2020届高考物理一轮复习重要题型名师精讲之原子物理第二章波粒二象性
2020高考物理一轮总复习第十二章波粒二象性原子物理基础课1波粒二象性课件新人教版
3．最大初动能 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． 4．遏止电压与截止频率 (1)遏止电压：使光电流减小到零的反向电压 Uc. (2)截止频率：能使某种金属发生光电效应的 ____最__小______频率叫做该种金属 的截止频率(又叫极限频率)．不同的金属对应着不同的极限频率．
卷 Ⅱ·T17 卷 Ⅲ·T14
三年真题
2017
2016常考角度卷Ⅰ来自T17 卷Ⅱ·T15 卷
Ⅲ·T19
(1)光电效应现
象与光电效应
方程的应用
(2)原子核式结
卷Ⅰ·T35(1) 卷Ⅱ·T35(1) 卷Ⅲ·T35(1)
构 (3)氢原子光谱 规律、能级跃 迁
(4)核衰变与核
反应方程
(5)核能与爱因
斯坦质能方程
记一记|——规律结论 1．每种金属都有一个极限频率，入射光的频率必须大于这个极限频率才能使金 属产生光电效应． 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．当入射光的频率大于极限频率时，饱和光电流的强度与入射光的强度成正比． 4．遏止电压 Uc 与入射光频率 ν、逸出功 W0 间的关系式：Uc＝heν－We0. 5．截止频率 ν0 与逸出功 W0 的关系：hνc－W0＝0，据此求出截止频率 νc.
3．研究光电效应的电路图(如下图) 其中 A 是 _____阳__极_____.K 是 ____阴__极_____.
4．光电效应规律 (1)每种金属都有一个极限频率，入射光的频率必须 ____大__于______这个极限频 率才能产生光电效应．低于这个频率的光不能产生光电效应． (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.
高考物理新近代物理知识点之波粒二象性知识点总复习
高考物理新近代物理知识点之波粒二象性知识点总复习一、选择题1．如图所示为氢原子的能级图，用某种频率的光照射大量处于基态的氢原子，受到激发后的氢原子只辐射出三种不同频率的光a 、b 、c ，频率，让这三种光照射逸出功为10.2eV 的某金属表面，则（ ）A ．照射氢原子的光子能量为12.75eVB ．从n =3能级跃迁到n =2能级辐射出的光频率为C ．逸出的光电子的最大初动能为1.89eVD ．光a 、b 、c 均能使金属发生光电效应2．下列实验中，深入地揭示了光的粒子性一面的有( )①X 射线被石墨散射后部分波长增大②锌板被紫外线照射时有电子逸出但被可见光照射时没有电子逸出 ③轰击金箔的α粒子中有少数运动方向发生较大偏转 ④氢原子发射的光经三棱镜分光后，呈现线状光谱 A ．①②B ．①②③C ．②③D ．②③④3．三束单色光1、2和3的频率分别为1v 、2v 和3123()v v v v >>。
分别用这三束光照射同一种金属，已知用光束2照射时，恰能产生光电效应。
下列说法正确的是( ) A ．用光束1照射时，一定不能产生光电效应 B ．用光束3照射时，一定能产生光电效应C ．用光束3照射时，只要光强足够强，照射时间足够长，照样能产生光电效应D ．用光束1照射时，无论光强怎样，产生的光电子的最大初动能都相同 4．下列说法中正确的是A ．阳光下肥皂泡上的彩色条纹和雨后彩虹的形成原理是相同的B ．只有大量光子才具有波动性，少量光子只具有粒子性C ．电子的衍射现象说明其具有波动性，这种波不同于机械波，它属于概率波D ．电子显微镜比光学显微镜的分辨率更高，是因为电子穿过样品时发生了更明显的衍射 5．下列说法中正确的是A ．钍的半衰期为24天，1g 针经过120天后还剩0.2gB ．发生光电效应时，入射光越强，光电子的最大初动能就越大C ．原子核内的中子转化成一个质子和电子，产生的电子发射到核外，就是β粒子D ．根据玻尔的原子理论，氢原子从n=5的激发态跃迁到n=2的激发态时，核外电子动能减小6．关于光电效应，下列说法正确的是( ) A ．极限频率越大的金属材料逸出功越大B ．只要光照射的时间足够长，任何金属都能产生光电效应C ．从金属表面逸出的光电子的最大初动能越大，这种金属的逸出功越小D ．入射光的光强一定时，频率越高，单位时间内逸出的光电子数就越多7．如图为氢原子能级图，氢原子中的电子从n=5能级跃迁到n=2能级可产生a 光，从n=4能级跃迁到n=2能级可产生b 光，a 、b 光照射到逸出功为2. 29eV 的金属钠表面均可产生光电效应，则（ ）A ．a 光的频率小于b 光的频率B ．a 光的波长大于b 光的波长C ．a 光照射所产生的光电子最大初动能0.57k E eV =D ．b 光照射所产生的光电子最大初动能0.34kE eV = 8．关于光电效应，下列说法正确的是 A ．光电子的最大初动能与入射光的频率成正比 B ．光的频率一定时，入射光越强，饱和电流越大 C ．光的频率一定时，入射光越强，遏止电压越大 D ．光子能量与光的速度成正比9．用不同频率的光分别照射钨(W )和锌(Zn ),产生光电效应,根据实验可画出光电子的最大初动能k E 随入射光频率v 变化的k E v -图线.已知钨的逸出功是4.54eV ,锌的逸出功为4.62eV ,若将二者的图线画在同一个k E v -坐标系中,则正确的图是（）A．B．C．D．10．利用金属晶格（大小约10-9 m）作为障碍物观察电子的衍射图样，方法是让电子束通过电场加速后，照射到金属晶格上，从而得到电子的衍射图样。
高考物理一轮复习课件波粒二象性和原子物理光电效应波粒二象性
金属的逸出功等于截止频率对应的光子能量，即 W=hν0，其中W为逸出功，ν0为截止频率。
3
最大初动能与入射光频率关系
光电子的最大初动能等于入射光子的能量减去逸 出功，即Ek=hν-W。
截止频率与逸出功关系分析
截止频率决定能否发生光 电效应
当入射光的频率低于金属的截止频率时，无 论光强问题。
03
实验题型的应对策略
针对实验题型，提供应对策略和解题方法，帮助学生理解实验原理、掌
握实验步骤和数据处理方法。
应试心态调整和备考建议
01
02
03
考前心态调整
分享一些有效的心理调适 方法，帮助学生缓解考前 紧张情绪，保持良好的心 态。
备考时间规划
提供备考时间规划建议， 指导学生合理安排复习时 间，确保复习效果。
发射电子束，经过加速和聚焦后照射 到晶体上，观察衍射图案并记录数据 。
02
原子物理基础知识梳理
原子结构模型发展历程
汤姆孙模型
提出原子是一个均匀带正电的球 体，电子镶嵌在其中，即“枣糕
模型”。
卢瑟福模型
根据α粒子散射实验，提出原子的 核式结构模型，即原子中心有一个 带正电的原子核，电子绕核运动。
玻尔模型
物理意义
测不准原理揭示了微观粒子运动的基本规律，表明微观世界 的粒子具有波粒二象性。它否定了经典力学中绝对确定性的 观念，是量子力学的重要基石。
量子态概念及叠加原理
量子态概念
在量子力学中，微观粒子的状态用波函数描述，波函数包含了粒子所有可能的状态信息。量子态是波函数的抽象 表示，代表粒子在某一时刻的状态。
典型问题
问题描述
一维无限深势阱是量子力学中的一个理 想模型，势阱内的粒子受到无限大势能 的限制，只能在势阱内运动。求解该模 型可以得到粒子在势阱中的能级和波函 数。
(浙江选考)2020版高考物理一轮复习第12章动量守恒定律波粒二象性原子结构与原子核第2讲波粒二象性
第2讲 波粒二象性知识排查光电效应1.光电效应现象：在光的照射下金属中的电子从金属外表逸出的现象，称为光电效应，发射出来的电子称为光电子。
(1)每种金属都有一个极限频率。
(2)光子的最大初动能与入射光的强度无关，只随入射光的频率增大而增大。
(3)光照射到金属外表时，光电子的发射几乎是瞬时的。
(4)光电流的强度与入射光的强度成正比。
(1)遏止电压：使光电流减小到零的反向电压U c 。
(2)截止频率：能使某种金属发生光电效应的最小频率叫做该种金属的截止频率(又叫极限频率)。
不同的金属对应着不同的极限频率。
爱因斯坦光电效应方程在空间传播的光是不连续的，而是一份一份的，每一份叫做一个光的能量子，简称光子，光子的能量ε＝hν。
其中h ＝6.63×10－34J·s。
(称为普朗克常量)W 0使电子脱离某种金属所做功的最小值。
发生光电效应时，金属外表上的电子吸收光子后克制原子核的引力逸出时所具有的动能的最大值。
(1)表达式：E k ＝hν－W 0。
(2)物理意义：金属外表的电子吸收一个光子获得的能量是hν，这些能量的一局部用来克制金属的逸出功W 0，剩下的表现为逸出后光电子的最大初动能E k ＝12m e v 2。
光的波粒二象性与物质波(1)光的干预、衍射、偏振现象证明光具有波动性。
(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，称为光的波粒二象性。
(1)概率波光的干预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。
(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＝hp，p 为运动物体的动量，h 为普朗克常量。
在经典物理学中，一个质点的位置和动量是可以同时测定的，在微观物理学中，要同时测出微观粒子的位置和动量是不太可能的，这种关系叫不确定性关系。
小题速练(1)光电子就是光子( )(2)只要光强度足够强，任何金属都能发生光电效应( ) (3)极限频率越大的金属材料逸出功越大( )(4)爱因斯坦认为光是一份一份的，每一份叫光量子( ) (5)宏观物体不具有波动性( ) (6)光子和光电子都是实物粒子( )(7)要使某金属发生光电效应，入射光子的能量必须大于金属的逸出功( ) (8)光电子的最大初动能与入射光子的频率成正比( ) (9)光的频率越高，光的粒子性越明显，但仍具有波动性( )(10)德国物理学家普朗克提出了量子假说，成功地解释了光电效应规律( ) (11)美国物理学家康普顿发现了康普顿效应，证实了光的粒子性( )(12)法国物理学家德布罗意大胆预言了实物粒子在一定条件下会表现为波动性( ) 答案 (1)× (2)× (3)√ (4)√ (5)× (6)× (7)√ (8)× (9)√ (10)× (11)√ (12)√2.[人教版选修3－5·P 30·演示实验改编](多项选择)如图1所示，用导线把验电器与锌板相连接，当用紫外线照射锌板时，发生的现象是( )图1解析用紫外线照射锌板是能够发生光电效应的，锌板上的电子吸收紫外线的能量从锌板外表逸出，称之为光电子，应选项A错误，B正确；锌板与验电器相连，带有一样电性的电荷，锌板失去电子应该带正电，且失去电子越多，带正电的电荷量越多，验电器指针张角越大，应选项C正确，D错误。
高考物理近代物理知识点之波粒二象性知识点总复习含答案解析
高考物理近代物理知识点之波粒二象性知识点总复习含答案解析一、选择题1．波粒二象性是微观世界的基本特征，以下说法正确的是 ( )A．黑体辐射规律可用光的波动性解释B．光电效应现象揭示了光的波动性C．电子束射到晶体上产生衍射图样说明电子具有波动性D．动能相等的质子和电子，它们的德布罗意波长也相等2．用如图所示的装置研究光电效应现象，用光子能量为 2.5eV的某种光照射到光电管上时，电流表G示数不为零；移动变阻器的触点C，当电压表的示数大于或等于0.7V时，电流表示数为零．以下说法正确的是A．电子光电管阴极的逸出功为0.7eVB．光电管阴极的逸出功为1.8eVC．光电子的最大初动能与入射光的频率成正比D．当电压表示数大于0.7V时，如果把入射光的强度增大到一定程度，电流表可能会有示数3．关于光电效应，下列说法正确的是()A．极限频率越大的金属材料逸出功越大B．只要光照射的时间足够长，任何金属都能产生光电效应C．从金属表面逸出的光电子的最大初动能越大，这种金属的逸出功越小D．入射光的光强一定时，频率越高，单位时间内逸出的光电子数就越多4．下列说法正确的是（）A．原子核发生衰变时要遵守电荷守恒和质量守恒的规律B．射线、射线、射线都是高速运动的带电粒子流C．氢原子从激发态向基态跃迁只能辐射特定频率的光子D．发生光电效应时光电子的动能只与入射光的强度有关5．下列说法中正确的是A．一群处于n=3激发态的氢原子，在向较低能级跃迁的过程中向外辐射出三种不同波长的光子，其中从n=3跃迁到n=1所发出的光子波长最长B．α粒子散射实验验证了卢瑟福原子核式结构模型的正确性C．放射性元素的半衰期随温度的升高而变小D．发生光电效应时，入射光越强，光子能量就越大，光电子的最大初动能就越大6．下表是按照密立根的方法进行光电效应实验时得到的某金属的遏止电压U c和入射光的频率ν的几组数据．U c/V0.5410.6370.7140.809 0.878ν/1014Hz 5.644 5.888 6.098 6.303 6.501由以上数据应用Execl描点连线，可得直线方程，如图所示．则这种金属的截止频率约为A．3.5×1014Hz B．4.3×1014Hz C．5.5×1014Hz D．6.0×1014Hz 7．用不同频率的光分别照射钨(W)和锌(Zn),产生光电效应,根据实验可画出光电子的-图线.已知钨的逸出功是4.54eV,锌的逸出功最大初动能k E随入射光频率v变化的k E v-坐标系中,则正确的图是（）为4.62eV,若将二者的图线画在同一个k E vA．B．C．D．8．关于近代物理，下列说法正确的是（）A．射线是高速运动的氦原子B．核聚变反应方程，表示质子C．从金属表面逸出的光电子的最大初动能与照射光的频率成正比D．玻尔将量子观念引入原子领域，其理论能够解释氦原子光谱的特征9．下列说法中正确的是A．根据爱因斯坦的“光子说”可知，光的波长越大，光子的能量越小B．氢原子的核外电子，在由离核较远的轨道自发跃迁到离核较近的轨道的过程中，放出光子，电子绕核运动的动能减小，原子的电势能减小C．一个基态的氢原子吸收光子跃迁到n=3激发态后，能发射出3种频率的光子D．原子核能发生β衰变说明原子核内存在电子10．分别用波长为和的单色光照射同一金属板发出的光电子的最大初动能之比为，以表示普朗克常量，表示真空中的光速，则此金属板的逸出功为（）A．B．C．D．11．一个质量为m、电荷量为q的带电粒子,由静止开始经加速电场加速后(加速电压为U),该粒子的德布罗意波长为( )A．h2mqUB．h2mqUC．h2mqU2mqUD．mqU12．关于康普顿效应下列说法中正确的是（）A．石墨对X射线散射时，部分射线的波长变长短B．康普顿效应仅出现在石墨对X射线的散射中C．康普顿效应证明了光的波动性D．光子具有动量13．如图为氢原子的能级示意图，大量处于激发态（n＝4）的氢原子，当向低能级跃迁过程中辐射出N种不同频率的光子，用这些光子照射逸出功为2.29eV的金属钠，下列说法正确的是（）A．N＝5B．其中从n＝4跃迁到n＝3所发出的光子频率最高C．N种频率的光子中，共有4种光子能使金属钠发生光电效应D．金属钠表面逸出的光电子最大初动能为11.31eV14．用一束单色光先后照射锌片和银片，都能产生光电效应。
1轮复习44波粒二象性
A
4、用某种色光照射到金属表面时，金属表面有 光电子飞出，如果光的强度减弱而频率不变，则 A、光的强度减弱到某一最低数值时，就没有光 电子飞出 B、单位时间内飞出的光电子数目减少 C、逸出的光电子的最大初动能减小 D、单位时间内逸出的光电子数目和最大初动能 都减小
B
5、(2011广东)光电效应实验中，下列表述正确的是 A.光照时间越长光电流越大 B.入射光足够强就可以有光电流 C.遏止电压与入射光的频率有关 D.入射光频率大于极限频率才能产生光电子
困 光强大时，电子能量积累 当入射光照射到光电 难 的时间就短；光强小时， 管的阴极时,无论光 3 电子能量积累的时间就长 强怎样微弱,几乎在 一开始就产生光电子
四、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跟光的频率ν 成正比。
E=h ν
其中h是一个常量，叫普朗克常量 h=6.63×10－34J·s ⑴、光子的能量取决于频率
数量 三个困难：极限频率、强度、时间
四个规律： 频率、时间、强度、最大初动能 五个概念： 光电子、光电流、极限频率、 最大初动能、遏止电压
1、光电效应实验的装置如图,则下面说法中正确 的是 A.用紫外光照射锌板，验电器指针会发生偏转 B.用红色光照射锌板，验电器指针会发生偏转 C.使验电器指针发生偏转的是正电荷 D.锌板带的是负电荷
1、已知铯的极限频率为4.545×1014Hz ，
钠为6.000×1014Hz ，银为1.153×1015Hz ，
铂为1.529×1015Hz ，
当用波长为0.375mm的光照射它们时，
可以发生光电效应的是 铯和钠
．
(普朗克常量 h=6.63×10-34 J·s) 光速 频率= 波长
高三物理高考第一轮复习——1. 波粒二象性；2. 原子结构人教实验版 知识精讲
高三物理高考第一轮复习——1 波粒二象性；2 原子结构人教实验版【本讲教育信息】一 教学内容：1 波粒二象性2 原子结构二 重点、难点：1 重点：光电效应及氢原子模型2 难点：爱因斯坦光电效应方程和跃迁规律三 具体内容：基础知识：光电效应的规律：① 对于任何一种金属，都有一个极限频率，入射光的频率必须大于这个极限频率，才能发生光电效应，低于这个频率就不能发生光电效应；② 光电子的最大初动能与入射光的强度无关，只随着入射光的频率增大而增大；③ 入射光照到金属上时，光电子的发射几乎是瞬时的，一般不超过10－9秒；④ 当入射光的频率大于极限频率时，光电流的强度与入射光的强度成正比。
光子说对光电效应的解释：光子照射到金属上时，某个电子吸收光子的能量后动能变大，若电子的动能增大到足以克服原子核的引力时，便飞出金属表面，成为光电子。
① 光子的能量和频率有关，金属的逸出功是一定的，光子的能量必须大于逸出功才能发生光电效应，这就是每一种金属都存在一个极限频率的原因；② 光照射到金属上时，电子吸收光子能量不需要积累，吸收能量立刻增大动能，如果光子的能量大于逸出功，则电子就会逸出金属表面成为光电子；③ 电子吸收光子能量后，从金属表面逸出，其中金属表面电子克服逸出功飞出金属表面后具有最大初动能，根据能量守恒，应是：221mv =h －W ，该方程为爱因斯坦光电效应方程，显然最大初动能和入射光子频率有关，但不是成正比；④ 光强越大，单位时间内入射光子数越多，因此在单位时间内从金属中逸出的光电子数越多，且成正比；玻尔在上述假设的基础上，利用经典电磁理论和牛顿力学，及计算出了氢的电子的各条可能轨道的半径和电子在各条轨道上运动时的能量（动能和势能）。
1 轨道半径公式：r n =n 2r 1，n=1，2，3，……r 1=×10－10m 代表第一条（即离核最近）可能轨道的半径。
n 是正整数，叫做量子数。
2 能级公式：E n =E 1/n 2，n=1，2，3……E 1=－，是电子在第一条轨道上运动时的能量。
2020高考物理复习：波粒二象性、原子结构与原子核 考点分析及解题方法总结
波粒二象性原子结构与原子核高考命题规律考点一波粒二象性光电效应命题角度1光电效应的理解高考真题体验·对方向1.(2018全国Ⅱ·17)用波长为300 nm的光照射锌板,电子逸出锌板表面的最大初动能为1.28×10-19 J,已知普朗克常量为6.63×10-34 J·s,真空中的光速为3.00×108 m·s-1,能使锌产生光电效应的单色光的最低频率约为()A.1×1014 HzB.8×1014 HzC.2×1015 HzD.8×1015 Hz答案B解析对逸出电子,根据光电方程有,hν=E k+W,ν=,W=hν0,其中,E k=1.28×10-19 J,λ=300 nm=3×10-7 m,得ν0≈8×1014 Hz,选项B正确.2.(多选)(2017全国Ⅲ·19)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U a和U b、光电子的最大初动能分别为E k a和E k b.h为普朗克常量.下列说法正确的是()A.若νa>νb,则一定有U a<U bB.若νa>νb,则一定有E k a>E k bC.若U a<U b,则一定有E k a<E k bD.若νa>νb,则一定有hνa-E k a>hνb-E k b答案BC解析根据光电效应方程E k=hν-W和光电子的最大初动能与遏止电压的关系-eU=0-E k,得eU=hν-W,A 错,B、C正确;若νa>νb,则一定有hνa-E k a=hνb-E k b=W,D错.光电效应问题的研究思路(1)(2)两条对应关系:光强大→光子数目多→发射光电子多→光电流大光子频率高→光子能量大→光电子的最大初动能大典题演练提能·刷高分1.(2019辽宁大连二模)用一束绿光和一束蓝光照射某种金属的表面,均发生了光电效应.下列说法正确的是()A.蓝光照射金属时,逸出的光电子最大初动能更大B.蓝光照射金属时,单位时间内逸出的光电子数更多C.增加光照强度,逸出的光电子最大初动能增大D.如果换用红光照射,一定能使该金属发生光电效应答案A解析因为蓝光频率更高,根据爱因斯坦光电效应方程:E k=hν-W0,知蓝光照射时光电子最大初动能更大,A正确;单位时间逸出的光电子数与光照强度有关,由于不知道光照强度,所以无法确定光电子数,B 错误;根据:E k=hν-W0,可知最大初动能与光照强度无关,C错误;因为红光的频率比绿光的还小,无法确定是否会发生光电效应,D错误.2.(2019北京东城二模)研究光电效应的实验规律的电路如图所示,加正向电压时,图中光电管的A极接电源正极,K极接电源负极时,加反向电压时,反之.当有光照射K极时,下列说法正确的是()A.K极中有无光电子射出与入射光频率无关B.光电子的最大初动能与入射光频率有关C.只有光电管加正向电压时,才会有光电流D.光电管加正向电压越大,光电流强度一定越大答案B解析K极中有无光电子射出与入射光频率有关,只有当入射光的频率大于K极金属的极限频率时才有光电子射出,选项A错误;根据光电效应的规律,光电子的最大初动能与入射光频率有关,选项B正确;光电管加反向电压时,只要反向电压小于遏止电压,就会有光电流产生,选项C错误;在未达到饱和光电流之前,光电管加正向电压越大,光电流强度一定越大,达到饱和光电流后,光电流的大小与正向电压无关,选项D错误.3.图甲所示为氢原子能级图,大量处于n=4激发态的氢原子向低能级跃迁时能辐射出多种不同频率的光,其中用从n=4能级向n=2能级跃迁时辐射的光照射图乙所示光电管的阴极K时,电路中有光电流产生,则()A.改用从n=4能级向n=1能级跃迁时辐射的光,一定能使阴极K发生光电效应B.改用从n=3能级向n=1能级跃迁时辐射的光,不能使阴极K发生光电效应C.改用从n=4能级向n=1能级跃迁时辐射的光照射,逸出光电子的最大初动能不变D.入射光的强度增大,逸出光电子的最大初动能也增大答案A解析在跃迁的过程中释放或吸收的光子能量等于两能级间的能级差,ΔE42=-0.85 eV-(-3.40) eV=2.55 eV=hν,此种光的频率大于金属的极限频率,故发生了光电效应.ΔE41=-0.85 eV-(-13.6) eV=12.75eV>ΔE42,光的频率一定大于金属的极限频率,故一定发生了光电效应,则A正确.ΔE31=-1.51 eV-(-13.6) eV=12.09 eV>ΔE41,也能让金属发生光电效应,则B错误;由光电效应方程E km=hν-W0,入射光的频率变大,飞出的光电子的最大初动能也变大,故C错误;由E km=hν-W0知光电子的最大初动能由入射光的频率和金属的逸出功决定,而与入射光的强度无关,则D错误.故选A.4.(多选)2017年度中国10项重大科学进展中,位列榜首的是实现千公里级量子纠缠和密钥分发,创新性地突破了多项国际领先的关键技术.下列与量子理论有关的说法正确的是()A.德布罗意首先提出了量子理论B.玻尔在研究氢原子结构时引入了量子理论C.爱因斯坦认为光子能量是量子化的,光子能量E=hνD.根据量子理论,增大光的照射强度光电子的最大初动能增加答案BC解析普朗克首先提出了量子理论,选项A错误;玻尔在研究氢原子结构时引入了量子理论,成功揭示了氢原子光谱,选项B正确;爱因斯坦认为光子能量是量子化的,光子能量E=hν,选项C正确;根据爱因斯坦光电效应理论,增大光的频率光电子的最大初动能增加,选项D错误.故选BC.命题角度2(储备)光电效应方程和光电效应图象【典题】如图甲所示为研究光电效应中入射光的频率、强弱与光电子发射情况的实验电路,阴极K 受到光照时可以发射光电子,电源正负极可以对调.实验中得到如图乙所示的实验规律,下列表述错误的是()A.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B.在光的频率不变的情况下,入射光越强饱和电流越大C.一定频率的光照射光电管,不论光的强弱如何,遏止电压不变D.蓝光的遏止电压大于黄光的遏止电压是因为蓝光强度大于黄光强度答案D解析在光照条件不变的情况下,随着所加电压的增大,则从K极发射出的电子射到阳极的电子越来越多,则光电流趋于一个饱和值,选项A正确;在光的频率不变的情况下,入射光越强,则单位时间射出的光电子数越多,则饱和电流越大,选项B正确;一定频率的光照射光电管,不论光的强弱如何,根据光电效应的规律可知射出的光电子的最大初动能不变,则遏止电压不变,选项C正确;因为蓝光的频率大于黄光的频率,逸出的光电子最大初动能蓝光的大于黄光的,则蓝光的遏止电压大于黄光的遏止电压,故选项D错误.故选D.1.明确三个关系(1)爱因斯坦光电效应方程E k=hν-W0.(2)光电子的最大初动能E k可以利用光电管用实验的方法测得,即E k=eU c,其中U c是遏止电压.(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=hνc2.分清四类图象图线形状典题演练提能·刷高分1.(多选)如图甲所示,在光电效应实验中,某同学用相同频率的单色光,分别照射阴极材料为锌和铜的两个不同的光电管,结果都能发生光电效应.图乙为其中一个光电管的遏止电压U c随入射光频率ν变化的函数关系图象.对于这两个光电管,下列判断正确的是()A.因为材料不同逸出功不同,所以遏止电压U c不同B.光电子的最大初动能不同C.因为光强不确定,所以单位时间逸出的光电子数可能相同,饱和光电流也可能相同D.两个光电管的U c-ν图象的斜率可能不同答案ABC解析根据光电效应方程E km=hν-W0和eU c=E km得出,相同频率,不同逸出功,则遏止电压不同,A正确;根据光电效应方程E km=hν-W0得,相同的频率,不同的逸出功,则光电子的最大初动能也不同,B正确;虽然光的频率相同,但光强不确定,所以单位时间逸出的光电子数可能相同,而饱和光电流不一定相同,C正确;因为U c=知图线的斜率为,即只与h和e有关,为常数,一定相同,D错误.故选ABC.2.(2019云南二模)某金属发生光电效应,光电子的最大初动能E k与入射光频率ν之间的关系如图所示.已知h为普朗克常量,e为电子电荷量的绝对值,结合图象所给信息,下列说法正确的是()A.入射光的频率小于ν0也可能发生光电效应现象B.该金属的逸出功随入射光频率的增大而增大C.若用频率是2ν0的光照射该金属,则遏止电压为D.遏止电压与入射光的频率无关答案C解析由图象可知金属的极限频率为ν0,入射光的频率必须要大于ν0才能发生光电效应现象,选项A错误;金属的逸出功与入射光的频率无关,选项B错误;若用频率是2ν0的光照射该金属,则光电子的最大初动能为E km=2hν0-hν0=hν0=Ue,则遏止电压为U=,选项C正确;遏止电压与入射光的频率有关,入射光的频率越大,则最大初动能越大,遏制电压越大,选项D错误.3.如图所示,为研究光电效应的装置和图象.下列关于甲、乙、丙各图的描述,正确的是()甲乙丙A.甲图中,弧光灯照射锌板,验电器的锡箔张开,说明锌板带负电B.乙图中,可以研究单位时间发射的光电子数与照射光的强度有关C.丙图中,强黄光和弱黄光曲线交于U轴同一点,说明光电子最大初动能与光的强度无关D.丙图中,黄光和紫光曲线交于U轴不同点,说明不同金属发生光电效应的极限频率不同答案C解析甲图中,弧光灯照射锌板,会有光电子从锌板中飞出,验电器的锡箔张开,锌板带正电,选项A错误;乙图中,光电管两端加的是反向电压,所以不可以研究单位时间发射的光电子数与照射光的强度有关,选项B错误;丙图中,强黄光和弱黄光曲线交于U轴同一点,说明光电子最大初动能与光的强度无关,选项C正确;丙图中,黄光和紫光曲线交于U轴不同点,说明用不同频率的光照射相同的金属产生光电子的最大初动能不同,选项D错误.故选C.考点二原子结构命题角度原子结构高考真题体验·对方向(2019全国Ⅰ·14)氢原子能级示意图如图所示.光子能量在1.63 eV~3.10 eV的光为可见光.要使处于基态(n=1)的氢原子被激发后可辐射出可见光光子,最少应给氢原子提供的能量为()A.12.09 eVB.10.20 eVC.1.89 eVD.1.51 eV答案A解析氢原子从能级2向能级1跃迁时,辐射的光子能量为10.2 eV,不是可见光.氢原子从能级3向能级2跃迁时,辐射的光子能量为1.89 eV,是可见光,所以只要把氢原子跃迁到能级3就可以辐射可见光.氢原子从能级1向能级3跃迁时,吸收的光子能量为12.09 eV,A正确,B、C、D错误.处理原子跃迁问题的五点技巧(1)若是在光子的激发下引起原子跃迁,则要求光子的能量必须等于原子的某两个能级差:原子从低能级向高能级跃迁:吸收一定能量的光子,当一个光子的能量满足hν=E末-E初时,才能被某一个原子吸收,使原子从低能级E初向高能级E末跃迁,而当光子能量hν大于或小于(E末-E初)时都不能被原子吸收.(2)若是在电子的碰撞下引起的跃迁,则要求电子的能量必须大于或等于原子的某两个能级差:原子还可吸收外来实物粒子(例如自由电子)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的能量差值(E=E m-E n),均可使原子发生能级跃迁.(3)注意:当光子能量大于或等于13.6 eV时,也可以被氢原子吸收,使氢原子电离;当氢原子吸收的光子能量大于13.6 eV,氢原子电离后,电子具有一定的初动能.(4)一群原子的核外电子向基态跃迁时发射光子的种类N=-.(5)取无穷远处为零电势参考面,故各能级的能量值均为负值.典题演练提能·刷高分1.许多科学家为物理学的进步做出重大贡献.下列说法符合事实的是()A.卢瑟福α粒子散射实验中,α粒子与金原子核多次碰撞导致大角度偏转B.根据玻尔理论,原子从激发态向基态跃迁时将释放出核能C.布拉凯特利用云室照片发现,α粒子击中氮原子形成复核,复核不稳定,会放出一个质子D.爱因斯坦的光子说认为,只要增加光照时间,使电子多吸收几个光子,所有电子最终都能跃出金属表面成为光电子答案C解析发生α粒子散射现象,主要是由于α粒子和原子核发生碰撞的结果,产生大角度偏转的α粒子是穿过原子时离原子核近的α粒子,故A错误;根据玻尔理论,原子从激发态向基态跃迁时将释放不同频率的光子,辐射能量,选项B错误;布拉凯特利用云室照片发现,α粒子击中氮原子形成复核,复核不稳定,会放出一个质子,变成氧核,选项C正确;爱因斯坦的光子说认为,只要增加光的频率才能使电子跃出金属表面;不增大频率,即使增加光照时间,也不能使电子跃出金属表面成为光电子,选项D错误.故选C.2.(2019天津南开二模)已知氦离子(He+)的能级图如图所示,根据能级跃迁理论可知()A.氦离子(He+)从n=4能级跃迁到n=3能级比从n=3能级跃迁到n=2能级辐射出光子的频率低B.大量处在n=3能级的氦离子(He+)向低能级跃迁,只能发出2种不同频率的光子C.氦离子(He+)处于n=1能级时,能吸收45 eV的能量跃迁到n=2能级D.氦离子(He+)从n=4能级跃迁到n=3能级,需要吸收能量答案A解析氦离子的跃迁过程类似于氢原子,从高能级到低能级跃迁过程中要以光子的形式放出能量,而从低能级态向高能级跃迁的过程中吸收能量,且吸收的能量满足能级的差值,即ΔE=E M-E N,故CD错;大量的氦离子从高能级向低能级跃迁的过程中,辐射的光子种类满足组合规律即,故B错.3.(2019山东聊城二模)氢原子的能级图如图所示,下列说法正确的是()A.氢原子从低能级向高能级跃迁时静电力做正功B.处于n=2能级的氢原子可以吸收能量为2 eV的光子C.一个氢原子从n=4能级向基态跃迁时,可发出6种不同频率的光子D.处于n=1能级的氢原子可以吸收能量为14 eV的光子答案D解析氢原子从低能级向高能级跃迁时,电子绕核运动的半径增大,库仑引力(静电力)做负功.故A项错误;据图知E2=-3.4 eV,E2+2 eV=-3.4 eV+2 eV=-1.4 eV;由图知,氢原子没有能量等于-1.4 eV的能级;跃迁时,氢原子吸收光子的能量需等于两个能级的能量差;所以处于n=2能级的氢原子不可以吸收能量为2 eV的光子.故B项错误;一群氢原子从n=4能级向基态跃迁时,可发出光子的种数为=6;一个氢原子从n=4能级向基态跃迁时,最多可发出3种不同频率的光子.故C项错误;据图知E1=-13.6eV,E1+14 eV=-13.6 eV+14 eV=0.4 eV>0;处于n=1能级的氢原子可以吸收能量为14 eV的光子,从而使氢原子发生电离.故D项正确.4.(多选)已知氢原子的基态能量为E1,n=2、3能级所对应的能量分别为E2和E3,大量处于第3能级的氢原子向低能级跃迁放出若干频率的光子,依据玻尔理论,下列说法正确的是()A.产生的光子的最大频率为-B.当氢原子从能级n=2跃迁到n=1时,对应的电子的轨道半径变小,能量也变小C.若氢原子从能级n=2跃迁到n=1时放出的光子恰好能使某金属发生光电效应,则当氢原子从能级n=3跃迁到n=1时放出的光子照到该金属表面时,逸出的光电子的最大初动能为E3-E2D.若要使处于能级n=3的氢原子电离,可以采用两种方法:一是用能量为-E3的电子撞击氢原子,二是用能量为-E3的光子照射氢原子答案BC解析大量处于能级n=3的氢原子向低能级跃迁能产生3种不同频率的光子,产生光子的最大频率为-;当氢原子从能级n=2跃迁到n=1时,能量减小,电子离原子核更近,电子轨道半径变小;若氢原子从能级n=2跃迁到n=1时放出的光子恰好能使某金属发生光电效应,由光电效应方程可知,该金属的逸出功恰好等于E2-E1,则当氢原子从能级n=3跃迁到n=1时放出的光子照射该金属时,逸出光电子的最大初动能为E3-E1-(E2-E1)=E3-E2;电子是有质量的,撞击氢原子时发生弹性碰撞,由于电子和氢原子质量不同,故电子不能把-E3的能量完全传递给氢原子,因此不能使氢原子电离,而光子的能量可以完全被氢原子吸收.综上所述,B、C正确.5.在氢原子光谱中,原子从较高能级跃迁到n=3能级发出的谱线属于帕邢系.若一群氢原子自发跃迁时发出的谱线中只有两条属于帕邢系,则这群氢原子自发跃迁时最多发出不同频率的谱线的条数为()A.3B.6C.10D.15答案C解析氢原子光谱中只有两条帕邢系,即是从n=5、n=4轨道跃迁到n=3轨道,故原子的较高能级应该是在n=5的能级上.然后从n=5向n=4,n=3,n=2,n=1跃迁,从n=4向n=3,n=2,n=1,从n=3向n=2,n=1,从n=2向n=1跃迁,故这群氢原子自发跃迁时最多能发出=10条不同频率的谱线.故选C.6.氢原子能级图如图所示,当氢原子从n=3的能级跃迁到n=2的能级时,辐射光的波长为656 nm,下列判断正确的是()A.氢原子从n=2跃迁到n=1的能级时,辐射光的波长大于656 nmB.当氢原子从n=4的能级跃迁到n=2的能级时,辐射出的光子不能使逸出功为2.25 eV的钾发生光电效应C.一个处于n=4能级上的氢原子向低能级跃迁时最多产生6种谱线D.用能量为1.0 eV的光子照射处于n=4能级上的氢原子,可以使氢原子电离答案D解析氢原子从n=2跃迁到n=1的能级时,辐射光的能量大于氢原子从n=3跃迁到n=2能级时辐射光的能量,根据E=可知,辐射光的波长一定小于656 nm.故A错误;从n=4能级跃迁到n=2能级时辐射出的光子能量为2.55 eV,大于金属的逸出功,能使钾发生光电效应,故B错误;一个处于n=4能级上的氢原子向低能级跃迁时最多产生3种谱线,故C错误;当处于n=4的氢原子吸收的能量大于或等于0.85 eV时,将会被电离,故D正确.故选D.考点三原子核及核能命题角度原子核核反应方程高考真题体验·对方向1.(2019全国Ⅱ·15)太阳内部核反应的主要模式之一是质子-质子循环,循环的结果可表示为→He+e+2ν已知H和He的质量分别为m p=1.007 8 u和mα=4.002 6 u,1 u=931 MeV/c2,c为光速.在4个H转变成1个He的过程中,释放的能量约为()A.8 MeVB.16 MeVC.26 MeVD.52 MeV答案C解析本题考查质能方程和核反应的理解.忽略正电子质量,根据质能方程ΔE=Δmc2,而Δm=4m p-mα=4×1.007 8 u-4.002 6 u=0.028 6 u,又因1 u=931 MeV/c2,所以ΔE=0.028 6×931 MeV=26.626 6 MeV,C正确,A、B、D错误.2.(2018全国Ⅲ·14)1934年,约里奥-居里夫妇用α粒子轰击铝核Al,产生了第一个人工放射性核素X:Al→n+X.X的原子序数和质量数分别为()A.15和28B.15和30C.16和30D.17和31答案B解析已知α粒子的质量数是4,核电荷数为2,中子的质量数为1,不带电,原核反应方程可以写为He+Al→n+X,根据核电荷数守恒,可知X的核电荷数即原子序数为15,根据质量数守恒,可知X 的质量数为30,选项B正确.3.(2017全国Ⅰ·17)大科学工程“人造太阳”主要是将氘核聚变反应释放的能量用来发电.氘核聚变反应方程是:→He n,已知H的质量为2.013 6 u He的质量为3.015 0 u, n的质量为1.0087 u,1 u=931 MeV/c2.氘核聚变反应中释放的核能约为()A.3.7 MeVB.3.3 MeVC.2.7 MeVD.0.93 MeV答案B解析由方程→He n得,质量亏损为Δm=2×2.013 6 u-3.015 0 u-1.008 7 u=0.003 5 u,由ΔE=Δmc2得,ΔE=0.003 5×931 MeV≈3.3 MeV,故选B.4.(2017全国Ⅱ·15)一静止的铀核放出一个α粒子衰变成钍核,衰变方程为→Th He.下列说法正确的是()A.衰变后钍核的动能等于α粒子的动能B.衰变后钍核的动量大小等于α粒子的动量大小C.铀核的半衰期等于其放出一个α粒子所经历的时间D.衰变后α粒子与钍核的质量之和等于衰变前铀核的质量答案B解析静止的铀核发生衰变,衰变过程中动量守恒,所以衰变后α粒子的动量和钍核的动量大小相等、方向相反,故选项B正确;由于m钍>mα,根据E k=可知,钍核的动能小于α粒子的动能,故选项A错误;半衰期是指放射性元素的原子核有半数发生衰变所需要的时间,并不是放出一个α粒子所经历的时间,故选项C错误;铀核发生α衰变过程中有质量亏损,衰变后α粒子与钍核的质量和小于衰变前铀核的质量,故选项D错误.1.核反应的规律要记住(1)核反应过程一般都是不可逆的,所以核反应方程只能用单向箭头表示反应方向,而不能用等号连接.(2)核反应的生成物一定要以实验为基础,不能只依据两个守恒规律杜撰出生成物来写核反应方程.(3)核反应过程中遵守质量数和电荷数守恒.核反应过程遵循质量数守恒而不是质量守恒,核反应前后的总质量一般会发生变化(质量亏损)且释放出核能.(4)无论哪种核反应方程,都必须遵循质量数、电荷数守恒.(5)α衰变的生成物是两种电荷数不同的“带电粒子”,反应前后系统动量守恒,因此反应后的两产物向相反方向运动,在匀强磁场中,受洛伦兹力作用各自做匀速圆周运动,且两轨迹圆相外切,应用洛伦兹力计算公式和向心力公式即可求解运动周期,根据电流的定义式可求解电流大小.2.核能的计算方法①利用爱因斯坦的质能方程计算核能:利用爱因斯坦的质能方程计算核能,关键是求出质量亏损,而求质量亏损主要是利用其核反应方程式,再利用质量与能量相当的关系求出核能.②利用阿伏加德罗常数计算核能:求宏观物体原子核发生核反应过程中所释放的核能,一般利用核反应方程及其比例关系和阿伏加德罗常数.③由动量守恒和能量守恒计算核能:由动量守恒定律和能量守恒定律来求.典题演练提能·刷高分1.在能源需求剧增的现代社会,核能作为一种新能源被各国竞相开发利用,核原料中的钚(Pu)是一种具有放射性的超铀元素,钚的一种同位素Pu的半衰期为24 100年,其衰变方程为Pu→X He+γ,下列有关说法中正确的是()A.X原子核中含有92个中子B Pu衰变放出的γ射线具有很强的电离能力C.20克的Pu经过48 200年后,还有5克未衰变D Pu核衰变前的质量等于衰变后X、He核的质量之和答案C解析根据电荷数守恒和质量数守恒得,X的电荷数为92,质量数为235,则中子数为235-92=143,A错误;衰变发出的γ射线是频率很大的电磁波,具有很强的穿透能力,不带电,B错误;根据m=m0,可得还剩余m=20×2=5 g,C正确;在衰变的过程中,有质量亏损,根据质能方程知,有能量放出,衰变过程总质量减少,D错误.2.(2019广东揭阳二模)轻核聚变中的一个反应方程是→He+x.若已知H的质量为m1H的质量为m2He的质量为m3,x的质量为m4,则下列说法中正确的是()A.H和H在常温下就能够发生聚变B.x是质子C.这个反应释放的核能为ΔE=(m1+m2-m3-m4)c2D.我国一部分核电站就是利用轻核的聚变释放的能量来发电的答案C解析H和H在常温下不能发生聚变,只有在高温下才能发生聚变,故A错误;根据质量数守恒和电荷数守恒得到,x的质量数为1,电荷数为0,则x是中子,故B错误;该方程的质量亏损为Δm=m1+m2-m3-m4,ΔE=Δmc2=(m1+m2-m3-m4)c2,故C正确;我国现阶段的核电站都是利用重核的裂变释放的能量来发电的,故D错误.3.(2019江西南昌二模)太阳因核聚变释放出巨大的能量,其质量不断减少.太阳光从太阳射到月球表面的时间约500 s,月球表面每平方米每秒钟接收到太阳辐射的能量约为1.4×103 J,根据爱因斯坦质能方程,太阳每秒钟减少的质量最接近()A.4×109 kgB.4×1012 kgC.4×1018 kgD.4×1024 kg答案A。
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2020届高考物理一轮复习重要题型名师精讲之原子物理第二
章波粒二象性
1．某种金属在一束黄光照耀下才有电子逸出，假设要增大电子的最大初动能，增强黄光强度或延长黄光的照耀时刻能够吗？改用蓝光照耀依旧红光照耀？
解析：因光电子的最大初动能随入射光频率的增大而增大，与入射光的强度及照耀时刻的长短无关．因蓝光的频率高于黄光的频率，而红光的频率低于黄光的频率，故改用蓝光照耀可增大电子的最大初动能． 答案：不能够 蓝光照耀
2．金属铯的逸出功为1.9 eV ，在光电效应实验中，要使铯表面发出的光电子的最大初动能为1.0 eV ，求入射光的波长应为多少？
解析：据光电效应方程E km ＝hν－W 0可得入射光的频率为ν＝E km ＋W 0h
由c ＝νλ可得入射光的波长为λ＝c ν＝hc E km ＋W 0＝6.63×10－34×3×108(1.0＋1.9)×1.6×10
－19 m ＝4.3×10－7 m. 答案：4.3×10－7 m
3．某金属表面同意波长为λ和2λ的单色光照耀时，开释出光电子的最大初动能分不为30 eV 和10 eV ，求能使此种金属表面产生光电效应的入射光的极限波长为多少？
解析：假设此种金属的逸出功为W 0，极限波长为λ0.
由爱因斯坦光电效应方程得：h c λ－W 0＝E km 1，h c 2λ－W 0＝E km 2，h c λ0
＝W 0， 可得：λ0＝1.24×10－7 m.
答案：1.24×10－7 m
4．紫光在真空中的波长为4.5×10－7 m ，咨询：
(1)紫光光子的能量是多少？
(2)用它照耀极限频率为ν0＝4.62×1014 Hz 的金属钾能否产生光电效应？
(3)假设能产生，那么光电子的最大初动能为多少？(h ＝6.63×10
－34 J·s) 解析：(1)E ＝hν＝h c λ＝4.42×10－19 J
(2)ν＝c λ＝6.67×1014 Hz ，因为ν>ν0，因此能产生光电效应．
(3)E km ＝hν－W 0＝h (ν－ν0)＝1.36×10－19 J.
答案：(1)4.42×10－19 J (2)能 (3)1.36×10－19 J
5．
图2－2
如图2－2，当电键S断开时，用光子能量为2.5 eV的一束光照耀阴极P，发觉电流表读数不为零．合上电键，调剂滑动变阻器，发觉当电压表读数小于0.60 V时，电流表读数仍不为零；当电压表读数大于或等于0.60 V时，电流表读数为零．
(1)求现在光电子的最大初动能的大小．
(2)求该阴极材料的逸出功．
解析：设用光子能量为2.5 eV的光照耀时，光电子的最大初动能为E km，阴极材料逸出功为W0，
当反向电压达到U＝0.60 V以后，具有最大初动能的光电子也达不到阳极，因此eU＝E km
由光电效应方程：E km＝hν－W0
由以上二式：E km＝0.6 eV，W0＝1.9 eV.
因此现在最大初动能为0.6 eV，该材料的逸出功为1.9 eV.
答案：0.6 eV 1.9 eV。