2019版高考物理一轮复习第十二章近代物理初步第1讲光电效应原子结构氢原子光谱学案
近年届高考物理一轮复习第十二章近代物理第一节光电效应课后达标新人教版(2021年整理)
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第一节光电效应(建议用时：60分钟)一、单项选择题1．入射光照到某金属表面发生光电效应，若入射光的强度减弱，而频率保持不变，则下列说法中正确的是( ）A．从光照射到金属表面上到金属发射出光电子之间的时间间隔将明显增加B．逸出的光电子的最大初动能减小C．单位时间内从金属表面逸出的光电子数目将减少D．有可能不发生光电效应解析：选C。
光电效应瞬时(10－9 s）发生，与光强无关,A错误;光电子的最大初动能只与入射光的频率有关，入射光的频率越大，最大初动能越大，B错误;光电子数目多少与入射光的强度有关，光强减弱，单位时间内从金属表面逸出的光电子数目减少，C正确;能否发生光电效应，只取决于入射光的频率是否大于极限频率，与光强无关,D错误．2．（2018·太原质检)关于物质的波粒二象性，下列说法中不正确的是( ）A．不仅光子具有波粒二象性，一切运动的微粒都具有波粒二象性B．运动的微观粒子与光子一样，当它们通过一个小孔时，都没有特定的运动轨道C．波动性和粒子性,在宏观现象中是矛盾的、对立的，但在微观高速运动的现象中是统一的D．实物的运动有特定的轨道，所以实物不具有波粒二象性解析:选 D.光具有波粒二象性是微观世界具有的特殊规律，大量光子运动的规律表现出光的波动性，而单个光子的运动表现出光的粒子性．光的波长越长,波动性越明显，光的频率越高，粒子性越明显．而宏观物体的德布罗意波的波长太小，实际很难观察到波动性,不是不具有波粒二象性,D项错误．3．在光电效应的实验结果中，与光的波动理论不矛盾的是( )A．光电效应是瞬时发生的B．所有金属都存在极限频率C．光电流随着入射光增强而变大D．入射光频率越大,光电子最大初动能越大解析：选C.按照光的波动理论，电子吸收光子的能量需要时间，因此光电效应不可能瞬时发生，这与光电效应具有瞬时性矛盾；按照光的波动理论，只要有足够长的时间,电子会吸收足够的能量,克服原子的束缚成为光电子，因此所有金属均可以发生光电效应，这与光电效应有极限频率矛盾；按照光的波动理论,照射光越强，电子获得的能量越大，打出的光电子的最大初动能越大，这与光电效应中打出的光子的最大初动能与光强无关，而与照射光的频率有关矛盾;按照光的波动理论也可以得到光越强打出的光电子越多,光电流越大,因此C项正确．4．研究光电效应电路如图所示，用频率相同、强度不同的光分别照射密封真空管的钠极板(阴极K）,钠极板发射出的光电子被阳极A吸收，在电路中形成光电流．下列光电流I与A、K之间的电压U AK的关系图象中,正确的是( ）解析:选C。
2019届高考物理一轮教案：第12章-近代物理初步(含答案).doc
第十二章近代物理初步[全国卷5年考情分析](说明：2013～2016年，本章内容以选考题目出现)基础考点常考考点(2013～2017考情统计)命题概率常考角度氢原子光谱(Ⅰ)氢原子的能级结构、能级公式(Ⅰ)放射性同位素(Ⅰ)射线的危害和防护(Ⅰ)以上4个考点未曾独立命题光电效应(Ⅰ)'17Ⅲ卷T19(6分)'16Ⅰ卷T35(1)(5分)独立命题概率40%(1)光电效应现象与光电效应方程的应用(2)原子核式结构(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爱因斯坦光电效应方程(Ⅰ)'15Ⅰ卷T35(1)(5分)'15Ⅱ卷T35(1)(5分)独立命题概率40%原子核的组成、放射性、原子核的衰变、半衰期(Ⅰ)'17Ⅱ卷T15(6分)'14Ⅰ卷T35(1)(6分)'14Ⅱ卷T35(1)(5分)独立命题概率60%核力、核反应方程(Ⅰ)'16Ⅱ卷T35(1)(5分)'13Ⅰ卷T35(1)(6分)独立命题概率40%结合能、质量亏损(Ⅰ)'17Ⅰ卷T17(6分)独立命题概率30%裂变反应和聚变反应、裂变反应堆(Ⅰ)'13Ⅱ卷T35(1)(5分)独立命题概率30%第1节波粒二象性(1)光子和光电子都是实物粒子。
(×)(2)只要入射光的强度足够强，就可以使金属发生光电效应。
(×)(3)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。
(√)(4)光电子的最大初动能与入射光子的频率成正比。
(×)(5)光的频率越高，光的粒子性越明显，但仍具有波动性。
(√)◎物理学史判断(1)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。
(×)(2)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。
(√)(3)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。
高考物理一轮复习第12章量子论初步原子核第1节光电效应氢原子光谱教师用书
第1节 光电效应 氢原子光谱1．考纲变化：本章内容是模块3－5中的部分内容，考纲要求由原来的“选考内容”调至“必考内容”．2．考情总结：作为“选考内容”时，对原子和原子核的考查，以基础为主，难度不大，主要以选择题的形式出现．3．命题预测：调到“必考内容”以后，预计命题的热点不变，仍然集中在光电效应、氢原子能级结构、半衰期、核反应方程及核能的计算等方面，考查题型仍然是选择题．第1节 光电效应 氢原子光谱知识点1 光电效应 1．光电效应的实验规律(1)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，低于这个极限频率则不能发生光电效应．(2)光电子的最大初动能与入射光的强度无关，其随入射光频率的增大而增大． (3)大于极限频率的光照射金属时，光电流强度(反映单位时间内发射出的光电子数的多少)与入射光强度成正比．2．光子说爱因斯坦提出：空间传播的光不是连续的，而是一份一份的，每一份称为一个光子，光子具有的能量与光的频率成正比，即：ε＝h ν，其中h ＝6.63×10－34J·s.3．光电效应方程(1)表达式：h ν＝E k ＋W 0或E k ＝h ν－W 0.(2)物理意义：金属中的电子吸收一个光子获得的能量是h ν，这些能量的一部分用来克服金属的逸出功W 0，剩下的表现为逸出后电子的最大初动能E k ＝12mv 2.知识点2 α粒子散射实验与核式结构模型 1．实验现象绝大多数α粒子穿过金箔后，基本上仍沿原来的方向前进，但少数α粒子发生了大角度偏转，极少数α粒子甚至被撞了回来．如图1211所示．α粒子散射实验的分析图图12112．原子的核式结构模型在原子中心有一个很小的核，原子全部的正电荷和几乎全部质量都集中在核里，带负电的电子在核外空间绕核旋转．知识点3 氢原子光谱和玻尔理论 1．光谱(1)光谱：用光栅或棱镜可以把光按波长展开，获得光的波长(频率)和强度分布的记录，即光谱．(2)光谱分类：有些光谱是一条条的亮线，这样的光谱叫做线状谱． 有的光谱是连在一起的光带，这样的光谱叫做连续谱．(3)氢原子光谱的实验规律：巴耳末线系是氢原子光谱在可见光区的谱线，其波长公式1λ＝R ⎝ ⎛⎭⎪⎫122－1n 2(n ＝3,4,5，…)，R 是里德伯常量，R ＝1.10×107 m －1，n 为量子数． 2．玻尔理论(1)定态：原子只能处于一系列不连续的能量状态中，在这些能量状态中原子是稳定的，电子虽然绕核运动，但并不向外辐射能量．(2)跃迁：原子从一种定态跃迁到另一种定态时，它辐射或吸收一定频率的光子，光子的能量由这两个定态的能量差决定，即h ν＝E m －E n (h 是普朗克常量，h ＝6.63×10－34J·s)．(3)轨道：原子的不同能量状态跟电子在不同的圆周轨道绕核运动相对应．原子的定态是不连续的，因此电子的可能轨道也是不连续的．3.氢原子的能级、能级公式 (1)氢原子的能级图 能级图如图1212所示．图1212(2)氢原子的能级公式E n＝1n2E1(n＝1,2,3，…)，其中E1为基态能量，其数值为E1＝－13.6_eV.(3)氢原子的半径公式r n＝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.1．正误判断(1)光子说中的光子，指的是光电子．(×)(2)只要光足够强，照射时间足够长，就一定能发生光电效应．(×)(3)原子核集中了原子全部的正电荷和质量．(×)(4)在玻尔模型中，原子的状态是不连续的．(√)(5)发射光谱可能是连续光谱，也可能是线状谱．(√)2．[对α粒子散射实验的考查]从α粒子散射实验结果出发推出的结论有：①金原子内部大部分都是空的；②金原子是一个球体；③汤姆孙的原子模型不符合原子结构的实际情况；④原子核的半径约是10－15m，其中正确的是( )【导学号：92492400】A．①②③B．①③④C．①②④D．①②③④B[α粒子散射实验的结果表明，原子是由原子核和核外电子构成的，原子核体积很小，质量大，原子的质量主要集中在原子核上，原子核外有一个非常大的空间，核外电子围绕原子核做高速运动，则从α粒子散射实验结果出发推出的结论有金原子内部大部分都是空的，汤姆孙的原子模型不符合原子结构的实际情况，原子核的半径约是10－15m，不能说明金原子是球体，B正确．]3．[对光电效应的考查](多选)如图1213为用光照射锌板产生光电效应的装置示意图．光电子的最大初动能用E k表示、入射光的强度用C表示、入射光的波长用λ表示、入射光的照射时间用t表示、入射光的频率用ν表示．则下列说法正确的是( )图1213A．E k与C无关B ．E k 与λ成反比C ．E k 与t 成正比D ．E k 与ν成线性关系AD [由E k ＝h ν－W 0知，E k 与照射光的强度及照射时间无关，与ν成线性关系，A 、D 正确，C 错误；由E k ＝hcλ－W 0可知，E k 与λ不成反比，B 错误．]4．[对氢原子光谱的考查]如图1214所示，1、2、3、4为玻尔理论中氢原子最低的四个能级．用以下能量的光子照射基态的氢原子时，能使氢原子跃迁到激发态的是( )图1214A ．1.51 eVB ．3.4 eVC ．10.2 eVD ．10.3 eVC [入射光子的能量只有等于原子所处能级与某一较高能级的差值时，入射光的光子才能被吸收，原子才能被激发，选C.]1.(1)光子与光电子：光子指光在空间传播时的每一份能量，光子不带电；光电子是金属表面受到光照射时发射出来的电子，其本质是电子．光子是光电效应的因，光电子是果．(2)光电子的动能与光电子的最大初动能：光照射到金属表面时，电子吸收光子的全部能量，可能向各个方向运动，需克服原子核和其他原子的阻碍而损失一部分能量，剩余部分为光电子的初动能；只有金属表面的电子直接向外飞出时，只需克服原子核的引力做功的情况，才具有最大初动能．(3)光电流和饱和光电流：金属板飞出的光电子到达阳极，回路中便产生光电流，随着所加正向电压的增大，光电流趋于一个饱和值，这个饱和值是饱和光电流，在一定的光照条件下，饱和光电流与所加电压大小无关．(4)入射光强度与光子能量：入射光强度指单位时间内照射到金属表面单位面积上的总能量．(5)光的强度与饱和光电流：饱和光电流与入射光强度成正比的规律是对频率相同的光照射金属产生光电效应而言的，对于不同频率的光，由于每个光子的能量不同，饱和光电流与入射光强度之间没有简单的正比关系．2．光电效应的研究思路 (1)两条线索：(2)两条对应关系：入射光强度大→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． [题组通关]1．(多选)在光电效应实验中，用频率为ν的光照射光电管阴极，发生了光电效应，下列说法正确的是( )A ．增大入射光的强度，光电流增大B ．减小入射光的强度，光电效应现象不会消失C ．改用频率小于ν的光照射，一定不发生光电效应D ．改用频率大于ν的光照射，光电子的最大初动能变大ABD [增大入射光强度，单位时间内照射到单位面积的光电子数增加，则光电流将增大，故选项A 正确；光电效应是否发生取决于照射光的频率，而与照射强度无关，故选项B 正确；用频率为ν的光照射光电管阴极，发生光电效应，用频率较小的光照射时，若光的频率仍大于极限频率，则仍会发生光电效应，选项C 错误；根据h ν－W 逸＝12mv 2可知，增加照射光频率，光电子的最大初动能也增大，故选项D 正确．]2．(多选)在探究光电效应现象时，某小组的同学分别用波长为λ、2λ的单色光照射某金属，逸出的光电子最大速度之比为2∶1，普朗克常量用h 表示，光在真空中的速度用c 表示．则( )【导学号：92492401】A ．光电子的最大初动能之比为2∶1B ．该金属的截止频率为c3λC ．该金属的截止频率为cλD ．用波长为52λ的单色光照射该金属时能发生光电效应BD [由于两种单色光照射下，逸出的光电子的最大速度之比为2∶1，由E k ＝12mv 2可知，光电子的最大初动能之比为4∶1，A 错误；又由h ν＝W ＋E k 知，h c λ＝W ＋12mv 21，h c 2λ＝W ＋12mv 22，又v 1＝2v 2，解得W ＝hc 3λ，则该金属的截止频率为c3λ，B 正确，C 错误；光的波长小于或等于3λ时才能发生光电效应，D 正确．]两点提醒1．能否发生光电效应取决于入射光的频率而不是入射光的强度．2．光电子的最大初动能随入射光子频率的增大而增大，但二者不是正比关系．(1)爱因斯坦光电效应方程E k ＝h ν－W 0.(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W 0为逸出功，它与极限频率νc 的关系是W 0＝h νc . 2．四类图象●考向1 光电效应方程的应用1．(2017·抚州模拟)人们发现光电效应具有瞬时性和对各种金属都存在极限频率的规律．请问谁提出了何种学说很好地解释了上述规律？已知锌的逸出功为3.34 eV ，用某单色紫外线照射锌板时，逸出光电子的最大速度为106m/s ，求该紫外线的波长λ.(电子质量M e ＝9.11×10－31kg ，普朗克常量h ＝6.63×10－34J·s,1 eV＝1.60×10－19J)【解析】 爱因斯坦提出的光子说很好地解释了光电效应现象． 由爱因斯坦光电效应方程：E k ＝h ν－W 0 ①光速、波长、频率之间关系：c ＝λν ② 联立①②得紫外线的波长为 λ＝hcW 0＋12mv 2m＝6.63×10－34×3×1083.34×1.6×10－19＋12×9.11×10－31×1012m≈2.009×10－7m【答案】 爱因斯坦的光子说很好地解释了光电效应 2．009×10－7m ●考向2 与光电效应有关的图象问题2．(多选)(2017·武威模拟)如图1215是某金属在光的照射下产生的光电子的最大初动能E k 与入射光频率ν的关系图象．由图象可知( )图1215A ．该金属的逸出功等于EB ．该金属的逸出功等于h ν0C ．入射光的频率为2ν0时，产生的光电子的最大初动能为ED ．入射光的频率为ν02时，产生的光电子的最大初动能为E 2ABC [由爱因斯坦的光电效应方程：E k ＝h ν－W 0，对应图线可得，该金属的逸出功W 0＝E ＝h ν0，A 、B 均正确；若入射光的频率为2ν0，则产生的光电子的最大初动能E k ＝2h ν0－W 0＝h ν0＝E ，故C 正确；入射光的频率为ν02时，该金属不发生光电效应，D 错误．]3．研究光电效应规律的实验装置如图1216所示，用频率为ν的光照射光电管阴极K 时，有光电子产生．由于光电管K 、A 间加的是反向电压，光电子从阴极K 发射后将向阳极A 做减速运动．光电流i 由图中电流计G 测出，反向电压U 由电压表V 测出．当电流计的示数恰好为零时，电压表的示数称为反向截止电压U C ，在下列表示光电效应实验规律的图象中，错误的是()图1216反向电压U 和频率ν一定时，光电流i 与光强I 的关系 A 截止电压U C与频率ν的关系 B光强I 和频率ν一定时，光电流i 与反向电压U 的关系C光强I 和频率ν一定时，光电流i 与产生光电子的时间t 的关系 DB [由光电效应规律可知，光电流的强度与光强成正比，光射到金属上时，光电子的发射是瞬时的，不需要时间积累，故A 、D 图象正确；从金属中打出的光电子，在反向电压作用下做减速运动，随着反向电压的增大，到达阳极的光电子数减少，故C 图象正确；由光电效应方程可知：h ν＝h ν0＋E km ，而eU C ＝E km ，所以有h ν＝h ν0＋eU C ，由此可知，B 图象错误．]光电效应问题中的五个决定关系1．逸出功W 0一定时，入射光的频率决定着能否产生光电效应以及光电子的最大初动能． 2．入射光的频率一定时，入射光的强度决定着单位时间内发射出来的光电子数． 3．爱因斯坦光电效应方程：E k ＝h ν－W 0. 4．最大初动能与遏止电压的关系：E k ＝eU c . 5．逸出功与极限频率、极限波长的关系：W 0＝h νc ＝hcλc.1.(1)自发跃迁：高能级→低能级，释放能量，发出光子． 光子的频率ν＝ΔE h ＝E 高－E 低h.(2)受激跃迁：低能级→高能级，吸收能量．①光照(吸收光子)：光子的能量必须恰等于能级差h ν＝ΔE .②碰撞、加热等：只要入射粒子能量大于或等于能级差即可，E 外≥ΔE . ③大于电离能的光子被吸收，将原子电离． 2．电离 电离态与电离能 电离态：n ＝∞，E ＝0基态→电离态：E 吸＝0－(－13.6 eV)＝13.6 eV 电离能．n ＝2→电离态：E 吸＝0－E 2＝3.4 eV如吸收能量足够大，克服电离能后，获得自由的电子还携带动能． 3．谱线条数的确定方法(1)一个氢原子跃迁发出可能的光谱线条数最多为(n －1)． (2)一群氢原子跃迁发出可能的光谱线条数的两种求解方法． ①用数学中的组合知识求解：N ＝C2n ＝n n －2.②利用能级图求解：在氢原子能级图中将氢原子跃迁的各种可能情况一一画出，然后相加．[题组通关]1．(多选)氢原子光谱在可见光部分只有四条谱线，它们分别是从n 为3、4、5、6的能级直接向n ＝2能级跃迁时产生的．四条谱线中，一条红色、一条蓝色、两条紫色，则下列说法正确的是( )A ．红色光谱是氢原子从n ＝3能级向n ＝2能级跃迁时产生的B ．蓝色光谱是氢原子从n ＝6能级或n ＝5能级直接向n ＝2能级跃迁时产生的C ．若氢原子从n ＝6能级直接向n ＝1能级跃迁，则能够产生红外线D ．若氢原子从n ＝6能级直接向n ＝3能级跃迁时辐射的光子不能使某金属发生光电效应，则氢原子从n ＝6能级直接向n ＝2能级跃迁时辐射的光子将可能使该金属发生光电效应AD [从n 为3、4、5、6的能级直接向n ＝2能级跃迁时，从n ＝3跃迁到n ＝2能级辐射的光子频率最小，波长最大，可知为红色光谱，A 正确；蓝光光子频率大于红光光子频率，小于紫光光子频率，可知是从n ＝4跃迁到n ＝2能级辐射的光子，B 错误；氢原子从n ＝6能级直接向n ＝1能级跃迁，辐射的光子频率大于从n ＝6跃迁到n ＝2能级时辐射的紫光光子频率，即产生紫外线，C 错误；从n ＝6跃迁到n ＝2能级辐射的光子频率大于从n ＝6跃迁到n ＝3能级辐射的光子频率，由氢原子从n ＝6能级直接向n ＝3能级跃迁时辐射的光子不能使某金属发生光电效应，但从n ＝6跃迁到n ＝2能级跃迁时辐射的光子可能使该金属发生光电效应，D 正确．]2．如图1217所示，氢原子从n >2的某一能级跃迁到n ＝2的能级，辐射出能量为2.55 eV 的光子，问：(1)最少要给基态的氢原子提供多少电子伏特的能量，才能使它辐射上述能量的光子？ (2)请在图中画出获得该能量后的氢原子可能的辐射跃迁图．图1217【解析】 (1)氢原子从n >2的某一能级跃迁到n ＝2的能级，辐射光子的频率应满足：h ν＝E n －E 2＝2.55 eV则E n ＝h ν＋E 2＝－0.85 eV 又有：E n ＝E 1n2， 所以：n ＝E 1E n ＝－13.6 eV－0.85 eV＝4基态氢原子要跃迁到n ＝4的能级，应该提供的能量为 ΔE ＝E 4－E 1＝－0.85 eV －(－13.6)eV ＝12.75 eV. (2)辐射跃迁图如图所示：【答案】 (1)12.75 eV (2)见解析1．一个区别：一个氢原子和一群氢原子能级跃迁的可能性． 2．两点提醒：(1)原子能级之间跃迁时吸收或放出的光子能量一定等于两能级之间的差值．(2)要使氢原子发生电离，原子吸收的能量可以是大于原子该能级值的任意值．11。
2019高考物理一轮复习第十二章近代物理第1讲光电效应练习
丰富丰富纷繁第1讲光电效应1．(2017 ·高考北京卷)2017 年年初，我国研制的“大连光源”——极紫外自由电子激光装置，发出了波长在100 nm(1 nm ＝ 10－9 m) 邻近连续可调的世界上最强的极紫外激光脉冲．大连光源因其光子的能量大、密度高，可在能源利用、光刻技术、雾霾治理等领域的研究中发挥重要作用．一个处于极紫外波段的光子所拥有的能量能够电离一个分子，但又不会把分子打坏．据此判断，能够电离一个分子的能量约为( 取普朗克常量h＝6.6 ×10 －34 J · s，真空光速c＝3×10 8 m/s) ( )－21J － 18A． 10 B．10 J C． 10－15 J D． 10－12 J分析：选 B. 由题意知，电离一个分子的能量等于照耀分子的光子能量，＝ν ＝c≈2×10 －18 J ，应选E h hλ项 B正确．2． ( 高考江苏卷 ) 已知钙和钾的截止频次分别为7.73 ×10 14 Hz 和 5.44 ×10 14 Hz ，在某种单色光的照耀下两种金属均发生光电效应，比较它们表面逸出的拥有最大初动能的光电子，钙逸出的光电子拥有较大的( )A．波长B．频次C．能量D．动量1 2分析：选 A. 依据爱因斯坦光电效应方程2mv m＝ hν － W.由题知 W钙>W钾，因此钙逸出的光电子的最大初动能较小．依据＝ 2 k及＝h和c＝λν 知，钙逸出的光电子的特色是：动量较小、波长较长、频次较小．选p mE p λ项 A 正确，选项 B、 C、 D错误．3．( 多项选择 )(2018 ·河北保定模拟) 如下图，这是一个研究光电效应的电路图，以下表达中正确的选项是()A．只调动电源的极性，挪动滑片P，当电流表示数为零时，电压表示数为制止电压U0的数值B．保持光照条件不变，滑片P 向右滑动的过程中，电流表示数将向来增大C．不改变光束颜色和电路，增大入射光束强度，电流表示数会增大D．阴极K需要预热，光束照耀后需要必定的时间才会有光电流1 2分析：选 AC.只调动电源的极性，挪动滑片P，电场力对电子做负功，当电流表示数为零时，则有eU＝2mv，那么电压表示数为制止电压U0的数值，故A项正确；当其余条件不变，P 向右滑动，加在光电管两头的电压增1丰富丰富纷繁q加，光电子运动更快，由I ＝t得电流表读数变大，若电流达到饱和电流，则电流表示数不会增大， B 项错误；只增大入射光束强度时，单位时间内光电子数变多，电流表示数变大，C项正确；由于光电效应的发生是瞬时的，阴极 K不需要预热，因此 D 项错误．4．小明用金属铷为阴极的光电管，观察光电效应现象，实验装置表示图如图甲所示．已知普朗克常量h ＝6.63 ×10 －34 J · s.(1)图甲中电极 A 为光电管的________(选填“阴极”或“阳极”)；(2) 实验中测得铷的制止电压U c与入射光频次ν 之间的关系如图乙所示，则铷的截止频次ν c ＝________Hz，逸出功0＝________J ；W(3) 假如实验中入射光的频次14 kν＝7.00 ×10 Hz，则产生的光电子的最大初动能E＝________J.分析： (1) 在光电效应中，电子向 A 极运动，故电极 A 为光电管的阳极．(2) 由题图可知，铷的截止频次ν c 为5.15×1014Hz，逸出功W0＝hνc＝6.63×10－34×5.15×1014J≈3.41 ×10－19 J.(3)当入射光的频次为ν＝7.00 ×10 14Hz 时，由E k＝hν －hνc得，光电子的最大初动能为k － 34 14 －19J.E ＝6.63×10 × (7.00 －5.15) ×10 J ≈1.23 × 10答案： (1) 阳极(2)5.15 ×10 14[(5.12 ～5.18) ×10 14均视为正确 ] 3.41 ×10 －19[(3.39 ～3.43) ×10 －19均视为正确 ](3)1.23 ×10 － 19 [(1.21 ～1.25) ×10 －19均视为正确 ]2。
2019高三物理人教版一轮第12章 第1节 光电效应 氢原子光谱
第12章 量子论初步 原子核第一节 光电效应 氢原子光谱知识点1 光电效应和波粒二象性1．光电效应的实验规律(1)存在着饱和电流：对于一定颜色的光，入射光越强，单位时间内发射的光电子数越多，饱和光电流越大．(2)存在着遏止电压和截止频率：光电子的能量只与入射光的频率有关，而与入射光的强弱无关．当入射光的频率低于截止频率时不发生光电效应．使光电流减小到零的反向电压叫遏止电压．(3)光电效应具有瞬时性：当频率超过截止频率时，无论入射光怎样微弱，几乎在照到金属时立即产生光电流，时间不超过10－9 s.2．光子说爱因斯坦提出：空间传播的光不是连续的，而是一份一份的，每一份称为一个光子，光子具有的能量ε＝hν，其中h ＝6.63×10－34 J·s.3．光电效应方程(1)表达式：hν＝E k ＋W 0或E k ＝hν－W 0.(2)物理意义：金属中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W 0，剩下的表现为逸出后电子的最大初动能E k ＝12m v 2. 4．光的波粒二象性 (1)波动性：光的干涉、衍射、偏振现象证明光具有波动性． (2)粒子性：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．5．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．(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．易错判断(1)光子说中的光子，指的是光电子．(×)(2)只要光足够强，照射时间足够长，就一定能发生光电效应．(×)(3)极限频率越大的金属材料逸出功越大．(√)知识点2α粒子散射实验与核式结构模型1．实验现象绝大多数α粒子穿过金箔后，基本上仍沿原来的方向前进，但少数α粒子发生了大角度偏转，极少数α粒子甚至被撞了回来．如图所示．α粒子散射实验的分析图2．原子的核式结构模型在原子中心有一个很小的核，原子全部的正电荷和几乎全部质量都集中在核里，带负电的电子在核外空间绕核旋转．易错判断(1)原子核集中了原子全部的正电荷和质量．(×)(2)原子中绝大部分是空的，原子核很小．(√)(3)核式结构学说是卢瑟福在α粒子散射实验的基础上提出的．(√)知识点3氢原子光谱和玻尔理论1．光谱(1)光谱：用光栅或棱镜可以把光按波长展开，获得光的波长(频率)和强度分布的记录，即光谱．(2)光谱分类：①线状谱光谱是一条条的亮线． ②连续谱光谱是连在一起的光带．(3)氢原子光谱的实验规律：巴耳末线系是氢原子光谱在可见光区的谱线，其波长公式1λ＝R ⎝ ⎛⎭⎪⎫122－1n 2(n ＝3,4,5，…)，R 是里德伯常量，R ＝1.10×107 m －1，n 为量子数．2．玻尔理论(1)定态：原子只能处于一系列不连续的能量状态中，在这些能量状态中原子是稳定的，电子虽然绕核运动，但并不向外辐射能量．(2)跃迁：原子从一种定态跃迁到另一种定态时，它辐射或吸收一定频率的光子，光子的能量由这两个定态的能量差决定，即hν＝E m －E n (h 是普朗克常量，h ＝6.63×10－34 J·s)．(3)轨道：原子的不同能量状态跟电子在不同的圆周轨道绕核运动相对应．原子的定态是不连续的，因此电子的可能轨道也是不连续的．3．氢原子的能级、能级公式(1)氢原子的能级图能级图如图所示．(2)氢原子的能级公式E n ＝1n 2E 1(n ＝1,2,3，…)，其中E 1为基态能量，其数值为E 1＝－13.6_eV.(3)氢原子的半径公式r n＝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.易错判断(1)在玻尔模型中，原子的状态是不连续的．(√)(2)发射光谱可能是连续光谱，也可能是线状谱．(√)(3)玻尔理论成功地解释了氢原子光谱，也成功地解释了氦原子光谱．(×)[教材习题回访]考查点：光的波粒二象性1．(粤教版选修3－5P40T2改编)(多选)下列说法中正确的是()A．光的波粒二象性学说彻底推翻了麦克斯韦的光的电磁说B．在光的双缝干涉实验中，暗条纹的地方是光子永远不能到达的地方C．光的双缝干涉实验中，大量光子打在光屏上的落点是有规律的，暗纹处落下光子的概率小D．单个光子具有粒子性，大量光子具有波动性[答案]CD考查点：光电效应规律2．(人教版选修3－5P36T2改编)(多选)在光电效应实验中，用频率为ν的光照射光电管阴极，发生了光电效应，下列说法正确的是()A．增大入射光的强度，光电流增大B．减小入射光的强度，光电效应现象消失C．改用频率小于ν的光照射，一定不发生光电效应D．改用频率大于ν的光照射，光电子的最大初动能变大[答案]AD考查点：玻尔理论3．(粤教版选修3－5P65T2)氢原子由n＝1的状态激发到n＝4的状态，在它回到n＝1的状态的过程中，有以下说法：①可能激发的能量不同的光子只有3种②可能发出6种不同频率的光子③可能发出的光子的最大能量为12.75 eV④可能发出光子的最小能量为0.85 eV其中正确的说法是()A．①③B．②④C．①④ D．②③[答案]D考查点：α粒子散射实验4．(沪科版选修3－5P63T2)(多选)在α粒子散射实验中，如果两个具有相同能量的α粒子以不同的角度散射出来，则散射角度大的这个α粒子() A．更接近原子核B．更远离原子核C．受到一个以上的原子核作用D．受到原子核较大的冲量作用[答案]AD1．与光电效应有关的五组概念对比(1)光子与光电子：光子指光在空间传播时的每一份能量，光子不带电；光电子是金属表面受到光照射时发射出来的电子，其本质是电子．光子是因，光电子是果．(2)光电子的动能与光电子的最大初动能：只有金属表面的电子直接向外飞出时，只需克服原子核的引力做功的情况，才具有最大初动能．(3)光电流和饱和光电流：金属板飞出的光电子到达阳极，回路中便产生光电流，随着所加正向电压的增大，光电流趋于一个饱和值，这个饱和值是饱和光电流，在一定的光照条件下，饱和光电流与所加电压大小无关．(4)入射光强度与光子能量：入射光强度指单位时间内照射到金属表面单位面积上的总能量．(5)光的强度与饱和光电流：频率相同的光照射金属产生光电效应，入射光越强，饱和光电流越大，但不是简单的正比关系．2．光电效应的研究思路(1)两条线索：(2)两条对应关系：入射光强度大→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．[题组通关]1．关于光电效应和康普顿效应的规律，下列说法正确的是()A．光电效应中，金属板向外发射的光电子又可以叫作光子B．康普顿效应说明光具有波动性C．对于同种金属而言，遏止电压与入射光的频率无关D．石墨对X射线散射时，部分X射线的散射光波长会变长，这个现象称为康普顿效应D[光电效应中，金属板向外发射的电子叫光电子，光子是光量子的简称，A错误；根据光电效应方程hν＝W0＋eU c可知，对于同种金属而言(逸出功一样)，入射光的频率越大，遏止电压也越大，即遏止电压与入射光的频率有关，C错误；在石墨对X射线散射时，部分X射线的散射光波长会变长的现象称为康普顿效应，康普顿效应说明光具有粒子性，B错误，D正确．]2．(多选)光电效应的实验结论是：对某种金属()A．无论光强多强，只要光的频率小于极限频率就不能产生光电效应B．无论光的频率多低，只要光照时间足够长就能产生光电效应C．超过极限频率的入射光强度越弱，所产生的光电子的最大初动能就越小D．超过极限频率的入射光频率越高，所产生的光电子的最大初动能就越大AD[每种金属都有它的极限频率ν0，只有入射光子的频率大于极限频率ν0时，才会发生光电效应，选项A正确，B错误；光电子的初动能与入射光的强度无关，随入射光频率的增加而增大，选项D正确，C错误．]爱因斯坦的光电效应方程及应用1．三个关系(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＝hνc. 2．四类图象[多维探究]考向1光电效应方程的应用1．(多选)(2017·全国Ⅲ卷)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[题眼点拨]①“照射同种金属”，说明两种情况下的逸出功相同；②用E k＝hν－W0分析E k的大小，用qU＝E k分析遏止电压的大小．BC[光电效应中遏止电压与最大初动能之间的关系为eU＝E k，根据光电效应方程可知E k＝hν－W0，若νa＞νb，则E k a＞E k b，U a＞U b，选项A错误，选项B正确；若U a＜U b，则E k a＜E k b，选项C正确；由光电效应方程可得W0＝hν－E k，则hνa－E k a＝hνb－E k b，选项D错误．] 2．(多选)在探究光电效应现象时，某小组的同学分别用波长为λ、2λ的单色光照射某金属，逸出的光电子最大速度之比为2∶1，普朗克常量用h表示，光在真空中的速度用c表示．则()A．光电子的最大初动能之比为2∶1B ．该金属的截止频率为c 3λC ．该金属的截止频率为c λD ．用波长为52λ的单色光照射该金属时能发生光电效应BD [由于两种单色光照射下，逸出的光电子的最大速度之比为2∶1，由E k ＝12m v 2可知，光电子的最大初动能之比为4∶1，A 错误；又由hν＝W＋E k 知，h c λ＝W ＋12m v 21，h c 2λ＝W ＋12m v 22，又v 1＝2v 2，解得W ＝h c 3λ，则该金属的截止频率为c 3λ，B 正确，C 错误；光的波长小于或等于3λ时才能发生光电效应，D 正确．] 即(2017·抚州模拟)人们发现光电效应具有瞬时性和对各种金属都存在极限频率的规律．请问谁提出了何种学说很好地解释了上述规律？已知锌的逸出功为3.34 eV ，用某单色紫外线照射锌板时，逸出光电子的最大速度为106 m/s ，求该紫外线的波长λ.(电子质量M e ＝9.11×10－31 kg ，普朗克常量h ＝6.63×10－34 J·s,1 eV ＝1.60×10－19 J)[解析] 爱因斯坦提出的光子说很好地解释了光电效应现象．由爱因斯坦光电效应方程：E k ＝hν－W 0 ①光速、波长、频率之间关系：c ＝λν②联立①②得紫外线的波长为λ＝hc W 0＋12m v 2m＝ 6.63×10－34×3×1083.34×1.6×10－19＋12×9.11×10－31×1012 m ≈2.009×10－7 m.[答案] 爱因斯坦的光子说很好地解释了光电效应2．009×10－7 m考向2 与光电效应有关的图象问题3．(2018·南昌模拟)如图甲所示是研究光电效应的电路图．某同学利用该装置在不同实验条件下得到了三条光电流I 与A 、K 两极之间的电压U AK 的关系曲线(甲光、乙光、丙光)，如图乙所示．则下列说法正确的是( )甲 乙A ．甲光照射光电管发出光电子的初动能一定小于丙光照射光电管发出光电子的初动能B ．单位时间内甲光照射光电管发出光电子比乙光的少C ．用强度相同的甲、丙光照射该光电管，则单位时间内逸出的光电子数相等D ．对于不同种金属，若照射光频率不变，则逸出光电子的最大初动能与金属的逸出功为线性关系【自主思考】(1)在题图乙中，U c1和U c2的意义是什么？由此能否得出，甲、乙、丙三种光的频率关系？[提示]U c表示光电流为零时的反向电压，也就是遏止电压．此时eU c＝1 2m e v2c，又因12m ev2c＝hν－W.由以上两式得U c大的光的ν大，所以甲、乙、丙三种光的频率关系为ν丙>ν甲＝ν乙(2)光强相同的两种色光，如何比较单位时间内照射到单位面积上的光子数的多少？[提示]频率大的光子能量大，在光强相同时，单位时间内照射到单位面积上的光子数就少．D[当光照射到K极时，如果入射光的频率足够大(大于K极金属的极限频率)，就会从K极发出光电子．当反向电压增加到某一值时，电流表A中电流就会变为零，此时12m ev2c＝eU c，式中v c表示光电子的最大初速度，e为电子的电荷量，U c为遏止电压，根据爱因斯坦光电效应方程可知丙光的最大初动能较大，故丙光的频率较大，但丙光照射光电管发出光电子的初动能不一定比甲光照射光电管发出光电子的初动能大，所以A错误．对于甲、乙两束频率相同的光来说，入射光越强，单位时间内发射的光电子数越多，所以B错误．对甲、丙两束不同频率的光来说，光强相同是单位时间内照射到光电管单位面积上的光子的总能量相等，由于丙光的光子频率较高，每个光子的能量较大，所以单位时间内照射到光电管单位面积上的光子数就较少，所以单位时间内发出的光电子数就较少，因此C错误．对于不同金属，若照射光频率不变，根据爱因斯坦光电效应方程E k ＝hν－W，知E k与金属的逸出功为线性关系，D正确．]在T3中，(1)若仅增大电源的电动势则电流表的示数一定增大吗？提示：不一定．当电流达到饱和电流时，电流表的示数就不再增大．(2)若仅将电源的正、负极对调，则电流表的示数一定为零吗？提示：不一定．正负极对调后，光电子做减速运动，电子若不能到达A 极，则电流表的示数为零，否则就不为零．4. 研究光电效应规律的实验装置如图12-1-4所示，用频率为ν的光照射光电管阴极K时，有光电子产生．由于光电管K、A间加的是反向电压，光电子从阴极K发射后将向阳极A做减速运动．光电流i由图中电流计G测出，反向电压U由电压表V测出．当电流计的示数恰好为零时，电压表的示数称为反向截止电压U c，在下列表示光电效应实验规律的图象中，错误的是()图12-1-4B[由光电效应规律可知，光电流的强度与光强成正比，光射到金属上时，光电子的发射是瞬时的，不需要时间积累，故A、D图象正确；从金属中发出的光电子，在反向电压作用下做减速运动，随着反向电压的增大，到达阳极的光电子数减少，故C图象正确；由光电效应方程可知：hν＝hν0＋E km，而eU c＝E km，所以有hν＝hν0＋eU c，由此可知，B图象错误．](多选)(2017·武威模拟)如图是某金属在光的照射下产生的光电子的最大初动能E k与入射光频率ν的关系图象．由图象可知()A．该金属的逸出功等于EB．该金属的逸出功等于hν0C．入射光的频率为2ν0时，产生的光电子的最大初动能为ED．入射光的频率为ν02时，产生的光电子的最大初动能为E2ABC[由爱因斯坦的光电效应方程：E k＝hν－W0，对应图线可得，该金属的逸出功W0＝E＝hν0，A、B均正确；若入射光的频率为2ν0，则产生的光电子的最大初动能E k＝2hν0－W0＝hν0＝E，故C正确；入射光的频率为ν02时，该金属不发生光电效应，D错误．]1．(1)大量光子易显示出波动性，而少量光子易显示出粒子性．(2)波长长(频率低)的光波动性强，而波长短(频率高)的光粒子性强．(3)光子说并未否定波动说，E＝hν＝hcλ中，ν和λ就是波的概念．(4)波和粒子在宏观世界是不能统一的，而在微观世界却是统一的．[题组通关]3．(2018·济南模拟)关于波粒二象性，下列说法中正确的是()甲乙丙丁图12-1-5A．图甲中紫光照射到锌板上可以发生光电效应，则其他可见光照射到锌板上也一定可以发生光电效应B．图乙中入射光的强度越大，则在阴极板上产生的光电子的最大初动能越大C．图丙说明光子既有粒子性也有波动性D．戴维孙和汤姆孙利用图丁证明了电子具有波动性D[在可见光中，紫光的频率最大，故紫光光子的能量最大，紫光照射到锌板上可以发生光电效应，但其他可见光照射到锌板上不一定发生光电效应，A错误；入射光的强度只能改变单位时间内逸出光电子的数量，但不能增大逸出光电子的最大初动能，B错误；光的散射揭示了光的粒子性，没有揭示光的波动性，C错误；衍射是波特有的现象，故电子束衍射实验证明了电子具有波动性，D正确．]4．(2017·北京高考)2017年年初，我国研制的“大连光源”——极紫外自由电子激光装置，发出了波长在100 nm(1 nm＝10－9 m)附近连续可调的世界上最强的极紫外激光脉冲，“大连光源”因其光子的能量大、密度高，可在能源利用、光刻技术、雾霾治理等领域的研究中发挥重要作用．一个处于极紫外波段的光子所具有的能量可以电离一个分子，但又不会把分子打碎．据此判断，能够电离一个分子的能量约为(取普朗克常量h ＝6.6×10－34 J·s ，真空光速c ＝3×108 m/s)( )A ．10－21 JB ．10－18 JC ．10－15 JD ．10－12 JB [一个处于极紫外波段的光子所具有的能量E ＝hν＝h c λ＝6.6×10－34×3×10810－7J ≈10－18 J ，选项B 正确．]1．两类能级跃迁(1)自发跃迁：高能级→低能级，释放能量，发出光子．光子的频率ν＝ΔE h ＝E 高－E 低h .(2)受激跃迁：低能级→高能级，吸收能量．①光照(吸收光子)：光子的能量必须恰等于能级差hν＝ΔE .②碰撞、加热等：只要入射粒子能量大于或等于能级差即可，E 外≥ΔE .③大于电离能的光子被吸收，将原子电离．2．电离电离态与电离能电离态：n ＝∞，E ＝0基态→电离态：E 吸＝0－(－13.6 eV)＝13.6 eV 电离能．n ＝2→电离态：E 吸＝0－E 2＝3.4 eV如吸收能量足够大，克服电离能后，获得自由的电子还携带动能．3．谱线条数的确定方法(1)一个氢原子跃迁发出可能的光谱线条数最多为(n －1)．(2)一群氢原子跃迁发出可能的光谱线条数的两种求解方法．①用数学中的组合知识求解：.②利用能级图求解：在氢原子能级图中将氢原子跃迁的各种可能情况一一画出，然后相加．[题组通关]5．(多选)氢原子光谱在可见光部分只有四条谱线，它们分别是从n为3、4、5、6的能级直接向n＝2能级跃迁时产生的．四条谱线中，一条红色、一条蓝色、两条紫色，则下列说法正确的是()A．红色光谱是氢原子从n＝3能级向n＝2能级跃迁时产生的B．蓝色光谱是氢原子从n＝6能级或n＝5能级直接向n＝2能级跃迁时产生的C．若氢原子从n＝6能级直接向n＝1能级跃迁，则能够产生红外线D．若氢原子从n＝6能级直接向n＝3能级跃迁时辐射的光子不能使某金属发生光电效应，则氢原子从n＝6能级直接向n＝2能级跃迁时辐射的光子将可能使该金属发生光电效应AD[从n为3、4、5、6的能级直接向n＝2能级跃迁时，从n＝3跃迁到n＝2能级辐射的光子频率最小，波长最大，可知为红色光谱，A正确；蓝光光子频率大于红光光子频率，小于紫光光子频率，可知是从n＝4跃迁到n＝2能级辐射的光子，B错误；氢原子从n＝6能级直接向n＝1能级跃迁，辐射的光子频率大于从n＝6跃迁到n＝2能级时辐射的紫光光子频率，即产生紫外线，C错误；从n＝6跃迁到n＝2能级辐射的光子频率大于从n＝6跃迁到n＝3能级辐射的光子频率，由氢原子从n＝6能级直接向n＝3能级跃迁时辐射的光子不能使某金属发生光电效应，但从n＝6跃迁到n ＝2能级跃迁时辐射的光子可能使该金属发生光电效应，D正确．]6. (2018·海口模拟)如图12-1-6所示为氢原子能级图，氢原子中的电子从n＝4能级跃迁到n＝1能级可产生a光；从n＝3能级跃迁到n＝1能级可产生b光，a光和b光的波长分别为λa和λb，a、b两光照射逸出功为4.5 eV的金属钨表面均可产生光电效应，遏止电压分别为U a和U b，则()图12-1-6A．λa>λb B．U a<U bC．a光的光子能量为12.55 eVD．b光照射金属钨产生的光电子的最大初动能E k b＝7.59 eVD[氢原子中的电子从n＝4能级跃迁到n＝1能级产生a光，a光的光子能量hνa＝E a＝E4－E1＝12.75 eV，氢原子中的电子从n＝3能级跃迁到n ＝1能级产生b光，b光的光子能量hνb＝E b＝E3－E1＝12.09 eV，a光的光子能量高，则a光的频率大，波长小，即λa<λb，A、C项错误；由光电效应方程E k＝hν－W0和E k＝eU c可知，频率越大，对应遏止电压U c越大，即U a>U b，B项错误；E k b＝hνb－W0＝7.59 eV，D项正确．]。
高考物理一轮复习第十二章近代物理初步第1讲光电效应原子结构氢原子光谱学案(2021年整理)
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第1讲光电效应原子结构氢原子光谱微知识1 原子结构1．电子的发现汤姆孙发现了电子，电子的发现证明了原子是可分的。
2．原子核式结构（1）卢瑟福通过α粒子散射实验,提出了原子的核式结构，实验装置如图所示.（2)实验结果显示，绝大多数α粒子穿过金箔后仍沿原来的方向前进，少数α粒子发生了较大的偏转，只有极少数α粒子偏转角超过90°甚至被弹回。
（3)原子的核式结构模型：在原子中心有个很小的核，叫做原子核,原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在核里,带负电的电子在核外空间绕核转动。
（4)原子直径的数量级约为10－10 m，原子核直径的数量级约为10－15 m.微知识2 玻尔的氢原子理论1．能级：原子只能处于一系列不连续的能量状态中,具有确定能量的稳定状态称为定态，也称为能级，原子处于最低能级的状态叫做基态，其他的状态作激发态。
2．跃迁：当原子从某一能级（设能量为E m)跃迁到另一能级（设能量为E n）时，会辐射或吸收一定频率的光子，光子的能量为E＝|E m－E n|＝hν（h叫做普朗克常量，h＝6.63×10－34J·s)。
3．轨道：原子的不同能量状态对应于电子的不同运行轨道,由于原子的能量状态是不连续的,因此电子的轨道也是不连续的,即电子不能在任意半径的轨道上运动.4．局限性：虽然它能很好地解释氢原子光谱，但与其他原子的光谱不符合.原因在于它一方面引入了量子假设，另一方面又应用了经典理论计算电子轨道半径和能量，因此,玻尔理论在解释复杂的微观现象时遇到困难是必然的。
2019年度高考物理一轮复习第十二章近代物理初步第1讲光电效应波粒二象性课件
的关系图线
坐标的值的绝对值W0＝|－E|＝E
③普朗克常量：图线的斜率k＝h
颜色相同、 强度不同的 光，光电流 与电压的关 系 颜色不同时， 光电流与电 压的关系
(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
2.物质波 (1)概率波：光的干涉现象是大量光子波.
的地方，暗条纹是光子到达概率 大
的地方，因此光波又 小
(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，
图2
减小；当光电流恰好减小到零时，所加反向电压U可能是下列的(其中W
5hν W D.U＝ 2e － e
解析 答案
√
命题点二
光电效应图象
能力考点 师生共研
四类图象
图象名称
图线形状
由图线直接(间接)得到的物理量 ①极限频率：图线与ν轴交点的横
最大初动能Ek
与入射光频率ν
坐标νc
②逸出功：图线与Ek轴交点的纵
率为ν的普通光源照射阴极K，没有发生光电效应.
换用同样频率为ν的强激光照射阴极K，则发生了光
电效应；此时，若加上反向电压U，即将阴极K接 电源正极，阳极A接电源负极，在K、A之间就形成 了使光电子减速的电场.逐渐增大U，光电流会逐渐 为逸出功，h为普朗克常量，e为电子电荷量) 2hν W hν W A.U＝ e － e B.U＝ e － e C.U＝2hν－W
√
D.单个光子具有粒子性，大量光子具有波动性
答案
研透命题点
命题点一
光电效应现象和光电效应方程的应用
基础考点 自主悟透
1.四点提醒
(1)能否发生光电效应，不取决于光的强度而取决于光的频率.
高考物理一轮复习 第十二章 近代物理 第一节 光电效应
[考点要求]1．光电效应(Ⅰ) 2.爱因斯坦光电效应方程(Ⅰ) 3.氢原子光谱(Ⅰ)4．氢原子的能级结构、能级公式(Ⅰ) 5.原子核的组成、放射性、原子核的衰变、半衰期(Ⅰ) 6.放射性同位素(Ⅰ)7．核力、核反应方程(Ⅰ) 8.结合能、质量亏损(Ⅰ)9．裂变反应和聚变反应、裂变反应堆(Ⅰ) 10.射线的危害和防护(Ⅰ)[高考导航]第一节光电效应[学生用书P249]【基础梳理】提示：电子光电子大于增大hνhν－W0干涉波动性光电效应粒子性波动粒子【自我诊断】1．判一判(1)只要光照射的时间足够长，任何金属都能发生光电效应．()(2)光电子就是光子．()(3)极限频率越大的金属材料逸出功越大．()(4)从金属表面出来的光电子的最大初动能越大，这种金属的逸出功越小．()(5)入射光的频率越大，逸出功越大．()提示：(1)×(2)×(3)√(4)×(5)×2．做一做(1)(多选)如图所示，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()A．有光子从锌板逸出 B．有电子从锌板逸出C．验电器指针张开一个角度 D．锌板带负电提示：选BC.用紫外线照射锌板，锌板上的电子吸收紫外线的能量从锌板表面逸出，称之为光电子，A错误，B正确；锌板与验电器相连，带有相同电性的电荷，锌板失去电子应该带正电，且失去电子越多，带的正电荷越多，验电器指针张角越大，C正确，D错误．(2)(多选)在光电效应实验中，用同一种单色光，先后照射锌和银金属的表面，都能产生光电效应．对于这两个过程，下列四个物理量中，一定不同的是()A．遏止电压B．饱和光电流C．光电子的最大初动能D．逸出功提示：选ACD.同一束光照射不同的金属，一定相同的是入射光的光子能量．不同的金属，逸出功不同，根据光电效应方程E k＝hν－W0知，最大初动能不同，则遏止电压不同．同一束光照射，光中的光子数目相等，所以饱和光电流是相同的．对光电效应的理解[学生用书P250]【知识提炼】与光电效应有关的五组概念对比1．光子与光电子：光子指光在空间传播时的每一份能量，光子不带电；光电子是金属表面受到光照射时发射出来的电子，其本质是电子．光子是光电效应的因，光电子是果．2．光电子的初动能与光电子的最大初动能：光照射到金属表面时，电子吸收光子的全部能量，可能向各个方向运动，需克服原子核和其他原子的阻碍而损失一部分能量，剩余部分为光电子的初动能；只有金属表面的电子直接向外飞出时，只需克服原子核的引力做功的情况，才具有最大初动能．光电子的初动能小于等于光电子的最大初动能．3．光电流和饱和光电流：金属板飞出的光电子到达阳极，回路中便产生光电流，随着所加正向电压的增大，光电流趋于一个饱和值，这个饱和值是饱和光电流，在一定的光照条件下，饱和光电流与所加电压大小无关．4．入射光强度与光子能量：入射光强度指单位时间内照射到金属表面单位面积上的总能量．5．光的强度与饱和光电流：饱和光电流与入射光强度成正比的规律是对频率相同的光照射金属产生光电效应而言的，对于不同频率的光，由于每个光子的能量不同，饱和光电流与入射光强度之间没有简单的正比关系．【跟进题组】1．(多选)现用一光电管进行光电效应实验，当用某一频率的光入射时，有光电流产生．下列说法正确的是()A．保持入射光的频率不变，入射光的光强变大，饱和光电流变大B．入射光的频率变高，饱和光电流变大C．入射光的频率变高，光电子的最大初动能变大D．保持入射光的光强不变，不断减小入射光的频率，始终有光电流产生解析：选AC.根据光电效应规律，保持入射光的频率不变，入射光的光强变大，则饱和光电流变大，A正确；由爱因斯坦光电效应方程知，入射光的频率变高，产生的光电子最大初动能变大，而饱和光电流与入射光的频率无关，B错误，C正确；保持入射光的光强不变，不断减小入射光的频率，当入射光的频率小于极限频率时，就不能发生光电效应，没有光电流产生，D错误．2.如图所示，当一束一定强度某一频率的黄光照射到光电管阴极K上时，此时滑片P处于A、B中点，电流表中有电流通过，则()A．若将滑动触头P向B端移动时，电流表读数有可能不变B．若将滑动触头P向A端移动时，电流表读数一定增大C．若用红外线照射阴极K时，电流表中一定没有电流通过D．若用一束强度相同的紫外线照射阴极K时，电流表读数不变解析：选A.所加的电压使光电子到达阳极，电流表中有电流通过，且可能处于饱和电流，当滑片向B端移动时，电流表读数有可能不变，当滑片向A端移动时，所加电压减小，则光电流可能减小，也可能不变，A正确，B错误；若用红外线照射阴极K，红外线频率小于黄光的频率，但是不一定不能发生光电效应，电流表中不一定没有电流通过，C错误；若用一束强度相同的紫外线照射阴极K时，紫外线的频率大于黄光的频率，则单位时间内逸出的光电子数目减小，电流表读数减小，D错误．光电效应方程[学生用书P250]【知识提炼】1．四类图象图象名称图象形状由图象直接(间接)得到的物理量最大初动能E k与入射光频率ν的关系图象(1)极限频率：图象与ν轴交点的横坐标νc(2)逸出功：图象与E k轴交点的纵坐标的绝对值W0＝|－E|＝E(3)普朗克常量：图象的斜率k＝h颜色相同、强度不同的光，光电流与电压的关系(1)遏止电压U c：图象与横轴的交点的横坐标的绝对值(2)饱和光电流I m：电流的最大值，强光大于弱光(3)最大初动能：E km＝eU c颜色不同时，光电流与电压的关系(1)遏止电压U c1、U c2(2)最大初动能：E k1＝eU c1、E k2＝eU c2遏止电压U c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U c：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)(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＝hνc.【典题例析】(2019·高考北京卷)光电管是一种利用光照射产生电流的装置，当入射光照在管中金属板上时，可能形成光电流．表中给出了6次实验的结果．组次入射光子的能量/eV相对光强光电流大小/mA逸出光电子的最大动能/eV第一组1234.04．04．0弱中强2943600.90．90．9第二组4566.06．06．0弱中强2740552.92．92．9A．两组实验采用了不同频率的入射光B．两组实验所用的金属板材质不同C．若入射光子的能量为5.0 eV，逸出光电子的最大动能为1.9 eVD．若入射光子的能量为5.0 eV，相对光强越强，光电流越大[解析]由于光子的能量E＝hν，又入射光子的能量不同，故入射光子的频率不同，A 项正确；由爱因斯坦光电效应方程hν＝W＋E k，可求出两组实验的逸出功均为3.1 eV，故两组实验所用的金属板材质相同，B错误；由hν＝W＋E k，逸出功W＝3.1 eV可知，若入射光子能量为5.0 eV，则逸出光电子的最大动能为1.9 eV，C正确；相对光强越强，单位时间内射出的光子数越多，单位时间内逸出的光电子数越多，形成的光电流越大，D正确．[答案] B【迁移题组】迁移1对E k－ν图象的理解1．(多选)如图所示是用光照射某种金属时逸出的光电子的最大初动能随入射光频率的变化图线(直线与横轴的交点坐标4.27，与纵轴交点坐标0.5)．由图可知()A．该金属的截止频率为4.27×1014 HzB．该金属的截止频率为5.5×1014 HzC．该图线的斜率表示普朗克常量D．该金属的逸出功为0.5 eV解析：选AC.图线在横轴上的截距为截止频率，A正确，B错误；由光电效应方程E k ＝hν－W0，可知图线的斜率为普朗克常量，C正确；金属的逸出功为：W0＝hν0＝6.63×10－34×4.27×10141.6×10－19eV≈1.77 eV，D错误．迁移2对I－U图象的理解2．在光电效应实验中，某同学用同一光电管在不同实验条件下得到三条光电流与电压之间的关系曲线(甲光、乙光、丙光)，如图所示．则可判断出( )A ．甲光的频率大于乙光的频率B ．乙光的波长大于丙光的波长C ．乙光对应的截止频率大于丙光的截止频率D ．甲光对应的光电子最大初动能大于丙光对应的光电子最大初动能解析：选B.由图象知，甲、乙光对应的遏止电压相等，由eU c ＝E k 和hν＝W 0＋E k 得甲、乙光频率相等，A 错误；丙光的频率大于乙光的频率，则丙光的波长小于乙光的波长，B 正确；由hνc ＝W 0得甲、乙、丙光对应的截止频率相同，C 错误；由光电效应方程知，甲光对应的光电子最大初动能小于丙光对应的光电子最大初动能，D 错误．迁移3 对U c －ν图象的理解 3.在某次光电效应实验中，得到的遏止电压U c 与入射光的频率ν的关系如图所示．若该直线的斜率和纵轴截距分别为k 和b ，电子电荷量的绝对值为e ，则普朗克常量可表示为________，所用材料的逸出功可表示为________．解析：根据光电效应方程E km ＝hν－W 0及E km ＝eU c 得U c ＝hνe －W 0e ，故h e ＝k ，b ＝－W 0e ，得h ＝ek ，W 0＝－eb .答案：ek －eb迁移4 光电效应方程的应用4．已知钙和钾的截止频率分别为7.73×1014Hz 和5.44×1014Hz ，在某种单色光的照射下两种金属均发生光电效应，比较它们表面逸出的具有最大初动能的光电子，钙逸出的光电子具有较大的( ) A ．波长 B ．频率 C ．能量D ．动量解析：选A.由爱因斯坦光电效应方程hν＝W 0＋12m v 2m，又由W 0＝hν0，可得光电子的最大初动能12m v 2m ＝hν－hν0，由于钙的截止频率大于钾的截止频率，所以钙逸出的光电子的最大初动能较小，因此它具有较小的能量、频率和动量，选项B 、C 、D 错误；又由c ＝λν可知光电子频率较小时，波长较大，A 正确．1．由E k －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E k 轴交点的纵坐标的绝对值E ＝W 0. (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U c ：图线与横轴的交点的绝对值． (2)饱和光电流I m ：电流的最大值． (3)最大初动能：E km ＝eU c . 3．由U c －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U c ：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)光的波粒二象性 物质波[学生用书P252]【知识提炼】1．对光的波动性和粒子性的进一步理解(1)定义：任何运动着的物体都有一种波与之对应，这种波叫做物质波，也叫德布罗意波．(2)物质波的波长：λ＝h p ＝hm v，h 是普朗克常量．(3)德布罗意波也是概率波，衍射图样中的亮圆是电子落点概率大的地方，但概率的大小受波动规律的支配．【跟进题组】1．(多选)实物粒子和光都具有波粒二象性．下列事实中突出体现波动性的是( ) A ．电子束通过双缝实验装置后可以形成干涉图样 B ．β射线在云室中穿过会留下清晰的径迹 C ．人们利用慢中子衍射来研究晶体的结构D ．光电效应实验中，光电子的最大初动能与入射光的频率有关，与入射光的强度无关 解析：选AC.电子束具有波动性，通过双缝实验装置后可以形成干涉图样，A 正确；β射线在云室中高速运动时，径迹又细又直，表现出粒子性，B 错误；人们利用慢中子衍射来研究晶体的结构，体现出波动性，C正确；光电效应实验，体现的是波的粒子性，D错误．2．(多选)1927年戴维逊和革末完成了电子衍射实验，该实验是荣获诺贝尔奖的重大近代物理实验之一．如图所示的是该实验装置的简化图，下列说法正确的是()A．亮条纹是电子到达概率大的地方B．该实验说明物质波理论是正确的C．该实验再次说明光子具有波动性D．该实验说明实物粒子具有波动性解析：选ABD.电子属于实物粒子，电子衍射实验说明电子具有波动性，说明物质波理论是正确的，与光的波动性无关，B、D正确，C错误；物质波也是概率波，亮条纹是电子到达概率大的地方，A正确．[学生用书P252]光电效应方程的应用【对点训练】1．(2018·高考全国卷Ⅱ)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 Hz B．8×1014 HzC．2×1015 Hz D．8×1015 Hz解析：选B.根据爱因斯坦光电效应方程E k ＝hν－W 0＝h c λ－hν0，代入数据解得ν0≈8×1014 Hz ，B 正确．2．(多选)(2020·山西运城模拟)美国物理学家密立根利用如图甲所示的电路研究金属的遏止电压U c 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U c －ν图象可知，这种金属截止频率为νcD ．由U c －ν图象可求普朗克常量表达式为h ＝U 1e ν1－νc解析：选CD.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U c －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，A 错误；根据光电效应方程E km ＝hν－W 0知，光电子的最大初动能与入射光的强度无关，B 错误；根据E km ＝hν－W 0＝eU c ，解得U c ＝hνe －hνc e ，图线的斜率k ＝h e ＝U 1ν1－νc，则h ＝U 1e ν1－νc，当遏止电压为零时，ν＝νc ，C 、D 正确．[学生用书P387(单独成册)](建议用时：40分钟)一、单项选择题1．关于光电效应有如下几种陈述，其中正确的是( )A ．金属的逸出功与入射光的频率成正比B ．光电流强度与入射光强度无关C ．用不可见光照射金属一定比可见光照射金属产生的光电子的最大初动能要大D．对任何一种金属都存在一个“最大波长”，入射光的波长必须小于这个波长，才能产生光电效应解析：选D.根据W0＝hν0知，金属的逸出功由金属的极限频率决定，与入射光的频率无关，A错误；光的强度影响单位时间内发出光电子的数目，即影响光电流的大小，B错误；不可见光的频率不一定比可见光的频率大，根据光电效应方程知，产生的光电子的最大初动能不一定大，C错误；对任何一种金属，都有一个极限频率，也就是能发生光电效应的最小频率，则对应一个“最大波长”，入射光的波长必须小于这个波长才能产生光电效应，D正确．2．入射光照到某金属表面发生光电效应，若入射光的强度减弱，而频率保持不变，则下列说法中正确的是()A．从光照射到金属表面上到金属发射出光电子之间的时间间隔将明显增加B．逸出的光电子的最大初动能减小C．单位时间内从金属表面逸出的光电子数目将减少D．有可能不发生光电效应解析：选C.光电效应瞬时(10－9 s)发生，与光强无关，A错误；光电子的最大初动能只与入射光的频率有关，入射光的频率越大，最大初动能越大，B错误；光电子数目多少与入射光的强度有关，光强减弱，单位时间内从金属表面逸出的光电子数目减少，C正确；能否发生光电效应，只取决于入射光的频率是否大于极限频率，与光强无关，D错误．3．用波长为2.0×10－7m的紫外线照射钨的表面，释放出来的光电子中最大的动能是4.7×10－19 J．由此可知，钨的极限频率是(普朗克常量h＝6.63×10－34 J·s，光速c＝3.0×108 m/s，结果取2位有效数字)()A．5.5×1014Hz B．7.9×1014HzC．9.8×1014Hz D．1.2×1015Hz解析：选B.本题考查光电效应方程，意在考查考生对光电效应方程E k＝hν－W逸的理解，并能应用光电效应方程求解极限频率．由光电效应方程E k＝hν－W逸，而W逸＝hν0，ν＝cλ，所以钨的极限频率ν0＝cλ－E kh＝7.9×1014Hz，B正确．4．在光电效应的实验结果中，与光的波动理论不矛盾的是() A．光电效应是瞬时发生的B．所有金属都存在极限频率C ．光电流随着入射光增强而变大D ．入射光频率越大，光电子最大初动能越大解析：选C.按照光的波动理论，电子吸收光子的能量需要时间，因此光电效应不可能瞬时发生，这与光电效应具有瞬时性矛盾；按照光的波动理论，只要有足够长的时间，电子会吸收足够的能量，克服原子的束缚成为光电子，因此所有金属均可以发生光电效应，这与光电效应有极限频率矛盾；按照光的波动理论，照射光越强，电子获得的能量越大，打出的光电子的最大初动能越大，这与光电效应中打出的光子的最大初动能与光强无关，而与照射光的频率有关矛盾；按照光的波动理论也可以得到光越强打出的光电子越多，光电流越大，C 正确．5．(2017·高考北京卷)2017年年初，我国研制的“大连光源”——极紫外自由电子激光装置，发出了波长在100 nm(1 nm ＝10－9 m)附近连续可调的世界上最强的极紫外激光脉冲．大连光源因其光子的能量大、密度高，可在能源利用、光刻技术、雾霾治理等领域的研究中发挥重要作用．一个处于极紫外波段的光子所具有的能量可以电离一个分子，但又不会把分子打碎．据此判断，能够电离一个分子的能量约为(取普朗克常量h ＝6.6×10－34 J ·s ，真空光速c ＝3×108 m/s)( )A ．10－21 J B ．10－18 J C ．10－15 J D ．10－12J 解析：选B.由题意知，电离一个分子的能量等于照射分子的光子能量，E ＝hν＝h c λ≈2×10－18 J ，故B 正确．6. 关于光电效应，以下说法正确的是( )A ．金属内的每个电子可以吸收一个或一个以上的光子，当它积累的动能足够大时，就能从金属逸出B ．如果入射光子的能量小于金属表面的电子克服原子核的引力逸出时需要做的最小功，光电效应便不能发生了．但如换用波长更长的入射光子，则有可能发生光电效应C ．发生光电效应时，入射光越强，光子的能量就越大，光电子的最大初动能越大D ．由于不同金属的逸出功是不相同的，因此使不同金属产生光电效应的入射光的最低频率也不相同解析：选D.发生光电效应时，金属中逸出的电子只能吸收一个光子的能量，A 错误；当入射光子的能量小于金属表面的电子克服原子核的引力逸出时需要做的最小功，光电效应便不能发生了，但如换用波长更长的入射光子，频率更低，更不可能发生，B错误；入射光的强度越大，单位时间内发出光电子的数目越多，形成的光电流越大，与最大初动能无关，C错误；根据光电效应方程E km＝hν－W0知，不同金属的逸出功是不相同的，因此使不同金属产生光电效应的入射光的最低频率也不相同，D正确．7.研究光电效应电路如图所示，用频率相同、强度不同的光分别照射密封真空管的钠极板(阴极K)，钠极板发射出的光电子被阳极A吸收，在电路中形成光电流．下列光电流I与A、K之间的电压U AK的关系图象中，正确的是()解析：选C.由于是强度不同的光照射同种钠极板，则遏止电压相同，强度不同，饱和光电流不同，C正确．8.以往我们认识的光电效应是单光子光电效应，即一个电子在极短时间内只能吸收到一个光子而从金属表面逸出．强激光的出现丰富了人们对于光电效应的认识，用强激光照射金属，由于其光子密度极大，一个电子在极短时间内吸收多个光子成为可能，从而形成多光子光电效应，这已被实验证实．光电效应实验装置示意图如图所示．用频率为ν的普通光源照射阴极K，没有发生光电效应，换用同样频率为ν的强激光照射阴极K，则发生了光电效应；此时，若加上反向电压U，即将阴极K接电源正极，阳极A接电源负极，在KA之间就形成了使光电子减速的电场．逐渐增大U，光电流会逐渐减小；当光电流恰好减小到零时，所加反向电压U可能是下列的(其中W为逸出功，h为普朗克常量，e为电子电荷量)()A ．U ＝hνe －W eB ．U ＝2hνe －W eC ．U ＝2hν－WD ．U ＝5hν2e －W e解析：选B.以从阴极K 逸出的且具有最大初动能的光电子为研究对象，由动能定理得：－Ue ＝0－12m v 2m ，由光电效应方程得：nhν＝12m v 2m ＋W (n ＝2，3，4，…)，联立上式解得：U ＝nhνe －W e(n ＝2，3，4，…)，故B 正确． 二、多项选择题9．(2020·北京朝阳模拟)用绿光照射一个光电管，能产生光电效应．欲使光电子从阴极逸出时最大初动能增大，可以( )A ．改用红光照射B ．改用紫光照射C ．改用蓝光照射D ．增加绿光照射时间解析：选BC.光电子的最大初动能与照射时间或照射强度无关，而与入射光子的能量有关，入射光子的能量越大，光电子从阴极逸出时最大初动能越大，所以本题中可以改用比绿光光子能量更大的紫光、蓝光照射，以增大光电子从阴极逸出时的最大初动能．10.如图所示，电路中所有元件完好，但光照射到光电管上，灵敏电流计中没有电流通过，其原因可能是( )A ．入射光太弱B ．入射光波长太长C ．光照时间短D ．电源正、负极接反解析：选BD.入射光波长太长，入射光的频率低于截止频率时，不能发生光电效应，故B正确；电路中电源反接，对光电管加了反向电压，若该电压超过了遏止电压，也没有光电流产生，故D正确．11．对光的认识，下列说法正确的是()A．个别光子的行为表现出粒子性，大量光子的行为表现出波动性B．光的波动性是光子本身的一种属性，不是光子之间的相互作用引起的C．光表现出波动性时，就不具有粒子性了，光表现出粒子性时，就不再具有波动性了D．光的波粒二象性应理解为：在某种情况下光的波动性表现得明显，在另外的某种情况下，光的粒子性表现得明显解析：选ABD.光是一种概率波，少量光子的行为易显示出粒子性，而大量光子的行为往往显示出波动性，A正确；光的波动性不是由于光子之间的相互作用引起的，而是光的一种属性，这已被弱光照射双缝后在胶片上的感光实验所证实，B正确；粒子性和波动性是光同时具备的两种属性，C错误，D正确．12．用极微弱的可见光做双缝干涉实验，随着时间的增加，在照相底片上先后出现如图甲、乙、丙所示的图象，则()A．图象甲表明光具有粒子性B．图象乙表明光具有波动性C．用紫外线观察不到类似的图象D．实验表明光是一种概率波解析：选ABD.图象甲曝光时间短，通过光子数很少，呈现粒子性．图象乙曝光时间长，通过了大量光子，呈现波动性，故A、B正确；同时也表明光是一种概率波，故D正确；紫外线本质和可见光本质相同，也可以发生上述现象，可以用感光胶片观察到，故C错误．13．如图甲所示，合上开关，用光子能量为2.5 eV的一束光照射阴极K，发现电流表读数不为零．调节滑动变阻器，发现当电压表读数小于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．把电路改为图乙，当电压表读数为2 V时，则()A ．逸出功为1.9 eVB ．逸出功为1.7 eVC ．电子到达阳极时的最大动能为2.6 eVD ．电子到达阳极时的最大动能为4.5 eV解析：选AC.光子能量hν＝2.5 eV 的光照射阴极，电流表读数不为零，则能发生光电效应，当电压表读数大于或等于0.6 V 时，电流表读数为零，则电子不能到达阳极，由动能定理eU ＝12m v 2m知，最大初动能E km ＝eU ＝0.6 eV ，由光电效应方程hν＝E km ＋W 0知W 0＝1.9 eV ，对图乙，当电压表读数为2 V 时，电子到达阳极的最大动能E ′km ＝E km ＋eU ′＝0.6 eV ＋2 eV ＝2.6 eV .故A 、C 正确．14.(2020·河北保定模拟)如图所示，这是一个研究光电效应的电路图，下列叙述中正确的是( )A ．只调换电源的极性，移动滑片P ，当电流表示数为零时，电压表示数为遏止电压U 0的数值B ．保持光照条件不变，滑片P 向右滑动的过程中，电流表示数将一直增大C ．不改变光束颜色和电路，增大入射光束强度，电流表示数会增大D ．阴极K 需要预热，光束照射后需要一定的时间才会有光电流解析：选AC.只调换电源的极性，移动滑片P ，电场力对电子做负功，当电流表示数为零时，则有eU ＝12m v 2m，那么电压表示数为遏止电压U 0的数值，A 正确；当其他条件不变，P 向右滑动，加在光电管两端的电压增加，光电子运动更快，由I ＝q t得电流表读数变大，若电流达到饱和电流，则电流表示数不会增大，B 错误；只增大入射光束强度时，单位时间内。
喇遇市喊景学校高考物理一轮复习 第12章 量子论初步 原子核 第1节 光电效 氢原子光谱
喷晶州喇遇市喊景学校第1节 光电效应 氢原子光谱1．考纲变化：本章内容是模块3－5中的部分内容，考纲要求由原来的“选考内容”调至“必考内容”． 2．考情总结：作为“选考内容”时，对原子和原子核的考查，以基础为主，难度不大，主要以选择题的形式出现．第1节 光电效应 氢原子光谱知识点1 光电效应 1．光电效应的实验规律(1)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，低于这个极限频率则不能发生光电效应．(2)光电子的最大初动能与入射光的强度无关，其随入射光频率的增大而增大．(3)大于极限频率的光照射金属时，光电流强度(反映单位时间内发射出的光电子数的多少)与入射光强度成正比．2．光子说爱因斯坦提出：空间传播的光不是连续的，而是一份一份的，每一份称为一个光子，光子具有的能量与光的频率成正比，即：ε＝hν，其中h ＝6.63×10－34J·s.3．光电效应方程(1)表达式：hν＝E k ＋W 0或E k ＝hν－W 0.(2)物理意义：金属中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W 0，剩下的表现为逸出后电子的最大初动能E k ＝12mv 2.知识点2 α粒子散射实验与核式结构模型 1．实验现象绝大多数α粒子穿过金箔后，基本上仍沿原来的方向前进，但少数α粒子发生了大角度偏转，极少数α粒子甚至被撞了回来．如图1211所示．α粒子散射实验的分析图图12112．原子的核式结构模型在原子中心有一个很小的核，原子全部的正电荷和几乎全部质量都集中在核里，带负电的电子在核外空间绕核旋转．知识点3 氢原子光谱和玻尔理论1．光谱(1)光谱：用光栅或棱镜可以把光按波长展开，获得光的波长(频率)和强度分布的记录，即光谱．(2)光谱分类：有些光谱是一条条的亮线，这样的光谱叫做线状谱．有的光谱是连在一起的光带，这样的光谱叫做连续谱．(3)氢原子光谱的实验规律：巴耳末线系是氢原子光谱在可见光区的谱线，其波长公式1λ＝R⎝⎛⎭⎫122－1n2(n＝3,4,5，…)，R是里德伯常量，R＝1.10×107 m－1，n为量子数．2．玻尔理论(1)定态：原子只能处于一系列不连续的能量状态中，在这些能量状态中原子是稳定的，电子虽然绕核运动，但并不向外辐射能量．(2)跃迁：原子从一种定态跃迁到另一种定态时，它辐射或吸收一定频率的光子，光子的能量由这两个定态的能量差决定，即hν＝E m－E n(h是普朗克常量，h＝6.63×10－34J·s)．(3)轨道：原子的不同能量状态跟电子在不同的圆周轨道绕核运动相对应．原子的定态是不连续的，因此电子的可能轨道也是不连续的．3.氢原子的能级、能级公式(1)氢原子的能级图能级图如图1212所示．图1212(2)氢原子的能级公式E n＝1n2E1(n＝1,2,3，…)，其中E1为基态能量，其数值为E1＝－13.6_eV.(3)氢原子的半径公式r n＝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. 1．正误判断(1)光子说中的光子，指的是光电子．(×)(2)只要光足够强，照射时间足够长，就一定能发生光电效应．(×)(3)原子核集中了原子全部的正电荷和质量．(×)(4)在玻尔模型中，原子的状态是不连续的．(√)(5)发射光谱可能是连续光谱，也可能是线状谱．(√)2．[对α粒子散射实验的考查]从α粒子散射实验结果出发推出的结论有： ①金原子内部大部分都是空的； ②金原子是一个球体；③汤姆孙的原子模型不符合原子结构的实际情况； ④原子核的半径约是10－15m ，其中正确的是( )【：92492400】A ．①②③B ．①③④C ．①②④D ．①②③④B [α粒子散射实验的结果表明，原子是由原子核和核外电子构成的，原子核体积很小，质量大，原子的质量主要集中在原子核上，原子核外有一个非常大的空间，核外电子围绕原子核做高速运动，则从α粒子散射实验结果出发推出的结论有金原子内部大部分都是空的，汤姆孙的原子模型不符合原子结构的实际情况，原子核的半径约是10－15m ，不能说明金原子是球体，B 正确．]3．[对光电效应的考查](多选)如图1213为用光照射锌板产生光电效应的装置示意图．光电子的最大初动能用E k 表示、入射光的强度用C 表示、入射光的波长用λ表示、入射光的照射时间用t 表示、入射光的频率用ν表示．则下列说法正确的是( )图1213A ．E k 与C 无关B ．E k 与λ成反比C ．E k 与t 成正比D ．E k 与ν成线性关系AD [由E k ＝hν－W 0知，E k 与照射光的强度及照射时间无关，与ν成线性关系，A 、D 正确，C 错误；由E k ＝hc λ－W 0可知，E k 与λ不成反比，B 错误．]4．[对氢原子光谱的考查]如图1214所示，1、2、3、4为玻尔理论中氢原子最低的四个能级．用以下能量的光子照射基态的氢原子时，能使氢原子跃迁到激发态的是( )图1214A ．1.51 eVB ．3.4 eVC ．10.2 eVD．10.3 eVC[入射光子的能量只有等于原子所处能级与某一较高能级的差值时，入射光的光子才能被吸收，原子才能被激发，选C.]对光电效应的理解1.(1)光子与光电子：光子指光在空间传播时的每一份能量，光子不带电；光电子是金属表面受到光照射时发射出来的电子，其本质是电子．光子是光电效应的因，光电子是果．(2)光电子的动能与光电子的最大初动能：光照射到金属表面时，电子吸收光子的全部能量，可能向各个方向运动，需克服原子核和其他原子的阻碍而损失一部分能量，剩余部分为光电子的初动能；只有金属表面的电子直接向外飞出时，只需克服原子核的引力做功的情况，才具有最大初动能．(3)光电流和饱和光电流：金属板飞出的光电子到达阳极，回路中便产生光电流，随着所加正向电压的增大，光电流趋于一个饱和值，这个饱和值是饱和光电流，在一定的光照条件下，饱和光电流与所加电压大小无关．(4)入射光强度与光子能量：入射光强度指单位时间内照射到金属表面单位面积上的总能量．(5)光的强度与饱和光电流：饱和光电流与入射光强度成正比的规律是对频率相同的光照射金属产生光电效应而言的，对于不同频率的光，由于每个光子的能量不同，饱和光电流与入射光强度之间没有简单的正比关系．2．光电效应的研究思路(1)两条线索：(2)两条对应关系：入射光强度大→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．[题组通关]1．(多选)在光电效应实验中，用频率为ν的光照射光电管阴极，发生了光电效应，下列说法正确的是( )A．增大入射光的强度，光电流增大B．减小入射光的强度，光电效应现象不会消失C．改用频率小于ν的光照射，一定不发生光电效应D．改用频率大于ν的光照射，光电子的最大初动能变大ABD [增大入射光强度，单位时间内照射到单位面积的光电子数增加，则光电流将增大，故选项A 正确；光电效应是否发生取决于照射光的频率，而与照射强度无关，故选项B 正确；用频率为ν的光照射光电管阴极，发生光电效应，用频率较小的光照射时，若光的频率仍大于极限频率，则仍会发生光电效应，选项C 错误；根据hν－W 逸＝12mv 2可知，增加照射光频率，光电子的最大初动能也增大，故选项D 正确．]2．(多选)在探究光电效应现象时，某小组的同学分别用波长为λ、2λ的单色光照射某金属，逸出的光电子最大速度之比为2∶1，普朗克常量用h 表示，光在真空中的速度用c 表示．则( )【：92492401】A ．光电子的最大初动能之比为2∶1B ．该金属的截止频率为c 3λ C ．该金属的截止频率为c λD ．用波长为52λ的单色光照射该金属时能发生光电效应 BD [由于两种单色光照射下，逸出的光电子的最大速度之比为2∶1，由E k ＝12mv 2可知，光电子的最大初动能之比为4∶1，A 错误；又由hν＝W ＋E k 知，h c λ＝W ＋12mv 21，h c 2λ＝W ＋12mv 22，又v 1＝2v 2，解得W ＝h c3λ，则该金属的截止频率为c3λ，B 正确，C 错误；光的波长小于或等于3λ时才能发生光电效应，D 正确．] 两点提醒1．能否发生光电效应取决于入射光的频率而不是入射光的强度．2．光电子的最大初动能随入射光子频率的增大而增大，但二者不是正比关系．爱因斯坦的光电效应方程及应用(1)爱因斯坦光电效应方程E k ＝hν－W 0.(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W 0为逸出功，它与极限频率νc 的关系是W 0＝hνc . 2．四类图象图象名称图线形状由图线直接(间接)得到的物理量最大初动能E k 与入射光频率ν的关系图线①极限频率：图线与ν轴交点的横坐标νc②逸出功：图线与E k 轴交点的纵坐标的值W 0＝|－E |＝E③普朗克常量：图线的斜率k ＝h颜色相同、强度不同的光，光电流与电压的关系图线①遏止电压U c ：图线与横轴的交点 ②饱和光电流I m ：电流的最大值③最大初动能：E km ＝eU c 颜色不同时，光电流与电压的关系图线①遏止电压U c1、U c2 ②饱和光电流③最大初动能E k1＝eU c1，E k2＝eU c2 遏止电压U c 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 ②遏止电压U c ：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量的乘积，即h ＝ke .(注：此时两极之间接反向电压)●考向1 光电效应方程的应用1．(2017·抚州模拟)人们发现光电效应具有瞬时性和对各种金属都存在极限频率的规律．请问谁提出了何种学说很好地解释了上述规律？已知锌的逸出功为 3.34 eV ，用某单色紫外线照射锌板时，逸出光电子的最大速度为106m/s ，求该紫外线的波长λ.(电子质量M e ＝9.11×10－31kg ，普朗克常量h ＝6.63×10－34J·s,1 eV＝1.60×10－19J)【解析】 爱因斯坦提出的光子说很好地解释了光电效应现象． 由爱因斯坦光电效应方程：E k ＝hν－W 0① 光速、波长、频率之间关系：c ＝λν ②联立①②得紫外线的波长为λ＝hcW 0＋12mv 2m＝6.63×10－34×3×1083.34×1.6×10－19＋12×9.11×10－31×1012m≈2.009×10－7m【答案】 爱因斯坦的光子说很好地解释了光电效应 2．009×10－7m●考向2 与光电效应有关的图象问题2．(多选)(2017·武威模拟)如图1215是某金属在光的照射下产生的光电子的最大初动能E k 与入射光频率ν的关系图象．由图象可知( )图1215A ．该金属的逸出功等于EB ．该金属的逸出功等于hν0C ．入射光的频率为2ν0时，产生的光电子的最大初动能为ED ．入射光的频率为ν02时，产生的光电子的最大初动能为E2ABC [由爱因斯坦的光电效应方程：E k ＝hν－W 0，对应图线可得，该金属的逸出功W 0＝E ＝hν0，A 、B 均正确；若入射光的频率为2ν0，则产生的光电子的最大初动能E k ＝2hν0－W 0＝hν0＝E ，故C 正确；入射光的频率为ν02时，该金属不发生光电效应，D 错误．]3．研究光电效应规律的实验装置如图1216所示，用频率为ν的光照射光电管阴极K 时，有光电子产生．由于光电管K 、A 间加的是反向电压，光电子从阴极K 发射后将向阳极A 做减速运动．光电流i 由图中电流计G 测出，反向电压U 由电压表V 测出．当电流计的示数恰好为零时，电压表的示数称为反向截止电压U C ，在下列表示光电效应实验规律的图象中，错误的是( )图1216反向电压U 和频率ν一定时，光电流i 与光强I 的关系 A 截止电压U C与频率ν的关系 B光强I 和频率ν一定时，光电流i 与反向电压U 的关系C光强I 和频率ν一定时，光电流i 与产生光电子的时间t 的关系DB [由光电效应规律可知，光电流的强度与光强成正比，光射到金属上时，光电子的发射是瞬时的，不需要时间积累，故A 、D 图象正确；从金属中打出的光电子，在反向电压作用下做减速运动，随着反向电压的增大，到达阳极的光电子数减少，故C 图象正确；由光电效应方程可知：hν＝hν0＋E km ，而eU C ＝E km ，所以有hν＝hν0＋eU C ，由此可知，B 图象错误．]光电效应问题中的五个决定关系1．逸出功W 0一定时，入射光的频率决定着能否产生光电效应以及光电子的最大初动能． 2．入射光的频率一定时，入射光的强度决定着单位时间内发射出来的光电子数． 3．爱因斯坦光电效应方程：E k ＝hν－W 0. 4．最大初动能与遏止电压的关系：E k ＝eU c .5．逸出功与极限频率、极限波长的关系：W 0＝hνc ＝hc λc. 氢原子能级和能级跃迁1.两类能级跃迁(1)自发跃迁：高能级→低能级，释放能量，发出光子． 光子的频率ν＝ΔE h＝E 高－E 低h. (2)受激跃迁：低能级→高能级，吸收能量．①光照(吸收光子)：光子的能量必须恰等于能级差hν＝ΔE . ②碰撞、加热等：只要入射粒子能量大于或等于能级差即可，E 外≥ΔE . ③大于电离能的光子被吸收，将原子电离． 2．电离 电离态与电离能 电离态：n ＝∞，E ＝0基态→电离态：E 吸＝0－(－13.6 eV)＝13.6 eV 电离能．n ＝2→电离态：E 吸＝0－E 2＝3.4 eV如吸收能量足够大，克服电离能后，获得自由的电子还携带动能． 3．谱线条数的确定方法(1)一个氢原子跃迁发出可能的光谱线条数最多为(n －1)． (2)一群氢原子跃迁发出可能的光谱线条数的两种求解方法． ①用数学中的组合知识求解：N ＝C2n ＝n n －12.②利用能级图求解：在氢原子能级图中将氢原子跃迁的各种可能情况一一画出，然后相加． [题组通关]1．(多选)氢原子光谱在可见光部分只有四条谱线，它们分别是从n 为3、4、5、6的能级直接向n ＝2能级跃迁时产生的．四条谱线中，一条红色、一条蓝色、两条紫色，则下列说法正确的是( )A ．红色光谱是氢原子从n ＝3能级向n ＝2能级跃迁时产生的B ．蓝色光谱是氢原子从n ＝6能级或n ＝5能级直接向n ＝2能级跃迁时产生的C ．若氢原子从n ＝6能级直接向n ＝1能级跃迁，则能够产生红外线D ．若氢原子从n ＝6能级直接向n ＝3能级跃迁时辐射的光子不能使某金属发生光电效应，则氢原子从n ＝6能级直接向n ＝2能级跃迁时辐射的光子将可能使该金属发生光电效应AD [从n 为3、4、5、6的能级直接向n ＝2能级跃迁时，从n ＝3跃迁到n ＝2能级辐射的光子频率最小，波长最大，可知为红色光谱，A 正确；蓝光光子频率大于红光光子频率，小于紫光光子频率，可知是从n ＝4跃迁到n ＝2能级辐射的光子，B 错误；氢原子从n ＝6能级直接向n ＝1能级跃迁，辐射的光子频率大于从n ＝6跃迁到n ＝2能级时辐射的紫光光子频率，即产生紫外线，C 错误；从n ＝6跃迁到n ＝2能级辐射的光子频率大于从n ＝6跃迁到n ＝3能级辐射的光子频率，由氢原子从n ＝6能级直接向n ＝3能级跃迁时辐射的光子不能使某金属发生光电效应，但从n ＝6跃迁到n ＝2能级跃迁时辐射的光子可能使该金属发生光电效应，D 正确．]2．如图1217所示，氢原子从n >2的某一能级跃迁到n ＝2的能级，辐射出能量为2.55 eV 的光子，问：(1)最少要给基态的氢原子提供多少电子伏特的能量，才能使它辐射上述能量的光子？ (2)请在图中画出获得该能量后的氢原子可能的辐射跃迁图．图1217【解析】 (1)氢原子从n >2的某一能级跃迁到n ＝2的能级，辐射光子的频率应满足：hν＝E n －E 2＝2.55 eV则E n ＝hν＋E 2＝－0.85 eV 又有：E n ＝E 1n2，所以：n ＝E 1E n ＝－13.6 eV－0.85 eV＝4 基态氢原子要跃迁到n ＝4的能级，应该提供的能量为 ΔE ＝E 4－E 1＝－0.85 eV －(－13.6)eV ＝12.75 eV. (2)辐射跃迁图如图所示： 【答案】 (1)12.75 eV (2)见解析 1．一个区别：一个氢原子和一群氢原子能级跃迁的可能性． 2．两点提醒：(1)原子能级之间跃迁时吸收或放出的光子能量一定等于两能级之间的差值． (2)要使氢原子发生电离，原子吸收的能量可以是大于原子该能级值的任意值．。
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第1讲光电效应原子结构氢原子光谱★★★考情微解读★★★见学生用书P181微知识1 原子结构1．电子的发现汤姆孙发现了电子，电子的发现证明了原子是可分的。
2．原子核式结构(1)卢瑟福通过α粒子散射实验，提出了原子的核式结构，实验装置如图所示。
(2)实验结果显示，绝大多数α粒子穿过金箔后仍沿原来的方向前进，少数α粒子发生了较大的偏转，只有极少数α粒子偏转角超过90°甚至被弹回。
(3)原子的核式结构模型：在原子中心有个很小的核，叫做原子核，原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在核里，带负电的电子在核外空间绕核转动。
(4)原子直径的数量级约为10－10 m，原子核直径的数量级约为10－15 m。
微知识2 玻尔的氢原子理论1．能级：原子只能处于一系列不连续的能量状态中，具有确定能量的稳定状态称为定态，也称为能级，原子处于最低能级的状态叫做基态，其他的状态作激发态。
2．跃迁：当原子从某一能级(设能量为E m)跃迁到另一能级(设能量为E n)时，会辐射或吸收一定频率的光子，光子的能量为E ＝|E m －E n |＝h ν(h 叫做普朗克常量，h ＝6.63×10－34J·s)。
3．轨道：原子的不同能量状态对应于电子的不同运行轨道，由于原子的能量状态是不连续的，因此电子的轨道也是不连续的，即电子不能在任意半径的轨道上运动。
4．局限性：虽然它能很好地解释氢原子光谱，但与其他原子的光谱不符合。
原因在于它一方面引入了量子假设，另一方面又应用了经典理论计算电子轨道半径和能量，因此，玻尔理论在解释复杂的微观现象时遇到困难是必然的。
微知识3 氢原子光谱 1．氢原子的能级公式E n ＝E 1n2(其中基态能量E 1＝－13.6 eV)2．电子的半径公式r n ＝n 2r 1(n ＝1,2,3…)(其中r 1＝0.53×10－10m)。
3．特征谱线不同原子的亮线位置不同，说明不同的原子的发光频率是不一样的，因此这些亮线称为原子的特征谱线。
4．光谱分析利用原子特征谱线来鉴别物质和确定物质的组成成分，这种方法称为光谱分析。
微知识4 光电效应 1．定义在光的照射下从物体发射出电子的现象(发射出的电子称为光电子)。
2．产生条件入射光的频率大于极限频率。
3．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。
(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10－9s 。
(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。
微知识5 光电效应方程 1．基本物理量(1)光子的能量，ε＝h ν其中h ＝6.63×10－34J·s(称为普朗克常量)。
(2)逸出功：使电子脱离某种金属所做功的最小值。
(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动能的最大值。
2．光电效应方程爱因斯坦光电效应方程是根据能量守恒定律推导出来的，描述的是光电子的最大初动能E k跟入射光子的能量hν和逸出功W之间的关系：E k＝hν－W0。
微知识6 波粒二象性1．光电效应说明光具有粒子性，同时光还具有波动性，即光具有波粒二象性。
2．大量光子运动的规律表现出光的波动性，单个光子的运动表现出光的粒子性。
3．光的波长越长，波动性越明显，越容易看到光的干涉和衍射现象。
光波的频率越高，粒子性越明显，穿透本领越强。
一、思维辨析(判断正误，正确的画“√”，错误的画“×”。
)1．光子和光电子都是实物粒子。
(×)2．光电效应说明光具有粒子性，光的波动性是错误的。
(×)3．光电子的最大初动能与入射光的频率成正比。
(×)4．α粒子散射实验说明了原子的正电荷和绝大部分质量集中在一个很小的核上。
(√) 5．氢原子由能量为E n的定态向能量为E m低能级跃迁时，辐射出的光子能量hν＝E n －E m。
(√)二、对点微练1．(光电效应)(多选)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解析本题考查光电效应规律，考查考生对光电效应规律的理解。
光电流的大小与光照时间无关，A项错误；如果入射光的频率小于金属的极限频率，入射光再强也不会发生光电效应，B项错误；遏止电压U c，满足eU c＝hν－hνc，从表达式可知，遏止电压与入射光的频率有关，C项正确；只有当入射光的频率大于极限频率，才会有光电子逸出，D项正确。
答案CD2．(α粒子散射实验和原子核式结构)卢瑟福通过对α粒子散射实验结果的分析，提出( )A．原子的核式结构模型B．原子核内有中子存在C．电子是原子的组成部分D．原子核是由质子和中子构成的解析卢瑟福通过对α粒子散射实验结果的分析否定了汤姆生“枣糕”式原子结构模型，提出了原子的核式结构模型，故A项正确；原子核内有中子存在是通过核反应发现的，故B项错；电子是原子的组成部分，是通过汤姆生发现电子而发现的，故C项错；原子核是由质子和中子构成的，是通过核反应发现的，故D项错。
答案 A3．(玻尔的氢原子理论)若用E1表示氢原子基态时能量的绝对值，对于第n能级的能量为E n ＝－E 1n2，则在下列各能量值中，哪个可能是氢原子从激发态向基态跃迁时辐射出的能量( )A.E 14B.34E 1C.78E 1D.E 116答案 B4．(波粒二象性)用很弱的光做单缝衍射实验，改变曝光 时间，在胶片上出现的图像如图所示，该实验表明( )A ．光的本质是波B ．光的本质是粒子C ．光的能量在胶片上分布不均匀D ．光到达胶片上不同位置的概率相同解析 用很弱的光做单缝衍射实验，改变曝光时间在胶片出现的图样，说明光有波粒二象性，故A 、B 项错误；说明光到达胶片上的不同位置的概率是不一样的，也就说明了光的能量在胶片上分布不均匀，故C 项正确，D 项错误。
答案 C见学生用书P182微考点 1 光电效应核|心|微|讲1．用光电管研究光电效应 (1)常见电路图(2)光电流与饱和电流①入射光强度：指单位时间内入射到金属表面单位面积上的能量，可以理解为频率一定时，光强越大，单位时间内照射金属表面的光子数越多。
②光电流：指光电子在电路中形成的电流。
光电流有最大值，未达到最大值以前，其大小和光强、电压都有关，达到最大值以后，光电流和光强度成正比。
③饱和电流：指在一定频率与强度的光照射下的最大光电流，饱和电流不随电路中电压的增大而增大。
(3)两条分析线索2．光电效应的图象描述典|例|微|探【例1】(多选)在光电效应实验中，用频率为ν的光照射光电管阴极，发生了光电效应。
下列说法正确的是( )A．增大入射光的强度，光电流增大B．减小入射光的强度，光电效应现象消失C．改用频率小于ν的光照射，一定不发生光电效应D．改用频率大于ν的光照射，光电子的最大初动能变大【解题导思】(1)光电效应发生的条件是什么？答：入射光的频率大于金属的极限频率。
(2)为什么光照强度增大，光电流增大？答：光照强度增大，单位时间内入射到金属表面的光子个数增加，单位时间内发出的光电子的个数增加，则光电流增大。
解析根据光电效应规律可知，增大入射光的强度，光电流增大，A项正确；减小入射光的强度，光电流减小，光电效应现象并不消失，B项错误；改用小于ν的入射光照射，如果入射光的频率仍然大于光电管阴极材料的极限频率，仍能发生光电效应，C项错误；由爱因斯坦光电效应方程可知，增大入射光的频率，光电子的最大初动能增大，D项正确。
答案AD光电效应实验规律可理解记忆：放不放(光电子)，看频率(入射光频率大于金属极限频率)；放多少，看光强。
最大初动能(光电子)，看频率(入射光)；要放瞬时放。
题|组|微|练1．入射光照射到某金属表面上发生光电效应，若入射光的强度减弱，而频率保持不变，那么( )A．从光照至金属表面上到发射出光电子之间的时间间隔将明显增加B．逸出的光电子的最大初动能将减小C．单位时间内从金属表面逸出的光电子数目将减少D．有可能不发生光电效应解析光电效应瞬时(不超过10－9 s)发生，与光强无关，A项错；能否发生光电效应，只决定于入射光的频率是否大于极限频率，与光强无关，D项错；光电子的最大初动能只与入射光频率有关，入射光频率越大，最大初动能越大，B项错；光电子数目多少与入射光强度有关，光强减弱，单位时间内逸出的光电子数目减少，C项对。
答案 C2．已知钙和钾的截止频率分别为7.73×1014 Hz和5.44×1014 Hz，在某种单色光的照射下两种金属均发生光电效应，比较它们表面逸出的具有最大初动能的光电子，则钙逸出的光电子具有较大的( )A．波长B．频率C．能量D．动量解析金属的逸出功W0＝hν0，根据爱因斯坦光电效应方程E k＝hν－W可知，从金属钾表面飞出的光电子的最大初动能比金属钙的大，金属钙表面飞出的光电子能量E小，因λ＝h2mE，所以从钙表面逸出的光电子具有较大的波长，选项A正确。
答案 A微考点 2 能级跃迁和光谱线核|心|微|讲1．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h ν＝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h ν大于或小于E 末－E 初时都不能被原子吸收。
2．原子从高能级向低能级跃迁，以光子的形式向外辐射能量，所辐射的光子能量恰等于发生跃迁时的两能级间的能量差。
3．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。
一群氢原子处于量子数为n 的激发态时，可能辐射出的光谱线条数为N ＝n n －2＝C 2n 。
4．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。
5．跃迁时电子动能、原子势能与原子能量的变化当轨道半径减小时，库仑引力做正功，原子的电势能E p 减小，电子动能增大，原子能量减小。
反之，轨道半径增大时，原子电势能增大，电子动能减小，原子能量增大。
典|例|微|探【例2】 (多选)氢原子能级如图所示，当氢原子从n ＝3跃迁到n ＝2的能级时，辐射光的波长为656 nm 。
以下判断正确的是( )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 ．用波长为325 nm 的光照射，可使氢原子从n ＝1跃迁到n ＝2的能级C ．一群处于n ＝3能级上的氢原子向低能级跃迁时最多产生3种谱线D ．用波长为633 nm 的光照射，不能使氢原子从n ＝2跃迁到n ＝3的能级 【解题导思】释放或吸收光子的能量与能级有何关系？答：释放或吸收光子的能量等于两定态之间的能量差。