第十六讲　近代物理-2026年高考物理总复习课件（63页PPT）

(共63张PPT)
专题五　近代物理　光学　电磁波
第十六讲　近代物理
近代物理
命题形式:主要为选择题,有时也会在计算题中涉及部分知识点,难度中等。
考查内容
1.光电效应:考查光电效应的规律,如产生条件、饱和电流、最大初动能与入射光频率的关系等;光电效应方程的应用,以及对波粒二象性的理解。
2.原子结构与能级跃迁:氢原子能级结构,电子跃迁时吸收或辐射光子的能量计算,如给出跃迁能级,求光子频率或波长。
3.原子核:核反应方程的书写,遵循质量数守恒和电荷数守恒;半衰期的概念及应用,核能的计算,如利用质能方程计算核反应中释放的能量。
光学
命题形式
1.选择题:是主要考查形式,常考查光的折射定律、全反射、干涉、衍射等基础概念,难度中等。
2.实验题:考查测量折射率、用双缝干涉测量光的波长等实验,要求理解实验原理和操作方法。
3.计算题:偶尔出现,通常与几何知识结合,难度较大。
考查内容
1.光的折射与全反射:常以玻璃砖、三棱镜等为介质,考查折射定律的应用,如计算折射角、光线传播路径长度等;也会考查全反射现象,如光纤通信原理、临界角的计算等。
2.光的干涉、衍射和偏振:以双缝干涉实验为背景,考查条纹间距公式的应
用;单缝衍射和圆孔衍射的特点,如比较衍射条纹宽窄;偏振现象主要考查对自然光和偏振光的理解,以及偏振片的作用。
电磁波
命题形式:多以选择题形式出现,难度较低。
考查内容
1.电磁波的产生与传播:以 LC 振荡电路为背景,考查电磁波的产生原理,包括电场能和磁场能的相互转化;以及电磁波在不同介质中的传播速度、频率和波长的关系。
2.电磁波谱及其应用:考查电磁波谱中各频段的特点和主要应用,如红外线的热效应、紫外线的杀菌消毒作用、X 射线在医疗透视中的应用等。
命题趋势
1.基础概念仍是重点:光学中的折射、全反射、干涉等概念,电磁波谱的应
用,近代物理中的光电效应、能级跃迁等,仍会是考查的基础内容。
2.情境设置更新颖:可能会结合现代科技成果,如激光技术、量子通信、核能应用等,考查学生对知识的迁移和应用能力。
3.综合性有所增强:光学可能会与力学中的运动学、动力学知识结合;近代物理可能会与能量守恒定律等综合考查。
备考建议
1.巩固基础知识:熟练掌握各部分的基本概念、规律和公式,如光的折射定
律、光电效应方程、核反应方程等。
2.提升应用能力:关注科技前沿和生活中的物理现象,学会用所学知识解释和解决实际问题。
3.强化实验复习:对于光学实验,要理解实验原理,掌握实验仪器的使用和数据处理方法。
4.多做综合练习:通过练习光学与力学综合、近代物理与能量综合的题目,提高综合运用知识的能力。
1. 光电效应两条对应关系
(1)光子频率高 → 光子能量大 → 光电子的最大初动能大;
(2)光照强度大(同种频率的光)→光子数目多→ 发射光电子多 → 光电流大。
2.定量分析时应抓住三个关系式
(1)爱因斯坦光电效应方程:Ek=hν-W0。
(2)最大初动能与遏止电压的关系:Ek=eUc。
(3)逸出功与截止频率的关系:W0=hνc。
考点一　光电效应
3. 光电效应的四类图像分析
图像名称 图线形状 由图线直接(或间接)得到的物理量
最大初动能Ek与入射光频率υ的关系 Ek=hυ-hυc (1)截止频率:图线与ν轴交点的横坐标νc
(2)逸出功:图线与Ek轴交点的纵坐标的绝对值W0=|-E|=E
(3)普朗克常量:图线的斜率k=h
颜色相同、强度不同的光,光电流与电压的关系 (1)遏止电压Uc:图线与横轴交点的横坐标
(2)饱和光电流Im1、Im2:光电流的最大值
(3)最大初动能:Ek=eUc
图像名称 图线形状 由图线直接(或间接)得到的物理量
颜色不同时,光电流与电压的关系 (1)遏止电压Uc1>Uc2,则ν1>ν2
(2)最大初动能:Ek1=eUc1,Ek2=eUc2
遏止电压Uc与入射光频率ν的关系 Uc=- (1)截止频率νc:图线与横轴的交点的横坐标
(2)普朗克常量h:等于图线的斜率与电子电荷量的乘积,即h=ke(注:此时两极之间接反向电压)
题型1　光电效应和光电管
【例1】(2025·广西模拟预测)光电传感器如图甲所示,若光线被物体阻挡,电流发生变化,工作电路立即报警。光线发射器内大量处于n=4能级的氢原子向低能级跃迁时,辐射出的光中只有a、b两种光可以使该光电管阴极逸出光电子,图乙为a、b光单独照射光电管时产生的光电流I与光电管两端电压U的关系图线。下列说法正确的是 (　　)
A.光线发射器最多能辐射出4种不同频率的光
B.用同一装置做双缝干涉实验,a光的条纹间距较小
C.光电管中光电子飞出阴极时的最大初动能与入射光的强度有关
D.若部分光线被遮挡,则放大器的电流将减小,从而引发报警
【答案】D
【解析】光线发射器中处于n=4能级的氢原子向低能级跃迁时,最多能辐射出6种不同频率的光,故A错误;由题乙图可知,a光的遏止电压小于b光的遏止电压。根据eUc=Ekm=hν-W0可知,νa<νb,a光的波长大于b光的波长,故a光条纹间距较宽,B错误;光电管中光电子飞出阴极时的最大初动能与入射的光的强度无关,C错误;部分光线被遮挡,光子数量减少,光电子数量减小,光电流变小,因此,放大器的电流将减小,从而引发报警,D正确。故选D。
【例2】(2024·四川宜宾三模)某科技小组用如图所示的电路研究“光电效
应”现象,现用频率为υ的红光照射光电管,有光电子从K极逸出。下列说法正确的是 (　　)
A.使用蓝光照射比红光照射需要克服的逸出功更大
B.仅增大入射光的强度,从K极逃逸出的电子的最大初
动能可能增大
C.当滑动变阻器的滑片从左向右滑动时,电流表示数可能先增大后保持不变
D.将电源正、负极反接后,当滑动变阻器的滑片从左向右滑动时,电流表示数不变
【答案】C
【解析】逸出功由金属材料本身决定,金属一定,逸出功一定,可知,使用蓝光照射与红光照射同一种金属需要克服的逸出功相等,故A错误;
根据光电效应方程有Ekmax=hν-W0,可知,光电子的最大初动能由入射光的频率与逸出功共同决定,仅增大入射光的强度,从K极逃逸出的电子的最大初动能不变,故B错误;图中电压为加速电压,当滑动变阻器的滑片从左向右滑动时,加速电压逐渐增大。电流逐渐增大,当达到饱和电流后,电流保持不变,即电流表示数可能先增大后保持不变,故C正确;将电源正、负极反接后,所加电压为减速电压,当滑动变阻器的滑片从左向右滑动时,电流先减小,当电压达到遏止电压后,电流为0,即电流表示数先减小后不变,故D错误。故选C。
题型2　与光电效应有关的图像问题
【例3】(2024·黑龙江三模)在研究甲、乙两种金属的光电效应现象实验中,光电子的最大初动能Ek与入射光频率ν的关系如图所示,则下列说法正确的是 (　　)
A.甲金属的逸出功大于乙金属的逸出功
B.两条图线与横轴的夹角α和β可能不相等
C.若增大入射光的频率,则所需遏止电压随之增大
D.若增大入射光的强度,但不改变入射光的频率,则光电子的最大初动能将增大
【答案】C
【解析】根据爱因斯坦光电效应方程Ek=hν-W0,可知光电子的最大初动能Ek与入射光频率ν的关系图像的斜率为普朗克常量h,横轴截距为νc=,所以两条图线的斜率一定相等,α和β一定相等,甲金属的逸出功小于乙金属的逸出功,AB错误;
根据Ek=hν-W0可知,增大入射光的频率,产生的光电子的最大初动能增大,再由eUc=Ek可知,所需遏止电压随之增大,C正确;
根据光电效应规律可知,不改变入射光频率ν,只增大入射光的强度,则光电子的最大初动能不变,D错误。故选C。
【例4】(2024·辽宁丹东模拟预测)图像可以直观地反映物理量之间的关
系。如图甲所示的是光电管中光电流与电压关系图像,图乙是c、d两种金属遏止电压与入射光频率之间的关系图像,下列说法正确的是 (　　)
A.甲图中,a光的波长大于b光的波长
B.甲图中,a光的波长可能等于b光的波长
C.乙图中,金属c的逸出功小于金属d的逸出功
D.乙图中,金属c的逸出功可能等于金属d的逸出功
【答案】C
【解析】由图可知,a光的截止电压大,根据逸出功表达式W0=hν0=h可知,a光频率大,a光波长短,故AB错误;由光电效应方程可知Ek=hν-W0,能量守恒有eU=Ek,则有W0=hν-eU,当频率相等时,由于金属c截止电压大,所以c的逸出功小,故C正确,D错误。故选C。
1.氢原子能级跃迁
(1)从低能级(n)跃迁 高能级(m):动能减少,势能增加,原子能量增加,吸收能量,hν=Em-En。
(2)从高能级(m)跃迁 低能级(n):动能增加,势能减少,原子能量减少,放出能量,hν=Em-En。
2.受激跃迁有两种方式
(1)光照(吸收光子):光子的能量必须恰好等于能级差,hν=Em-En。
考点二　原子结构与原子核 核能
对于大于电离能的光子可被吸收,可将原子电离。(2)碰撞、加热等:只要入射粒子能量大于或等于能级差即可,E外≥Em-En。
3.原子从某一能级电离时,所吸收的能量可以大于或等于这一能级能量的绝对值, 剩余能量为自由电子的动能。
4.光谱线条数的确定方法
(1)一个氢原子跃迁发出可能的光谱线条数最多为(n - 1)。
(2)一群氢原子跃迁发出可能的光谱线条数N==。
5. 核能的计算方法
(1)根据ΔE=Δmc2 计算时,Δm 的单位是“ kg”, c 的单位是“ m/s”,ΔE 的单位是“J”。
(2)根据ΔE=Δm×931.5 MeV 计算时,Δm 的单位是 “u”, ΔE 的单位是 “MeV”。
(3)根据核子的比结合能来计算核能
原子核的结合能 = 核子的比结合能 × 核子数。 核反应前系统内所有原子核的总结合能与反应后生成的所有新核的总结合能之差, 就是该核反应所释放 (或吸收) 的核能。
【例5】(2024·浙江绍兴一模)速度接近光速的电子在磁场中偏转时,会沿圆弧轨道切线发出电磁辐射,这个现象最初是在同步加速器上观察到的,称为“同步辐射”。同步辐射光具有光谱范围宽(从远红外到X光波段,波长范围约为10-5 m~10-11 m,对应能量范围约为10-1 eV~105 eV)、光源亮度高等特点。已知金属钠的逸出功W0=2.29 eV,可见光的光子能量范围为1.63 eV~3.11 eV,氢原子能级图如图所示,已知普朗克常量h=6.63×10-34 J·s。下列说法正确的是 (　　)
A.能量为1.89 eV的同步辐射光遇到线度约为10-8 m的蛋白质分子时,能发生明显衍射
B.能量为1.89 eV的同步辐射光,其动量约为6.3×10-9 kg·m/s
C.能量为1.89 eV的同步辐射光照射金属钠,可使金属钠发生光电效应
D.能量为12.09 eV的同步辐射光照射基态氢原子,氢原子能级跃迁后不会发出可见光
【答案】A
【解析】根据E=hν=h解得波长λ=6.6×10-7m>10-8m,能发生明显衍射,故A正确;动量为p==1.0×10-27 kg·m/s,故B错误;能量为1.89 eV的同步辐射光小于金属钠的逸出功,不能发生光电效应,故C错误;
能量为12.09 eV的同步辐射光照射基态氢原子,跃迁到3能级,再向低能级跃迁时,从3能级到2能级,释放光子能量为ΔE=-1.51 eV-(-3.40)eV=1.89 eV,在可见光范围内,所以氢原子能级跃迁后可能发出可见光,故D错误。故选A。
【例6】(2023·江苏南京模拟预测)如图甲所示为研究光电效应的电路,K极为金属钠(截止频率为5.53×1014 Hz,逸出功为2.29 eV)。图乙为氢原子能级图,氢原子光谱中有四种可见光,分别是从n=6、5、4、3能级跃迁到n=2能级产生的。下列说法正确的是 (　　)
A.氢原子光谱中有三种可见光能够让图甲K极金属发生光电效应
B.仅将P向右滑动,电流计示数一定变大
C.若图甲入射光的频率小于钠的截止频率,
增大光照强度,也可以发生光电效应
D.将自感系数为30 μH的电感线圈和电容为1.2 pF的电容器组成LC振荡电路,用该电路产生的电磁波照射K极,可以发生光电效应
【答案】A
【解析】从能级n=3跃迁至n=2产生的光的光子能量为1.89 eV,小于逸出功,不能使K极金属发生光电效应;从能级n=4跃迁至n=2产生的光的光子能量为2.55 eV,大于逸出功,可以使K极金属发生光电效应;则从能级n=6、n=5跃迁至n=2产生的光的光子能量均大于2.55 eV,大于逸出功,能使K极金属发生光电效应;所以氢原子光谱中有三种可见光能够让图甲K极金属发生光电效应,故A正确;若K极发射的光电子未全部被A极吸收时,则将P向右滑动时,
A、K两极的电压增大,有更多的光电子被A极吸收,电流计示数增大;若K极发射的光电子已全部被A极吸收时,此时的电流已达到饱和电流,则将P向右
滑动时,电流计示数不变,故B错误;若图甲入射光的频率小于钠的截止频率,增大光照强度,由于入射光的频率不变,所以不可以发生光电效应,故C错误;回路中产生的电磁波的频率为ν1==≈2.65×107 Hz<5.53×1014 Hz,所以产生的电磁波照射K极不能发生光电效应,故D错
误。故选A。
【例7】(2024·河北模拟预测)2024年6月我国探月工程嫦娥六号搭载的氡气测量仪主要探测月壤中氡222和氡220同位素及其衰变产物。已知静止的氡原子核Rn自发衰变为钋原子核Po同时放出一个粒子X,且氡的半衰期为3.8天,下列说法正确的是 (　　)
A.若该核反应在月球上进行,经过3.8天后剩余个数一定多于原来的一半
B.该核反应属于β衰变
C.反应过程中释放γ射线和另一种射线,γ射线穿透能力最强,另一种射线电离能力最强
D.反应前、后的质量守恒,电荷数也守恒
【答案】C
【解析】半衰期是一种统计规律,半衰期的大小由原子核内部自身因素决
定,与所处的物理环境和化学状态无关,故A错误;核反应方程满足质量数守恒和电荷数守恒,所以X的质量数为222-218=4,电荷数为86-84=2,可知X为氦原子核,所以该反应属于α衰变,故B错误;α衰变同时伴随γ射线的产生,α射线与γ射线相比,α射线电离能力最强,穿透能力最弱,γ射线穿透能力最强,电离能力最弱,故C正确;核反应前后的电荷数守恒和质量数守恒,但质量有亏损,因为核反应过程伴随有能量产生,亏损的质量以能量形式释放,故D错误。
故选C。
【例8】(2024·浙江一模)考古中常利用14C的半衰期鉴定文物年份,14C的衰变方程为CN+Z+γ,其衰变规律如图所示,下列说法正确的是 (　　)
A.Z粒子是正电子
B.该反应是裂变反应,满足质量数守恒
C.14N的比结合能大于14C的比结合能
D.100个14C经过5 700年一定有50个发生了衰变
【答案】C
【答案】C
【解析】根据衰变过程电荷数守恒和质量数守恒可知,Z粒子的电荷数为-1,质量数为0,所以Z粒子是电子,故A错误;该反应是β衰变反应,满足质量数守恒,故B错误;新核比反应核更稳定,则新核的比结合能大于反应核的比结合能,即14N的比结合能大于14C的比结合能,故C正确;半衰期是统计规律,只对大量的放射性原子核才成立,故D错误。故选C。
1.(2025·广东卷)有甲、乙两种金属,甲的逸出功小于乙的逸出功。使用某频率的光分别照射这两种金属,只有甲发射光电子,其最大初动能为Ek,下列说法正确的是(　　)
A.使用频率更小的光,可能使乙也发射光电子
B.使用频率更小的光,若仍能使甲发射光电子,则其最大初动能小于Ek
C.频率不变,减弱光强,可能使乙也发射光电子
D.频率不变,减弱光强,若仍能使甲发射光电子,则其最大初动能小于Ek
B　
【详解】某频率的光不能使乙金属发生光电效应,说明此光的频率小于乙金属的截止频率,则换用频率更小的光不能发生光电效应,A错误;
由光电效应方程Ek=hν-W0可知频率越大,最大初动能越大,换用频率更小的光最大初动能小于Ek,B正确;
频率不变则小于乙金属的截止频率,不会发生光电效应,C错误;
由Ek=hν-W0可知频率不变最大初动能不变,D错误。
故选B。
2.(2024·海南卷)利用如图所示的装置研究光电效应,闭合单刀双掷开关S接1时,用频率为ν1的光照射光电管,调节滑动变阻器,使电流表的示数刚好为0,此时电压表的示数为U1,已知电子电荷量为e,普朗克常量为h,下列说法正确的是 (　　)
A.其他条件不变,增大光强,电压表示数增大
B.改用比ν1更大频率的光照射,调整电流表的示数
为零,此时电压表示数仍为U1
C.其他条件不变,使开关S接2,电流表示数仍为零
D.光电管阴极材料的截止频率νc=ν1-
D　
【详解】当开关S接1时,由爱因斯坦光电效应方程eU1=hν1-W0,故其他条件不变时,增大光强,电压表的示数不变,故A错误;
若改用比ν1更大频率的光照射时,调整电流表的示数为零,而金属的逸出功不变,故遏止电压变大,即此时电压表示数大于U1,故B错误;
其他条件不变时,使开关S接2,此时hν1>W0,
可发生光电效应,故电流表示数不为零,故C错误;
根据爱因斯坦光电效应方程eU1=hν1-W0,其中W0=hνc,联立解得,光电管阴极材料的截止频率为νc=ν1-,故D正确。故选D。
3.(2024·浙江卷)发现中子的核反应方程为HeBe→Xn,“玉兔二号”巡视器的核电池中钚 238的衰变方程为型PuU+Y,下列说法正确的是 (　　)
A.核反应方程中的X为C
B.衰变方程中的Y为He
C.中子n的质量数为零
D.钚238的衰变吸收能量
A　
【详解】根据质量数守恒和电荷数守恒可知X为C,Y为He,故A正确,B错误;中子的质量数为1,故C错误;衰变过程中质量亏损,释放能量,故D错误。故选A。
专题集训(十六)　近代物理
1.(2025·广西高考)有四种不同逸出功的金属材料:铷2.15 eV,钾2.25 eV,钠2.30 eV和镁3.20 eV制成的金属板。现有能量为2.20 eV的光子,分别照到这四种金属板上,则会发生光电效应的金属板为 (　　)　　　　　　　　　　　　　　　　　　
A.铷 B.钾 C.钠 D.镁
A
【解析】当光子的能量大于金属的逸出功时就能发生光电效应,可知能量是2.20 eV的光子分别照射到四种金属板上,会发生光电效应的金属板是铷。故选A。
2.(2024·浙江·高考真题)发现中子的核反应方程为 Be→Xn,
“玉兔二号”巡视器的核电池中钚 238的衰变方程为型PuU+Y,下列正确的是 (　　)
A.核反应方程中的X为C
B.衰变方程中的Y为He
C.中子n的质量数为零
D.钚238的衰变吸收能量
A
【解析】根据质量数和电荷数守恒可知X为C,Y为He,故A正确,B错误;中子的质量数为1,故C错误;衰变过程中质量亏损,释放能量,故D错误。故选A。
3.(2025·山东高考)在光电效应实验中,用频率和强度都相同的单色光分别照射编号为1、2、3的金属,所得遏止电压如图所示,关于光电子最大初动能Ek的大小关系正确的是 (　　)
A.Ek1>Ek2>Ek3
B.Ek2>Ek3>Ek1
C.Ek3>Ek2>Ek1
D.Ek3>Ek1>Ek2
B
【解析】根据光电子最大初动能与遏制电压的关系Ek=eUc,根据图像有Uc2>Uc3>Uc1,故Ek2>Ek3>Ek1;故选B。
4.(2025·四川高考)某多晶薄膜晶格结构可以等效成缝宽约为3.5×10-10 m的狭缝。下列粒子束穿过该多晶薄膜时,衍射现象最明显的是(　　)
A.德布罗意波长约为7.9×10-13 m的中子
B.德布罗意波长约为8.7×10-12 m的质子
C.德布罗意波长约为2.6×10-11 m的氮分子
D.德布罗意波长约为1.5×10-10 m的电子
D
【解析】当波通过尺寸与其波长相近的障碍物或狭缝时,会发生明显的衍射现象。对于粒子而言,德布罗意波长λ决定了其波动性,衍射的明显程度通常与波长λ和狭缝宽度d的比值相关,当接近或大于1时,衍射现象非常明显,则可知电子的衍射现象最明显。故选D。
5.(2024·江苏模拟)如图甲所示,用某种单色光研究光电效应现象,改变K极的材料进行探究。则遏止电压Uc随K极材料的逸出功W变化的关系图像如图乙所示,根据图线的斜率和截距可以求得 (　　)
A.光子的频率
B.光电子的电荷量
C.普朗克常量
D.材料的截止频率
B
【解析】根据爱因斯坦的光电效应方程和动能定理可得eUC=Ekm=hν-W变形可得UC=-W+,因UC-W图像的斜率的绝对值为=k,可解得光电子的电荷量为e=,故B正确;图像的纵截距为=b,可解得光子的频率和普朗克常量的乘积为hν=eb=,故不能单独求出光子的频率和普朗克常量,而材料的截止频率因条件不足而无法求出,故ACD错误。故选B。
6.(2024·山东威海二模)研究光电效应规律的电路图如图甲所示,某同学分别用a、b、c三束单色光照射光电管得到的光电流I与光电管两端电压U的关系如图乙所示。已知a、c两条图线与横轴的交点重合。下列说法正确的是 (　　)
A.用a光照射时,单位时间内逸出的光电子数最多
B.用a光照射时,逸出光电子的最大初动能最大
C.该光电管用a光、b光照射时截止频率不同
D.若b光照射某金属发生光电效应,则a光照射该金属也一定发生光电效应
A
【解析】由题图乙可知,a光照射时对应的饱和电流最大,则用a光照射时,单位时间内逸出的光电子数最多,故A正确;根据Ek=eUc,由题图乙可知,b光照射时对应的遏止电压最大,所以用b光照射时,逸出光电子的最大初动能最大,故B错误;截止频率只由光电管(金属)自身决定,所以该光电管用a光、b光照射时截止频率相同,故C错误;根据Ek=hν-W0=eUc,由于b光照射时对应的遏止电压大于a光照射时对应的遏止电压,则b光的频率大于a光的频率,若b光照射某金属发生光电效应,则a光照射该金属不一定发生光电效应,故D错误。故选A。
7.(2024·四川成都模拟)2023年8月24日,日本福岛第一核电站启动核污染水排海。核污染水含有的放射性元素高达64种,其中部分放射性物质(如碘129)的半衰期长达1570万年,下列说法正确的是 (　　)
A.核污染水进入海水后温度降低,会延长放射性元素的半衰期
B.原子核的比结合能越大,原子核越稳定
C.天然放射现象中产生的β射线中的电子来源于原子核外电子
D.100个碘129原子在1570万年后有50个未发生衰变
B
【解析】半衰期由原子核内部自身的因素决定,与所处的外部环境无关,降低温度放射性元素的半衰期不变,故A错误;原子核的比结合能越大,原子核越稳定,故B正确;天然放射现象中产生的β射线中的电子是原子核内的中子变为一个质子和一个电子,不是来源于原子核外电子,故C错误;半衰期是大量放射性元素的统计规律,对少量原子核不适用,故D错误。故选B。
8.(2024·江苏镇江模拟)一群处于第4能级的氢原子,向低能级跃迁过程中能发出6种不同频率的光,将这些光分别照射到图甲电路阴极K的金属上,只能测得2条电流随电压变化的图像如图乙所示,已知氢原子的能级图如图丙所示,则下列推断正确的是 (　　)
A.图乙中的a光是氢原子由第4能级向基态跃迁发出的
B.图乙中的b光光子能量为12.75 eV
C.动能为1 eV的电子能使处于第3能级的氢原子电离
D.阴极金属的逸出功可能为W0=6.75 eV
B
【解析】题图乙中的a光遏止电压比b光小,根据Uce=m=hν-W逸出功可
知,b光频率最大,对应的氢原子跃迁的能级差最大,则b光是氢原子由第4能级向基态跃迁发出的,选项A错误;题图乙中的b光光子能量为Eb=E4-E1=(-0.85 eV)-(-13.6 eV)=12.75 eV,选项B正确;使处于第3能级的氢原子电离需要的最小能量为1.51 eV,则动能为1 eV的电子不能使处于第3能级的氢原子电离,选项C错误;因a光子对应着从第3能级到基态的跃迁,该光能使光电管发生光电效应;比a光能量稍小的跃迁对应于从第2能级到基态的跃迁,该跃迁放出能量为10.2 eV,但是该光不能使光电管发生光电效应,可知阴极金属的逸出功大于10.2 eV,不可能为W0=6.75 eV,选项D错误。故选B。
9.(2024·全国模拟)我国科学家通过分析“嫦娥六号”探测器带回来的月壤发现,月球上含有丰富的He(氦3),它是安全的核聚变燃料,He聚变的核反应方程为HeHe→2XHe+12.86 MeV,1u相当于931 MeV,下列表述正确的是 (　　)
A.X为中子
B.方程中核子平均释放的能量约为4.28 MeV
C.反应后总质量减少0.0183 u
D.He的比结合能比
D
【解析】根据质量数及电荷数守恒规律,质量数为1,电荷数为1,可判断出X为质子,A错误;方程中,每个He含有三个核子,因此核子平均释放的能量为≈2.14 MeV,B错误;根据质能方程ΔE=,代入数据解得Δm=0.0138 u,C错误;由核反应方程可知,该核反应释放出核能,所以生成物比反应物更稳定,比结合能也更大,即He的比结合能比He的比结合能小,D正确。故选D。
10.(2024·浙江一模)如图是氢原子的能级,一群处于基态的氢原子吸收某频率光子能量后跃迁到了n=4能级,很快这些氢原子开始向下跃迁,放出不同频率的光,这些光照射在逸出功为3.34 eV的锌板上,已知可见光的光子能量范围为1.62 eV到3.11 eV,下列说法正确的是 (　　)
A.吸收的光子能量可能大于12.75 eV
B.跃迁时,最多能发出6种不同频率的可见光
C.存在可以使锌板发生光电效应的可见光
D.锌板表面逸出光电子的最大初动能为9.41 eV
D
【解析】处于低能级的氢原子只能吸收能量值为对应两个能级能量差值的光子,从而跃迁到较高的能级。显然一群处于基态的氢原子吸收某频率光子能量后跃迁到了n=4能级,吸收光子的最大能量值为ΔEmax=E4-E1=-0.85 eV-(-13.6) eV=12.75 eV,故A错误;由题意,可知跃迁时,最多能发出=6种不同频率的光,但是只有4→2,3→2释放的光子为可见光,故B错误;可见光的光子能量范围为1.62 eV到3.11 eV,均小于逸出功为3.34 eV的锌板。根据发生光电效应的条件,可知不存在可以使锌板发生光电效应的可见光,故C错误;跃迁时,释放的光子中,4→1释放出光子的能量最大,为12.75 eV,根据爱因斯坦光电效应方程,可得用该光照射锌板时,锌板表面逸出光电子的最大初动能最大,为Ekm=12.75 eV-3.34 eV=9.41 eV,故D正确。故选D 。
11.(2024·浙江高考)如图所示,金属极板M受到紫外线照射会逸出光电子,最大速率为vm。正对M放置一金属网N,在M、N之间加恒定电压U。已知M、N间距为d(远小于板长),电子的质量为m,电荷量为e,则 (　　)
A.M、N间距离增大时电子到达N的动能也增大
B.只有沿x方向逸出的电子到达N时才有最大动能m+eU
C.电子从M到N过程中y方向位移大小最大为vmd
D.M、N间加反向电压时电流表示数恰好为零
C
【解析】根据动能定理,从金属板M上逸出的光电子到到达N板时eU=Ekm-m,则到达N板时的动能为Ekm=eU+m,与两极板间距无关,与电子从金属板中逸出的方向无关,选项AB错误;平行极板M射出的电子到达N板时在y方向的位移最大,则电子从M到N过程中y方向最大位移为y=vmt,d=t2,解得y=vmd,选项C正确;M、N间加反向电压电流表示数恰好为零时,则eUc=m,解得Uc=,选项D错误。故选C。
12.(多选)(2025·浙江高考)如图1所示,三束由氢原子发出的可见光P、Q、R分别由真空玻璃管的窗口射向阴极K。调节滑动变阻器,记录电流表与电压表示数,两者关系如图2所示。下列说法正确的是 (　　)
A.分别射入同一单缝衍射装置时,Q的中央亮纹比R宽
B.P、Q产生的光电子在K处最小德布罗意波长,P大于Q
C.氢原子向第一激发态跃迁发光时,三束光中Q对应的能级最高
D.对应于图2中的M点,单位时间到达阳极A的光电子数目,P多于Q
BC
【解析】根据Uce=m=hν-W逸出功,因Q的截止电压大于R,可知Q的频率大于R的频率,Q的波长小于R的波长,则分别射入同一单缝衍射装置时,R的衍射现象比Q更明显,则Q的中央亮纹比R窄,选项A错误;同理可知P、Q产生的光电子在K处Q的最大初动能比P较大,根据λ==,可知最小德布罗意波长,P大于Q,选项B正确;因Q对应的能量最大,则氢原子向第一激发态跃迁发光时,根据hν=Em-E2,可知三束光中Q对应的能级最高,选项C正确;对应于题图2中的M点,P和Q的光电流相等,可知P和Q单位时间到达阳极A的光电子数目相等,选项D错误。故选BC。