2021年新高考大二輪物理 六 第21課時 近代物理

第21課時近代物理

光子能量

e=hv

I極限頻率口

波

粒

?遏止電壓H黠嬲即光電效應(yīng)一

象

?飽和光電流?~?光的強度「性

?電子?的干涉和麗卜

高考題型1光電效應(yīng)波粒二象性

i.光電效應(yīng)規(guī)律

(1)每種金屬都有一個極限頻率，入射光的頻率必須大于或等于這個極限頻率才能產(chǎn)生光電效應(yīng).

(2)光電子的最大初動能與入射光的強度無關(guān)，只隨入射光頻率的增大而增大.

(3)當(dāng)入射光的頻率大于極限頻率時，飽和光電流的大小與入射光的強度成正比.

(4)光電效應(yīng)的發(fā)生幾乎是瞬時的，一般不超過lO^s.

2.兩條對應(yīng)關(guān)系

(1)光子頻率高一光子能量大f光電子的最大初動能大；

(2)光照強度大一光子數(shù)目多一發(fā)射光電子多一光電流大.

3.定量分析時應(yīng)抓住三個關(guān)系式

⑴愛因斯坦光電效應(yīng)方程：Ek=hv-Wo.

(2)最大初動能與遏止電壓的關(guān)系：Ek=eUc.

(3)逸出功與極限頻率的關(guān)系：Wo=hvc.

4.光電效應(yīng)的四類圖像分析

圖像名稱圖線形狀由圖線直接(或間接)得到的物理量

(1)極限頻率：圖線與V軸交點的橫坐標之

V

最大初動能Ek與(2)逸出功：圖線與反軸交點的縱坐標的絕

入射光頻率V的關(guān)才o\7^v對值

系圖線Wa=\~E\=E

Ek=hv—hvc

(3)普朗克常量：圖線的斜率上=/7

/里光(黃)

顏色相同、強度不4n2(1)遏止電壓上:圖線與橫軸交點的橫坐標

同的光，光電流與光(黃)(2)飽和光電流/ml、品2：光電流的最大值

電壓的關(guān)系(3)最大初動能：E=eUc

uccuk

/__2

顏色不同時，光電二:(1)遏止電壓則片＞也

流與電壓的關(guān)系才(2)最大初動能Eki=eUci，Ek2=eUc2.

)u

(1)極限頻率心：圖線與橫軸的交點的橫坐

標值

(2)遏止電壓工：隨入射光頻率的增大而增

遏止電壓Uc與入

射光頻率V的關(guān)系大'5一丁e

圖線

Iz(3)普朗克常量團等于圖線的斜率與電子

電荷量的乘積，即九=心(注：此時兩極之

間接反向電壓)

【考題示例】

例1(多選)(2019?海南卷?7)對于鈉和鈣兩種金屬，其遏止電壓4與入射光頻率v的關(guān)系如

圖1所示.用〃、e分別表示普朗克常量和電子電荷量，則()

圖1

A.鈉的逸出功小于鈣的逸出功

B.圖中直線的斜率為/

C.在得到這兩條直線時，必須保證入射光的光強相同

D.若這兩種金屬產(chǎn)生的光電子具有相同的最大初動能，則照射到鈉的光頻率較高

答案AB

解析根據(jù)Uce=Ek=〃v—Wo,即a=多一步，則由題圖可知鈉的逸出功小于鈣的逸出功，

選項A正確；題圖中直線的斜率為，，選項B正確；在得到這兩條直線時，與入射光的光強

無關(guān)，選項C錯誤；根據(jù)反=加一版,若這兩種金屬產(chǎn)生的光電子具有相同的最大初動能，

則照射到鈉的光頻率較低，選項D錯誤.

例2(2018?全國卷II?17)用波長為300nm的光照射鋅板，電子逸出鋅板表面的最大初動能

-19

為1.28X10J.已知普朗克常量為6.63X1034j.s)真空中的光速為3.00X也m-s」能使

鋅產(chǎn)生光電效應(yīng)的單色光的最低頻率約為（）

A.IXl（p4RB.8X1014Hz

C.2X1015HZD.8X1（）15出

答案B

解析設(shè)單色光的最低頻率為v（）,由Ek=〃v—Wo知

Ek—Av,—Wb,O—hv（）—W（）,又知v>i=5

A

14

整理得—牛，解得v0?8X10Hz.

例3（2019?北京卷?19）光電管是-一種利用光照射產(chǎn)生電流的裝置，當(dāng)入射光照在管中金屬板

上時，可能形成光電流.表中給出了6次實驗的結(jié)果.

入射光子的光電流大小逸出光電子的

組次相對光強

能量/eV/mA最大動能/eV

14.0弱290.9

第一組24.0中430.9

34.0強600.9

46.0弱272.9

第二組56.0中402.9

66.0強552.9

由表中數(shù)據(jù)得出的論斷中不正確的是（）

A.兩組實驗采用了不同頻率的入射光

B.兩組實驗所用的金屬板材質(zhì)不同

C.若入射光子的能量為5.0eV,逸出光電子的最大動能為1.9eV

D.若入射光子的能量為5.0eV,相對光強越強，光電流越大

答案B

解析由于光子的能量又入射光子的能量不同，故入射光子的頻率不同，A項正確；

由愛因斯坦光電效應(yīng)方程可得加=%+七,可求出兩組實驗的逸出功均為3.1eV,故兩組實

驗所用的金屬板材質(zhì)相同，B項錯誤；由/n，=Wo+Ek,逸出功Wo=3.1eV可知，若入射光

子能量為5.0eV,則逸出光電子的最大動能為1.9eV,C項正確；相對光強越強，單位時間

內(nèi)射出的光子數(shù)越多，單位時間內(nèi)逸出的光電子數(shù)越多，形成的光電流越大，故D項正確.

【命題預(yù)測】

1.（2020?山東青島市高三二模）圖2甲為某實驗小組探究光電效應(yīng)規(guī)律的實驗裝置，使用人

仄c三束單色光在同一光電管中實驗，得到光電流與對應(yīng)電壓之間的關(guān)系圖像如圖乙所示，

下列說法正確的是（）

光束窗口

A.4光頻率最大，C光頻率最小

B.〃光與c光為同種色光，但。光的光照強度大

C.。光波長小于6光波長

D.“光與c光照射同一金屬，逸出光電子的初動能都相等

答案B

解析根據(jù)愛因斯坦光電效應(yīng)方程&=6一Wo和動能定理eUc=Ek可得eUc=加一胸，入射

光的頻率越高，對應(yīng)的遏止電壓伉越大，分析題圖乙可知a、c光的遏止電壓比匕光的遏止

電壓小，則a、c光的頻率小于人光的頻率，故A錯誤；分析題圖乙可知，a光與c光的遏止

電壓相等，則。光與c光的頻率相等，所以。光與c光為同種色光，但“光的飽和光電流大，

知a光的光照強度大于c光的光照強度，故B正確：由于。光的頻率小于人光的頻率，根據(jù)

頻率和波長的關(guān)系c="'可知，a光的波長大于〃光的波長，故C錯誤；”光與c光的頻率相

等，根據(jù)愛因斯坦光電效應(yīng)方程反=加一用）可知，“光與c光照射同一金屬，a光產(chǎn)生的光

電子的最大初動能等于c光產(chǎn)生的光電子的最大初動能，但并不是逸出光電子的初動能都相

等，故D錯誤.

2.（2020.山東濟寧市兗州區(qū)3月網(wǎng)絡(luò)模擬）用頻率為小的單色光照射某金屬表面時，產(chǎn)生的

光電子的最大初動能為Ekm，已知普朗克常量為肌光速為C,要使此金屬發(fā)生光電效應(yīng)，所

用入射光的波長應(yīng)不大于（）

he八c

A.;----BL

hvo-Ekmvo

rhe

Avo+Ekmvohe

答案A

解析用頻率為w的光照射某種金屬時會發(fā)生光電效應(yīng)，且光電子最大初動能為Ekm,根據(jù)

光電效應(yīng)方程：Ekm=〃V。一川0

而川0=〃Vc,則該金屬發(fā)生光電效應(yīng)的極限頻率為：%=丫0—華1

he

那么所用入射光的極限波長為：筋=嬴二三

hr

因此所用人射光的波長應(yīng)不大于嬴F，故A正確，B、C、D錯誤.

3.從1907年起，美國物理學(xué)家密立根就開始以精湛的技術(shù)測量光電效應(yīng)中幾個重要的物理

量.他通過如圖3甲所示的實驗裝置測量某金屬的遏止電壓a與入射光頻率v，作出圖乙所

示的v圖像，由此算出普朗克常量小并與普朗克根據(jù)黑體輻射測出的/?相比較，以檢

驗愛因斯坦光電效應(yīng)方程的正確性.己知電子的電荷量為e,則下列普朗克常量/?的表達式

正確的是()

,Uc2—小

A.仁D

-

V2V|?e(v2—v\)

e(y2—v\)

c=V2~V|D.

he(Uc2—Uci)Uc—Uci

答案A

解析根據(jù)愛因斯坦光電效應(yīng)方程Ek=%v—Wo及動能定理eUc=Ek,得&=%—華，所以

圖像的斜率則h=e(Ud。故A項正確.

V2-V1eV2-V1

高考題型2氫原子光譜原子結(jié)構(gòu)

1.玻爾理論的三條假設(shè)

軌道量子化核外電子只能在一些分立的軌道上運動

原子只能處于一系列不連續(xù)的能量狀態(tài)，瓦=5?(〃=1,2,3,…)

能量量子化

吸收或輻射原子在兩個能級之間躍遷時只能吸收或輻射一定頻率的光子，

能量量子化hv=Em—En(m>n)

2.解決氫原子能級躍遷問題的三點技巧

(1)原子躍遷時，所吸收或輻射的光子能量只能等于兩能級的能量差.

(2)原子電離時，所吸收的能量可以大于或等于某一能級能量的絕對值，剩余能量為自由電子

的動能.

(3)一個氫原子躍遷發(fā)出的可能光譜線條數(shù)最多為(〃一1),而一群氫原子躍遷發(fā)出的可能光譜

線條數(shù)可用N=C3=f求解.

【考題示例】

例4(2019?全國卷14)氫原子能級示意圖如圖4所示.光子能量在1.63eV?3.10eV的光

為可見光.要使處于基態(tài)(〃=1)的氫原子被激發(fā)后可輻射出可見光光子，最少應(yīng)給氫原子提

供的能量為()

nE/eV

oo..............................-0,_

4-------------------------0.85

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

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

1--------------------------13.60

圖4

A.12.09eVB.10.20eVC.1.89eVD.1.51eV

答案A

解析因為可見光光子的能量范圍是1.63eV?3.10eV,所以處于基態(tài)的氫原子至少要被激

發(fā)到〃=3能級，要給氫原子提供的能量最少為E=(-1.51+13.60)eV=12.09eV,故選項A

正確.

例5(2020.北京卷⑵氫原子能級示意如圖5.現(xiàn)有大量氫原子處于”=3能級上，下列說法正

確的是()

“

8￡/eV

50

4-0.54

3-0.85

-1.51

2

-3.4

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

圖5

A.這些原子躍遷過程中最多可輻射出2種頻率的光子

B.從〃=3能級躍遷到”=1能級比躍遷到n=2能級輻射的光子頻率低

C.從〃=3能級躍遷到〃=4能級需吸收0.66eV的能量

D.〃=3能級的氫原子電離至少需要吸收13.6eV的能量

答案C

解析這些原子躍遷過程中最多可輻射出C』=3種頻率的光子，故A錯誤；從〃=3能級躍

遷到”=1能級比躍遷到〃=2能級輻射的光子能量大，輻射的光子頻率高，故B錯誤；從〃

=3能級躍遷到〃=4能級需吸收的能量為￡=-0.85eV-(-1.51eV)=0.66eV,故C正確；

〃=3能級的氫原子電離至少需要吸收1.51eV的能量，故D錯誤.

【命題預(yù)測】

4.（2020?湘贛皖十五校高三第一次聯(lián)考）為了做好疫情防控工作，小區(qū)物業(yè)利用紅外測溫儀對

出入人員進行體溫檢測.紅外測溫儀的原理是：被測物體輻射的光線只有紅外線可被捕捉，

并轉(zhuǎn)變成電信號.圖6為氫原子能級示意圖，已知紅外線單個光子能量的最大值為1.62eV,

要使氫原子輻射出的光子可被紅外測溫儀捕捉,最少應(yīng)給處于"=2激發(fā)態(tài)的氫原子提供的能

量為（）

"E/eV

8—............-...........-0

5--------------------------0.54

4---------------------------0.85

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

2--------------------------34）

1---------------------------13.60

圖6

A.10.20eVB.2.89eV

C.2.55eVD.1.89eV

答案C

解析若提供的能量為10.20eV,處于〃=2能級的氫原子會發(fā)生電離，不會輻射光子，選項

A錯誤：處于〃=2能級的原子不能吸收2.89eV的能量，選項B錯誤；處于〃=2能級的氫

原子能吸收2.55eV的能量而躍遷到〃=4的能級，然后向低能級躍遷時輻射光子，其中從〃

=4到”=3的躍遷輻射出的光子的能量小于1.62eV,可被紅外測溫儀捕捉，選項C正確；

處于"=2能級的氫原子能吸收1.89eV的能量而躍遷到〃=3的能級，從"=3向低能級躍遷

時輻射光子的能量均大于1.62eV,不能被紅外測溫儀捕捉，選項D錯誤.

5.（2020?山東棗莊市高三二模）氫原子的能級圖如圖7所示.用氫原子從〃=4能級躍遷到n=1

能級輻射的光照射逸出功為6.34eV的金屬伯，下列說法正確的是（）

nE/eV

oo------------------0

4=-0.85

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

2---------------------3.4

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

圖7

A.產(chǎn)生的光電子的最大初動能為6.41eV

B.產(chǎn)生的光電子的最大初動能為12.75eV

C.氫原子從"=2能級向n=l能級躍遷時輻射的光不能使金屬伯發(fā)生光電效應(yīng)

D.氫原子從〃=6能級向”=2能級躍遷時輻射的光也能使金屬柏發(fā)生光電效應(yīng)

答案A

解析從〃=4能級躍遷到〃=1能級輻射的光子能量為13.6eV-0.85eV=12.75eV,產(chǎn)生的

光電子的最大初動能為Ek=〃v-Wo=12.75eV-6.34eV=6.41eV,故A正確，B錯誤；氫原

子從〃=2能級向〃=1能級躍遷時輻射的光子能量為10.2eV,能使金屬鈉發(fā)生光電效應(yīng)，故

C錯誤；氫原子從〃=6能級向〃=2能級躍遷時輻射的光子能量小于金屬鈾的逸出功，故不

能發(fā)生光電效應(yīng)，故D錯誤.

高考題型3核反應(yīng)與核能

1.核衰變問題

(2)a衰變和p衰變次數(shù)的確定方法

①方法一：由于0衰變不改變質(zhì)量數(shù)，故可以先由質(zhì)量數(shù)改變確定a衰變的次數(shù)，再根據(jù)電

荷數(shù)守恒確定p衰變的次數(shù).

②方法二：設(shè)a衰變次數(shù)為x,0衰變次數(shù)為y,根據(jù)質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)守恒列方程組求解.

2.核能的計算方法

(1)根據(jù)愛因斯坦質(zhì)能方程，用核反應(yīng)虧損的質(zhì)量乘真空中光速c的平方，即△E=4“c2(J).

(2)根據(jù)1u(原子質(zhì)量單位)相當(dāng)于931.5MeV的能量，用核反應(yīng)的質(zhì)量虧損的原子質(zhì)量單位數(shù)

乘931.5MeV,即\E=A/nX931.5(MeV).

(3)如果核反應(yīng)時釋放的核能全部是以動能形式呈現(xiàn)的，則核反應(yīng)過程中系統(tǒng)動能的增量即為

釋放的核能.

【考題示例】

例6(多選)(2020?全國卷HI19)1934年，約里奧一居里夫婦用a粒子轟擊鋁箔，首次產(chǎn)生了

人工放射性同位素X,反應(yīng)方程為:蛆e+召AlX+&n.X會衰變成原子核Y,衰變方程為X-Y

+?e,貝11()

A.X的質(zhì)量數(shù)與Y的質(zhì)量數(shù)相等

B.X的電荷數(shù)比Y的電荷數(shù)少1

C.X的電荷數(shù)比日A1的電荷數(shù)多2

D.X的質(zhì)量數(shù)與召A1的質(zhì)量數(shù)相等

答案AC

解析發(fā)生核反應(yīng)前后滿足質(zhì)量數(shù)守恒、電荷數(shù)守恒，則可判斷X的質(zhì)量數(shù)與Y的質(zhì)量數(shù)相

等，X的電荷數(shù)比Y的電荷數(shù)多1,A正確，B錯誤.X的電荷數(shù)比召A1的電荷數(shù)多2,X的

質(zhì)量數(shù)比不A1的質(zhì)量數(shù)多3,C正確，D錯誤.

例7（多選）（2019?天津卷⑹如圖8,我國核聚變反應(yīng)研究大科學(xué)裝置“人造太陽”2018年獲

得重大突破，等離子體中心電子溫度首次達到1億攝氏度，為人類開發(fā)利用核聚變能源奠定

了重要的技術(shù)基礎(chǔ).下列關(guān)于核聚變的說法正確的是（）

圖8

A.核聚變比核裂變更為安全、清潔

B.任何兩個原子核都可以發(fā)生聚變

C.兩個輕核結(jié)合成質(zhì)量較大的核，總質(zhì)量較聚變前增加

D.兩個輕核結(jié)合成質(zhì)量較大的核，核子的比結(jié)合能增加

答案AD

解析與核裂變相比，輕核聚變更為安全、清潔，A正確；自然界中最容易發(fā)生的聚變反應(yīng)

是氫的同位素泉與氤的聚變，不是任意兩個原子核都能發(fā)生核聚變，B錯誤；兩個輕核發(fā)生

聚變結(jié)合成質(zhì)量較大的核時，比結(jié)合能增加，總質(zhì)量較聚變前減少，C錯誤，D正確.

例8（2020?山東卷⑵瓶核汨發(fā)生p衰變成為氫核汨e.假設(shè)含僦材料中汨發(fā)生0衰變產(chǎn)生的

電子可以全部定向移動，在3.2X104$時間內(nèi)形成的平均電流為5.0X10-8A.已知電子電荷

量為1.6X10-19。在這段時間內(nèi)發(fā)生0衰變的瓶核阻的個數(shù)為（）

A.5.0X1014B.1.0X1016

C.2.0X1016D.1.0X1018

答案B

解析由題意知，3.2Xl（）4s內(nèi)氤核發(fā)生B衰變產(chǎn)生的電子的電荷量為Q=〃=5.0X1（）-8

X3.2X104C=1.6X10-3C,對應(yīng)的電子數(shù)”=。=粵察書=1.0X10叫個）；

eI.ozxIU

由iHf-?e+gHe可知，一個汨核發(fā)生一次。衰變產(chǎn)生一個電子，故這段時間內(nèi)發(fā)生。衰變的

汩核的個數(shù)為1.0X10%選項B正確.

【命題預(yù)測】

6.（2020.北京市平谷區(qū)一模）核反應(yīng)方程暗U+Jn-啜Ba+?Kr+38n表示中子轟擊鐲U原子核

可能發(fā)生的一種核反應(yīng)，該核反應(yīng)中質(zhì)量虧損了A”關(guān)于這個核反應(yīng)，下列說法中正確的是

（）

A.該反應(yīng)屬于核聚變

B般Kr中的Z為33

C.嚼Ba中含有56個中子

D.該核反應(yīng)釋放出的核能為4秘2

答案D

解析該反應(yīng)屬于核裂變，選項A錯誤；由在核反應(yīng)方程中電荷數(shù)守恒，可得Z為36,選

項B錯誤；嘴Ba中56是電荷數(shù)，表示含有56個質(zhì)子，選項C錯誤；根據(jù)愛因斯坦質(zhì)能方

程釋放的核能為A/nc2,選項D正確.

7.（2020.湖南3月模擬）原子核的平均結(jié)合能與質(zhì)量數(shù)之間的關(guān)系圖線如圖9所示.下列說法

正確的是（）

平均結(jié)合能/MeV

圖9

A.4He核的結(jié)合能約為14MeV

B.徽r核比啜Ba核更穩(wěn)定

C.三個中子和三個質(zhì)子結(jié)合成§Li核時吸收能量

D.在核反應(yīng)暗U+An-然Kr+嘿Ba+38n中，要吸收熱量

答案B

解析分析題圖可知，拍e核的平均結(jié)合能為7MeV,根據(jù)平均結(jié)合能的定義可知，鄉(xiāng)He核

的結(jié)合能為7X4MeV=28MeV,故A錯誤；平均結(jié)合能越大的原子核越穩(wěn)定，分析題圖可

知，然Kr核比嘿Ba核的平均結(jié)合能大，故碧Kr核比嘿Ba核更穩(wěn)定，故B正確：核子結(jié)合成

原子核時，質(zhì)量虧損，釋放核能，故三個中子和三個質(zhì)子結(jié)合成§Li核時釋放能量，故C錯

誤：重核裂變時，質(zhì)量虧損，釋放能量，故D錯誤.

8.（2020.福建漳州市測試）2018年3月1日起正式實施國家環(huán)境保護新標準，新標準高度重

視對進口廢棄物放射性污染控制，放射性元素針2甥Po發(fā)生衰變時，會產(chǎn)生|He和一種未知粒

子X,并放出丫射線，其核反應(yīng)方程為咄PO-/X+如e+y,則（）

A.原子核X的中子數(shù)為206

B.2川Po-^X+gHe+y是核裂變方程

C.丫射線的電離作用很強，可用來消除有害靜電

D.為了防止放射線的泄漏，可將放射性元素針2朗Po密封于鉛盒中

答案D

解析根據(jù)核反應(yīng)方程中質(zhì)量數(shù)守恒有4=210—4=206,則X的中子數(shù)為206—82=124,

故A錯誤；該核反應(yīng)放出a粒子且反應(yīng)物只有一個，是a衰變，故B錯誤；y射線的穿透本

領(lǐng)很強，a射線的電離作用很強，故C錯誤；為了防止放射線的泄漏，可將放射性元素針魁po

密封于鉛盒中以避免射線對人體的傷害和放射性物質(zhì)對環(huán)境造成放射性污染，故D正確.

專題強化練

［保分基礎(chǔ)練］

1.（多選）（2020?全國卷I?19）下列核反應(yīng)方程中，Xi、X2、X3、X4代表a粒子的有（）

A^H+彳Hfn+Xi

B?H+iH->加+X2

CP檢U+Jnf嘿Ba+據(jù)Kr+3X3

Dln+gLifiH+X4

答案BD

解析汨+汨Tn+*He,A錯.

TH+?H-in+^He,B對.

2超U+An-嘿Ba+然Kr+3&n,C錯.

血+乳i-iH+gHe,D對.

2.（2020?黑龍江哈爾濱師大附中三校第二次聯(lián)考）隨著科學(xué)技術(shù)的日益進步，人們對原子及原

子核的認識越來越深刻，下列有關(guān)原子及原子核的說法正確的是（）

A.a粒子散射實驗揭示了原子核具有復(fù)雜結(jié)構(gòu)

B.天然放射性元素在升高溫度后它的半衰期會縮短

C.放射性同位素發(fā)出的丫射線能進行金屬探傷

D.居里夫人通過a粒子轟擊鋁原子核，首次發(fā)現(xiàn)了中子

答案C

解析盧瑟福的a粒子散射實驗揭示了原子具有核式結(jié)構(gòu)，天然放射現(xiàn)象揭示了原子核具有

復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，故A錯誤；半衰期的大小與溫度無關(guān)，改變天然放射性元素的溫度，不會改變

元素的半衰期，故B錯誤；放射性同位素發(fā)出的丫射線能進行金屬探傷，故C正確；查德威

克在a粒子轟擊鉞核實驗中發(fā)現(xiàn)了中子，故D錯誤.

3.（2019?全國卷1L15）太陽內(nèi)部核反應(yīng)的主要模式之一是質(zhì)子一質(zhì)子循環(huán)，循環(huán)的結(jié)果可表

示為4|H-*lHe+2?e+2v,已知|H和*He的質(zhì)量分別為咻=1.0078u和，加=4.0026u,lu=931

MeV/c2,c為光速.在4個|H轉(zhuǎn)變成1個羽e的過程中，釋放的能量約為（）

A.8MeVB.16MeVC.26MeVD.52MeV

答案C

解析核反應(yīng)質(zhì)量虧損A/n=4X1.0078u-4.0026u=0.0286u,釋放的能量△E=0.028

6X931MeV=?26.6MeV,選項C正確.

4.（2020.山東濰坊市二模）如圖1所示，分別用頻率為v、2y的光照射某光電管，對應(yīng)的遏止

電壓之比為1：3,普朗克常量用h表示，則（）

光束窗口

圖1

A.用頻率為上的光照射該光電管時有光電子逸出

B.該光電管的逸出功為品

C.用頻率為2V的光照射時逸出光電子的初動能一定大

D.加正向電壓時，用頻率為2V的光照射時飽和光電流一定大

答案B

解析由題意知，—Wo,3eUc=2M-Wo

聯(lián)立解得卬0=斗”，頻率為小的光，光子能量。=和＜川0,所以用頻率為上的光照射該光電

管時，不能發(fā)生光電效應(yīng)，無光電子逸出，A選項錯誤，B選項正確；用頻率為2V的光照射

時，光電子的最大初動能比用頻率為v的光照射時大，但并不是每個光電子的初動能都大，

C選項錯誤；飽和光電流與光的強度有關(guān)，因為不知光的強度關(guān)系，故D選項錯誤.

5.（2020?廣東廣州市一模）某次光電效應(yīng)實驗，得到光電子最大初動能反與入射光頻率v的關(guān)

系如圖2所示.普朗克常量、金屬材料的逸出功分別為（）

b,b1

A.二a，bB.a二，Tb

a,a1

c."bDQ，

答案A

解析根據(jù)Ek=〃v—Wo得縱軸截距的絕對值等于該金屬的逸出功，即Wo=6,圖線的斜率上

=，=h,故A正確，B、C、D錯誤.

6.（2020.河北唐山市高三第一次模擬）花崗巖、大理石等裝修材料中都不同程度地含有放射性

元素，下列有關(guān)放射性的說法正確的是（）

A?弱U衰變成嚼Pb要經(jīng)過8次。衰變和6次a衰變

B.氫的半衰期為3.8天，4個氯原子核經(jīng)過7.6天后只剩下1個氯原子核

C.a射線與丫射線都是電磁波，a射線穿透本領(lǐng)遠比丫射線弱

D.放射性元素發(fā)生p衰變時所釋放的電子是原子核內(nèi)的中子轉(zhuǎn)化為質(zhì)子時產(chǎn)生的

答案D

解析設(shè)璃U衰變成強Pb的過程中，要經(jīng)過x次a衰變和y次p衰變，衰變方程為2期Uf2思pb

+4He+y-?e,根據(jù)質(zhì)量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒有238=206+4x,92=82+2x—y,解得x=8,y

=6,即要經(jīng)過8次a衰變和6次0衰變，故A錯誤；半衰期是對大量原子核的衰變的統(tǒng)計

規(guī)律，對于少量原子核是不成立的，故B錯誤；a射線是氯核流，丫射線的實質(zhì)是電磁波，y

射線的穿透本領(lǐng)比較強，故C錯誤；0衰變時，原子核中的一個中子轉(zhuǎn)變?yōu)橐粋€質(zhì)子和一個

電子，電子被釋放出來，故D正確.

7.（多選）（2020?北京市延慶區(qū)3月模擬）下面列出的是一些核反應(yīng)方程，針對核反應(yīng)方程下列

說法正確的是（）

①2砂U-2都rh+X

②汨+jH-|He+Y

③?Be+田-i，B+K

④2費U+Jn-翔Sr+嘲Xe+10M

A.核反應(yīng)方程①是重核裂變，X是a粒子

B.核反應(yīng)方程②是輕核聚變，Y是中子

C.核反應(yīng)方程③是太陽內(nèi)部發(fā)生的核聚變的一種，K是中子

D.核反應(yīng)方程④是衰變方程，M是中子

答案BC

解析①不是重核裂變方程，是典型的衰變方程，故A錯誤；②是輕核聚變方程，iH+iH-S

He+in,所以Y是中子，故B正確；太陽內(nèi)部發(fā)生的核聚變主要是輕核的聚變，汨e+汩一叱

B+An,K是中子，故C正確：④不是衰變方程，是核裂變方程，故D錯誤.

8.（2020.河北石家莊市高三下學(xué)期教學(xué)質(zhì)量檢測）氫原子的能級圖如圖3所示，下列說法正確

的是（）

nE/eV

8...........................-（）

4-------------------------0.85

3-------------------------1'

2-------------------------3.4

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

圖3

A.氫原子從高能級向低能級躍遷時吸收光子

B.處于〃=2能級的氫原子可以吸收能量為2eV的光子

C.一個氫原子從〃=4能級向基態(tài)躍遷時，可發(fā)出6種不同頻率的光子

D.處于n=\能級的氫原子可以吸收能量為14eV的光子

答案D

解析氫原子從高能級向低能級躍遷時放出光子，A選項錯誤.氫原子在向高能級躍遷時只

吸收能級差值的能量，B選項錯誤.一個氫原子從〃=4能級向基態(tài)躍遷時，最多可發(fā)出3

種不同頻率的光子，大量氫原子從〃=4能級向基態(tài)躍遷可發(fā)出6種不同頻率光子，C選項錯

誤.處于〃=1能級的氫原子，可以吸收14eV的光子而發(fā)生電離，D選項正確.

9.（2020?安徽淮北市一模）圖4甲為研究光電效應(yīng)的電路圖，當(dāng)用頻率為v的光照射金屬陰極

K時，通過調(diào)節(jié)光電管兩端電壓U,測量對應(yīng)的光電流/,繪制了如圖乙所示的/-U圖像.已

知電子所帶電荷量為e,圖像中遏止電壓以、飽和光電流/m及入射光的頻率丫、普朗克常量

力均為已知量.下列說法正確的是（）

圖4

A.光電子的最大初動能為加一eUc

B.陰極金屬的逸出功為eUc

C.若增大原入射光的強度，則以和人均會變化

D.陰極金屬的截止頻率為用產(chǎn)

答案D

解析光電子的最大初動能為Ek=eUc,選項A錯誤；根據(jù)光電效應(yīng)方程：Ek=hv-W0=eUc,

則陰極金屬的逸出功為Wo=/；v—eUc,選項B錯誤；若增大原入射光的強度，則最大初動能

不變，遏止電壓上不變，但是飽和光電流/m會變化，選項C錯誤；根據(jù)Wo=6c=〃v-eUc

/?V-cUr

可得，陰極金屬的截止頻率為%=---%,選項D正確.

［爭分提能練］

10.（多選）（2020?山東濱州市高三三模）如圖5所示為研究光電效應(yīng)的實驗裝置，接線柱。固

定在滑動變阻器電阻絲"的中點，初始時，滑動觸頭P位于滑動變阻器的中點位置.現(xiàn)用

一束單色光照射光電管陰極，電流表有示數(shù).下列說法正確的是（）

K?A

個"空為

0

1-?~-1—r

a一廠b

—i——

圖5

A.滑動觸頭尸向人端移動，電流表示數(shù)可能先變大后不變

B.滑動觸頭P向“端移動，電流表示數(shù)不變

C.若滑動觸頭尸不動，僅增大入射光的強度，電流表的示數(shù)變大

D.若滑動觸頭P不動，僅增大入射光的強度，電流表的示數(shù)不變

答案AC

解析滑動觸頭P向6端移動時，光電管所加電壓為正向電壓且逐漸變大，則光電流逐漸變

大，當(dāng)達到飽和光電流時保持不變，則電流表示數(shù)可能先變大后不變，選項A正確：滑動觸

頭尸向“端移動，光電管所加的是反向電壓且逐漸變大，則光電流逐漸減小，即電流表示數(shù)

逐漸減小，選項B錯誤；若滑動觸頭P不動，僅增大入射光的強度，則單位時間逸出的光電

子數(shù)增加，則光電流變大，即電流表的示數(shù)變大，選項C正確，D錯誤.

11.（2020?全國卷n?18）笊核汩可通過一系列聚變反應(yīng)釋放能量,其總效果可用反應(yīng)式6汩一2夕

He+2|H+2，n+43.15MeV表示.海水中富含笊，已知1kg海水中含有的笊核約為1.0X1（）22

個，若全都發(fā)生聚變反應(yīng)，其釋放的能量與質(zhì)量為M的標準煤燃燒時釋放的熱量相等；已知

1kg標準煤燃燒釋放的熱量約為2.9X。j]MeV=1.6X1013J,則M約為（）

A.40kgB.100kg

C.400kgD.1000kg

答案C

解析根據(jù)核反應(yīng)方程式，6個殺核聚變反應(yīng)可釋放出43.15MeV的能量，1kg海水中的電

[0X]022

核反應(yīng)釋放的能量為E=~X43.15MeV^7.19X1022MeV=?1.15XIO10J,則相當(dāng)于燃

[15X[0i°

燒的標準煤的質(zhì)量為M=--9X1O7-kg^400kg.

12.（2020?遼寧葫蘆島市高三第一次模擬）如圖6所示，大量氫原子從〃=4能級躍遷到〃=2能級,

輻射出的光照射下列三種金屬，電子電荷量e=1.6Xl（T9c,普朗克常量/?=6.3OX103JS

下列判斷正確的是（）

nE/eV

8...............................0

4---------------------------0.85

3---------------------------L51

2---------------------------3.4

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

圖6

金屬鴇鈣鉀

極限頻率X(lOUHz)10.957.735.44

A.僅鉀能產(chǎn)生光電子B.鉀、鈣能產(chǎn)生光電子

C.都能產(chǎn)生光電子D.都不能產(chǎn)生光電子

答案A

解析大量氫原子從〃=4能級躍遷到〃=2能級可發(fā)出3種不同頻率的光子，輻射出的光子

能量分別為：

從〃=4能級躍遷到〃=2能級其能量為￡1=-0.85eV-(-3.4)eV=2.55eV,

從〃=4能級躍遷到〃=3能級其能量為E2=-0.85eV-(-1.5l)eV=0.66eV

從〃=3能級躍遷到n=2能級其能量為E3=-1.51eV-(-3.4)eV=1.89eV,

630X10-34X1095X1014

由逸出功與極限頻率的關(guān)系的=/?%可知，鴿的逸出功為W"=上----仔；9--------------------------

1.0XIu

……、，6.30X10-34x7.73X1()14

eV-4.31eV,鈣的逸出功為W3=---------,…⑺一-----------eV-3.04