高考物理二轮复习第专题六热学近代物理14讲近代物理课件

(共52张PPT)
第14讲　近代物理
1.理解光电效应的规律并能应用其计算逸出功、截止频率、最大初动能等物理量。
2．理解玻尔理论及能级跃迁规律。
3．理解原子核的衰变、人工转变以及核能计算的知识。
目标
要求
考点1
光电效应及其规律
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
爱因斯坦光电效应方程 Ek＝hν－W0
最大初动能与遏止电压的关系 Ek＝eUc
逸出功与截止频率的关系 W0＝hνc
(2025·广东卷，3)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
解析：B　光电效应发生的条件是入射光的频率大于金属的极限频率(截止频率)，由于甲的逸出功小于乙的逸出功，所以甲的极限频率(截止频率)小于乙的极限频率(截止频率)，当使用某频率的光分别照射甲、乙时，只有甲发射光电子，发生光电效应现象，所以该光的频率大于甲的极限频率(截止频率)，小于乙的极限频率(截止频率)，故使用频率更小的光，乙肯定不会发射光电子，若频率更小的光的频率仍大于甲的极限频率(截止频率)，则甲仍能发射光电子，由爱因斯坦光电效应方程Ek＝hν－W0可知，甲发射的光电子的最大初动能小于之前的最大初动能，A错误，B正确；由A、B项分析可知频率不变，减弱光强，光的频率仍小于乙的极限频率(截止频率)，仍不能使乙发射光电子，C错误；由爱因斯坦光电效应方程Ek＝hν－W0可知，频率不变，减弱光强，甲发射的光电子的最大初动能不变，D错误。
AD
截距，则金属锌的Uc-ν图像可能为题图中的直线②，故C错误，D正确。
(多选)(2025·浙江1月选考，11)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的宽
B．P、Q产生的光电子在K处的最小德布罗意波长，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
光电效应的四类图像分析
?总结提升?
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ν的关系
Ek＝hν－hνc (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
图像名称 图线形状 由图线直接(或间接)得到的物理量
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
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
图像名称 图线形状 由图线直接(或间接)得到的物理量
遏止电压Uc与入射光频率ν的关系 (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)
考点2
原子结构　能级跃迁
(2025·甘肃卷，1)利用电子与离子的碰撞可以研究离子的能级结构和辐射特性。He＋离子相对基态的能级图(设基态能量为0)如图所示。用电子碰撞He＋离子使其从基态激发到可能的激发态，若所用电子的能量为50 eV，则He＋离子辐射的光谱中，波长最长的谱线对应的跃迁为
(　　)
A．n＝4→n＝3能级　
B．n＝4→n＝2能级
C．n＝3→n＝2能级
D．n＝3→n＝1能级
C
(2024·安徽卷，1)大连相干光源是我国第一台高增益自由电子激光用户装置，其激光辐射所应用的玻尔原子理论很好地解释了氢原子的光谱特征。如图为氢原子的能级示意图，已知紫外光的光子能量大于3.11 eV，当大量处于n＝3能级的氢原子向低能级跃迁时，辐射不同频率的紫外光有(　　)
A.1种　　　　　 B．2种
C．3种 D．4种
B
?总结提升?
考点3
核反应与核能的计算
1．核反应方程
(1)四种基本类型：衰变、人工转变、重核裂变和轻核聚变。
(2)两个规律：质量数守恒和电荷数守恒。
(3)核反应方程只能用箭头连接并表示反应方向，不能用等号连接。
3．三类计算核能的方法
(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)根据核子比结合能来计算核能：原子核的结合能＝核子比结合能×核子数。
C
C
AC
3
4
5
6
7
8
9
10
12
11
1
2
限时规范
训练(十六)
D
3
4
5
6
7
8
9
10
12
11
1
2
解析：D　根据核反应方程的质量数守恒与电荷数守恒，X的质量数为0，电荷数为1，所以X为正电子，AB错误；①②均为两个轻核聚合成质量较大的核，则两反应均为核聚变，C错误，D正确。
2
1
3
4
5
6
7
8
9
10
12
11
B
2
3
1
4
5
6
7
8
9
10
12
11
C
2
3
1
4
5
6
7
8
9
10
12
11
解析：C　该衰变过程向外释放核能，A错误。碳14的半衰期与外界因素无关，因此增加碳14的浓度不会影响半衰期，B错误。碳14具有放射性，可以用于考古，进行年代断定，C正确。β衰变中释放的电子来自原子核内部，D错误。
2
3
4
1
5
6
7
8
9
10
12
11
C
2
3
4
5
6
7
8
9
10
12
11
1
2
3
4
5
1
6
7
8
9
10
12
11
A
2
3
4
5
1
6
7
8
9
10
12
11
解析：A　半衰期由原子核自身所决定，不同原子核的半衰期不同，A正确。β衰变中的电子来源于原子核内，B错误。钍232有90个质子，142个中子，C错误。核反应方程应遵循质量数守恒以及电荷数守恒，该裂变方程电荷数守恒，而质量数不守恒，D错误。
2
3
4
5
6
1
7
8
9
10
12
11
B
2
3
4
5
6
1
7
8
9
10
12
11
7
8
9
10
12
11
1
3
4
5
6
2
7．(2025·广东毕业班调研)2020年诺贝尔物理学奖授予了三位科学家，其中英国科学家罗杰·彭罗斯发现黑洞的形成是广义相对论的有力预测。根据相对论的观点，下列说法正确的是(　　)
A．越靠近黑洞，时钟会变得越快
B．光速的测量结果与参考系的运动速度有关
C．同一物体的长度的测量结果与物体相对观测者运动的速度有关
D．若两件事在某观察者看来是同时发生的，则在其他观察者看来也必定是同时发生的
C
7
8
9
10
12
11
1
3
4
5
6
2
解析：C　越靠近黑洞，引力越大，时钟会变得越慢，A错误；根据光速不变原理可知，光在真空中的速度在不同的惯性参考系中都是相同的，B错误；同一物体的长度的测量结果与物体相对观测者运动的速度有关，这就是相对论中的长度收缩效应，C正确；若两件事在某观察者看来是同时发生的，则在其他观察者看来不一定是同时发生的，D错误。
8
9
10
12
11
1
3
4
5
6
7
2
B
8
9
10
12
11
1
3
4
5
6
7
2
9
10
12
11
1
3
4
5
6
7
8
2
9．(2025·广东广州毕业班综合测试)某同学利用如图(a)的电路研究光电效应。他分别使用蓝光和强弱不同的黄光照射同一光电管，得到光电流和光电管两端电压之间的关系如图(b)，则三次实验中(　　)
A．实验1用的是强黄光
B．实验2用的是弱黄光
C．实验1光电子最大初动能最大
D．实验3光电子最大初动能最大
A
9
10
12
11
1
3
4
5
6
7
8
2
解析：A　由爱因斯坦光电效应方程可得eUc＝hν－W0，阴极金属的逸出功W0相同，则光的频率越大，遏止电压越大，因此可以确定实验2用的是频率较大的蓝光，光电子的最大初动能Ek＝eUc，可知实验2产生的光电子的最大初动能最大，BCD错误。由题图(b)可知实验1的饱和电流较大，实验1、3遏止电压相等，可判断实验1单位时间入射的光子较多，是强黄光，A正确。
10
12
11
1
3
4
5
6
7
8
9
2
B
10
12
11
1
3
4
5
6
7
8
9
2
解析：B　β衰变是指原子核自发放出一个电子的衰变，而题中核反应是由于中子轰击而放出电子的，A错误。核反应过程遵循质量数守恒、电荷数守恒，Z＝90－2×(－1)＝92，A＝232＋1－0＝233，B正确。该反应过程中无中子产生，不是链式反应，C错误。反应生成的电子来自钍原子的原子核，D错误。
11
12
1
3
4
5
6
7
8
9
10
2
B
11
12
1
3
4
5
6
7
8
9
10
2
12
1
3
4
5
6
7
8
9
10
11
2
12
1
3
4
5
6
7
8
9
10
11
2
A．激光能量为12.09 eV，光电管逸出功为1.80 eV
B．a光遏止电压为0.49 V，c光遏止电压为10.69 V
C．a、b、c光子动量大小关系为pcD．a、b、c三种光用同一个单缝装置进行衍射实验，中央亮条纹宽度c光最宽
12
1
3
4
5
6
7
8
9
10
11
2