題預(yù)測】 PAGEREF _Tc12060 \h 19
\l "_Tc7155" 考向一 原子核的衰變和半衰期 PAGEREF _Tc7155 \h 19
\l "_Tc982" 考向二 核反應(yīng)方程與核能的計算 PAGEREF _Tc982 \h 20
近代物理
波粒二象性
原子核
光電效應(yīng)
康普頓效應(yīng)：光子具有動量
原子結(jié)構(gòu)
α粒子散射實驗
波爾理論
德布羅意波長：
衰變和半衰期
核反應(yīng) 核能
愛因斯坦光電效應(yīng)方程：Ek＝hν－W0
最大初動能與遏止電壓的關(guān)系：Ek＝eUc
逸出功與截止頻率的關(guān)系：W0＝hνc
能級假設(shè)
躍遷假設(shè)：hν＝Em－En(m>n)
軌道量子化假設(shè)
α衰變：
β衰變：
半衰期：
裂變：重核
聚變：輕核
質(zhì)能方程：?E=?mc2
題型一 光電效應(yīng)
一、光電效應(yīng)的研究思路與光電管
1．光電效應(yīng)的研究思路
(1)兩條線索：
(2)兩條對應(yīng)關(guān)系：
入射光強度大→光子數(shù)目多→發(fā)射光電子多→光電流大；
光子頻率高→光子能量大→光電子的最大初動能大。
2.三個定量關(guān)系式
（1）愛因斯坦光電效應(yīng)方程：Ek＝hν－W0.
（2）最大初動能與遏止電壓的關(guān)系：Ek＝eUc.
（3）逸出功與截止頻率的關(guān)系：W0＝hνc.
3.光電管上加正向與反向電壓情況分析
(1)光電管加正向電壓時的情況
①P右移時,參與導電的光電子數(shù)增加;
②P移到某一位置時,所有逸出的光電子恰好都參與了導電,光電流恰好達到最大值;
③P再右移時,光電流不再增大。
(2)光電管加反向電壓時的情況
①P右移時,參與導電的光電子數(shù)減少;
②P移到某一位置時,所有逸出的光電子恰好都不參與導電,光電流恰好為0,此時光電管兩端加的電壓為遏止電壓;
③P再右移時,光電流始終為0。
二、與光電效應(yīng)有關(guān)的圖像
1．（2024·海南·高考真題）利用如圖所示的裝置研究光電效應(yīng)，閉合單刀雙擲開關(guān)S1，用頻率為ν1的光照射光電管，調(diào)節(jié)滑動變阻器，使電流表的示數(shù)剛好為0，此時電壓表的示數(shù)為U1，已知電子電荷量為e，普朗克常量為h，下列說法正確的是（ ）
A．其他條件不變，增大光強，電壓表示數(shù)增大
B．改用比ν1更大頻率的光照射，調(diào)整電流表的示數(shù)為零，此時電壓表示數(shù)仍為U1
C．其他條件不變，使開關(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νc=ν1?eU1?
【答案】D
【詳解】A．當開關(guān)S接1時，由愛因斯坦光電效應(yīng)方程eU1=?ν1?W0故其他條件不變時，增大光強，電壓表的示數(shù)不變，故A錯誤；
B．若改用比ν1更大頻率的光照射時，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，即此時電壓表示數(shù)大于U1，故B錯誤；
C．其他條件不變時，使開關(guān)S接2，此時?ν1＞W(wǎng)0可發(fā)生光電效應(yīng)，故電流表示數(shù)不為零，故C錯誤；
D．根據(jù)愛因斯坦光電效應(yīng)方程eU1=?ν1?W0其中W0=?νc聯(lián)立解得，光電管陰極材料的截止頻率為νc=ν1?eU1?故D正確。故選D。
【技巧點撥】
（1）光電效應(yīng)方程中最大初動能預(yù)遏止電壓的關(guān)系Ek=eU=?ν1?W0；
（2）截止頻率的公式：νc=ν1?eU1?。
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Uc與入射光頻率ν的實驗曲線，該實驗直接證明了愛因斯坦光電效應(yīng)方程，并且第一次利用光電效應(yīng)實驗測定了普朗克常量h。由圖像可知（ ）
A．鈉的逸出功為?νcB．鈉的截止頻率為8.5×1014Hz
C．圖中直線的斜率為普朗克常量hD．遏止電壓Uc與入射光頻率ν成正比
【答案】A
【詳解】A．根據(jù)遏止電壓與最大初動能的關(guān)系有eUc=Ekmax根據(jù)電效應(yīng)方程有Ekmax=?ν?W0當結(jié)合圖像可知，當Uc為0時，解得W0=?νc，A正確；
B．鈉的截止頻率為νc，根據(jù)圖像可知，截止頻率小于8.5×1014Hz，B錯誤；
C．結(jié)合遏止電壓與光電效應(yīng)方程可解得Uc=?eν?W0e可知，圖中直線的斜率表示?e，C錯誤；
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Uc與入射光頻率ν成線性關(guān)系，不是成正比，D錯誤。故選A。
【技巧點撥】
（1）遏止電壓與最大初動能的關(guān)系有eUc=Ekmax，再根據(jù)電效應(yīng)方程有Ekmax=?ν?W0得圖像表達式；
（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。
考向一 光電效應(yīng)和光電管
3．（2024·安徽阜陽·模擬預(yù)測）如圖所示是研究光電效應(yīng)的實驗裝置，滑動變阻器的滑片P位于中點O位置，某同學先用頻率為ν的光照射光電管，此時電流表中有電流。調(diào)節(jié)滑片P的位置，使電流表示數(shù)恰好變?yōu)?，記下此時電壓表的示數(shù)U。已知電子電荷量的絕對值為e，普朗克常量為h，下列說法正確的是（ ）
A．電流表示數(shù)為零時，滑片P位于O點右側(cè)
B．光電子的最大初動能為eU
C．光電管陰極K材料的逸出功為?ν+eU
D．用頻率更大的光照射光電管時，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，所加電壓為反向電壓，所以滑片P向左移動，位于O點左側(cè)，故A錯誤；
B．使光電流減小到0時，有Ekm=eU故B正確；
C．陰極K材料的逸出功為W=?ν?Ekm=?ν?eU故C錯誤；
D．光電流的大小不僅和入射光的頻率有關(guān)，還與光強有關(guān)，故D錯誤。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。下列說法正確的是（ ）
A．使用藍光照射比紅光照射需要克服的逸出功更大
B．僅增大入射光的強度，從K極逃逸出的電子的最大初動能可能增大
C．當滑動變阻器的滑片從左向右滑動時，電流表示數(shù)可能先增大后保持不變
D．將電源正負極反接后當滑動變阻器的滑片從左向右滑動時，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，使用藍光照射與紅光照射需要克服的逸出功相等，故A錯誤；
B．根據(jù)光電效應(yīng)方程有
Ekmax=?ν?W0
可知，光電子的最大初動能由入射光的頻率與逸出功共同決定，僅增大入射光的強度，從K極逃逸出的電子的最大初動能不變，故B錯誤；
C．圖中電壓為加速電壓，當滑動變阻器的滑片從左向右滑動時，加速電壓逐漸增大。電流逐漸增大，當達到飽和電流后，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．將電源正負極反接后，所加電壓為減速電壓，當滑動變阻器的滑片從左向右滑動時，電流先減小，當電壓達到遏止電壓后，電流為0，即電流表示數(shù)先減小后不變，故D錯誤。故選C。
考向二 與光電效應(yīng)有關(guān)的圖像問題
5．（2024·安徽合肥·三模）從1907年起，美國物理學家密立根開始以精湛的技術(shù)測量光電效應(yīng)中幾個重要的物理量。他的目的是：測量金屬的截止電壓U與入射光的頻率ν，由此算出普朗克常量h，并與普朗克根據(jù)黑體輻射得出的h相比較，以檢驗愛因斯坦光電效應(yīng)方程的正確性。如圖所示為某金屬的Uc?ν圖像，已知電子的電荷量e=1.60×10?19C，則該金屬的逸出功約為（ ）
A．1.7eVB．1.7JC．1.3eVD．1.3J
【答案】A
【詳解】光電子的最大初動能Ek與遏止電壓Uc的關(guān)系是Ek=eUc光電效應(yīng)方程為Ek=?ν?W0聯(lián)立兩式可得Uc=?eν?W0e當Uc=0ν=νc≈4.27×1014Hz圖像的斜率為k=?e解得?=ke=0.55.5?4.27×1014e金屬的逸出功為W0=?νc≈1.7eV≈2.7×10?19J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)象實驗中，光電子的最大初動能E?與入射光頻率ν的關(guān)系如圖所示，則下列說法正確的是（ ）
A．甲金屬的逸出功大于乙金屬的逸出功
B．兩條圖線與橫軸的夾角α和β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．若增大入射光的強度，但不改變?nèi)肷涔獾念l率，則光電子的最大初動能將增大
【答案】C
【詳解】AB．根據(jù)愛因斯坦光電效應(yīng)方程Ek=?ν?W0可知光電子的最大初動能Ek與入射光頻率ν的關(guān)系圖像的斜率為普朗克常量h，橫軸截距為νc=W0?所以兩條圖線的斜率一定相等，α和β一定相等，甲金屬的逸出功小于乙金屬的逸出功，A、B錯誤；
C．根據(jù)Ek=?ν?W0可知，增大入射光的頻率，產(chǎn)生的光電子的最大初動能增大，再由eUc=Ek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ν，只增大入射光的強度，則光電子的最大初動能不變，D錯誤。故選C。
7．（2024·山東威?！ざ＃┭芯抗怆娦?yīng)規(guī)律的電路圖如圖甲所示，某同學分別用a、b、c三束單色光照射光電管得到的光電流I與光電管兩端電壓U的關(guān)系如圖乙所示。已知a、c兩條圖線與橫軸的交點重合。下列說法正確的是（ ）
A．用a光照射時，單位時間內(nèi)逸出的光電子數(shù)最多
B．用a光照射時，逸出光電子的最大初動能最大
C．該光電管用a光、b光照射時截止頻率不同
D．若b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，a光照射時對應(yīng)的飽和電流最大，則用a光照射時，單位時間內(nèi)逸出的光電子數(shù)最多，故A正確；
B．根據(jù)Ek=eUc由圖乙可知，b光照射時對應(yīng)的遏止電壓最大，所以用b光照射時，逸出光電子的最大初動能最大，故B錯誤；
C．截止頻率只由光電管（金屬）自身決定，所以該光電管用a光、b光照射時截止頻率相同，故C錯誤；
D．根據(jù)Ek=?ν?W0=eUc由于b光照射時對應(yīng)的遏止電壓大于a光照射時對應(yīng)的遏止電壓，則b光的頻率大于a光的頻率，若b光照射某金屬發(fā)生光電效應(yīng)，則a光照射該金屬不一定發(fā)生光電效應(yīng)，故D錯誤。
故選A。
題型二 原子結(jié)構(gòu)、能級躍遷
三個基本假設(shè)
1.能級假設(shè)：氫原子能級En＝eq \f(E1,n2)(n＝1,2,3，…)，n為量子數(shù)．
2.躍遷假設(shè)：hν＝Em－En(m>n)．
3.軌道量子化假設(shè)：氫原子的電子軌道半徑rn＝n2r1(n＝1,2,3，…)，n為量子數(shù)．
兩類躍遷問題和電離
1.氫原子能級躍遷
①從低能級(n)eq \(――→,\s\up7(躍遷))高能級(m)：動能減少，勢能增加，原子能量增加，吸收能量，hν＝Em－En.
②從高能級(m)eq \(――→,\s\up7(躍遷))低能級(n)：動能增加，勢能減少，原子能量減少，放出能量，hν＝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差，hν＝Em－En。
[注意] 對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差即可，E外≥Em－En。
3．電離：指原子從基態(tài)(n＝1)或某一激發(fā)態(tài)(n≥2)躍遷到n＝∞狀態(tài)的現(xiàn)象。
(1)電離態(tài)：n＝∞，E＝0。
(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。
對于氫原子：①基態(tài)→電離態(tài)：E吸＝0－(－13.6 eV)＝13.6 eV，即為基態(tài)的電離能。
②n＝2→電離態(tài)：E吸＝0－E2＝3.4 eV，即為n＝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能。
躍遷產(chǎn)生的譜線條數(shù)
1.一群原子的核外電子向基態(tài)躍遷時發(fā)射光子的種類：。
2.一個原子的核外電子向基態(tài)躍遷時發(fā)射最多光子的種類：。
8．（2024·安徽·高考真題）大連相干光源是我國第一臺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。圖為氫原子的能級示意圖，已知紫外光的光子能量大于3.11eV，當大量處于n=3能級的氫原子向低能級躍遷時，輻射不同頻率的紫外光有（ ）
A．1種B．2種C．3種D．4種
【答案】B
【詳解】大量處于n=3能級的氫原子向低能級躍遷時，能夠輻射出不同頻率的種類為C32=3種輻射出光子的能量分別為ΔE1=E3?E1=?1.51eV?(?13.6eV)=12.09eV，
ΔE2=E3?E2=?1.51eV?(?3.4eV)=1.89eV，
ΔE3=E2?E1=?3.4eV?(?13.6eV)=10.2eV
其中ΔE1＞3.11eV，ΔE2＜3.11eV，ΔE3＞3.11eV所以輻射不同頻率的紫外光有2種。故選B。
【技巧點撥】
（1）根據(jù)公式，得出產(chǎn)生譜線的條數(shù)；
（2）根據(jù)氫原子能級躍遷假設(shè)ΔE=EM?EN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，國家航天局正式發(fā)布了“羲和號”太陽探測衛(wèi)星國際上首次在軌獲取的太陽Hα譜線精細結(jié)構(gòu)。Hα是氫原子巴耳末系中波長最長的譜線，其對應(yīng)的能級躍遷過程為（ ）
A．從∞躍遷到n=2B．從n=5躍遷到n=2
C．從n=4躍遷到n=2D．從n=3躍遷到n=2
【答案】D
【詳解】Hα是氫原子巴耳末系中波長最長的譜線，根據(jù)ν=cλ可知Hα是氫原子巴耳末系中頻率最小的譜線，根據(jù)氫原子的能級圖，利用玻爾理論中的頻率條件?ν=En?E2可見能級差越小，頻率越低，波長越長。故Hα對應(yīng)的能級躍遷過程為從n=3躍遷到n=2。故選D。
【技巧點撥】
根據(jù)ν=cλ和玻爾理論中的頻率條件?ν=En?E2判斷能級差、頻率高低和波長的長短；
考向一 受激躍遷和電離
10．（2024·全國·模擬預(yù)測）2024年6月中國航天科技集團的科研人員通過分析我國首顆探日衛(wèi)星“羲和號”對太陽光譜的觀測數(shù)據(jù)，精確繪制出國際首個太陽大氣自轉(zhuǎn)的三維圖像。太陽光譜中有一條譜線所對應(yīng)光的頻率與氫原子從較高能級向n=2能級躍遷時發(fā)出的光中光子能量最小的那種光的頻率相同。則該譜線所對應(yīng)光子的能量為（ ）
A．2.86eVB．1.89eVC．0.66eVD．0.31eV
【答案】B
【詳解】光子的能量ε=?ν光子能量最小時頻率最小，根據(jù)玻爾原子理論的頻率條件?ν=Em?En可知，當氫原子從n=3能級向n=2能級躍遷時發(fā)出的光的光子能量最小，最小能量εmin=?1.51eV?(?3.4eV)=1.89eV，B正確。故選B。
11．（2024·四川南充·一模）我國自主研發(fā)的氫原子鐘已運用于北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)中，氫原子鐘是利用氫原子躍遷頻率穩(wěn)定的特性來獲取精準時間頻率信號的設(shè)備，對提高導航的精度極為重要。氫原子能級如圖所示，關(guān)于大量處于n=4能級的氫原子，下列說法正確的是（ ）
A．氫原子向低能級躍遷時最多發(fā)出3種不同頻率的光
B．氫原子躍遷時發(fā)出的光子中能量最大的為0.85eV
C．動能為0.33eV的電子碰撞處于n=4能級的氫原子， 氫原子會發(fā)生躍遷
D．氫原子由n=4能級躍遷到n=3能級時發(fā)出光子的頻率大于由n=3能級躍遷至n=2能級時發(fā)出光子的頻率
【答案】C
【詳解】A．氫原子向低能級躍遷時可發(fā)出C42=6種不同頻率的光，故A錯誤；
B．氫原子由n=4能級躍遷至n=1能級時發(fā)出的光子的最大能量為E41=（-0.85eV）-（-13.6eV）=12.75eV故B錯誤；
D．氫原子由n=4能級躍遷到n=3能級時發(fā)出光子的能量為E43=（-0.85eV）-（-1.51eV）=0.66Ev由n=3能級躍遷至n=2能級時發(fā)出光子的能量為E32=（-1.51eV）-（-3.4eV）=1.89eV根據(jù)E=?ν可知光子的能量越大頻率越高，所以氫原子由n=4能級躍遷到n=3能級時發(fā)出光子的頻率小于由n=3能級躍遷至n=2能級時發(fā)出光子的頻率，故D錯誤；
C．n=4和n=5間的能級差為0.31eV，由于用動能為0.33eV電子撞擊基態(tài)的氫原子，部分電子動能被吸收，可以使氫原子躍遷到n=5的能級，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，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，很快這些氫原子開始向下躍遷，放出不同頻率的光，這些光照射在逸出功為3.34eV的鋅板上，已知可見光的光子能量范圍為1.62eV到3.11eV，下列說法正確的是（ ）
A．吸收的光子能量可能大于12.75eV
B．躍遷時，最多能發(fā)出6種不同頻率的可見光
C．存在可以使鋅板發(fā)生光電效應(yīng)的可見光
D．鋅板表面逸出光電子的最大初動能為9.41eV
【答案】D
【詳解】A．處于低能級的氫原子只能吸收能量值為對應(yīng)兩個能級能量差值的光子，從而跳躍到較高的能級。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n = 4 能級，吸收光子的最大能量值為
ΔEmax=E4?E1=?0.85eV?(?13.6)eV=12.75eV故A錯誤；
B．由題意，可知躍遷時，最多能發(fā)出C42=6種不同頻率的光，但是只有4→2，3→2釋放的光子為可見光，故B錯誤；
C．可見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)的可見光，故C錯誤；
D．躍遷時，釋放的光子中，4→1釋放出光子的能量最大，為12.75eV，根據(jù)愛因斯坦光電效應(yīng)方程，可得用該光照射鋅板時，鋅板表面逸出光電子的最大初動能最大，為Ekm=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）一群處于第4能級的氫原子，向低能級躍遷過程中能發(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，只能測得2條電流隨電壓變化的圖像如圖乙所示，已知氫原子的能級圖如圖丙所示，則下列推斷正確的是（ ）
A．圖乙中的a光是氫原子由第4能級向基態(tài)躍遷發(fā)出的
B．圖乙中的b光光子能量為12.75eV
C．動能為1eV的電子能使處于第3能級的氫原子電離
D．陰極金屬的逸出功可能為W0=6.75eV
【答案】B
【詳解】A．圖乙中的a光遏止電壓比b光小，根據(jù)Uce=12mvm2=?ν?W逸出功可知，b光頻率最大，對應(yīng)的氫原子躍遷的能級差最大，則b光是氫原子由第4能級向基態(tài)躍遷發(fā)出的，選項A錯誤；
B．圖乙中的b光光子能量為Eb=E4?E1=(?0.85eV)?(?13.6eV)=12.75eV選項B正確；
C．使處于第3能級的氫原子電離需要的最小能量為1.51eV，則動能為1eV的電子不能使處于第3能級的氫原子電離，選項C錯誤；
D．因a光子對應(yīng)著從第3能級到基態(tài)的躍遷，該光能使光電管發(fā)生光電效應(yīng)；比a光能量稍小的躍遷對應(yīng)于從第2能級到基態(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W0＝6.75 eV，選項D錯誤。故選B。
題型三 核反應(yīng)、核能
衰變與半衰期
1.α衰變、β衰變的比較
2.衰變次數(shù)的計算方法
若 ZAX→Z'A'Y+n24He+m-10e，則A=A'+4n,Z=Z'+2n-m，解以上兩式即可求出m和n。
3.半衰期的理解
(1)半衰期是大量原子核衰變時的統(tǒng)計規(guī)律,對個別或少量原子核,無半衰期可言。
(2)根據(jù)半衰期的概念,可總結(jié)出公式N余=N原12 tτ,m余=m原12 tτ。式中N原、m原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,t表示衰變時間,τ表示半衰期。
二、核反應(yīng)與核能
1.核反應(yīng)的四種類型
2.核反應(yīng)方程的書寫
(1)熟記常見粒子的符號是正確書寫核反應(yīng)方程的基礎(chǔ)。如質(zhì)子(11H)、中子(01n)、α粒子(24He)、β粒子(-10e)、正電子(10e)、氘核(12H)、氚核(13H)等。
(2)掌握核反應(yīng)方程遵循的規(guī)律是正確書寫核反應(yīng)方程或判斷某個核反應(yīng)方程是否正確的依據(jù)。由于核反應(yīng)不可逆,因此書寫核反應(yīng)方程式時只能用“→”表示反應(yīng)方向。
(3)核反應(yīng)過程中質(zhì)量數(shù)守恒,電荷數(shù)守恒。
3.核能的計算方法
(1)根據(jù)ΔE=Δmc2計算,計算時Δm的單位是“kg”,c的單位是“m/s”,ΔE的單位是“J”。
(2)根據(jù)ΔE=Δm×931.5 MeV/u計算。因1原子質(zhì)量單位(1 u)相當于931.5 MeV,所以計算時Δm的單位是“u”,ΔE的單位是“MeV”。
(3)根據(jù)核子比結(jié)合能來計算核能
原子核的結(jié)合能=核子比結(jié)合能×核子數(shù)。
4.對質(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=mc2。
方程的含義:物體具有的能量與它的質(zhì)量之間存在簡單的正比關(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)合成原子核時出現(xiàn)質(zhì)量虧損Δm,其能量也要相應(yīng)減少,即ΔE=Δmc2。
(3)原子核分解成核子時要吸收一定的能量,相應(yīng)的質(zhì)量增加Δm,吸收的能量為ΔE=Δmc2。
14．（2024·浙江·高考真題）發(fā)現(xiàn)中子的核反應(yīng)方程為24He+49Be→X+01n，“玉兔二號”巡視器的核電池中钚 238的衰變方程為型94238Pu→92234U+Y，下列正確的是（ ）
A．核反應(yīng)方程中的X為612C
B．衰變方程中的Y為23He
C．中子01n的質(zhì)量數(shù)為零
D．钚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612C，Y為24He，故A正確，B錯誤；
C．中子的質(zhì)量數(shù)為1，故C錯誤；
D．衰變過程中質(zhì)量虧損，釋放能量，故D錯誤。
故選A。
【技巧點撥】
（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）我國正在建設(shè)的大科學裝置——“強流重離子加速器”。其科學目標之一是探尋神秘的“119號”元素，科學家嘗試使用核反應(yīng)Y+95243Am→119AX+201n產(chǎn)生該元素。關(guān)于原子核Y和質(zhì)量數(shù)A，下列選項正確的是（ ）
A．Y為2658Fe,A=299B．Y為2658Fe,A=301
C．Y為2454Cr,A=295D．Y為2454Cr,A=297
【答案】C
【詳解】根據(jù)核反應(yīng)方程Y+95243Am→119AX+201n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2454Cr；根據(jù)質(zhì)量數(shù)守恒，則有54+243=A+2可得A=295故選C。
【技巧點撥】
根據(jù)質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)守恒做出判斷和計算。
考向一 原子核的衰變和半衰期
16．（2024·四川成都·模擬預(yù)測）2023年8月24日，日本福島第一核電站啟動核污染水排海。核污染水含有的放射性元素高達64種，其中部分放射性物質(zhì)（如碘129）的半衰期長達1570萬年，下列說法正確的是（ ）
A．核污染水進入海水后溫度降低，會延長放射性元素的半衰期
B．原子核的比結(jié)合能越大，原子核越穩(wěn)定
C．天然放射現(xiàn)象中產(chǎn)生的β射線中的電子來源于原子核外電子
D．100個碘129原子在1570萬年后有50個未發(fā)生衰變
【答案】B
【詳解】A．半衰期由原子核內(nèi)部自身的因素決定，與所處的外部環(huán)境無關(guān)，降低溫度放射性元素的半衰期不變，故A錯誤；
B．原子核的比結(jié)合能越大，原子核越穩(wěn)定，故B正確；
C．天然放射現(xiàn)象中產(chǎn)生的β射線中的電子是原子核內(nèi)的中子變?yōu)橐粋€質(zhì)子和一個電子，不是來源于原子核外電子，故C錯誤；
D．半衰期是大量放射性元素的統(tǒng)計規(guī)律，對少量原子核不適用，故D錯誤。故選B。
17．（2024·全國·模擬預(yù)測）國際原子能機構(gòu)利用核技術(shù)，如沉降放射性核素技術(shù)和特定化合物穩(wěn)定同位素技術(shù)，可以協(xié)助各國進行土壤侵蝕的評估，為土壤保護和土地管理提供科學依據(jù)。沉降放射性元素銫-137隨雨水沉積在地面后，被表層土壤吸收，通過測量不同位置表層土壤的放射性，從而確定容易出現(xiàn)土壤侵蝕的位置。銫-137發(fā)生衰變時的方程為55137Cs→56137Ba+X，其半衰期約為30年，下列說法正確的是（ ）
A．銫-137發(fā)生的衰變?yōu)棣了プ?br>B．雨后測量需要盡快，防止衰變反應(yīng)導致55137Cs含量隨時間明顯降低
C．55137Cs的比結(jié)合能比56137Ba的比結(jié)合能更小
D．55137Cs在溶液中比在沉積物中衰變得更快
【答案】C
【詳解】A．根據(jù)質(zhì)量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒，可知核反應(yīng)方程為
55137Cs→56137Ba+?10e
故為β衰變，A錯誤；
B．因為半衰期約為30年，所以短時間內(nèi)衰變反應(yīng)不會導致55137Cs含量明顯降低，B錯誤；
C．β衰變?yōu)獒尫拍芰康姆磻?yīng)，產(chǎn)物的比結(jié)合能大于反應(yīng)物的比結(jié)合能，C正確；
D．半衰期不受環(huán)境因素和物質(zhì)狀態(tài)的影響，D錯誤。故選C。
考向二 核反應(yīng)方程與核能的計算
18．（2024·全國·模擬預(yù)測）我國科學家通過分析“嫦娥六號”探測器帶回來的月壤發(fā)現(xiàn)，月球上含有豐富的23He（氦3），它是安全的核聚變?nèi)剂希?3He聚變的核反應(yīng)方程為23He+23He→2X+24He+12.86MeV，1u相當于931 MeV，下列表述正確的是（ ）
A．X為中子
B．方程中核子平均釋放的能量約為4.28 MeV
C．反應(yīng)后總質(zhì)量減少0.0183 u
D．23He的比結(jié)合能比24He的比結(jié)合能小
【答案】D
【詳解】A．根據(jù)質(zhì)量數(shù)及電荷數(shù)守恒規(guī)律，質(zhì)量數(shù)為1，電荷數(shù)為1，可判斷出X為質(zhì)子，A錯誤；
B．方程中，每個23He含有三個核子，因此核子平均釋放的能量為12.86MeV6≈2.14MeV，B錯誤；
C．根據(jù)質(zhì)能方程ΔE=Δm×931MeV1u代入數(shù)據(jù)解得Δm=0.0138u，C錯誤；
D．由核反應(yīng)方程可知，該核反應(yīng)釋放出核能，所以生成物比反應(yīng)物更穩(wěn)定，比結(jié)合能也更大，即23He的比結(jié)合能比24He的比結(jié)合能小，D正確。故選D。
19．（2024·云南大理·一模）2024年10月3日，Physical Review C期刊上發(fā)表了中國科學院近代物理研究所的研究成果：研究團隊合成新核素钚?22794227Pu，并測量了該新核素的半衰期。已知钚?227的衰變方程為94227Pu→Y+92223U，下列說法正確的是（ ）
A．10個钚?227原子核經(jīng)過一個半衰期后還剩余5個
B．钚?227原子核發(fā)生的是α衰變
C．钚?227原子核發(fā)生衰變時需要吸收能量
D．94227Pu原子核的比結(jié)合能比92223U原子核的比結(jié)合能大
【答案】B
【詳解】A．半衰期是大量粒子的統(tǒng)計規(guī)律，10個钚-227經(jīng)過一個半衰期不一定還剩余5個，A錯誤；
B．根據(jù)電荷數(shù)和質(zhì)量數(shù)守恒，可知Y的質(zhì)量數(shù)為4，電荷數(shù)為2，可知Y為α粒子，則钚-227發(fā)生的是α衰變，B正確；
CD．钚-227衰變的過程中是釋放能量的，比結(jié)合能增大，94227Pu的比結(jié)合能比92223U的比結(jié)合能小，CD錯誤。故選B。
命題統(tǒng)計
命題要點
2024年
2023年
2022年
熱
考
角
度
光電效應(yīng)
2024海南卷T8
2024遼寧、吉林、黑龍江卷T8
2022河北卷T4
原子結(jié)構(gòu)、能級躍遷
2024湖南卷T1
2024安徽卷T1
2024江西卷T2
2024江蘇卷T5
2024新課標卷T17
2023遼寧卷T6
2023海南卷T10
2023河北卷 T1
2023湖北卷T1
2023山東卷 T1
2023江蘇卷 T15
2023新課標卷T16
2022廣東卷 T5
2022江蘇卷 T4
2022湖南卷 T1
2022重慶卷 T7
2022海南卷T11
核反應(yīng)、核能
2024·河北卷·T1
2024·湖北卷·T2
2024·廣東卷·T2
2024·江蘇卷·T3
2024·山東卷·T1
2023·北京卷·T3
2023·廣東卷·T1
2023·海南卷·T1
2023·湖南卷·T1
2022·山東卷·T1
2022·海南卷·T2
2022·湖北卷·T1
2022·遼寧卷·T2
2022·浙江6月卷T14
2022·浙江1月卷·T14
命題規(guī)律
從近三年高考試題來看，試題以選擇題為主，對原子結(jié)構(gòu)和核反應(yīng)的考查較為頻繁，題目難度要求大多不是太高，較為基礎(chǔ)。
考向預(yù)測
預(yù)計在2025年高考中，還會以選擇題的形式考查這三部分內(nèi)容，重點關(guān)注對核反應(yīng)和核能，特別是我國在這方面的科技發(fā)展和應(yīng)用。
命題情景
多以我國在核反應(yīng)和核能應(yīng)用為命題背景
常用方法
圖像法、公式法
圖像名稱
圖線形狀
讀取信息
最大初動能Ek與入射光頻率ν的關(guān)系圖線
①截止頻率(極限頻率)：橫軸截距
②逸出功：縱軸截距的絕對值W0＝|－E|＝E
③普朗克常量：圖線的斜率k＝h
遏止電壓Uc與入射光頻率ν的關(guān)系圖線
①截止頻率νc：橫軸截距
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荷量的乘積，即h＝ke
顏色相同、強度不同的光，光電流與電壓的關(guān)系
①遏止電壓Uc：橫軸截距
②飽和光電流Im：電流的最大值
③最大初動能：Ekm＝eUc
顏色不同時，光電流與電壓的關(guān)系
①遏止電壓Uc1、Uc2
②飽和光電流
③最大初動能Ek1＝eUc1，Ek2＝eUc2
衰變類型
α衰變
β衰變
衰變方程
ZAX→Z?2A?4Y+24He
ZAX→Z+1AY+-10e
衰變實質(zhì)
2個質(zhì)子和2個中子結(jié)合成一個整體射出
1個中子轉(zhuǎn)化為1個質(zhì)子和1個電子
211H+201n→24He
01n→11H+-10e
衰變規(guī)律
電荷數(shù)守恒、質(zhì)量數(shù)守恒、動量守恒
類型
可控性
核反應(yīng)方程典例
衰變
α衰變
自發(fā)
92238U→90234Th+24He
β衰變
自發(fā)
90234Th→91234Pa+-10e
人工轉(zhuǎn)變
人工控制
714N+24He→817O+11H(盧瑟福發(fā)現(xiàn)質(zhì)子)
24He+49Be→612C+01n(查德威克發(fā)現(xiàn)中子)
1327Al+24He→1530P+01n
(約里奧-居里夫婦發(fā)現(xiàn)放射性同位素)
1530P→1430Si+10e
重核
裂變
比較容易進
行人工控制
92235U+01n→56144Ba+3689Kr+301n
92235U+01n→54136Xe+3890Sr+1001n
輕核聚變
很難控制
12H+13H→24He+01n

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