近代物理学史讲解（近代物理专题）

2017年物理选修3-5列为高考必考内容，但是本专题内容一直以选择题为主要形式命题。高考大纲对这一专题要求均是I类要求。从历年题目中看，命题多集中在光电效应、核反应方程、核能的计算，难度均不大。今年的备考依旧注重这方面的计算，但同时要关注教材中实验现象、规律，加强本专题知识与生产、生活和科技应用相关的题目类型。

光电效应

一、命题分析 光电效应的考察一般都会涉及到爱因斯坦的光电方程，以光电管模型或图像为命题背景

二、知识点精选

（一）爱因斯坦光电效应方程Ek＝hν－W0表明：

1.光电子的最大初动能与入射频率呈线性关系，但不是正比例关系，与光照强度无关。

2.光电效应的产生条件：入射光的频率必须大于金属的极限频率。

3.光电效应方程中的W0为逸出功，它与极限频率νc的关系是W0＝hνc。

（二）光电子的最大初动能Ek可以利用光电管用实验的方法测得，即Ek＝eUc，其中Uc是遏止电压。

（三）图像关系

1．由Ek－ν图象可以得到的信息

(1)极限频率：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E＝W0。

(3)普朗克常量：图线的斜率k＝h。

2．由I－U图象可以得到的信息

(1)遏止电压Uc：图线与横轴的交点的绝对值。

(2)饱和光电流Im：电流的最大值。

(3)最大初动能：Ekm＝eUc。

3．由Uc－ν图象可以得到的信息

(1)截止频率νc：图线与横轴的交点。

(2)遏止电压Uc：随入射光频率的增大而增大。

(3)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)

三、例题

1.(多选)(2017·高考全国卷Ⅲ)在光电效应实验中，分别用频率为νa、νb的单色光a、b照射到同种金属上，测得相应的遏止电压分别为Ua和Ub、光电子的最大初动能分别为Eka和Ekb.h为普朗克常量．下列说法正确的是( )

A．若νa＞νb，则一定有Ua＜Ub

B．若νa＞νb，则一定有Eka＞Ekb

C．若Ua＜Ub，则一定有Eka＜Ekb

D．若νa＞νb，则一定有hνa－Eka＞hνb－Ekb

考点：

1.光电效应实验规律。

2．光电效应方程Ek＝hν－W0 。

3．遏止电压与最大初动能的关系：Ekm＝eUc。

[解析]设该金属的逸出功为W，根据爱因斯坦光电效应方程有Ek＝hν－W，同种金属的W不变，则逸出光电子的最大初动能随ν的增大而增大，B项正确；又Ek＝eU，则最大初动能与遏止电压成正比，C项正确；根据上述有eU＝hν－W，遏止电压U随ν增大而增大，A项错误；又有hν－Ek＝W，W相同，则D项错误．

[答案]BC

2.(多选)(2019·山西运城模拟)美国物理学家密立根利用图示的电路研究金属的遏止电压Uc与入射光频率ν的关系，描绘出图乙中的图象，由此算出普朗克常量h，电子电荷量用e表示，下列说法正确的是 ( )

A．入射光的频率增大，测遏止电压时，应使滑动变阻器的滑片P向M端移动

B．增大入射光的强度，光电子的最大初动能也增大

C．由Uc－ν图象可知，这种金属截止频率为νc

D．由Uc－ν图象可求普朗克常量表达式为h＝U1e/(v1-vc)

[解析]入射光的频率增大，光电子的最大初动能增大，遏止电压增大，根据光电效应方程得出Uc－ν的关系式，通过关系式得出斜率、截距表示的含义．入射光的频率增大，光电子的最大初动能增大，则遏止电压增大，测遏止电压时，应使滑动变阻器的滑片P向N端移动，故A错误；根据光电效应方程Ekm＝hν－W0知，光电子的最大初动能与入射光的强度无关，故B错误；根据Ekm＝hν－W0＝eUc，解得Uc＝hν/c－hνc/e，图线的斜率k＝h/e＝U1/(v1-vc)，则h＝U1/(v1-vc)，当遏止电压为零时，ν＝νc，故C、D正确.

[答案]CD

玻尔理论

一、命题分析 对玻尔理论中氢原子能级图的考察，相对较少，最近几年2019年出现过。此部分的会结合氢原子能级示意图考查相关知识，考查学生对轨道量子化、能级跃迁的理解，2020年也有可能会继续考查此部分。

二、知识点精选

1.定态假说：原子只能处于一系列不连续（即量子化）的能量状态中，这些状态叫定态。

2.跃迁假说：原子从一种定态跃迁到另一种定态定态时，要辐射（或吸收）一定频率的光子，光子能量等于这两种定态的能量差：即

(1)自发跃迁：高能级→低能级，释放能量，发出光子．

(2)受激跃迁：低能级→高能级，吸收能量．

（注：辐射或吸收的能量必须恰等于能级差hν＝ΔE）

3.轨道假说：原子的不同能量状态跟电子沿不同的轨道绕核运动相对应，轨道的分布也是不连续（即量子化）的。

4．对氢原子能级图的理解

(1)能级图如图所示

(2)氢原子的能级和轨道半径

①氢原子的能级公式：En＝E1/n2(n＝1，2，3，…)，其中E1为基态能量，其数值为E1＝－13.6 eV.

②氢原子的半径公式：rn＝n2r1(n＝1，2，3，…)，其中r1为基态半径，又称玻尔半径，其数值为r1＝0.53×10－10 m.

③一个原子跃迁可能发出的光谱线条数最多为（n-1)条；一群氢原子跃迁可能发出的光谱线条数最多为 n(n-1)/2条。

原子核的衰变和核能计算

一、命题分析 核反应方程和核能是近代物理部分考试内容的重点，主要考查方程的书写、核能的计算、衰变的类型等。同时高考也可能会以我国最新核能源发展、核电站建设作为背景。本部分备考应注重核反应方程的规范书写及三类衰变的理解。

二、知识精选

1．衰变规律及实质

(1)α衰变、β衰变的比较

(2)γ射线：γ射线经常是伴随着α衰变或β衰变同时产生的．其实质是放射性原子核在发生α衰变或β衰变的过程中，产生的新核由于具有过多的能量(原子核处于激发态)而辐射出光子 .

2．三种射线的成分和性质

3.半衰期

(1)定义：放射性元素的原子核有半数发生衰变所需的时间．

4.核反应的四种类型

5.核反应方程式的书写

(2)掌握核反应方程遵守的规律，是正确书写核反应方程或判断某个核反应方程是否正确的依据，由于核反应不可逆，所以书写核反应方程式时只能用“→”表示反应方向．

(3)核反应过程中质量数守恒，电荷数守恒．

6.核能计算

1．应用质能方程解题的流程图

(1)根据ΔE＝Δmc2计算，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．因1原子质量单位(u)相当于931.5 MeV的能量，所以计算时Δm的单位是“u”，ΔE的单位是“MeV”．

2．根据核子比结合能来计算核能：原子核的结合能＝核子的比结合能×核子数．

（注：利用质能方程计算核能时，不能用质量数代替质量进行计算）

3.比结合能的大小能够反映原子核的稳定程度，比结合能越大，原子核的核子就越难拆开，该原子核就越稳定。

4.核子数较小的轻核与核子数较大的重核，比结合能都比较小，原子核不太稳定；中等核子数的原子核，比结合能较大，原子核较稳定.

5.当比结合能较小的原子核转化成比结合能较大的原子核时，释放核能。

三、例题

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