專(zhuān)題15 近代物理初步高頻考點(diǎn) 【高考命題熱點(diǎn)】2020年新高考考綱修訂后，選修3-5被列為必考內(nèi)容，其中近代物理初步的內(nèi)容主要以選擇題的形式考查，主要涉及光電效應(yīng)、氫原子光譜和能級(jí)、放射性元素的衰變和核反應(yīng)?！局R(shí)清單】一、波粒二象性1.1900年普朗克能量子假說(shuō)，電磁波的發(fā)射和吸收是不連續(xù)的，而是一份一份的E=hv2.赫茲發(fā)現(xiàn)了光電效應(yīng)，1905年，愛(ài)因斯坦解釋了光電效應(yīng)，提出光子說(shuō)及光電效應(yīng)方程3.光電效應(yīng)每種金屬都有對(duì)應(yīng)的和W0，入射光的頻率必須大于這種金屬極限頻率才能發(fā)生光電效應(yīng)。光電子的最大初動(dòng)能與入射光的強(qiáng)度無(wú)關(guān)，隨入射光頻率的增大而增大（），即最大初動(dòng)能與入射光頻率成線(xiàn)性關(guān)系。入射光頻率一定時(shí)，光電流強(qiáng)度與入射光強(qiáng)度成正比。光電子的發(fā)射時(shí)間一般不超過(guò)秒，與頻率和光強(qiáng)度無(wú)關(guān)。4.光電效應(yīng)和康普頓效應(yīng)說(shuō)明光的粒子性，干涉（波的疊加，又分單縫干涉、雙縫干涉、薄膜干涉）、衍射（波繞過(guò)障礙物繼續(xù)傳播的現(xiàn)象）、偏振說(shuō)明光的波動(dòng)性。石墨對(duì)X射線(xiàn)散射時(shí)，部分X射線(xiàn)的散射光波長(zhǎng)會(huì)變大，這個(gè)現(xiàn)象稱(chēng)為康普頓效應(yīng)，康普頓效應(yīng)不僅表明光具有能量，還具有動(dòng)量。5.光電效應(yīng)方程 nc=W0/h6.光的波粒二象性 物質(zhì)波 概率波 不確定性關(guān)系大量光子表現(xiàn)出的波動(dòng)性強(qiáng)，少量光子表現(xiàn)出的粒子性強(qiáng)；頻率高的光子表現(xiàn)出的粒子性強(qiáng)，頻率低的光子表現(xiàn)出的波動(dòng)性強(qiáng)實(shí)物粒子也具有波動(dòng)性 這種波稱(chēng)為德布羅意波，也叫物質(zhì)波。從光子的概念上看，光波是一種概率波不確定性關(guān)系：二、原子核式結(jié)構(gòu)模型1.1897年英國(guó)物理學(xué)家湯姆生，對(duì)陰極射線(xiàn)進(jìn)行了一系列的研究，從而發(fā)現(xiàn)了電子（負(fù)電子：）。2.粒子散射實(shí)驗(yàn)和原子核結(jié)構(gòu)模型（1）粒子散射實(shí)驗(yàn)：1909年，盧瑟福裝置：現(xiàn)象：a. 絕大多數(shù)粒子穿過(guò)金箔后，仍沿原來(lái)方向運(yùn)動(dòng)，不發(fā)生偏轉(zhuǎn)。b. 有少數(shù)粒子發(fā)生較大角度的偏轉(zhuǎn)c. 有極少數(shù)粒子的偏轉(zhuǎn)角超過(guò)了90度，有的幾乎達(dá)到180度，即被反向彈回。3.幾個(gè)考點(diǎn)盧瑟福的粒子散射，說(shuō)明了原子具有核式結(jié)構(gòu)。湯姆孫發(fā)現(xiàn)電子，說(shuō)明了原子可再分或原子有復(fù)雜結(jié)構(gòu)放射性現(xiàn)象，說(shuō)明了原子核具有復(fù)雜結(jié)構(gòu)4.玻爾理論（1）經(jīng)典電磁理論不適用原子系統(tǒng)，玻爾從光譜學(xué)成就得到啟發(fā)，利用普朗克的能量量了化的概念，提了三個(gè)假設(shè)：定態(tài)假設(shè)：原子只能處于一系列不連續(xù)的能量狀態(tài)中，在這些狀態(tài)中原子是穩(wěn)定的躍遷假設(shè)：電子躍遷輻射或吸收一定頻率的光子，光子的能量由Em-En =hv嚴(yán)格決定軌道量子化假設(shè)，原子的不同能量狀態(tài)，跟電子不同的運(yùn)行軌道相對(duì)應(yīng)。（2）玻爾的氫子模型：氫原子的能級(jí)公式和軌道半徑公式：氫原子中電子在第幾條可能軌道上運(yùn)動(dòng)時(shí)，氫原子的能量En，和電子軌道半徑rn分別為：氫原子的能級(jí)圖：n=3、4、5、6躍遷到n=2為可見(jiàn)光，頻率由大到小射線(xiàn)>X光>紫外線(xiàn)>可見(jiàn)光其中射線(xiàn)來(lái)源于原子核，X光來(lái)源于核外內(nèi)層電子躍遷，紫外線(xiàn)、可見(jiàn)光及紅外線(xiàn)來(lái)源于最外層電子躍遷其中n=1的定態(tài)稱(chēng)為基態(tài)。n=2以上的定態(tài)，稱(chēng)為激發(fā)態(tài)。光子，n=3躍遷到n=1發(fā)出三種光子（）,則（2）玻爾模型只能解釋氫原子，不能解釋其他原子三、原子核的組成1.天然放射現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)：1896年法國(guó)物理學(xué)家貝克勒耳首次發(fā)現(xiàn)，居里夫人繼續(xù)研究發(fā)現(xiàn)了釙和鐳成 份組 成性 質(zhì)電離作用貫穿能力射線(xiàn)氦核組成的粒子流很 強(qiáng)很 弱射線(xiàn)高速電子流較 強(qiáng)較 強(qiáng)射線(xiàn)高頻光子很 弱很 強(qiáng)2.衰變：電荷數(shù)和質(zhì)量數(shù)守恒，但質(zhì)子數(shù)和中子數(shù)不守恒注：只有放射性元素才能發(fā)生衰變，元素周期表中原子序數(shù)83都具有放射性，原子序數(shù)83的部分元素有放射性。類(lèi) 型衰變方程規(guī) 律衰變新核衰變新核射線(xiàn)是伴隨衰變放射出來(lái)的高頻光子流，衰變不能同時(shí)發(fā)生。在衰變中新核質(zhì)子數(shù)多一個(gè)，而質(zhì)量數(shù)不變是由于射線(xiàn)是具有放射性元素原子核內(nèi)的一個(gè)中子轉(zhuǎn)變?yōu)橐粋€(gè)質(zhì)子時(shí)同時(shí)釋放產(chǎn)生的（）。半衰期：放射性元素的原子核的半數(shù)發(fā)生衰變所需要的時(shí)間，稱(chēng)該元素的半衰期。半衰期與物理及化學(xué)環(huán)境無(wú)關(guān)。3.放射性的應(yīng)用與防護(hù) 放射性同位素人工放射性同位素1000多種，天然的只有40多種正電子的發(fā)現(xiàn)：用粒子轟擊鋁時(shí)，發(fā)生核反應(yīng)。1934年，約里奧·居里和伊麗芙·居里 （小居里） 發(fā)現(xiàn)經(jīng)過(guò)粒子轟擊的鋁片中含有放射性磷發(fā)生+衰變，放出正電子：與天然的放射性物質(zhì)相比，人造放射性同位素：放射強(qiáng)度容易控制可以制成各種需要的形狀半衰期更短放射性廢料容易處理放射性同位素的應(yīng)用A、由于射線(xiàn)貫穿本領(lǐng)強(qiáng)，可以用來(lái)射線(xiàn)檢查金屬內(nèi)部有沒(méi)有砂眼或裂紋B、利用射線(xiàn)的穿透本領(lǐng)與物質(zhì)厚度密度的關(guān)系，來(lái)檢查各種產(chǎn)品的厚度和密封容器中液體的高度等，從而實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制C、利用射線(xiàn)使空氣電離而把空氣變成導(dǎo)電氣體，以消除化纖、紡織品上的靜電D、利用射線(xiàn)照射植物，引起植物變異而培育良種，也可以利用它殺菌、治病等E、作為示蹤原子：用于工業(yè)、農(nóng)業(yè)及生物研究等.4.核力與結(jié)合能 質(zhì)量虧損核力是短程力、核力具有飽和性、核力與具有電荷無(wú)關(guān)性比結(jié)合能越大，表示原子核中核子結(jié)合得越牢固，原子核越穩(wěn)定。結(jié)合能：要把原子核內(nèi)憑借核力結(jié)合在一起的核子（質(zhì)子、中子）分開(kāi)所需吸收的能量。比結(jié)合能（平均結(jié)合能） ，即結(jié)合能大的，比結(jié)合能不一定大。質(zhì)量虧損：核聚變與核裂變都會(huì)放出能量，質(zhì)量都會(huì)減少，核電站與原子彈為核裂變，氫彈與太陽(yáng)內(nèi)部為核聚變愛(ài)因斯坦質(zhì)能方程 E=mc2 E=m·c21uc2=931.5MeV (表示1u 的質(zhì)量變化相當(dāng)于931.5MeV的能量改變)5.核反應(yīng)方程. 熟記一些實(shí)驗(yàn)事實(shí)的核反應(yīng)方程式。（1）盧瑟福用粒子轟擊氮核，發(fā)現(xiàn)質(zhì)子：（2）貝克勒耳發(fā)現(xiàn)天然放射現(xiàn)象：衰變 衰變 （3） 查德威克用粒子轟擊鈹核打出中子 （4） 小居里（約里奧-居里）發(fā)現(xiàn)正電子 和（5） 輕核聚變 （6） 重核裂變 . 熟記一些粒子的符號(hào)粒子（）、質(zhì)子（）、中子（）、負(fù)電子（）、正電子（）、氘核（）、氚核（）6重核裂變 核聚變釋放核能的途徑裂變和聚變（1）裂變反應(yīng)：裂變：重核在一定條件下轉(zhuǎn)變成兩個(gè)中等質(zhì)量的核的反應(yīng)，叫做原子核的裂變反應(yīng)。例如：鏈?zhǔn)椒磻?yīng)：在裂變反應(yīng)用產(chǎn)生的中子，再被其他鈾核浮獲使反應(yīng)繼續(xù)下去。鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的條件：裂變時(shí)平均每個(gè)核子放能約1MeV能量1kg全部裂變放出的能量相當(dāng)于2500噸優(yōu)質(zhì)煤完全燃燒放出能量（2）聚變反應(yīng)：聚變反應(yīng)：輕的原子核聚合成較重的原子核的反應(yīng)，稱(chēng)為聚變反應(yīng)。例如： 平均每個(gè)核子放出3MeV的能量聚變反應(yīng)的條件；幾百萬(wàn)攝氏度的高溫答案P80熱點(diǎn)突破提升練十五1. 一靜止的鈾核放出一個(gè)粒子衰變成釷核，衰變方程為。下列說(shuō)法正確的是（ ）A衰變后釷核的動(dòng)能等于粒子的動(dòng)能B衰變后釷核的動(dòng)量大小等于粒子的動(dòng)量大小C鈾核的半衰期等于其放出一個(gè)粒子所經(jīng)歷的時(shí)間D衰變后粒子與釷核的質(zhì)量之和等于衰變前鈾核的質(zhì)量2.大科學(xué)工程“人造太陽(yáng)”主要是將氘核聚變反應(yīng)釋放的能量用來(lái)發(fā)電。氘核聚變反應(yīng)方程是。已知的質(zhì)量為，的質(zhì)量為，的質(zhì)量為，。氘核聚變反應(yīng)中釋放的核能約為（ ）A.B.C.D.3. (多選)在光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)中，分別用頻率為、的單色光a、b照射到同種金屬上，測(cè)得相應(yīng)的遏止電壓分別為和、光電子的最大初動(dòng)能分別為和。h為普朗克常量。下列說(shuō)法正確的是（ ）A若，則一定有 B若，則一定有C若，則一定有 D若，則一定有4.(多選)一單色光照到某金屬表面時(shí)，有光電子從金屬表面逸出，下列說(shuō)法中正確的是（ ）A只增大入射光的頻率，金屬逸出功將減小B只延長(zhǎng)入射光照射時(shí)間，光電子的最大初動(dòng)能將不變C只增大入射光的頻率，光電子的最大初動(dòng)能將增大D只增大入射光的頻率，光電子逸出所經(jīng)歷的時(shí)間將縮短E只增大入射光的強(qiáng)度，單位時(shí)間內(nèi)逸出的光電子數(shù)目將增多5(多選)現(xiàn)用某一光電管進(jìn)行光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)，當(dāng)用某一頻率的光入射時(shí)，有光電流產(chǎn)生。下列說(shuō)法正確的是_。(填正確答案標(biāo)號(hào))A保持入射光的頻率不變，入射光的光強(qiáng)變大，飽和光電流變大B入射光的頻率變高，飽和光電流變大C入射光的頻率變高，光電子的最大初動(dòng)能變大D保持入射光的光強(qiáng)不變，不斷減小入射光的頻率，始終有光電流產(chǎn)生E遏止電壓的大小與入射光的頻率有關(guān)，與入射光的光強(qiáng)無(wú)關(guān)6在下列描述核過(guò)程的方程中，屬于衰變的是_，屬于衰變的是_，屬于裂變的是_，屬于聚變的是_。(填正確答案標(biāo)號(hào))A.CNe B.PSe C.UThHe D.NHeOHE.UnXeSr2n F.HHHen7(多選)在人類(lèi)對(duì)微觀世界進(jìn)行探索的過(guò)程中，科學(xué)實(shí)驗(yàn)起到了非常重要的作用。下列說(shuō)法符合歷史事實(shí)的是_。(填正確答案標(biāo)號(hào))A密立根通過(guò)油滴實(shí)驗(yàn)測(cè)出了基本電荷的數(shù)值B貝克勒爾通過(guò)對(duì)天然放射現(xiàn)象的研究，發(fā)現(xiàn)了原子中存在原子核C居里夫婦從瀝青鈾礦中分離出了釙(Po)和鐳(Ra)兩種新元素D盧瑟福通過(guò)粒子散射實(shí)驗(yàn)證實(shí)了在原子核內(nèi)部存在質(zhì)子E湯姆遜通過(guò)陰極射線(xiàn)在電場(chǎng)和磁場(chǎng)中偏轉(zhuǎn)的實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)了陰極射線(xiàn)是由帶負(fù)電的粒子組成的，并測(cè)出了該粒子的比荷8.(多選)關(guān)于天然放射性，下列說(shuō)法正確的是（ ）A所有元素都可能發(fā)生衰變B放射性元素的半衰期與外界的溫度無(wú)關(guān)C放射性元素與別的元素形成化合物時(shí)仍具有放射性D、和三種射線(xiàn)中，射線(xiàn)的穿透能力最強(qiáng)E一個(gè)原子核在一次衰變中可同時(shí)放出、和三種射線(xiàn)9.(多選)實(shí)物粒子和光都具有波粒二象性。下列事實(shí)中突出體現(xiàn)波動(dòng)性的是（ ）A、電子束通過(guò)雙縫實(shí)驗(yàn)裝置后可以形成干涉圖樣B、射線(xiàn)在云室中穿過(guò)會(huì)留下清晰的徑跡C、人們利用慢中子衍射來(lái)研究晶體的結(jié)構(gòu)D、人們利用電子顯微鏡觀測(cè)物質(zhì)的微觀結(jié)構(gòu)E、光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)中光電子的最大初動(dòng)能與入射光的頻率有關(guān)，與入射光的強(qiáng)度無(wú)關(guān)10.(多選)下列說(shuō)法正確的是（ ）A太陽(yáng)輻射的能量主要來(lái)自太陽(yáng)內(nèi)部的核聚變反應(yīng)B湯姆孫發(fā)現(xiàn)電子，表明原子具有復(fù)雜結(jié)構(gòu)C盧瑟福發(fā)現(xiàn)了中子，查德威克發(fā)現(xiàn)了質(zhì)子D一束光照射到某金屬上不能發(fā)生光電效應(yīng)，是因?yàn)樵撌獾牟ㄩL(zhǎng)太短E按照玻爾理論，氫原子核外電子從半徑較小的軌道躍遷到半徑較大的軌道時(shí)，電子的動(dòng)能減少，原子總能量增大11.(多選)如圖所示是氫原子四個(gè)能級(jí)的示意圖，當(dāng)氫原子從高能級(jí)向低能級(jí)躍遷時(shí)會(huì)輻射一定頻率的光子，則以下說(shuō)法正確的是()A一個(gè)處于n3能級(jí)的氫原子，自發(fā)躍遷時(shí)最多能輻射出三種不同頻率的光子B根據(jù)玻爾理論可知，氫原子輻射出一個(gè)光子后，氫原子的電勢(shì)能減小Cn4能級(jí)的氫原子自發(fā)躍遷時(shí)，輻射光子的能量最大為12.75 eVD一個(gè)處于基態(tài)的氫原子可以吸收任意頻率的光子后躍遷到高能級(jí)E氫原子輻射光子后能量減小，核外電子動(dòng)能增大12.(多選)關(guān)于光電效應(yīng)和康普頓效應(yīng)的規(guī)律，下列說(shuō)法正確的是（ ）A. 光電效應(yīng)中，金屬板向外發(fā)射的光電子又可以叫做光子B. 用光照射金屬不能發(fā)生光電效應(yīng)是因?yàn)樵撊肷涔獾念l率小于金屬的截止頻率C. 對(duì)于同種金屬而言，遏止電壓與入射光的頻率無(wú)關(guān)D. 石墨對(duì)X射線(xiàn)散射時(shí)，部分X射線(xiàn)的散射光波長(zhǎng)會(huì)變大，這個(gè)現(xiàn)象稱(chēng)為康普頓效應(yīng)E. 康普頓效應(yīng)說(shuō)明光具有粒子性13.(多選)下列說(shuō)法正確的是（ ）A光電效應(yīng)現(xiàn)象說(shuō)明光具有粒子性B輕核聚變時(shí)釋放能量，重核裂變時(shí)吸收能量C太陽(yáng)輻射出的能量主要來(lái)自太陽(yáng)內(nèi)部的裂變反應(yīng)D盧瑟福根據(jù)粒子的散射實(shí)驗(yàn)提出了原子的核式結(jié)構(gòu)E衰變釋放出的電子是原子核內(nèi)的中子轉(zhuǎn)變?yōu)橘|(zhì)子時(shí)產(chǎn)生的14.(多選)以下是有關(guān)近代物理內(nèi)容的若干敘述：其中正確的有（ ）A的半衰期是5天，12 g經(jīng)過(guò)15天后還有1.5g未衰變B結(jié)合能越大，原子核越穩(wěn)定C光電效應(yīng)揭示了光具有粒子性D放射性元素放射出的射線(xiàn)、射線(xiàn)和射線(xiàn)，電離能力最強(qiáng)的是射線(xiàn)E關(guān)于原子核內(nèi)部的信息，最早來(lái)自天然放射現(xiàn)象15.(多選)下列說(shuō)法中正確的是（ ）A.原子的核式結(jié)構(gòu)學(xué)說(shuō)，是盧瑟福根據(jù)天然放射實(shí)驗(yàn)提出來(lái)的B.用升溫、加壓的方法和化學(xué)的方法都不能改變?cè)雍怂プ兊陌胨テ贑.一束光照射到某種金屬上不能發(fā)生光電效應(yīng)，是因?yàn)樵撌獾牟ㄩL(zhǎng)太長(zhǎng)D.鈾235一種可能的裂變方式為：E.重核裂變時(shí)釋放能量，會(huì)出現(xiàn)質(zhì)量虧損，但生成物的總質(zhì)量數(shù)仍等于反應(yīng)前系統(tǒng)的總質(zhì)量數(shù)