新高考物理通用版總復(fù)習(xí)一輪課件專題十二第1講光電效應(yīng)原子結(jié)構(gòu)

專題十二近代物理初步(續(xù)表)第1講光電效應(yīng)原子結(jié)構(gòu)一、光電效應(yīng)1.光電效應(yīng).

圖12-1-1如圖12-1-1所示，在光的照射下物體發(fā)射電子的現(xiàn)象叫光電效應(yīng)，發(fā)射出來(lái)的電子叫________.光電子2.光電效應(yīng)的規(guī)律.ν0無(wú)瞬時(shí)越大

說(shuō)明：(1)遏止電壓：使________減小到零的反向電壓Uc. (2)截止頻率：能使某種金屬發(fā)生光電效應(yīng)的______頻率叫做該種金屬的截止頻率(又叫極限頻率).不同的金屬對(duì)應(yīng)著不同的極限頻率.光電流最小

3.愛(ài)因斯坦的光子說(shuō)：光的能量__________連續(xù)的，而是一份一份的，每一份叫做一個(gè)光子，光子的能量E跟光的頻率ν成正比：E＝________(h是普朗克常量).不是hν

4.愛(ài)因斯坦光電效應(yīng)方程. (1)最大初動(dòng)能和逸出功.

金屬表面的電子吸收光子后，克服金屬原子核的引力做功.直接從金屬表面逸出的電子所具有的最大動(dòng)能稱為最大初動(dòng)能，克服金屬原子核的引力逃逸出而成為光電子所做的功的最小值叫________.逸出功Ek＝hν－W0

(2)光電效應(yīng)方程：________________，hν極限

＝W0.(Ek

是光電子的最大初動(dòng)能；W0

是逸出功，即從金屬表面直接飛出的光電子克服原子核的引力所做的功).二、盧瑟福核式結(jié)構(gòu)模型1.J.J.湯姆孫的“棗糕”模型.J.J.湯姆孫(1)1897年__________發(fā)現(xiàn)電子，提出原子的“棗糕”模型，揭開了人類研究原子結(jié)構(gòu)的序幕.均勻

(2)“棗糕”模型：原子是一個(gè)球體，正電荷_________分布在整個(gè)球內(nèi)，電子像棗糕里的棗子那樣鑲嵌在原子里.2.盧瑟福的“核式結(jié)構(gòu)”模型.(1)α粒子散射實(shí)驗(yàn)裝置：如圖12-1-2所示.圖12-1-2(2)α粒子散射實(shí)驗(yàn)規(guī)律及盧瑟福對(duì)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的分析.絕大多數(shù)(3)原子核式結(jié)構(gòu)模型.原子核

①在原子的中心有一個(gè)很小的核，叫__________. ②原子的全部正電荷和幾乎全部的質(zhì)量都集中在原子核里. ③帶負(fù)電的電子在核外空間里繞著核旋轉(zhuǎn). (4)原子核的大?。簭摩亮Ｗ由⑸鋵?shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)估算出原子核的半徑約為10－15～10－14m；原子的半徑約為10－10m.

3.質(zhì)子和中子統(tǒng)稱______，原子核的電荷數(shù)等于其質(zhì)子數(shù)，原子核的__________數(shù)等于其質(zhì)子數(shù)與中子數(shù)的和.具有相同質(zhì)子數(shù)的原子屬于同一種元素；具有相同的質(zhì)子數(shù)和不同的中子數(shù)的原子互稱同位素.核子質(zhì)量三、玻爾原子模型1.三條假設(shè)不連續(xù)輻射Em－En不連續(xù)2.氫原子的能級(jí)、能級(jí)公式.(1)氫原子的能級(jí)圖(如圖12-1-3所示).圖12-1-3E1n2(2)氫原子的能級(jí)和軌道半徑.1①氫原子的能級(jí)公式：En＝________(n＝1,2,3，…)，其中E1為基態(tài)能量，其數(shù)值為E1＝________.－13.6eV②氫原子的半徑公式：rn＝n2r1(n＝1,2,3，…)，其中r1為基態(tài)半徑，又稱玻爾半徑，其數(shù)值為r1＝×10－10m.【基礎(chǔ)自測(cè)】1.判斷下列題目的正誤.(1)只要入射光的強(qiáng)度足夠強(qiáng)，就可以使金屬發(fā)生光電效應(yīng).(

)(2)要想在光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)中測(cè)到光電流，入射光子的能量必須大于金屬的逸出功.()(3)光電子的最大初動(dòng)能與入射光子的頻率成正比.()(4)按照玻爾理論，核外電子均勻分布在各個(gè)不連續(xù)的軌道上.(遷.(

)(5)只要入射光的能量大于能級(jí)差，核外電子就可以發(fā)生躍

)答案：(1)×(2)√(3)×(4)×(5)×2.(多選)用α粒子轟擊金箔，α粒子在接近金原子核時(shí)發(fā)生偏)轉(zhuǎn)的情況如圖12-1-4所示，則α粒子的路徑可能是(

圖12-1-4A.aC.cB.bD.a、b、c都是不可能的

解析：α粒子散射的原因是原子核對(duì)其有庫(kù)侖斥力的作用，離核越近，斥力越大，偏轉(zhuǎn)越明顯，當(dāng)正好擊中原子核時(shí)，由于α粒子質(zhì)量較小而反彈.故A、C正確.答案：AC3.如圖12-1-5所示為氫原子的能級(jí)圖，A、B、C分別表示)電子在三種不同能級(jí)躍遷時(shí)放出的光子，其中(

圖12-1-5A.頻率最高的是AC.頻率最低的是AB.波長(zhǎng)最長(zhǎng)的是CD.波長(zhǎng)最長(zhǎng)的是B

正確.

答案：B4.(多選)光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)的裝置如圖12-1-6所示，則下列說(shuō)法中正確的是()

圖12-1-6A.用紫外線照射鋅板，驗(yàn)電器指針會(huì)發(fā)生偏轉(zhuǎn)B.用紅色光照射鋅板，驗(yàn)電器指針會(huì)發(fā)生偏轉(zhuǎn)C.鋅板帶的是負(fù)電荷D.使驗(yàn)電器指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)的是正電荷

解析：紫外線的頻率大于鋅板的極限頻率，用紫外線照射，發(fā)生光電效應(yīng)，有電子從鋅板逸出，鋅板失去電子帶正電，所以使驗(yàn)電器指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)的是正電荷，紅色光的頻率小于鋅板的極限頻率，不能發(fā)生光電效應(yīng)，A、D正確.答案：AD熱點(diǎn)1光電效應(yīng)

[熱點(diǎn)歸納] 1.區(qū)分光電效應(yīng)中的四組概念. (1)光子與光電子：光子指光在空間傳播時(shí)的每一份能量，光子不帶電；光電子是金屬表面受到光照射時(shí)發(fā)射出來(lái)的電子，其本質(zhì)是電子. (2)光電子的動(dòng)能與光電子的最大初動(dòng)能：電子吸收光子能量后，一部分克服阻礙作用做功，剩余部分轉(zhuǎn)化為光電子的初動(dòng)能，只有直接從金屬表面飛出的光電子才具有最大初動(dòng)能.

(3)光電流和飽和光電流：金屬板飛出的光電子到達(dá)陽(yáng)極，回路中便產(chǎn)生光電流，隨著所加正向電壓的增大，光電流趨于一個(gè)飽和值，這個(gè)飽和值是飽和光電流，在一定的光照條件下，飽和光電流與所加電壓大小無(wú)關(guān).

(4)入射光強(qiáng)度與光子能量：入射光強(qiáng)度指單位時(shí)間內(nèi)照射到金屬表面單位面積上的總能量.光子能量為普朗克常量和電磁輻射頻率的乘積，E＝hν.2.對(duì)光電效應(yīng)規(guī)律的解釋(續(xù)表)3.光電管上加正向與反向電壓情況分析.圖12-1-7圖12-1-8(1)光電管加正向電壓情況.①P右移時(shí)，參與導(dǎo)電的光電子數(shù)增加；

②P移到某一位置時(shí)(電壓增大到一定程度，越來(lái)越接近飽和，是一個(gè)無(wú)限接近的值)，所有逸出的光電子恰好都參與了導(dǎo)電，光電流恰好達(dá)到最大值； ③P再右移時(shí)，光電流不再增大. (2)光電管加反向電壓情況.①P右移時(shí)，參與導(dǎo)電的光電子數(shù)減少；

②P移到某一位置時(shí)，所有逸出的光電子恰好都不參與導(dǎo)電，光電流恰好為0，此時(shí)光電管兩端加的電壓為遏止電壓；③P再右移時(shí)，光電流始終為0.考向1光電效應(yīng)現(xiàn)象【典題1】(多選)如圖12-1-9所示，用導(dǎo)線把驗(yàn)電器與鋅板)相連接，當(dāng)用紫外線照射鋅板時(shí)，發(fā)生的現(xiàn)象是(

圖12-1-9A.有光子從鋅板逸出C.驗(yàn)電器指針張開一個(gè)角度B.有光電子從鋅板逸出D.鋅板帶負(fù)電

解析：用紫外線照射鋅板是能夠發(fā)生光電效應(yīng)的，鋅板上的電子吸收紫外線的能量從鋅板表面逸出，稱之為光電子，A錯(cuò)誤，B正確；鋅板與驗(yàn)電器相連，帶有相同電性的電荷，鋅板失去電子應(yīng)該帶正電，且失去電子越多，帶正電的電荷量越多，驗(yàn)電器指針張角越大，C正確，D錯(cuò)誤.答案：BC

考向2光電效應(yīng)的規(guī)律

【典題2】(2020年山東泰安一模)如圖12-1-10所示為研究光電效應(yīng)現(xiàn)象的實(shí)驗(yàn)原理圖.已知光電管陰極材料的極限頻率為ν0，現(xiàn)用頻率為ν(ν＞ν0)的單色光照射光電管，發(fā)現(xiàn)滑動(dòng)變阻器的滑片P處于圖示位置時(shí)，靈敏電流計(jì)的示數(shù)為零，下列說(shuō)法正確的是()

A.靈敏電流計(jì)的示數(shù)為零，是因?yàn)闆](méi)有發(fā)生光電效應(yīng)

B.若不斷向左移動(dòng)滑片P，則靈敏電流計(jì)一定會(huì)有示數(shù)

C.若不斷向右移動(dòng)滑片P，則靈敏電流計(jì)一定會(huì)有示數(shù)

D.僅不斷增大入射光的光照強(qiáng)度，靈敏電流計(jì)一定會(huì)有示數(shù)圖12-1-10

解析：靈敏電流計(jì)的示數(shù)為零，是因?yàn)槿鐖D加在光電管兩端的反向電壓使得打出的光電子無(wú)法到達(dá)對(duì)陰極，從而沒(méi)有形成光電流，而不是沒(méi)有發(fā)生光電效應(yīng)，故A錯(cuò)誤；由題知，滑動(dòng)變阻器的滑片P處于圖示位置時(shí)，靈敏電流計(jì)的示數(shù)為零，故若不斷向左移動(dòng)滑片P，則使得加在光電管兩端的反向電壓增大，則光電子不能形成光電流，所以靈敏電流計(jì)一定不會(huì)有示數(shù)，故B錯(cuò)誤；若不斷向右移動(dòng)滑片P，則使得加在光電管兩端的反向電壓減小，則光電子一定能形成光電流，所以靈敏電流計(jì)一定會(huì)有示數(shù)，故C正確；僅不斷增大入射光的光照強(qiáng)度，對(duì)打出光電子的最大初動(dòng)能沒(méi)有影響，所以，靈敏電流計(jì)的示數(shù)仍為零，故D錯(cuò)誤.答案：C考向3光子說(shuō)熱點(diǎn)2光電效應(yīng)方程及圖象分析(續(xù)表)(續(xù)表)考向1光電效應(yīng)方程【典題4】(2018

年新課標(biāo)Ⅱ卷)用波長(zhǎng)為300nm的光照射鋅板，電子逸出鋅板表面的最大初動(dòng)能為×10－19J.已知普朗克常量為×10－34J·s，真空中的光速為×108m·s－1，能使鋅板產(chǎn)生光電效應(yīng)的單色光的最低頻率約為()A.1×1014

HzC.2×1015

Hz

B.8×1014

HzD.8×1015Hz解析：由光電效應(yīng)方程式得Ek＝hν－W0剛好發(fā)生光電效應(yīng)的臨界頻率為ν0則W0＝hν0，代入數(shù)據(jù)可得：ν0＝8×1014

Hz，B正確.答案：B

【遷移拓展】(2020年山東模擬)如圖12-1-11所示，有一束單色光入射到極限頻率為ν0的金屬板K上，具有最大初動(dòng)能的某出射電子，沿垂直于平行板電容器極板的方向，從左側(cè)極板上的小孔入射到兩極板間的勻強(qiáng)電場(chǎng)后，到達(dá)右側(cè)極板時(shí)速度剛好為零.已知電容器的電容為C，帶電量為Q，極板間距為d，普朗克常量為h，電子電量的絕對(duì)值為e，不計(jì)電子的重力.關(guān)于電容器右側(cè)極板的帶電情況和入射光的頻率ν，以下判斷正確的是()C.帶負(fù)電，ν0＋圖12-1-11A.帶正電，ν0＋QeChB.帶正電，ν0＋

QeChdQeChD.帶負(fù)電，ν0＋

QeChd

解析：電子在電容器里面做減速運(yùn)動(dòng)，所以受到向左的電場(chǎng)力的作用，所以場(chǎng)強(qiáng)方向向右，電容器右側(cè)極板的帶負(fù)電.一束單色光入射到極限頻率為ν0的金屬板K上，射出電子的最大初動(dòng)能為Ek，hν－W0＝Ek，hν0＝W0，電子在電容器中減速運(yùn)動(dòng)，由動(dòng)能定理得：－eU＝0－Ek，電容器兩極板間的電勢(shì)差為：答案：C考向2光電效應(yīng)圖象

【典題5】(2020

年山東泰安二模)愛(ài)因斯坦提出光電效應(yīng)理論獲得諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)已近100年.用金屬鈣做實(shí)驗(yàn)時(shí)，得到的光電子的最大初動(dòng)能Ekm

與入射光頻率ν的關(guān)系如圖12-1-12所示.用其他金屬做實(shí)驗(yàn)，得到的Ekm-ν圖線也為直線.表中列出了幾種金屬的截止頻率和逸出功，下列判斷正確的是()圖12-1-12A.如用金屬鎢做實(shí)驗(yàn)，得到的Ekm-ν圖線的斜率比圖中直線的斜率大B.如用金屬鎢做實(shí)驗(yàn)，得到的Ekm-ν圖線的斜率比圖中直線的斜率小C.如用金屬鈉做實(shí)驗(yàn)，得到的Ekm-ν圖線延長(zhǎng)線與縱軸交點(diǎn)的坐標(biāo)為(0，－Ek2)，則Ek2＞Ek1D.如用金屬鈉做實(shí)驗(yàn)，得到的Ekm-ν圖線延長(zhǎng)線與縱軸交點(diǎn)的坐標(biāo)為(0，－Ek2)，則Ek2＜Ek1

解析：根據(jù)愛(ài)因斯坦光電效應(yīng)方程hν－W0＝Ekm，整理得Ekm＝hν－W0，Ekm-ν圖線的斜率等于普朗克常數(shù)h，因此各種不同金屬的Ekm-ν圖線的斜率相同，故A、B錯(cuò)誤；Ekm-ν圖線延長(zhǎng)線與縱軸交點(diǎn)的坐標(biāo)絕對(duì)值等于逸出功，則Ek1＝3.20eV，Ek2＝2.29eV，因此Ek2<Ek1，故C錯(cuò)誤，D正確.答案：D

【遷移拓展】(2020年山東模擬)圖12-1-13甲為光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)的電路圖，利用不同頻率的光進(jìn)行光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)，測(cè)得光電管兩極間所加電壓U與光電流I的關(guān)系如圖乙中a、b、c、d四條曲線所示.用νa、νb、νc、νd表示四種光的頻率，下列判斷正確的是()甲乙圖12-1-13A.νb>νc>νd>νaB.νd>νb>νc>νaC.νd>νc>νb>νaD.νa>νc>νb>νd

解析：當(dāng)光電管兩極間所加電壓為遏止電壓時(shí)即光電子達(dá)到陽(yáng)極的動(dòng)能為0，由動(dòng)能定理得eUc＝Ekm，由愛(ài)因斯坦光電效應(yīng)方程有Ekm＝hν－W0，聯(lián)立得ν＝eUc＋W0

h，由題圖乙可知Ucb>Ucc>Ucd>Uca，則νb>νc>νd>νa，故A正確.

答案：A熱點(diǎn)3氫原子能級(jí)及能級(jí)躍遷[熱點(diǎn)歸納]1.兩類能級(jí)躍遷：(1)自發(fā)躍遷：高能級(jí)→低能級(jí)，釋放能量，發(fā)出光子.

(2)受激躍遷：低能級(jí)→高能級(jí)，吸收能量. ①光照(吸收光子)：光子的能量必須恰等于能級(jí)差hν＝ΔE. ②碰撞、加熱等：只要入射粒子能量大于或等于能級(jí)差即可，E外≥ΔE. ③大于電離能的光子被吸收，將原子電離.2.譜線條數(shù)的確定方法：(1)一個(gè)氫原子躍遷可能發(fā)出的光譜線條數(shù)最多為(n－1).(2)一群氫原子躍遷可能發(fā)出的光譜線條數(shù)的兩種求解方法：②利用能級(jí)圖求解：在氫原子能級(jí)圖中將氫原子躍遷的各種可能情況一一畫出，然后相加.(3)原子的電勢(shì)能的變化規(guī)律

①通過(guò)庫(kù)侖力做功判斷.當(dāng)軌道半徑增大時(shí)，庫(kù)侖引力做負(fù)功，原子的電勢(shì)能增大；反之，當(dāng)軌道半徑減小時(shí)，庫(kù)侖引力做正功，原子的電勢(shì)能減小.

②利用原子能量公式

En＝Ekn＋Epn判斷.當(dāng)軌道半徑增大時(shí)，原子能量增大，電子動(dòng)能減小，故原子的電勢(shì)能增大；反之，當(dāng)軌道半徑減小時(shí)，原子能量減小，電子動(dòng)能增大，故原子的電勢(shì)能減小.考向1氫原子躍遷過(guò)程中的特點(diǎn)【典題6】(2020

年北京卷)氫原子能級(jí)示意如圖12-1-14.)現(xiàn)有大量氫原子處于n＝3能級(jí)上，下列說(shuō)法正確的是(

圖12-1-14A.這些原子躍遷過(guò)程中最多可輻射出2種頻率的光子B.從n＝3能級(jí)躍遷到n＝1能級(jí)比躍遷到n＝2能級(jí)輻射的光子頻率低

C.從n＝3能級(jí)躍遷到n＝4能級(jí)需吸收0.66eV的能量

D.n＝3能級(jí)的氫原子電離至少需要吸收13.6eV的能量

解析：大量氫原子處于n＝3能級(jí)躍遷到n＝1最多可輻射n＝3能級(jí)躍遷到n＝1能級(jí)輻射的光子能量為hν1＝13.6eV－1.51eV，從n＝3能級(jí)躍遷到n＝2能級(jí)輻射的光子能量為hν2＝3.4eV－1.51eV，比較可知從n＝3能級(jí)躍遷到n＝1能級(jí)比躍遷到n＝2