重難點17近代物理

光電效應及其圖像、原子結構與能級躍遷、衰變、核反應與核能的計算

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二看題趨勢h

考點分析三年考情分析2025命題熱點

2024：黑吉遼卷

光電效應及其圖像2023：浙江6月選考卷

2022：河北卷

埠子姑構與即統躍2024：江西卷、安徽卷

?子一口構與目匕我躍2023：湖北卷、遼寧卷、山東卷、新課標卷1、核反應方程與核能

2022：海南卷、湖南卷2、光電效應、原子結構

2024：廣東卷、廣西卷、江蘇卷、甘肅卷、湖與能級躍遷

r-U4一-北卷、河北卷、山東卷、全國甲卷

衰變、核反應與核

意」2023：海南卷、全國甲卷、全國乙卷、湖南卷、

能的計算浙江6月選考卷

2022：海南卷、湖北卷、遼寧卷、山東卷

【課標要求】

1.知道光電效應現象，掌握光電效應的規律，理解逸出功、截止頻率、最大初動能、遏止

電壓等有關物理量。

2.理解玻爾理論及能級躍遷規律。

3.理解原子核的衰變、人工轉變以及核能的計算。

【考查方向】

原子物理作為物理學的一大分支，考點分散，要求不高，基本以選擇題為主，難度不大。

突出考查光電效應的理解，能級躍遷問題、核反應方程的書寫、核能的計算、半衰期的理解及

其應用。

【備考建議】

復習本章時，重點應注意以下幾點內容：

(1)原子的能級躍遷；

(2)原子核的衰變規律；

⑶核反應方程的書寫；

(4)質量虧損和核能的計算；

(5)三種射線的特點及應用；

(6)光電效應的規律及應用等。備考過程注意加強對基本概念和規律的理解和記憶。

一、光電效應四類圖像

圖像名稱圖線形狀考占八、、

①截止頻率：圖線與V軸交點的橫坐標Vc

大初動能Ek與入射光//，②逸出功：圖線與Ek軸交點的縱坐標的值

頻率V的關系圖線Wo=\-E\=E

③普朗克常量：圖線的斜率左=力

顏色相同、強度不同的I①遏止電壓圖線與橫軸的交點

-7------強光(黃)

Zn夕------弱光(黃)

光，光電流與電壓的關②飽和光電流/m：電流的最大值

7

=

系uc0U③最大初動能：EkmeUc

①遏止電壓Ucl、Uc2

顏色不同時，光電流與D—黃光

②飽和光電流

電壓的關系

f/clt/c20u③最大初動能Eki=eUci,Ek2=eUc2

①截止頻率以：圖線與橫軸的交點

遏止電壓Uc-v的美系

②遏止電壓”：隨入射光頻率的增大而增大

圖線，表達式為：Uc=一

③普朗克常量力：等于圖線的斜率與電子電量

hWo

廠工的乘積，即//=氏。(注：此時兩極之間接反

向電壓)

二、能級躍遷：

只有光子能量恰好等于躍遷所需的能量時,原子才會吸收光子并躍遷到激發態，對于大于電離

能的光子可被吸收，可將原子電離。

躍遷產生的譜線條數：①一群原子的核外電子向基態躍遷時發射光子的種類:

心叫修或者在氫原子能級圖中將氫原子躍遷的各種可能情況畫出并相如②一個原

子的核外電子向基態躍遷時發射最多光子的種類：N=n-1.

能級之間發生躍遷時放出（吸收）光子的頻率由加=Em-紇求得.若求波長可由公式

c=丸。求得。

能級之間發生躍遷時放出（吸收）的光子頻率是不連續的。

三、三種放射線

種類a射線。射線7射線

本質高速氫核流高速電子流光子流（高頻電磁波）

電荷量2e-e0

4mP,

m-

質量利=1.67x10-27靜止質量為零

1836

kg

速度0.1c0.99cC

在電場磁場中偏轉與a射線偏轉方向相反不偏轉

最弱用紙能擋較強，能穿透幾毫米的鋁最強，能穿透幾厘米的鉛

貫穿本領

住板板

對空氣的

很強較弱很弱

電離作用

四、兩種衰變類型

衰變類型a衰變B衰變

衰變過程'X-%Y+1He〃-3y+'e

2個質子和2個中子結合成一個整體

i個中子轉化為1個質子和1個電子

衰變實質射出

2\H+HeQTI—H+1]€

衰變規律電荷數守恒、質量數守恒、動量守恒

五、幾種核反應類型

衰變、人工轉變、裂變和聚變，如下表所示。

類型可控性核反應方程典例

衰變a衰自發2郎U-2制Th+,He

變

B衰

自發2強Th-2鐘Pa+de

變

號N+3HeTO+由

（盧瑟福發現質子）

iHe+汩ef+血

人工轉變人工控制（查德威克發現中子）

召A1+夕He—日P

約里奧一居里夫婦發現放射

+Jn

性同位素，同時發現正電子

B-52Si++9e

2/U+3nf嘿Ba+雞Kr+38n

重核裂變容易控制

2/U+血-i取Xe+段Sr+Win

輕核聚變現階段很難控制

限時提升練

一、單選題

1.（2024.河北.模擬預測）2024年6月我國探月工程嫦娥六號搭載的氫氣測量儀主要探測月壤

中氨222和氨220同位素及其衰變產物。已知靜止的氫原子核瞪Rn自發衰變為針原子核；：中。同

時放出一個粒子X,且氫的半衰期為3.8天，下列說法正確的是（）

A.若該核反應在月球上進行，經過3.8天后剩余個數一定多于原來的一半

B.該核反應屬于夕衰變

C.反應過程中釋放/射線和另一種射線，7射線穿透能力最強，另一種射線電離能力最強

D.反應前、后的質量守恒，電荷數也守恒

2.（2024.全國.模擬預測）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

星“羲和號”對太陽光譜的觀測數據，精確繪制出國際首個太陽大氣自轉的三維圖像。太陽光譜

中有一條譜線所對應光的頻率與氫原子從較高能級向〃=2能級躍遷時發出的光中光子能量最

小的那種光的頻率相同。則該譜線所對應光子的能量為（）

4

.55

.81

.45

O

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

A.2.86eVB.1.89eVC.0.66eVD.0.3leV

3.（2024.北京大興.三模）針對下面幾個圖說法正確的是（）

?二

瞥二◎

中

子

、

。A*

蹩

?二

、

皚

、

乙

A.甲圖中鋅板和驗電器總是帶異種電荷

B.乙圖是太陽內部的核反應

C.丙圖中的實驗揭示了原子核內部有復雜結構

D.丁圖中處于第2能級的氫原子可以吸收一個能量為3.5eV的光子并電離

4.（2024.安徽.一模）光電管是根據光電效應制成的，是一種可以把光信號轉化為電信號的儀

器，在太陽能電池研究、光纖通信以及自動控制等方面有廣泛的應用。小明同學用圖示電路研

究光電管的性能，其中光電管的陰極和陽極由不同的金屬材料制成，實驗時保持開關閉合，用

某種波長的光照射陰極，未發生光電效應，則以下說法正確的是（）

A.若把滑動變阻器的滑動片c向》端移動，則可以產生光電流

B.若只增大入射光的強度，一定可以產生光電流

C.若減小入射光的波長，則電流表中可能有電流通過

D.若只延長照射時間，一定可以產生光電流

5.（2024.全國.模擬預測）同位素熱源是利用放射性同位素的衰變熱制成的熱源，具有抗干擾

性強、工作準確可靠和可長期使用的優點，可為電子設備保溫，是未來宇宙深空探索不可或缺

的能源裝置。當前的同位素熱源主要采用錮:;Sr與杯瞪Pu等半衰期長的同位素，衰變方程分別

為g玉Y+X、"TU+Z。已知鋸g與杯置Pu的半衰期分別約為29年、87年，若大

量的鍋:;Sr與杯;；Pu衰變前的數目相等，經歷174年，衰變釋放出的X、Z的總電荷量分別約

為口、必，則（）

a_63a_32a_32a_2i

Q232口，Q263JQ221JQ232

6.（2024.四川遂寧.模擬預測）與元素X作用后變成元素Y與:H,此反應放出的核能為4；

式與元素X作用后變成;6。。已知;"N、Y,"、的比結合能分別為耳、E］、耳、E4,下列說

法正確的是（）

A.元素X是6粒子

B.Y與；。不是同位素

C.X比結合能為17當一:。

D."與X作用釋放核能為16&-12用

7.（2024.黑龍江哈爾濱.模擬預測）19世紀末至20世紀初是近代物理學發展的黃金時代。杰

出物理學家們的研究成果直接推動了“近代物理學”的建立和發展。以下關于物理知識的描述哪

一個是正確的（）

〃

8EIQN

5光子叱）

4-0.54

3-0.85

-1.51光子〃H電子

2O*——?\

-3.40

電子，

1i-i-k------------13.60碰撞前碰撞后

氫原子能級示意圖

圖2圖3

A.貝克勒爾發現了天然放射現象，圖1為產生的三種射線在電場中偏轉情況，其中③線代

表的射線穿透能力最強

B.一群處于〃=3能級的氫原子向低能級躍遷，最多可以放出3種不同頻率的光子

C.圖3為康普頓效應的示意圖，入射光子與靜止的電子發生碰撞，碰后散射光的波長變短

D.圖4展示了。粒子散射實驗的現象，據此現象，盧瑟福發現了質子和中子

A.由甲圖中的a粒子散射的實驗數據可以估計出原子核半徑的數量級是10-10m

B.由乙圖的氫原子能級圖可知，一個處于〃=3能級的氫原子向低能級躍遷可能發出3種不

同頻率的光

C.a、b、c三束單色光照射同一光電管得到光電流/與光電管兩極間的電壓。的關系曲線

如丙圖，則a、b、c光的頻率關系為匕=匕

D.由圖丁可知案心核的結合能比空1）核的大

9.（2024.山東.模擬預測）用如圖（a）所示的裝置進行光電效應實驗，所得/-。圖像如圖（b）

所示，當極板間電壓UAK=3UC時，從K極發出的初動能最大的光電子，到達A極時的德布羅

意波長是從K極發出時的（）

D.2倍

10.（2024.浙江.一模）如圖甲所示是弗蘭克―赫茲實驗，該實驗為能量量子化假設提供了直接

證據。實驗前，裝置內僅充滿汞原子，實驗中，燈絲發射出初速度可忽略的電子，先經過陰極

K與柵極G之間的電場加速，再經過柵極G與集電極A之間的反向電場減速。電子在整個運

動過程中會和汞原子碰撞，實驗中記錄了柵極G到陰極K的電壓大小UGK,以及通過集電極A

的電流/,電流越大說明單位時間到達集電極A的電子越多。實驗結果如圖乙所示，電流/的

極大值呈周期性出現，峰值的水平間距為4.9V從中得出汞原子能量具有量子化的結論。由于

電子質量遠遠小于汞原子質量，通過彈性碰撞轉移給汞原子的動能可以忽略不計。結合以上內

容判斷下列說法錯誤的是（）

350

300

K

%汞蒸汽250

200

150

100

50

1015UN

乙

A.4K<4.9V時，電子與汞原子碰撞不會使處于基態的汞原子激發

B.峰值的水平間距為4.9V,說明汞原子第一激發態與基態的能量差為4.9eV

C.只有當電子的動能等于4.9eV或其整數倍才能使汞原子從基態躍遷到第一激發態

D.U°K=10V時，有大量電子兩次與汞原子碰撞，使汞原子從基態躍遷到第一激發態

二、多選題

11.（2025?廣東?模擬預測）太陽能量的來源主要通過質子一質子鏈反應（簡稱PP鏈），太陽

產生的能量約99%來自該鏈反應。科學研究發現，該鏈反應主要通過如下方程發生：

3：H-X+；e+匕①；2XfY+2：H②，其中卜為正電子，匕為太陽中微子，下列說法正確的是（）

A.方程式中X為;He,y為;He

B.方程式中X為;H,丫為;He

C.反應①屬于核聚變反應

D.Y的比結合能大于X的比結合能

12.（2025?浙江?模擬預測）下列說法正確的有（）

鎘棒

/水泥防護層

中子。

?

圖1圖2圖3圖4

A.圖1可以看出隨著溫度的升高黑體輻射的強度的極大值向波長較長的方向移動

B.圖2電子的干涉圖像說明物質波是一種概率波

C.圖3鏈式反應的示意圖，鈾塊的體積足夠大反應才能一代一代繼續下去

D.圖4核電反應堆示意圖，控制棒插入深一些，讓它吸收更多中子，反應速率會慢一些

13.（2024.北京朝陽.模擬預測）在