课标版20高考物理二轮复习专题五原子物理与物理学史第16讲选择题对“原子物理学”的考查课件

[归纳总结]
图象名称
最大初动能 Ek 与入 射光频率 ν 的关系 图线
颜色相同、强度不 同的光，光电流与 电压的关系
光电效应中的四类图象对比
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 轴交点的横坐标 νc ②逸出功：图线与 Ek 轴交点的纵坐标的绝 对值 W0＝|－E|＝E ③普朗克常量：图线的斜率 k＝h
复习课件
课标版20高考物理二轮复习专题五原子物理与物理学史第16讲选择题对“原子物理学”的考查课件
2021/4/17
课标版20高考物理二轮复习专题五原子物理与物理学史第16讲选
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择题对“原子物理学”的考查课件
专题五 原子物理与物理学史 第16讲 选择题对“原子物理学”的考查
1．光电效应
(1)基本概念和规律的理解 ①光电效应方程：Ekm＝_h_ν_－__W__0_.理解：能量守恒——hν＝W0＋Ekm； ②截止频率：ν0＝__W_h_0___.理解：hν≥W0，入射光子能量大___于__逸出功才可能打出电子； ③遏止电压：－eUc＝__0_－__E_k_m___.理解：使最有可能到达阳极的光电子刚好不能到达 阳极的_反__向__电压．
电压为 3 V．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，元
电荷量为 1.6×10－19 C．能使锌产生光电效应的单色光的最低频率约为( )
A．2×1015 Hz
B．8×1015 Hz
C．1×1014 Hz
D．8×1014 Hz
解析：由公式 eUc＝hv－W0，能够发生光电效应对应的最小频率为 hvmin＝W0，由公 式 v＝cλ，联立以上三式，代入数据解得：νmin≈8×1014 Hz，故选 D. 答案：D
[思路点拨] 发生光电效应的条件是入射光的频率大于金属的极限频率，光的强弱只 影响单位时间内发出光电子的数目；光电子的最大初动能和遏止电压由照射光的频 率和金属的逸出功决定；逸出功由金属本身决定，与光的频率无关．
解析：光照射到同种金属上，同种金属的逸出功相同．若 νa>νb，据 hν－W0＝Ek，得 Eka>Ekb，故 B 项正确．由 hν－W0＝Ek＝eU，可知当 νa>νb 时 Ua>Ub，故 A 项错误．若 Ua<Ub，说明 Eka<Ekb，故 C 项正确．由 hν－Ek＝W0，而同一种金属 W0 相同，故 D 项错误． 答案：BC
示，U0 为遏止电压．已知电子的带电荷量为 e，普朗克常量为 h，则 阴极 K 的极限频率为( )
A．v＋eUh 0
B．v－eUh 0
C.eUh 0
D．v
解析：根据光电效应方程 Ek＝hv－W0，eU0＝hv－hv0，得出 v0＝v－eUh 0，B 正确． 答案：B
2．(2019·湘赣十四校联考)波长为 200 nm 的光照射锌板，电子逸出锌板表面，遏止
考点
光电效应现象及其规律
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
解析：可见光光子能量范围为 1.63 eV～3.10 eV，则氢原子能级差应该在此范围内， 可简单推算如下：2、1 能级差为 10.20 eV，此值大于可见光光子的能量；3、2 能级 差为 1.89 eV，此值属于可见光光子的能量，符合题意，即处于基态的氢原子至少被 激发到 n＝3 能级才可辐射出可见光光子．氢原子处于基态，要使氢原子达到第 3 能 级，需提供的能量为－1.51 eV－(－13.60 eV)＝12.09 eV，此值也是提供给氢原子的 最少能量，选项 A 正确． 答案：A
(3)一群原子和一个原子不同，它们的核外电子向基态跃迁时发射光子的种类 nn－1
N＝C2n＝
____2______.
3．衰变 (1)衰变的实质： ①α 衰变：原子核不稳定，核内两个质子、两个中子结为一体(42He)抛射出来，形成 α 射线，故发生一次 α 衰变，电荷数减少_2__，质量数减少_4__：AZX→AZ－－24Y＋42He ②β 衰变：原子核不稳定，核内中子转化为质子，同时释放出一个电子，即 β 射线， 故发生一次 β 衰变，原子核电荷数要增加 1，而质量数_不__变___． 本质：10n→11p＋－01e 规律：ZAX→Z＋A1Y＋－01e (2)计算衰变次数的技巧——先由质量数变化计算 α 衰变次数，再由电荷数变化、α 衰 变次数列方程计算 β 衰变次数．
考向 2 光的波粒二象性 4．(多选)(2019·云南部分名校统考)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光子 B．用光照射金属不能发生光电效应是因为该入射光的频率小于金属的截止频率 C．石墨对 X 射线散射时，部分 X 射线的散射光波长会变大，这个现象称为康普顿 效应 D．康普顿效应说明光具有粒子性
B．8×1014 Hz
C．2×1015 Hz
D．8×1015 Hz
解析：设单色光的最低频率为 v0，由 Ek＝hv－W0 知 Ek＝hv1－W0,0＝hv0－W0，又知 v1＝cλ，整理得 v0＝cλ－Ehk，代入数据解得 v0≈8×1014 Hz. 答案：B
2．(多选)(2017·高考全国卷Ⅲ)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 Ua 和 Ub、光电子的最大初动能分 别为 Eka 和 Ekb.h 为普朗克常量．下列说法正确的是( ) A．若 νa>νb，则一定有 Ua<Ub B．若 νa>νb，则一定有 Eka>Ekb C．若 Ua<Ub，则一定有 Eka<Ekb D．若 νa>νb，则一定有 hνa－Eka>hνb－Ekb
3．(2019·河北唐山联考)用金属铷为阴极的光电管，观测光电效应现象，实验装置示 意图如图甲所示，实验中测得铷的遏止电压 Uc 与入射光频率 ν 之间的关系如图乙所 示，图线与横轴交点的横坐标为 5.15×1014 Hz.已知普朗克常量 h＝6.63×10－34 J·s. 则下列说法中正确的是( )
3．(多选)(2016·高考全国卷Ⅰ)现用某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 E．遏止电压的大小与入射光的频率有关，与入射光的光强无关
(2)光电效应实验的图象
①饱和光电流——将__所__有__光__电__子___收集起来形成的电流；
②横截距——遏止电压：光电流消失时的_反__向__电压．
2．原子能级跃迁问题的解题技巧
(1)原子跃迁时，所吸收或释放的光子能量只能等于两能级之间的__能__量__差____．
(2)原子电离时，所吸收的能量可以大于或等于某一能级能量的绝对值．
①遏止电压 Uc：图线与横轴的交点 ②饱和光电流 Im：电流的最大值 ③最大初动能：Ekm＝eUc
颜色不同时，光 电流与电压的 关系
遏止电压 Uc 与 入射光频率 ν 的 关系图线
①遏止电压 Uc1、Uc2 ②饱和光电流 ③最大初动能 Ek1＝eUc1， Ek2＝eUc2 ①截止频率 νc：图线与横轴的交点 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量的 乘积，即 h＝ke.(注：此时两极之间接反向电压)
答案：BCD
考点
原子结构与氢原子光谱
(2019·高考全国卷Ⅰ)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.09 eV C．1.89 eV
B．10.20 eV D．1.51 eV
解析：光电效应中，金属板向外发射的光电子是电子，A 错误；入射光的频率只有大 于金属的截止频率才能发生光电效应，B 正确；石墨对 X 射线散射时，散射光中除 了有原波长 λ0 的 X 光外，还产生了波长 λ＞λ0 的 X 光，其波长的增量随散射角的不 同而变化，这种现象称为康普顿效应，C 正确；康普顿效应说明光具有粒子性，D 正 确．
4．四种核反应类型及其遵循的三大规律(质量数守恒、电荷数守恒、能量守恒)
类型
可控性
核反应方程典例
衰 α 衰变
自发
变 β 衰变
自发
人工 人工转变
控制
29328U→29304Th＋42He
29304Th→29314Pa＋－01e
174N＋42He→187O＋11H(卢瑟福发现_质__子___)
42He＋94Be→162C＋10n(查德威克发现_中__子___)
休息时间到啦
同学们，下课休息十分钟。现在是休息 时间，你们休息一下眼睛，
看看远处，要保护好眼睛哦~站起来动一 动，久坐对身体不好哦~
考向 1 光电效应现象及规律
1.(2019·齐齐哈尔模拟)用频率为 v 的单色光照射阴极 K 时，能发生光
电效应，改变光电管两端的电压，测得电流随电压变化的图象如图所
2173Al＋42He→3105P＋10n (约里奥·居里夫妇发现放射性
3105P→3104Si＋01e
同__位__素__，同时发现正___电__子_)
重核 裂变 轻核 聚变
比较容易进 行人工控制
除氢弹 外无法控制
29325U＋10n→15464Ba＋3869Kr＋310n 29325U＋10n→15346Xe＋9308Sr＋1010n
21H＋31H→42He＋10n
5.核能的理解与计算 (1)比结合能越大，原子核结合得越_牢__固___． (2)到目前为止，核能发电还只停留在利用裂变核能发电． (3)核能的计算方法 ①根据爱因斯坦质能方程，用核反应的质量亏损的千克数乘以真空中光速 c 的平方， 即 ΔE＝_Δ_m__c_2_(J)． ②根据 1 原子质量单位(u)相当于 931.5 兆电子伏(MeV)能量，用核反应的质量亏损的 原子质量单位数乘以 931.5 MeV，即 ΔE＝Δm×931.5(MeV)． ③如果核反应时释放的核能是以动能形式呈现，则核反应过程中系统动能的增量即为 释放的核能．
A．欲测遏止电压，应选择电源左端为正极 B．当电源左端为正极时，滑动变阻器的滑片向右滑动，电流表的示数持续增大 C．增大照射光的强度，产生的光电子的最大初动能一定增大 D．如果实验中入射光的频率 ν＝7.00×1014 Hz，则产生的光电子的最大初动能 Ek＝ 1.2×10－19 J
解析：图甲所示的实验装置测量铷的遏止电压 Uc 与入射光频率 ν，因此光电管左端 应该是阴极，则电源左端为负极，故 A 错误；当电源左端为正极时，将滑动变阻器 的滑片从图示位置向右滑动的过程中，则电压增大，光电流增大，当电流达到饱和 值，不再增大，即电流表读数的变化是先增大，后不变，故选项 B 错误；光电子的 最大初动能与入射光的频率和金属的逸出功有关，与入射光的强度无关，故选项 C 错误；根据图象可知，铷的截止频率 νc＝5.15×1014 Hz，根据 hνc＝W0，则可求出该 金属的逸出功大小 W0＝6.63×10－34×5.15×1014 J≈3.41×10－19 J，根据光电效应方 程 Ekm＝hν－W0，当入射光的频率为 ν＝7.00×1014 Hz 时，则最大初动能为：Ekm＝ 6.63×10－34×7.00×1014 J－3.41×10－19 J≈1.2×10－19 J，故选项 D 正确． 答案：D
解析：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，故 A 正确； 饱和光电流的大小与入射光的频率无关，B 错误；根据爱因斯坦光电效应方程，入射 光的频率变高，光电子的最大初动能变大，故 C 正确；遏止电压的大小与入射光的 频率有关，与入射光的光强无关，保持入射光的光强不变，若低于遏止频率，则没 有光电流产生，故 D 错误，E 正确． 答案：ACE