2019-2020年高考物理一輪復習 第十二章 近代物理初步學案基礎考點常考考點(xxxx考情統(tǒng)計)命題概率?？冀嵌葰湓庸庾V() 氫原子的能級結構、能級公式() 放射性同位素() 射線的危害和防護() 以上4個考點未曾獨立命題光電效應()17卷T19(6分) 16卷T35(1)(5分)獨立命題概率40%(1)光電效應現象與光電效應方程的應用(2)原子核式結構(3)氫原子光譜規(guī)律、能級躍遷(4)核衰變與核反應方程(5)核能與愛因斯坦質能方程愛因斯坦光電效應方程()15卷T35(1)(5分) 15卷T35(1)(5分)獨立命題概率40%原子核的組成、放射性、原子核的衰變、半衰期()17卷T15(6分) 14卷T35(1)(6分) 14卷T35(1)(5分)獨立命題概率60%核力、核反應方程()16卷T35(1)(5分) 13卷T35(1)(6分)獨立命題概率40%結合能、質量虧損()17卷T17(6分)獨立命題概率30%裂變反應和聚變反應、裂變反應堆()13卷T35(1)(5分)獨立命題概率30%(1)光子和光電子都是實物粒子。()(2)只要入射光的強度足夠強，就可以使金屬發(fā)生光電效應。()(3)要使某金屬發(fā)生光電效應，入射光子的能量必須大于金屬的逸出功。()(4)光電子的最大初動能與入射光子的頻率成正比。()(5)光的頻率越高，光的粒子性越明顯，但仍具有波動性。()物理學史判斷(1)德國物理學家普朗克提出了量子假說，成功地解釋了光電效應規(guī)律。()(2)美國物理學家康普頓發(fā)現了康普頓效應，證實了光的粒子性。()(3)法國物理學家德布羅意大膽預言了實物粒子在一定條件下會表現為波動性。()1. 每種金屬都有一個極限頻率，入射光的頻率必須大于這個極限頻率才能使金屬產生光電效應。2光電子的最大初動能與入射光的強度無關，只隨入射光頻率的增大而增大。3當入射光的頻率大于極限頻率時，飽和光電流的強度與入射光的強度成正比。4解題中常用到的二級結論：(1)遏止電壓Uc與入射光頻率、逸出功W0間的關系式：Uc。(2)截止頻率c與逸出功W0的關系：hcW00，據此求出截止頻率c。突破點(一)對光電效應的理解1與光電效應有關的五組概念對比(1)光子與光電子：光子指光在空間傳播時的每一份能量，光子不帶電；光電子是金屬表面受到光照射時發(fā)射出來的電子，其本質是電子。光子是光電效應的因，光電子是果。(2)光電子的動能與光電子的最大初動能：光照射到金屬表面時，電子吸收光子的全部能量，可能向各個方向運動，需克服原子核和其他原子的阻礙而損失一部分能量，剩余部分為光電子的初動能；只有金屬表面的電子直接向外飛出時，只需克服原子核的引力做功的情況，才具有最大初動能。光電子的初動能小于或等于光電子的最大初動能。(3)光電流與飽和光電流：金屬板飛出的光電子到達陽極，回路中便產生光電流，隨著所加正向電壓的增大，光電流趨于一個飽和值，這個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關。(4)入射光強度與光子能量：入射光強度指單位時間內照射到金屬表面單位面積上的總能量。(5)光的強度與飽和光電流：飽和光電流與入射光強度成正比的規(guī)律是對頻率相同的光照射金屬產生光電效應而言的，對于不同頻率的光，由于每個光子的能量不同，飽和光電流與入射光強度之間沒有簡單的正比關系。2光電效應的研究思路(1)兩條線索：(2)兩條對應關系：(3)三點提醒：能否發(fā)生光電效應，不取決于光的強度而取決于光的頻率。光電效應中的“光”不是特指可見光，也包括不可見光。逸出功的大小由金屬本身決定，與入射光無關。題點全練1(xx天津模擬)在光電效應實驗中，用波長為的光照射光電管陰極，發(fā)生了光電效應，下列說法正確的是()A僅增大入射光的強度，光電流大小不變 B僅減小入射光的強度，光電效應現象可能消失 C改用波長大于的光照射，光電子的最大初動能變大 D改用波長大于的光照射，可能不發(fā)生光電效應解析：選D發(fā)生光電效應的條件是入射光的頻率大于金屬的極限頻率，能否發(fā)生光電效應與入射光的強度無關，與光照時間也無關，當發(fā)生光電效應時，增大入射光的強度，則光電流會增大，故A錯誤；入射光的頻率大于金屬的極限頻率，才會發(fā)生光電效應，與入射光的強度無關，故B錯誤；在光電效應中，根據光電效應方程知，EkmW0，改用波長大于的光照射，光電子的最大初動能變小，或者可能不發(fā)生光電效應，選項C錯誤，D正確。2.(xx西安六校聯考)如圖所示，當一束一定強度某一頻率的黃光照射到光電管陰極K上時，此時滑片P處于A、B中點，電流表中有電流通過，則()A若將滑動觸頭P向B端移動時，電流表讀數有可能不變B若將滑動觸頭P向A端移動時，電流表讀數一定增大C若用紅外線照射陰極K時，電流表中一定沒有電流通過D若用一束強度相同的紫外線照射陰極K時，電流表讀數不變解析：選A所加的電壓，使光電子到達陽極，則靈敏電流表中有電流流過，且可能處于飽和電流，當滑片向B端移動時，電流表讀數有可能不變；當滑片向A端移動時，所加電壓減小，則光電流可能減小，也可能不變，故A正確，B錯誤。若用紅外線照射陰極K時，因紅外線頻率小于可見光，但是不一定不能發(fā)生光電效應，電流表不一定沒有電流，故C錯誤。若用一束強度相同的紫外線照射陰極K時，紫外線的頻率大于紅外線的頻率，則光子數目減小，電流表讀數減小，故D錯誤。3多選(xx全國卷)現用某一光電管進行光電效應實驗，當用某一頻率的光入射時，有光電流產生。下列說法正確的是()A保持入射光的頻率不變，入射光的光強變大，飽和光電流變大 B入射光的頻率變高，飽和光電流變大C入射光的頻率變高，光電子的最大初動能變大D保持入射光的光強不變，不斷減小入射光的頻率，始終有光電流產生E遏止電壓的大小與入射光的頻率有關，與入射光的光強無關解析：選ACE根據光電效應實驗得出的結論：保持入射光的頻率不變，入射光的光強變大，飽和光電流變大，故A正確，B錯誤；根據愛因斯坦光電效應方程得：入射光的頻率變高，光電子的最大初動能變大，故C正確；遏止電壓的大小與入射光的頻率有關，與入射光的光強無關，保持入射光的光強不變，若低于截止頻率，則沒有光電流產生，故D錯誤，E正確。突破點(二)愛因斯坦的光電效應方程及應用1三個關系(1)愛因斯坦光電效應方程EkhW0。(2)光電子的最大初動能Ek可以利用光電管實驗的方法測得，即EkeUc，其中Uc是遏止電壓。(3)光電效應方程中的W0為逸出功，它與極限頻率c的關系是W0hc。2四類圖像圖像名稱圖線形狀讀取信息最大初動能Ek與入射光頻率的關系圖線截止頻率(極限頻率)：橫軸截距逸出功：縱軸截距的絕對值W0|E|E普朗克常量：圖線的斜率kh遏止電壓Uc與入射光頻率的關系圖線截止頻率c：橫軸截距遏止電壓Uc：隨入射光頻率的增大而增大普朗克常量h：等于圖線的斜率與電子電荷量的乘積，即hke顏色相同、強度不同的光，光電流與電壓的關系遏止電壓Uc：橫軸截距飽和光電流Im：電流的最大值最大初動能：EkmeUc顏色不同時，光電流與電壓的關系遏止電壓Uc1、Uc2飽和光電流最大初動能Ek1eUc1，Ek2eUc2典例多選(xx全國卷)在光電效應實驗中，分別用頻率為a、b的單色光a、b照射到同種金屬上，測得相應的遏止電壓分別為Ua和Ub、光電子的最大初動能分別為Eka和Ekb。h為普朗克常量。下列說法正確的是()A若a>b，則一定有Ua<UbB若a>b，則一定有Eka>EkbC若Ua<Ub，則一定有Eka<EkbD若a>b，則一定有haEka>hbEkb解析設該金屬的逸出功為W，根據愛因斯坦光電效應方程有EkhW，同種金屬的W不變，則逸出光電子的最大初動能隨的增大而增大，B項正確；又EkeU，則最大初動能與遏止電壓成正比，C項正確；根據上述有eUhW，遏止電壓U隨增大而增大，A項錯誤；又有hEkW，W相同，則D項錯誤。答案BC方法規(guī)律應用光電效應方程時的注意事項(1)每種金屬都有一個截止頻率，入射光頻率大于這個截止頻率時才能發(fā)生光電效應。(2)截止頻率對應著光的極限波長和金屬的逸出功，即hchW0。(3)應用光電效應方程EkhW0時，注意能量單位電子伏和焦耳的換算(1 eV1.61019 J)。集訓沖關1.多選(xx西安模擬)xx年諾貝爾物理學獎得主威拉德博伊爾和喬治史密斯主要成就是發(fā)明了電荷耦合器件(CCD)圖像傳感器。他們的發(fā)明利用了愛因斯坦的光電效應原理。如圖所示電路可研究光電效應規(guī)律。圖中標有A和K的為光電管，其中K為陰極，A為陽極。理想電流計可檢測通過光電管的電流，理想電壓表用來指示光電管兩端的電壓?，F接通電源，用光子能量為10.5 eV的光照射陰極K，電流計中有示數，若將滑動變阻器的滑片P緩慢向右滑動，電流計的讀數逐漸減小，當滑至某一位置時電流計的讀數恰好為零，讀出此時電壓表的示數為6.0 V；現保持滑片P位置不變，以下判斷正確的是()A光電管陰極材料的逸出功為4.5 eVB若增大入射光的強度，電流計的讀數不為零C若用光子能量為12 eV的光照射陰極K，光電子的最大初動能一定變大D若用光子能量為9.5 eV的光照射陰極K，同時把滑片P向左移動少許，電流計的讀數一定不為零解析：選AC由電路圖可知圖中所加電壓為反向減速電壓，根據題意可知遏止電壓為6 V，由EkhW0eUc得W04.5 V，選項A正確；當電壓達到遏止電壓時，所有電子都不能到達A極，無論光強如何變化，電流計示數仍為零，選項B錯；若光子能量增大，根據光電效應方程，光電子的最大初動能一定變大，選項C正確；若光子能量為9.5 eV的光照射陰極K，則遏止電壓為5 V，滑片P向左移動少許，電流計的讀數仍可能為零，選項D錯。2多選1905年，愛因斯坦把普朗克的量子化概念進一步推廣，成功地解釋了光電效應現象，提出了光子說。在給出與光電效應有關的四個圖像中，下列說法正確的是()A圖1中，當紫外線照射鋅板時，發(fā)現驗電器指針發(fā)生了偏轉，說明鋅板帶正電，驗電器帶負電B圖2中，從光電流與電壓的關系圖像中可以看出，電壓相同時，光照越強，光電流越大，說明遏止電壓和光的強度有關C圖3中，若電子電荷量用e表示，1、c、U1已知，由Uc圖像可求得普朗克常量的表達式為hD圖4中，由光電子最大初動能Ek與入射光頻率的關系圖像可知該金屬的逸出功為E或h0解析：選CD用紫外線燈發(fā)出的紫外線照射鋅板，鋅板失去電子帶正電，驗電器與鋅板相連，則驗電器的金屬球和金屬指針帶正電，故選項A錯誤；由題圖可知電壓相同時，光照越強，光電流越大，只能說明光電流強度與光的強度有關，遏止電壓只與入射光的頻率有關，與入射光的強度無關，故選項B錯誤；根據愛因斯坦光電效應方程UcehW0，可知Uc，圖像Uc的斜率表示，即，解得h，故選項C正確；根據光電效應方程EkhW0，Ek圖線的縱軸截距的絕對值表示逸出功，則逸出功為E，當最大初動能為零，入射光的頻率等于金屬的極限頻率，則金屬的逸出功等于h0，故選項D正確。3.(xx全國卷)在某次光電效應實驗中，得到的遏止電壓Uc與入射光的頻率的關系如圖所示。若該直線的斜率和截距分別為k和b，電子電荷量的絕對值為e，則普朗克常量可表示為_，所用材料的逸出功可表示為_。解析：根據光電效應方程EkmhW0及EkmeUc得Uc，故k，b，得hek，W0eb。答案：ekeb突破點(三)對波粒二象性的理解1對光的波動性和粒子性的進一步理解光的波動性光的粒子性實驗基礎干涉和衍射光電效應、康普頓效應表現光是一種概率波，即光子在空間各點出現的可能性大小(概率)可用波動規(guī)律來描述大量的光子在傳播時，表現出光的波動性當光同物質發(fā)生作用時，這種作用是“一份一份”進行的，表現出粒子的性質少量或個別光子容易顯示出光的粒子性說明光的波動性是光子本身的一種屬性，不是光子之間相互作用產生的光的波動性不同于宏觀觀念的波粒子的含義是“不連續(xù)”“一份一份”的光子不同于宏觀觀念的粒子2.波動性和粒子性的對立與統(tǒng)一(1)大量光子易顯示出波動性，而少量光子易顯示出粒子性。(2)波長長(頻率低)的光波動性強，而波長短(頻率高)的光粒子性強。(3)光子說并未否定波動說，Eh中，和就是波的概念。(4)波和粒子在宏觀世界是不能統(tǒng)一的，而在微觀世界卻是統(tǒng)一的。3物質波(1)定義：任何運動著的物體都有一種波與之對應，這種波叫做物質波，也叫德布羅意波。(2)物質波的波長：，h是普朗克常量。題點全練1(xx上海高考)用很弱的光做單縫衍射實驗，改變曝光時間，在膠片上出現的圖像如圖所示，該實驗表明()A光的本質是波B光的本質是粒子C光的能量在膠片上分布不均勻D光到達膠片上不同位置的概率相同解析：選C用很弱的光做單縫衍射實驗，改變曝光時間在膠片出現的圖樣，說明光有波粒二象性，故A、B錯誤；說明光到達膠片上的不同位置的概率是不一樣的，也就說明了光的能量在膠片上分布不均勻，故C正確，D錯誤。2多選(xx蚌埠月考)關于光電效應和康普頓效應的規(guī)律，下列說法正確的是()A光電效應中，金屬板向外發(fā)射的光電子又可以叫做光子B用光照射金屬不能發(fā)生光電效應是因為該入射光的頻率小于金屬的截止頻率C對于同種金屬而言，遏止電壓與入射光的頻率無關D石墨對X射線散射時，部分X射線的散射光波長會變長，這個現象稱為康普頓效應解析：選BD光電效應中，金屬板向外發(fā)射的電子叫光電子，光子是光量子的簡稱，A錯誤；用光照射金屬不能發(fā)生光電效應是因為該入射光的頻率小于金屬的截止頻率，B正確；根據光電效應方程hW0eUc可知，對于同種金屬而言(逸出功一樣)，入射光的頻率越大，遏止電壓也越大，即遏止電壓與入射光的頻率有關，C錯誤；在石墨對X射線散射時，部分X射線的散射光波長會變長的現象稱為康普 頓效應，D正確。3多選(xx全國卷)實物粒子和光都具有波粒二象性。下列事實中突出體現波動性的是()A電子束通過雙縫實驗裝置后可以形成干涉圖樣B射線在云室中穿過會留下清晰的徑跡C人們利用慢中子衍射來研究晶體的結構D人們利用電子顯微鏡觀測物質的微觀結構E光電效應實驗中，光電子的最大初動能與入射光的頻率有關，與入射光的強度無關解析：選ACD電子束具有波動性，通過雙縫實驗裝置后可以形成干涉圖樣，選項A正確。射線在云室中高速運動時，徑跡又細又直，表現出粒子性，選項B錯誤。人們利用慢中子衍射來研究晶體的結構，體現出波動性，選項C正確。電子顯微鏡是利用電子束工作的，體現了波動性，選項D正確。光電效應實驗，體現的是粒子性，選項E錯誤。(一)普通高中適用作業(yè)A級基礎小題練熟練快1(xx茂名一模)用一束紫外線照射某金屬時不能發(fā)生光電效應，可能使該金屬發(fā)生光電效應的措施是()A改用紅光照射B改用X射線照射C改用強度更大的原紫外線照射D延長原紫外線的照射時間解析：選B根據光電效應發(fā)生的條件0，必須用能量更大，即頻率更高的粒子。能否發(fā)生光電效應與光的強度和照射時間無關。X射線的頻率大于紫外線的頻率，故A、C、D錯誤，B正確。2關于光電效應的規(guī)律，下列說法中正確的是()A發(fā)生光電效應時，不改變入射光的頻率，增大入射光強度，則單位時間內從金屬內逸出的光電子數目增多B光電子的最大初動能跟入射光強度成正比C發(fā)生光電效應的反應時間一般都大于107 sD只有入射光的波長大于該金屬的極限波長，光電效應才能發(fā)生解析：選A發(fā)生光電效應時，不改變入射光的頻率，增大入射光強度，則單位時間內打到金屬上的光子個數增加，則從金屬內逸出的光電子數目增多，選項A正確；光電子的最大初動能跟入射光強度無關，隨入射光的頻率增大而增大，選項B錯誤；發(fā)生光電效應的反應時間一般都不超過109 s，選項C錯誤；只有入射光的頻率大于該金屬的極限頻率時，即入射光的波長小于該金屬的極限波長時，光電效應才能發(fā)生，選項D錯誤。3多選美國物理學家康普頓在研究石墨對X射線的散射時，發(fā)現光子除了具有能量之外還具有動量，被電子散射的X光子與入射的X光子相比()A速度減小B頻率減小C波長減小D能量減小解析：選BD光速不變，A錯誤；光子將一部分能量轉移到電子，其能量減小，隨之光子的頻率減小、波長變長，B、D正確，C錯誤。4多選下列關于波粒二象性的說法正確的是()A光電效應揭示了光的波動性B使光子一個一個地通過單縫，若時間足夠長，底片上也會出現衍射圖樣C黑體輻射的實驗規(guī)律可用光的粒子性解釋D熱中子束射到晶體上產生衍射圖樣說明中子具有波動性解析：選BCD光電效應揭示了光的粒子性，A錯誤；單個光子通過單縫后在底片上呈現出隨機性，但大量光子通過單縫后在底片上呈現出波動性，B正確；黑體輻射的實驗規(guī)律說明了電磁輻射是量子化的，即黑體輻射是不連續(xù)的、一份一份的，所以黑體輻射可用光的粒子性來解釋，C正確；熱中子束射在晶體上產生衍射圖樣，是由于運動的實物粒子具有波的特性，即說明中子具有波動性，D正確。5(xx日照模擬)現用某一光電管進行光電效應實驗，當用頻率為的光照射時，有光電流產生。下列說法正確的是()A光照時間越長，光電流就越大B減小入射光的強度，光電流消失C用頻率小于的光照射，光電效應現象消失D用頻率為2的光照射，光電子的最大初動能變大解析：選D光電流的大小與入射光的時間無關，入射光的強度越大，飽和光電流越大，故A錯誤；能否發(fā)生光電效應與入射光的強度無關，減小入射光的強度，光電流不能消失，故B錯誤；用頻率為的光照射時，有光電流產生，用頻率小于的光照射，光電效應現象不一定消失，還要看入射光的頻率是否小于極限頻率，故C錯誤；根據光電效應方程可知，光電子的最大初動能隨入射光頻率的增大而增大，故D正確。6(xx北京高考)xx年年初，我國研制的“大連光源”極紫外自由電子激光裝置，發(fā)出了波長在100 nm(1 nm109 m)附近連續(xù)可調的世界上最強的極紫外激光脈沖?！按筮B光源”因其光子的能量大、密度高，可在能源利用、光刻技術、霧霾治理等領域的研究中發(fā)揮重要作用。一個處于極紫外波段的光子所具有的能量可以電離一個分子，但又不會把分子打碎。據此判斷，能夠電離一個分子的能量約為(取普朗克常量h6.61034 Js，真空光速c3108 m/s)()A1021 JB1018 JC1015 J D1012 J解析：選B光子的能量Eh，c，聯立解得E21018 J，B項正確。7某光源發(fā)出的光由不同波長的光組成，不同波長的光的強度如圖所示，表中給出了一些材料的極限波長，用該光源發(fā)出的光照射表中材料()材料鈉銅鉑極限波長(nm)541268196A僅鈉能產生光電子B僅鈉、銅能產生光電子C僅銅、鉑能產生光電子D都能產生光電子解析：選D根據愛因斯坦光電效應方程可知，只要光源的波長小于某金屬的極限波長，就有光電子逸出，該光源發(fā)出的光的波長有的小于100 nm，小于鈉、銅、鉑三個的極限波長，都能產生光電子，故D正確，A、B、C錯誤。8(xx湖北八校聯考)下表是按照密立根的方法進行光電效應實驗時得到的某金屬的遏止電壓Uc和入射光的頻率的幾組數據。Uc/V0.5410.6370.7140.8090.878/1014 Hz5.6445.8886.0986.3036.501由以上數據應用Excel描點連線，可得直線方程，如圖所示。則這種金屬的截止頻率約為()A3.51014 Hz B4.31014 HzC5.51014 Hz D6.01014 Hz解析：選B遏止電壓為零時，入射光的頻率等于截止頻率，根據方程Uc0.397 31.702 4，當Uc0解得4.31014 Hz，B正確。9(xx泰安質檢)如圖所示是光電管的原理圖，已知當有波長為0的光照到陰極K上時，電路中有光電流，則()A若增加電路中電源電壓，電路中光電流一定增大B若將電源極性反接，電路中一定沒有光電流產生C若換用波長為1(1>0)的光照射陰極K時，電路中一定沒有光電流D若換用波長為2(20)的光照射陰極K時，電路中一定有光電流解析：選D光電流的強度與入射光的強度有關，當光越強時，光電子數目會增多，增加電路中電源電壓，光電流可能會增加，當達到飽和光電流后，再增大電壓，則光電流不會增大，故A錯誤；將電路中電源的極性反接，電子受到電場阻力，到達A極的數目會減少，則電路中電流會減小，甚至沒有電流，故B錯誤；若換用波長為1(1>0)的光，其頻率有可能大于極限頻率，電路中可能有光電流，故C錯誤；若換用波長為2(2<0)的光，其頻率一定大于極限頻率，電路中一定有光電流，故D正確。B級中檔題目練通抓牢10.多選(xx淮北一中模擬)用甲、乙兩種單色光照射同一金屬做光電效應實驗，發(fā)現光電流與電壓的關系如圖所示。已知普朗克常量為h，被照射金屬的逸出功為W0，遏止電壓為Uc，電子的電荷量為e，則下列說法正確的是()A甲光的強度大于乙光的強度B甲光的頻率大于乙光的頻率C甲光照射時產生的光電子初動能均為eUcD乙光的頻率為解析：選AD根據光的強度越強，則光電子數目越多，對應的光電流越大，即可判定甲光的強度較大，選項A正確；由光電效應方程mv2hW0，mv2Uce，由題圖可知，甲、乙的截止電壓相同，故甲、乙的頻率相同，選項B錯誤；甲光照射時產生的光電子的最大初動能均為eUc，選項C錯誤；根據mv2hW0Uce，可得，選項D正確。11(xx南平檢測)用如圖甲所示的裝置研究光電效應現象。閉合開關S，用頻率為的光照射光電管時發(fā)生了光電效應。圖乙是該光電管發(fā)生光電效應時光電子的最大初動能Ek與入射光頻率 的關系圖像，圖線與橫軸的交點坐標為(a,0)，與縱軸的交點坐標為(0，b)，下列說法中正確的是()A普朗克常量為hB斷開開關S后，電流表G的示數不為零C僅增加照射光的強度，光電子的最大初動能將增大D保持照射光強度不變，僅提高照射光頻率，電流表G的示數保持不變解析：選B由hW0Ek，變形得EkhW0，可知圖線的斜率為普朗克常量，即h，故A錯誤；斷開開關S后，初動能大的光電子，也可能達到陽極，所以電流表G的示數不為零，故B正確；只有增大入射光的頻率，才能增大光電子的最大初動能，與光的強度無關，故C錯誤；保持照射光強度不變，僅提高照射光頻率，單個光子的能量增大，而光的強度不變，那么光子數一定減少，發(fā)出的光電子數也減少，電流表G的示數要減小，故D錯誤。C級難度題目自主選做12多選研究光電效應規(guī)律的實驗裝置如圖所示，以頻率為的光照射光電管陰極K時，有光電子產生。由于光電管K、A間加的是反向電壓，光電子從陰極K發(fā)射后將向陽極A做減速運動。光電流i由圖中電流計測出，反向電壓U由電壓表測出。當電流計的示數恰好為零時，電壓表的示數稱為反向遏止電壓Uc，在下圖所表示光電效應實驗規(guī)律的圖像中，正確的是()解析：選ACD當反向電壓U與入射光頻率一定時，光電流i與光強成正比，所以A圖正確；頻率為的入射光照射陰極所發(fā)射出的光電子的最大初動能為mevmax2hW0，而截止電壓Uc與最大初動能的關系為eUcmvmax2，所以截止電壓Uc與入射光頻率的關系是eUchW0，其函數圖像不過原點，所以B圖錯誤；當光強與入射光頻率一定時，單位時間內單位面積上逸出的光電子數及其最大初動能是一定的，所形成的光電流強度會隨反向電壓的增大而減少，所以C圖正確；根據光電效應的瞬時性規(guī)律，不難確定D圖是正確的。13如圖甲所示是研究光電效應規(guī)律的光電管。用波長0.50 m的綠光照射陰極K，實驗測得流過表的電流I與AK之間的電勢差UAK滿足如圖乙所示規(guī)律，取h6.631034 Js。結合圖像，求：(結果保留兩位有效數字)(1)每秒鐘陰極發(fā)射的光電子數和光電子飛出陰極K時的最大動能。(2)該陰極材料的極限波長。解析：(1)光電流達到飽和時，陰極發(fā)射的光電子全部到達陽極A，陰極每秒鐘發(fā)射的光電子的個數n(個)4.01012(個)光電子的最大初動能為：EkmeU01.61019 C0.6 V9.61020 J。(2)設陰極材料的極限波長為0，根據愛因斯坦光電效應方程：Ekmhh，代入數據得00.66 m。答案：(1)4.01012個9.61020 J(2)0.66 m(二)重點高中適用作業(yè)A級保分題目巧做快做1.多選(xx黑龍江雙鴨山模擬)用兩束頻率相同，光照強度不同的紫外線去照射兩種不同金屬板，都能產生光電效應，則()A金屬板帶正電，因為有電子從金屬板逸出B用強度大的紫外線照射時，所產生的光電子的初速度一定大C從極限頻率較小的金屬中飛出的光電子的最大初動能一定大D用光照強度大的紫外線所照射的金屬，單位時間內產生的光電子數目一定多解析：選ACD因為有電子從金屬板逸出，故金屬板帶正電，選項A正確；光電子最大初動能與入射光的強度無關，故B錯誤；由EkmhW逸出功hh0可知，從極限頻率較小的金屬中飛出的光電子的最大初動能一定大，選項C正確；單位時間內產生的光電子數目與入射光的強度有關，故強度較大的紫外線照射的金屬，單位時間內產生的光電子數目一定多，故D正確。2.(xx江西吉安一中段考)用圖示裝置研究光電效應現象，光電管陰極K與滑動變阻器的中心抽頭c相連，當滑動頭P從a移到c的過程中，光電流始終為零。為了產生光電流，可采取的措施是()A增大入射光的強度B增大入射光的頻率C把P向a移動D把P從c向b移動解析：選B能否產生光電效應與入射光的強度無關，增大入射光的強度，仍不能產生光電流，故A錯誤。增大入射光的頻率，當入射光的頻率大于金屬的極限頻率時，產生光電效應，金屬有光電子發(fā)出，電路中能產生光電流，故B正確。把P向a移動，P點電勢大于c點的電勢，光電管加上正向電壓，但不能產生光電效應，沒有光電流形成，故C錯誤。把P從c向b移動，光電管加反向電壓，不能產生光電效應，沒有光電流形成，故D錯誤。3.一個德布羅意波長為1的中子和另一個德布羅意波長為2的氘核同向正碰后結合成一個氚核，該氚核的德布羅意波長為()A.B.C.D.解析：選A中子的動量p1，氘核的動量p2，同向正碰后形成的氚核的動量p3p2p1，所以氚核的德布羅意波長3，A正確。4(xx日照模擬)現用某一光電管進行光電效應實驗，當用頻率為的光照射時，有光電流產生。下列說法正確的是()A光照時間越長，光電流就越大B減小入射光的強度，光電流消失C用頻率小于的光照射，光電效應現象消失D用頻率為2的光照射，光電子的最大初動能變大解析：選D光電流的大小與入射光的時間無關，入射光的強度越大，飽和光電流越大，故A錯誤；能否發(fā)生光電效應與入射光的強度無關，減小入射光的強度，光電流不能消失，故B錯誤；用頻率為的光照射時，有光電流產生，用頻率小于的光照射，光電效應現象不一定消失，還要看入射光的頻率是否小于極限頻率，故C錯誤；根據光電效應方程可知，光電子的最大初動能隨入射光頻率的增大而增大，故D正確。5(xx北京高考)xx年年初，我國研制的“大連光源”極紫外自由電子激光裝置，發(fā)出了波長在100 nm(1 nm109 m)附近連續(xù)可調的世界上最強的極紫外激光脈沖?！按筮B光源”因其光子的能量大、密度高，可在能源利用、光刻技術、霧霾治理等領域的研究中發(fā)揮重要作用。一個處于極紫外波段的光子所具有的能量可以電離一個分子，但又不會把分子打碎。據此判斷，能夠電離一個分子的能量約為(取普朗克常量h6.61034 Js，真空光速c3108 m/s)()A1021 JB1018 JC1015 J D1012 J解析：選B光子的能量Eh，c，聯立解得E21018 J，B項正確。6某光源發(fā)出的光由不同波長的光組成，不同波長的光的強度如圖所示，表中給出了一些材料的極限波長，用該光源發(fā)出的光照射表中材料()材料鈉銅鉑極限波長(nm)541268196A僅鈉能產生光電子 B僅鈉、銅能產生光電子C僅銅、鉑能產生光電子 D都能產生光電子解析：選D根據愛因斯坦光電效應方程可知，只要光源的波長小于某金屬的極限波長，就有光電子逸出，該光源發(fā)出的光的波長有的小于100 nm，小于鈉、銅、鉑三個的極限波長，都能產生光電子，故D正確，A、B、C錯誤。7(xx湖北八校聯考)下表是按照密立根的方法進行光電效應實驗時得到的某金屬的遏止電壓Uc和入射光的頻率的幾組數據。Uc/V0.5410.6370.7140.8090.878/1014 Hz5.6445.8886.0986.3036.501由以上數據應用Excel描點連線，可得直線方程，如圖所示。則這種金屬的截止頻率約為()A3.51014 Hz B4.31014 HzC5.51014 Hz D6.01014 Hz解析：選B遏止電壓為零時，入射光的頻率等于截止頻率，根據方程Uc0.397 31.702 4，當Uc0解得4.31014 Hz，B正確。8(xx泰安質檢)如圖所示是光電管的原理圖，已知當有波長為0的光照到陰極K上時，電路中有光電流，則()A若增加電路中電源電壓，電路中光電流一定增大B若將電源極性反接，電路中一定沒有光電流產生C若換用波長為1(1>0)的光照射陰極K時，電路中一定沒有光電流D若換用波長為2(20)的光照射陰極K時，電路中一定有光電流解析：選D光電流的強度與入射光的強度有關，當光越強時，光電子數目會增多，增加電路中電源電壓，光電流可能會增加，當達到飽和光電流后，再增大電壓，則光電流不會增大，故A錯誤；將電路中電源的極性反接，電子受到電場阻力，到達A極的數目會減少，則電路中電流會減小，甚至沒有電流，故B錯誤；若換用波長為1(1>0)的光，其頻率有可能大于極限頻率，電路中可能有光電流，故C錯誤；若換用波長為2(2<0)的光，其頻率一定大于極限頻率，電路中一定有光電流，故D正確。9.多選(xx淮北一中模擬)用甲、乙兩種單色光照射同一金屬做光電效應實驗，發(fā)現光電流與電壓的關系如圖所示。已知普朗克常量為h，被照射金屬的逸出功為W0，遏止電壓為Uc，電子的電荷量為e，則下列說法正確的是()A甲光的強度大于乙光的強度B甲光的頻率大于乙光的頻率C甲光照射時產生的光電子初動能均為eUcD乙光的頻率為解析：選AD根據光的強度越強，則光電子數目越多，對應的光電流越大，即可判定甲光的強度較大，選項A正確；由光電效應方程mv2hW0，mv2Uce，由題圖可知，甲、乙的截止電壓相同，故甲、乙的頻率相同，選項B錯誤；甲光照射時產生的光電子的最大初動能均為eUc，選項C錯誤；根據mv2hW0Uce，可得，選項D正確。B級拔高題目穩(wěn)做準做10.多選利用金屬晶格(大小約1010 m)作為障礙物觀察電子的衍射圖樣，方法是讓電子束通過電場加速后，照射到金屬晶格上，從而得到電子的衍射圖樣。已知電子質量為m，電荷量為e，初速度為0，加速電壓為U，普朗克常量為h，則下列說法中正確的是()A該實驗說明了電子具有波動性B實驗中電子束的德布羅意波的波長為C加速電壓U越大，電子的衍射現象越明顯D若用相同動能的質子替代電子，衍射現象將更加明顯解析：選AB能得到電子的衍射圖樣，說明電子具有波動性，A正確；由德布羅意波的波長公式及動量p，可得，B正確；由可知，加速電壓越大，電子的波長越小，衍射現象就越不明顯，C錯誤；用相同動能的質子替代電子，質子的波長變小，衍射現象與電子相比不明顯，故D錯誤。11(xx南平檢測)用如圖甲所示的裝置研究光電效應現象。閉合開關S，用頻率為的光照射光電管時發(fā)生了光電效應。圖乙是該光電管發(fā)生光電效應時光電子的最大初動能Ek與入射光頻率 的關系圖像，圖線與橫軸的交點坐標為(a,0)，與縱軸的交點坐標為(0，b)，下列說法中正確的是()A普朗克常量為hB斷開開關S后，電流表G的示數不為零C僅增加照射光的強度，光電子的最大初動能將增大D保持照射光強度不變，僅提高照射光頻率，電流表G的示數保持不變解析：選B由hW0Ek，變形得EkhW0，可知圖線的斜率為普朗克常量，即h，故A錯誤；斷開開關S后，初動能大的光電子，也可能達到陽極，所以電流表G的示數不為零，故B正確；只有增大入射光的頻率，才能增大光電子的最大初動能，與光的強度無關，故C錯誤；保持照射光強度不變，僅提高照射光頻率，單個光子的能量增大，而光的強度不變，那么光子數一定減少，發(fā)出的光電子數也減少，電流表G的示數要減小，故D錯誤。12.多選研究光電效應規(guī)律的實驗裝置如圖所示，以頻率為的光照射光電管陰極K時，有光電子產生。由于光電管K、A間加的是反向電壓，光電子從陰極K發(fā)射后將向陽極A做減速運動。光電流i由圖中電流計測出，反向電壓U由電壓表測出。當電流計的示數恰好為零時，電壓表的示數稱為反向遏止電壓Uc，在下圖所表示光電效應實驗規(guī)律的圖像中，正確的是()解析：選ACD當反向電壓U與入射光頻率一定時，光電流i與光強成正比，所以A圖正確；頻率為的入射光照射陰極所發(fā)射出的光電子的最大初動能為mevmax2hW0，而截止電壓Uc與最大初動能的關系為eUcmvmax2，所以截止電壓Uc與入射光頻率的關系是eUchW0，其函數圖像不過原點，所以B圖錯誤；當光強與入射光頻率一定時，單位時間內單位面積上逸出的光電子數及其最大初動能是一定的，所形成的光電流強度會隨反向電壓的增大而減少，所以C圖正確；根據光電效應的瞬時性規(guī)律，不難確定D圖是正確的。13如圖甲所示是研究光電效應規(guī)律的光電管。用波長0.50 m的綠光照射陰極K，實驗測得流過表的電流I與AK之間的電勢差UAK滿足如圖乙所示規(guī)律，取h6.631034 Js。結合圖像，求：(結果保留兩位有效數字)(1)每秒鐘陰極發(fā)射的光電子數和光電子飛出陰極K時的最大動能。(2)該陰極材料的極限波長。解析：(1)光電流達到飽和時，陰極發(fā)射的光電子全部到達陽極A，陰極每秒鐘發(fā)射的光電子的個數n(個)4.01012(個)光電子的最大初動能為：EkmeU01.61019 C0.6 V9.61020 J。(2)設陰極材料的極限波長為0，根據愛因斯坦光電效應方程：Ekmhh，代入數據得00.66 m。答案：(1)4.01012個9.61020 J(2)0.66 m第2節(jié)原子結構與原子核(1)原子中絕大部分是空的，原子核很小。()(2)氫原子光譜是由一條一條亮線組成的。()(3)按照玻爾理論，核外電子均勻分布在各個不連續(xù)的軌道上。()(4)如果某放射性元素的原子核有100個，經過一個半衰期后還剩50個。()(5)質能方程表明在一定條件下，質量可以轉化為能量。()物理學史判斷(1)核式結構學說是盧瑟福在粒子散射實驗的基礎上提出的。()(2) 玻爾理論成功地解釋了氫原子光譜，也成功地解釋了氦原子光譜。()(3)人們認識原子核具有復雜結構是從盧瑟福發(fā)現質子開始的。()(4)人們認識原子具有復雜結構是從英國物理學家湯姆孫研究陰極射線發(fā)現電子開始的。()解題中常用到的二級結論：(1)光照引起的躍遷，光子能量必須等于能級差；碰撞引起的躍遷，只需要實物粒子的動能大于(或等于)能級差。(2)大量處于定態(tài)的氫原子向基態(tài)躍遷時可能產生的光譜線條數：Cn2。(3)磁場中的衰變：外切圓是衰變，內切圓是衰變，半徑與電荷量成反比。(4)平衡核反應方程：質量數守恒、電荷數守恒。突破點(一)原子的核式結構1電子的發(fā)現英國物理學家湯姆孫發(fā)現了電子。2粒子散射實驗19091911年，英國物理學家盧瑟福和他的助手進行了用粒子轟擊金箔的實驗，實驗發(fā)現絕大多數粒子穿過金箔后基本上仍沿原來方向前進，但有少數粒子發(fā)生了大角度偏轉，偏轉的角度甚至大于90，也就是說它們幾乎被“撞”了回來。3原子的核式結構模型在原子中心有一個很小的核，原子全部的正電荷和幾乎全部質量都集中在核里，帶負電的電子在核外空間繞核旋轉。題點全練1(xx上海高考)在粒子散射實驗中，電子對粒子運動的影響可以忽略。這是因為與粒子相比，電子的()A電量太小B速度太小C體積太小D質量太小解析：選D在粒子散射實驗中，由于電子的質量太小，電子的質量只有粒子的，它對粒子速度的大小和方向的影響就像灰塵對槍彈的影響，完全可以忽略。故D正確，A、B、C錯誤。2如圖是盧瑟福的粒子散射實驗裝置，在一個小鉛盒里放有少量的放射性元素釙，它發(fā)出的粒子從鉛盒的小孔射出，形成很細的一束射線，射到金箔上，最后打在熒光屏上產生閃爍的光點。下列說法正確的是()A該實驗是盧瑟福建立原子核式結構模型的重要依據B該實驗證實了湯姆孫原子模型的正確性C粒子與原子中的電子碰撞會發(fā)生大角度偏轉D絕大多數的粒子發(fā)生大角度偏轉解析：選A盧瑟福根據粒子散射實驗，提出了原子核式結構模型，選項A正確；盧瑟福提出了原子核式結構模型的假設，從而否定了湯姆孫原子模型的正確性，B錯誤；電子質量太小，對粒子的影響不大，選項C錯誤；絕大多數粒子穿過金箔后，幾乎仍沿原方向前進，D錯誤。3(xx安徽高考)如圖所示是粒子(氦原子核)被重金屬原子核散射的運動軌跡，M、N、P、Q是軌跡上的四點，在散射過程中可以認為重金屬原子核靜止。圖中所標出的粒子在各點處的加速度方向正確的是()AM點BN點CP點 DQ點解析：選C粒子(氦原子核)和重金屬原子核都帶正電，互相排斥，加速度方向與粒子所受斥力方向相同。帶電粒子加速度方向沿相應點與重金屬原子核連線指向曲線的凹側，故只有選項C正確。突破點(二)玻爾理論的理解與計算1定態(tài)間的躍遷滿足能級差(1)從低能級(n小)高能級(n大)吸收能量。hEn大En小(2)從高能級(n大)低能級(n小)放出能量。hEn大En小2兩類能級躍遷(1)自發(fā)躍遷：高能級低能級，釋放能量，發(fā)出光子。光子的頻率。(2)受激躍遷：低能級高能級，吸收能量。光照(吸收光子)：光子的能量必須恰等于能級差，hE。碰撞、加熱等：只要入射粒子能量大于或等于能級差即可，E外E。大于電離能的光子被吸收，將原子電離。3譜線條數的確定方法(1)一個氫原子躍遷發(fā)出可能的光譜線條數最多為(n1)。(2)一群氫原子躍遷發(fā)出可能的光譜線條數的兩種求解方法。用數學中的組合知識求解：NCn2。利用能級圖求解：在氫原子能級圖中將氫原子躍遷的各種可能情況一一畫出，然后相加。典例多選如圖是氫原子的能級圖，一群氫原子處于n3能級，下列說法中正確的是()A這群氫原子躍遷時能夠發(fā)出3種不同頻率的光子B這群氫原子發(fā)出的光子中，能量最大為10.2 eVC從n3能級躍遷到n2能級時發(fā)出的光波長最長D這群氫原子能夠吸收任意光子的能量而向更高能級躍遷解析根據C323知，這群氫原子能夠發(fā)出3種不同頻率的光子，故A正確；由n3躍遷到n1，輻射的光子能量最大，E(13.61.51)eV12.09 eV，故B錯誤；從n3躍遷到n2輻射的光子能量最小，頻率最小，則波長最長，故C正確；一群處于n3能級的氫原子吸收光子能量發(fā)生躍遷，吸收的能量必須等于兩能級的能級差，故D錯誤。答案AC集訓沖關1.如圖所示為氫原子的四個能級，其中E1為基態(tài)，若氫原子A處于激發(fā)態(tài)E2，氫原子B處于激發(fā)態(tài)E3，則下列說法正確的是()A原子A可能輻射出3種頻率的光子B原子B可能輻射出3種頻率的光子C原子A能夠吸收原子B發(fā)出的光子并躍遷到能級E4D原子B能夠吸收原子A發(fā)出的光子并躍遷到能級E4解析：選B原子A從激發(fā)態(tài)E2躍遷到E1，只輻射一種頻率的光子，A錯誤；原子B從激發(fā)態(tài)E3躍遷到基態(tài)E1可能輻射三種頻率的光子，B正確；由原子能級躍遷理論可知，原子A可能吸收原子B由E3躍遷到E2時放出的光子并躍遷到E3，但不能躍遷到E4，C錯誤；A原子發(fā)出的光子能量EE2E1大于E4E3，故原子B不可能躍遷到能級E4，D錯誤。2.(xx甘肅第二次診斷)如圖為氫原子的能級示意圖，現有大量的氫原子處于n4的激發(fā)態(tài)，當原子向低能級躍遷時輻射出若干不同頻率的光。關于這些光，下列說法正確的是()A最容易發(fā)生衍射現象的光是由n4能級躍遷到n1能級產生的B頻率最小的光是由n2能級躍遷到n1能級產生的C這些氫原子總共可輻射出3種不同頻率的光D用n2能級躍遷到n1能級輻射出的光去照射逸出功為6.34 eV的金屬鉑能發(fā)生光電效應解析：選D由n4能級躍遷到n3能級產生的光，能量最小，波長最長，因此最容易表現出衍射現象，故A錯誤；由能級差可知能量最小的光頻率最小，是由n4能級躍遷到n3能級產生的，故B錯誤；大量處于n4能級的氫原子能發(fā)射6種頻率的光，故C錯誤；由n2能級躍遷到n1能級輻射出的光的能量為E3.4 eV(13.6) eV10.2 eV，大于6.34 eV，能使該金屬發(fā)生光電效應，故D正確。突破點(三)原子核的衰變規(guī)律1放射性元素具有放射性的元素稱為放射性元素，原子序數大于或等于83的元素，都能自發(fā)地放出射線，原子序數小于83的元素，有的也能放出射線，它們放射出來的射線共有射線、射線、射線三種。2三種射線的比較種類射線射線射線組成高速氦核流高速電子流光子流(高頻電磁波)帶電荷量2ee0質量4mp，mp1.671027 kg靜止質量為零速度0.1c0.99cc(光速)在電磁場中偏轉與射線反向偏轉不偏轉貫穿本領最弱，用紙能擋住較強，能穿透幾毫米厚的鋁板最強，能穿透幾厘米厚的鉛板對空氣的電離作用很強較弱很弱3衰變、衰變的比較衰變類型衰變衰變衰變方程XYHeXYe衰變實質2個質子和2個中子結合成一個整體射出1個中子轉化為1個質子和1個電子2H2nHenHe衰變規(guī)律電荷數守恒、質量數守恒、動量守恒4衰變次數的確定方法方法一：確定衰變次數的方法是依據兩個守恒規(guī)律，設放射性元素ZAX經過n次衰變和m次衰變后，變成穩(wěn)定的新元素Y，則表示該核反應的方程為XYnHeme。根據質量數守恒和電荷數守恒可列方程AA4nZZ2nm由以上兩式聯立解得n，mZZ由此可見確定衰變次數可歸結為求解一個二元一次方程組。方法二：因為衰變對質量數無影響，可先由質量數的改變確定衰變的次數，然后根據衰變規(guī)律確定衰變的次數。5對半衰期的理解(1)半衰期公式：N余N原，m余m原。(2)半衰期的物理意義：半衰期是表示放射性元素衰變快慢的物理量，同一放射性元素的衰變速率一定，不同的放射性元素半衰期不同，有的差別很大。(3)半衰期的適用條件：半衰期是一個統(tǒng)計規(guī)律，是對大量的原子核衰變規(guī)律的總結，對于一個特定的原子核，無法確定何時發(fā)生衰變。題點全練1(xx上海高考)研究放射性元素射線性質的實驗裝置如圖所示。兩塊平行放置的金屬板A、B分別與電源的兩極a、b連接，放射源發(fā)出的射線從其上方小孔向外射出。則()Aa為電源正極，到達A板的為射線Ba為電源正極，到達A板的為射線Ca為電源負極，到達A板的為射線Da為電源負極，到達A板的為射線解析：選B從題圖可以看出，到達兩極板的粒子做類平拋運動，到達A極板的粒子在初速度方向的位移小于到達B板的粒子在初速度方向的位移，粒子在初速度方向做勻速直線運動，則根據公式xv0tv0，兩個粒子初速度v0相差不大，兩極板間電壓U相同，放射源與兩極板的距離也相同，而電子的小得多，所以電子在初速度方向的位移小，故達到A極板的是射線，A極板帶正電，a為電源的正極，故選項B正確。2(xx上海高考)放射性元素A經過2次衰變和1次衰變后生成一新元素B，則元素B在元素周期表中的位置較元素A的位置向前移動了()A1位B2位C3位D4位解析：選C粒子是He，粒子是e，因此發(fā)生一次衰變電荷數減少2，發(fā)生一次衰變電荷數增加1，據題意，電荷數變化為：2