高考物理总复习专题十二第1讲光电效应原子结构配套课件

C．若改用紫光照射，则逸出光电子的最大初动能增加
D．若改用紫光照射，则单位时间内逸出的光电子数目一 定增加
答案：C
热点 2 氢原子的能级跃迁
【例 2】(2011 年全国卷)已知氢原子的基态能量为 E1，激 发态能量 En＝En21，其中 n＝2,3，….用 h 表示普朗克常量，c 表
示真空中的光速．能使氢原子从第一激发态电离的光子的最大
第1讲 光电效应 原子结构
考点 1 光电效应 1．光电效应：
图 12-1-1 在光的照射下物体发射电子的现象叫光电效应．发射出来 的电子叫____光__电__子．
2．光电效应的规律
(1)任何一种金属都有一个极限频率 ν0，入射光的频率 ν>ν0，
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，随入射光频 率的增大而增大．
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热点考向
1.高考对本专题的考查主要 是从对基本概念的理解、辨 别方面进行；题型以选择题 为主，在近几年高考中几乎 每年都考． 2．重点考查的有能级与光 谱、核反应方程及规律、质 能方程及核能、相关物理 史、光子论等内容；还有与 磁场中带电粒子的运动、动 量守恒、能量的转化与守恒 等知识综合考查的问题.
态称为定态．
(2)“跃迁假设”：电子在两个不同定态间发生跃迁时，却
要辐射(或吸收)光子，其频率由两个定态的能量差值决定h ＝
ν
E2－E1.
(3)“轨道量子化假设”： 原子的不同能量状态跟电子沿
不同半径绕核运动相对应．轨道半径也是不连续的．
2．氢原子能级
氢原子的能级公式为 En＝En21(E1＝－13.6 eV)对应的轨道半 径关系式为 rn＝n2r1，其中 n 叫量子数，只能取正整数．n＝1 的状态称为基态，n＞1 时为激发态；量子数 n 越大，动能越小，
热点 3 氢原子的能级
【例 3】已知氢原子基态的电子轨道半径为 r1＝0.528× 10－10 m，量子数为 n 的能级值为 En＝－1n32.6 eV.
(1)有一群氢原子处于量子数 n＝3 的激发态．画一能级跃
迁图，在图 12-1-6 上用箭头标明这些氢原子能发出哪几条光谱 线．
(2)计算这几条光谱线中波长最短的一条的波长．(静电力常
(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
s.
(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．
3．爱因斯坦的光子说：光的能量不是连续的，而是一份一
份的，每一份叫做一个光子，光子的能量 E 跟光的频率 ν 成正 比：E＝hν(h 是普朗克常量)．
4．爱因斯坦光电效应方程 (1)最大初动能和逸出功． 金属表面的电子吸收光子后，克服金属原子核的引力做功． 直接从金属表面逸出的电子所具有的最大动能称为最大初动 能，克服金属原子核的引力逃逸出成为光电子所做的功的最小 值叫逸出功．
量 k＝9.0×109 N·m2/C2，电子电量 e＝－1.6×10－19 C，普朗克 常量 h＝6.63×10－34 J·s，真空中光速 c＝3.0×108 m/s)
图 12-1-6
图 12-1-7
易错提醒：(1)能级跃迁是从高能级向低能级跃迁，有从 n ＝3→n＝2，n＝3→n＝1，n＝2→n＝1 三种．(2)能级差最大的
电势能越大，总能量越大． 3．光子的吸收与发射
原子从一种定态(能量为 E初)跃迁到另一种定态(能量为E终)，
它辐射或吸收一定频率的光子，光子的能量由这两种定态的能
级差决定：即 hν＝E 初－E 若 终． E 初＞E 终，则辐射光子；若 E 初
＜E终，则吸收光子．
4．氢原子能级图：如图 12-1-3 所示． 图 12-1-3
子的能级如图 12-1-4 所示，一群处在 n＝3 能级的氢原子向低
能级跃迁时，能够从金属钾的表面打出光电子的光波共有
(
)
A．一种
B．两种
图 12-1-4 C．三种
D．四种
解析：氢原子从激发态 n＝3 向低能级跃迁可能发出3 种光
子，其中3→1 和 2→1 所发出的光子能量高于 2.22 eV，选项 B 正确．
解析：光电流的大小只与到达阳极的光电子个数有关，A
错．由 hv＝W0＋Ek 和 Uq＝Ek 知，选项 C、D 正确．
答案：CD
【触类旁通】
1．一束绿光照射某金属发生了光电效应，对此度，则单位时间内逸出的光电子
数目不变
B．若增加绿光的照射强度，则逸出的光电子最大初动能 增加
专题十二 近代物理初步
考点内容
1.氢原子光谱 2.氢原子的能级结构、能级公式 3.原子核的组成、放射性、原子 核的衰变、半衰期
4.放射性同位素 5.核力、核反应方程 6.结合能、质量亏损 7.裂变反应和聚变反应、裂变反 应堆
8.射线的危害和防护 9.光电效应 10.爱因斯坦光电效应方程
要求 Ⅰ Ⅰ
有的甚至被弹回，偏转角几乎达 的正电荷和几乎全部的质量
到 180°
都集中在一个很小的范围内
(3)原子核式结构模型． ①在原子的中心有一个很小的核，叫__________． 原子核
②原子的全部正电荷和几乎全部的质量都集中在原子核
里．
③带负电的电子在核外空间里绕着核旋转．
(4)原子核大小：从α粒子散射实验的数据估算出原子核的 半径约为 10－15～10－14 m；原子的半径约为 10－10 m.
)
A．绝大多数α粒子经过重金属箔后，发生了角度很大的偏
转
B．α粒子在接近原子核的过程中，动能减少，电势能减少
C．α粒子在离开原子核的过程中，动能增大，电势能增大
D．对α粒子散射实验的数据进行分析，可以估算出原子核 的大小
答案：D
考点 3 玻尔原子模型
1．玻尔原子模型 三条假设：
(1)“定态假设”：原子处于一系列不连续的能量状态中， 电子做变速运动，并不向外辐射电磁波，这样的相对稳定的状
两能级间跃迁产生的光谱线频率最大，波长最短．
正确解析：(1)当氢原子从量子数 n＝3 的能级跃迁到较低
能级时，可能得到 3 条光谱线．如图 12-1-7 所示．
(2)与波长最短的一条光谱线对应的能级差为 E3－E1. λ＝E3－hcE1 ＝[－1.561.6－3×－1103－.364×]×3×1.61×08 10－19 m ＝1.03×10－7 m.
波长为(
)
A．－43hEc1
C．－4Eh1c
B．－2Eh1c D．－9Eh1c
审题突破：依题意可知第一激发态能量为 E2＝E221，要将其 电离，需要的能量至少为 ΔE＝0－E2＝hν，根据波长、频率与 波速的关系 c＝λν，由两式即可得到正确答案．
解析：第一激发态能量为 E2＝E221，要将其电离，需要的能 量至少为 ΔE＝0－E2＝hν，根据波长、频率与波速的关系 c＝λν， 由两式得所需光子的最大波长为－4Eh1c.
【触类旁通】
3．处于激发态的氢原子从 n＝4 跃迁到 n＝3 时，辐射的光
子波长为λ1，从 n＝3 跃迁到 n＝2 时，辐射的光子波长为λ2，那
么从 n＝4 跃迁到 n＝2 时辐射的光子的波长为(
)
A.λ1λ＋1λ2λ2
B.λ1＋λ1 λ2
C.λ1＋λ2 λ2
D.λ1λ＋1λ2λ2
答案：A
【自主检测】
1．(2014 年广州一模)用某色光照射金属表面时，有光电子 从金属表面飞出，如果改用频率更大的光照射该金属表面，则
(
)
A．金属的逸出功增大
B．金属的逸出功减小
C．光电子的最大初动能增大
D．光电子的最大初动能不变
答案：C
考点 2 卢瑟福核式结构模型 1．汤姆生的“枣糕”模型 (1)1897 年______汤__姆__生发现电子，提出原子的“枣糕”模 型，揭开了人类研究原子结构的序幕． (2)“枣糕”模型：原子是一个球体，正电荷__________分 布在整个球内，电子像枣糕里的枣子那样镶嵌在原子里．
答案：C
方法技巧：由原子从第一激发态电离所需要的能量求出光
子的最小频率，即可求出光子的最大波长．
【触类旁通】
2．(2014 年广州一模)如图 12-1-5 所示是氢原子从 n＝3、4、
5、6 能级跃迁到 n＝2 能级时辐射的四条光谱线，其中频率最
大的是(
)
A．Hα 答案：D
B．Hβ
图 12-1-5 C．Hγ D．Hδ
5．一群氢原子处于量子数为 n 的激发态时，可能辐射的光 谱条数为：N＝nn2－1＝C2n.
原子自发跃迁只能从高能级向低能级跃迁，跃迁 过程放出的光子的能量等于能级差，可以释放多种频率的光子； 原子由低能级向高能级跃迁吸收能量，吸收的光子的能量等于 能级差，当光子的能量不等于能级差时不发生跃迁．
【自主检测】 3．(2011 年深圳一模)已知金属钾的逸出功为 2.22 eV.氢原
3．质子和中子统称______，原核子子核的电荷数等于其质子数， 原子核的_______质__量_数等于其质子数与中子数的和．具有相同 ___质__子___数的原子属于同一种元素；具有相同的质子数和不同 的中子数的原子互称__________同．位素
【自主检测】
2．关于α粒子散射实验，下列说法正确的是(
(2)光电效应方程：___E_k_＝__h_ν_－__W_0____，hν 极限 ＝W0(Ek 是光 电子的最大初动能；W0 是__________功，逸即出从金属表面直接
飞出的光电子克服原子核引力所做的功)． 发生光电效应时，每个电子只能吸收一个光子，
一个光子的能量只能给一个电子，当光子的能量大于逸出功时 才能使电子逸出，即只有光的频率大于金属的极限频率时才能 发生光电效应，光电子的最大初动能随入射光频率的增大而增 大，光电流强度随光照强度的增大而增大．