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　第十四章近代物理
课程标准 浙江选考近三年考情统计
1.了解人类探索原子及其结构的历史。知道原子的核式结构模型。通过对氢原子光谱的分析,了解原子的能级结构。 2.了解原子核的组成和核力的性质。知道四种基本相互作用。能根据质量数守恒和电荷守恒写出核反应方程。 3.了解放射性和原子核衰变。知道半衰期及其统计意义。了解放射性同位素的应用,知道射线的危害与防护。 4.认识原子核的结合能,了解核裂变反应和核聚变反应。关注核技术应用对人类生活和社会发展的影响。 5.了解人类对物质结构的探索历程。 6.通过实验,了解光电效应现象。知道爱因斯坦光电效应方程及其意义。能根据实验结论说明光的波粒二象性。 7.知道实物粒子具有波动性,了解微观世界的量子化特征。体会量子论的建立对人们认识物质世界的影响。 考点 考情统计
普朗克黑体辐射理论 2025年6月T1,2024年1月T14, (3年2考)
光电效应、光子的动量 2025年6月T12,2025年1月T11, 2024年6月T10,2024年1月T12, (3年4考)
原子的核式结构模型与原子核的 组成 2025年6月T8,2024年6月T14(3年2考)
氢原子光谱和玻尔的原子模型 2026年1月T18,2025年6月T12, 2025年1月T11,2024年6月T10, 2024年1月T12(3年5考)
波粒二象性、 物质波 2026年1月T18,2025年6月T4, 2025年1月T11,2024年1月T14 (3年4考)
放射性元素的衰变 2025年6月T18,2025年1月T18, 2024年6月T4(3年3考)
核力与结 合能 2026年1月T13,2025年6月T18, 2024年6月T4,2024年1月T7 (3年4考)
核裂变与核聚变 2026年1月T11,2024年1月T7(3年2考)
浙江选考命题特点 (1)情境化命题:命题常以磁偏转系统(2025年6月T18)、“玉兔二号”(2024年6月T4)等真实科技前沿为背景,强化知识应用。 (2)强调物理概念的理解与辨析:例如2025年6月T1、T4分别考查能量子公式与电子衍射图像,2024年6月T4考查核反应方程。 (3)综合性增强,与其他模块结合考查:氢原子跃迁常与光电效应、干涉、德布罗意波长结合,如2025年1月T11,2025年1月、6月T18原子核常与带电粒子在磁场中运动结合,作为压轴题出现。 (4)选题大多来源于教材:如2025年1月T18选题情境来源于教材“科学漫步”,2025年6月T8图来源于教材。 浙江选考命题趋势 (1)基础核心强化 重点考查原子物理(如玻尔模型、能级跃迁)、光电效应、核反应方程等主干知识,强调概念理解而非复杂计算。 (2)情境化应用导向 试题紧密联系科技前沿,要求将量子理论、原子核结构等知识迁移至真实场景,凸显“学以致用”的命题思路。 (3)综合难度提升 核反应方程与能量守恒、带电粒子在匀强磁场中的圆周运动、电场、放射性元素衰变综合考查。
课时1　光电效应与波粒二象性
考点一　黑体辐射与能量子
1.热辐射
(1)定义:周围的一切物体都在辐射电磁波,这种辐射与物体的温度有关,所以叫作热辐射。
(2)特点:热辐射强度按波长的分布情况随物体的温度不同而有所不同。
2.黑体辐射的实验规律
(1)黑体:能够完全吸收入射的各种波长的电磁波而不发生反射的物体。
(2)黑体辐射的实验规律。
一般物体辐射电磁波的情况与温度材料种类及表面状况有关
①黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与黑体的温度有关。
②随着温度的升高,一方面,各种波长的辐射强度都有增加,另一方面,辐射强度的极大值向波长较短的方向移动,如图。
3.能量量子化
　　　量子表示微观世界不连续性观念
(1)能量子:普朗克认为,组成黑体的振动着的带电微粒的能量只能是某个最小能量值ε的整数倍,这个不可再分的最小能量值ε叫作能量子。
(2)能量子大小:ε=hν,其中ν是带电微粒吸收或辐射电磁波的频率,h被称为普朗克常量。h=6.626 070 15×10-34 J·s(一般取h=6.63×10-34 J·s)。
命题视角1　掌握黑体辐射实验规律,分析辐射强度与波长的关系图像
【典例1】 (容易)(多选)黑体辐射的研究表明:辐射强度、波长分布与辐射体的温度有密切关系。此研究对冶金工业的迅速发展有巨大贡献,如图所示,图中画出了四种温度下黑体辐射的强度与波长的关系,下列说法正确的是(　　)
A.黑体能够完全吸收照射到它上面的电磁波
B.黑体温度越低,辐射电磁波的波长越长
C.随着温度的升高,辐射强度的极大值向波长较长的方向移动
D.黑体辐射的强度只与它的温度有关,与形状和黑体材料无关
解析:AD　能完全吸收照射到它上面的各种频率的电磁波而不发生反射的物体称为黑体,故A正确;无论温度高低,黑体都会产生几乎所有波长的电磁波,故B错误;随着温度的升高,黑体辐射强度的极大值向波长较短的方向移动,故C错误;一般物体辐射电磁波的情况除了与温度有关,还与材料的种类及表面情况有关,但黑体辐射电磁波的情况只与它的温度有关,故D
正确。
命题视角2　根据球面辐射模型,计算光源发射功率
【典例2】 (中等)(2023·浙江1月选考)被誉为“中国天眼”的大口径球面射电望远镜已发现660余颗新脉冲星,领先世界。天眼对距地球为L的天体进行观测,其接收光子的横截面半径为R。若天体射向天眼的辐射光子中,有η(η<1)倍被天眼接收,天眼每秒接收到该天体发出的频率为ν的N个光子。普朗克常量为h,则该天体发射频率为ν光子的功率为(　　)
A. B.
C. D.
解析:A　设该天体发射光子的功率为P,根据πR2η=Nhν,得P=,选项A正确,B、C、D错误。
球面辐射模型
设一个点光源或球光源辐射光子的功率为P0,它以球面波的形式均匀向外辐射光子,在一段很短的时间Δt内辐射的能量E=P0·Δt,到光源的距离为R处有个正对光源的面积为S的接收器,如图所示,则在Δt内接收器接收到的辐射光子的能量E′=E=。
考点二　光电效应
一、光电效应揭示了光的粒子性
1.光电效应现象
(1)定义:在光的照射下,金属中的电子从表面逸出的现象,发射出来的电子叫光电子。
(2)产生条件:入射光的频率大于或等于金属的截止频率。
2.光电效应的规律
(1)每种金属都有一个截止频率,入射光的频率必须大于或等于这个截止频率才能产生光电效应。
(2)光电子的最大初动能与入射光的强度无关,只随入射光频率的增大而增大。
(3)光电效应的发生几乎是瞬时的,一般不超过10-9 s。
(4)当入射光的频率大于或等于截止频率时,在光的颜色不变的情况下,入射光越强,逸出的光电子数越多,饱和光电流越大,逸出光电子的数目与入射光的强度成正比,饱和光电流的大小与入射光的强度成正比。
二、爱因斯坦的光电效应理论
1.光子说
在空间传播的光是不连续的,而是一份一份的,每一份叫作一个光子,光子的能量ε=hν。
2.爱因斯坦光电效应方程
(1)表达式:Ek=hν-W0。
(2)各量的意义:
①ν:照射光的频率。
②W0:为逸出功,指使电子脱离某种金属所做功的最小值。逸出功W0与金属截止频率的关系为W0=hνc。
　逸出光电子的动能不一定等于最大初动能Ek
③Ek :为光电子的最大初动能,指发生光电效应时,金属表面上的电子吸收光子后克服原子核的引力逸出时所具有的动能的最大值。最大初动能与遏止电压Uc的关系为Ek=eUc。
(3)公式的意义:金属表面的电子吸收一个光子获得的能量是hν,这些能量的一部分用来克服金属的逸出功W0,剩下的表现为逸出后光电子的最大初动能Ek=me。
命题视角1　掌握光电效应及规律,利用光电效应方程进行相关计算
1.解决光电效应问题关键公式
(1)爱因斯坦光电效应方程Ek=hν-W0。
(2)最大初动能与遏止电压的关系:Ek=eUc。
(3)逸出功与截止频率的关系:W0=hνc。
2.解决光电效应问题的解题思维链
(1)
(2)
【典例3】 (中等)(2025·金华三模)(多选)如图所示,一光电管的阴极用截止频率为6×1014Hz的某种金属制成。现用频率为1015Hz的紫外线照射阴极,当光电管阳极A和阴极K之间的电势差U=2.1 V时,光电流达到饱和状态,此时电流表的示数为0.56 μA。 已知普朗克常量h=6.63×10-34J·s。下列同学的判断正确的是(　　)
A.阴极K金属的逸出功是2.652×10-19J
B.光电管每秒从K极逸出的光电子数为3.5×1012个
C.光电子的最大初动能为3.978×10-19J
D.电子到达A极的最大动能是6.0×10-19J
解析:D　由题可知,金属的截止频率νc=6×1014Hz,故金属的逸出功W0=hνc=3.978×10-19J,A错误;光电管每秒逸出的电荷量q=It=5.6×10-7C,故每秒逸出的光子数n==3.5×1012个,B正确;根据光电效应方程可知,光子的最大初动能Ek=hν-W0=6.63×10-34×1015J-3.978×10-19J=2.652×
10-19J,C错误;根据动能定理可得eU=Ekmax-Ek,代入数据解得电子到达A极的最大动能Ekmax=eU+Ek=1.60×10-19×2.1 J+2.652×10-19 J=6.012×10-19 J=6.0×10-19 J,D正确。
命题视角2　分析图像斜率与截距含义,结合光电效应方程解决光电效应问题
图像名称 图线形状 获取信息
最大初动能Ek与入射光频率ν的关系图线 ①截止频率(极限频率)νc:图线与ν轴交点的横坐标 ②逸出功W0:图线与Ek轴交点的纵坐标的绝对值W0=|-E|=E ③普朗克常量h:图线的斜率k=h
遏止电压Uc与入射光频率ν的关系图线 ①截止频率νc:图线与横轴的交点的横坐标 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)
颜色相同、强度不同的光,光电流与电压的 关系 ①遏止电压Uc:图线与横轴的交点的横坐标 ②饱和电流:电流的最大值 ③最大初动能: Ek=eUc
颜色不同时,光电流与电压的关系 ①遏止电压Uc1、Uc2 ②饱和电流 ③最大初动能Ek1=eUc1,Ek2=eUc2
【典例4】 (中等)研究某种金属的光电效应规律,所得相关图像分别如图甲、乙、丙、丁所示,Ek为光电子的最大初动能、ν为入射光的频率、I为光电流、U为两极板间的电压、Uc为遏止电压。下列说法正确的是(　　)
A.由图甲知,入射光的频率为时,产生的光电子的最大初动能为
B.由图乙知,入射光的光照强度越大,光电子的最大初动能越大
C.由图丙知,入射光2的频率小于入射光1的频率
D.图丁图像的斜率表示普朗克常量h
解析:C　根据Ek=hν-W0,W0=hνc,结合题图甲可知,νc为截止频率,当入射光的频率为时,不能发生光电效应,不能产生光电子,故A错误;光电子的最大初动能由入射光的频率与金属的逸出功共同决定,与光照强度无关,故B错误;根据题图丙可知Uc1>Uc2,根据eUc1=Ek1=hν1-W0,
eUc2=Ek2=hν2-W0,则有ν1>ν2,即入射光2的频率小于入射光1的频率,故C正确;由Uc=ν-可知题图丁图像的斜率表示,故D错误。
考点三　光的波粒二象性与物质波
1.康普顿效应
(1)现象:当入射的光子与晶体中的电子碰撞时,要把一部分动量转移给电子,光子动量可能会变小,波长λ变大。
(2)解释:康普顿认为,光子不仅具有能量ε=hν,而且具有动量,光子的动量p与光的波长λ和普朗克常量h有关。三者关系为p=。
2.光的波粒二象性
(1)光的干涉、衍射、偏振现象证明光具有波动性。
(2)光电效应、康普顿效应说明光具有粒子性。
(3)光既具有波动性,又具有粒子性,称为光的波粒二象性。
3.物质波
(1)概率波:光的干涉现象是大量光子的运动遵守波动规律的表现,亮条纹是光子到达概率大的地方,暗条纹是光子到达概率小的地方,因此光波又叫概率波。
　　　静止的物体没有物质波
(2)物质波:任何一个运动着的物体,小到微观粒子,大到宏观物体,都有一种波与它对应,其波长λ=,p为运动物体的动量,h为普朗克常量。
命题视角1　光的波动性、粒子性现象理解与辨析应用
【典例5】 (容易)某实验小组用完全相同的双缝干涉实验装置进行实验,仅换用频率不同的单色光a、b得到的干涉图样分别如图甲、乙所示,下列说法正确的是(　　)
A.a光更容易发生明显的衍射现象
B.a光子的动量大于b光子的动量
C.从同一种介质射入空气发生全反射时,a光的临界角大于b光的临界角
D.对于同一金属,a光的截止电压小于b光的截止电压
解析:B　根据Δx=λ得,a光的条纹间距小于b光,所以a光的波长小于b光的波长,故b光更容易发生明显的衍射现象,A错误;a光的波长小于b光的波长,根据康普顿效应公式p=,可知a光子的动量大于b光子的动量,B正确;根据sin C=知,a光的临界角小于b光的临界角,C错误;根据光电效应规律hν-W0=Ek=eUc,知a光的截止电压大于b光的截止电压,D错误。
命题视角2　物质波的波长计算、波动性验证及实物粒子特性分析
【典例6】 (容易)(2025·浙江6月选考)一束高能电子穿过铝箔,在铝箔后方的屏幕上观测到如图所示的电子衍射图样,则(　　)
A.该实验表明电子具有粒子性
B.图中亮纹为电子运动的轨迹
C.图中亮纹处电子出现的概率大
D.电子速度越大,中心亮斑半径越大
解析:C　该实验表明电子具有波动性,A错误;根据“概率波”特点可知,题图中亮纹处电子出现的概率大,亮纹处并非电子运动的轨迹,B错误,C正确;根据物质波的表达式有λ==,可知,电子的速度越大,其物质波波长越短,衍射现象越不明显,则中心亮斑半径越小,D错误。
课时作业
A级·基础巩固练
命题视角1　黑体辐射图像分析,量子概念的理解及能量子公式的应用
1.(多选)黑体辐射的实验规律如图所示,以下判断正确的是(　　)
A.在同一温度下,波长越短的电磁波辐射强度越大
B.在同一温度下,辐射强度最大的电磁波波长不是最大的,也不是最小的,而是处在最大与最小波长之间
C.温度越高,辐射强度的极大值就越大
D.温度越高,辐射强度的极大值向波长较短的方向移动
解析:BCD　在同一温度下,辐射强度最大的电磁波波长不是最大的,也不是最小的,而是处在最大与最小波长之间,故A错误,B正确;黑体辐射的强度与温度有关,温度越高,黑体辐射的强度越大,则辐射强度的极大值也就越大,故C正确;随着温度的升高,黑体辐射强度的极大值向波长较短的方向移动,故D正确。
命题视角2　掌握光电效应的规律,理解与分析光电效应方程与图像
2.(2025·温州二模)(多选)一种光电效应演示仪如图所示,光电管与电流计、电源相连,其入射光的波长与光照强度可以通过光调节器调节。逐渐调节照射到金属板M的入射光波长,当波长为λ1时,电流计的示数刚好为零,此时将电源正负极对调,电流计示数不为零,再逐渐调节入射光照的波长至λ2,电流计的示数恰好变成零。已知电源路端电压为U,不考虑电流计内阻,元电荷为e,真空中光速为c,则(　　)
A.λ1<λ2
B.可求得普朗克常量h=
C.当光的波长为λ2时,仅增大光的波长,电流计示数将不为零
D.当光的波长为λ2时,仅增大光的强度,电流计示数将不为零
解析:AB　根据题意可知,当波长为λ1时,电流计的示数刚好为零,此时将电源正负极对调,电流计示数不为零,电源路端电压为U,则有eU=-W0,再逐渐调节入射光照的波长至λ2,电流计的示数恰好变成零,则有0=-W0,联立可得λ1<λ2,h=,故A、B正确;根据题意可知,λ2为入射光为截止频率的波长,仅增大光的波长,光的频率减小,不能发生光电效应,电流计示数仍为零,仅增大光的强度,光的频率不增加,不能发生光电效应,电流计示数仍为零,故C、D错误。
3.(2025·杭州一模)(多选)图甲所示实验装置中阴极K由金属M制成,由此装置测出金属M的遏止电压Uc与入射光的频率ν关系如图乙所示。已知普朗克常量h=6.626×10-34J·s。下列说法正确的是(　　)
A.测量遏止电压时应将图甲中滑片P向a端移动
B.图乙中直线的斜率为普朗克常量h
C.由图乙可知金属M的逸出功约为4.27 eV
D.图乙中A点对应的入射光光子动量大小数量级为10-27 kg·m/s
解析:AD　测量遏止电压时,应接反向电压,则应将题图甲中滑片P向a端移动,故A正确;根据光电效应方程和动能定理可得Ek=hν-W0,Ek=eUc,联立可得Uc=ν-,可知题图乙中直线的斜率为,故B错误;根据题意可知,当Uc=0时,可得金属M的逸出功为W0=hν=6.626×10-34×4.3×
1014J= eV=1.78 eV,故C错误;题图乙中A点对应的入射光光子动量大小为p=== kg·m/s=1.2×10-27 kg·m/s,故D正确。
命题视角3　波粒二象性与物质波的理解与应用
4.(多选)用不同波长的电磁波照射同一金属表面会发生不同的现象。用波长为550 nm的光照射某金属表面,发生光电效应,光电子的最大初动能为0.25 eV;用波长为0.071 nm的X射线照射该金属表面,在散射的X射线中,除了与入射波长λ0相同的成分外,还有其他波长成分,这种现象称为康普顿效应。已知普朗克常量h=6.6×10-34J·s,真空中光速c=3×108 m/s,电子所带电荷量e=1.6×10-19C。下列说法正确的是(　　)
A.该金属的逸出功为2 eV
B.该金属的逸出功为2.5 eV
C.其他成分的X射线波长小于λ0
D.康普顿效应说明了光具有粒子性
解析:AD　根据光电效应方程得W0=-0.25 eV=2 eV,A正确,B错误; 根据康普顿效应,光子与电子碰撞后,光子的能量减小,根据ε= ,光子的波长增大,所以其他成分的X射线波长大于λ0,C错误;康普顿效应说明了光具有粒子性,D正确。
5.(2022·浙江1月选考)(多选)电子双缝干涉实验是近代证实物质波存在的实验。如图所示,电子枪持续发射的电子动量为1.2×10-23 kg·m/s,然后让它们通过双缝打到屏上。已知电子质量取9.1×10-31 kg,普朗克常量取6.6×10-34 J·s,下列说法正确的是(　　)
A.发射电子的动能约为8.0×10-15 J
B.发射电子的物质波波长约为5.5×10-11 m
C.只有成对电子分别同时通过双缝才能发生干涉
D.如果电子是一个一个发射的,仍能得到干涉图样
解析:BD　根据p2=2mEk可知,电子的动能为Ek== J=7.9×10-17 J,选项A错误;发射电子的物质波波长约为λ== m=5.5×10-11 m,选项B正确;物质波也具有波粒二象性,故电子的波动性是每个电子本身的性质,则每个电子依次通过双缝也能发生干涉现象,只是需要大量的电子才能显示出干涉图样,选项C错误,D正确。
B级·高考过关练
6.(2025·金华一模)图甲为研究光电效应的实验装置,图乙为入射光频率ν与光电管A、K两极电势差Uab的图像,已知电子电荷量为-e,直线AB的斜率的绝对值为k,且该直线对应的灵敏电流计的读数恰好均为0,直线AD平行于横轴,B点坐标为(0,ν0),D点坐标为(U1,ν1),下列说法正确的是(　　)
A.普朗克常量等于k
B.D点条件下形成的光电流一定比C点条件下形成的光电流大
C.满足D点条件的光电子到达A极的最大动能为U1e+(ν1-ν0)
D.在光照强度相同的情况下,沿直线从A到D,灵敏电流计示数一定逐渐变大
解析:C　直线AB对应的电压是在AK两端加的遏止电压,由动能定理和光电效应方程有eU=Ek,Ek=hν-W0,解得eU=hν-W0,变形得ν=U+,由题意有=k,=ν0,解得h=,W0=hν0,故A错误;由题图乙可知,D点和C点对应的电压相同,D点对应的入射光频率更大,但形成的光电流的大小还与入射光的强度有关,由题图无法判断两种情况下的入射光强度,故D点条件下形成的光电流不一定比C点条件下形成的光电流大,故B错误;由光电效应方程和动能定理有满足D点条件的光电子到达A极的最大动能为EkD=eU1+hν1-W0,解得EkD=U1e+(ν1-ν0),故C正确;因为存在饱和电流,所以在光照强度相同的情况下,沿直线从A到D,即使加的电压逐渐从反向电压变小到正向电压变大,灵敏电流计示数不一定逐渐变大,故D错误。
7.(2025·湖州三模)(多选)如图所示,真空中有一平行板电容器,两极板分别由金属A和金属B(其极限波长分别为λA和λB)制成,板的面积均为S,板间距离为d。现用波长为λ1(λA<λ1<λB)的激光持续照射两板内表面,稳定后,则(　　)
A.A板带正电,B板带负电
B.仅d增大,电容器带电荷量将减小
C.撤去激光,d增大,板间电场强度将变小
D.若改用波长为λ2(λ1<λ2<λB)的激光照射,则产生的光电子运动的最远距离离B板为d
解析:BD　因波长λA<λ1<λB,由c=λν可知,ν1>νB和ν1<νA,即入射光的频率大于金属B的截止频率而能发生光电效应,A板不能发生光电效应,则B板失去电子带正电,A板得到电子带负电,故A错误;电容器达到稳定时动能最大的光电子刚好不能到达A板,此时的电压最大,由eUc=Ekm=-可知,最大电压恒为Uc,仅d增大,由C=可知电容器的电容C变小,由Q=CUc可知电容器带电荷量将减小,故B正确;撤去激光,电容器的电荷量Q不变,d增大,由E===可知,板间电场强度将不变,故C错误;若改用波长为λ2(λ1<λ2<λB)的激光照射,光电子的最大初动能为E km1=-,设光电子从B板减速的位移为x,由动能定理有e·x=E kml,结合eUc=E km=-,联立解得x=d,即光电子运动的最远距离离B板为d,故D正确。(共38张PPT)
第十四章 近代物理
课程标准 浙江选考近三年考情统计
1.了解人类探索原子及其结构的历史。知道原子的核式结构模型。通过对氢原子光谱的分析,了解原子的能级结构。 2.了解原子核的组成和核力的性质。知道四种基本相互作用。能根据质量数守恒和电荷守恒写出核反应方程。 3.了解放射性和原子核衰变。知道半衰期及其统计意义。了解放射性同位素的应用,知道射线的危害与防护。 考点 考情统计
普朗克黑体辐射理论 2025年6月T1,2024年1月T14,
(3年2考)
光电效应、光子的动量 2025年6月T12,2025年1月T11,
2024年6月T10,2024年1月T12,
(3年4考)
4.认识原子核的结合能,了解核裂变反应和核聚变反应。关注核技术应用对人类生活和社会发展的影响。 5.了解人类对物质结构的探索历程。 原子的核式结构模型与原子核的组成 2025年6月T8,2024年6月T14
(3年2考)
氢原子光谱和玻尔的原子模型 2026年1月T18,2025年6月T12,
2025年1月T11,2024年6月T10,
2024年1月T12(3年5考)
波粒二象性、 物质波 2026年1月T18,2025年6月T4,
2025年1月T11,2024年1月T14
(3年4考)
放射性元素的衰变 2025年6月T18,2025年1月T18,
2024年6月T4(3年3考)
6.通过实验,了解光电效应现象。知道爱因斯坦光电效应方程及其意义。能根据实验结论说明光的波粒二象性。 7.知道实物粒子具有波动性,了解微观世界的量子化特征。体会量子论的建立对人们认识物质世界的影响。 核力与结合能 2026年1月T13,2025年6月T18,
2024年6月T4,2024年1月T7
(3年4考)
核裂变与核聚变 2026年1月T11,2024年1月T7
(3年2考)
浙江选考命题特点 (1)情境化命题:命题常以磁偏转系统(2025年6月T18)、“玉兔二号”(2024年6月T4)等真实科技前沿为背景,强化知识应用。 (2)强调物理概念的理解与辨析:例如2025年6月T1、T4分别考查能量子公式与电子衍射图像,2024年6月T4考查核反应方程。 (3)综合性增强,与其他模块结合考查:氢原子跃迁常与光电效应、干涉、德布罗意波长结合,如2025年1月T11,2025年1月、6月T18原子核常与带电粒子在磁场中运动结合,作为压轴题出现。 (4)选题大多来源于教材:如2025年1月T18选题情境来源于教材“科学漫步”,2025年6月T8图来源于教材。 浙江选考命题趋势
(1)基础核心强化
重点考查原子物理(如玻尔模型、能级跃迁)、光电效应、核反应方程等主干知识,强调概念理解而非复杂计算。
(2)情境化应用导向
试题紧密联系科技前沿,要求将量子理论、原子核结构等知识迁移至真实场景,凸显“学以致用”的命题思路。
(3)综合难度提升
核反应方程与能量守恒、带电粒子在匀强磁场中的圆周运动、电场、放射性元素衰变综合考查。
课时1
光电效应与波粒二象性
考点一
黑体辐射与能量子
基础梳理
1.热辐射
(1)定义:周围的一切物体都在辐射 ,这种辐射与物体的 有关,所以叫作热辐射。
(2)特点:热辐射强度按波长的分布情况随物体的 不同而有所不同。
2.黑体辐射的实验规律
(1)黑体:能够 入射的各种波长的电磁波而不发生反射的物体。
电磁波
温度
温度
完全吸收
(2)黑体辐射的实验规律。
①黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与黑体的 有关。
②随着温度的升高,一方面,各种波长的辐射强度都有 ,另一方面,辐射强度的极大值向波长较 的方向移动,如图。
温度
增加
短
一般物体辐射电磁波的情况与温度材料种类及表面状况有关
3.能量量子化
　　　 量子表示微观世界不连续性观念
(1)能量子:普朗克认为,组成黑体的振动着的带电微粒的能量只能是某个最小能量值ε的 ,这个不可再分的最小能量值ε叫作能量子。
(2)能量子大小:ε=hν,其中ν是带电微粒吸收或辐射电磁波的频率,h被称为普朗克常量。h=6.626 070 15×10-34 J·s(一般取h=6.63×10-34 J·s)。
整数倍
典例精析
命题视角1　掌握黑体辐射实验规律,分析辐射强度与波长的关系图像
【典例1】 (容易)(多选)黑体辐射的研究表明:辐射强度、波长分布与辐射体的温度有密切关系。此研究对冶金工业的迅速发展有巨大贡献,如图所示,图中画出了四种温度下黑体辐射的强度与波长的关系,下列说法正确的是(　 　)
A.黑体能够完全吸收照射到它上面的电磁波
B.黑体温度越低,辐射电磁波的波长越长
C.随着温度的升高,辐射强度的极大值向波长较长的方向移动
D.黑体辐射的强度只与它的温度有关,与形状和黑体材料无关
AD
解析:AD　能完全吸收照射到它上面的各种频率的电磁波而不发生反射的物体称为黑体,故A正确;无论温度高低,黑体都会产生几乎所有波长的电磁波,故B错误;随着温度的升高,黑体辐射强度的极大值向波长较短的方向移动,故C错误;一般物体辐射电磁波的情况除了与温度有关,还与材料的种类及表面情况有关,但黑体辐射电磁波的情况只与它的温度有关,故D正确。
命题视角2　根据球面辐射模型,计算光源发射功率
【典例2】 (中等)(2023·浙江1月选考)被誉为“中国天眼”的大口径球面射电望远镜已发现660余颗新脉冲星,领先世界。天眼对距地球为L的天体进行观测,其接收光子的横截面半径为R。若天体射向天眼的辐射光子中,有η(η<1)倍被天眼接收,天眼每秒接收到该天体发出的频率为ν的N个光子。普朗克常量为h,则该天体发射频率为ν光子的功率为(　　 )
A
球面辐射模型
总结提升
考点二
光电效应
基础梳理
一、光电效应揭示了光的粒子性
1.光电效应现象
(1)定义:在光的照射下,金属中的 从表面逸出的现象,发射出来的电子叫 。
(2)产生条件:入射光的频率 金属的截止频率。
2.光电效应的规律
(1)每种金属都有一个截止频率,入射光的频率必须 这个截止频率才能产生光电效应。
电子
光电子
大于或等于
大于或等于
(2)光电子的最大初动能与入射光的强度 ,只随入射光 的增大而增大。
(3)光电效应的发生几乎是瞬时的,一般不超过10-9 s。
(4)当入射光的频率大于或等于截止频率时,在光的颜色不变的情况下,入射光越强,逸出的光电子数越 ,饱和光电流越大,逸出光电子的数目与入射光的强度成正比,饱和光电流的大小与入射光的强度成 。
无关
频率
多
正比
二、爱因斯坦的光电效应理论
1.光子说
在空间传播的光是不连续的,而是一份一份的,每一份叫作一个光子,光子的能量ε= 。
2.爱因斯坦光电效应方程
(1)表达式:Ek=hν- 。
(2)各量的意义:
①ν:照射光的频率。
②W0:为逸出功,指使电子脱离某种金属所做功的最小值。逸出功W0与金属截止频率的关系为W0=hνc。
hν
W0
　 逸出光电子的动能不一定等于最大初动能Ek
③Ek :为光电子的最大初动能,指发生光电效应时,金属表面上的 吸收光子后克服原子核的引力逸出时所具有的动能的最大值。最大初动能与遏止电压Uc的关系为Ek=eUc。
电子
典例精析
命题视角1　掌握光电效应及规律,利用光电效应方程进行相关计算
1.解决光电效应问题关键公式
(1)爱因斯坦光电效应方程Ek=hν-W0。
(2)最大初动能与遏止电压的关系:Ek=eUc。
(3)逸出功与截止频率的关系:W0=hνc。
2.解决光电效应问题的解题思维链
(1)
(2)
【典例3】 (中等)(2025·金华三模)(多选)如图所示,一光电管的阴极用截止频率为6×1014Hz的某种金属制成。现用频率为1015Hz的紫外线照射阴极,当光电管阳极A和阴极K之间的电势差U=2.1 V时,光电流达到饱和状态,此时电流表的示数为0.56 μA。 已知普朗克常量h=6.63×10-34J·s。下列同学的判断正确的是(　　)
A.阴极K金属的逸出功是2.652×10-19J
B.光电管每秒从K极逸出的光电子数为3.5×1012个
C.光电子的最大初动能为3.978×10-19J
D.电子到达A极的最大动能是6.0×10-19J
D
命题视角2　分析图像斜率与截距含义,结合光电效应方程解决光电效应问题
图像名称 图线形状 获取信息
最大初动能Ek与入射光频率ν的关系图线 ①截止频率(极限频率)νc:图线与ν轴交点的横坐标
②逸出功W0:图线与Ek轴交点的纵坐标的绝对值W0=|-E|=E
③普朗克常量h:图线的斜率k=h
遏止电压Uc与入射光频率ν的关系图线 ①截止频率νc:图线与横轴的交点的横坐标
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)
颜色相同、强度不同的光,光电流与电压的关系 ①遏止电压Uc:图线与横轴的交点的横坐标
②饱和电流:电流的最大值
③最大初动能:
Ek=eUc
颜色不同时,光电流与电压的关系 ①遏止电压Uc1、Uc2
②饱和电流
③最大初动能Ek1=eUc1,Ek2=eUc2
【典例4】 (中等)研究某种金属的光电效应规律,所得相关图像分别如图甲、乙、丙、丁所示,Ek为光电子的最大初动能、ν为入射光的频率、I为光电流、U为两极板间的电压、Uc为遏止电压。下列说法正确的是(　　)
C
考点三
光的波粒二象性与物质波
基础梳理
1.康普顿效应
(1)现象:当入射的光子与晶体中的电子碰撞时,要把一部分动量转移给电子,光子动量可能会变小,波长λ 。
(2)解释:康普顿认为,光子不仅具有能量ε= ,而且具有动量,光子的动量p与光的波长λ和普朗克常量h有关。三者关系为 。
变大
hν
2.光的波粒二象性
(1)光的干涉、衍射、偏振现象证明光具有 性。
(2)光电效应、 说明光具有粒子性。
(3)光既具有波动性,又具有粒子性,称为光的 性。
3.物质波
(1)概率波:光的干涉现象是大量光子的运动遵守波动规律的表现,亮条纹是光子到达概率 的地方,暗条纹是光子到达概率 的地方,因此光波又叫概率波。
波动
康普顿效应
波粒二象
大
小
　　　 静止的物体没有物质波
(2)物质波:任何一个运动着的物体,小到微观粒子,大到宏观物体,都有一种波与它对应,其波长 ,p为运动物体的 ,h为普朗克常量。
动量
命题视角1　光的波动性、粒子性现象理解与辨析应用
【典例5】 (容易)某实验小组用完全相同的双缝干涉实验装置进行实验,仅换用频率不同的单色光a、b得到的干涉图样分别如图甲、乙所示,下列说法正确的是(　　)
A.a光更容易发生明显的衍射现象
B.a光子的动量大于b光子的动量
C.从同一种介质射入空气发生全反射时,a光的临界角大于b光的临界角
D.对于同一金属,a光的截止电压小于b光的截止电压
B
典例精析
命题视角2　物质波的波长计算、波动性验证及实物粒子特性分析
【典例6】 (容易)(2025·浙江6月选考)一束高能电子穿过铝箔,在铝箔后方的屏幕上观测到如图所示的电子衍射图样,则(　　)
A.该实验表明电子具有粒子性
B.图中亮纹为电子运动的轨迹
C.图中亮纹处电子出现的概率大
D.电子速度越大,中心亮斑半径越大
C
感谢观看课时1　光电效应与波粒二象性
课时作业
A级·基础巩固练
命题视角1　黑体辐射图像分析,量子概念的理解及能量子公式的应用
1.(多选)黑体辐射的实验规律如图所示,以下判断正确的是(　　)
A.在同一温度下,波长越短的电磁波辐射强度越大
B.在同一温度下,辐射强度最大的电磁波波长不是最大的,也不是最小的,而是处在最大与最小波长之间
C.温度越高,辐射强度的极大值就越大
D.温度越高,辐射强度的极大值向波长较短的方向移动
解析:BCD　在同一温度下,辐射强度最大的电磁波波长不是最大的,也不是最小的,而是处在最大与最小波长之间,故A错误,B正确;黑体辐射的强度与温度有关,温度越高,黑体辐射的强度越大,则辐射强度的极大值也就越大,故C正确;随着温度的升高,黑体辐射强度的极大值向波长较短的方向移动,故D正确。
命题视角2　掌握光电效应的规律,理解与分析光电效应方程与图像
2.(2025·温州二模)(多选)一种光电效应演示仪如图所示,光电管与电流计、电源相连,其入射光的波长与光照强度可以通过光调节器调节。逐渐调节照射到金属板M的入射光波长,当波长为λ1时,电流计的示数刚好为零,此时将电源正负极对调,电流计示数不为零,再逐渐调节入射光照的波长至λ2,电流计的示数恰好变成零。已知电源路端电压为U,不考虑电流计内阻,元电荷为e,真空中光速为c,则(　　)
A.λ1<λ2
B.可求得普朗克常量h=
C.当光的波长为λ2时,仅增大光的波长,电流计示数将不为零
D.当光的波长为λ2时,仅增大光的强度,电流计示数将不为零
解析:AB　根据题意可知,当波长为λ1时,电流计的示数刚好为零,此时将电源正负极对调,电流计示数不为零,电源路端电压为U,则有eU=-W0,再逐渐调节入射光照的波长至λ2,电流计的示数恰好变成零,则有0=-W0,联立可得λ1<λ2,h=,故A、B正确;根据题意可知,λ2为入射光为截止频率的波长,仅增大光的波长,光的频率减小,不能发生光电效应,电流计示数仍为零,仅增大光的强度,光的频率不增加,不能发生光电效应,电流计示数仍为零,故C、D错误。
3.(2025·杭州一模)(多选)图甲所示实验装置中阴极K由金属M制成,由此装置测出金属M的遏止电压Uc与入射光的频率ν关系如图乙所示。已知普朗克常量h=6.626×10-34J·s。下列说法正确的是(　　)
A.测量遏止电压时应将图甲中滑片P向a端移动
B.图乙中直线的斜率为普朗克常量h
C.由图乙可知金属M的逸出功约为4.27 eV
D.图乙中A点对应的入射光光子动量大小数量级为10-27 kg·m/s
解析:AD　测量遏止电压时,应接反向电压,则应将题图甲中滑片P向a端移动,故A正确;根据光电效应方程和动能定理可得Ek=hν-W0,Ek=eUc,联立可得Uc=ν-,可知题图乙中直线的斜率为,故B错误;根据题意可知,当Uc=0时,可得金属M的逸出功为W0=hν=6.626×10-34×4.3×
1014J= eV=1.78 eV,故C错误;题图乙中A点对应的入射光光子动量大小为p=== kg·m/s=1.2×10-27 kg·m/s,故D正确。
命题视角3　波粒二象性与物质波的理解与应用
4.(多选)用不同波长的电磁波照射同一金属表面会发生不同的现象。用波长为550 nm的光照射某金属表面,发生光电效应,光电子的最大初动能为0.25 eV;用波长为0.071 nm的X射线照射该金属表面,在散射的X射线中,除了与入射波长λ0相同的成分外,还有其他波长成分,这种现象称为康普顿效应。已知普朗克常量h=6.6×10-34J·s,真空中光速c=3×108 m/s,电子所带电荷量e=1.6×10-19C。下列说法正确的是(　　)
A.该金属的逸出功为2 eV
B.该金属的逸出功为2.5 eV
C.其他成分的X射线波长小于λ0
D.康普顿效应说明了光具有粒子性
解析:AD　根据光电效应方程得W0=-0.25 eV=2 eV,A正确,B错误; 根据康普顿效应,光子与电子碰撞后,光子的能量减小,根据ε= ,光子的波长增大,所以其他成分的X射线波长大于λ0,C错误;康普顿效应说明了光具有粒子性,D正确。
5.(2022·浙江1月选考)(多选)电子双缝干涉实验是近代证实物质波存在的实验。如图所示,电子枪持续发射的电子动量为1.2×10-23 kg·m/s,然后让它们通过双缝打到屏上。已知电子质量取9.1×10-31 kg,普朗克常量取6.6×10-34 J·s,下列说法正确的是(　　)
A.发射电子的动能约为8.0×10-15 J
B.发射电子的物质波波长约为5.5×10-11 m
C.只有成对电子分别同时通过双缝才能发生干涉
D.如果电子是一个一个发射的,仍能得到干涉图样
解析:BD　根据p2=2mEk可知,电子的动能为Ek== J=7.9×10-17 J,选项A错误;发射电子的物质波波长约为λ== m=5.5×10-11 m,选项B正确;物质波也具有波粒二象性,故电子的波动性是每个电子本身的性质,则每个电子依次通过双缝也能发生干涉现象,只是需要大量的电子才能显示出干涉图样,选项C错误,D正确。
B级·高考过关练
6.(2025·金华一模)图甲为研究光电效应的实验装置,图乙为入射光频率ν与光电管A、K两极电势差Uab的图像,已知电子电荷量为-e,直线AB的斜率的绝对值为k,且该直线对应的灵敏电流计的读数恰好均为0,直线AD平行于横轴,B点坐标为(0,ν0),D点坐标为(U1,ν1),下列说法正确的是(　　)
A.普朗克常量等于k
B.D点条件下形成的光电流一定比C点条件下形成的光电流大
C.满足D点条件的光电子到达A极的最大动能为U1e+(ν1-ν0)
D.在光照强度相同的情况下,沿直线从A到D,灵敏电流计示数一定逐渐变大
解析:C　直线AB对应的电压是在AK两端加的遏止电压,由动能定理和光电效应方程有eU=Ek,Ek=hν-W0,解得eU=hν-W0,变形得ν=U+,由题意有=k,=ν0,解得h=,W0=hν0,故A错误;由题图乙可知,D点和C点对应的电压相同,D点对应的入射光频率更大,但形成的光电流的大小还与入射光的强度有关,由题图无法判断两种情况下的入射光强度,故D点条件下形成的光电流不一定比C点条件下形成的光电流大,故B错误;由光电效应方程和动能定理有满足D点条件的光电子到达A极的最大动能为EkD=eU1+hν1-W0,解得EkD=U1e+(ν1-ν0),故C正确;因为存在饱和电流,所以在光照强度相同的情况下,沿直线从A到D,即使加的电压逐渐从反向电压变小到正向电压变大,灵敏电流计示数不一定逐渐变大,故D错误。
7.(2025·湖州三模)(多选)如图所示,真空中有一平行板电容器,两极板分别由金属A和金属B(其极限波长分别为λA和λB)制成,板的面积均为S,板间距离为d。现用波长为λ1(λA<λ1<λB)的激光持续照射两板内表面,稳定后,则(　　)
A.A板带正电,B板带负电
B.仅d增大,电容器带电荷量将减小
C.撤去激光,d增大,板间电场强度将变小
D.若改用波长为λ2(λ1<λ2<λB)的激光照射,则产生的光电子运动的最远距离离B板为d
解析:BD　因波长λA<λ1<λB,由c=λν可知,ν1>νB和ν1<νA,即入射光的频率大于金属B的截止频率而能发生光电效应,A板不能发生光电效应,则B板失去电子带正电,A板得到电子带负电,故A错误;电容器达到稳定时动能最大的光电子刚好不能到达A板,此时的电压最大,由eUc=Ekm=-可知,最大电压恒为Uc,仅d增大,由C=可知电容器的电容C变小,由Q=CUc可知电容器带电荷量将减小,故B正确;撤去激光,电容器的电荷量Q不变,d增大,由E===可知,板间电场强度将不变,故C错误;若改用波长为λ2(λ1<λ2<λB)的激光照射,光电子的最大初动能为E km1=-,设光电子从B板减速的位移为x,由动能定理有e·x=E kml,结合eUc=E km=-,联立解得x=d,即光电子运动的最远距离离B板为d,故D正确。

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