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)射出來的電子叫________.光電子2.光電效應(yīng)的規(guī)律.ν0無瞬時越大

說明：(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).不同的金屬對應(yīng)著不同的極限頻率.光電流最小

3.愛因斯坦的光子說：光的能量__________連續(xù)的，而是一份一份的，每一份叫做一個光子，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.愛因斯坦光電效應(yīng)方程. (1)最大初動能和逸出功.

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能稱為最大初動能，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：原子是一個球體，正電荷_________分布在整個球內(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粒子散射實驗裝置：如圖12-1-2所示.圖12-1-2(2)α粒子散射實驗規(guī)律及盧瑟福對實驗現(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帶負電的電子在核外空間里繞著核旋轉(zhuǎn). (4)原子核的大小：從α粒子散射實驗的數(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、能級公式.(1)氫原子的能級圖(如圖12-1-3所示).圖12-1-3E1n2(2)氫原子的能級和軌道半徑.1①氫原子的能級公式：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】1.判斷下列題目的正誤.(1)只要入射光的強度足夠強，就可以使金屬發(fā)生光電效應(yīng).(

)(2)要想在光電效應(yīng)實驗中測到光電流，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不連續(xù)的軌道上.(遷.(

)(5)只要入射光的能量大于能級差，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其有庫侖斥力的作用，離核越近，斥力越大，偏轉(zhuǎn)越明顯，當(dāng)正好擊中原子核時，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圖，A、B、C分別表示)電子在三種不同能級躍遷時放出的光子，其中(

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

正確.

答案：B4.(多選)光電效應(yīng)實驗的裝置如圖12-1-6所示，則下列說法中正確的是()

圖12-1-6A.用紫外線照射鋅板，驗電器指針會發(fā)生偏轉(zhuǎn)B.用紅色光照射鋅板，驗電器指針會發(fā)生偏轉(zhuǎn)C.鋅板帶的是負電荷D.使驗電器指針發(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1光電效應(yīng)

[熱點歸納] 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(zhì)是電子. (2)光電子的動能與光電子的最大初動能：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)化為光電子的初動能，只有直接從金屬表面飛出的光電子才具有最大初動能.

(3)光電流和飽和光電流：金屬板飛出的光電子到達陽極，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(guān).

(4)入射光強度與光子能量：入射光強度指單位時間內(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，參與導(dǎo)電的光電子數(shù)增加；

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

②P移到某一位置時，所有逸出的光電子恰好都不參與導(dǎo)電，光電流恰好為0，此時光電管兩端加的電壓為遏止電壓；③P再右移時，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)線把驗電器與鋅板)相連接，當(dāng)用紫外線照射鋅板時，發(fā)生的現(xiàn)象是(

圖12-1-9A.有光子從鋅板逸出C.驗電器指針張開一個角度B.有光電子從鋅板逸出D.鋅板帶負電

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錯誤，B正確；鋅板與驗電器相連，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，驗電器指針張角越大，C正確，D錯誤.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)象的實驗原理圖.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)滑動變阻器的滑片P處于圖示位置時，靈敏電流計的示數(shù)為零，下列說法正確的是()

A.靈敏電流計的示數(shù)為零，是因為沒有發(fā)生光電效應(yīng)

B.若不斷向左移動滑片P，則靈敏電流計一定會有示數(shù)

C.若不斷向右移動滑片P，則靈敏電流計一定會有示數(shù)

D.僅不斷增大入射光的光照強度，靈敏電流計一定會有示數(shù)圖12-1-10

解析：靈敏電流計的示數(shù)為零，是因為如圖加在光電管兩端的反向電壓使得打出的光電子無法到達對陰極，從而沒有形成光電流，而不是沒有發(fā)生光電效應(yīng)，故A錯誤；由題知，滑動變阻器的滑片P處于圖示位置時，靈敏電流計的示數(shù)為零，故若不斷向左移動滑片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，所以靈敏電流計一定不會有示數(shù)，故B錯誤；若不斷向右移動滑片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，所以靈敏電流計一定會有示數(shù)，故C正確；僅不斷增大入射光的光照強度，對打出光電子的最大初動能沒有影響，所以，靈敏電流計的示數(shù)仍為零，故D錯誤.答案：C考向3光子說熱點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)用波長為300nm的光照射鋅板，電子逸出鋅板表面的最大初動能為×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電場后，到達右側(cè)極板時速度剛好為零.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，電子電量的絕對值為e，不計電子的重力.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.帶負電，ν0＋圖12-1-11A.帶正電，ν0＋QeChB.帶正電，ν0＋

QeChdQeChD.帶負電，ν0＋

QeChd

解析：電子在電容器里面做減速運動，所以受到向左的電場力的作用，所以場強方向向右，電容器右側(cè)極板的帶負電.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能為Ek，hν－W0＝Ek，hν0＝W0，電子在電容器中減速運動，由動能定理得：－eU＝0－Ek，電容器兩極板間的電勢差為：答案：C考向2光電效應(yīng)圖象

【典題5】(2020

年山東泰安二模)愛因斯坦提出光電效應(yīng)理論獲得諾貝爾物理學(xué)獎已近100年.用金屬鈣做實驗時，得到的光電子的最大初動能Ekm

與入射光頻率ν的關(guān)系如圖12-1-12所示.用其他金屬做實驗，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.如用金屬鎢做實驗，得到的Ekm-ν圖線的斜率比圖中直線的斜率大B.如用金屬鎢做實驗，得到的Ekm-ν圖線的斜率比圖中直線的斜率小C.如用金屬鈉做實驗，得到的Ekm-ν圖線延長線與縱軸交點的坐標(biāo)為(0，－Ek2)，則Ek2＞Ek1D.如用金屬鈉做實驗，得到的Ekm-ν圖線延長線與縱軸交點的坐標(biāo)為(0，－Ek2)，則Ek2＜Ek1

解析：根據(jù)愛因斯坦光電效應(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錯誤；Ekm-ν圖線延長線與縱軸交點的坐標(biāo)絕對值等于逸出功，則Ek1＝3.20eV，Ek2＝2.29eV，因此Ek2<Ek1，故C錯誤，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)實驗的電路圖，利用不同頻率的光進行光電效應(yīng)實驗，測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即光電子達到陽極的動能為0，由動能定理得eUc＝Ekm，由愛因斯坦光電效應(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3氫原子能級及能級躍遷[熱點歸納]1.兩類能級躍遷：(1)自發(fā)躍遷：高能級→低能級，釋放能量，發(fā)出光子.

(2)受激躍遷：低能級→高能級，吸收能量. ①光照(吸收光子)：光子的能量必須恰等于能級差hν＝ΔE. ②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≥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.(3)原子的電勢能的變化規(guī)律

①通過庫侖力做功判斷.當(dāng)軌道半徑增大時，庫侖引力做負功，原子的電勢能增大；反之，當(dāng)軌道半徑減小時，庫侖引力做正功，原子的電勢能減小.

②利用原子能量公式

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

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

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

C.從n＝3能級躍遷到n＝4能級需吸收0.66eV的能量

D.n＝3能級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能級躍遷到n＝1最多可輻射n＝3能級躍遷到n＝1能級輻射的光子能量為hν1＝13.6eV－1.51eV，從n＝3能級躍遷到n＝2能級輻射的光子能量為hν2＝3.4eV－1.51eV，比較可知從n＝3能級躍遷到n＝1能級比躍遷到n＝2