（山东专用）2020届高考物理一轮复习 专题十三 近代物理初步教师用书（PDF，含解析）

专题十三近代物理初步真题多维细目表真题涉分考点波粒二象性原子、原子核题型难度设题情境思想方法试题结构素养要素２０１９课标Ⅰ，１４６能级跃迁单选易原子跃迁运动建模选项冲突物理观念２０１９课标Ⅱ，１５６核能计算单选易太阳内部核反应守恒思想选项冲突物理观念２０１８课标Ⅱ，１７６光电效应单选易光照锌板临界思想选项冲突能量观念２０１８课标Ⅲ，１４６核反应方程单选易人工转变守恒法选项冲突物质观念２０１７课标Ⅰ，１７６核能计算单选中人造太阳守恒法选项并列能量观念２０１７课标Ⅱ，１５６α衰变单选易铀核衰变守恒法选项并列能量观念２０１７课标Ⅲ，１９６光电效应多选易光照金属比较法选项并列能量观念２０１６课标Ⅰ，３５（１）５光电效应多选易光电管实验验证选项并列科学探究２０１６课标Ⅱ，３５（１）５核反应方程填空易衰变、裂变、聚变事实论证填空并列科学本质２０１６课标Ⅲ，３５（１）５核反应多选易俘获质子守恒法选项并列能量观念２０１５课标Ⅰ，３５（１）５光电效应填空中Ｕｃ－ν关系图图像法填空并列科学推理２０１５课标Ⅱ，３５（１）５波粒二象性多选中波粒二象性事实事实论证选项并列科学本质２０１５山东理综，３９（１）４半衰期双选易古木样品比例法选项并列物质观念２０１４山东理综，３９（１）４氢原子能级双选易氢原子能级图守恒法选项并列能量观念总计卷均分５．３６５题／１４卷９题／１４卷选择易占比４．８７％考频常见考法命题规律与趋势０１考查内容１．光电效应的理解和光的波粒二象性。２．原子结构和氢原子的能级跃迁规律。３．原子核的衰变、人工转变、裂变与聚变。０２命题趋势１．高考对本专题的命题基本保持原有命题思路。２．在２０２０年高考中仍将以光电效应、能级跃迁、核反应方程及核能的分析和计算为命题重点。０３命题特点从近几年高考试题来看：①高考中涉及的考点较多；②具有不确定性，考题可能只考查一个考点也可能同时涉及多个考点；③题型为选择题的几率很高，很少出现计算题。０４备考建议１．因本专题涉及考点较多，但难度不大，大多为直接考查属于理解和记忆的相关考点，故在复习中常回头看看。２．涉及物理学史的选择题为易错题，在复习备考中，要将人和事的对应关系规律化。０５核心素养注意培养学生的物理观念、科学态度与责任等物理学科核心素养。专题十三　近代物理初步１１５　　对应学生用书起始页码Ｐ１８８考点一波粒二象性　　１．光电效应现象中的几个概念（１）光电效应：在光的照射下金属发射电子的现象叫做光电效应，发射出来的电子叫做光电子。（２）极限频率：能使某种金属发生光电效应的最小频率叫做该种金属的极限频率。（３）逸出功：电子从金属中逸出所需做功的最小值叫做该金属的逸出功。（４）遏止电压：使光电流减小到零时的反向电压称为遏止电压。（５）光子说：在空间传播的光不是连续的，而是一份一份的，每一份叫做一个光量子，简称光子，光子的能量Ｅ＝ｈν。２．光电效应方程：Ｅｋ＝ｈν－Ｗ０。Ｅｋ为光电子的最大初动能，ν为入射光的频率，Ｗ０为金属的逸出功。３．光电效应的两个图像（１）光电子的最大初动能随入射光频率变化而变化的图像如图所示。依据１２ｍｖ２ｍａｘ＝ｈν－ｈνｃ可知：当Ｅｋ＝１２ｍｖ２ｍａｘ＝０时，ν＝νｃ，即图线在横轴上的截距在数值上等于金属的极限频率。斜率ｋ＝ｈ———普朗克常量。图线在纵轴上的截距在数值上等于金属的逸出功：Ｗ０＝ｈν０。（２）光电流随外电压变化而变化的规律在光照条件不变的情况下，随着所加电压的增大，光电流趋于一个饱和值。也就是说，在电流较小时电流随着电压的增大而增大；但当电流增大到一定值之后，即使电压再增大，电流也不会增大了，如图所示。当所加电压Ｕ为０时，电流Ｉ并不为０。只有施加反向电压，也就是阴极接电源正极、阳极接电源负极，在光电管两极间形成使电子减速的电场，电流才有可能为０。使光电流减小到０的反向电压Ｕｃ称为遏止电压。４．对光的波粒二象性的理解实验基础表现说明光的波动性光的干涉和衍射（１）光是一种概率波，即光子在空间各点出现的可能性大小（概率）可用波动规律来描述（２）大量光子往往表现出波动性（１）光的波动性是光子本身的一种属性，不是光子之间相互作用产生的（２）光的波动性不同于宏观观念的波续表实验基础表现说明光的粒子性光电效应、康普顿效应（１）当光同物质发生作用时，这种作用是“一份一份”进行的，表现出粒子的性质（２）少量光子往往表现出粒子性（１）“粒子”的含义是“不连续”、“一份一份”的（２）光子不同于宏观观念的粒子波动性和粒子性的对立、统一（１）大量光子易显示波动性，而少量光子易显示出粒子性（２）波长长（频率低）的光波动性强，而波长短（频率高）的光粒子性强（１）光子说并未否定波动性，Ｅ＝ｈν＝ｈｃ／λ中，ν和λ就是波动性的体现（２）波和粒子在宏观世界是不能统一的，而在微观世界却是统一的　　５．物质波：与实物粒子相联系的波叫物质波；实物粒子的能量Ｅ和动量ｐ跟它所对应的波的频率ν和波长λ之间遵循的关系为：Ｅ＝ｈν，ｐ＝ｈλ。对光电效应的解释正确的是（　　）Ａ．金属钠的每个电子可以吸收一个或一个以上的光子，当它积累的动能足够大时，就能逸出金属Ｂ．如果入射光子的能量小于金属表面的电子克服原子核的引力而逸出时所需做的最小功，便不能发生光电效应Ｃ．发生光电效应时，入射光越强，光子的能量就越大，光电子的最大初动能就越大Ｄ．由于不同金属的逸出功是不相同的，因此使不同金属产生光电效应入射光的最低频率也不同解析　按照爱因斯坦的光子说，光子的能量是由光的频率决定的，与光强无关，Ｃ错误；对同一种金属，入射光的频率越大，发生光电效应时产生的光电子的最大初动能越大。但要使电子离开金属须使电子具有足够的动能，而电子增加的动能来源于照射光的光子能量，电子发生跃迁或电离时只能吸收一个光子，不能吸收多个光子，否则即使光的频率低，只要照射时间足够长，也会发生光电效应，Ａ错误，Ｄ正确。电子从金属逸出时，只有从金属表面向外逸出的电子克服原子核的引力所做的功最小，如果入射光子的能量小于金属表面的电子克服原子核的引力而逸出时所需做的最小功，便不能发生光电效应，Ｂ正确。答案　ＢＤ１．（２０１９山东师大附中检测）（多选）用ａ、ｂ两种不同频率的光分别照射同一金属板，发现当ａ光照射时验电器的指针偏转，ｂ光照射时指针未偏转，以下说法正确的是（　　）􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋１１６　　５年高考３年模拟Ｂ版（教师用书）Ａ．增大ａ光的强度，验电器的指针偏角一定减小Ｂ．ａ光照射金属板时验电器的金属小球带负电Ｃ．ａ光在真空中的波长小于ｂ光在真空中的波长Ｄ．若ａ光是氢原子从ｎ＝４的能级向ｎ＝１的能级跃迁时产生的，则ｂ光可能是氢原子从ｎ＝５的能级向ｎ＝２的能级跃迁时产生的１．答案　ＣＤ　增大ａ光的强度，从金属板中打出光的光电子数增多，验电器带电荷量增大，指针偏角一定增大，Ａ错误。ａ光照射到金属板时发生光电效应现象，从金属板中打出电子，金属板带正电，因此，验电器的金属小球带正电，Ｂ错误。发生光电效应的条件是入射光的频率大于金属的极限频率，因此ａ光的频率大于ｂ光的频率，ａ光在真空中的波长小于ｂ光在真空中的波长，Ｃ正确。氢原子从ｎ＝４的能级向ｎ＝１的能级跃迁时产生的光子能量大于氢原子从ｎ＝５的能级向ｎ＝２的能级跃迁时产生的光子能量，Ｄ正确。２．如图所示，在验电器上安装一个铜网，使其带电，验电器金属箔张开一定角度。用紫外线照射铜网，验电器金属箔的张角保持不变。再将一块锌板放置在该铜网后面一定距离处，用同一紫外线照射锌板时，发现金属箔张开角度减小。下列相关说法中正确的是（　　）Ａ．增加紫外线的强度照射铜网，金属箔张角将变大Ｂ．紫外线的频率大于金属锌的截止频率Ｃ．铜网带负电Ｄ．改用紫光照射锌板，验电器的金属箔张角也一定减小２．答案　Ｂ　根据用紫外线照射铜网，验电器金属箔的张角保持不变，再将一块锌板放置在该铜网后面一定距离处，用同一紫外线照射锌板时，发现金属箔张开角度减小，说明逸出的光电子跑到铜网上，导致其电荷量减小，当增加紫外线的强度照射铜网，金属箔张角将变得更小，由此可知，铜网带正电，故Ａ、Ｃ项错误；只有紫外线的频率大于金属锌的截止频率，才会发生光电效应，故Ｂ项正确；根据光电效应产生条件，当改用紫光照射，则紫光频率小于紫外线，因此可能不发生光电效应现象，则验电器金属箔张角不一定变化，故Ｄ项错误。３．（多选）如图所示是用光照射某种金属时，逸出的光电子的最大初动能随入射光频率的变化图线（图线与横轴的交点横坐标为４．２７×１０１４Ｈｚ，与纵轴交点纵坐标为０．５ｅＶ）。由图可知（　　）Ａ．该金属的截止频率为４．２７×１０１４ＨｚＢ．该金属的截止频率为５．５×１０１４ＨｚＣ．该图线的斜率表示普朗克常量Ｄ．该金属的逸出功为０．５ｅＶ３．答案　ＡＣ　图线在横轴上的截距表示截止频率，Ａ正确，Ｂ错误；由光电效应方程Ｅｋ＝ｈν－Ｗ０可知图线的斜率表示普朗克常量，Ｃ正确；金属的逸出功为Ｗ０＝ｈνｃ＝６．６３×１０－３４×４．２７×１０１４１．６×１０－１９ｅＶ＝１．７７ｅＶ，Ｄ错误。考点二原子、原子核　　１．原子的核式结构（１）１９０９—１９１１年，英国物理学家卢瑟福进行了α粒子散射实验，提出了核式结构模型。（２）α粒子散射实验：ａ．实验装置：如图所示。ｂ．实验结果：α粒子穿过金箔后，绝大多数沿原方向前进，少数发生较大角度偏转，极少数偏转角度大于９０°，甚至被弹回。（３）核式结构模型：原子中心有一个很小的核，叫做原子核，原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在原子核里，带负电的电子在核外空间绕核旋转。２．氢原子光谱氢原子光谱线是最早发现、研究的光谱线，这些光谱线可用一个统一的公式表示：１λ＝Ｒ（１２２－１ｎ２）（ｎ＝３，４，５，…）３．玻尔理论（１）电子绕核运动的可能轨道是不连续的，各可能轨道的半径ｒｎ＝ｎ２ｒ（ｎ＝１，２，３，…），基态轨道半径为ｒ１。（２）原子只能处于一系列不连续的、稳定的能量状态（定态），其总能量Ｅｎ（包括动能和势能）与基态总能量的关系为Ｅｎ＝Ｅ１ｎ２（ｎ＝１，２，３，…）。（３）原子在两个定态之间跃迁时，将辐射（或吸收）一定频率的光子，光子的能量为ｈν＝｜Ｅ初－Ｅ末｜。４．氢原子的能级图原子在各个定态时的能量值称为原子的能级。它对应电子在各条可能轨道上运动时的能量Ｅｎ（包括动能和势能）。Ｅｎ＝Ｅ１ｎ２（ｎ＝１，２，３，…），Ｅ１代表电子在第一条可能轨道上运动时的能量，Ｅ１＝－１３．６ｅＶ，如图为氢原子能级示意图。５．对波尔理论的理解与应用（１）对跃迁的理解①氢原子从低能级向高能级跃迁：吸收一定频率的光子，当光子的能量满足ｈν＝Ｅ末－Ｅ初时，才能被某一个原子吸收，否则不吸收。②氢原子从高能级向低能级跃迁：以光子的形式向外辐射能量，所辐射的光子能量恰等于发生跃迁时两能级间的能量差。③电离：当光子能量大于等于原子所处的能级的能量值的绝对值时，也可以被氢原子吸收，使氢原子电离，多余的能量作为电子的初动能。􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋专题十三　近代物理初步１１７　　④光谱线条数：一群氢原子处于量子数为ｎ的激发态时，可能辐射出的光谱线条数为Ｎ＝ｎ（ｎ－１）２。⑤氢原子还可吸收外来实物粒子的能量而被激发，由于实物粒子的动能可全部或部分地被原子吸收，所以只要入射粒子的能量大于或等于两能级差，均可使原子发生能级跃迁。⑥跃迁时电子动能、原子电势能与总能量变化：当轨道半径减小时，库仑引力做正功，原子电势能减小，电子动能增大，原子总能量减小，反之，轨道半径增大时，原子电势能增大，电子动能减小，原子总能量增大。（２）氢原子的能级及相关物理量在氢原子中，电子围绕原子核运动，如将电子的运动看做轨道半径为ｒ的圆周运动，则原子核